Metode polimerizacije PVC-a

PVC se priprema adicionom polimerizacijom slobodnih radikala. Metode polimerizacije uglavnom uključuju polimerizaciju suspenzije, polimerizaciju losiona i polimerizaciju mase. Suspenzijska polimerizacija je glavna metoda, koja čini oko 80 posto ukupne proizvodnje PVC-a. U reaktor dodajte čistu vodu, ukapljeni VCM monomer i dispergator, a zatim dodajte inicijator i druge aditive. Kada temperatura poraste do određene temperature, VCM monomer podliježe polimerizaciji slobodnih radikala kako bi se stvorile PVC čestice. Kontinuiranim miješanjem veličina čestica postaje ujednačena, a nastale čestice se suspendiraju u vodi. Osim toga, metoda mikrosuspenzije također se koristi za proizvodnju smole od PVC paste, koja ima dobre performanse i svojstvo formiranja paste.
① Metoda suspenzijske polimerizacije: monomer se suspendira i rasprši u vodenoj fazi u obliku mikrokapljica, a odabrani inicijator topiv u ulju otopi se u monomeru. Reakcija polimerizacije odvija se u ovim mikrokapljicama. Toplinu reakcije polimerizacije pravovremeno apsorbira voda. Kako bi se osiguralo da se ove mikrokapljice rasprše u vodi kao kuglice, potrebno je dodati stabilizatore suspenzije, kao što su želatina, polivinil alkohol, metilceluloza, hidroksietilceluloza itd. Kao inicijatori se najviše koriste organski peroksidi i azo spojevi, kao što su diizopropil peroksidikarbonat, dicikloheksil peroksidikarbonat, dietilheksil peroksidikarbonat, azodiizobentrontril, azodiizobutironitril i dr. Polimerizacija se provodi u polimerizatoru s miješalicom. Nakon polimerizacije, materijali teku u spremnik za oporabu monomera ili striper za oporabu monomera. Zatim teče u kotao za miješanje, ispire se vodom, centrifugira radi dehidracije i suši kako bi se dobila gotova smola. Vinil klorid monomer treba ukloniti iz smole što je više moguće. Za PVC koji se koristi za pakiranje hrane, sadržaj slobodnog monomera treba kontrolirati ispod 1 ppm. Tijekom polimerizacije, kako bi se osigurala smola sa specificiranom molekularnom težinom i rasponom distribucije molekularne težine i spriječila eksplozivna polimerizacija, potrebno je kontrolirati temperaturu i tlak tijekom polimerizacije. Veličina čestica i raspodjela veličine čestica smole kontroliraju se brzinom miješanja i odabirom i količinom stabilizatora suspenzije. Kvalitetu smole karakteriziraju veličina čestica i raspodjela veličine čestica, molekularna težina i raspodjela molekularne težine, prividna gustoća, poroznost, riblje oko, toplinska stabilnost, boja, sadržaj nečistoća i slobodni protok praha. Polimerizacijski reaktor je glavna oprema koja je izrađena od čeličnog reaktora obloženog nehrđajućim čelikom ili emajlom, opremljenog mješalicom i plaštom za prijenos topline za kontrolu temperature, ili unutarnjom odvodnom cijevi za hlađenje, refluksnim kondenzatorom itd. Kako bi se smanjili troškovi proizvodnje, obujam reaktora postupno se proširio s nekoliko kubičnih metara na više od deset kubičnih metara, a maksimalni volumen dosegao je 200 kubičnih metara (kotlićni reaktor). Polimerizator treba ukloniti kamenac nakon višekratne uporabe. PVC pripremljen s polivinil alkoholom i celuloznim eterom kao stabilizatorom suspenzije općenito je labav, s mnogo pora, velikom površinom i lako upija plastifikator i plastificira.
② Polimerizacija losionom: najranija metoda za industrijsku proizvodnju PVC-a. U polimerizaciji losiona, osim vode i monomera vinil klorida, tenzidi kao što je natrijev alkil sulfonat dodaju se kao emulgatori za disperziju monomera u vodenoj fazi kako bi se formirao losion. Kalijev persulfat ili amonijev persulfat topljivi u vodi koriste se kao inicijatori, a također se može koristiti sustav inicijatora "smanjenje oksidacije". Proces polimerizacije i metoda suspenzije su različiti. Također se dodaje polivinil alkohol kao stabilizator emulzije, dodecil merkaptan kao regulator i natrijev bikarbonat kao pufer. Postoje tri metode polimerizacije: šaržna polimerizacija, polukontinuirana polimerizacija i kontinuirana polimerizacija. Produkt polimerizacije je emulzija, a veličina čestica losiona je 0.05-2 μ m. Može se izravno nanijeti ili osušiti raspršivanjem kako bi se dobila smola u prahu. Metoda polimerizacije losiona ima kratki ciklus polimerizacije i lako ju je kontrolirati. Dobivena smola ima visoku molekulsku težinu i ujednačen stupanj polimerizacije. Pogodan je za izradu PVC paste, umjetne kože ili impregniranih proizvoda. Formula polimerizacije losiona je složena, a sadržaj nečistoća u proizvodu je visok.
③ Masivna polimerizacija: jedinica za polimerizaciju je posebna, uglavnom se sastoji od vertikalnog kotla za predpolimerizaciju i horizontalnog kotla za polimerizaciju s okvirnom mješalicom. Polimerizacija se provodi u dvije faze. Monomer i inicijator se predpolimeriziraju 1 sat u reaktoru za predpolimer kako bi se dobile čestice klica. U to vrijeme, stopa pretvorbe doseže 8 posto ~ 10 posto, a zatim teče u drugi polimerizacijski reaktor, gdje se dodaje ista količina monomera kao i predpolimera za nastavak polimerizacije. Kada stopa konverzije dosegne 85-90 posto, preostali monomer se ispušta, a zatim se drobljenjem i prosijavanjem dobiva gotov proizvod. Veličina čestica i oblik smole kontroliraju se brzinom miješanja, a reakcijska toplina se oslobađa refluksnom kondenzacijom monomera. Proizvodni proces ove metode je jednostavan, kvaliteta proizvoda je dobra, a troškovi proizvodnje niski.