Metode polimerizacije PVC-a

PVC se dobija adicionom polimerizacijom slobodnih radikala. Metode polimerizacije uglavnom uključuju polimerizaciju suspenzije, polimerizaciju losiona i polimerizaciju u rasutom stanju. Suspenzija polimerizacija je glavna metoda, koja čini oko 80 posto ukupne proizvodnje PVC-a. Dodajte čistu vodu, tečni VCM monomer i disperzant u reaktor, a zatim dodajte inicijator i druge aditive. Kada temperatura poraste na određenu temperaturu, VCM monomer prolazi kroz polimerizaciju slobodnih radikala kako bi se stvorile PVC čestice. Kontinuirano miješanje čini veličinu čestica ujednačenom, a stvorene čestice su suspendirane u vodi. Osim toga, metoda mikro suspenzije se također koristi za proizvodnju PVC paste smole, koja ima dobre performanse i svojstva formiranja paste.
① Metoda suspenzijske polimerizacije: monomer se suspenduje i disperguje u vodenoj fazi u obliku mikro kapi, a odabrani inicijator rastvorljiv u ulju je otopljen u monomeru. Reakcija polimerizacije se odvija u ovim mikro kapima. Voda blagovremeno apsorbuje toplotu reakcije polimerizacije. Kako bi se osiguralo da se ove mikro kapi dispergiraju u vodi kao perle, potrebno je dodati stabilizatore suspenzije, kao što su želatin, polivinil alkohol, metil celuloza, hidroksietil celuloza itd. Kao inicijatori se najčešće koriste organski peroksidi i azo jedinjenja, kao što su diizopropil peroksidikarbonat, dicikloheksil peroksidikarbonat, dietilheksil peroksidikarbonat, azodiizobentronitril, azodiizobutironitril, itd. Polimerizacija se vrši u polimerizatoru. Nakon polimerizacije, materijali teku u rezervoar za rekuperaciju monomera ili destriper za rekuperaciju monomera. Zatim se ulijeva u kotlić za miješanje, ispere vodom, centrifugira radi dehidracije i suši da se dobije gotova smola. Vinil hlorid monomer treba ukloniti iz smole što je više moguće. Za PVC koji se koristi za pakovanje hrane, sadržaj slobodnog monomera treba kontrolisati ispod 1ppm. Tokom polimerizacije, kako bi se osigurala smola sa specificiranom molekulskom težinom i rasponom raspodjele molekulske težine i spriječila polimerizacija eksplozijom, temperatura i pritisak tokom polimerizacije moraju se kontrolisati. Veličina čestica i distribucija veličine čestica smole kontroliraju se brzinom miješanja i odabirom i količinom stabilizatora suspenzije. Kvalitet smole karakterizira veličina čestica i raspodjela veličine čestica, molekulska težina i raspodjela molekulske težine, prividna gustoća, poroznost, riblje oko, termička stabilnost, boja, sadržaj nečistoća i slobodan protok praha. Reaktor za polimerizaciju je glavna oprema, koja je napravljena od čeličnog reaktora obloženog nerđajućim čelikom ili emajlom, opremljenog mešalicom i plaštom za prenos toplote za kontrolu temperature, ili unutrašnjom odvodnom cevi za hlađenje, refluks kondenzatorom itd. Da bi se smanjili troškovi proizvodnje, zapremina reaktora se postepeno proširila sa nekoliko kubnih metara na više od deset kubnih metara, a maksimalna zapremina je dostigla 200 kubnih metara (kettle reaktor). Polimerizator se mora ukloniti kamenac nakon višestruke upotrebe. PVC pripremljen sa polivinil alkoholom i celuloznim eterom kao stabilizatorom suspenzije je uglavnom labav, sa mnogo pora, velikom površinom i lako apsorbujući plastifikator i plastifikator.
② Polimerizacija losionom: najranija metoda za industrijsku proizvodnju PVC-a. U polimerizaciji losiona, pored vode i monomera vinil hlorida, surfaktanti kao što je natrijum alkil sulfonat se dodaju kao emulgatori da bi se monomer dispergovao u vodenoj fazi da bi se formirao losion. Kao inicijatori se koriste vodotopivi kalijum persulfat ili amonijum persulfat, a može se koristiti i inicijatorski sistem „redukcije oksidacije“. Proces polimerizacije i metoda suspenzije su različiti. Polivinil alkohol se takođe dodaje kao stabilizator emulzije, dodecil merkaptan kao regulator i natrijum bikarbonat kao pufer. Postoje tri metode polimerizacije: šaržna polimerizacija, polukontinuirana polimerizacija i kontinuirana polimerizacija. Proizvod polimerizacije je emulzija, a veličina čestica losiona je 0.05-2 μm. Može se direktno nanositi ili sušiti sprejom da bi se formirala smola u prahu. Metoda polimerizacije losiona ima kratak ciklus polimerizacije i lako je kontrolisati. Dobijena smola ima visoku molekularnu težinu i ujednačen stepen polimerizacije. Pogodan je za izradu PVC paste, umjetne kože ili impregniranih proizvoda. Formula polimerizacije losiona je složena, a sadržaj nečistoća u proizvodu visok.
③ Polimerizacija u rasutom stanju: jedinica za polimerizaciju je posebna, uglavnom se sastoji od vertikalnog kotla za predpolimerizaciju i horizontalnog kotla za polimerizaciju sa ramom za miješanje. Polimerizacija se odvija u dvije faze. Monomer i inicijator se prepolimeriziraju 1 h u reaktoru za predpolimer da bi se stvorile čestice sjemena. U ovom trenutku, stopa konverzije dostiže 8 posto ~10 posto, a zatim teče u drugi reaktor za polimerizaciju, gdje se dodaje ista količina monomera kao i predpolimer za nastavak polimerizacije. Kada stopa konverzije dostigne 85 posto ~90 posto, preostali monomer se ispušta, a zatim se gotov proizvod dobije drobljenjem i prosijavanjem. Veličina čestica i oblik smole kontrolišu se brzinom mešanja, a reakciona toplota se izdvaja refluksnom kondenzacijom monomera. Proces proizvodnje ove metode je jednostavan, kvalitet proizvoda je dobar, a troškovi proizvodnje su niski.