㈠ 聚氯乙烯特性和应用
聚氯乙烯特性:
聚氯乙烯树脂的软化点低,约75-80℃,脆化温度低于-50~-60℃,大多数制品长期使用温度不宜超过55℃,特殊配方的可达90℃。
若聚氯乙烯树脂纯属头-性相接面怕线型结构,内部无支链和不饱和键,尽管C-Cl键能相对较小,聚氯乙烯树脂的稳定性也应当是比较高的。
聚氯乙烯的应用:
聚氯乙烯制品用于包装主要为各种容器、薄膜及硬片。PVC容器主要生产矿泉水、饮料、化妆品瓶,也有用于精制油的包装。
PVC膜可用于与其它聚合物一起共挤出生产成本低的层压制品,以及具有良好阻隔性的透明制品。聚氯乙烯膜也可用于拉伸或热收缩包装,用于包装床垫、布匹、玩具和工业商品。
(1)工业上聚氯乙烯常采用什么来调节聚合度扩展阅读:
我国聚氯乙烯树脂消费主要集中在华南和华东两个地区,广东、浙江、福建、山东和江苏等省份的消费合计约占全国总消费量的 70. 0%。
其中,广东和福建省市场需求量最大,但产能不足,进口聚氯乙烯树脂所占比例较高。江苏、山东和浙江省聚氯乙烯树脂加工工业比较发达,三省的消费量约占国内总消费量的 34. 0%。
华北地区产销基本平衡。随着中西部地区开发力度的加强以及大规模基础设施的兴建,中西部聚氯乙烯树脂的消费量将会逐渐增加。
㈡ 聚氯乙烯的制备方法
聚氯乙烯可由乙烯、氯和催化剂经取代反应制成。由于其防火耐热作用,聚氯乙烯被广泛用于各行各业各式各样产品: 电线外皮、光纤外皮、鞋、手袋、袋、饰物、招牌与广告牌、建筑装潢用品、家俱、挂饰、滚轮、喉管、玩具(如有名的意大利“Rody”跳跳马)、门帘、卷门、辅助医疗用品、手套、某些食物的保鲜纸、某些时装等。 PVC用自由基加成聚合方法制备,聚合方法主要分为悬浮聚合法、乳液聚合法和本体聚合法,以悬浮聚合法为主,约占PVC总产量的80%左右。将纯水、液化的VCM单体、分散剂加入到反应釜中,然后加入引发剂和其它助剂,升温到一定温度后VCM单体发生自由基聚合反应生成PVC颗粒。持续的搅拌使得颗粒的粒度均匀,并且使生成的颗粒悬浮在水中。此外,还有用微悬浮法生产PVC糊用树脂,产品性能和成糊性均好。
①悬浮聚合法使单体呈微滴状悬浮分散于水相中,选用的油溶性引发剂则溶于单体中,聚合反应就在这些微滴中进行,聚合反应热及时被水吸收,为了保证这些微滴在水中呈珠状分散,需要加入悬浮稳定剂,如明胶、聚乙烯醇、甲基纤维素、羟乙基纤维素等。引发剂多采用有机过氧化物和偶氮化合物,如过氧化二碳酸二异丙酯、过氧化二碳酸二环己酯、过氧化二碳酸二乙基己酯和偶氮二异庚腈、偶氮二异丁腈等。聚合是在带有搅拌器的聚合釜中进行的。聚合后,物料流入单体回收罐或汽提塔内回收单体。然后流入混合釜,水洗再离心脱水、干燥即得树脂成品。氯乙烯单体应尽可能从树脂中抽除。作食品包装用的 PVC,游离单体含量应控制在1ppm以下。聚合时为保证获得规定的分子量和分子量分布范围的树脂并防止爆聚,必须控制好聚合过程的温度和压力。树脂的粒度和粒度分布则由搅拌速度和悬浮稳定剂的选择与用量控制。树脂的质量以粒度和粒度分布、分子量和分子量分布、表观密度、孔隙度、鱼眼、热稳定性、色泽、杂质含量及粉末自由流动性等性能来表征。聚合反应釜是主要设备,由钢制釜体内衬不锈钢或搪瓷制成,装有搅拌器和控制温度的传热夹套,或内冷排管、回流冷凝器等。为了降低生产成本,反应釜的容积已由几立方米、十几立方米逐渐向大型化发展,最大已达到200立方米(釜式反应器)。聚合釜经多次使用后要除垢。以聚乙烯醇和纤维素醚类等为悬浮稳定剂制得的 PVC一般较疏松,孔隙多,表面积大,容易吸收增塑剂和塑化。
②乳液聚合法最早的工业生产 PVC的一种方法。在乳液聚合中,除水和氯乙烯单体外,还要加入烷基磺酸钠等表面活性剂作乳化剂,使单体分散于水相中而成乳液状,以水溶性过硫酸钾或过硫酸铵为引发剂,还可以采用“氧化-还原”引发体系,聚合历程和悬浮法不同。也有加入聚乙烯醇作乳化稳定剂,十二烷基硫醇作调节剂,碳酸氢钠作缓冲剂的。聚合方法有间歇法、半连续法和连续法三种。聚合产物为乳胶状,乳液粒径0.05~2μm,可以直接应用或经喷雾干燥成粉状树脂。乳液聚合法的聚合周期短,较易控制,得到的树脂分子量高,聚合度较均匀,适用于作聚氯乙烯糊,制人造革或浸渍制品。乳液法聚合的配方复杂,产品杂质含量较高。
③本体聚合法聚合装置比较特殊,主要由立式预聚合釜和带框式搅拌器的卧式聚合釜构成。聚合分两段进行。单体和引发剂先在预聚合釜中预聚1h,生成种子粒子,这时转化率达8%~10%,然后流入第二段聚合釜中,补加与预聚物等量的单体,继续聚合。待转化率达85%~90%,排出残余单体,再经粉碎、过筛即得成品。树脂的粒径与粒形由搅拌速度控制,反应热由单体回流冷凝带出。此法生产过程简单,产品质量好,生产成本也较低。 PVC树脂是一个极性非结晶性高聚物,密度: 1.380 g/cm3,玻璃转变温度:87℃,因此热稳定性差,不易加工。不能直接使用,必须经过改性混配,添加相关助剂和填充物才可以使用。而因添加的相关助剂和填充物的种类和分数的不同,这就决定了所制备的PVC材料性能和要求是不一样的。我们通常称之为PVC配方,严格说来是PVC改性配方,而PVC只有经过改性才能使用。这一类常被归类为高分子改性材料。高分子材料改性主要围绕通用塑料的高性能化、单组分材料向多组分材料复合材料转变(合金、共混、复合)、赋予材料功能化、优化性能与价格等方面的研究。改性方法主要是化学改性、填充改性、增强改性、共混改性以及纳米复合改性。改性基本原理就是通过添加物赋予材料功能或者提高某些性能。 因此,PVC配方技术的高下,决定了一家工厂技术和生产能力的高下。
PVC一般先要改性造粒,用螺杆挤出机组制备成粒子后,塑化更充分,加工也更容易,尤其是工艺是注塑的产品。螺杆挤出机是塑料成型加工最主要的设备之一,它通过外部动力传递和外部加热元件的传热进行塑料的固体输送、压实、熔融、剪切混炼挤出成型。螺杆挤出机无论作为塑化造粒机械还是成型加工机械都占有重要地位严格来说,有着特殊要求的PVC制品,PVC改性配方,是根据客户要求量身定做的。还有就是在PVC生产过程中共聚衍生,此类改性的品种有氯乙烯共聚物、聚氯乙烯共混物和氯化聚氯乙烯等 。 聚氯乙烯热稳定性和耐光性较差。在150℃时开始分解出氯化氢,随着增塑剂含量的多少发生不良反应。另外,颜料对PVC的影响,体现在颜料是否与PVC及组成PVC制品的其它组分发生反应以及颜料本身耐迁移性、耐热性。着色剂中的某些成份可能会促使树脂的降解。如铁离子和锌离子是PVC树脂降解反应的催化剂。因此,使用氧化铁(红、黄、棕和黑)颜料或氧化锌、硫化锌和立德粉类白色颜料会降低PVC树脂的热稳定性。某些着色剂可能会与PVC树脂的降解产物发生作用。如群青类颜料耐酸性差,故在PVC着色加工过程中,会与PVC分解产生的氯化氢发生相互作用而失去应有的颜色。因此就PVC着色而言,考虑到所用树脂及相关助剂的特征,结合颜料的特点。在选择着色剂时应当注意以下几个问题。
1、颜料中的某些金属离子会促使聚氯乙烯树脂热氧分解如图1。
测定方法为加有颜料聚乙烯加热至180℃时的色相变化。由于颜料中含有金属离子促使PVC分解加快,从而产生色相变化。同时,还要注意的是,同样加入色淀红可使PVC产生的色差不同,如含有钙,色相差小;含锰则色相差大,这是由于锰等金属促进PVC脱氯化氢所致。
硫化物类着色剂(如镉红、黄等)用于聚氯乙烯着色,可能因着色剂分解放出硫化氢。这类着色剂不宜与铅稳定剂混用,以免生成黑色的硫化铅。
2、颜料对聚氯乙烯电气绝缘性影响
作为电缆材料的聚氯乙烯和聚乙烯一样,应该考虑着色后的电性能。尤其是聚氯乙烯因其本身绝缘性较聚乙烯差,故颜料的影响就更大。说明,选择无机颜料着色PVC对其电气绝缘性较有机颜料为好(除炉黑、锐钛型二氧化钛外)。 迁移性仅发生在增塑PVC制品中,并且是在使用染料或有机颜料时。所谓迁移是在周围溶剂中存在的部分可溶解的染料或有机颜料,通过增塑剂渗透到PVC制品表面,那些溶解的染(颜)料颗粒也被带到制品表面上,这样,导致接解渗色、溶剂渗色或起霜。
另一个问题是“结垢”。指着色剂在着色加工时,因为被着色物的相溶性差或根本不相容而从体系中游离出来,沉积在加工设备的表面(如挤出机的机筒内壁、口模孔内壁)上。 指颜料耐各种气候的能力。其中包括可见光和紫外光、水分、温度、大气氯化作用以及制品使用期间所遇到的化学药剂。最重要的耐候性,包括不褪色性、耐粉化性和物理性能的持久性。而有机颜料则因其结构不同有好有差。此外,在含有白色颜料的配方中,颜料的耐候性会受到较严重的影响。
颜料的褪色、变暗或色调变化,一般由颜料的反应基因所致。这些反应性基因,能与大气中的水分或化学药剂——酸、碱发生作用。例如,镉黄在水分和日光作用下会褪色,立索尔红具有较好的耐光性,适合于大多数户内应用,而在含有酸、碱成分的户外使用时严重褪色。
脱氯化氢的测定方法按JIS-K-6723,测定温度180℃。以未着色的聚氯乙烯复合物脱氯乙烯的时间为基准,延长或阻缓时间以5%、10%间隔计,负值表示加速分解。 有着特殊要求的PVC材料,一般都需要从国外进口,在国外比较有名的有美国联合碳化公司和北欧化工公司,随着我国各大科研院所和生产单位的不断研发和技术积累,国内PVC改性材料的配方设计、制造已经达到国际先进水平,涌现了以徐州汉永新材料有限公司等拥有自主知识产权的公司,已经完全取代国外进口材料,有不少产品已出口国外。
㈢ 工业生产PVC主要有哪些方法
典型的PVC生产工艺介绍如下:
1、窒素公司PVC悬浮聚合工艺
利用悬浮聚合从VCM生产各种等级PVC:通用级、高K值、低K值、无光泽型和共聚体PVC。搅拌式反应器中加入水、添加剂和VCM,聚合反应时,按产品等级控制温度(用冷却水或制冷水)。反应结束,产物排向泄放罐,在此蒸发出大多未反应VCM。反应器冲洗并喷入阻垢剂,准备下一批生产。含VCM的PVC浆液连续送入汽提塔,从PVC浆液中有效地回收VCM。未反应VCM在VCM回收设施中液化,返回聚合。PVC浆液再脱水,用干燥器干燥。
该工艺利用VCM分散在水中批量聚合。标准反应器尺寸为:60、80、100或130m3。生产每吨PVC的物耗和能耗为:VCM 1.003t,电力160kWh,蒸气0.7t,添加剂(生产管道级)12美元。已技术转让12套装置,总能力超过100万t/a。其VCM去除技术为许多PVC生产商采用。
2、窒素公司VCM去除技术
PVC浆液从反应器放出,甚至在初步闪蒸后仍含有大量VCM(高于30000×10-6)。有效地去除剩余VCM,回收后回用,可使PVC产品中剩余VCM含量减少到小于1×10-6,某些情况下可小于0.1×10-6。该VCM去除技术采用过程全自动的蒸气汽提密闭体系,借助先进设计和专用塔器,占地少,投资低。塔器规模可为2.5~30t/h。耗用蒸气为130kg/t PVC。
3、)Inovyl公司PVC悬浮聚合工艺
反应器可大到140m3,反应控制转化率高达94%,汽提塔可使树脂中残留VCM小于1×10-6。被VCM污染的水用蒸气汽提至VCM小于1×10-6后排放。采用专利的阻垢剂EVICAS 90防止反应器中树脂沉积。密闭的反应过程和高效的阻垢剂可使反应器运作频率高达700批。PVC装置总的环境排放量小于20g VCM/t PVC。
以美国海湾沿岸费用为基准,15万t/a悬浮法PVC装置投资为4500万美元。生产每吨PVC的物耗和能耗为:VCM 1.004t,蒸气0.9t,冷却水48万kcal,电力150kWh,软化水2.2t,添加剂费用(生产管道级)11美元。
现有的汽提系统可通过设置EVC浆液汽提塔加以改造。对于15万t/aPVC装置,该设施费用为250万美元。该EVC技术己应用于6套PVC装置,总能力超过110万t/a。阻垢剂EVICAS 90已应用于全球PVC产能的80%。
4、VinTec公司生产 PVC的Vinnolit工艺
分散剂、添加剂、VCM和水加入反应器,反应浆液通过同流换热器送入筛板式Vinnolit脱气塔。VCM用蒸气汽提,离开脱气塔的浆液中VCM浓度小于1×10-6。未反应VCM回收液化后返回聚合利用。在离心机内使悬浮体脱水,湿的PVC块送入Vinnolit旋分干燥系统。聚合无需制冷水。采用内冷式高效反应器,尺寸可大到150m3。密闭和清洁的反应器技术,使之无需打开反应器。同时无需采用高压水冲洗。整个过程操作采用分散型控制系统(DCS)控制。并采用高效阻垢剂。
生产每吨PVC的物耗和能耗为:VCM 1.001t,蒸气0.8t,电力170kWh,添加剂费用(生产管道级)14美元。生产效率高达600t/m3·a。该Vinnolit技术已用于生产PVC 58万t/a。世界上采用Vinnolit工艺的能力约100万t/a。Vinnolit旋分干燥器已被许多PVC生产商采用。
5、废旧PVC回收利用技术
经济可行又有环境效益的废旧PVC循环回收工艺有助于促进PVC的重复利用。索尔维公司开发了称为Vinyloop的PVC循环利用技术。并在意大利费腊拉建成1万t/a装置,验证了采用电缆料循环利用的技术经济上的可行性。该工艺将废旧电缆护套转变成板材,回收的板材可以原掺混物料一半的价格售出。1万t/a装置投资为1000万欧元。该工艺将线缆粉碎成10cm长度,并将护套溶解在甲乙酮混合物中。过程在85℃下10~15min内完成。然后过滤除去铜、聚乙烯和橡胶。剩余的淤浆用蒸气使其沉淀,甲乙酮混合物循环使用。淤浆中PVC组分形成无流动性的颗粒混合物,平均尺寸为350μm。这些颗粒含有添加剂、填充剂、稳定剂和增塑剂。某些乳化剂可能在汽相损失掉。过程在85℃下操作可加速溶解步骤,但该温度并不足以使PVC发生化学降解(PVC对热极其敏感)。索尔维将采用这一技术在欧洲再建3套装置。
㈣ 工业上采用何种工艺制备聚氯乙烯如何控制其分子量,并提高其转化率
工业上采用何种工艺制备聚氯乙烯?其分子量主要由什么参数控制?简述原因。
悬浮聚合,本体聚合。分子量主要由温度控制。原因:终止方式决定,主要向单体链转移。
㈤ 为什么聚氯乙烯的聚合度只受温度控制
聚氯乙烯是由氯乙烯通过自由基聚合而成的。有悬浮聚合法、乳液聚合法、本体聚合法和微悬浮聚合法,以悬浮聚合法为主,约占PVC总产量的80%左右。
因为其基本原理是自由基聚合反应。所以其影响因素与自由基聚合反应的影响因素有关。而自由基聚合反应主要机理特征是慢引发、快增长、速终止、有链转移。其主要终止方式为双基终止(歧化和偶合)。并且需要引发剂及相关的引发温度而产生自由基,而引发温度的高低对产生自由基起了关键作用而与其他因素没必然关系,因此聚合度只受温度控制。
附带自由基聚合反应的特点:
聚合反应 自由基聚合
聚合机理特征 慢引发、快增长、速终止、有链转移
引发剂 过氧化物、偶氮化合物
引发速率 很慢,需要加热
单体 大多数乙烯基单体、共轭单体
活性中心 自由基
链增长方式 自由基与单体头尾相接为主
主要终止方式 双基终止(歧化和偶合)
阻聚剂 生成稳定自由基和化合物的试剂如苯醌、氧、DPPH等
链转移方式 向单体、引发剂、溶剂或大分子转移
溶剂 可用水作介质,帮助散热
聚合速率 【M】【I】^1/2
聚合度 K*【M】【I】^(-1/2)
聚合活化能 较大
聚合温度 一般50~80℃
聚合方法 本体聚合、溶液聚合、悬浮聚合、乳液聚合等
㈥ 聚氯乙烯在工业上的生产方法主要是乳液聚合对吗
聚氯乙烯在工业上的生产方法主要是乳液聚合,不对。
聚氯乙烯即PVC。聚氯乙烯可由乙烯、氯和催化剂经取代反应制成。
PVC用自由基加成聚合方法制备,聚合方法主要分为悬浮聚合法、乳液聚合法和本体聚合法,以悬浮聚合法为主,约占PVC总产量的80%左右。
据统计,目前世界PVC树脂总产量中悬浮聚合法约在80%上下,本体聚合法约为10%,乳液聚合法在10%以上。
㈦ 为什么聚氯乙烯的聚合度只受温度控制
因为聚氯乙烯属于自由基聚合,自由基活性受温度控制,所以分子链长度受温度控制!
㈧ 聚氯乙烯的单体,聚合原理,聚合方法,整个聚合工艺(包括温度,压力,流程),成型加工方法,并说明用途
聚氯乙烯是由氯乙烯通过自由基聚合而成的。有悬浮聚合法、乳液聚合法、本体聚合法和微悬浮聚合法,以悬浮聚合法为主,约占PVC总产量的80%左右。单体的来源:乙烯法、石油法和电石法。我国的方法:主要还是电石法。(1)悬浮聚合法 使单体呈微滴状悬浮分散于水相中,选用的油溶性引发剂则溶于单体中,聚合反应就在这些微滴中进行,聚合反应热及时被水吸收,为了保证这些微滴在水中呈珠状分散,需要加入悬浮稳定剂,如明胶、聚乙烯醇、甲基纤维素、羟乙基纤维素等。聚合是在带有搅拌器的聚合釜中进行的。聚合后,物料流入单体回收罐或汽提塔内回收单体。然后流入混合釜,水洗再离心脱水、干燥即得树脂成品。特点是,反应器内有大量水,物料粘度低,容易传热和控制;聚合后只需经过简单的分离、 洗涤 、干燥等工序,即得树脂产品,可直接用于成型加工;产品较纯净、均匀。
(2)乳液聚合法 最早的工业生产 PVC的一种方法。在乳液聚合中,除水和氯乙烯单体外,还要加入烷基磺酸钠等表面活性剂作乳化剂,使单体分散于水相中而成乳液状,以水溶性过硫酸钾或过硫 酸铵为引发剂,还可以采用“氧化-还原”引发体系,聚合历程和悬浮法不同。也有加入聚乙烯醇作乳化稳定剂,十二烷基硫醇作调节剂,碳酸氢钠作缓冲剂的。聚 合方法有间歇法、半连续法和连续法三种。聚合产物为乳胶状,乳液粒径0.05~2μm,可以直接应用或经喷雾干燥成粉状树脂。乳液聚合法的聚合周期短,较 易控制,得到的树脂分子量高,聚合度较均匀,适用于作聚氯乙烯糊,制人造革或浸渍制品。
(3)本体聚合法 聚合装置比较特殊,主要由立式预聚合釜和带框式搅拌器的卧式聚合釜构成。聚合分两段进行。单体和引发剂先在预聚合釜中预聚1h,生成种子粒子,这时转化率 达8%~10%,然后流入第二段聚合釜中,补加与预聚物等量的单体,继续聚合。待转化率达85%~90%,排出残余单体,再经粉碎、过筛即得成品。树脂的 粒径与粒形由搅拌速度控制,反应热由单体回流冷凝带出。此法生产过程简单,产品质量好,生产成本也较低。
二、氯乙烯单体的生产
1.乙炔的生产:
乙炔的生产原料是电石,它的运输和使用必须符合“GB 10665-89”标准,使用前需要检测,电石的批次检测和采样按照国标“GB/T-6678-2003”规定来做,在使用过程中数以 安全,不要溅到身上。
电石的破碎,一般采用100-300mm大的电石或者整块电石,在进入粉碎机时的合理粒径为25-50mm,经过破碎后的合理粒径可以达到25-50mm,另外,注意,进入破碎机的电石温度应该在130。C以下,进入发生器的温度也应该小于80。C,否则对系统不安全。
电石的除尘也要符合环保部门的相关标准,在这些问题都解决以后。乙炔的发生,如下方程式:
CaC2+2H2O=Ca(OH)2+C¬2H2+130 kj/mol
但也会产生很多副反应,产生杂质:
CaO + H2O → Ca(OH)2
CaS + 2H2O → Ca(OH)2 + H2S↑
Ca3N2 + 6H2O → 3Ca(OH)2 + 2NH3↑
Ca2Si + 4H2O → 2Ca(OH)2 + SiH4↑
Ca3As3 + 6H2O → 3Ca(OH)2 + 2AsH3↑
Ca3P2 + 6H2O → 3Ca(OH)2 + 2PH3↑
乙炔的净化,发生器产生的粗乙炔气,由发生器顶部引出,经水洗塔喷淋洗涤、再经正水封进入冷却塔,在冷却塔内部,乙炔气体从底部进顶部出,冷却水或从废次钠从顶部进入从底部出去,气液两相在塔内填料表面逆流接触,交换热量并且进一步的进行洗涤。从冷却塔来的乙炔气,在保证乙炔气柜到一定的高度时,进入水泵加压后,再进入两台串联的清洗塔,与含有有效氯0.085%-0.12%的次氯酸钠溶液逆流进行逆流直接接触反应,除去粗乙炔气中的S、P等有害杂质。清净二塔主要除去乙炔中的饱和水分,使得纯度达到98.5%。不含S、P。[3]
2.乙烯氧氯化法制取氯乙烯
(1)乙烯氧氯化反应:
直接氯化:C2H4 +Cl2 → C2H4Cl2 (FeCl3作为催化剂)
氧氯化 :C2H4 + 2HCl + 1/2O2 → C2H4Cl2 + H2O +263 Kj(CuCl2做催化剂)
副反应:
C2H4Cl2 + Cl2 → C2H3Cl3 +HCl
C2H4 + HCl → C2H5Cl
C2H4 + 2O2 → 2CO + 2H2O
C2H4 + 3O2 → 2CO2 + 2H2O
C2H4 + 3HCl + O2 → C2H3Cl3 + 2H2O
(2)二氯乙烷的裂解:
方程式如下:
C2H4Cl2 → C2H3Cl + HCl – 67.93Kj
也存在副反应,注意副反应。
(3)乙烯氧氯化法工艺流程:
共分为五个单元,直接氯化单元、氧氯化单元、二氯乙烷精制单元、二氯乙烷裂解单元和氯乙烯精制单元。
氧氯化单元,主要在流化床反应器上,首先将直接氯化单元含有乙烯的尾气和本单元的部分冷凝气体汇合经过补充新鲜的乙烯气后预热后,再按比,乙烯:氯化氢:氧气:惰性气体= 1.6:2.0:0.63:2.0的比例进料,生成二氯乙烷。
二氯乙烷精制单元,主要用低沸塔,目的是清除EDC中的低沸物,清除低沸物后再送入高沸塔除去高沸物,最后再送入二氯乙烷的回收塔,回收二氯乙烷。
二氯乙烷裂解单元,主要将二氯乙烷送入裂解炉中,反应后,再进入急冷塔,大约会有40%原料的EDC组成的循环液,直接喷淋避免副反应,冷热交换后进入下一个工段。
氯乙烯精制单元,二氯乙烷裂解后,生成氯乙烯和氯化氢,转化率为大约55%,所以又大量为转化的原料。本套设备用的是改进的二塔流程设计。保留原来的氯化氢塔和氯乙烯塔,物料通过两个塔后,只有少量的HCl,进入液碱洗涤器和固碱干燥塔后进入到氯乙烯成品罐中。
采用二塔工艺减少了设备的维修费用,操作方便,运行费用很低,并且节约了部分的蒸汽,降低了成本,因此本套设备采用二塔工艺流程来精制氯乙烯。[4]
3.氯乙烯的悬浮聚合
主要原材料有,去离子水,氯乙烯单体,引发剂构成。
悬其中去离子水的质量直接影响到聚合的质量,水的硬度过高会影响材料的绝缘性和稳定性,水中阳离子(氯根)如果过高,会影响聚乙烯醇的分散体系易使树脂的颗粒变粗,影响产品的形态,PH也会影响,过高会是聚乙烯醇分解:
表1去离子水的规格
项目 规格 项目 规格
导电率/μΩ ≤0.5 SiO2/(mg/kg) ≤0.01
pH值 7.0 SO¬¬3/(mg/kg) 0
氧含量/(mg/kg) ≤0.01 氯/(mg/kg) 0
硬度,H 0 蒸发残留物/(mg/kg) 0
氯乙烯单体也有要求见下表
表2氯乙烯单体的规格
组分 含量 组分 含量
VCM纯度 ≥99.98% 乙炔 ≤0.1
异丁烷 ≤2 HCL ≤1
氯乙烷 ≤5 水 ≤60
VCM的杂质对合成的影响:1,炔类的影响,在VC自由基聚合中能与链发生反应,形成稳定的p-Π共轭体系,对集合有很大的影响。2,高废物也会对气产生影响,会粘连在反应釜上,不利。
悬浮聚合有以下几个步骤:聚合,分离出去氯乙烯单体,离心除去水合干燥。VCM(氯乙烯)
图2 悬浮聚合的主要流程
将去离子水加入聚合釜内,并将聚合配方的助剂如分散剂、缓冲剂等加入釜内搅拌,然后加入引发剂,密封聚合釜,抽除釜内空气,必要时用氮气替换,使釜内残留氧含量降至最低,最后加入氯乙烯单体VCM,然后通过反应釜夹套中的过热水加热,将釜温升至预定温度并进行聚合。
这些聚合反应热通过3种方式散热,但是根据反应釜大小,3种途径可以只利用其中一种或两种方式散热: 1)釜夹套冷却水,2)釜内冷水管,3)釜顶冷凝器等。要严格操作技术,始终保持预定反应温度,以保证氯乙烯产品质量。如果釜内聚合反应放热不足或失控造成温度过高不下时,釜内饱和蒸汽压也将大大超过反应釜的操作压力甚至设计压力,从而造成聚合釜的物理破坏。对此在制造聚合釜时对温度及压力的设计留有充分的余量,防止物理爆破酿成的灾难性后果。聚合反应的温度、压力的失控事故常常发生在反应的前中期,即VCM聚合为PVC的转化率小于70%时单体富相存在,才会发生上述温度。压力超高VCM转化率大于70%时,单体富相消失时,压力稳步降低。气提反应,用于清除氯乙烯单体,可以达到小于1×10-6的水平。最有效的气体方法包括蒸汽气提塔的使用。首先,反应器中的东西吹到集料箱和卸料箱中,单体的回收压力就与大气压相近,回收单体到达这个程度会导致PVC粒子变硬,因为有许多塑化作用的单体都被除去了,这有助于粒子粘合。氯乙烯和一些水从顶部除去,气体后从底部除去。过滤,通过离心机过滤,注意要用转鼓式离心过滤机。干燥和筛选,也要注意在聚氯乙烯干燥前温度不能高于100。C。
4.催化剂选择:
合成催化剂采用高汞为催化剂(HgCl2)
由于聚氯乙烯的熔融温度接近分解温度,因此成型困难。需要加入稳定剂来提高分解温度,使之易于成型加工。聚氯乙烯塑料的成型温度范围较窄,通常控制在150~1800C之间,聚氯乙烯塑料常采用一般热塑料的成型方法。例如挤出、注射、压延、吹塑、压制、铸塑及热成型等方法。聚氯乙烯是一种性能良好,价格便宜,用途广泛的塑料。它的主要缺点是热稳定性不好,易老化,搞冲击强度低,耐寒性不佳和加工性能差。提高聚氯乙烯塑料性能的主要途径,是寻找合适的稳定剂、增塑剂、填充剂等助剂进行合理配制,但更有效的方法是通过共聚和共混进行改性。
共聚合一般有两种情况:
1、氯乙烯与其它单体共聚,在聚氯乙烯主链上引入其它单体基团。目前主要的共聚物有氯乙烯—醋酸乙烯、氯乙烯-丙烯酸酯等共聚物。这些共聚物成型温度较低,加工性能较好。此外,还具有一些特殊性能,能满足使用上的需要。
2、在聚氯乙烯侧连上引入异种单体基团或在异种聚合物侧连上引氯乙烯链的接枝共聚反应,例如乙烯-醋酸乙烯接枝的共聚物(EVA-VC),控制接坛氯乙烯部分的数量和聚合度,可制得从硬质到软质的接枝共聚物,改进其抗冲击性能,低温脆性、耐候性加工性能等。共混法聚氯乙烯与其它聚合物共混,可制得兼有两者特性的共混物。上前为改进硬质聚氯乙烯共聚的流动性、抗冲击性能等常用与聚氯乙烯共聚物有:ABS、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共混的聚合物(MBS),氯化聚乙烯(CPE)。为了改进软质聚氯乙烯在使用过程中增塑剂的挥发、迁移、抽出等,常用的共聚物有:丁腈橡胶、氧化聚乙烯共聚物、乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙烯-醋酸乙烯-氧乙烯共聚物等。此外,聚氯乙烯还可以通过氯化,闻联和增强等方法改进其性能。
㈨ 聚氯乙烯是什么材料
您好,从事多年塑料行业的厂家来为你解答。
聚氯乙烯,英文简称PVC(Polyvinyl chloride),是氯乙烯单体(vinyl chloride monomer, 简称VCM)在过氧化物、偶氮化合物等引发剂;或在光、热作用下按自由基聚合反应机理聚合而成的聚合物。氯乙烯均聚物和氯乙烯共聚物统称之为氯乙烯树脂。
PVC为无定形结构的白色粉末,支化度较小,相对密度1.4左右,玻璃化温度77~90℃,170℃左右开始分解,对光和热的稳定性差,在100℃以上或经长时间阳光曝晒,就会分解而产生氯化氢,并进一步自动催化分解,引起变色,物理机械性能也迅速下降,在实际应用中必须加入稳定剂以提高对热和光的稳定性。
工业生产的PVC分子量一般在5万~11万范围内,具有较大的多分散性,分子量随聚合温度的降低而增加;无固定熔点,80~85℃开始软化,130℃变为粘弹态,160~180℃开始转变为粘流态;有较好的机械性能,抗张强度60MPa左右,冲击强度5~10kJ/m2;有优异的介电性能。
PVC曾是世界上产量最大的通用塑料,应用非常广泛。在建筑材料、工业制品、日用品、地板革、地板砖、人造革、管材、电线电缆、包装膜、瓶、发泡材料、密封材料、纤维等方面均有广泛应用。
望采纳,谢谢。
㈩ 工业制取聚氯乙烯的反应方程式
工业制备不分步的,分步的是类似PMMA之类的会自动加速的聚合物分为预聚合、聚合、后处理聚氯乙烯使用本体聚合或沉淀聚合、悬浮聚合等工艺
不过你问的是链引发、链增长和链终止吧这确实能写出三种基元反应:引发:I2→2I·I·+H2C=CHCl→IH2CCHCl·增长:IH2CCHCl·+H2C=CHCl→IH2C-CHCl-H2C-CHCl·I(H2C-CHCl)n-H2C-CHCl·+H2C=CHCl→I(H2C-CHCl)n+1-H2C-CHCl·链终止(氯乙烯的终止方式主要是向单体转移):I(H2C-CHCl)n-H2C-CHCl·+H2C=CHCl→I(H2C-CHCl)n-H2C-CH2Cl+H3C-CHCl·
由于氯乙烯以向单体转移为主终止,所以通过温度控制聚合度其中I2为引发剂,可用BPO、AIBN等,如果你用BPO,还要考虑向引发剂转移