Resum: L'aplicació de la domèsticahidroxipropilmetilcel·lulosaen lloc d'una d'importada, es va introduir la cel·lulosa importada per a la producció de PVC amb un alt grau de polimerització. Es van investigar els efectes de dos tipus d'hidroxipropilmetilcel·lulosa sobre les propietats del PVC amb un alt grau de polimerització. Els resultats van mostrar que era factible substituir la hidroxipropilmetilcel·lulosa importada per una d'importada per nacional.
Les resines de PVC d'alt grau de polimerització fan referència a resines de PVC amb un grau mitjà de polimerització de més de 1.700 o amb una estructura lleugerament reticulada entre molècules, entre les quals les més comunes són les resines de PVC amb un grau mitjà de polimerització de 2.500 [1]. En comparació amb la resina de PVC ordinària, la resina de PVC d'alta polimerització té una alta resiliència, una petita deformació per compressió, bona resistència a la calor, resistència a l'envelliment, resistència a la fatiga i resistència al desgast. És un substitut ideal del cautxú i es pot utilitzar en tires de segellat d'automòbils, cables i filferros, catèters mèdics, etc. [2].
El mètode de producció de PVC amb un alt grau de polimerització és principalment la polimerització en suspensió [3-4]. En la producció del mètode de suspensió, el dispersant és un agent auxiliar important, i el seu tipus i quantitat afectaran directament la forma de les partícules, la distribució de la mida de les partícules i l'absorció del plastificant de la resina de PVC acabada. Els sistemes de dispersió més utilitzats són els sistemes d'alcohol polivinílic i els sistemes de dispersió compostos d'hidroxipropilmetilcel·lulosa i alcohol polivinílic, i els fabricants nacionals utilitzen principalment aquests últims [5].
1 Principals matèries primeres i especificacions
Les principals matèries primeres i especificacions utilitzades a la prova es mostren a la Taula 1. A la Taula 1 es pot veure que la hidroxipropilmetilcel·lulosa nacional seleccionada en aquest article és coherent amb la hidroxipropilmetilcel·lulosa importada, la qual cosa proporciona un requisit previ per a la prova de substitució d'aquest article.
2 Contingut de prova
2. 1 Preparació de la solució d'hidroxipropilmetilcel·lulosa
Agafeu una certa quantitat d'aigua desionitzada, poseu-la en un recipient i escalfeu-lo a 70 °C, i afegiu-hi gradualment hidroxipropilmetilcel·lulosa sota agitació constant. La cel·lulosa sura primer a l'aigua i després es dispersa gradualment fins que estigui ben barrejada. Refredeu la solució fins a obtenir un volum complet.
Taula 1 Principals matèries primeres i les seves especificacions
| Nom de la matèria primera | Especificació |
| Monòmer de clorur de vinil | Puntuació de qualitat ≥99,98% |
| Aigua dessalada | Conductivitat ≤ 10,0 μs/cm, valor de pH de 5,00 a 9,00 |
| Alcohol polivinílic A | Grau d'alcoholisi 78,5% a 81,5%, contingut de cendres ≤0,5%, matèria volàtil ≤5,0% |
| Alcohol polivinílic B | Grau d'alcoholisi 71,0% a 73,5%, viscositat 4,5 a 6,5 mPa s, matèria volàtil ≤ 5,0% |
| Alcohol polivinílic C | Grau d'alcoholisi 54,0% a 57,0%, viscositat 800 ~ 1.400 mPa s, contingut de sòlids 39,5% a 40,5% |
| Hidroxipropilmetilcel·lulosa A importada | Viscositat 40 ~ 60 mPa s, fracció en massa de metoxil 28% ~ 30%, fracció en massa d'hidroxipropil 7% ~ 12%, humitat ≤5.0% |
| Hidroxipropilmetilcel·lulosa B domèstica | Viscositat 40 ~ 60 mPa s, fracció en massa de metoxil 28% ~ 30%, fracció en massa d'hidroxipropil 7% ~ 12%, humitat ≤5.0% |
| Bis(peroxidicarbonat de 2-etilhexil) | Fracció de massa [(45 ~ 50) ± 1] % |
2. 2 Mètode de prova
En un dispositiu de prova petit de 10 L, utilitzeu hidroximetilcel·lulosa importada per dur a terme proves de referència per determinar la fórmula bàsica de la prova petita; utilitzeu hidroximetilcel·lulosa nacional per substituir la hidroximetilcel·lulosa importada per a les proves; Es van comparar els productes de resina de PVC produïts per diferents hidroximetilcel·luloses per estudiar la viabilitat de substitució de la hidroximetilcel·lulosa nacional. Segons els resultats de la prova petita, es duu a terme la prova de producció.
2. 3 Passos de prova
Abans de la reacció, netegeu la caldera de polimerització, tanqueu la vàlvula inferior, afegiu-hi una certa quantitat d'aigua dessalada i després afegiu-hi el dispersant; tanqueu la tapa de la caldera, buideu-la després de passar la prova de pressió de nitrogen i després afegiu-hi el monòmer de clorur de vinil; després de remenar en fred, afegiu-hi l'iniciador; utilitzeu aigua circulant per augmentar la temperatura de la caldera fins a la temperatura de reacció i afegiu-hi una solució de bicarbonat d'amoni de manera oportuna durant aquest procés per ajustar el valor del pH del sistema de reacció; quan la pressió de reacció baixi a la pressió especificada a la fórmula, afegiu-hi un agent terminador i un agent antiespumant i descarregueu-ho. El producte acabat de resina de PVC es va obtenir per centrifugació i assecat, i es va prendre una mostra per a l'anàlisi.
2. 4 Mètodes d'anàlisi
D'acord amb els mètodes de prova pertinents de la norma empresarial Q31/0116000823C002-2018, es van provar i analitzar el nombre de viscositat, la densitat aparent, la matèria volàtil (inclosa l'aigua) i l'absorció de plastificant de 100 g de resina de PVC acabada; es va provar la mida mitjana de les partícules de la resina de PVC; es va observar la morfologia de les partícules de resina de PVC mitjançant un microscopi electrònic de rastreig.
3 Resultats i discussió
3. 1 Anàlisi comparativa de la qualitat de diferents lots de resina de PVC en polimerització a petita escala
Premeu 2. Segons el mètode de prova descrit al punt 4, es va provar cada lot de resina de PVC acabada a petita escala i els resultats es mostren a la taula 2.
Taula 2 Resultats de diferents lots de proves petites
| Lot | Hidroxipropilmetilcel·lulosa | Densitat aparent/(g/mL) | Mida mitjana de partícula/μm | Viscositat/(mL/g) | Absorció de plastificant de 100 g de resina de PVC/g | Matèria volàtil/% |
| 1# | Importa | 0,36 | 180 | 196 | 42 | 0,16 |
| 2# | Importa | 0,36 | 175 | 196 | 42 | 0,20 |
| 3# | Importa | 0,36 | 182 | 195 | 43 | 0,20 |
| 4# | Nacional | 0,37 | 165 | 194 | 41 | 0,08 |
| 5# | Nacional | 0,38 | 164 | 194 | 41 | 0,24 |
| 6# | Nacional | 0,36 | 167 | 194 | 43 | 0,22 |
Es pot veure a la Taula 2: la densitat aparent, el nombre de viscositat i l'absorció de plastificant de la resina de PVC obtinguda són relativament propers en utilitzar diferents cel·luloses per a proves petites; el producte de resina obtingut utilitzant la fórmula d'hidroxipropilmetilcel·lulosa domèstica té una mida mitjana de partícula lleugerament més petita.
La figura 1 mostra les imatges SEM de productes de resina de PVC obtingudes utilitzant diferents hidroxipropilmetilcel·luloses.
(1)—Hidroxipropilmetilcel·lulosa importada
(2)—Hidroxipropilmetilcel·lulosa domèstica
Fig. 1 SEM de resines produïdes en un polimeritzador de 10 L en presència de diferents hidroxipropilmetilcel·luloses
Es pot veure a la Figura 1 que les estructures superficials de les partícules de resina de PVC produïdes per diferents dispersants de cel·lulosa són relativament similars.
En resum, es pot veure que la hidroxipropilmetilcel·lulosa nacional analitzada en aquest article té la viabilitat de substituir la hidroxipropilmetilcel·lulosa importada.
3. 2 Anàlisi comparativa de la qualitat de la resina de PVC amb un alt grau de polimerització en proves de producció
A causa de l'alt cost i risc de la prova de producció, no es pot aplicar directament l'esquema de substitució completa de la prova petita. Per tant, s'adopta l'esquema d'augmentar gradualment la proporció d'hidroxipropilmetilcel·lulosa domèstica a la fórmula. Els resultats de les proves de cada lot es mostren a la Taula 3.
Taula 3 Resultats de les proves de diferents lots de producció
| Lot | M (hidroxipropilmetilcel·lulosa nacional): M (hidroxipropilmetilcel·lulosa importada) | Densitat aparent/(g/mL) | Número de viscositat/(mL/g) | Absorció de plastificant de 100 g de resina de PVC/g | Matèria volàtil/% |
| 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 |
A la Taula 3 es pot veure que l'ús de hidroxipropilmetilcel·lulosa nacional va augmentar gradualment fins que tots els lots de hidroxipropilmetilcel·lulosa nacional van substituir la hidroxipropilmetilcel·lulosa importada. Els principals indicadors, com ara l'absorció de plastificants i la densitat aparent, no van fluctuar significativament, cosa que indica que la hidroxipropilmetilcel·lulosa nacional seleccionada en aquest article pot substituir la hidroxipropilmetilcel·lulosa importada en la producció.
4 Conclusió
La prova domèsticahidroxipropilmetilcel·lulosaen un petit dispositiu de prova de 10 L es demostra que té la viabilitat de substituir la hidroxipropilmetilcel·lulosa importada; els resultats de la prova de substitució de la producció mostren que la hidroxipropilmetilcel·lulosa nacional s'utilitza per a la producció de resina de PVC, els principals indicadors de qualitat de la resina de PVC acabada i la hidroxipropilmetilcel·lulosa importada no presenten cap diferència significativa. Actualment, el preu de la cel·lulosa nacional al mercat és inferior al de la cel·lulosa importada. Per tant, si s'utilitza cel·lulosa nacional en la producció, el cost dels ajuts a la producció es pot reduir significativament.
Data de publicació: 25 d'abril de 2024