氣固相法原料PVC對CPVC氯含量和質(zhì)量的影響

王軍軍

（青海鹽湖海納化工有限公司，青海西寧811600）

氣固相法原料PVC對CPVC氯含量和質(zhì)量的影響

王軍軍

（青海鹽湖海納化工有限公司，青海西寧811600）

選用2種懸浮法SPVC及2種本體法MPVC，分別以它們?yōu)樵蠚夤滔喾ㄉa(chǎn)CPVC，根據(jù)其氯含量和后期加工的市場反饋，原料PVC顆粒特性表征及SEM觀察其顆粒外貌形態(tài)，分析了選用的4種原料分別對CPVC含氯量和質(zhì)量的影響。

氣固相法；顆粒特性；SEM；氯含量

青海鹽湖海納化工有限公司一體化項(xiàng)目引進(jìn)法國阿科瑪公司的技術(shù)包：SPVC 20.5萬t/a，EPVC 3.5萬t/a，CPVC 0.5萬t/a；CPVC采用氣固相法生產(chǎn)工藝，選用阿科瑪懸浮法技術(shù)生產(chǎn)的SG5型和SG8型為原料，生產(chǎn)1067型、8067型CPVC樹脂。

CPVC由PVC經(jīng)氯化改性制得。相同氯含量的CPVC樹脂由于PVC樹脂的結(jié)構(gòu)或氯化工藝不同，其性能差異很大，主要表現(xiàn)在樹脂的理化性能及加工性能上的差別。作為CPVC生產(chǎn)原料的PVC樹脂，其質(zhì)量、性能直接影響到CPVC樹脂的分子結(jié)構(gòu)和性能，特別是樹脂的初期著色性、熱穩(wěn)定性、加工性、維卡軟化溫度等。由于氯乙烯單體生產(chǎn)方法及聚合方法存在多樣性，采用不同工藝生產(chǎn)的PVC樹脂，即使K值（即聚合度）相同，其分子結(jié)構(gòu)和性能因制備工藝的不同也會產(chǎn)生一定的差異[1]。

無論具體工藝條件有何差別，氯氣分子在PVC樹脂顆粒中的擴(kuò)散速度都是決定氯化反應(yīng)速率和產(chǎn)品質(zhì)量的重要因素。氯氣分子在PVC樹脂顆粒中擴(kuò)散由外向內(nèi)可分為3個階段：第一階段，氯氣分子從PVC樹脂皮膜薄層或皮膜破裂處進(jìn)入顆粒內(nèi)部空隙；第二階段，進(jìn)入顆粒內(nèi)部的氯氣分子沿著顆粒內(nèi)部通暢的空隙不斷向顆粒深處擴(kuò)散，并接觸到包圍空隙的初級粒子和初級粒子聚結(jié)體表面，第三階段，PVC樹脂顆粒內(nèi)表面的氯氣分子向初級粒子及聚結(jié)體內(nèi)部擴(kuò)散[2]。

這就要求氯化用PVC樹脂的結(jié)構(gòu)應(yīng)盡可能疏松，以利于氯化反應(yīng)；PVC樹脂的皮膜應(yīng)盡可能薄，以利于深度氯化，避免因表面氯含量高，而造成產(chǎn)品流動性差、黏度大、加工困難。

1 原料顆粒特性表征

選用了該公司和市場上的2種懸浮法生產(chǎn)的PVC，2種本體法生產(chǎn)的PVC為試驗(yàn)對象，其中SG5為該公司生產(chǎn)的PVC，S65為廠家1懸浮法生產(chǎn) PVC，B65C為廠家 2本體法生產(chǎn)的 MPVC，RB1130S為廠家3本體法生產(chǎn)的MPVC。對其全分析見表1。

表1 各廠家PVC的顆粒特性比較

由表1可以看出：（1）4種PVC黏數(shù)相差不大，都在5型樹脂指標(biāo)范圍之內(nèi)；（2）從表觀密度可以看出懸浮法生產(chǎn)的兩種PVC皆為疏松性PVC?？梢宰鳛樯a(chǎn)CPVC的原料；（3）其中本體法的2種PVC“魚眼”數(shù)都偏高。

2 PVC原料外貌形態(tài)分析

掃描電子顯微鏡（SEM）的最大特點(diǎn)是有很大的景深，視野大，成像富有立體感，可直接觀察各種試樣凹凸不平表面的細(xì)微結(jié)構(gòu)，特別適合表面形態(tài)的研究，它的放大倍數(shù)范圍廣，從幾十倍到幾十萬倍，幾乎涵蓋了光學(xué)顯微鏡和TEM的范圍，是研究固體材料表面三維結(jié)構(gòu)形態(tài)的有效工具，成為高分子常用的表面形貌剖析手段，采用SEM比較海納SG5、廠家1的S65及廠家3的RB1130S 3種PVC在顆粒形態(tài)的差異，分別見圖1、圖2、圖3。

圖1 海納SG5型PVC

圖2 廠家1S65

圖3 廠家3RB1130S

（1）本體法生產(chǎn)的MPVC樹脂顆粒外沒有皮膜覆蓋，從外表就可以清楚地看到圓球狀的初級粒子或初級粒子凝聚而成的聚集體，這些顆粒并不是緊密堆積在一起，顆粒之間存在一定空隙。這種結(jié)構(gòu)使在氯化反應(yīng)時氯氣分子相對容易進(jìn)入其顆粒內(nèi)部空隙，不斷向顆粒深處擴(kuò)散；從外貌形態(tài)來看，本體法生產(chǎn)的MPVC具有生產(chǎn)CPVC的先天優(yōu)勢。

（2）懸浮法生產(chǎn)的PVC明顯看出包裹著一層皮膜，其中S65C樹脂的皮膜不連續(xù)，氯化時可以通過皮膜破裂處進(jìn)入顆粒，相對有利于氯氣進(jìn)入顆粒內(nèi)部。

3 氣固相法氯化的CPVC含量和市場反饋說明

4種PVC氯化后的CPVC氯含量及市場反饋見表2。

表2 氯化后CPVC氯含量及市場反饋

其中以SG5、S65、RB1130S 3種為原料生產(chǎn)的CPVC氯含量都能達(dá)到67%，而B65C氯化后CPVC的氯含量為60.1%，經(jīng)與廠家2溝通和分析，其在生產(chǎn)B65C的過程中添加了一種穩(wěn)定劑，這種助劑嚴(yán)重影響氯化反應(yīng)，最終影響CPVC的氯含量。因此在CPVC原料的生產(chǎn)過程中穩(wěn)定劑的添加和終止劑的選用一定要適當(dāng)，這樣可以減少對氯化反應(yīng)的影響。該公司SG5 PVC雖然氯化后氯含量能到達(dá)67%，維卡軟化溫度都大于110℃；但CPVC熱穩(wěn)定性稍差，質(zhì)量較差，這與其顆粒形態(tài)有很大的關(guān)系，由于皮膜包裹，在氯化時其表面氯化程度較高，而顆粒內(nèi)部未氯化程度不完全，不能深度氯化，對后期加工造成一定的困難，并且影響其產(chǎn)品質(zhì)量。

4 結(jié)論

通過以上圖片及數(shù)據(jù)分析可得出以下結(jié)論。

（1）從外觀形貌來看，MPVC具有無皮膜，孔隙率較高，容易深度氯化，其作為生產(chǎn)CPVC的原料具有先天優(yōu)勢，可以在MPVC生產(chǎn)的基礎(chǔ)上改善它的顆粒形態(tài)，比如減少其“魚眼”數(shù)，從而得到完全適合氯化的專用PVC樹脂。

（2）在作為氯化的PVC樹脂的生產(chǎn)中，如果選擇添加某些助劑時，這些助劑不能對氯化反應(yīng)有很大影響。否則氯化后CPVC的氯含量上不去，影響CPVC的質(zhì)量。

（3）懸浮法和本體法生產(chǎn)的PVC只要滿足一定的條件，氯化后CPVC氯含量都能達(dá)到67%，但是產(chǎn)品質(zhì)量會存在一定差異。

[1]邴涓林，黃志明，聚氯乙烯工藝技術(shù).北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007.12；525-526.

[2]楊秀嶺，韓正.氯化專用聚氯乙烯樹脂顆粒特性的研究.2010年全國聚氯乙烯行業(yè)技術(shù)年會論文集.2010：141-142.

Effect of raw material PVC on chlorine content and quality of CPVC by gas solid method

WANG Jun-jun

(Qinghai Saline Lake Haina Chemical Co.,Ltd.,Xining 811600，China)

Two suspension methods SPVC and two kinds of bulk MPVC were used as raw materials to produce CPVC by gas solid phase method.According to the chlorine content and the market feedback of the later processing,the characteristics of PVC particles and the morphology of particles were observed by SEM,and the selected four raw materials were analyzed.

gas-solid phase method;particle characteristics;SEM;chlorine content

TQ325.3

B

1009－1785(2017)11-0017-02

2016-08-10