ملخص: تطبيق القانون المحليهيدروكسي بروبيل ميثيل سلولوزتم إدخال مادة هيدروكسي بروبيل ميثيل سليلوز بدلاً من المستورد لإنتاج بولي كلوريد الفينيل بدرجة بلمرة عالية. تم التحقيق في تأثير نوعين من هيدروكسي بروبيل ميثيل سليلوز على خصائص بولي كلوريد الفينيل بدرجة بلمرة عالية. أظهرت النتائج أنه من الممكن استبدال هيدروكسي بروبيل ميثيل سليلوز المحلي بالمستورد.
راتنجات PVC عالية البلمرة هي راتنجات PVC ذات متوسط درجة بلمرة يزيد عن 1700 أو ذات بنية متشابكة قليلاً بين جزيئاتها، ومن أكثرها شيوعًا راتنجات PVC ذات متوسط درجة بلمرة يبلغ 2500 [1]. بالمقارنة مع راتنجات PVC العادية، تتميز راتنجات PVC عالية البلمرة بمرونة عالية، وقوة ضغط منخفضة، ومقاومة جيدة للحرارة، ومقاومة للشيخوخة، ومقاومة للتعب، ومقاومة للتآكل. وهي بديل مثالي للمطاط، ويمكن استخدامها في شرائط إحكام السيارات، والأسلاك والكابلات، والقسطرات الطبية، وغيرها [2].
تعتمد طريقة إنتاج بولي كلوريد الفينيل (PVC) عالية البلمرة بشكل أساسي على بلمرة التعليق [3-4]. في عملية إنتاج التعليق، يُعدّ المُشتت عاملًا مساعدًا مهمًا، ويؤثر نوعه وكميته بشكل مباشر على شكل الجسيمات وتوزيع حجمها وامتصاص المُليّنات في راتنج بولي كلوريد الفينيل النهائي. أنظمة التشتيت الشائعة الاستخدام هي أنظمة كحول البولي فينيل، وأنظمة تشتيت مركبات هيدروكسي بروبيل ميثيل سلولوز وكحول البولي فينيل، ويستخدمها المصنعون المحليون بشكل رئيسي [5].
1 المواد الخام الرئيسية والمواصفات
تظهر المواد الخام الرئيسية والمواصفات المستخدمة في الاختبار في الجدول 1. ومن الجدول 1، يمكن ملاحظة أن هيدروكسي بروبيل ميثيل سليلوز المحلي المختار في هذه الورقة يتوافق مع هيدروكسي بروبيل ميثيل سليلوز المستورد، مما يوفر شرطًا أساسيًا لاختبار الاستبدال في هذه الورقة.
2 محتوى الاختبار
2. 1 تحضير محلول هيدروكسي بروبيل ميثيل السليلوز
خذ كمية معينة من الماء منزوع الأيونات، وضعها في وعاء وسخّنها إلى 70 درجة مئوية، ثم أضف هيدروكسي بروبيل ميثيل سلولوز تدريجيًا مع التحريك المستمر. يطفو السلولوز على الماء في البداية، ثم يُوزّع تدريجيًا حتى يمتزج بالتساوي. بَرّد المحلول حتى يصل إلى حجمه المطلوب.
الجدول 1 المواد الخام الرئيسية ومواصفاتها
| اسم المادة الخام | مواصفة |
| مونومر كلوريد الفينيل | درجة الجودة ≥99.98% |
| المياه المحلاة | الموصلية ≤10.0 ميكروثانية/سم، قيمة الرقم الهيدروجيني 5.00 إلى 9.00 |
| كحول البولي فينيل أ | درجة التحلل الكحولي 78.5% إلى 81.5%، محتوى الرماد ≤0.5%، المواد المتطايرة ≤5.0% |
| كحول البولي فينيل ب | درجة التحلل الكحولي 71.0% إلى 73.5%، اللزوجة 4.5 إلى 6.5 ميجا باسكال/ثانية، المواد المتطايرة ≤5.0% |
| كحول البولي فينيل ج | درجة التحليل الكحولي 54.0% إلى 57.0%، اللزوجة 800 ~ 1400mPa/s، محتوى المواد الصلبة 39.5% إلى 40.5% |
| هيدروكسي بروبيل ميثيل سلولوز مستورد أ | اللزوجة 40 ~ 60 ميجا باسكال/ثانية، نسبة كتلة الميثوكسيل 28% ~ 30%، نسبة كتلة الهيدروكسي بروبيل 7% ~ 12%، الرطوبة ≤5.0% |
| هيدروكسي بروبيل ميثيل سلولوز ب محلي | اللزوجة 40 ~ 60 ميجا باسكال/ثانية، نسبة كتلة الميثوكسيل 28% ~ 30%، نسبة كتلة الهيدروكسي بروبيل 7% ~ 12%، الرطوبة ≤5.0% |
| بيس (2-إيثيل هكسيل بيروكسيديكربونات) | الكسر الكتلي [ (45 ~ 50) ± 1] % |
2. 2 طريقة الاختبار
على جهاز اختبار صغير سعة 10 لترات، استُخدم هيدروكسي بروبيل ميثيل سليلوز مستورد لإجراء اختبارات مرجعية لتحديد الصيغة الأساسية للاختبار الصغير؛ واستُخدم هيدروكسي بروبيل ميثيل سليلوز محلي الصنع لاستبدال هيدروكسي بروبيل ميثيل سليلوز مستورد في الاختبار؛ وقورنت منتجات راتنج PVC المُنتجة باستخدام أنواع مختلفة من هيدروكسي بروبيل ميثيل سليلوز لدراسة جدوى استبدال هيدروكسي بروبيل ميثيل سليلوز محلي الصنع. وبناءً على نتائج الاختبار الصغير، أُجري اختبار الإنتاج.
2. 3 خطوات الاختبار
قبل التفاعل، نظف غلاية البلمرة، وأغلق الصمام السفلي، وأضف كمية معينة من الماء المحلى، ثم أضف المشتت؛ أغلق غطاء الغلاية، وقم بالتفريغ بعد اجتياز اختبار ضغط النيتروجين، ثم أضف مونومر كلوريد الفينيل؛ بعد التحريك البارد، أضف البادئ؛ استخدم الماء المتداول لرفع درجة الحرارة في الغلاية إلى درجة حرارة التفاعل، وأضف محلول بيكربونات الأمونيوم في الوقت المناسب أثناء هذه العملية لضبط قيمة الرقم الهيدروجيني لنظام التفاعل؛ عندما ينخفض ضغط التفاعل إلى الضغط المحدد في الصيغة، أضف عامل إنهاء وعامل مزيل للرغوة، وتفريغ تم الحصول على المنتج النهائي من راتنج PVC عن طريق الطرد المركزي والتجفيف، وتم أخذ عينات للتحليل.
2. 4 طرق التحليل
وفقًا لطرق الاختبار ذات الصلة في معيار المؤسسة Q31 / 0116000823C002-2018، تم اختبار وتحليل رقم اللزوجة والكثافة الظاهرية والمواد المتطايرة (بما في ذلك الماء) وامتصاص الملدنات لراتنج PVC 100 جرام من راتنج PVC النهائي؛ تم اختبار متوسط حجم جزيئات راتنج PVC؛ تمت ملاحظة مورفولوجيا جزيئات راتنج PVC باستخدام المجهر الإلكتروني الماسح.
3 النتائج والمناقشة
3. 1 تحليل مقارن لجودة دفعات مختلفة من راتنج PVC في البلمرة على نطاق صغير
اضغط 2. وفقًا لطريقة الاختبار الموضحة في 4، تم اختبار كل دفعة من راتينج PVC النهائي صغير الحجم، وتظهر النتائج في الجدول 2.
الجدول 2 نتائج دفعات مختلفة من الاختبارات الصغيرة
| حزمة | هيدروكسي بروبيل ميثيل السليلوز | الكثافة الظاهرية/(جم/مل) | متوسط حجم الجسيمات/ميكرومتر | اللزوجة/(مل/جم) | امتصاص الملدنات لـ 100 جرام من راتنج PVC / جرام | المواد المتطايرة/% |
| 1# | يستورد | 0.36 | 180 | 196 | 42 | 0.16 |
| 2# | يستورد | 0.36 | 175 | 196 | 42 | 0.20 |
| 3# | يستورد | 0.36 | 182 | 195 | 43 | 0.20 |
| 4# | محلي | 0.37 | 165 | 194 | 41 | 0.08 |
| 5# | محلي | 0.38 | 164 | 194 | 41 | 0.24 |
| 6# | محلي | 0.36 | 167 | 194 | 43 | 0.22 |
يمكن ملاحظة ذلك من الجدول 2: إن الكثافة الظاهرية ورقم اللزوجة وامتصاص الملدنات لراتنج PVC الناتج متقاربة نسبيًا باستخدام السليلوز المختلفة للاختبار الصغير؛ منتج الراتنج الناتج عن استخدام صيغة هيدروكسي بروبيل ميثيل السليلوز المحلية يكون متوسط حجم الجسيمات أصغر قليلاً.
يوضح الشكل 1 صور المجهر الإلكتروني الماسح لمنتجات راتنج PVC التي تم الحصول عليها باستخدام أنواع مختلفة من هيدروكسي بروبيل ميثيل السليلوز.
(1) - هيدروكسي بروبيل ميثيل سلولوز مستورد
(2)—هيدروكسي بروبيل ميثيل سلولوز محلي
الشكل 1 المجهر الإلكتروني الماسح للراتنجات المنتجة في بوليمر 10 لتر في وجود أنواع مختلفة من هيدروكسي بروبيل ميثيل السليلوز
من الممكن ملاحظة من الشكل 1 أن البنية السطحية لجزيئات راتنج PVC المنتجة بواسطة مشتتات السليلوز المختلفة متشابهة نسبيًا.
باختصار، يمكننا أن نرى أن هيدروكسي بروبيل ميثيل سليلوز المحلي الذي تم اختباره في هذه الورقة لديه إمكانية استبدال هيدروكسي بروبيل ميثيل سليلوز المستورد.
3. 2 تحليل مقارن لجودة راتنج PVC بدرجة بلمرة عالية في اختبار الإنتاج
نظرًا لارتفاع تكلفة ومخاطر اختبار الإنتاج، لا يُمكن تطبيق نظام الاستبدال الكامل لاختبار صغير الحجم مباشرةً. لذلك، تم اعتماد نظام الزيادة التدريجية لنسبة هيدروكسي بروبيل ميثيل سلولوز المحلي في التركيبة. نتائج اختبار كل دفعة موضحة في الجدول 3.
الجدول 3 نتائج الاختبار لدفعات الإنتاج المختلفة
| حزمة | م (هيدروكسي بروبيل ميثيل سليلوز محلي): م (هيدروكسي بروبيل ميثيل سليلوز مستورد) | الكثافة الظاهرية/(جم/مل) | رقم اللزوجة/(مل/جم) | امتصاص الملدنات لـ 100 جرام من راتنج PVC / جرام | المواد المتطايرة/% |
| 0# | 0:100 | 0.45 | 196 | 36 | 0.12 |
| 1# | 1.25:1 | 0.45 | 196 | 36 | 0.11 |
| 2# | 1.25:1 | 0.45 | 196 | 36 | 0.13 |
| 3# | 1.25:1 | 0.45 | 196 | 36 | 0.10 |
| 4# | 2.50:1 | 0.45 | 196 | 36 | 0.12 |
| 5# | 2.50:1 | 0.45 | 196 | 36 | 0.14 |
| 6# | 2.50:1 | 0.45 | 196 | 36 | 0.18 |
| 7# | 100:0 | 0.45 | 196 | 36 | 0.11 |
| 8# | 100:0 | 0.45 | 196 | 36 | 0.17 |
| 9# | 100:0 | 0.45 | 196 | 36 | 0.14 |
يتضح من الجدول 3 أن استخدام هيدروكسي بروبيل ميثيل سلولوز محلي الصنع قد ازداد تدريجيًا حتى حلت جميع دفعات هيدروكسي بروبيل ميثيل سلولوز محلي الصنع محل هيدروكسي بروبيل ميثيل سلولوز مستورد. ولم تشهد المؤشرات الرئيسية، مثل امتصاص الملدنات والكثافة الظاهرية، تقلبات كبيرة، مما يشير إلى أن هيدروكسي بروبيل ميثيل سلولوز محلي الصنع، المختار في هذه الدراسة، قادر على استبدال هيدروكسي بروبيل ميثيل سلولوز مستورد في الإنتاج.
4 الخاتمة
اختبار المحليهيدروكسي بروبيل ميثيل السليلوزأظهر جهاز اختبار صغير سعة 10 لترات إمكانية استبدال هيدروكسي بروبيل ميثيل سليلوز المستورد؛ وأظهرت نتائج اختبار استبدال الإنتاج استخدام هيدروكسي بروبيل ميثيل سليلوز محلي الصنع في إنتاج راتنجات PVC، مع عدم وجود فرق كبير في مؤشرات الجودة الرئيسية لراتنجات PVC الجاهزة وهيدروكسي بروبيل ميثيل سليلوز المستورد. حاليًا، سعر السليلوز المحلي في السوق أقل من سعر السليلوز المستورد. لذلك، يمكن خفض تكلفة مساعدات الإنتاج بشكل كبير باستخدام السليلوز المحلي في الإنتاج.
وقت النشر: ٢٥ أبريل ٢٠٢٤