制備方法編輯
聚氯乙烯可由乙烯、氯和催化劑經(jīng)取代反應(yīng)制成。由于其防火耐熱作用,聚氯乙烯被廣泛用于各行各業(yè)各式各樣產(chǎn)品: 電線外皮、光纖外皮、鞋、手袋、袋、飾物、招牌與廣告牌、建筑裝潢用品、家俱、掛飾、滾輪、喉管、玩具(如有名的意大利“Rody”跳跳馬)、門簾、卷門、輔助醫(yī)療用品、手套、某些食物的保鮮紙、某些時(shí)裝等。
聚合方法
PVC用自由基加成聚合方法制備,聚合方法主要分為懸浮聚合法、乳液聚合法和本體聚合法,以懸浮聚合法為主,約占PVC總產(chǎn)量的80%左右。將純水、液化的VCM單體、分散劑加入到反應(yīng)釜中,然后加入引發(fā)劑和其它助劑,升溫到一定溫度后VCM單體發(fā)生自由基聚合反應(yīng)生成PVC顆粒。持續(xù)的攪拌使得顆粒的粒度均勻,并且使生成的顆粒懸浮在水中。此外,還有用微懸浮法生產(chǎn)PVC糊用樹脂,產(chǎn)品性能和成糊性均好。
①懸浮聚合法 使單體呈微滴狀懸浮分散于水相中,選用的油溶性引發(fā)劑則溶于單體中,聚合反應(yīng)就在這些微滴中進(jìn)行,聚合反應(yīng)熱及時(shí)被水吸收,為了保證這些微滴在水中呈珠狀分散,需要加入懸浮穩(wěn)定劑,如明膠、聚乙烯醇、甲基纖維素、羥乙基纖維素等。引發(fā)劑多采用有機(jī)過氧化物和偶氮化合物,如過氧化二碳酸二異丙酯、過氧化二碳酸二環(huán)己酯、過氧化二碳酸二乙基己酯和偶氮二異庚腈、偶氮二異等。聚合是在帶有攪拌器的聚合釜中進(jìn)行的。聚合后,物料流入單體回收罐或汽提塔內(nèi)回收單體。然后流入混合釜,水洗再離心脫水、干燥即得樹脂成品。氯乙烯單體應(yīng)盡可能從樹脂中抽除。作食品包裝用的 PVC,游離單體含量應(yīng)控制在1ppm以下。聚合時(shí)為保證獲得規(guī)定的分子量和分子量分布范圍的樹脂并防止爆聚,必須控制好聚合過程的溫度和壓力。樹脂的粒度和粒度分布則由攪拌速度和懸浮穩(wěn)定劑的選擇與用量控制。樹脂的質(zhì)量以粒度和粒度分布、分子量和分子量分布、表觀密度、孔隙度、魚眼、熱穩(wěn)定性、色澤、雜質(zhì)含量及粉末自由流動(dòng)性等性能來表征。
②乳液聚合法 早的工業(yè)生產(chǎn) PVC的一種方法。在乳液聚合中,除水和氯乙烯單體外,還要加入烷基磺酸鈉等表面活性劑作乳化劑,使單體分散于水相中而成乳液狀,以水溶性過鉀或過銨為引發(fā)劑,還可以采用“氧化-還原”引發(fā)體系,聚合歷程和懸浮法不同。也有加入聚乙烯醇作乳化穩(wěn)定劑,十二烷基硫醇作調(diào)節(jié)劑,作緩沖劑的。聚合方法有間歇法、半連續(xù)法和連續(xù)法三種。聚合產(chǎn)物為乳膠狀,乳液粒徑0.05~2μm,可以直接應(yīng)用或經(jīng)噴霧干燥成粉狀樹脂。乳液聚合法的聚合周期短,較易控制,得到的樹脂分子量高,聚合度較均勻,適用于作聚氯乙烯糊,制人造革或浸漬制品。乳液法聚合的配方復(fù)雜,產(chǎn)品雜質(zhì)含量較高。
③本體聚合法 聚合裝置比較特殊,主要由立式預(yù)聚合釜和帶框式攪拌器的臥式聚合釜構(gòu)成。聚合分兩段進(jìn)行。單體和引發(fā)劑先在預(yù)聚合釜中預(yù)聚1h,生成種子粒子,這時(shí)轉(zhuǎn)化率達(dá)8%~10%,然后流入第二段聚合釜中,補(bǔ)加與預(yù)聚物等量的單體,繼續(xù)聚合。待轉(zhuǎn)化率達(dá)85%~90%,排出殘余單體,再經(jīng)粉碎、過篩即得成品。樹脂的粒徑與粒形由攪拌速度控制,反應(yīng)熱由單體回流冷凝帶出。此法生產(chǎn)過程簡(jiǎn)單,產(chǎn)品質(zhì)量好,生產(chǎn)成本也較低。
PVC改性方法
PVC樹脂是一個(gè)極性非結(jié)晶性高聚物,密度: 1.380 g/cm3,玻璃轉(zhuǎn)變溫度:87℃,因此熱穩(wěn)定性差,不易加工。不能直接使用,必須經(jīng)過改性混配,添加相關(guān)助劑和填充物才可以使用。而因添加的相關(guān)助劑和填充物的種類和分?jǐn)?shù)的不同,這就決定了所制備的PVC材料性能和要求是不一樣的。我們通常稱之為PVC配方,嚴(yán)格說來是PVC改性配方,而PVC只有經(jīng)過改性才能使用。這一類常被歸類為高分子改性材料。高分子材料改性主要圍繞通用塑料的高性能化、單組分材料向多組分材料復(fù)合材料轉(zhuǎn)變(合金、共混、復(fù)合)、賦予材料功能化、優(yōu)化性能與價(jià)格等方面的研究。改性方法主要是化學(xué)改性、填充改性、增強(qiáng)改性、共混改性以及納米復(fù)合改性。改性基本原理就是通過添加物賦予材料功能或者提高某些性能。因此,PVC配方技術(shù)的高下,決定了一家工廠技術(shù)和生產(chǎn)能力的高下。[2]
PVC一般先要改性造粒,用螺桿擠出機(jī)組制備成粒子后,塑化更
充分,加工也更容易,尤其是工藝是注塑的產(chǎn)品。螺桿擠出機(jī)是塑料成型加工主要的設(shè)備之一,它通過外部動(dòng)力傳遞和外部加熱元件的傳熱進(jìn)行塑料的固體輸送、壓實(shí)、熔融、剪切混煉擠出成型。螺桿擠出機(jī)無論作為塑化造粒機(jī)械還是成型加工機(jī)械都占有重要地位嚴(yán)格來說,有著特殊要求的PVC制品,PVC改性配方,是根據(jù)客戶要求量身定做的。還有就是在PVC生產(chǎn)過程中共聚衍生,此類改性的品種有氯乙烯共聚物、聚氯乙烯共混物和氯化聚氯乙烯等[3] 。
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