十二烷基苯磺酸鈉在PVC糊樹脂生產(chǎn)中的應(yīng)用

云亮,徐建玲，薛立方

(唐山三友氯堿有限責(zé)任公司，河北 唐山 063305)

在微懸浮法PVC糊樹脂工藝中，十二烷基苯磺酸鈉(以下簡稱SDBS)是一種常見的乳化劑，用其生產(chǎn)的PVC糊樹脂的增塑糊黏度一般較低且制備的產(chǎn)品具有相對(duì)良好的透明性。另外發(fā)現(xiàn)其與十二烷基硫酸鈉按不同比例混合使用時(shí)，PVC糊樹脂的增塑糊黏度可在1 600～12 000 mPa·s進(jìn)行調(diào)節(jié)。

1 試驗(yàn)儀器及主要原輔材料

1.1 主要設(shè)備與儀器

聚合釜，2 L，威海自控反應(yīng)釜有限公司；分散泵(乳化機(jī))，上海依肯機(jī)械設(shè)備有限公司；霍巴特?cái)嚢杵?，N50，美國hobart；凝膠時(shí)間測(cè)定儀，BK-1型，東莞市倍晟電子科技有限公司；測(cè)厚計(jì)；霧度計(jì)，HAM-200型，杭州遠(yuǎn)方光電信息股份有限公司；激光粒徑儀，Mastersizer 3000；NDJ型數(shù)字黏度計(jì)，NDJ-3型，上海尼潤智能科技有限公司；氣流粉碎機(jī)，YQ50-1型，上海賽山粉體機(jī)械制造有限公司；噴霧干燥器，GEA Niro；真空泵，SHZ-DⅢ，上海普渡生化科技有限公司；萬能拉伸機(jī)，HZ-1005A，東莞市力顯儀器科技有限公司；恒溫水浴箱，HH-600型，常州榮華儀器制造有限公司；1 mm涂布器，QPL型，天津市精科聯(lián)材料試驗(yàn)機(jī)有限公司。

1.2 主要原材料

VCM(99.99%)，去離子水，引發(fā)劑[2，2-偶氮二(2，4-二甲基)戊腈]，十二烷基硫酸鈉(SDS，日本花王30N-S)，十二烷基苯磺酸鈉(SDBS，日本花王G30)，高級(jí)脂肪醇(日本花王6870K)，pH值調(diào)節(jié)劑，黏度調(diào)整劑(聚氧乙烯辛基苯酚醚)，DOP(分析純)。

1.3 聚合方法

按配方量稱取氯乙烯、去離子水、引發(fā)劑、十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉、高級(jí)脂肪醇、pH值調(diào)節(jié)劑，送入分散罐分散，邊分散邊將其加入到已真空脫氧的聚合釜內(nèi)，使之形成穩(wěn)定的微細(xì)液滴，整個(gè)加料在50 min內(nèi)完成，然后向聚合釜充氮?dú)庠鰤?，使釜?nèi)壓力增加0.1 MPa，聚合釜加熱升溫至規(guī)定溫度45.5 ℃(試樣1)、50.5 ℃(試樣2)、60 ℃(試樣3)，在此溫度下維持聚合反應(yīng)，當(dāng)釜內(nèi)壓力下降了0.2 MPa時(shí)，聚合反應(yīng)結(jié)束。加入黏度調(diào)整劑，攪拌30 min，在160 ℃下經(jīng)噴霧干燥、粉碎得到PVC糊樹脂成品。

1.4 性能測(cè)試方法

(1)增塑糊的配制。

增塑糊的配制按照m(PVC)∶m(DOP)∶m(鈣鋅穩(wěn)定劑)=100∶65∶2的配比進(jìn)行稱量。在霍巴特?cái)嚢杵髦袛嚢?0 min后移入真空脫泡器中脫泡15 min，常溫放置。

(2)增塑糊黏度的測(cè)量。

制備的增塑糊在常溫下放置24 h后(應(yīng)無沉析現(xiàn)象)，使用3#轉(zhuǎn)子，在12 r/min轉(zhuǎn)速下進(jìn)行測(cè)定并記錄。

(3)透明度和霧度的測(cè)定。

將配制好的增塑糊在玻璃板上用1 mm涂布器進(jìn)行涂布，然后放入210 ℃烘箱中分別烤制10 min。用霧度計(jì)測(cè)量透明度和霧度。

(4)拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長率的測(cè)試。

將配制好的增塑糊在玻璃板上用1 mm涂布器進(jìn)行涂布，然后放入210 ℃烘箱中烤制10 min，樣片放置至室溫后裁片，用測(cè)厚計(jì)測(cè)量樣片厚度，記錄最小值；用萬能拉伸機(jī)進(jìn)行拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長率的測(cè)定，記錄數(shù)值。

(5)凝膠化時(shí)間的測(cè)定。

稱取1.8 g增塑糊放到提前升溫并保溫30 min的凝膠時(shí)間測(cè)定儀上，待增塑糊沒有氣泡后啟動(dòng)開關(guān)。前期黏度低時(shí)保持每30 s攪拌1次，黏度增長以后要持續(xù)攪拌，待樹脂全部纏繞到攪拌棒上，視為凝膠時(shí)間的終點(diǎn)，按下停止鍵，記錄時(shí)間。

(6)增塑糊泡沫評(píng)價(jià)。

取制備完成的增塑糊60 g移至100 mL量筒內(nèi)，量筒放置在真空脫泡器中，開啟真空泵，觀察是否有泡沫等飛出量筒。

2 試驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 SDBS試驗(yàn)

以SDBS為乳化劑，按照配方表進(jìn)行不同聚合溫度的試驗(yàn)，考察不同聚合溫度下PVC糊樹脂產(chǎn)品的性能，結(jié)果如表1所示。

表1 采用SDBS配方于不同聚合溫度下生產(chǎn)的PVC糊樹脂的質(zhì)量Table 1 Quality of PVC paste resins produced at different temperature at presence of emusifier SDBS

△：有泡沫飛出。

從表1可知：在3種不同聚合溫度下，試樣產(chǎn)品均表現(xiàn)出了良好的透明度，隨著聚合溫度的升高，試樣的拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長率及凝膠化時(shí)間3項(xiàng)指標(biāo)均呈階梯變化。為進(jìn)一步對(duì)比SDBS乳化劑對(duì)PVC糊樹脂產(chǎn)品性能的影響，采用SDS為乳化劑進(jìn)行了對(duì)比試驗(yàn)，結(jié)果如表2所示。

表2 采用SDS配方于不同聚合溫度下生產(chǎn)的PVC糊樹脂的質(zhì)量Table 2 Quality of PVC paste resins produced at different temperature at presence of emusifier SDS

×：無泡沫飛出。

對(duì)比表1和表2：SDBS所制得的產(chǎn)品透明度和霧度性能優(yōu)于SDS，而且產(chǎn)品的增塑糊黏度、斷裂伸長率和凝膠化時(shí)間等性能與SDS無重大差異。但由SDBS所得增塑糊泡沫較多，在試驗(yàn)過程中有較多泡沫溢出，勢(shì)必影響其在下游加工中的真空脫泡操作。

2.2 SDBS與SDS復(fù)配試驗(yàn)

以SDS為主，通過SDBS與SDS的復(fù)配可得到不同糊黏度的產(chǎn)品，試驗(yàn)結(jié)果如表3所示。

表3 采用SDBS與SDS復(fù)配配方于不同聚合溫度下生產(chǎn)的PVC糊樹脂的黏度Table 3 Quality of PVC paste resins produced at different temperature at presence of SDBS-SDS composite emusifier

由表3可知：當(dāng)以SDS為主乳化劑時(shí)，SDBS可顯著地影響增塑糊黏度，隨著SDBS加入量的增加，增塑糊黏度逐漸升高，當(dāng)比例升至60%時(shí)(如試樣10)，增塑糊黏度下降。這可能是由于兩種乳化劑混在一起后，分子之間產(chǎn)生了一種協(xié)同效應(yīng)，使得增塑劑更容易進(jìn)入樹脂分子內(nèi)部。

3 結(jié)論

(1)在微懸浮PVC糊樹脂生產(chǎn)工藝中，相對(duì)于SDS，SDBS的使用可明顯改善產(chǎn)品的透明度，且在拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長率、凝膠化時(shí)間等性能上差別不大，但其增塑糊泡沫較多，增加后處理難度。

(2)SDBS與SDS復(fù)配使用可明顯改變PVC糊樹脂的增塑糊黏度，當(dāng)以SDS為主時(shí)，隨著SDBS比例的上升，增塑糊黏度逐漸增高，當(dāng)SDBS比例上升至一定比例后，糊黏度開始下降。