氯乙烯本體預(yù)聚合成粒過程研究.pdf

1、本體聚氯乙烯(M-PVC)生產(chǎn)無需聚合產(chǎn)物的離心、干燥等后處理工序，較懸浮聚氯乙烯(S-PVC)具有生產(chǎn)成本低，投資費(fèi)用省等優(yōu)點(diǎn)；其樹脂分子量分布集中，顆粒均勻，有較高的表觀密度和孔隙率，加工性能佳，應(yīng)用面廣，有很好的發(fā)展前景。但生產(chǎn)中存在著“B”級品料多(>10％)，單體殘留量高(>5mg/kg)等質(zhì)量問題，影響M-PVC的進(jìn)一步發(fā)展。國外對M-PVC研究得較早，但僅涉及聚合初期初級粒子的研究和成粒機(jī)理的定量描述，不能用于指導(dǎo)質(zhì)量問題

2、的解決。國內(nèi)在氯乙烯(VC)本體聚合方面的研究遠(yuǎn)滯后于國外，尤其在成粒機(jī)理方面尚屬空白。本文針對產(chǎn)生“B”級品料影響較大的本體預(yù)聚合階段，著重研究聚合溫度、引發(fā)劑品種和用量及攪拌轉(zhuǎn)速等因素對預(yù)聚合轉(zhuǎn)化率、產(chǎn)物分子量及分布、樹脂顆粒特性等的影響規(guī)律，同時(shí)考察預(yù)聚合階段的成粒過程，以期為優(yōu)化VC本體預(yù)聚合工藝條件、對降低“B”級品率和單體殘留量有所幫助。 聚合動力學(xué)研究表明，聚合溫度、引發(fā)劑品種和用量以及攪拌轉(zhuǎn)速等對聚合動力學(xué)、分子

3、特性的影響與懸浮聚合具有相同的規(guī)律。所用引發(fā)劑活性依次為：Luperox 610>Luperox 223≈Luperox 10，以Lupemx 10替代Luperox 223可改善樹脂的熱性能，Luperox 610與Luperox 223(1：1)復(fù)合可使聚合平穩(wěn)、生產(chǎn)效率提高。 氯乙烯本體預(yù)聚合成粒過程的研究發(fā)現(xiàn)，隨著轉(zhuǎn)化率的提高樹脂體均粒徑D<,V>增大，分布趨子集中，到一定轉(zhuǎn)化率后D<,V>增加緩慢，分布也趨于定值，稱此

4、轉(zhuǎn)化率為預(yù)聚臨界轉(zhuǎn)化率f，對應(yīng)的體均粒徑為臨界粒徑D<,Vf>。隨著攪拌轉(zhuǎn)速的增大，f逐漸降低，D<,Vf>也逐漸減小。聚合溫度和引發(fā)劑用量對D<,V>、f和D<,Vf>幾乎沒有影響。 采用光學(xué)顯微鏡、掃描電鏡和壓汞儀從樹脂顆粒群、外部形貌和內(nèi)部結(jié)構(gòu)三個層次考察預(yù)聚合過程中樹脂顆粒形態(tài)的變化。光學(xué)顯微鏡照片顯示，低轉(zhuǎn)化率時(shí)樹脂中的小粒子較多，分布較分散，顆粒形貌不規(guī)整；隨著轉(zhuǎn)化率的提高，小粒子逐漸消失，分布趨于集中，顆粒形貌也逐

5、漸規(guī)整。從樹脂顆粒外部形貌的掃描電鏡照片看到，隨著轉(zhuǎn)化率的增加，顆粒的表面的初級粒子粒徑略有增大、凝聚加劇，表面由疏松逐漸變得致密，形貌也變得圓整。壓汞儀的測量表明，臨界轉(zhuǎn)化率之前，樹脂顆粒的孔容和孔隙率隨著轉(zhuǎn)化率的提高而增大，在臨界轉(zhuǎn)化率之后，孔容和孔隙率逐漸下降。基于以上研究結(jié)果并結(jié)合J．Boisel等提出的VC本體聚合初級粒子的成粒機(jī)理，本文提出了VC本體預(yù)聚合的樹脂顆粒成粒機(jī)理。VC本體預(yù)聚合前為均相體系，經(jīng)引發(fā)產(chǎn)生大分子鏈并迅