改变聚合分散体系提高PVC树脂的吸油率
                                   孙玉军
         （新疆天业股份有限公司石河子中发化工有限公司PVC分厂，新疆，石河子83200）
    摘要：介绍了SG－3型聚氯乙烯树脂在生产过程中，采用四元复合分散剂，通过调整选用分散剂的 用量与配比，保证了PVC树脂的质量，提高了产品的吸油率。
    关键词：PVC；分散剂；质量；吸油率；鱼眼
    中图分类号：TQ325.3文献标识码：B文章编号：1009－1785(2009)07－0019-03
    随着聚氯乙烯树脂研究的发展，PVC的应用领 域越来越广。一般来说，吸油率越高，越有利于PVC 树脂的塑化，加工温度越低，对软制品的生产越有 利。树脂吸油率的影响因素除搅拌、聚合体系的pH 值、体系中的氧含量、水油比外，分散体系的影响也 很关键。在PVC的悬浮聚合生产中，配方中所用分 散剂的种类、牌号和配比直接影响到PVC树脂的颗 粒形态、增塑剂吸收量、粒径分布及加工塑化性。
    石河子中发化工有限公司在生产SG－3型聚氯 乙烯树脂时，为了提高树脂吸油率，在稳定原有工艺 条件的情况下，通过改变分散体系改善了树脂的颗 粒形态。
    1 实验装置及条件
    主要设备为30m3Ⅱ型聚合釜，搅拌转数135r/min， 三层二叶直桨。
    实验原料包括：
    去离子水pH值6．5~7．5，氯根≤5 mg/kg，硬 度≤5 mg/kg；
    VCM氯乙烯质量分数≥99．9％；
    分散剂日本进口PVA1、台湾进口PVA2、 PVA3、山东瑞泰HPMC；
    引发剂EHP（50％水溶液）；
    其他助剂稳定剂、pH值调节剂，终止剂等。
    分散剂性能见表1。
                
    羟丙基的摩尔分数为7．0％～12．0％，2％溶液的 黏度为40～60 mPa·s（20℃），界面张力为0．01 N/m。 工艺条件为：
    （1）分散剂的配制按正常操作进行；
    （2）聚合操作过程按正常操作程序进行；（3）生产SG-3型聚氯乙烯树脂，聚合配方执行 原配方不变；
    （4）汽提、离心、干燥等各单元操作不变，工艺控 制指标不变。
    2 实验过程
    2．1分散剂的选择
    选择合适的分散体系，能使树脂的各项性能指标达到最优化。羟丙基甲基纤维（HPMC）是一种表面张力较低的分散剂，可以制得性能较好的疏松型 树脂。所得树脂颗粒疏松、吸油率高、加工塑化性能好。这类分散剂物理性质取决于纤维素醚类分子量 的大小、取代基的量和均匀程度。使用聚乙烯醇为分 散剂时，醇解度、聚合度越低，其表面活性越大，界面张力越小，制得树脂空隙率越高，但树脂的表观密度低。高醇解度聚乙烯醇得到的聚氯乙烯树脂的外形 较为规整，圆形度高，树脂内部初级粒子凝并度高，孔隙率很小；随着聚乙烯醇醇解度的减少，初级粒子的凝并度逐渐减小，孔隙率逐渐增加。而采用低醇解度聚乙烯醇得到的聚氯乙烯树脂的外形不规整，有许多亚颗粒凝并的痕迹，圆形度差。
    在氯乙烯悬浮聚合中，分散剂主要集中在氯乙烯液滴－水相界面层，并以分散剂的亲水链段向水 相伸展、亲油链段向氯乙烯液滴伸展的方式排列，以聚乙烯醇分散剂为例，未醇解的醋酸乙烯酯为主的链段是亲油链段，主要分布于氯乙烯油相，而以乙烯 醇为主的链段是亲水链段，主要分布于水相。分布于氯乙烯油相的链段影响初级粒子大小、聚集程度和孔隙率，聚乙烯醇的醇解度越小，亲油链段含量越高，对初级粒子的保护作用越强，聚集程度小，孔隙率增加，表观密度下降；聚乙烯醇的醇解度越大，亲水链段含量越高，对初级粒子的保护作用小，聚集程 度大，孔隙率减小，表观密度增加。此外，高醇解度的聚乙烯醇的亲水性高，在聚合过程向氯乙烯中的扩散缓慢，对含聚氯乙烯的氯乙烯液滴体保护作用弱， 因此，液滴（亚颗粒）易在聚合前期黏并形成颗粒外形规整的树脂，而使用醇解度较低的聚乙烯醇，液滴（亚颗粒）的黏并发生在较高的转化率时，此时液滴的黏度较大，黏并后颗粒形态不规整。为了得到初级粒子凝并程度小的聚氯乙烯树脂，常在氯乙烯聚合时采用复合分散剂的方法。
    2．2 实验步骤
    在原有配方设计的基础上，从性能上看，聚乙烯 醇分散剂PVA2与PVA1的醇解度较为接近，故采 用PVA2等比例替代PVA1（见表2）。

    树脂颗粒形态电子镜照片比较情况见图1。
    2．3实验分析
    2．3．1树脂颗粒形态
    此次连续采用PVA2与PVA1按一定比例复合 使用，总量不变。聚合反应控制平稳，树脂颗粒形态 规整（过筛在99），比单独使用PVA1时颗粒稍大一 些（过筛在97～98），树脂的粒径集中在80目占 26．8％、100目占38．88％和120目占17．73％。
    2．3．2树脂吸油率的变化
    单独使用PVA1和HPMC时,SG－3型的吸油率 为24%～25%；使用PVA2、PVA1和HPMC时，吸油 率可以稳定在27%。树脂的表观密度基本都控制在 0．48～0．50。干燥控制较容易且稳定，杂质及残留指 标基本上均为优等品指标。
    2．3．3助剂成本的变化
    使用PVA2、PVA1和HPMC时分散剂价格为 453．9元/釜；使用PVA1和HPMC时分散剂价格为 456．7元/釜；使用L－9－78、PVA1和HPMC时分散剂价格为458．2元／釜。综上所述使用PVA2、PVA1和HPMC时分散剂成本最低。

                                图1树脂颗粒形态比较情况
    3 结语
    本次提高SG-3型PVC吸油率共实验252釜。当PVA1∶PVA2分别为9∶1和4∶1时，树脂吸油率的变化不很明显，只是树脂的颗粒形态略比以前规整一些；当比例达到7∶3和3∶2时，树脂的吸油率明显提高，最终将比例调至2∶3时，吸油率达到了27%，通过连续运行80釜后，树脂质量比较稳定，控制指标基本都可以达到优等品。