Методи полімеризації ПВХ

ПВХ отримують методом вільнорадикальної полімеризації. Методи полімеризації в основному включають суспензійну полімеризацію, полімеризацію в лосьйоні та масову полімеризацію. Основним методом є суспензійна полімеризація, на яку припадає близько 80 відсотків загального виробництва ПВХ. Додайте в реактор чисту воду, зріджений мономер VCM і диспергатор, а потім додайте ініціатор та інші добавки. Коли температура підвищується до певної температури, мономер VCM піддається вільнорадикальній полімеризації з утворенням частинок ПВХ. Безперервне перемішування робить розмір частинок рівномірним, і утворені частинки суспендуються у воді. Крім того, метод мікросуспензії також використовується для виробництва полівінілхлоридної пастоподібної смоли, яка має гарну продуктивність і пастоутворювальну властивість.
① Метод суспензійної полімеризації: мономер суспендують і диспергують у водній фазі у вигляді мікрокрапель, а вибраний маслорозчинний ініціатор розчиняють у мономері. У цих мікрокраплях відбувається реакція полімеризації. Теплота реакції полімеризації своєчасно поглинається водою. Для того, щоб ці мікрокраплі диспергувалися у воді у вигляді кульок, необхідно додати стабілізатори суспензії, такі як желатин, полівініловий спирт, метилцелюлоза, гідроксиетилцелюлоза тощо. В якості ініціаторів здебільшого використовують органічні пероксиди та азосполуки, такі як диізопропілпероксидикарбонат, дициклогексилпероксидикарбонат, діетилгексилпероксидикарбонат, азодіїзобентронітрил, азодіїзобутиронітрил та ін. Полімеризацію проводять у полімеризаторі з мішалкою. Після полімеризації матеріали надходять у резервуар для відновлення мономеру або стриппер для відновлення мономеру. Потім він стікає в змішувальний котел, промивається водою, центрифугується для зневоднення і висушується для отримання готової смоли. Мономер вінілхлориду необхідно максимально видалити зі смоли. Для ПВХ, який використовується для упаковки харчових продуктів, вміст вільного мономеру слід контролювати нижче 1 ppm. Під час полімеризації, щоб забезпечити отримання смоли з заданою молекулярною масою та діапазоном розподілу молекулярної маси та запобігти вибуховій полімеризації, необхідно контролювати температуру та тиск під час полімеризації. Розмір частинок і розподіл частинок смоли за розміром контролюються швидкістю перемішування та вибором і кількістю стабілізатора суспензії. Якість смоли характеризується розміром частинок і розподілом частинок за розміром, молекулярною масою і розподілом молекулярної маси, уявною щільністю, пористістю, "риб'ячим оком", термічною стабільністю, кольором, вмістом домішок і вільним потоком порошку. Реактор полімеризації є основним обладнанням, яке виготовлено зі сталевого реактора, покритого нержавіючої сталлю або емаллю, оснащеного мішалкою та сорочкою теплопередачі для контролю температури, або внутрішньої дренажної труби для охолодження, зворотного конденсатора тощо. Щоб зменшити витрати на виробництво, об'єм реактора поступово збільшився з декількох кубічних метрів до більш ніж десяти кубічних метрів, а максимальний об'єм досяг 200 кубічних метрів (чайниковий реактор). Після багаторазового використання полімеризатор очищають від накипу. ПВХ, виготовлений з полівінілового спирту та ефіру целюлози як стабілізатора суспензії, як правило, є пухким, з багатьма порами, великою площею поверхні та легко вбирає пластифікатор і пластифікує.
② Лосьйонна полімеризація: найперший метод промислового виробництва ПВХ. Під час полімеризації лосьйону, на додаток до води та мономеру вінілхлориду, додають поверхнево-активні речовини, такі як алкілсульфонат натрію, як емульгатори для диспергування мономеру у водній фазі з утворенням лосьйону. Водорозчинний персульфат калію або персульфат амонію використовується як ініціатор, а також може бути використана система ініціатора «відновлення окислення». Процес полімеризації та метод суспензії відрізняються. Полівініловий спирт також додається як стабілізатор емульсії, додецилмеркаптан як регулятор і бікарбонат натрію як буфер. Існує три методи полімеризації: періодична полімеризація, напівбезперервна полімеризація та безперервна полімеризація. Продукт полімеризації – емульсія, а розмір частинок лосьйону – 0.05-2 мкм. Його можна наносити безпосередньо або висушувати розпиленням для утворення порошкової смоли. Метод полімеризації лосьйону має короткий цикл полімеризації та його легко контролювати. Отримана смола має високу молекулярну масу і рівномірний ступінь полімеризації. Підходить для виготовлення ПВХ пасти, штучної шкіри або виробів з просоченням. Формула полімеризації лосьйону складна, а вміст домішок у продукті високий.
③ Масова полімеризація: блок полімеризації є спеціальним, в основному складається з вертикального котла для попередньої полімеризації та горизонтального чайника для полімеризації з каркасною мішалкою. Полімеризація проводиться в два етапи. Мономер та ініціатор попередньо полімеризуються протягом 1 години в реакторі для форполімеру, щоб отримати затравкові частинки. У цей час швидкість перетворення досягає 8-10 відсотків, а потім надходить у другий реактор полімеризації, де додається така ж кількість мономеру, як і преполімер, для продовження полімеризації. Коли ступінь конверсії досягає 85-90 відсотків, залишковий мономер вивантажується, а потім шляхом подрібнення та просіювання отримують готовий продукт. Розмір і форма частинок смоли регулюються швидкістю перемішування, а реакційне тепло виділяється за рахунок зворотної конденсації мономеру. Процес виробництва цього методу простий, якість продукту хороша, а собівартість виробництва низька.