影响聚氯乙烯树脂颗粒形态的因素
栏目：行业动态 发布时间：2021-06-01 15:53
社会水平的发展，人们的物质要求越来越高，市场竞争愈来愈激烈，要稳保市场地位，就必须对产品进行改造，尤其是对于由聚氯乙烯树脂参与制造的一些物品。工业的发展对人们的生...
社会水平的发展，人们的物质要求越来越高，市场竞争愈来愈激烈，要稳保市场地位，就必须对产品进行改造，尤其是对于由聚氯乙烯树脂参与制造的一些物品。工业的发展对人们的生活有着巨大影响，不仅在数量上有着很大影响，在质量上对人们也影响深远。改善其内在结构，就要探究影响其形态的因素。本文就影响聚氯乙烯树脂颗粒形态的因素进行了探究。
一. 聚氯乙烯单体中高沸物的成份的影响
1.乙醛产生的机理及对形态的影响
生产实践表明，当单体中乙醛含量较高时，乙醛在密闭容器中较高压力及温度下，能聚合生成聚乙醛，同时产生大量热，乙醛的存在会使聚合反应速度减慢，树脂的聚合度下降，从而影响到树脂的初级粒子。HCl的存在会使反应体系的PH值降低，稳定性下降，树脂内部孔隙减少，结构紧密。
2. 1,1-二氯乙烷产生的机理及对颗粒形态的影响
在实际生产过程中，当1,1-二氯乙烷含量≥200μL/L时，就会对聚合树脂的粘数，颗粒形态及热稳定性产生影响，通常会使用降低反应温度的方法达到保证树脂粘数，实际生产过程中，1,1-二氯乙烷含量≥200μL/L时，不降温操作，会使树脂粘数偏低，影响树脂的后加工性能。聚合生产中，1,1-二氯乙烷含量≥200μL/L时，降温0.2℃处理，1,1-二氯乙烷含量每增加150μL/L，需降温0.1℃处理，从而使树脂粘数及颗粒 形态保持稳定。
二. 其他外部条件对聚氯乙烯树脂颗粒的影响
1.保证聚合原料与助剂质量
严把质量关,才能保证pvc的内在质量和防止大颗粒的产生。2010年3月上旬,由于用于干燥VCM的固碱干燥器干燥质量不过关引起的VCM 单体质量有问题,一周内共造成了4釜大颗粒。这是由于VCM单体中含碱与部分分散剂聚乙烯醇发生化学反应形成高分子化合物,这样就消耗了部分分散剂,使得分散剂的量过低而破坏了分散体系。使小液滴处于不稳定的分散状态,导致了大规模并粒而形成大颗粒。
2.搅拌对聚合物形态的影响
搅拌速率有一个临界转速，它使平均粒径处于较低值的。低于临界转速时,随转速增加,粒子增长速率减小,较终平均粒径变细;高于临界转速,聚并开始显著起来,则粒径将随转速增加而增加,较终平均粒径增粗。
3.氯化氢与水的影响
VCM单体中存在HCl与H2O，一方面易腐蚀设备，另外会影响聚合体系的pH值，影响聚合体系稳定。同时，氯根极易使引发剂分解，消耗引发剂，影响聚合速度和降低聚合度。单体中HCl同强碱反应生成氯化钠和水，通过排水除去。
水的存在，一方面，在碱性环境下单体会发生水解反应，生成醛类及游离氯，影响反应体系的pH值;另一方面，过多的水也会影响向聚合釜中加VCM单体的计量的准确性，从而会影响产品的转化率及产品形态。因此必须严格操作，控制单体中含水量。
4.分散剂对聚合物形态的影响
分散剂用量的选择,要根据聚合釜的形状、大小、搅拌状态、水油比、产品要求而定,一般都由实验来确定,用量过多,不仅不经济,还会增加体系粘度,造成悬浮液泡沫多,气相粘釜严重,浆料汽提操作困难,VCM回收泡沫夹带增加,树脂颗粒变细,堵塞出料管线。用量少则起不到应有的稳定作用,体系稳定性差,容易产生大颗粒料,产品颗粒不规整,甚至造成聚合颗粒的粘结,酿成事故。
同样指标的分散剂其使用效果不一定相同,同种分散剂在牌号改变使用之前,应先在小釜中进行实验,对结构进行测定或通过实验方法选用,不可盲目使用,以免造成粗粒产生大的经济损失。
悬浮液的分散是否稳定须考虑液滴的分散、聚并、悬浮三个方面的作用,对一个特定分散体系都存在一个既不发生合并又不发生分散的稳定区。液滴只有处在稳定区才稳定,否则体系就不稳定,就可产生粗粒子甚至大颗粒。
在氯乙烯的悬浮聚合过程中，在没有链转移剂的情况下，聚合温度将对聚氯乙烯树脂的质量产生直接的影响，应根据不同树脂的生产牌号要求，对聚合温度进行严格控制，并将其控制在45-65摄氏度之间[2]。在较高的温度下进行聚合，树脂粒径的增长速度将会放缓，粒径的平均大小也会变小，孔隙率会相对较低。若聚合的温度过低，生产出来的树脂结构就会比较的疏松，孔隙率也会有所增加。这就严重影响了其形态结构，所以何时合适的温度是至关重要的。
三.预防措施分析
1.突出重点，制定措施
对聚合收率一直徘徊在20t/釜左右的现实状况，我们决定采用新的操作工艺，通过二次注水技术，将进一步缩小聚合水油比，提高单釜产量，具体措施如下：
(一)将原来一次性投入的29.6m3的无离子水改为投入28.7m3，单体也由原来的24.7m3改投为25.6m3，聚合釜总的填料系数没变，但水油比降低了，单釜生产能力增强了。
(二)聚合反应45min后，开始通过釜上自动控制系统往釜内注水，注水流量为2.3~2.8t/h，直至反应结束，每釜的总注水量为9m3。有效的解决了因聚合体积收缩，粘度增大，液相体积减少，导致有效传热面积缩小，反应热难以移出的问题。
2.原材料上对质量进行控制
对氯乙烯的质量进行控制，必须对合成配比进行准确的把握，对转化器的温度也要进行严格的控制，气体的纯度也要得到提高，严禁杂质含量超标的问题出现。引发剂通常可以选择活性较高的EHP乳液，或与偶氮二异庚睛进行联合运用，以确保整个的反应过程都能进行均匀的放热，避免爆聚点和鱼眼的出现[4]。对于分散剂在品种的选择上，要依照实际的生产需要进行选择，然后再依照比例进行投料。在聚合用水的选择上，较好是采用去离子水，对于某些中小型企业，可以尽量选择硬度在5×10-6以下，且氯根离子小于100×10-6的软水。
3.严格工艺控制
对于一个聚合周期来说每个过程都应严格按照操作规程进行,特别是对单体、水、各种助剂的加入量、加入时间更应严格控制。聚合反应时控制好温度和转速。操作中出现故障,如何消除是关键。
4.操作技人员的素质有待提高
在某些中小企业存在着操作人员技术操作水平低、操作不熟练、生产知识缺乏、违规操作等现象，对聚氯乙烯树脂的形态和质量造成了极大的影响。
5.注水技术的使用提高了聚合物形态的稳定性
悬浮法聚氯乙烯生产中不可缺少的环节，注入水的控制是在聚合反应中进行的。根据转化率的增加而补入一定量的水，以保证总物料体积不变，减少由于聚合反应产生的体积收缩而造成传热率的降低。因此改良聚合配方中的水油比，更加有效的增加聚合釜的生产能力，才能达到降低电石消耗，提高聚合收率的目的。
四.结束语
科技发展了，才有有经济上的飞速发展。改变了聚氯乙烯树脂颗粒形态，不仅见证着科技的发展，还使得各企业以及相关单位在市场方面发展更是激流勇进，同时，也会改善环境问题。要保持各种产品的优秀，就要保证聚合物颗粒的大小，才有利于产品的完善以及精致的包装。
一. 聚氯乙烯单体中高沸物的成份的影响
1.乙醛产生的机理及对形态的影响
生产实践表明，当单体中乙醛含量较高时，乙醛在密闭容器中较高压力及温度下，能聚合生成聚乙醛，同时产生大量热，乙醛的存在会使聚合反应速度减慢，树脂的聚合度下降，从而影响到树脂的初级粒子。HCl的存在会使反应体系的PH值降低，稳定性下降，树脂内部孔隙减少，结构紧密。
2. 1,1-二氯乙烷产生的机理及对颗粒形态的影响
在实际生产过程中，当1,1-二氯乙烷含量≥200μL/L时，就会对聚合树脂的粘数，颗粒形态及热稳定性产生影响，通常会使用降低反应温度的方法达到保证树脂粘数，实际生产过程中，1,1-二氯乙烷含量≥200μL/L时，不降温操作，会使树脂粘数偏低，影响树脂的后加工性能。聚合生产中，1,1-二氯乙烷含量≥200μL/L时，降温0.2℃处理，1,1-二氯乙烷含量每增加150μL/L，需降温0.1℃处理，从而使树脂粘数及颗粒 形态保持稳定。
二. 其他外部条件对聚氯乙烯树脂颗粒的影响
1.保证聚合原料与助剂质量
严把质量关,才能保证pvc的内在质量和防止大颗粒的产生。2010年3月上旬,由于用于干燥VCM的固碱干燥器干燥质量不过关引起的VCM 单体质量有问题,一周内共造成了4釜大颗粒。这是由于VCM单体中含碱与部分分散剂聚乙烯醇发生化学反应形成高分子化合物,这样就消耗了部分分散剂,使得分散剂的量过低而破坏了分散体系。使小液滴处于不稳定的分散状态,导致了大规模并粒而形成大颗粒。
2.搅拌对聚合物形态的影响
搅拌速率有一个临界转速，它使平均粒径处于较低值的。低于临界转速时,随转速增加,粒子增长速率减小,较终平均粒径变细;高于临界转速,聚并开始显著起来,则粒径将随转速增加而增加,较终平均粒径增粗。
3.氯化氢与水的影响
VCM单体中存在HCl与H2O，一方面易腐蚀设备，另外会影响聚合体系的pH值，影响聚合体系稳定。同时，氯根极易使引发剂分解，消耗引发剂，影响聚合速度和降低聚合度。单体中HCl同强碱反应生成氯化钠和水，通过排水除去。
水的存在，一方面，在碱性环境下单体会发生水解反应，生成醛类及游离氯，影响反应体系的pH值;另一方面，过多的水也会影响向聚合釜中加VCM单体的计量的准确性，从而会影响产品的转化率及产品形态。因此必须严格操作，控制单体中含水量。
4.分散剂对聚合物形态的影响
分散剂用量的选择,要根据聚合釜的形状、大小、搅拌状态、水油比、产品要求而定,一般都由实验来确定,用量过多,不仅不经济,还会增加体系粘度,造成悬浮液泡沫多,气相粘釜严重,浆料汽提操作困难,VCM回收泡沫夹带增加,树脂颗粒变细,堵塞出料管线。用量少则起不到应有的稳定作用,体系稳定性差,容易产生大颗粒料,产品颗粒不规整,甚至造成聚合颗粒的粘结,酿成事故。
同样指标的分散剂其使用效果不一定相同,同种分散剂在牌号改变使用之前,应先在小釜中进行实验,对结构进行测定或通过实验方法选用,不可盲目使用,以免造成粗粒产生大的经济损失。
悬浮液的分散是否稳定须考虑液滴的分散、聚并、悬浮三个方面的作用,对一个特定分散体系都存在一个既不发生合并又不发生分散的稳定区。液滴只有处在稳定区才稳定,否则体系就不稳定,就可产生粗粒子甚至大颗粒。
在氯乙烯的悬浮聚合过程中，在没有链转移剂的情况下，聚合温度将对聚氯乙烯树脂的质量产生直接的影响，应根据不同树脂的生产牌号要求，对聚合温度进行严格控制，并将其控制在45-65摄氏度之间[2]。在较高的温度下进行聚合，树脂粒径的增长速度将会放缓，粒径的平均大小也会变小，孔隙率会相对较低。若聚合的温度过低，生产出来的树脂结构就会比较的疏松，孔隙率也会有所增加。这就严重影响了其形态结构，所以何时合适的温度是至关重要的。
三.预防措施分析
1.突出重点，制定措施
对聚合收率一直徘徊在20t/釜左右的现实状况，我们决定采用新的操作工艺，通过二次注水技术，将进一步缩小聚合水油比，提高单釜产量，具体措施如下：
(一)将原来一次性投入的29.6m3的无离子水改为投入28.7m3，单体也由原来的24.7m3改投为25.6m3，聚合釜总的填料系数没变，但水油比降低了，单釜生产能力增强了。
(二)聚合反应45min后，开始通过釜上自动控制系统往釜内注水，注水流量为2.3~2.8t/h，直至反应结束，每釜的总注水量为9m3。有效的解决了因聚合体积收缩，粘度增大，液相体积减少，导致有效传热面积缩小，反应热难以移出的问题。
2.原材料上对质量进行控制
对氯乙烯的质量进行控制，必须对合成配比进行准确的把握，对转化器的温度也要进行严格的控制，气体的纯度也要得到提高，严禁杂质含量超标的问题出现。引发剂通常可以选择活性较高的EHP乳液，或与偶氮二异庚睛进行联合运用，以确保整个的反应过程都能进行均匀的放热，避免爆聚点和鱼眼的出现[4]。对于分散剂在品种的选择上，要依照实际的生产需要进行选择，然后再依照比例进行投料。在聚合用水的选择上，较好是采用去离子水，对于某些中小型企业，可以尽量选择硬度在5×10-6以下，且氯根离子小于100×10-6的软水。
3.严格工艺控制
对于一个聚合周期来说每个过程都应严格按照操作规程进行,特别是对单体、水、各种助剂的加入量、加入时间更应严格控制。聚合反应时控制好温度和转速。操作中出现故障,如何消除是关键。
4.操作技人员的素质有待提高
在某些中小企业存在着操作人员技术操作水平低、操作不熟练、生产知识缺乏、违规操作等现象，对聚氯乙烯树脂的形态和质量造成了极大的影响。
5.注水技术的使用提高了聚合物形态的稳定性
悬浮法聚氯乙烯生产中不可缺少的环节，注入水的控制是在聚合反应中进行的。根据转化率的增加而补入一定量的水，以保证总物料体积不变，减少由于聚合反应产生的体积收缩而造成传热率的降低。因此改良聚合配方中的水油比，更加有效的增加聚合釜的生产能力，才能达到降低电石消耗，提高聚合收率的目的。
四.结束语
科技发展了，才有有经济上的飞速发展。改变了聚氯乙烯树脂颗粒形态，不仅见证着科技的发展，还使得各企业以及相关单位在市场方面发展更是激流勇进，同时，也会改善环境问题。要保持各种产品的优秀，就要保证聚合物颗粒的大小，才有利于产品的完善以及精致的包装。
