Un tipo de método de preparación de cloruro de polivinilo.
① La polimerización en suspensión suspende y dispersa los monómeros en forma de gotitas en la fase acuosa, y el iniciador soluble en aceite seleccionado se disuelve en los monómeros. La reacción de polimerización se desarrolla en estas gotitas y el agua absorbe el calor de la reacción de polimerización con el tiempo. Para garantizar que estas gotas se dispersen en agua en forma de perlas, es necesario agregar estabilizadores de suspensión como gelatina, alcohol polivinílico, metilcelulosa e hidroxietilcelulosa. Los iniciadores son principalmente peróxidos orgánicos y compuestos azo, tales como peroxidicarbonato de diisopropilo, peroxidicarbonato de diciclohexilo, peroxidicarbonato de dietilexilo, azobisisoheptanitrilo y compuestos azodiisobutironitrilo. La polimerización se llevó a cabo en un tanque de polimerización equipado con un agitador. Después de la polimerización, el material fluye hacia el tanque de recuperación de monómero o la torre de extracción para recuperar el monómero. Luego fluye hacia el recipiente de mezcla, se lava con agua, se centrifuga, se deshidrata y se seca para obtener el producto de resina terminado. El monómero de cloruro de vinilo debe eliminarse de la resina tanto como sea posible. El contenido de monómero libre en el PVC para envases de alimentos debe controlarse por debajo de 65438 ± 0 ppm. Para obtener una resina con un peso molecular y un rango de distribución de pesos moleculares específicos y evitar una polimerización explosiva, se deben controlar la temperatura y la presión durante el proceso de polimerización. El tamaño de partícula y la distribución del tamaño de partícula de la resina están controlados por la velocidad de agitación y la selección y cantidad de estabilizador de suspensión. La calidad de la resina se caracteriza por el tamaño de las partículas y la distribución del tamaño de las partículas, el peso molecular y la distribución del peso molecular, la densidad aparente, la porosidad, el ojo de pez, la estabilidad térmica, el color, el contenido de impurezas y la fluidez sin polvo. El reactor de polimerización es el equipo principal, fabricado en acero inoxidable o caldera de acero revestido de esmalte, equipado con agitador y camisa de transferencia de calor para control de temperatura, o tubo de escape de enfriamiento interno, condensador de reflujo, etc. Para reducir los costes de producción, el volumen de los reactores ha ido aumentando gradualmente desde unos pocos metros cúbicos hasta más de diez metros cúbicos, alcanzando el mayor los 200 metros cúbicos (reactor de caldera). Después de su reutilización, se debe descalcificar el recipiente de polimerización. El PVC preparado con alcohol polivinílico y éter de celulosa como estabilizadores de suspensión es generalmente suelto y poroso con una gran superficie y es fácil de absorber plastificantes y plastificantes.
(2) La polimerización en emulsión es el método más antiguo para la producción industrial de PVC. Durante la polimerización en emulsión, además de agua y monómeros de cloruro de vinilo, también se deben agregar tensioactivos como alquilsulfonato de sodio como emulsionantes para dispersar los monómeros en la fase acuosa para formar una emulsión de persulfato de potasio o persulfato de amonio soluble en agua. se utiliza como iniciador, y también se puede utilizar un sistema iniciador de "oxidación-reducción". El proceso de polimerización es diferente del método de suspensión. También existe el alcohol polivinílico como estabilizador de emulsión, el dodecilmercaptano como regulador y el bicarbonato de sodio como tampón. Existen tres métodos de polimerización: método discontinuo, método semicontinuo y método continuo. El producto de polimerización es una emulsión con un tamaño de partícula de 0,05 ~ 2 micrones, que se puede aplicar directamente o secar por aspersión en resina en polvo. Este método de polimerización en emulsión tiene las ventajas de un ciclo de polimerización corto, fácil control, alto peso molecular y grado uniforme de polimerización, y es adecuado para fabricar pasta de PVC, cuero artificial o productos impregnados. La fórmula de polimerización en emulsión es compleja y el producto tiene un alto contenido de impurezas.
③El dispositivo de polimerización en masa es relativamente especial y consiste principalmente en una caldera de prepolimerización vertical y una caldera de polimerización horizontal con un agitador de marco. La agregación se produce en dos pasos. El monómero y el iniciador se prepolimerizan en el tanque de prepolimerización durante 1 hora para generar partículas semilla. En este momento, la tasa de conversión alcanza de 8 a 10 y luego fluye hacia el segundo tanque de polimerización y se agrega la misma cantidad de monómero que de prepolímero. para continuar la polimerización.
Cuando la tasa de conversión alcanza 85 ~ 90, el monómero residual se descarga, luego se tritura y se tamiza para obtener el producto terminado. El tamaño de las partículas y la forma de la resina se controlan mediante la velocidad de agitación y el calor de la reacción se elimina mediante la condensación a reflujo del monómero. Este método tiene un proceso de producción simple, buena calidad del producto y bajo costo de producción. La resina de PVC es un polímero amorfo polar con una densidad de 1,380 g/cm3 y una temperatura de transición vítrea de 87°C, por lo que tiene poca estabilidad térmica y es difícil de procesar. No se puede utilizar directamente. Debe modificarse y mezclarse, y se deben agregar los aditivos y rellenos pertinentes antes de poder utilizarlo. Sin embargo, debido a los diferentes tipos y fracciones de aditivos y cargas, las propiedades y requisitos de los materiales de PVC también son diferentes. Generalmente lo llamamos fórmula de PVC. Estrictamente hablando, es una fórmula modificada de PVC. El PVC solo se puede utilizar después de la modificación. Estos materiales se clasifican generalmente como materiales modificados con polímeros. La modificación de materiales poliméricos se centra principalmente en el alto rendimiento de los plásticos en general, la transformación de materiales monocomponente en materiales multicomponente (aleaciones, mezclas, composites), la funcionalización de materiales y la optimización de rendimiento y precio. Los métodos de modificación incluyen principalmente modificación química, modificación de relleno, modificación mejorada, * * modificación híbrida y modificación de nanocompuestos. El principio básico de la modificación es impartir funciones a los materiales o mejorar determinadas propiedades mediante aditivos. Por tanto, la tecnología de la fórmula del PVC determina la tecnología y la capacidad de producción de una fábrica.
Generalmente, el PVC debe modificarse y granularse primero. Después de ser preparado en gránulos mediante una extrusora de tornillo, la plastificación es más completa y más fácil de procesar, especialmente los productos que utilizan tecnología de moldeo por inyección. La extrusora de tornillo es uno de los equipos más importantes para el moldeado de plástico. Transporta, compacta, funde, cizalla, mezcla y extruye sólidos plásticos mediante transmisión de energía externa y transferencia de calor desde elementos calefactores externos. Las extrusoras de tornillo desempeñan un papel importante tanto en la maquinaria de plastificación y granulación como en la maquinaria de procesamiento de moldeo. Estrictamente hablando, los productos de PVC con requisitos especiales y fórmulas modificadas de PVC se fabrican a medida según los requisitos del cliente. También existen ** poliderivados en la producción de PVC. Dichas variedades modificadas incluyen polímeros de cloruro de vinilo* * *, mezclas de cloruro de polivinilo* * y cloruro de polivinilo clorado. El PVC tiene poca estabilidad térmica y poca resistencia a la luz. El cloruro de hidrógeno comienza a descomponerse a 150°C y reacciona negativamente con el contenido de plastificante. Además, el impacto de los pigmentos sobre el PVC también se refleja en si el pigmento reacciona con el PVC y otros componentes que componen los productos de PVC, así como en la resistencia a la migración y al calor del propio pigmento. Algunos ingredientes de los colorantes pueden promover la degradación de la resina. Por ejemplo, los iones de hierro y los iones de zinc son catalizadores para la degradación de la resina de PVC. Por tanto, el uso de pigmentos de óxido de hierro (rojo, amarillo, marrón, negro) o pigmentos blancos como óxido de zinc, sulfuro de zinc, litopone, etc. reducirá la estabilidad térmica de la resina de PVC. Algunos colorantes pueden reaccionar con los productos de degradación de la resina de PVC. Por ejemplo, el pigmento ultramarino tiene poca resistencia a los ácidos, por lo que durante el proceso de coloración del PVC, interactuará con el cloruro de hidrógeno producido por la descomposición del PVC y perderá su color. Por tanto, en cuanto a la coloración del PVC se tienen en cuenta las características de la resina y aditivos relacionados utilizados, combinadas con las características del pigmento. Se deben tener en cuenta las siguientes cuestiones al seleccionar colorantes.
1. Algunos iones metálicos en el pigmento promoverán la descomposición oxidativa térmica de la resina de PVC, como se muestra en la Figura 1.
El método de medición es el cambio de tonalidad del polietileno pigmentado cuando se calienta a 180°C. Debido a que el pigmento contiene iones metálicos, acelera la descomposición del PVC y provoca cambios de tono. Al mismo tiempo, cabe señalar que la misma adición de rojo lago puede hacer que la diferencia de color del PVC sea diferente. Si contiene calcio, la diferencia de color será pequeña; si contiene manganeso, la diferencia de color será grande. Se debe al efecto promotor del manganeso y otros metales sobre la deshidrocloración del PVC.
Los colorantes de sulfuro (como el rojo de cadmio, el amarillo, etc.) se utilizan para colorear el PVC. Puede liberarse sulfuro de hidrógeno debido a la descomposición del colorante. Este colorante no debe mezclarse con estabilizadores de plomo para evitar la producción de sulfuro de plomo negro.
2. Influencia de los pigmentos en el aislamiento eléctrico del cloruro de polivinilo
Como material de cable, el PVC, al igual que el polietileno, debe considerar sus propiedades eléctricas después de la coloración. En particular, el PVC tiene peor aislamiento que el polietileno, por lo que el pigmento tiene un mayor impacto. Muestra que el aislamiento eléctrico del PVC coloreado con pigmentos inorgánicos es mejor que el de los pigmentos orgánicos (excepto el negro de horno y el dióxido de titanio anatasa). La migración sólo se produce en productos de PVC plastificado y cuando se utilizan tintes o pigmentos orgánicos.
La llamada migración significa que algunos tintes solubles o pigmentos orgánicos en el solvente circundante penetran en la superficie de los productos de PVC a través de plastificantes, y esas partículas de tinte (pigmento) disueltas también son llevadas a la superficie del producto, lo que resulta en un sangrado del color. sangrado de solvente o glaseado.
Otro problema es el "escalado". Significa que durante el proceso de coloración, el colorante se libera del sistema debido a una mala compatibilidad o incompatibilidad con el objeto a colorear, y se deposita en la superficie del equipo de procesamiento (como la pared interior del cilindro del extrusor y el pared interior del orificio de la matriz). Se refiere a la capacidad del pigmento para soportar diversos climas. Estos factores incluyen la luz visible y ultravioleta, la humedad, la temperatura, la cloración atmosférica y los químicos encontrados durante el uso del producto. Las propiedades a la intemperie más importantes incluyen solidez, resistencia al caldeo y durabilidad de las propiedades físicas. Sin embargo, los pigmentos orgánicos son buenos y malos debido a sus diferentes estructuras. Además, en formulaciones que contienen pigmentos blancos, la resistencia a la intemperie del pigmento puede verse gravemente afectada.
La decoloración, oscurecimiento o decoloración de los pigmentos generalmente es causada por genes que responden a los pigmentos. Estos genes activos pueden interactuar con la humedad de la atmósfera o agentes químicos (ácidos y bases). Por ejemplo, el amarillo cadmio se desvanecerá bajo la acción del agua y la luz solar. El rojo Lisu tiene buena resistencia a la luz y es adecuado para la mayoría de usos en interiores. Sin embargo, se desvanecerá gravemente cuando se use en exteriores con componentes ácidos y alcalinos.
El método de medición de la deshidrocloración se refiere a JIS-K-6723 y la temperatura de medición es de 180 °C. Según el tiempo de decloración de los composites de PVC no pigmentados, el tiempo extendido o retrasado está entre 5 y 10, indicando valores negativos una descomposición acelerada. Generalmente, los materiales de PVC con requisitos especiales deben importarse del extranjero. Entre ellas, las más famosas son Union Carbide y Nordic Chemical Company. Con la continua investigación, desarrollo y acumulación de tecnología de los principales institutos de investigación científica y unidades de producción nacionales, el diseño de formulación y la fabricación de materiales nacionales modificados de PVC han alcanzado el nivel avanzado internacional, y empresas con derechos de propiedad intelectual independientes como Xuzhou Hanyong New Materials Co. ., Ltd., reemplazando completamente los materiales importados, y muchos productos se exportan al extranjero.