Polymerační metody Pvc

PVC se připravuje radikálovou adiční polymerací. Polymerizační metody zahrnují hlavně suspenzní polymeraci, lotionovou polymeraci a blokovou polymeraci. Suspenzní polymerace je hlavní metodou, která představuje asi 80 procent celkové produkce PVC. Do reaktoru se přidá čistá voda, zkapalněný monomer VCM a dispergační činidlo a poté se přidá iniciátor a další přísady. Když teplota stoupne na určitou teplotu, VCM monomer podstoupí polymeraci volných radikálů za vzniku částic PVC. Kontinuálním mícháním je velikost částic jednotná a vytvořené částice jsou suspendovány ve vodě. Kromě toho se metoda mikrosuspenze používá také k výrobě pastové pryskyřice z PVC, která má dobrý výkon a vlastnosti tvořící pastu.
① Metoda suspenzní polymerace: monomer je suspendován a dispergován ve vodní fázi ve formě mikrokapek a vybraný iniciátor rozpustný v oleji je rozpuštěn v monomeru. Polymerační reakce se provádí v těchto mikrokapkách. Teplo polymerační reakce je včas absorbováno vodou. Aby se zajistilo, že tyto mikrokapky budou dispergovány ve vodě jako kuličky, je třeba přidat stabilizátory suspenze, jako je želatina, polyvinylalkohol, methylcelulóza, hydroxyethylcelulóza atd. Jako iniciátory se většinou používají organické peroxidy a azosloučeniny, např. diisopropylperoxydikarbonát, dicyklohexylperoxydikarbonát, diethylhexylperoxydikarbonát, azodiisobentronitril, azodiisobutyronitril atd. Polymerace se provádí v polymerizátoru s míchadlem. Po polymeraci materiály proudí do regenerační nádrže monomeru nebo stripéru pro regeneraci monomeru. Poté teče do míchací nádoby, promyje se vodou, odstředí pro dehydrataci a suší, aby se získala hotová pryskyřice. Vinylchloridový monomer musí být z pryskyřice co nejvíce odstraněn. U PVC používaného pro balení potravin by měl být obsah volného monomeru kontrolován pod 1 ppm. Aby se během polymerace zajistilo získání pryskyřice se specifikovanou molekulovou hmotností a rozmezím distribuce molekulové hmotnosti a zabránilo se explozivní polymeraci, musí být během polymerace řízena teplota a tlak. Velikost částic a distribuce velikosti částic pryskyřice se řídí rychlostí míchání a výběrem a množstvím stabilizátoru suspenze. Kvalita pryskyřice je charakterizována velikostí částic a distribucí velikosti částic, molekulovou hmotností a distribucí molekulové hmotnosti, zdánlivou hustotou, pórovitostí, rybím okem, tepelnou stabilitou, barvou, obsahem nečistot a volným tokem prášku. Polymerizační reaktor je hlavní zařízení, které je vyrobeno z ocelového reaktoru vyloženého nerezovou ocelí nebo smaltem, vybaveným míchadlem a teplosměnným pláštěm pro regulaci teploty, případně vnitřním odvodňovacím potrubím chlazení, zpětným chladičem atd. Za účelem snížení výrobních nákladů, objem reaktoru se postupně rozšířil z několika metrů krychlových na více než deset metrů krychlových a maximální objem dosáhl 200 metrů krychlových (kotlíkový reaktor). Po vícenásobném použití se polymerizér zbaví vodního kamene. PVC připravené s polyvinylalkoholem a éterem celulózy jako stabilizátorem suspenze je obecně volné, s mnoha póry, velkým povrchem a snadno absorbujícím změkčovadlem a plastifikátorem.
② Polymerizace lotionu: nejstarší metoda průmyslové výroby PVC. Při polymeraci lotionu se kromě vody a vinylchloridového monomeru přidávají jako emulgátory povrchově aktivní látky, jako je alkylsulfonát sodný, aby se monomer dispergoval ve vodné fázi za vzniku lotionu. Jako iniciátory se používá ve vodě rozpustný persíran draselný nebo persíran amonný a lze také použít iniciátorový systém "oxidační redukce". Proces polymerace a způsob suspenze jsou různé. Polyvinylalkohol se také přidává jako stabilizátor emulze, dodecylmerkaptan jako regulátor a hydrogenuhličitan sodný jako pufr. Existují tři způsoby polymerace: vsádková polymerace, semikontinuální polymerace a kontinuální polymerace. Polymerační produkt je emulze a velikost částic lotionu je 0.05-2 μm. Může být přímo aplikován nebo sušen rozprašováním za vzniku práškové pryskyřice. Metoda polymerace lotionem má krátký polymerační cyklus a je snadno ovladatelná. Získaná pryskyřice má vysokou molekulovou hmotnost a jednotný stupeň polymerace. Je vhodný pro výrobu PVC pasty, umělé kůže nebo impregnovaných výrobků. Vzorec polymerace lotionu je složitý a obsah nečistot v produktu je vysoký.
③ Objemová polymerace: polymerační jednotka je speciální, složená hlavně z vertikálního předpolymeračního kotle a horizontálního polymeračního kotle s rámovým míchadlem. Polymerace se provádí ve dvou stupních. Monomer a iniciátor se předpolymerují po dobu 1 hodiny v prepolymerním reaktoru, aby se vytvořily zárodečné částice. V tomto okamžiku dosahuje míra konverze 8 až 10 procent a poté proudí do druhého polymeračního reaktoru, kde se přidá stejné množství monomeru jako prepolymer, aby polymerace pokračovala. Když míra konverze dosáhne 85 až 90 procent, zbytkový monomer se vypustí a poté se konečný produkt získá drcením a proséváním. Velikost částic a tvar pryskyřice se řídí rychlostí míchání a reakční teplo se odvádí zpětnou kondenzací monomeru. Výrobní proces této metody je jednoduchý, kvalita produktu je dobrá a výrobní náklady jsou nízké.