微懸浮法生產(chǎn)PVC手套專用糊樹脂的工藝探討

云 亮

（內(nèi)蒙古晨宏力化工有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古 阿拉善盟750336）

1 PVC 手套專用糊樹脂的技術(shù)指標(biāo)及存在問題

內(nèi)蒙古晨宏力化工有限責(zé)任公司PVC 糊樹脂是在原有10 萬t/a 燒堿、10 萬t/a 聚氯乙烯的基礎(chǔ)上建設(shè)的。該公司生產(chǎn)的HLP-170G 型PVC 手套專用糊樹脂是一種聚合度高、黏度穩(wěn)定、雜質(zhì)少的新牌號產(chǎn)品,適用于生產(chǎn)塑膠手套。 具體指標(biāo)見表1。

表1 CHLP-170G技術(shù)指標(biāo)

CHLP-170G 自2011 年投入市場后， 雖得到了廣大用戶的好評， 但也存在不少問題。 主要是：（1）產(chǎn)品初始黏度不穩(wěn)定，黏度經(jīng)時變化率大；（2）糊料粒度大, 不易過濾；（3）手套制品發(fā)黏, 拉伸強(qiáng)度低；（4）產(chǎn)品熱穩(wěn)定性差，容易變色發(fā)黃。

2 PVC 手套專用糊樹脂生產(chǎn)工藝流程

微懸浮法生產(chǎn)PVC 手套專用糊樹脂工藝是將氯乙烯、水、乳化劑和油溶性引發(fā)劑在分散泵的作用下， 依靠機(jī)械剪切力使之形成維系的氯乙烯單體乳液（分散液）后再進(jìn)行聚合的工藝。 被乳化的氯乙烯單體液滴經(jīng)過聚合后可形成平均粒徑為1.0～2.0 μm 膠乳，膠乳經(jīng)過噴霧干燥去除水份后，通過袋濾器將干燥的顆粒進(jìn)行收集后風(fēng)送至粉碎機(jī)進(jìn)行超微粉碎。 粉碎后的平均粒徑為2 μm 左右，進(jìn)入包裝機(jī)包裝。 PVC 手套專用糊樹脂生產(chǎn)工藝流程見圖1。

圖1 PVC手套專用糊樹脂生產(chǎn)工藝流程簡圖

3 工藝關(guān)鍵步驟的優(yōu)化

3.1 分散系統(tǒng)

如前所述， 分散液的穩(wěn)定性直接關(guān)系到微懸浮聚合的順利進(jìn)行，分散液滴的大小取決于分散液泵的結(jié)構(gòu)， 而分散液的穩(wěn)定性與乳化劑有密切的關(guān)系。 選擇合適的乳化劑成為分散系統(tǒng)成功的關(guān)鍵。經(jīng)實(shí)驗(yàn)，選用烷基中的碳原子數(shù)為12～18 的乳化劑乳化效果最佳，當(dāng)n＜9 時，在水中不能形成膠束；當(dāng)n＞22 時，則由于親油基過大，也不能在水中分散而形成膠束。

然而，所有乳化劑都含有親水基團(tuán)和親油集團(tuán)，這些集團(tuán)的大小和性質(zhì)影響乳化劑的效果。 因此，在選擇乳化劑時，通常用“親水—親油（HLB）值”表述乳化劑的效果。 HLB 值一般為1～40，HLB 值越低，親油性越好，HLB 值越高，則親水性越好。本工藝所選用的乳化劑屬水包油（O/W）型乳化劑，HLB 值為8～10。

通過選擇合理的乳化劑及找到合適的平衡點(diǎn)，生產(chǎn)出如圖2 所示的穩(wěn)定的初級粒子粒徑分布，而且重復(fù)性非常好。

3.2 聚合溫度控制

該工藝的聚合過程中，并無鏈轉(zhuǎn)移劑的加入，從聚合機(jī)理上分析，PVC 的平均聚合度Xn 與向單體鏈轉(zhuǎn)移常數(shù)CM成反比關(guān)系。

實(shí)驗(yàn)證明，溫度恒定時，在10%～90%轉(zhuǎn)化率范圍內(nèi)，K 值變化不超過3 個單位；低轉(zhuǎn)化率階段形成的PVC 對最終產(chǎn)物的K 值影響不大。引發(fā)劑濃度在0.01%～1%范圍內(nèi)，K 值變化不超過5； 實(shí)際上引發(fā)劑用量僅為0.01%～0.1%，顯不出對K 值的影響。 這些都表明PVC 分子量與引發(fā)劑濃度、 轉(zhuǎn)化率無關(guān)，而僅決定于溫度[1]。

有資料表明，在聚合的操作過程中,聚合溫度從50 ℃升高到62 ℃，樹脂分子內(nèi)部雙鍵將增加35%,從而使樹脂熱穩(wěn)定性下降。聚合后期溫度翹尾過高,會導(dǎo)致聚合物分子質(zhì)量降低,影響樹脂的熱穩(wěn)定性。聚合反應(yīng)結(jié)束后, 需加熱回收釜內(nèi)沒有反應(yīng)的單體,此時的漿料中還有一些活性基團(tuán), 升溫過高或升溫時間過長,都會使樹脂發(fā)生降解。

按照上述理論， 控制聚合溫度對于整個產(chǎn)品的熱穩(wěn)定性有著非常重要的影響。鑒于此，該公司在聚合溫度控制方面做了以下的工作。

（1）優(yōu)化橫河DCS3000 對聚合釜溫度控制的算法，減少人為干預(yù)，提高控制精度。

（2）加強(qiáng)冷凍水溫度控制，保證為8（±2）℃。

（3）加強(qiáng)操作,嚴(yán)格控制聚合反應(yīng)溫度在聚合設(shè)定溫度±0.3 ℃。

（4）聚合反應(yīng)后期翹尾溫度控制在聚合設(shè)定溫度5 ℃以下。

（5）聚合反應(yīng)結(jié)束后,回收時控制釜內(nèi)乳膠溫度不超過80 ℃。

（6）優(yōu)化聚合助劑,減少成品中殘留乳化劑含量,減少易揮發(fā)性溶劑（如甲苯）的使用量。

圖2 一次粒子分布圖

（7）延長聚合回收時間, 回收終點(diǎn)，釜內(nèi)壓力由-0.046 MPa 調(diào)整到-0.05 MPa。

（8）定期檢查、清理夾套結(jié)垢，保證釜的傳熱效率。

3.3 糊樹脂黏度（B 式）的穩(wěn)定

一般情況下，樹脂的顆粒形態(tài)是影響PVC 糊樹脂黏度的主要因素，而樹脂的顆粒形態(tài)有3 種類型，離散型的初級粒子、 聚結(jié)松散的次級粒子和聚結(jié)緊密的次級粒子型。 每種類型的形成都由生產(chǎn)過程中的工藝控制因素決定。 該工藝中次級粒子是由噴霧干燥后進(jìn)行粉碎機(jī)研磨后形成的。 如3.1 所述，通過選擇合理的乳化劑及找到合適的平衡點(diǎn)即能生產(chǎn)出穩(wěn)定性、 重復(fù)性好的初級粒子。 然而， 通過用戶對CHLP-170G 的使用發(fā)現(xiàn)，次級粒子的顆粒形態(tài)及粒徑分布也對糊樹脂黏度的穩(wěn)定起到了非常重要的作用。 為此做了如下實(shí)驗(yàn)：將相同膠乳粒徑、相同干燥條件下的不同批次糊樹脂進(jìn)行粉碎， 分別測定其粒徑分布及B 式糊黏度值②，見表2、圖3～7。

表2 樣品一覽表

從粒度分析結(jié)果看，次級粒子粒徑成雙峰分布，大粒子集中在15 μm 附近，小粒子集中在1.0～2.0 μm 附近， 當(dāng)大于15 μm 的粒子過多和小于2 μm 粒子過少時， 樹脂黏度偏高。 且從圖3～7 看出，當(dāng)中位徑小于2 μm 時，糊的經(jīng)時變化比較小。所以，在工藝條件允許的條件下，盡可能使次級粒子的粒徑小，這樣有助于后續(xù)產(chǎn)品的加工。

研磨是使樹脂形成的次級粒子變?yōu)槌跫壛Ｗ拥淖詈梅椒?，通過調(diào)整研磨機(jī)間隙，可使次級粒子分布更接近初級粒子分布，從而使樹脂黏度降低。

4 結(jié)語

從用戶角度出發(fā)分析了PVC 手套料應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)的問題，進(jìn)一步完善微懸浮法生產(chǎn)PVC 手套專用糊樹脂的工藝過程。通過對分散系統(tǒng)、聚合溫度控制系統(tǒng)、穩(wěn)定糊樹脂黏度等關(guān)鍵步驟進(jìn)行工藝優(yōu)化，提高了PVC 手套專用糊樹脂的質(zhì)量。

［1］司業(yè)光，韓光信，吳國貞．聚氯乙烯糊樹脂及其加工應(yīng)用．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1993：99－100。