PVC 聚合工艺
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3.5 氯乙烯本体聚合制备聚氯乙烯的合成工艺3.5.1 概述氯乙烯聚合为聚氯乙烯的反应属于自由基连锁机理。
由于生成的聚氯乙烯不能溶于单体氯乙烯而沉淀析出,氯乙烯的本体聚合属于非均相聚合。
生成的聚氯乙烯产品为具有不同孔隙率的粉状固体。
世界上大规模生产PVC的方法有三种,悬浮聚合法占75%,乳液聚合法占15%,本体聚合法占10%。
我国悬浮聚合法占94%,其余为乳液聚合法。
本体聚合法仅在个别厂家计划生产。
氯乙烯本体聚合的优点有聚合体系无需介质水,免去干燥工序;设备利用率高,生产成本低;产品热稳定性、透明性均优于悬浮聚合产品;产品吸收增塑剂速度快,成型加工流动性好。
但是氯乙烯本体聚合工艺也有一些缺点:聚合釜溶剂较小,目前最大为 50 M3 ,而悬浮聚合釜溶剂为 230 M3 ,产能有限;聚合工艺技术没有悬浮法成熟,本体聚合方法正处于发展之中。
表3-5-1本体聚合和悬浮聚合本体法生产的聚氯乙烯产品主要用途:管材管件、建筑及装饰材料、包装材料及薄膜、电子电器及电线电缆、交通运输材料、医用器材及制品等。
3.5.2 聚合体系各组分及其作用一、单体氯乙烯氯乙烯的沸点为-14℃,加压或冷却可液化,工业上贮运为液态;氯乙烯作为vc本体聚合的主要原料,对其纯度的要求相当高,一般大于99.9%,微量的杂质的存在对聚合过程和产品树脂的颗粒特性有着显著的影响。
氯乙烯有较强的致肝癌毒性,树脂中残留单体应5ppm 以下。
存放氯乙烯液体的贮槽装料系数不得超过85%。
二、引发剂氯乙烯本体聚合所用的引发剂多为有机过氧化物,一般为过氧化二碳酸二(2-乙基己酯)(PDEH或EHP)、过氧化乙酰基环己烷磺酰(ACSP)、过氧化十二酰(LPO)和丁基过氧化酸酯(TBPND)等,也可用将两种以上引发剂复合使用。
三、添加剂为了提高产品性能、保证产品质量和生产安全,在聚合过程中需加入少量添加剂。
一般为有机或无机化学品。
①增稠剂一般是巴豆酸,乙酸乙基酯共聚物等,用来调节产品的黏度、孔隙度和疏松度,以便于提高初级粒子的粘度使之在凝聚过程中生成更为紧密的树脂颗粒。
目录一、总论 (2)1、PVC的性质和用途 (2)二、需求预测 (3)1、国内外市场情况预测 (3)2、产品价格分析 (3)三、产品生产方案和生产规模………………………………………………………51、产品方案 (5)2、生产规模 (6)四、生产方法和工艺流程……………………………………………………………61、生产方法比较 (6)2、工艺流程简述 (6)3、工艺流程简图 (6)五、工艺计算 (7)1、计算依据 (7)2、物料衡算 (7)3、主设备的选择 (8)六、设计评述 (8)一、总论PVC为世界上产量第二大合成树脂,广泛应用于轻工、建材、农业、日常生活、包装、电力、公用事业等领域。
PVC以其优异的难燃性、耐磨性、抗化学腐蚀性、综合机械性、制品透明性、电绝缘性及低廉的制造成本、比较容易加工等,成为应用领域最为广泛的塑料品种。
PVC以其优异的难燃性、耐磨性、抗化学腐蚀性、综合机械性、制品透明性、电绝缘性及低廉的制造成本、比较容易加工等,成为应用领域最为广泛的塑料品种。
工业化生产PVC 树脂时,根据树脂的不同用途,一般采用4种聚合方式:悬浮聚合、本体聚合、乳液聚合(含微悬浮聚合)、溶液聚合。
其中悬浮法PVC(SPVC)树脂产量最高,占80%,其次是乳液法VC悬浮聚合是以水为介质,加入VCM、分散剂、引发剂、pH值调节剂等,在一定条件下进行聚合反应;VC本体聚合仅在VCM和引发剂存在下进行,无分散剂、表面活性剂等助剂;VC乳液聚合在VCM、引发剂、乳化剂、H2O以及其他助剂存在下进行;而VC溶液聚合是在VCM引发剂和溶剂存在下进行,该法已逐渐被悬浮法或乳液法取代。
生产PVC树脂主要采用悬浮法,少量采用乳液法及本体法。
在以乙烯为基础的工艺路线中,VCM用热解EDC的方法生产,EDC用直接氯化或乙烯氧氯化法生产。
最初使用的平衡氧氯化法生产VCM,原料乙烯与纯净的氯进行氯化反应生产出EDC,然后将EDC在高温下(500~600℃)裂解生产出VCM,并副产HCl。
PVC生产工艺流程PVC(聚氯乙烯)是一种广泛应用于塑料制品中的聚合物材料,其生产工艺流程主要包括原料准备、聚合反应、塑化、挤出、成型、冷却和包装等步骤。
下面将详细介绍PVC的生产工艺流程。
1.原料准备PVC的主要原料是氯乙烯(C2H3Cl),它是通过乙烯(C2H4)和氯气(Cl2)在催化剂作用下反应得到的。
乙烯和氯气需要通过液化或气化方法得到纯净的原料。
同时,还需要准备一些助剂,如热稳定剂、润滑剂、填充剂和颜料等,用于调整PVC的性能和外观。
2.聚合反应将氯乙烯和一定比例的聚合引发剂加入反应釜中,在高温(大约60-70℃)和高压(大约5-10MPa)下进行聚合反应。
聚合反应通常需要几个小时的时间,反应的结果是将氯乙烯聚合成PVC高分子。
3.塑化聚合得到的PVC高分子是具有一定的韧性但仍然是硬固态的,不能直接用于生产塑料制品。
因此,需要将其塑化成软化的熔体,以便于挤出和成型。
塑化过程中需要添加一定比例的塑化剂,如邻苯二甲酸酯类等,以降低PVC的玻璃化转变温度,使其在较低的温度下变为熔融状态。
4.挤出将塑化后的PVC熔体通过挤出机进行挤出,通过挤出机的螺杆将PVC 熔体从机筒中推送出来,经过模样(也称为挤出头)的形状,通过模具形成所需的截面形状。
挤出工艺的优点是可以连续生产长条状、薄壁状或管道状的PVC制品。
5.成型通过挤出头形成的PVC材料可以进行进一步的成型处理,以制作成所需的塑料制品。
常见的成型方法包括注塑成型、吹塑成型和压延成型等。
注塑成型和吹塑成型适用于制备中小型塑料制品,而压延成型适用于较大尺寸的塑料制品,如板材和薄膜等。
6.冷却经过成型的PVC制品需要冷却才能固化成最终的形状和性能。
通常采用水冷却或自然冷却的方式进行。
冷却的过程中,PVC制品会逐渐变硬和固化,并保持其所需的形状和尺寸。
7.包装冷却完成后的PVC制品需要进行包装,以便于运输和销售。
常见的包装方式有散装包装和托盘包装等,根据不同的产品形状和尺寸选择合适的包装方法。
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聚氯乙烯(PVC)的生产工艺和基础知识一、PVC的生产工艺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、乳液聚合法和本体聚合法,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。
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。
(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。
(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。
聚氯乙烯树脂生产工艺聚氯乙烯(Polyvinyl Chloride,PVC)是一种由氯乙烯(Vinyl Chloride,VC)聚合而成的合成树脂,广泛应用于建筑材料、电线电缆、家具等领域。
下面简单介绍聚氯乙烯树脂的生产工艺。
聚氯乙烯树脂的生产工艺主要包括三个步骤:氯乙烯的聚合、树脂化和制备成型。
第一步,氯乙烯的聚合。
聚氯乙烯的聚合一般采用乳液聚合法。
首先,在反应釜中加入乳化剂、发生剂和增塑剂,然后加入氯乙烯,通过搅拌和加热使乳液发生聚合反应。
聚合反应需要控制反应温度和反应时间,以确保聚合产物的质量和收率。
第二步,树脂化。
聚合后的乳液经过过滤、脱溶剂等处理,去除其中的杂质,得到含有PVC颗粒的树脂块。
然后将树脂块送入下一步的制备成型工序。
第三步,制备成型。
制备成型一般包括塑化和成型两个步骤。
首先,将树脂块放入高速搅拌机中,加入增塑剂和其他辅助剂,通过高速搅拌使树脂块塑化成为形似胶状的物料。
然后,将塑化物料送入挤出机,在挤出机的作用下,将物料挤出成为所需形状的制品,如管道、板材等。
在聚氯乙烯树脂的生产过程中,还需要注意以下几点:1. 选择合适的原料。
氯乙烯的纯度和含杂物的含量会影响聚合反应的效果和树脂的质量,因此需要选择高纯度的氯乙烯作为原料。
2. 控制反应条件。
反应温度和反应时间需要根据具体情况进行调控,以控制聚合的程度和产物的质量。
3. 严格控制工艺参数。
制备成型过程中,需要根据物料的性质和制品的要求,合理调整挤出机的温度、转速等参数,以确保制品的质量。
4. 进行质量检测。
树脂的质量检测包括密度、拉伸强度、抗冲击性等指标,需要通过相应的测试方法和设备进行检测,以确保树脂达到标准要求。
以上就是聚氯乙烯树脂生产工艺的简要介绍,希望对您有所帮助。
3.2聚合工序工作原理氯乙烯悬浮聚合反应是自由基型链锁聚合反应,即在聚合釜内加入一定量的无离子水,在引发剂、分散剂及其它助剂作用下,借助较强的搅拌作用,在一定的温度和压力下进行聚合反应。
该反应过程分链引发、链增长、链转移、链终止阶段。
3.2.1 物料特性3.2.1.1物理性质(1) 主要物理常数:在常温常压下氯乙烯是一种无色有乙醚香味的气体,其沸点:-13.9℃;凝固点:-159.7℃;临界温度:142℃;临界压力:5.29MPa。
(2) 氯乙烯在不同压力下的沸点:由表中可以看出,虽然氯乙烯在常压下的沸点是-13.9℃,但加压后就可以得到液体氯乙烯。
(3) 蒸气压:蒸气压力和温度关系见表3.2-1,也可按下式计算求出VC蒸气压力logP = 0.8420 -1150.9/T + 1.75logT-0.002415T其式中P单位为绝对大气压,T绝对温度K = 273 + t℃表3.2-1 VC的蒸气压(4) VC 的潜热见表3.2-2:潜热:蒸发或冷凝每克VC所需的热量。
表3.2-2 VC的潜热(5) VC蒸气的比容见表3.2-3:表3.2-3 VC饱和蒸气的比容(6) 液体VC的密度:温度越高,密度越小,见表3.2-4,也可按下式计算出:d=0.9471-0.001746T-0.00000324T2式中:d—液体VC的密度克/毫升T—温度℃表3.2-4 VC液体的密度温度℃密度克/毫升温度℃密度克/毫升-12.96 0.9692 39.57 0.87331.32 0.9443 48.2 0.855513.49 0.9223 59.91 0.831028.11 0.8955(7) VC易溶于丙酮、乙醇和烃类中,微溶于水。
(8) VC易燃与空气混合形成爆炸物,爆炸浓度范围为4—21.7%(体积比),所以使用VC要特别注意安全。
(9) VC对人有麻醉作用,空气中VC的最大允许浓度为500PPm,当VC蒸气浓度达到1%时,可使人有麻醉感觉,达到5%以上出现头晕,浑身软弱无力,逐渐神志不清。