淺談pH中和劑對懸浮聚合反應體系的影響

李俊仁 張海超(青海鹽湖工業(yè)股份有限公司化工分公司，青海 810000)

李龍(青海地礦集團格爾木鹽湖資源開發(fā)有限公司，青海 810000)

李桂萍(青海鹽湖工業(yè)股份有限公司，青海 810000)

1 氯乙烯懸浮聚合原理

氯乙烯懸浮聚合采用無離子水作為聚合反應的載體，同時要求聚合反應體系的溫度為50-65℃，因此為節(jié)約體系升溫時間，采用等溫水入料，將氯乙烯（VCM）單體在攪拌的作用下分散成小液滴，懸浮于水體系中進行聚合。為保證液滴的均勻分散，且防止VCM液滴的并聚和防止達到一定轉(zhuǎn)化率后PVC粒子的粒并，需在體系中加入一定濃度的分散劑溶液并通過攪拌均勻分散于體系中。聚合反應體系采用過氧化物作引發(fā)劑，引發(fā)劑溶于單體中，在聚合溫度（50-65℃）下分解成自由基，引發(fā)VCM聚合，氯乙烯聚合是放熱反應，放出的熱量由聚合釜夾套中冷卻水帶走，放熱速度必須保證與傳熱速度相等，以保證反應熱及時移出，均勻的粒度分布確保體系內(nèi)各點的溫度相同，以保證聚合溫度的恒定，而在此反應體系中必須保證反應體系pH值在6-7之間，如無法保證體系的pH值，則將影響整個反應體系內(nèi)分散劑的分散效果，導致粒度分布不均勻從而影響產(chǎn)品質(zhì)量，影響生產(chǎn)的穩(wěn)定性。

2 pH中和劑的作用

通過對氯乙烯懸浮聚合原理的了解可見，pH值中和劑作為聚合反應添加助劑，在聚合反應過程中起著重要的作用。

在懸浮聚合體系中，對于無離子水投加系統(tǒng)，如無離子水生產(chǎn)達到聚合入料要求，則幾乎沒有碳酸根離子，pH值在6-7左右，但如果加入氯乙烯，則體系會略呈酸性，pH值在6左右，在分散劑加入時，偏酸的懸浮聚合體系影響分散劑的穩(wěn)定性，會破壞分散劑的保膠和液滴保護能力，導致液滴無法均勻分散，體系穩(wěn)定性差，從而造成產(chǎn)出PVC顆粒不規(guī)整，容易產(chǎn)出大顆粒料，甚至出現(xiàn)PVC顆粒的粘結(jié)，嚴重時出現(xiàn)“爆聚”，這不但影響了產(chǎn)品質(zhì)量且還會造成后期的聚合系統(tǒng)停車清理，影響系統(tǒng)平穩(wěn)運行，導致原輔料的浪費，影響產(chǎn)量，同時也加大生產(chǎn)勞動量，嚴重時可能導致設備、儀表的損壞，帶來不必要的損失，因此需在分散劑加入前加入適量pH中和劑，保證pH值控制在6-8之間，可防止上述生產(chǎn)事故的發(fā)生。

在聚合反應中后期，由于隨著聚合反應體系中pH值的降低，也會導致PVC漿料的粘結(jié)，導致反應體系產(chǎn)生的反應熱無法及時移出，從而會降低聚合速率，并且由于反應體系的氣相及液相中含氧,也會引起反應體系的pH值下降,體系穩(wěn)定性變差，從而造成產(chǎn)出PVC顆粒不規(guī)整，容易產(chǎn)出大顆粒料，甚至出現(xiàn)PVC顆粒的粘結(jié)，導致反應熱無法及時移出，嚴重時造成爆聚，因此，為防止上述情況的發(fā)生可在反應體系中加入適量pH中和劑，來調(diào)節(jié)反應系統(tǒng)的pH值。

可見，懸浮聚合反應體系中pH對反應體系有極大地影響，為保證體系的平穩(wěn)運行，必須在體系中加入適量的pH中和劑，保證體系pH值控制在6-8之間。

3 pH中和劑用量的確定

在懸浮聚合反應體系中，加入適量的pH中和劑可保證反應體系的穩(wěn)定，通常反應采用的pH中和劑的pH值約在7-8之間，可見，可加入過量的pH中和劑，體系的pH值仍在允許范圍之內(nèi)，也能保證生產(chǎn)的平穩(wěn)運行，但本著節(jié)能降耗的目的，各生產(chǎn)單位必然將會對pH值中和的用量調(diào)至合理范圍（即能滿足生產(chǎn)需求，又不對pH中和劑造成浪費）之內(nèi)。

因此，pH中和劑用量的確定將直接影響到生產(chǎn)成本，通常普遍生產(chǎn)單位會選用碳酸氫銨作為pH中和劑，就碳酸氫銨為例做簡單的用量分析，聚合體系中，主要酸來源于氯乙烯，因此碳酸氫銨的用量需根據(jù)氯乙烯的加入量來確定，一般用量為氯乙烯加入量的0.02%-0.04%，為保證體系的穩(wěn)定生產(chǎn)可先根據(jù)0.04%計算來加入碳酸氫銨，隨后可對反應完成后的漿料進行pH檢測，如pH值在大于6.2，可逐步減少用量，從而確定碳酸氫銨的合理用量，但由于漿料的pH值會隨著溫度的升高而略微降低，因此，實際反應中漿料的pH值將略低于檢測的漿料pH值，因此切記不可將漿料的pH控制在6以下。

在聚合反應體系中，pH中和劑起著重要的作用，是懸浮聚合反應體系必不可少的輔助藥劑，并且pH中和劑用量的選擇將直接影響生產(chǎn)成本，為了在節(jié)能降耗的同時保證平穩(wěn)生產(chǎn)，pH中和劑的用量必須通過實驗生產(chǎn)數(shù)據(jù)逐步調(diào)整，且必須根據(jù)體系內(nèi)pH值來進行調(diào)整，調(diào)節(jié)的同時必須考慮其余原輔材料的pH值，這樣才能科學的確定pH中和劑的用量。

科學、合理的確定pH中和劑的投加量可保證生產(chǎn)系統(tǒng)的平穩(wěn)運行，同時也能達到節(jié)能降耗的目的，做到以最低的成本做出最好的樹脂，保證企業(yè)的長遠發(fā)展。

[1]聚氯乙烯生產(chǎn)與操作.

[2]聚氯乙烯手冊.