¿Cuál es el proceso de producción de los impermeables de PVC? ¿Cuál es la situación actual del mercado?

El cloruro de polivinilo (PVC) es la segunda resina más utilizada en el mundo. Ya en 1835, el químico francés Reguenault descubrió que el cloruro de polivinilo se polimeriza formando un sólido blanco bajo la irradiación de la luz solar. En 1914, químicos alemanes y estadounidenses descubrieron que los peróxidos orgánicos podían acelerar la polimerización del cloruro de vinilo. En 1931, nuestra empresa industrializó la producción de PVC mediante polimerización en emulsión. La polimerización en emulsión utiliza alquilsulfonato de sodio (surfactante) como emulsionante para dispersar uniformemente el monómero de cloruro de vinilo y agua en agua para formar una emulsión. Luego, se usa persulfato de potasio o persulfato de amonio como iniciador para polimerizar el cloruro de vinilo en cloruro de polivinilo.

El verdadero avance en la aplicación del PVC se produjo en 1933. El químico estadounidense Simon añadió un disolvente de alto punto de ebullición y fosfato de tricresil al polvo de PVC, que no se utilizaba mucho en aquella época, y luego lo calentó. Después de enfriar, obtuvo inesperadamente un cloruro de polivinilo suave, fácil de procesar y elástico (el fosfato de tricresilo actuaba como plastificante). Esto ha abierto la puerta a la amplia aplicación del PVC.

En 1936, la American Union Carbide Company desarrolló la tecnología de polimerización en suspensión de cloruro de vinilo, que simplificó el proceso de producción y redujo el consumo de energía y los costes en comparación con la polimerización en emulsión. En la actualidad, el 80% del PVC se produce mediante polimerización en suspensión, es decir, bajo la acción de agitación y dispersante (agua), el monómero de cloruro de vinilo se dispersa en gotitas y luego se suspende en agua. La polimerización se realiza entre gotitas y el iniciador es peróxido de diciclohexilo, azobisisobutironitrilo, etc.

La fórmula química del cloruro de polivinilo es la siguiente:

El PVC se polimeriza a partir de monómero de cloruro de vinilo líquido (VCM) mediante métodos de suspensión, emulsión, a granel o en solución, donde el método de suspensión cuenta. aproximadamente el 90% de los equipos de producción de PVC del mundo. Los homopolímeros también representan aproximadamente el 90% de la producción total de PVC en el mundo. El PVC es la resina termoplástica más utilizada. Puede fabricar productos duros con gran resistencia y dureza, como tuberías y accesorios, puertas, ventanas y tableros de embalaje. También puede agregar plastificantes para fabricar productos muy blandos, como películas y láminas. y alambres, productos de consumo como cables, pisos, cuero sintético y revestimientos. Los productos rígidos representan actualmente entre el 65 y el 70% del consumo total de PVC. Las oportunidades para un mayor crecimiento del consumo de PVC en el futuro residirán principalmente en los campos de aplicación de los productos rígidos. En la actualidad, el consumo de PVC en el sector de la construcción supone más de la mitad del consumo total.

2. Propiedades básicas

El PVC es un polímero amorfo, lineal y amorfo, básicamente no ramificado y con eslabones de cadena regulares. El valor n del grado de polimerización es generalmente 500 ~ 20000. La resina de PVC es un polvo blanco con una densidad relativa de aproximadamente 1,4. El plástico PVC tiene una alta resistencia mecánica y una buena estabilidad química.

La molécula de cloruro de polivinilo contiene una gran cantidad de cloro, lo que lo hace polar e ignífugo.

El plástico PVC tiene excelentes propiedades de resistencia a ácidos y álcalis, resistencia al desgaste, retardante de llama y aislamiento. Pero tiene poca estabilidad a la luz y al calor. Cuando el estabilizador no se calienta, la descomposición del PVC comienza a 100°C y se descompone más rápidamente por encima de 130°C. El gas cloruro de hidrógeno se descompone cuando se calienta, lo que hace que su color cambie de blanco a amarillo claro, de rojo a marrón y luego a negro. Las líneas estrechas y el oxígeno del sol provocarán la descomposición fotooxidativa del PVC, lo que reducirá la flexibilidad del PVC y, finalmente, lo volverá quebradizo. Al mismo tiempo, las buenas propiedades mecánicas y químicas antes mencionadas disminuyen rápidamente. La solución es agregar estabilizadores durante el procesamiento, como sales de cadmio, bario y zinc del ácido esteárico u otros ácidos grasos.

El PVC tiene poca resistencia al impacto y una resistencia al frío insatisfactoria. El límite de temperatura inferior del plástico PVC duro es -15 ℃ y el límite de temperatura inferior del plástico PVC blando es -30 ℃.

El PVC tiene una permeabilidad al vapor de agua muy baja. La tasa de absorción de agua del PVC rígido es inferior al 0,5% cuando se remoja en agua durante un tiempo prolongado, y la tasa de absorción de agua es del 0,05% después de remojar durante 24 horas. La tasa de absorción de agua del PVC blando con plastificantes adecuados no es superior al 0,5%.

La resistencia al desgaste del PVC a temperatura ambiente supera a la del caucho común.

Las propiedades eléctricas del PVC dependen de la cantidad de residuos del polímero y de diversos aditivos. Las propiedades eléctricas del PVC también están relacionadas con las condiciones de calefacción. Cuando el PVC se descompone por el calor, su aislamiento eléctrico se reduce debido a la presencia de iones cloruro.

3. Breve descripción del proceso de producción

La resina de PVC se puede producir mediante polimerización en suspensión, polimerización en emulsión, polimerización en masa o polimerización en solución. La polimerización se inicia mediante radicales libres y la temperatura de reacción es generalmente de 40 a 70 °C. La temperatura de reacción y la concentración del iniciador tienen una gran influencia en la velocidad de polimerización y la distribución del peso molecular de la resina de PVC. La polimerización en suspensión siempre ha sido el método principal para producir resina de PVC debido a su proceso de producción maduro, operación simple, bajo costo de producción, amplia variedad de productos y amplia gama de aplicaciones. En la actualidad, el 90% de las resinas de PVC del mundo (incluidos los homopolímeros y * *polímeros) se producen mediante el método de suspensión. La capacidad de producción de resina de PVC homopolímero suspendido en los Estados Unidos sigue aumentando, representando el 84% en 1987 y el 90% en 1996.

La tecnología de producción de resina de PVC es muy madura. En los últimos años, se han realizado algunas mejoras principalmente en la tecnología que básicamente se ha finalizado. Desde mediados de la década de 1990, las patentes relacionadas con la tecnología de resinas de PVC se han centrado principalmente en mejorar los recubrimientos anticoquización, mejorar los sistemas iniciadores, mejorar los emulsionantes y reducir el contenido de monómero residual.

Después de más de 30 años de desarrollo, mi país ha construido un dispositivo de producción de resina de PVC técnicamente completo, que incluye métodos avanzados de suspensión, granel, emulsión y microsuspensión para producir resina en pasta. Sin embargo, el nivel técnico de toda la industria es todavía relativamente bajo. Las instalaciones de producción en China son generalmente pequeñas. La escala de producción de equipos de proceso de suspensión en países extranjeros avanzados es generalmente de 100.000 a 200.000 toneladas/año. Sólo 3 conjuntos de más de 70 equipos de producción en mi país han alcanzado esta escala. En la actualidad, la proporción de resina de PVC producida mediante el método de oxicloración de etileno en países extranjeros ha alcanzado más del 90% y los países desarrollados básicamente han eliminado la ruta del acetileno con carburo de calcio. La resina de PVC de mi país que utiliza la ruta del etileno solo representa 1/3 de la capacidad total de producción de resina de PVC.

3.1 Polimerización en suspensión

La polimerización en suspensión mantiene las gotas de monómero suspendidas en agua mediante agitación continua, y la polimerización procede en las gotas de monómero. Por lo general, la polimerización en suspensión es una polimerización por lotes.

En los últimos años, varias empresas han investigado y mejorado continuamente la fórmula, el recipiente de polimerización, la variedad de productos y la calidad del proceso de polimerización en suspensión intermitente de resina de PVC, y han desarrollado su propia tecnología de proceso. Actualmente se utilizan ampliamente las tecnologías de la empresa japonesa Geon (anteriormente B.F Goodrichg Company), la empresa japonesa Shinetsu y la empresa europea EVC. Las tecnologías de estas tres empresas representan cada una alrededor de 265.438 de la nueva capacidad de producción de resina de PVC del mundo desde 1990.

3.2 Polimerización en emulsión

La polimerización en emulsión es básicamente similar a la polimerización en suspensión, excepto que se utiliza una mayor cantidad de emulsionante y se disuelve en el monómero en lugar de agua. Este sistema de polimerización puede prevenir eficazmente la agregación de partículas de polímero, obteniendo así resina polimérica con un tamaño de partícula muy pequeño. El tamaño de partícula de la resina de PVC producida mediante el método de emulsión es de 0,1 a 0,2 mm, y el del método de suspensión es de 20 a 200 mm. El sistema iniciador también es diferente de la polimerización en suspensión, generalmente un sistema redox que contiene persulfato. El método de secado también consiste en mantener el tamaño de las partículas pequeño y, a menudo, se utilizan algunos secadores por aspersión. Debido a la imposibilidad de eliminar completamente el emulsionante, las resinas producidas mediante el método de emulsión no se pueden utilizar para producir productos que requieran una alta transparencia, como películas para embalaje, o productos que requieran baja absorción de agua, como aislamiento de cables. En términos generales, el precio de la resina de PVC polimerizada en emulsión es más alto que el de la resina polimerizada en suspensión, pero los usuarios que necesitan fabricar ingredientes en forma líquida utilizan esta resina, como la resina en pasta. En los Estados Unidos, la mayoría de los productos de resina polimérica en emulsión son resinas en pasta (también llamadas resinas en dispersión) y una pequeña cantidad se utiliza en látex. En Europa también se utilizan diversos procesos de emulsión para producir resinas de uso general, especialmente para calandrado y extrusión.

3.3 Polimerización en masa

El proceso de producción por lotes se lleva a cabo sin agua, sin dispersantes y solo con la adición de iniciador. No requiere equipo de posprocesamiento. y tiene las ventajas de pequeña inversión, ahorro de energía y bajo costo. Los productos producidos con resina de PVC a granel tienen alta transparencia, buen aislamiento eléctrico y son fáciles de procesar. Todos los equipos utilizados para procesar resina suspendida se pueden utilizar para procesar resina a granel. La tecnología de carrocerías de PVC se desarrolló enormemente en la década de 1980. Sin embargo, aunque en teoría las resinas producidas por polimerización en suspensión y polimerización en masa se pueden usar en el mismo campo, de hecho las plantas de procesamiento generalmente usan solo una de ellas, porque las resinas en suspensión y en masa no se pueden mezclar, e incluso una pequeña cantidad degradará la resina. polímero debido a la electricidad estática Debido a la fluidez del polvo, la resina polimérica en suspensión es más fácil de obtener, por lo que la mayoría de las plantas de procesamiento abandonan la resina a granel y la tecnología a granel se ha estancado o disminuido en los últimos años.

3.4 Polimerización en solución

En la polimerización en solución, el monómero se disuelve en un disolvente orgánico (como n-butano o ciclohexano) para iniciar la polimerización, y el polímero avanza a medida que avanza la reacción. Y sedimento. La polimerización en solución se utiliza especialmente para producir polímeros especiales de cloruro de vinilo y acetato de vinilo (normalmente el contenido de acetato de vinilo es del 10 al 25%). El polímero producido por esta polimerización en solución es puro y homogéneo, y tiene una solubilidad y propiedades formadoras de película únicas.

4. Estado de la aplicación

La resina de PVC se puede procesar en productos mediante varios métodos. La resina de PVC polimerizada en suspensión se puede formar mediante extrusión, calandrado, moldeo por inyección, moldeo por soplado, moldeo en polvo o moldeo por compresión. Las resinas dispersas o resinas en pasta suelen estar recubiertas con una pasta y se utilizan para recubrir tejidos y producir cuero para suelos. Las resinas en pasta también se pueden utilizar para moldeo en masa, moldeo rotacional, moldeo por inmersión y moldeo por pulverización térmica.

La estructura de consumo de resina de PVC en los países desarrollados está dominada por productos duros: Estados Unidos y Europa Occidental representan alrededor de 2/3, y Japón representa el 55%. Los productos duros son principalmente tuberías y perfiles, y representan entre el 70 y el 80%. El mercado de productos blandos de PVC representa aproximadamente el 30% de todo el mercado de PVC. Los productos blandos incluyen principalmente el calandrado y revestimiento de telas, alambres y cables, láminas de película, materiales para pisos, etc. En los últimos años, la resina de PVC rígido ha crecido más rápido que los productos blandos.

Más de la mitad de la resina de PVC se utiliza en los mercados relacionados con la construcción en todo el mundo, lo que hace que la industria del PVC sea vulnerable a las fluctuaciones económicas. El sector de la construcción es el mercado de más rápido crecimiento para la resina de PVC. La tasa de crecimiento de la resina de PVC en el mercado de la construcción estadounidense fue del 6% anual entre 1986 y 1996, mientras que la tasa de crecimiento de otros mercados fue sólo del 1,4% anual. La participación de la resina de PVC en el mercado de la construcción estadounidense era del 64% en 1986, aumentó al 73% en 1996 y se espera que aumente al 76% en 2001. Los usos de más rápido crecimiento son tuberías, paneles, puertas y ventanas.

En los últimos años, la proporción de aplicaciones de productos duros de PVC en China también ha aumentado.

La proporción de tubos, perfiles y botellas aumentó del 25 por ciento en 1996 al 40 por ciento en 1998, pero el PVC todavía se utiliza más a nivel nacional que los productos blandos. En 1998, los productos blandos representaron el 51% del consumo total de PVC (incluido el 20% de películas, el 10% de zapatos de plástico, el 5% de materiales para cables, el 11% de productos de cuero, el 5% de espuma y chapa) y el 40% de productos duros ( incluidas 65438 láminas)

En términos generales, el plástico PVC se puede dividir en dos categorías: duro y blando. No se agrega plastificante en el procesamiento de productos duros, mientras que en el procesamiento de productos blandos se agrega una gran cantidad de plastificante. El PVC es un plástico duro con una temperatura de transición vítrea de 80 ~ 85°C. Después de agregar plastificante, se puede reducir la temperatura de transición vítrea, lo que facilita el procesamiento a temperaturas más bajas, aumenta la flexibilidad y plasticidad de la cadena molecular y se puede convertir en productos blandos que sean elásticos a temperatura ambiente. Los plastificantes más utilizados son el ftalato de dioctilo y los ortoésteres. Generalmente, la cantidad de plastificante que se agrega al plástico de PVC blando es del 30% al 70% del PVC. Después de agregar plastificantes, estabilizadores, lubricantes, colorantes y cargas, el PVC se puede procesar en diversos perfiles y productos.

(1)Productos de plástico blando en general. Las fundas para mangueras, alambres de plástico, cables y alambres se pueden extruir mediante extrusoras. Sandalias, suelas, pantuflas, etc. de plástico. Puede fabricarse mediante moldeo por inyección combinado con varios moldes.

(2) Películas. Usando una calandria, el PVC se puede convertir en películas transparentes o coloreadas de espesores específicos. Las películas producidas con este método se denominan películas calandradas. Las materias primas granulares de PVC también se pueden soplar en películas utilizando una máquina de moldeo por soplado. Las películas producidas con este método se denominan películas sopladas. La película de plástico PVC se puede imprimir (como la impresión de patrones de decoración de envases y marcas comerciales, etc.). La película tiene excelentes usos y se puede procesar en bolsas de embalaje, impermeables, manteles, cortinas, juguetes inflables, etc. mediante corte y sellado térmico. Se puede utilizar una película transparente ancha para construir invernaderos e invernaderos de plástico, o como mantillo.

(3) Productos recubiertos. El cuero artificial con un material base se puede fabricar aplicando una capa de pasta de PVC sobre tela o papel y luego plastificándolo a más de 100°C. Si utiliza directamente una calandria para calandrar la película de PVC hasta un cierto espesor, tendrá un cuero artificial sin sustrato, que se puede prensar en varios patrones. El cuero artificial se utiliza para fabricar bolsos, maletas, cojines para sofás y asientos de automóviles, cuero para pisos y fundas para libros.

(4) Plásticos espumados. El PVC blando se puede convertir en plástico de espuma agregando una cantidad adecuada de agente espumante al mezclarlo, que se puede usar como zapatillas de espuma, sandalias, plantillas, cojines y materiales de embalaje acolchados a prueba de golpes. También se puede convertir en plástico duro con poca espuma. tableros a través de una extrusora, que puede sustituir a la madera como material de construcción.

5.El PVC se puede convertir en recipientes transparentes de paredes delgadas o utilizarse como materiales de envasado al vacío mediante termoformado. El tablero elaborado con este método también es un excelente material decorativo.

[6]Productos adhesivos. El PVC se dispersa en un plastificante líquido, se deja hinchar y plastifica en un plastisol, y luego se añade una emulsión (un aglutinante), estabilizadores, cargas y colorantes. Después de agitar y desgasificar lo suficiente, los productos de pasta de PVC se pueden fabricar y aplicar a las superficies de diversos productos mediante métodos de inmersión, fundición y moldeo en aguanieve para proteger (anticorrosión) y embellecer.

(7) Tubos y placas duras. Al PVC se le añaden estabilizadores, lubricantes y rellenos. Después de mezclarlo, se puede extruir a través de una extrusora en tubos duros, tubos de formas especiales y tubos corrugados de varios diámetros, que pueden usarse como tuberías de alcantarillado, tuberías de agua, carcasas de alambre o pasamanos de escaleras. Las láminas de PVC fabricadas mediante el método de calandrado se convierten en placas duras de varios espesores mediante prensado en caliente superpuesto, se cortan en las formas requeridas y luego se sueldan en varias formas de tanques de almacenamiento, tuberías de ventilación, etc. resistentes a químicos con varillas de soldadura de PVC con flujo de aire caliente. . Contenedores, tanques de reacción.

Como puertas y ventanas. Puede ensamblarse a partir de perfiles especiales rígidos de PVC y ha ocupado el mercado de la construcción junto con puertas de madera, ventanas de acero y puertas y ventanas de aleación de aluminio.