Polymerisationsverfahren von PVC

PVC wird durch radikalische Polymerisation hergestellt. Die Polymerisationsverfahren schließen hauptsächlich Suspensionspolymerisation, Lotionspolymerisation und Massenpolymerisation ein. Die Suspensionspolymerisation ist das Hauptverfahren, das etwa 80 Prozent der gesamten PVC-Produktion ausmacht. Geben Sie reines Wasser, verflüssigtes VCM-Monomer und Dispergiermittel in den Reaktor und fügen Sie dann Initiator und andere Zusatzstoffe hinzu. Wenn die Temperatur auf eine bestimmte Temperatur ansteigt, unterliegt das VCM-Monomer einer radikalischen Polymerisation, um PVC-Partikel zu erzeugen. Kontinuierliches Rühren macht die Partikelgröße einheitlich und die erzeugten Partikel werden in Wasser suspendiert. Darüber hinaus wird das Mikrosuspensionsverfahren auch zur Herstellung von PVC-Pastenharz verwendet, das eine gute Leistung und Pastenbildungseigenschaft aufweist.
① Suspensionspolymerisationsverfahren: Das Monomer wird in Form von Mikrotropfen in der Wasserphase suspendiert und dispergiert, und der ausgewählte öllösliche Initiator wird im Monomer gelöst. In diesen Mikrotropfen findet die Polymerisationsreaktion statt. Die Wärme der Polymerisationsreaktion wird rechtzeitig durch Wasser absorbiert. Um sicherzustellen, dass diese Mikrotröpfchen als Perlen im Wasser dispergiert werden, müssen Suspensionsstabilisatoren wie Gelatine, Polyvinylalkohol, Methylcellulose, Hydroxyethylcellulose usw. zugesetzt werden. Als Initiatoren werden meist organische Peroxide und Azoverbindungen verwendet, wie Diisopropylperoxidicarbonat, Dicyclohexylperoxidicarbonat, Diethylhexylperoxidicarbonat, Azodiisobentronitril, Azodiisobutyronitril etc. Die Polymerisation wird in einem Polymerisationsgerät mit Rührwerk durchgeführt. Nach der Polymerisation fließen die Materialien in den Monomerrückgewinnungstank oder den Stripper zur Monomerrückgewinnung. Dann fließt es in den Mischkessel, wird mit Wasser gewaschen, zur Entwässerung zentrifugiert und getrocknet, um das fertige Harz zu erhalten. Vinylchlorid-Monomer sollte so weit wie möglich aus dem Harz entfernt werden. Bei PVC, das für Lebensmittelverpackungen verwendet wird, sollte der Gehalt an freiem Monomer unter 1 ppm gehalten werden. Während der Polymerisation müssen die Temperatur und der Druck während der Polymerisation kontrolliert werden, um sicherzustellen, dass das Harz mit einem bestimmten Molekulargewicht und Molekulargewichtsverteilungsbereich erhalten wird, und um eine Explosionspolymerisation zu verhindern. Die Teilchengröße und Teilchengrößenverteilung des Harzes werden durch die Rührgeschwindigkeit und die Auswahl und Menge des Suspensionsstabilisators gesteuert. Die Qualität des Harzes wird durch Partikelgröße und Partikelgrößenverteilung, Molekulargewicht und Molekulargewichtsverteilung, scheinbare Dichte, Porosität, Fischauge, thermische Stabilität, Farbe, Gehalt an Verunreinigungen und freien Pulverfluss gekennzeichnet. Der Polymerisationsreaktor ist die Hauptausrüstung, die aus einem mit Edelstahl oder Emaille ausgekleideten Stahlreaktor besteht, der mit Rührwerk und Wärmeübertragungsmantel zur Temperaturregelung oder einem internen Kühlabflussrohr, einem Rückflusskühler usw. ausgestattet ist. Um die Produktionskosten zu senken, Das Volumen des Reaktors hat sich allmählich von mehreren Kubikmetern auf über zehn Kubikmeter erweitert, und das maximale Volumen hat 200 Kubikmeter (Kesselreaktor) erreicht. Der Polymerisator muss nach mehrmaligem Gebrauch entkalkt werden. Mit Polyvinylalkohol und Zelluloseether als Suspensionsstabilisator hergestelltes PVC ist im Allgemeinen locker, mit vielen Poren, großer Oberfläche und leicht aufnehmbarem Weichmacher und Weichmacher.
② Lotionspolymerisation: die früheste Methode zur industriellen Herstellung von PVC. Bei der Lotionspolymerisation werden zusätzlich zu Wasser und Vinylchloridmonomer Tenside wie Natriumalkylsulfonat als Emulgatoren zugesetzt, um das Monomer in der Wasserphase zu dispergieren, um eine Lotion zu bilden. Als Initiatoren werden wasserlösliches Kaliumpersulfat oder Ammoniumpersulfat verwendet, und es kann auch ein "Oxidations-Reduktions"-Initiatorsystem verwendet werden. Das Polymerisationsverfahren und das Suspensionsverfahren sind unterschiedlich. Außerdem wird Polyvinylalkohol als Emulsionsstabilisator, Dodecylmercaptan als Regler und Natriumbicarbonat als Puffer zugesetzt. Es gibt drei Polymerisationsverfahren: diskontinuierliche Polymerisation, halbkontinuierliche Polymerisation und kontinuierliche Polymerisation. Das Polymerisationsprodukt ist eine Emulsion und die Teilchengröße der Lotion ist 0.05-2 μm. Es kann direkt aufgetragen oder durch Sprühen getrocknet werden, um Pulverharz zu bilden. Das Lotionspolymerisationsverfahren hat einen kurzen Polymerisationszyklus und ist leicht zu kontrollieren. Das erhaltene Harz hat ein hohes Molekulargewicht und einen einheitlichen Polymerisationsgrad. Es eignet sich zur Herstellung von PVC-Paste, Kunstleder oder imprägnierten Produkten. Die Formel der Lotionspolymerisation ist komplex und der Gehalt an Verunreinigungen im Produkt ist hoch.
③ Massenpolymerisation: Die Polymerisationseinheit ist speziell und besteht hauptsächlich aus einem vertikalen Vorpolymerisationskessel und einem horizontalen Polymerisationskessel mit Rahmenrührer. Die Polymerisation wird in zwei Stufen durchgeführt. Das Monomer und der Initiator werden 1 Stunde lang im Präpolymerreaktor vorpolymerisiert, um Impfpartikel zu erzeugen. Zu diesem Zeitpunkt erreicht die Umwandlungsrate 8 bis 10 Prozent und fließt dann in den zweiten Polymerisationsreaktor, wo die gleiche Menge an Monomer wie das Präpolymer hinzugefügt wird, um die Polymerisation fortzusetzen. Wenn die Umwandlungsrate 85 % ~ 90 % erreicht, wird das restliche Monomer ausgetragen, und dann wird das fertige Produkt durch Zerkleinern und Sieben erhalten. Die Teilchengröße und -form des Harzes werden durch die Rührgeschwindigkeit gesteuert, und die Reaktionswärme wird durch die Rückflusskondensation des Monomers herausgebracht. Der Produktionsprozess dieses Verfahrens ist einfach, die Produktqualität ist gut und die Produktionskosten sind niedrig.