PVC树脂生产

关键词：

PVC树脂生产（精选七篇）

PVC树脂生产 篇1

1 生产过程中产生的问题

在进行PVC树脂生产时为了有效减少进入到气柜中的浆料数量在生产中进行了相应的物料扑集器的设置。在聚氯乙烯进行大约90%左右的转化时, 需要将其出料到浆料处理槽中进行处理, 从而保证处理过后的浆料中的氯乙烯能够大量的减少, 之后对浆料中的氯乙烯单体进行回收利用, 这样能够有效地减少成本投入。

在对生产过程进行观察的结果中得出:在出料的过程中产生的跑料的现象主要是由于在浆料中含有纤维素醚这一类的表面活性剂所引起的反应。在出料的过程中由于存在大量的表面活性剂, 就会促使没有产生反应的单体在向气柜流动的过程中出现气泡的产生会使得树脂颗粒留在气柜内。旋风扑集器对产生的固体颗粒装置进行收集, 效果较明显, 因此在化工生产过程中被广泛的使用。

2 跑料产生的原因

1) 在浆料中的表面活性剂残留量较大, 容易出现泡沫。产生跑料会出现较多的泡沫, 分析器产生的根源则是由于受到了含有有机高分子的表面活性剂引起的, 如果通过控制表面活性剂来控制泡沫的产生具有一定的危险性。浆料中的表面活性剂受到保护胶体的数量影响较大, 如果其中的保护胶的数量较少, 则会导致生产出的树脂颗粒变粗, 有油漆塑化事件较长, 产生鱼眼, 会在一定程度上影响到产品的机械强度。在进行聚合过程中, 如果转化率小于30%, 体系就会产生不稳定的状态, 如果体系中的保护胶没有达到一定数量, 就会产生爆聚。使用消泡剂也能够有效抑制泡沫的产生, 但要保证其效果就需要延长消泡剂的使用时间。在消泡剂的使用过程中, 要充分考虑其使用成本和对于树脂的干燥产生的影响。

2) 扑集器容积和高度不能够达到使用要求。使用扑集器对于低压出料具有十分明显的效果, 因此使用扑集器进行扑集物料有着十分明显的作用。由于扑集器的本身质量较小, 因此容纳的泡沫数量较少, 因此就需要使用较大的旋风扑集器进行扑集。

3 降耗的相应解决措施

3.1 电石渣浆澄清液回收利用

在PVC装置的运行过程中, 由于电石的消耗水平较低而产生的电石水的排放较多, 会造成严重的水资源浪费, 由于电石水中含有大量的碱性物质, 因此如果直接进行排放会使得周围土壤自身的酸碱平衡受到破坏, 同时也会给环境造成一定的污染。针对这种情况, 可以设置沉降池, 采用压滤除渣的方法, 对清液进行二级沉降, 在使用过滤器进行悬浮物的去除过程中, 其产生的水质的酸碱度为8~9, 固体含量为5%以下, 可以作为乙炔工序和合成工序脱酸中的水洗塔用水使用。经试验, 在系统的运行过程中, 能够有效的节水用水量, 同时也能够减少碱洗塔碱的用量, 从而有力的减少了大量水资金和减资金, 提高经济效益。

3.2 离心母液的回收利用

在PVC树脂的生产过程中, 产生的离心母液硬度为0.3mg/t, p H值为6.5~8.0, 含固量为0.0012%。这一部分的水能够进行再利用。采用二级沉降的方法将离心母液中的PVC树脂进行有效去除, 同时利用位差进入到热水槽内, 并使用输送泵将其输送到空气预热器中将其和冷空气进行置换, 此时母液水的温度为50℃, 要将其作为冷载体进行使用, 用于除去进行HCl合成时产生的热量。母液水在经过加热后能够在冬季取暖使用。

在一台体积为16m3的扑集器中, 将其放在原来的二号扑集器中, 在出料时产生的氯乙烯单体经过一号扑集器收集物料, 之后二号扑集器会将氯乙烯单体和浆料进行有效分离, 物料会被放在浆料处理器中, 同时也要进行物料的定期回收。采用这种方式能够有效地解决浆料向气柜中流动, 但如果在二号扑集器中的物料较多, 且不经过搅拌, 就会形成固体颗粒的沉积, 在进行物料回收时容易产生管道的堵塞。对于堵塞的管道进行疏通, 可以采用高压冲水的方式, 但同时也会造成浆料的流失。针对这种情况就需要在出料的过程中使用消泡剂, 对泡沫进行接触性的消除, 对泡沫存在的时间进行有效减少, 同时也能够有效解决管道的堵塞问题。

摘要：本文主要针对在PVC树脂生产的过程中通过对扑集器进行合理的改造以及正确使用消泡剂, 有效解决了在进行乙烯的出料回收时产生的问题, 从而对于生产的成本消耗进行有效控制, 保证了生产的经济效益。

关键词：PVC树脂生产,降耗,措施

参考文献

[1]黄志明等.消光聚氛乙烯专用树脂[J].聚氯乙烯, 2009.

PVC树脂生产 篇2

1 特种及专用PVC树脂的生产状况

当前特种及专用PVC树脂主要包括聚偏氯乙烯、聚氯乙烯糊树脂、高聚合度聚氯乙烯树脂、氯化聚氯乙烯、消光聚氯乙烯树脂及聚氯乙烯掺混树脂等十余种类型, PVC树脂行业已经获得了极大的进步, 生产技术水平不断提高, 实现了大规模化生产。

本文主要针对其中几种应用率较高的特种及专用PVC树脂进行了分析研究: (1) 聚偏氯乙烯。直接氯化制二氯乙烷、乙烯氧氯化制备氯乙烯和乙烯氧氯化法生产氯乙烯这三种途径都可以制得PVDC树脂单体, 该类型专用树脂对生产技术有极高的要求。然而由于我国技术水平不达标, 不能进行大量的生产, 存在供不应求的现象, 成为未来特种及专用PVC树脂生产研发的重点; (2) 高聚合度PVC树脂。混合工艺、乳液工艺及悬浮工艺是生产HPVC树脂的主要方式, 其中后者悬浮工艺在生产过程中占据着极高的地位。在具体生产时可以根据实际应用途径的不同, 选择交联法、低温法进行针对性的生产, 但不同方法各具优势和不足[1]; (3) 聚氯乙烯糊树脂。电石法是生产PVC糊树脂的根本原理, 具体流程和工艺方式包括连续法乳液聚合工艺、微悬浮聚合工艺和种子乳液聚合工艺。我国在PVC糊树脂的生产方面呈现出迅猛的发展势头, 虽然之前仍以进口先进国家产品为主, 但近年来已经有所缓解, 生产设备的性能达到改善, 提高了生产能力, 需要不断改进产品的品种, 赢得更大的市场竞争力。

2 特种及专用PVC树脂的应用分析

特种及专用PVC树脂产品在各个领域和行业的得到了广泛的应用, 聚氯乙烯糊树脂可以划分为不同的应用类型, 高等氯醋共聚糊树脂在汽车行业中密封胶、底涂和生产质量较高的涂料、油墨等方面有着广泛的应用;具有良好张力性能的糊树脂适用于皮革表面、医疗设备及手套生产环节;而传统普通形式的糊树脂广泛用于生产底板材质、墙壁贴纸及人造革等方面[2]。但是因为我国人口基数大, 医疗、建筑和汽车等多个行业规模日益扩大, 高性能的糊树脂生产力有待提高。

在氯化聚氯乙烯的应用方面, 凭借其能够延长老化时间、抗腐蚀性强、可燃性差的优势, 成为聚氯乙烯产品中最优质的类型, 弥补了普通型聚氯乙烯的弊端。在进行合成纤维生产、船舶制造业、冶金生产、化工生产等领域中, 氯化聚氯乙烯产品倍受青睐, 可以用于电力管道的保护领域, 为建筑管道质量的提高奠定坚实的基础, 减少了安全事故的发生[3];可靠稳定且无气味、不含有毒物质是聚偏氯乙烯最显著的特征, 拥有良好的阻隔作用, 已经广泛在纤维制造、塑料生产、食品包装加工、覆膜等行业得到普遍推广, 还可以同其他类型的树脂进行联合生产, 制造出多种功能和作用的产品。作为聚氯乙烯树脂产品的特殊类型, 高聚合度PVC树脂尤其在要求模量、强度较大的情况下能够充分发挥其优势, 具有一定的弹性和可塑再造性, 在室内装潢装饰、元件密封和套管方面作用极大, 具有非常广阔的发展前景。

3 结语

我国的基本国情就是资源丰富, 这对PVC树脂的生产提供了充足的保障, 面对市场需求不断增大的趋势, PVC树脂生产供应和消费之间的冲突成为一项亟待解决的问题。针对特种及专用PVC树脂大量进口的问题, 企业必须要加大对生产技术的研发力度, 创新生产模式, 优化生产工艺和流程, 配置专业化的生产设备和仪器, 提高生产水平和能力, 实现特种及专用PVC树脂的专业化生产, 缩短同先进国家之间的差异。只有这样才能使PVC树脂满足不同用户的需求, 优化PVC树脂行业的结构, 推动社会的进步。

摘要：随着社会经济的不断发展和科学技术水平的提高, 聚氯乙烯 (PVC) 树脂的生产能力大大提高, 使得生产企业间的竞争压力逐渐增大。目前已经研制出了多种不同类型的特种及专用聚氯乙烯树脂, 大大提高了产品的性能。本文主要阐述了特种及专用PVC树脂的生产状况, 并对特种及专用PVC树脂的应用进行了分析, 以期促进PVC树脂行业的生产水平, 扩大其应用范围。

关键词：PVC树脂,生产工艺,应用研究

参考文献

[1]柯伟席, 王澜.氯化聚氯乙烯的研究现状和发展趋势[J].塑料制造, 2010 (4) :80-85.

[2]马学莲.氯乙烯-醋酸乙烯酯共聚树脂生产与性能的研究[J].石河子科技, 2010 (1) :33-34.

PVC树脂生产 篇3

关键词：国内PVC,专用树脂,研究现状,发展趋势

0引言

PVC是一种氯乙烯单体聚合而成的化合物,具有耐磨性、耐化学药品性、阻燃性以及绝缘性等众多特点,并且以其独特的优势在工业、农业、建筑以及电力等领域得到广泛应用,取得了较为可观的成效,成为当前国际上应用最为广泛的塑料之一。传统的PVC无论是耐热性还是耐磨性,都存在着较大的缺陷,增塑作用不稳定,无法直接加工应用。因此,针对传统PVC材料的缺陷,提高材料的热稳定性和冲击性能,加入适量的稳定剂、增强剂,通过物理或化学反应来改善PVC各项性能,从而生产出更适应在各个行业领域应用的材料。在PVC材料中加入这些助剂,尽管能够有效提升PVC材料的各项性能,但同样也会增加材料加工成本,对于PVC树脂材料原有的性能会产生不同程度的影响,材料性质发生改变。故此,应该着重开发PVC专用树脂材料,以此来满足社会发展需要。

1国内PVC行业发展现状

据权威数据调查显示,我国在2012年PVC材料生产企业共有168家,生产能力为2 956.8万t,但实际生产能力仅有1 569.5万t。进入新世纪以来,社会进步和发展,PVC树脂材料产能增长迅速,在短短的十几年间增长了6倍多。PVC树脂材料从最初诞生发展到今天,始终是以通用型为主,行业盈利水平偏低,尤其是在当前激烈的市场竞争环境下,PVC生产企业举步维艰,很多企业由于经营不善,资金链断裂,面临破产倒闭的处境[1]。近年来,国内PVC行业错综复杂,其一,西部地区占据天然资源优势,生产规模和实力不断提升;其二,很多沿海地区的PVC树脂生产企业由于市场价格大幅下跌,且回升幅度较小,面临着停产或者半停产的状况。由此看来,国内PVC行业面临着严峻的发展挑战,为了确保国内PVC行业持续发展,需要相关领域权威人士更加深入地分析和思考,寻求解决对策[2]。

2国内PVC专用树脂市场现状

我国自改革开放以来,市场经济体制逐渐确立,同国际开始接轨,国内PVC材料生产企业面临着严峻的市场考验。尽管我国整体的PVC材料生产实力较高,但是行业在发展过程中也逐渐暴露出一系列问题,在不同程度上制约着PVC行业的持续发展。我国是PVC材料生产大国,但是距离PVC材料生产强国仍然存在不小的差距,主要表现在我国的PVC生产品种还没有实现专业化水平,很多PVC专用树脂徘徊在通用树脂牌号上,更多PVC成品还需要依靠进口来满足国内需求[3]。

尽管我国针对PVC专用树脂材料生产技术进行优化和创新,取得了成绩,但是同国际发达国家PVC专用树脂生产技术水平存在明显的差距,国内仅有少数的企业可以生产PVC专用树脂材料。制约我国PVC专用树脂材料发展的主要因素表现在以下几个方面。

1)研发投入力度不高。近些年来,我国PVC行业获得了快速发展,呈现良好的发展前景,但是国内很多经济实力较为雄厚的PVC生产企业过于重视规模扩大,而忽视了对先进生产技术的引进和专业人才的培养,产品创新力度不足。

2)PVC专用树脂配套技术不足。PVC生产企业在研发出一个新的PVC专用树脂品种时,需要相应配套的技术支持,不仅需要为下游客户提供材料,还要帮助客户有效解决技术问题,促使客户能够生产出质量更高的产品,确保生产活动的正常开展。

3)PVC行业上下游之间缺少沟通和交流[4]。PVC专用树脂材料在实际应用中需要获得经济效益才能充分展现其本在价值,同时还应该满足市场需求,寻求长远的合作伙伴关系,如果PVC生产企业上下游之间缺少沟通和交流,未能以市场需求为导向,将难以研发出更符合实际需要的产品。

3国内市场上主要的PVC专用树脂品种

3.1聚乙烯-醋酸乙烯酯共聚树脂产品

氯醋树脂主要为白色粉末状,是当前国内市场上一种较为常见的改性PVC树脂。氯醋树脂在工业生产中,根据材料的主要用途,可以大致分为以下几种聚合方式,即本体聚合、悬浮聚合、溶液聚合以及乳液聚合。当前国内氯醋树脂生产技术经过不断优化和完善,逐渐实现30 m3聚合釜上化生产,并且在生产过程中采用自动化控制技术。氯醋树脂生产技术的关键所在是氯乙烯连续加料工艺,这种工艺较之一次性投料工艺而言,无论是在粒径还是产物组成方面,都存在明显的差异。氯乙烯较之醋酸乙烯之进入共聚物的速度更快,聚合一定时间后将产生一种醋酸乙烯之的均聚物[5]。由此看来,为了能够得到氯醋树脂,应该采用氯乙烯连续加料工艺,生产价值更为突出。

3.2高度聚合度PVC树脂

高度聚合度PVC树脂材料较之传统的PVC材料而言,具有更为突出的优势特点,即耐摩耗、耐疲劳以及耐臭氧,具有更加优良的增塑剂保持性。我国在该技术上的研发起步较晚,直到20世纪80年代后期才开始最初步的探索和开发,90年代初开始实现商品化生产,标志着我国高度聚合度PVC树脂技术水平的成熟。

4 PVC专用树脂的发展趋势

PVC生产技术经过不断的发展和创新,逐渐取得了较为可观的成效,在一定程度上促进了我国PVC产业发展,但同时也带来了严峻的市场压力,针对此类情况,对PVC产业发展提出了更高的要求。PVC树脂产品的多元化发展,能够更好地满足市场需求,缓解市场发展压力,相信在未来必然会转变产品单一的局面,并在各个领域得到广泛应用。

就国外PVC树脂的发展现状来看,多元化和专用化水平较高,但是我国PVC专用树脂的研发正处于初级阶段,还有很多工作需要完善,具体表现在以下几个方面:①优化生产工艺,在以往PVC树脂基础上,进一步改善性能指标,从而实现对PVC树脂的性能优化目标。②采用无机增韧方式,对PVC产品力学性能进行优化完善,以求更好地提升PVC产品的耐热性、耐磨性以及耐疲劳性。

5结语

国内PVC专用树脂发展面临严峻的市场挑战,较之国外的研究成果来看,我国仍然处于初级阶段,但是由于我国市场的大量需求,PVC生产企业仍然具有广阔的发展空间,未来的工作重点应该吸收和借鉴国外PVC专用树脂的研究经验,提升PVC产品的各项性能,以市场需求为导向,更好地满足市场需求。

参考文献

[1]黄东,徐晓萍,贺盛喜,等.国内PVC专用树脂的现状及发展趋势[J].聚氯乙烯,2012(5):9-12.

[2]黄东,徐晓萍,贺盛喜,等.国内PVC专用树脂的现状及发展趋势[J].聚氯乙烯,2011(1):34-37.

[3]王友印.PVC树脂应用与发展现状[J].合成树脂及塑料,2015(1):80-83.

[4]叶由忠.特种PVC产业发展现状及前景分析[J].中国氯碱,2013(1):9-13.

提高PVC树脂的热稳定性探讨 篇4

1 PVC树脂热稳定性的影响因素

1. 1 分子链结构的影响

聚氯乙烯在脱HCl后形成双键,或当氯乙烯自由基聚合时在PVC分子链末端产生双键,这些双键的存在在很大程度上能使聚合物热稳定性下降,并且随着HCl脱出量的增加,其链中生成共轭双键链段的可能性也相应增大,从而使树脂及其制品的颜色越来越深［1］。

此外,由于控制等因素的影响,形成较多低聚合度聚合物,也易使HCl脱出,从而使其热稳定性能下降。

1. 2 氧的影响

氧的存在对聚氯乙烯的HCl脱出起加速作用,并经降解使聚合物链段长度变短而褪色。

1. 3 氯化氢的影响

近年来的研究,证实了氯化氢对降解有催化加速作用,同时对变色也产生影响。因此,及时除去PVC降解产生的HCl,对树脂及其制品的热稳定性能是有利的。

1. 4 临界尺寸的影响

因为先脱出的HCl对进一步降解有催化作用,因此从理论上推测,聚氯乙烯的颗粒形态、颗粒大小会影响HCl的扩散排出。当其颗粒形态尺寸小到某临界尺寸时,可以认为HCl的自动催化作用开始消失。

1. 5 增塑剂的作用

研究证明,增塑剂对PVC树脂深加工时热稳定性有一定影响,本文暂不讨论。

2 热稳定剂基本作用原理

热稳定剂可以通过取代PVC树脂中不稳定的氯原子、中和氯化氢、与不饱和部位发生反应等方式抑制PVC的降解［2］。

( 1) 置换PVC分子中不稳定的烯丙基氯离子或数碳位氯原子,抑制氯化氢的脱出。镉和锌的皂类,羧酸二烷基锡和硫醇等都是其配位基置换PVC大分子上的不稳定氯原子而使其稳定［3］。

( 2) 吸收、中和氯化氢,抑制其自动催化作用。弱有机酸的金属盐和无机酸的碱式盐能有效地除去氯化氢,是很好的稳定剂,如硬脂酸锌、硬脂酸镁、硬脂酸铅、硬脂酸钙、硬脂酸钡及硬脂酸镉等金属皂类。

( 3) 与多烯结构发生加成反应,破坏大共轭体系的形成,减少着色。PVC大分子脱氯化氢生成的双键及PVC大分子上固有的双键,都是不稳定基团,加入能与之反应的物质,如金属硫醇盐,与氯化氢反应生成的产物成醇,能够直接加到双键上形成巯基,从而稳定下来。

( 4) 热力、机械剪切、光氧化及热氧化过程产生大量的自由基,这些自由基诱发PVC大分子降解的连锁反应。处于低价位的变价元素,如Pb2 +、P3 +、Sn2 +、Ce3 +、Nd3 +等与自由基发生作用,自由基被终止,自身被氧化成高价氧化态,分子中有弱键结构的化合物,如环氧化合物,硫醇、硫醚、硫脲等与自由基作用而将自由基终止。

3 热稳定剂种类及特性

目前,热稳定剂种类很多,归纳起来可以分为金属皂类、铅盐类、液体复合系列以及一些有机化合物热稳定剂,品种繁多。

3. 1 金属皂类稳定剂

金属皂类稳定剂是指Cd、Ba、Ca、Zn、Mg金属的高级脂肪酸盐,他们的热稳定性一般,且随着金属和酸根离子的种类变化。镉、锌皂初期热稳定性好,钡、钙、镁皂长期热稳定性好。金属皂稳定剂很少单独使用,通常是具有协同效应的二元或三元金属皂的复合体系,如Ba/Cd、Ba/Zn、Ba/Ca/Zn等,主要是液体和固体两种形式,是PVC软制品常用的热稳定剂［4］。

3. 2 铅盐稳定剂

铅盐类稳定剂是PVC最早使用的热稳定剂,现在仍大量使用。铅盐类稳定剂一般都具有很强的结合氯化氢的能力。其优点是: 耐热性良好,电绝缘性优良,价格低廉。

3. 3 有机锡稳定剂

有机锡稳定剂的通式为RnSnY4 － n,其中R通常是甲基、正丁基、月桂基等,Y为月桂酸、硫醇等。其优点有: 良好的透明性、热稳定性和相容性。缺点是成本贵,有些产品润滑性差、有异味等。

热稳定剂虽然种类较多,但它们都有一个共同的特点,都是氯化氢的接受体,能够捕捉PVC热降解脱出的氯化氢,从而能起到提高热稳定性的作用。理想的热稳定剂应具有以下的基本条件［4］:

( 1) 热稳定性能,并具有良好的光稳定性。

( 2) 与PVC的相容性好,挥发性小,不升华、不迁移、不冒霜。

( 3) 有适当的润滑性,在压延成型时使制品易剥离,不结垢。

( 4) 无毒、无臭、无污染,可以制得透明制品。

(5)加工方便,价格低廉。

综前所述,要提高PVC树脂热稳定性,可以采用物理方法与化学方法两种方法进行。在本文中只讨论化学方法来提高PVC树脂热稳定性。其具体作用原理可简述如下: 通过使用稳定性,使其取代不稳定的氯离子,如连接在叔碳原子上的氯原子或烯丙基氯,生成稳定结构,吸收并中和由PVC降解放出的氯化氢,以消除氯化氢的催化降解作用,与不饱和部位发生反应等方式,还有通过稳定剂中和和钝化PVC树脂降解起催化作用的金属离子及其他有害杂质,从而最终达到提高PVC树脂热稳定性的目的。

4 生产过程

根据某厂现有设备及工艺控制条件等生产实际情况,对各种热稳定剂的经济可行性、安全性尤其是热稳定性能等多方面进行综合评价,并参考同行业其他厂家的使用情况后,选用了液体锌和脂肪酸锌两种热稳定剂进行试验。

为取得最佳试验效果,并争取能够及时发现所出现新问题的影响因素,该厂在单独使用液体锌做试验时,其他条件均不改变。即在聚合釜投料过程中,保持原有的配方与工艺控制条件不变,将液体锌按一定的比例加入聚合釜中,通过对反应过程的观察可知,聚合釜反应体系基本稳定,反应平稳,宏观表现上与以前相比较没有明显的差异,反应时间也正常。反应完后,通过取样分析,其树脂颗粒较粗,变化明显,视比重有所下降。尤其在汽提过程中,因其视比重下降,在汽提塔中自由不畅,造成汽提塔不下料而堵塞,虽然产品树脂热稳定性有所提高,但由于无法正常控制而导致其它各项性能指标下降,经综合考虑,该种助剂暂停使用。

在采用另一种助剂,即脂肪酸锌实验时,考虑到在此之前用液体锌做试验时出现的异常情况,通过对脂肪酸锌物理化学性质的研究分析,推测出其对聚合反应可能出现的影响,然后将脂肪酸锌安一定的比例要求加入聚合反应体系中,通过对反应过程观察可知,反应平稳进行,工艺控制良好,反应完后取样分析,除视比重略有下降外,其余各项性能指标均合格,甚至白度还有所提高,在对其热稳定性测试后,发现其热稳定性能有了明显的提高,由原来未使用脂肪酸锌的1 min提高到了现在的近6 min,使热稳定性能提高了将近5 倍,并且该PVC树脂对后续汽提、干燥操作无明显的不良影响,可以认为此次试验达到了预期的效果。

5 结语

通过本次试验,基本上取得了良好的效果,也可以说是取得了试验的成功,使PVC树脂产品热稳定性能有了很大的实质性提高。进一步稳定了该厂PVC树脂产品的市场竞争力,并为今后开辟市场创造了质量条件,取得了良好的经济效益和社会效益。

摘要：通过对影响PVC树脂热稳定性的各种因素的分析,综合国内现正在广泛使用的各种热稳定性剂的性能比较,选择了其中从经济技术及安全环保等各方面均认为比较理想的液体锌与脂肪酸锌进行了实验,取得了预期的效果,大大提高了PVC树脂产品的市场竞争力。

PVC树脂生产 篇5

关键词：ACR,接枝共聚,高抗冲强度

PVC硬制品具有硬度高、阻燃、耐酸碱腐蚀、绝缘性能好且价格低廉等优点, 广泛使用于各个行业。而普通PVC硬制品具有材料易老化、缺口冲击强度不高、韧性差等缺陷, 从而限制了通用PVC树脂在某些特定领域的广泛应用。而通过纳米粒子进行增韧改性, 使树脂同时具有高强度、高韧性、高耐热性已成为通用PVC改性的趋势[1]。新疆中泰化学股份有限公司与北京化工大学合作, 开发的新型高抗冲PVC复合树脂, 该树脂采用丙烯酸酯类单体为主要原料, 通过种子乳液聚合, 制得纳米级聚丙烯酸酯复合胶乳, 再将其与氯乙烯单体进行悬浮接枝共聚复合而成。

1. 合成

1.1 主要原材料及处理

BA、EHA、MMA, 工业品, 北京东方化工厂;BGDMA, 工业品, 广州谛科;K2S2O8, 工业级, 上海优扬;DS-4, 化学纯, 法国罗地亚;DW、VC、N2, 工业级, 新疆中泰;NH4HCO3, 工业品, 郑州宏石;EHP, 工业品, 新疆华泰隆;HPMC, 工业品, 美国道化学;PVA, 工业品, 英国新特码。

1.2 主要生产装置及设备

聚合反应釜 (10L、7m3) 两台;乳液配制釜 (50L、500L) 两台;出料槽 (13 m3) 两台, 离心机 (LW350-N一台) , 流化床 (4000 m3/y) 一套。

1.3 ACR复合胶乳的配方组成

DW:100份;NH4HCO3:0.40份;DS-4:0.10份;种子液部分:BA/EHA/MMA/BGDMA混合液20/5/10/0.4份;K2S2O8:0.022份;SDS:0.3份;主体部分BA/EHA/BGDMA混合液50/20/1.2份。

实验步骤按照乳液聚合基本步骤进行, 反应过程需氮气保压, 出料调节p H值至中性。

1.4 高抗冲PVC复合树脂的配方

VC:100份;DW:200份;HPMC/PVA:0.10/0.20份;ACR复合胶乳:4.0-6.0份 (固含量) ;EHP:0.05份;NH4HCO3:0.006份。

生产方法按照通用SG-5型树脂生产步骤进行。

2. 性能测试

2.1 胶乳粒径的测定

采用动态光散射法测定, 仪器为英国马尔文ZETASIZER2000。

2.2 力学性能测试配方

ACR改性复合树脂:100份;钙锌热稳定剂:5.0份;硬脂酸:0.8份;聚乙烯蜡:0.8份。

将复合树脂与各种助剂配合好后, 放在高速混合机中混合, 5分钟后出料。

2.3 力学性能测试板材的制备

试样制备和性能测定按《GB/T 12001.2-2008》制备, 将混好的物料放在开炼机上混炼8-10分钟, 辊温175℃-180℃, 薄通12次, 出片厚度约1.0-2.0mm。在平板硫化机进行压片4mm, 裁样用于力学性能测试。

2.4 物理力学性能的测定

缺口冲击强度的测试:将板材按《GBT 1043.1-2008》标准用缺口试验机制成缺口冲击样条, 于23±2℃下放置24小时后, 在简支梁冲击试验机上进行试验。

维卡软化点温度的测定:根据《GBT1633-2000》维卡软化点的试验方法, 所用负荷为A法 (9.81N) , 测得两个平行试样的维卡软化点温度, 取平均值。

拉伸强度的测试:按《GB/T1040.2-2006》在微机控制电子万能试验机进行拉伸试验。测试温度:23℃;拉伸速率:10mm/min。

流变性能的测定:用转矩流变仪测定该复合树脂及通用PVC树脂相关配方的凝胶化时间, 并对它们的加工塑化性能进行对比。样品量50克, 转子转速40rpm, 塑化温度180℃。

3. 测试结果

3.1 胶乳粒径

利用粒径分析仪测定两批次乳液粒径:1#乳液平均粒径为102.5nm, 2#乳液平均粒径均110.6nm, 粒径分布也比较窄, 均小于0.1。该粒径范围在丙烯酸酯乳胶粒子增韧聚氯乙烯树脂的最佳范围之内[2]。

3.2 复合树脂物理力学性能

按照2.4所示方法测得的树脂物理力学性能如表1所示, 1#和2#是两个不同批次的高抗冲PVC复合树脂, C是通用SG5型树脂。从测试数据可以看出, 3#树脂冲击强度只有5.5 k J/m2, A、B树脂冲击强度超过40k J/m2以上, 是通用PVC树脂的8倍以上。这是由于聚丙烯酸酯类玻璃化温度都较低, 常温下都为橡胶态, 能够对硬质PVC起到增韧作用[3], 更为重要的是氯乙烯单体在聚丙烯酸酯胶乳中具有溶胀特性, 可形成具有半互穿网络两相结构的聚丙烯酸酯接枝氯乙烯复合树脂, 而半互穿网络结构使两相之间形成良好的结合力好, 同时聚丙烯酸酯胶乳粒子能够达到纳米尺寸的分散, 所以使得增韧效率进一步提高, 最终得到综合性能优异的高抗冲PVC复合树脂。

3.3 复合树脂塑化时间短

用转矩流变仪测试A、B、C

从表数据分析可以看出1#、2#配方塑化时间短、平均扭矩低、物料流动性均较3#SG-5型树脂要好, 通过对比可以看出, ACR高抗冲PVC复合树脂易塑化, 加工性能和流动性能优异。

4. 结语

通过以上性能测试结果分析, 可以得出以下结论:

4.1 在传统PVC悬浮聚合基础上, 引入聚丙烯酸酯类ACR乳液, 形成了聚丙烯酸酯与PVC两相之间稳定的半互穿网络结构, 从而使该复合树脂的冲击韧性得到大幅度提高。

4.2 该复合树脂流动性能好, 拓宽了PVC的加工范围, 可进一步提高PVC在高强度塑料产品中的应用。

参考文献

[1]吕坤, 现代塑料加工应用, 2000, 12 (4) :51-53.

[2]潘明旺, 张留成, ZL 02148636.0, 2004.12.22.

热稳定剂在PVC树脂中的应用 篇6

随着化工行业不断发展, PVC应用范围正在不断扩大, 仅次于PE、PP。但由于PVC结构中含有双键、支化点和引发剂残基等。加热后脱HCl发生降解反应, 加工温度达170℃或更高时, 降解反应加快, 迅速发生大分子交联, 聚合物颜色加深直至变黑, 物理性能也随之遭到破坏。一些科学家花费半个多世纪时间研究与探索发现, 一些化学物质能够最大限度地减少加工时PVC化学性能和物理性能损失, 热稳定剂诞生了。

2 热稳定剂的种类和作用

热稳定剂是PVC加工时必不可少的稳定化助剂, 它能有效防止PVC在加工生产过程中由于热和机械的剪切作用而引起的降解, 同时也能使PVC制品在加工生产过程中具有较好的持久耐候性。曾经在20世纪20年代中期, 德国一家公司, 由于解决不了PVC受热后不稳定性问题, 被迫宣布聚乙烯单体和PVC专利作废, 可见, 热稳定剂在PVC制品加工过程中起着举足轻重作用。

PVC用的热稳定剂品种很多, 按其化学组成来分, 有铅盐类、金属皂类、有机锡类、有机锑类、稀土类等金属化合物。目前, 人们为了提高稳定效果, 引入有机辅助稳定剂, 它与金属稳定剂配合使用, 稳定效果得到了更好发挥。

2.1 铅盐类稳定剂

它是最古老的稳定剂, 铅白是使用最早的稳定剂, 它拯救了PVC行业, 解决了PVC加工期间的不稳定问题。

这类稳定剂大多是含盐基 (Pb O) 的铅盐, Pb O具有极强中和HCl能力, 它作用机理是中和PVC降解时脱出的HCl, 特别适用于加工温度高制品。常用的有:亚硫酸盐、硫酸盐、亚磷酸盐, 耐热性最好的是盐基性亚硫酸铅。这类稳定剂具有很强毒性, 分散性还差。

2.2 金属皂类稳定剂

它是从金属氧化物和氢氧化物使用中产生的, 是高级脂肪酸金属盐的总称。它与多元醇、亚磷酸酯、β-二酮化合物有协同作用, 大大提高稳定效果。

作用机理: (1) 与HCl反应达到稳定; (2) 形成酯基, 与烯丙基氯发生酯化反应, 亦在PVC链上用一个酯基取代一个氯原子, 使之稳定; (3) 金属皂类的彩色稳定:根据PVC金属皂类不同, 受热着色色调现象不同, 利用色度学原理, 可以使PVC色泽稳定化。它的品种有:皂、锌皂、钡皂、其他金属皂、复合金属皂类稳定剂。

2.3 有机锡稳定剂

这类稳定剂在20世纪70年代被广泛应用, 到80年代后, 它的开发更加活跃, 品种也日益增多, 这种稳定剂得到了认可和采用。

它的结构式通式:Xn Sn Y4-n, (n=1~3) 其中, X基团可以是烷基, 如甲基、丁基、辛基, 也可以是酯基;Y可以是脂肪酸根, 如马来酸根、月桂酸根等, 也可以是硫醇根。正是因为有这样结构, 它能与 (1) PVC降解产生的HCl反应; (2) 与不稳定氯原子反应, 置换PVC中氯原子; (3) 与共轭双键加成反应, 使共轭双键被固定抑制了共轭链的增长; (4) 捕获自由基, 使自由基终止, 本身也成为较稳定的自由基; (5) 分解氢过氧化物, 防止氢过氧化物热解产生新自由基, 降低体系中自由基浓度, 而起稳定作用。

2.4 有机锑类稳定剂

该系稳定剂开发于1950年, 当时使用受限, 直到20世纪80年代末, 我国北京助剂研究所成功研究开发了STH-Ⅰ、STH-Ⅱ两个牌号硫醇锑复合稳定剂, 消除了锑系热稳定剂一些弊端, 对复合热稳定剂体系配方进行优化设计, 使有机锑稳定剂产品更加系列化。该类属于硫醇锑类稳定剂;还有一类是羧酸锑类, 有机锑类热稳定剂成本低、无毒、高效, 用量少。

2.5 稀土类稳定剂

是一种新型稳定剂, 产品无毒、高效。能大量吸收在PVC加工产生的HCl, 使PVC大分子中氯离子、特别是使不稳定烯丙基氯、叔氯原子趋于稳定, 从而起到对PVC热稳定作用。

稀土稳定剂近年来发展极快, 它能锌皂有协同效应。它本身具有置换烯丙基氯效果, 单独使用时PVC制品出现黄色着色, 若与锌皂配合使用, 锌皂稳定过程中产生的氯化锌对脱HCl的催化作用降低了, 得到较好的初期着色, 大大提高了长期稳定性。

2.6 有机辅助稳定剂

为了提高稳定效果, 改善稳定剂性能, 引入有机辅助稳定剂体系, 该化合物大多与金属化合物配合使用而发挥其稳定功效。

有机辅助稳定剂有两类:一是短效稳定剂, 如:β-二酮化合物、二苯基硫脲等;另一是长效稳定, 对改善初期着色作用不大, 但能长期提高稳定性。如:多元醇、亚磷酸酯、环氧化物等。有机辅助稳定剂在PVC稳定剂发展中空前活跃, 大有前途。

3 热稳定剂在PVC树脂中的应用

热稳定剂品种很多, 最基本性能是耐热性、耐候性和加工性。在生产PVC制品使用热稳定剂时, 必须考虑透明性、相容性、机械性能、耐硫化性、电绝缘性、毒性等, 对于不同制品, 要选择适宜热稳定剂, 应该考虑应用效果、用量、成本等综合因素, 现分别介绍:

3.1 铅盐类稳定剂:

热稳定性好、价格便宜、绝缘性好、耐候性优良, 但有毒、透明不好、分散性差。主要用于PVC电缆线、非上水壁厚管材、室内外异型材等各种不透明硬、软制品, 有效铅含量必须控制在2%以内。

3.2 金属皂类稳定剂:

在PVC制品中, 单独使用很难达到理想稳定效果, 复配时通过组分之间协同效应可起到良好稳定作用。如:固体钡/稳定剂复合热稳定剂, 热稳定性好, 用于硬质PVC着色型材和建筑用片材的稳定。液体钡/稳定剂复合热稳定剂, 常用于软质PVC的加工。如:各种压延薄膜、挤出软管等, 此外在稀土类稳定剂在PVC糊的加工过程中也广泛应用。

3.3 有机锡类稳定剂:

性能极佳、透明性卓越, 但价格昂贵。在PVC配方中使用它, 可制得无毒结晶般制品。如:瓶子、薄膜、容器、软管等, 用量在1.0%~1.5%, 起润滑作用的用量为0.3%~1.0%。

3.4 有机锑类稳定剂:

性能不及有机锡, 但价格稍低, 在某些应用可替代有机锡, 产品无毒, 但透明性差, 光稳定性差, 润滑性差, 在PVC饮用水管中广泛应用, 也用于食品包装、玩具膜、医用PVC软管等。

3.5 稀土类稳定剂:

价格便宜, 稳定性优良, 强于铅类和金属皂类, 添加量小, 热稳定效率高。在PVC压延透明板中, 用0.5~1.5质量份该稳定剂可替代TVS8831或0.3~1.2质量份京锡-8831, 产品质量达到原来水平, 生产稳定。该类稳定剂无毒、高效, 多用于PVC食品包装、医用包装、上、下水管等。

3.6 有机辅助稳定剂:

主要配合金属皂使用, 来改善PVC制品着色性和长期稳定性。多用于PVC农用膜、人造革等软质制品和硬质制品中, 如:瓦楞板等, 用量为0.3%~0.5%。往往与环氧化物并用, 达到良好协同效果。

4 结论

掌握各类热稳定剂基本性能, 了解产品特性, 克服缺点, 做到合理选择使用适宜热稳定剂。使用能最大限度发挥其有用性能, 避免消极方面影响, 对于PVC制品配方设计是极其重要的, 合理选择和使用热稳定剂是PVC工业发展的需求, 开发和使用新品种热稳定剂更是化工行业需要。

参考文献

PVC清洁生产优化 篇7

1 料仓技能改造

我公司PVC装置料仓排气管道在运行过程中出现带料的情况 (情况较为严重) , 既造成PVC成品的浪费, 又对周边环境造成污染。将原有两台料仓的排气管线连通, 在两台料仓上重新开洞, 新增两个排气管并安装工艺阀门 (料仓为常压容器) 。正常生产时只向一台料仓打料, 假如向A料仓打料, 关闭A料仓排气管线上面的工艺阀门, 打开B料仓排气管线上面的工艺阀门使它向B料仓排气, 经过B料仓的缓冲处理, 排气管线中的输送空气不在带料向外界排放, 反之则相反。

改造后, 在满负荷生产时每班产量增加0.5t, 按每吨PVC (优等品) 6 000元计算, 每年增加经济收入199.8万元。

2 PVC庄子离心母液回用

PVC装置离心母液水, 原设计一部分回收做聚合釜、出料槽和母液水管道的冲洗之用, 但由于现实情况中离心母液水经过沉降处理后, 水质仍达不到釜对冲洗水的质量要求, 只能排放, 但从长远利益来看, PVC如能利用好这部分母液水, 减少无离子水的需求量, 将给公司节约很大资源和财物。

在以前的母液水回用管线上, 增加过滤器1台。

改造后, 经过滤得到的离心母液水可达到循环使用标准, 可回用于循环水系统, 每班节省水资源500t, 按每吨循环水1元计算, 每年降低成本33万元。

通过技术改进和加强生产的日常管理, 公司在节能减排方面取得了很大进步, 不仅带来了可观的经济效益, 而且也降低了环境污染, 产生了明显的环境效益。

参考文献