Resumen: La aplicación de la tecnología domésticahidroxipropilmetilcelulosaSe introdujo la producción de PVC con alto grado de polimerización utilizando hidroxipropilmetilcelulosa nacional en lugar de importada. Se investigaron los efectos de dos tipos de hidroxipropilmetilcelulosa en las propiedades del PVC con alto grado de polimerización. Los resultados demostraron que era factible sustituir la hidroxipropilmetilcelulosa nacional por la importada.
Las resinas de PVC de alto grado de polimerización se refieren a resinas de PVC con un grado de polimerización promedio superior a 1700 o con una estructura ligeramente reticulada entre moléculas, entre las cuales las más comunes son las resinas de PVC con un grado de polimerización promedio de 2500 [1]. En comparación con la resina de PVC ordinaria, la resina de PVC de alto grado de polimerización presenta alta resiliencia, baja deformación permanente por compresión, buena resistencia al calor, al envejecimiento, a la fatiga y al desgaste. Es un sustituto ideal del caucho y puede utilizarse en juntas de sellado para automóviles, cables, catéteres médicos, etc. [2].
El método de producción de PVC con alto grado de polimerización es principalmente la polimerización en suspensión [3-4]. En este método, el dispersante es un agente auxiliar importante, y su tipo y cantidad influyen directamente en la forma y distribución del tamaño de las partículas, así como en la absorción de plastificante de la resina de PVC final. Los sistemas de dispersión más utilizados son los de alcohol polivinílico y los compuestos de hidroxipropilmetilcelulosa y alcohol polivinílico, siendo estos últimos los más utilizados por los fabricantes nacionales [5].
1. Principales materias primas y especificaciones
En la Tabla 1 se muestran las principales materias primas y especificaciones utilizadas en la prueba. Como se puede observar en la Tabla 1, la hidroxipropilmetilcelulosa nacional seleccionada en este trabajo es compatible con la hidroxipropilmetilcelulosa importada, lo que constituye un requisito previo para la prueba de sustitución realizada en este trabajo.
2 Contenido de prueba
2. 1 Preparación de la solución de hidroxipropilmetilcelulosa
Tome una cierta cantidad de agua desionizada, viértala en un recipiente y caliéntela a 70 °C. Añada gradualmente hidroxipropilmetilcelulosa bajo agitación constante. La celulosa flotará inicialmente en el agua y luego se dispersará gradualmente hasta que se mezcle de manera uniforme. Deje enfriar la solución hasta que alcance el volumen deseado.
Tabla 1. Principales materias primas y sus especificaciones.
| Nombre de la materia prima | Especificación |
| monómero de cloruro de vinilo | Puntuación de calidad ≥99,98% |
| Agua desalinizada | Conductividad ≤ 10,0 μS/cm, valor de pH de 5,00 a 9,00 |
| Alcohol polivinílico A | Grado de alcoholismo: 78,5% a 81,5%, contenido de cenizas ≤0,5%, materia volátil ≤5,0%. |
| Alcohol polivinílico B | Grado de alcoholismo 71,0% a 73,5%, viscosidad 4,5 a 6,5 mPa·s, materia volátil ≤5,0%. |
| Alcohol polivinílico C | Grado de alcoholismo 54,0% a 57,0%, viscosidad 800 ~ 1400 mPa·s, contenido de sólidos 39,5% a 40,5% |
| Hidroxipropilmetilcelulosa A importada | Viscosidad 40 ~ 60 mPa s, fracción másica de metoxilo 28% ~ 30%, fracción másica de hidroxipropilo 7% ~ 12%, humedad ≤5,0% |
| Hidroxipropilmetilcelulosa B de uso doméstico | Viscosidad 40 ~ 60 mPa s, fracción másica de metoxilo 28% ~ 30%, fracción másica de hidroxipropilo 7% ~ 12%, humedad ≤5,0% |
| Bis(2-etilhexil peroxidicarbonato) | Fracción de masa [ (45 ~ 50) ± 1] % |
2.2 Método de prueba
En un dispositivo de prueba pequeño de 10 L, se utilizaron hidroxipropilmetilcelulosa importada para realizar pruebas de referencia y determinar la fórmula básica de la prueba. Posteriormente, se utilizó hidroxipropilmetilcelulosa nacional en sustitución de la importada para las pruebas. Se compararon los productos de resina de PVC elaborados con diferentes tipos de hidroxipropilmetilcelulosa para estudiar la viabilidad de la sustitución por hidroxipropilmetilcelulosa nacional. Según los resultados de la prueba a pequeña escala, se llevó a cabo la prueba de producción.
2. 3 Pasos de la prueba
Antes de la reacción, limpie el reactor de polimerización, cierre la válvula inferior, agregue una cierta cantidad de agua desalinizada y luego agregue el dispersante; cierre la tapa del reactor, haga vacío después de pasar la prueba de presión de nitrógeno y luego agregue el monómero de cloruro de vinilo; después de agitar en frío, agregue el iniciador; use agua circulante para elevar la temperatura en el reactor a la temperatura de reacción y agregue solución de bicarbonato de amonio de manera oportuna durante este proceso para ajustar el valor de pH del sistema de reacción; cuando la presión de reacción baje a la presión especificada en la fórmula, agregue un agente terminador y un agente antiespumante y descargue El producto terminado de resina de PVC se obtuvo por centrifugación y secado, y se tomaron muestras para análisis.
2. 4 Métodos de análisis
De acuerdo con los métodos de prueba pertinentes de la norma empresarial Q31/0116000823C002-2018, se analizaron el número de viscosidad, la densidad aparente, la materia volátil (incluido el agua) y la absorción de plastificante de 100 g de resina de PVC terminada; se analizó el tamaño promedio de partícula de la resina de PVC; y se observó la morfología de las partículas de resina de PVC mediante un microscopio electrónico de barrido.
3. Resultados y discusión
3.1 Análisis comparativo de la calidad de diferentes lotes de resina de PVC en polimerización a pequeña escala
Presione 2. De acuerdo con el método de prueba descrito en 4, cada lote de resina de PVC terminada a pequeña escala fue probado y los resultados se muestran en la Tabla 2.
Tabla 2 resultados de diferentes lotes de prueba pequeños
| Lote | hidroxipropilmetilcelulosa | Densidad aparente (g/mL) | Tamaño medio de partícula/μm | Viscosidad/(mL/g) | Absorción de plastificante de 100 g de resina de PVC/g | Materia volátil/% |
| 1# | Importar | 0,36 | 180 | 196 | 42 | 0,16 |
| 2# | Importar | 0,36 | 175 | 196 | 42 | 0,20 |
| 3# | Importar | 0,36 | 182 | 195 | 43 | 0,20 |
| 4# | Doméstico | 0,37 | 165 | 194 | 41 | 0,08 |
| 5# | Doméstico | 0,38 | 164 | 194 | 41 | 0,24 |
| 6# | Doméstico | 0,36 | 167 | 194 | 43 | 0,22 |
Como se puede observar en la Tabla 2: la densidad aparente, el número de viscosidad y la absorción de plastificante de la resina de PVC obtenida son relativamente similares al utilizar diferentes celulosas para pruebas pequeñas; el producto de resina obtenido utilizando la fórmula nacional de hidroxipropilmetilcelulosa tiene un tamaño de partícula promedio ligeramente menor.
La Figura 1 muestra las imágenes SEM de los productos de resina de PVC obtenidos utilizando diferentes tipos de hidroxipropilmetilcelulosa.
(1)—Hidroxipropilmetilcelulosa importada
(2)—Hidroxipropilmetilcelulosa nacional
Figura 1. Micrografía SEM de resinas producidas en un polimerizador de 10 L en presencia de diferentes hidroxipropilmetilcelulosas.
Como se puede observar en la Figura 1, las estructuras superficiales de las partículas de resina de PVC producidas por diferentes dispersantes de celulosa son relativamente similares.
En resumen, se puede observar que la hidroxipropilmetilcelulosa de producción nacional analizada en este estudio tiene la viabilidad de sustituir a la hidroxipropilmetilcelulosa importada.
3.2 Análisis comparativo de la calidad de la resina de PVC con alto grado de polimerización en la prueba de producción
Debido al alto costo y riesgo de las pruebas de producción, no es posible aplicar directamente el esquema de reemplazo completo de las pruebas a pequeña escala. Por lo tanto, se adopta un esquema de aumento gradual de la proporción de hidroxipropilmetilcelulosa nacional en la fórmula. Los resultados de las pruebas de cada lote se muestran en la Tabla 3.
Tabla 3. Resultados de las pruebas de diferentes lotes de producción.
| Lote | M (hidroxipropilmetilcelulosa nacional):M (hidroxipropilmetilcelulosa importada) | Densidad aparente (g/mL) | Número de viscosidad/(mL/g) | Absorción de plastificante de 100 g de resina de PVC/g | Materia volátil/% |
| 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 |
Como se puede observar en la Tabla 3, el uso de hidroxipropilmetilcelulosa de producción nacional aumentó gradualmente hasta que todos los lotes de hidroxipropilmetilcelulosa nacional sustituyeron a la hidroxipropilmetilcelulosa importada. Los principales indicadores, como la absorción de plastificante y la densidad aparente, no mostraron fluctuaciones significativas, lo que indica que la hidroxipropilmetilcelulosa nacional seleccionada en este estudio puede sustituir a la hidroxipropilmetilcelulosa importada en la producción.
4. Conclusión
La prueba de la casahidroxipropilmetilcelulosaEn un pequeño dispositivo de prueba de 10 L se demuestra la viabilidad de sustituir la hidroxipropilmetilcelulosa importada. Los resultados de la prueba de sustitución en la producción muestran que, al utilizar hidroxipropilmetilcelulosa nacional para la producción de resina de PVC, los principales indicadores de calidad de la resina de PVC terminada y la hidroxipropilmetilcelulosa importada no presentan diferencias significativas. Actualmente, el precio de la celulosa nacional en el mercado es inferior al de la celulosa importada. Por lo tanto, si se utiliza celulosa nacional en la producción, el costo de los auxiliares de producción puede reducirse considerablemente.
Fecha de publicación: 25 de abril de 2024