Производство поливинилхлорида в эмульсии

 

Полимеризация ВХ в эмульсии так же, как и в суспензии, осуществляется в водной среде, но в присутствии ионогенных поверхностно-активных веществ (эмульгаторов) и инициаторов, растворимых в воде. Эмульгаторами и инициаторами являются те же вещества, которые применяются при эмульсионной полимеризации стирола.

Скорость процесса и свойства ПВХ зависят от природы и концентрации инициатора и эмульгатора, рН среды, отношения мономер: водная фаза, температуры и других факторов. Обычно этим методом получают ПВХ с размером частиц от 0,1 до 3 мкм. Исходя из назначения полимера (для паст, латексов, пластмасс), выбирают соответствующую

 

рецептуру и режим полимеризации. Большое значение при эмульсионной полимеризации имеет рН водной фазы. Регуляторами рН служат фосфаты или карбонаты натрия. Обычно рН среды поддерживается в пределах 8—8,5.

Эмульсионный ПВХ содержит полностью или частично эмульгатор и буферные добавки, не удаляемые при промывке, и поэтому отличается по сравнению с суспензионным полимером пониженными прозрачностью, диэлектрическими показателями, термостабильностью и др. Но из-за высокой скорости полимеризации и значительной дисперсности порошка этот способ полимеризации находит применение.

Эмульсионный ПВХ получают полимеризацией ВХ по периодической и непрерывной схемам. Технологический процесс производства непрерывным методом состоит из следующих стадий: полимеризация ВХ, дегазация, стабилизация и сушка латекса, рассев порошка (рисунок 25).

В эмалированный реактор 1 объемом 15—30 м³ непрерывно поступает под давлением 1,0—1,1 МПа жидкий ВХ и водная фаза — раствор в деионизированной воде эмульгатора, регулятора рН и инициатора. В верхней секции реактора с помощью коротколопастной мешалки (1—1,4 об/с) создается эмульсия мономера в воде и осуществляется через рубашку подогрев эмульсии до 40°С. По мере движения эмульсии от верха до низа реактора при 40—60°С происходит полимеризация ВХ на 90—92%. Время полимеризации 15—20 ч. Полимеризация проводится либо в одном реакторе, либо в двух, соединенных последовательно.

 

 

Рисунок 18 Схема производства поливинилхлорида в эмульсии:

1—реактор; 2—дегазатор; 3—сборник латекса; 4, 5—аппараты для стабилизации; 6—сушилка; 7—циклон; 8—рукавный фильтр; 9, 10—бункеры.

 

Латекс, содержащий около 42% ПВХ, направляют в дегазатор 2, в котором под вакуумом (остаточное давление 19—21 кПа) удаляют непрореагировавший растворенный ВХ (после ректификации его возвращают в производство), а затем в сборник 3. Из сборника латекс поступает сначала в

 

аппараты 4 и 5 для стабилизации ПВХ 5%-ным водным раствором соды, а затем в распылительную сушилку 6. Сушка осуществляется горячим воздухом (160°С), подаваемым в верхнюю часть сушилки. Воздух со взвешенным порошком ПВХ (70°С) направляется в циклон 7, где оседает основная часть порошка. Остальная его часть улавливается рукавным фильтром 8. Порошок ПВХ из бункеров 9 и 10 поступает на рассев и упаковку.

При выделении порошка из латекса не сушкой, а методом коагуляции нестабилизированный латекс перекачивают в осадитель и с помощью электролита (водного раствора сульфата аммония) при перемешивании разрушают. При этом выпадают частицы полимера. После фильтрования и промывки на центрифуге водой порошок сушат в сушилке. Затем его измельчают, просеивают и упаковывают.

Содержание влаги в порошке не должно превышать 0,4%. Эмульсионный ПВХ выпускается в виде порошка белого цвета. Константа Фикентчера изменяется в пределах 54—74. Например, ПВХ-Е54 — низковязкий полимер, ПВХ-Е74 — высоковязкий полимер.

 

Производство жесткого и мелкого поливинилхлорида.

Винипласт и пластикат

Твердый и жесткий конструкционный материал на основе непластифицировапного или частично пластифицированного ПВХ носит название винипласта. Он выпускается в виде листов, труб, пленок и сварочных прутков, а также различных изделий. Винипласт получают термической пластикацией смеси ПВХ со стабилизаторами и смазывающими веществами (с добавкой красителя или пигмента и без него) путем вальцевания и экструзии.

Производство листов и пленок методом экструзии состоит из следующих стадий: смешение компонентов, получение пленки экструзией, каландрование пленки, прессование листов (рисунок 26).

ПВХ из хранилища 1 через бункер-циклон 2 и барабанный питатель 3 пневмотранспортом направляется в двухкорпусной вихревой смеситель, состоящий из смесителя с обогревом 4 и смесителя с охлаждением 5. ПВХ, унесенный воздухом из бункера-циклона 2, отделяется в рукавном фильтре 6 и поступает в общий трубопровод ПВХ. Стабилизатор (меламин) транспортером подается через бункер-циклон 7 в шаровую мельницу 8, где дробится и смешивается с небольшим количеством ПВХ. Полученная стабилизующая смесь-концентрат из мельницы 8 подается в вакуум-приемник 9, а затем тарельчатым питателем 10 в смеситель 4, в который вводятся стеараты из плавителя и трансформаторное масло, служащие для

 

 

 

Рисунок 19 Схема производства листового винипласта:

1—хранилище ПВХ; 2, 7—бункеры-циклоны; 3, 10—питатели; 4—смеситель обогреваемый; 5—смеситель охлаждаемый; 6—рукавный фильтр; 8—шаровая мельница; 9—вакуум-приемник; 11—экструдер; 12— каландр; 13—тянущие валки; 14—резательный станок; 15—укладчик; 16—многоэтажный пресс.

 

пластификации композиции при переработке. Ниже приведены нормы загрузки компонентов в смеситель, ч. (масс):

ПВХ.........................100

Стабилизаторы................2—5

Смазывающие вещества....... 1,5—4

После тщательного перемешивания композиция подается в смеситель 5, откуда непрерывно поступает в бункер вибропитателя двухшнекового экструдера со щелевой головкой. В экструдере масса нагревается до 175—180°С, перемешивается и пластицируется. Из головки экструдера полимер выдавливается в виде бесконечной ленты-полотиа, которая поступает на верхний валок каландра 12, нагретый до 155—160°С, огибает средний валок и выходит в зазор между средним и нижним (температура 165—170°С) валками. С каландра лента направляется тянущими валками 13 в станок 14, где производится обрезка кромок (дисковыми ножами) и нарезание ленты на листы (гильотинными ножницами).

Далее лист поступает на транспортер укладчика 15. Таким образом, получают листы винипласта (пленочный винипласт) толщиной 0,5—5 мм. Для получения более толстых листов (листового винипласта) толщиной 5—20 мм тонкие листы пленочного винипласта набирают в пакеты и прессуют на многоэтажных гидравлических прессах 16 при 170—175°С и давлении до 1,5—10 МПа в зависимости от вязкости ПВХ и толщины листов.

Трубы диаметром 6—400 мм, стержни, сварочные прутки для сварки винипласта и другие профили получают по аналогичной схеме с применением соответствующей формующей головки в экструдере.

 

Некоторые мелкие изделия из винипласта изготовляют методом прессования таблетированной массы в прессах.

Производство мягкого поливинилхлорида. Мягкий ПВХ (пленки из него называют пластикатом) готовят на основе порошкообразного ПВХ и пластификаторов. В зависимости от назначения композиции содержат различное количество пластификаторов, стабилизаторов, наполнителей, красителей.

В промышленности пластикат выпускается в виде пленки (пленочный пластикат) и в виде ленты, трубок или шлангов, (кабельный пластикат).

Пленочный пластикат получают вальцеванием с последующим каландрованием (старый способ) и экструзией (новый способ).

Технологический процесс производства пленочного пластиката методом экструзии состоит из следующих стадий: смешение компонентов, экструзия массы, каландрование пленки, намотка и упаковка пленки. ПВХ из хранилища 1 пневмотранспортом подают в букер-циклон 2, а оттуда на вибросито 3 и в двухшнековый экструдер 4.

Стеарат кальция из бункера пневмотранспортом направляется в бункер-циклон 5, расположенный над загрузочным бункером экструдера 4. Сюда же из весового мерника 6 самотеком поступает пластификатор.