Abstrakt: Aplikace domácíchhydroxypropylmethylcelulózaByla zavedena metoda namísto dovážené k výrobě PVC s vysokým stupněm polymerace. Byly zkoumány vlivy dvou druhů hydroxypropylmethylcelulózy na vlastnosti PVC s vysokým stupněm polymerace. Výsledky ukázaly, že je možné nahradit dováženou hydroxypropylmethylcelulózu domácí.
PVC pryskyřice s vysokým stupněm polymerace označují PVC pryskyřice s průměrným stupněm polymerace vyšším než 1 700 nebo s mírně zesítěnou strukturou mezi molekulami, mezi nimiž jsou nejběžnější PVC pryskyřice s průměrným stupněm polymerace 2 500 [1]. Ve srovnání s běžnou PVC pryskyřicí má vysoce polymerizační PVC pryskyřice vysokou pružnost, malou deformaci v tlaku, dobrou tepelnou odolnost, odolnost proti stárnutí, odolnost proti únavě a opotřebení. Je ideální náhradou pryže a lze ji použít v automobilových těsnicích páskách, drátech a kabelech, lékařských katétrech atd. [2].
Výrobní metoda PVC s vysokým stupněm polymerace je převážně suspenzní polymerace [3-4]. Při výrobě suspenzní metodou je dispergační činidlo důležitou pomocnou látkou a jeho typ a množství přímo ovlivňují tvar částic, distribuci velikosti částic a absorpci změkčovadla hotovou PVC pryskyřicí. Běžně používanými disperzními systémy jsou polyvinylalkoholové systémy a disperzní systémy kompozitů na bázi hydroxypropylmethylcelulózy a polyvinylalkoholu, přičemž domácí výrobci používají převážně ty druhé [5].
1 Hlavní suroviny a specifikace
Hlavní suroviny a specifikace použité v testu jsou uvedeny v tabulce 1. Z tabulky 1 je patrné, že domácí hydroxypropylmethylcelulóza vybraná v tomto článku je shodná s dováženou hydroxypropylmethylcelulózou, což je předpokladem pro substituční test v tomto článku.
2 Obsah testu
2. 1 Příprava roztoku hydroxypropylmethylcelulózy
Vezměte určité množství deionizované vody, nalijte ji do nádoby a zahřejte ji na 70 °C. Za stálého míchání postupně přidávejte hydroxypropylmethylcelulózu. Celulóza nejprve plave na vodě a poté se postupně disperguje, dokud se rovnoměrně nepromíchá. Roztok ochlaďte na objem.
Tabulka 1 Hlavní suroviny a jejich specifikace
| Název suroviny | Specifikace |
| Monomer vinylchloridu | Skóre kvality ≥99,98 % |
| Odsolená voda | Vodivost ≤ 10,0 μs/cm, hodnota pH 5,00 až 9,00 |
| Polyvinylalkohol A | Stupeň alkoholýzy 78,5 % až 81,5 %, obsah popela ≤ 0,5 %, těkavé látky ≤ 5,0 % |
| Polyvinylalkohol B | Stupeň alkoholýzy 71,0 % až 73,5 %, viskozita 4,5 až 6,5 mPa s, těkavé látky ≤ 5,0 % |
| Polyvinylalkohol C | Stupeň alkoholýzy 54,0 % až 57,0 %, viskozita 800 ~ 1 400 mPa s, obsah pevných látek 39,5 % až 40,5 %. |
| Dovážená hydroxypropylmethylcelulóza A | Viskozita 40 ~ 60 mPa s, hmotnostní podíl methoxylových skupin 28 % ~ 30 %, hmotnostní podíl hydroxypropylových skupin 7 % ~ 12 %, vlhkost ≤ 5,0 % |
| Domácí hydroxypropylmethylcelulóza B | Viskozita 40 ~ 60 mPa s, hmotnostní podíl methoxylových skupin 28 % ~ 30 %, hmotnostní podíl hydroxypropylových skupin 7 % ~ 12 %, vlhkost ≤ 5,0 % |
| Bis(2-ethylhexylperoxydikarbonát) | Hmotnostní podíl [ (45 ~ 50) ± 1] % |
2.2 Zkušební metoda
Na malém testovacím zařízení o objemu 10 litrů se provádějí srovnávací testy za účelem stanovení základního složení malého testu s použitím dovážené hydroxypropylmethylcelulózy; pro testování se jako náhrada dovážené hydroxypropylmethylcelulózy použije domácí hydroxypropylmethylcelulóza. Pro studii proveditelnosti nahrazení domácí hydroxypropylmethylcelulózy byly porovnány PVC pryskyřičné produkty vyrobené z různých hydroxypropylmethylcelulózy. Na základě výsledků malého testu se provede výrobní test.
2. 3 Kroky testu
Před reakcí se polymerizační kotlík vyčistí, uzavře se spodní ventil, přidá se určité množství odsolené vody a poté se přidá dispergační činidlo; kotlík se uzavře, po absolvování tlakové zkoušky dusíkem se odsává a poté se přidá monomer vinylchloridu; po studeném míchání se přidá iniciátor; pomocí cirkulující vody se teplota v kotlíku zvýší na reakční teplotu a během tohoto procesu se včas přidá roztok hydrogenuhličitanu amonného k úpravě hodnoty pH reakčního systému; když reakční tlak klesne na tlak uvedený ve vzorci, přidá se terminační činidlo a odpěňovač a vypustí se. Hotový produkt z PVC pryskyřice se získá centrifugací a sušením a odebere se vzorek k analýze.
2. 4 Analytické metody
Podle příslušných zkušebních metod uvedených v podnikové normě Q31/0116000823C002-2018 bylo testováno a analyzováno viskozitní číslo, zdánlivá hustota, množství těkavých látek (včetně vody) a absorpce změkčovadla u 100 g hotové PVC pryskyřice; byla testována průměrná velikost částic PVC pryskyřice; morfologie částic PVC pryskyřice byla pozorována pomocí rastrovacího elektronového mikroskopu.
3 Výsledky a diskuse
3. 1 Srovnávací analýza kvality různých šarží PVC pryskyřice při polymeraci v malém měřítku
Stiskněte 2. Podle zkušební metody popsané v bodě 4 byla testována každá šarže maloobjemové hotové PVC pryskyřice a výsledky jsou uvedeny v tabulce 2.
Tabulka 2 výsledky různých šarží malých testů
| Dávka | Hydroxypropylmethylcelulóza | Zdánlivá hustota/(g/ml) | Průměrná velikost částic/μm | Viskozita/(ml/g) | Absorpce změkčovadla 100 g PVC pryskyřice/g | Těkavé látky/% |
| 1# | Importovat | 0,36 | 180 | 196 | 42 | 0,16 |
| 2# | Importovat | 0,36 | 175 | 196 | 42 | 0,20 |
| 3# | Importovat | 0,36 | 182 | 195 | 43 | 0,20 |
| 4# | Domácí | 0,37 | 165 | 194 | 41 | 0,08 |
| 5# | Domácí | 0,38 | 164 | 194 | 41 | 0,24 |
| 6# | Domácí | 0,36 | 167 | 194 | 43 | 0,22 |
Z tabulky 2 je patrné, že zdánlivá hustota, viskozitní číslo a absorpce změkčovadla získané PVC pryskyřice jsou si při použití různých druhů celulózy pro malé testy relativně blízké; pryskyřičný produkt získaný použitím domácí hydroxypropylmethylcelulózy má průměrnou velikost částic o něco menší.
Obrázek 1 ukazuje SEM snímky PVC pryskyřičných produktů získaných za použití různých hydroxypropylmethylcelulózy.
(1) – Dovážená hydroxypropylmethylcelulóza
(2) – Domácí hydroxypropylmethylcelulóza
Obr. 1 SEM pryskyřic vyrobených v 10litrovém polymerizéru za přítomnosti různých hydroxypropylmethylcelulózových směsí
Z obrázku 1 je patrné, že povrchové struktury částic PVC pryskyřice vyrobených různými dispergátory celulózy jsou relativně podobné.
Stručně řečeno, lze konstatovat, že domácí hydroxypropylmethylcelulóza testovaná v tomto článku má proveditelnost nahrazení dovážené hydroxypropylmethylcelulózy.
3. 2 Srovnávací analýza kvality PVC pryskyřice s vysokým stupněm polymerace ve výrobním testu
Vzhledem k vysokým nákladům a rizikům výrobních zkoušek nelze přímo aplikovat schéma úplné náhrady malými zkouškami. Proto se používá schéma postupného zvyšování podílu domácí hydroxypropylmethylcelulózy ve složení. Výsledky zkoušek pro každou šarži jsou uvedeny v tabulce 3.
Tabulka 3 Výsledky zkoušek různých výrobních šarží
| Dávka | M (domácí hydroxypropylmethylcelulóza): M (dovážená hydroxypropylmethylcelulóza) | Zdánlivá hustota/(g/ml) | Viskozitní číslo/(ml/g) | Absorpce změkčovadla 100 g PVC pryskyřice/g | Těkavé látky/% |
| 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 |
Z tabulky 3 je patrné, že používání domácí hydroxypropylmethylcelulózy se postupně zvyšovalo, dokud všechny šarže domácí hydroxypropylmethylcelulózy nenahradily dováženou hydroxypropylmethylcelulózu. Hlavní ukazatele, jako je absorpce změkčovadla a zdánlivá hustota, významně nekolísaly, což naznačuje, že domácí hydroxypropylmethylcelulóza vybraná v této práci může ve výrobě nahradit dováženou hydroxypropylmethylcelulózu.
4 Závěr
Test domácíchhydroxypropylmethylcelulózaNa malém testovacím zařízení o objemu 10 litrů se ukázalo, že je možné nahradit dováženou hydroxypropylmethylcelulózu; výsledky testu substituce výroby ukazují, že domácí hydroxypropylmethylcelulóza se používá pro výrobu PVC pryskyřice, hlavní ukazatele kvality hotové PVC pryskyřice a dovážené hydroxypropylmethylcelulózy se významně neliší. V současné době je cena domácí celulózy na trhu nižší než cena dovážené celulózy. Pokud se tedy při výrobě použije domácí celulóza, lze výrazně snížit náklady na výrobní pomocné látky.
Čas zveřejnění: 25. dubna 2024