聚氯乙烯产品质量的影响因素及改进措施
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聚氯乙烯产品质量的影响因素及改进措施
摘要:悬浮聚合是聚氯乙烯生产的主要方式,本文对影响聚氯乙烯
产品质量的因素,从悬浮聚合生产原辅材料、工艺、管理等各方面进
行了分析,并就如何提高产品质量提出了改进措施。
关键词:聚氯乙烯 产品质量 因素
聚氯乙烯生产工艺较为复杂,影响产品质量的因素多。从原材料、
化学品、聚合、汽提、干燥,每一个环节都可能出现影响质量的因素。
1 影响产品质量因素分析
1.1 氯乙烯(VCM)
VCM是生产聚氯乙烯的主要原料,其质量直接影响聚合反应及
PVC的质量。纯度高而稳定的氯乙烯因含杂质少而发生聚合副反应
少,所得PVC具有良好的规整性。而纯度低的氯乙烯由于在聚合反应
过程中发生各种副反应多,生成低聚合度,分子链枝化且热稳定性差,
易降解的聚合体。随着副反应的增加既消耗引发剂使正反应滞后,又
影响聚氯乙烯分子的内在结构,造成分子量分布变宽而发生转型并会
在后续加工中出现塑化不均匀的现象。
1.2 水质
聚氯乙烯聚合使用去离子水作为分散和传热介质,如果各种金
属、非金属带电粒子的存在,将破坏分散剂的电性平衡,造成分散性能
下降,聚氯乙烯颗粒形态、大小及杂质粒子数等质量指标变坏,甚至发
生严重的聚合爆聚大颗粒现象。
1.3 分散剂
分散剂是氯乙烯悬浮聚合的主要原料之一,分散剂的用量对聚合
影响较大,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。用量过多会增加体系粘度,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。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。
1.4 引发剂
引发剂主要影响PVC树脂的鱼眼数和热稳定性。为了保证反应
速率均匀、转化率高、树脂质量好,一般采用复合引发剂。在聚合反
应过程中,应尽量避免或减少反应放热凸峰的出现。同时,应尽可能使
引发剂溶解于氯乙烯液滴中,提高PVC树脂颗粒的规整性,减少大颗
粒的形成。
1.5 聚合温度
聚合反应温度是决定聚氯乙烯树脂聚合度大小的因素,当温度升
高时,链增长和引发剂的引发速度都加快,当引发速度大于链增长速度
时,活性中心增加,造成树脂的聚合度变小,黏度下降。一般温度波动
±0.2 ℃时,树脂的平均相对分子质量相差336。在反应过程中,聚合反
应放热量与冷却设备提供制的制冷量之间不能保持动态平衡时,就难
以维持恒定的聚合温度,会发生树脂转型,降低聚氯乙烯的优级品率。
1.6 工艺过程控制影响
1.6.1 汽提工艺
聚合反应完毕的浆料,通过汽提塔脱出残余的氯乙烯。在此过程
中如果汽提塔操作温度、操作压力等工艺参数不合理,将会造成聚氯
乙烯树脂变色,残留氯乙烯量超标等现象。
1.6.2 干燥工艺
干燥过程重点是脱除PVC产品的水分,如果这个过程温度控制过
高,会造成产品变色产生杂质。如果系统不进行清理等定期工作,会造
成空气粉尘进入系统,产生类似鱼眼的物质。
2 聚氯乙烯产品质量的改进措施
2.1 确保原副材料的质量及其稳定性
VCM中的杂质是影响PVC树脂质量的因素之一,其中Fe含量、
酸含量、二氯乙烷含量的超标会导致PVC树脂的白度下降,影响PVC
树脂的热稳定性;一氯甲烷和氯乙烷含量超标会使PVC树脂的“鱼眼”
数增多;氯乙烷和二氯乙烷含量超标还可能使PVC树脂的聚合度下
降。当操作人员分析发现VCM产品质量不合格时,立即停止投釜。
聚合用水用脱盐水或经过处理的工业软水,而且每班进行至少一
次分析,重点对PH值和电导率进行分析,确保水质质量。
分散剂品种根据生产的需要按一定比例进行配制成三元复合分
散剂体系。使用HPMC(E50)/PVA80(KH2O)复合分散剂为主分散剂,
同时添加醇解度为55%的辅助分散剂PVA55为副分散剂,改善树脂的
颗粒形态和增塑剂吸收。
引发剂选用高活性的EHP乳液和过氧化引发剂ACPND(过氧化
新癸酸异丙苯酯)组成无毒复合体系,保证整个反应放热均匀放热,无
爆聚点,减少鱼眼的生成。
2.2 自动控制聚合温度,减少波动
采用先进的DCS控制系统,较好的温度控制方案和温度控制体系,
能及时把反应过程中产生的大量热量移除,实现聚合过程满釜、过热、
循环水故障的早期诊断和预警。通过与聚合反应主温控点进行串级调
节来控制冷却水流量,经过优化参数,使聚合温度控制在±0.5 ℃范围
之内。
2.3 工艺过程指标严格控制
(1)在汽提岗位的生产操作中,严格执行有关生产操作规程,确保
达到规定的指标:真空度≥0.04 MPa(表压);汽提温度80 ℃～85 ℃;干
燥操作温度55 ℃～75 ℃。
(2)严格控制加料程序,冷搅时间和反应温度,提高树脂颗粒的疏
松程度、内部孔隙率和颗粒的规整性粒径,使其密度的分布均匀集中。
(3)加强干燥系统的开停车操作,严格工艺纪律,杜绝违规操作;加
强气流管管道及干燥器的检查清理,防止结料后成为杂质粒子。
(4)技术人员和分析人员要加强质量跟踪,严格工艺指标和操作控
制,加强检查和考核力度,发现有异常或波动,应及时分析,查找原因,并
采取相应的措施,使产品生产全过程都处于受控状态。
2.4 强化质量管理
加强车间质量管理,建立和完善各种生产责任制,严格工艺管理。
完善岗位巡检;不断提高职工队伍及操作水平,使每个职工能够从原理
上精通生产工艺参数的意义,增强其分析和处理问题的能力。
3 结语
质量决定了企业的生存和发展,不断提高产品质量,能保证企业具
有良好的竞争力,为企业发展多创效益。
参考文献
[1] 严福英.聚氯乙烯工艺学[M].北京:化学工业出版社,1990.
[2] 蓝凤祥.聚氯乙烯生产与加工应用手册[M].化学工业出版
社,1996.
