کاربرد هیدروکسی پروپیل متیل سلولز داخلی در تولید پلی وینیل کلراید با درجه پلیمریزاسیون بالا

چکیده: کاربرد داخلیهیدروکسی پروپیل متیل سلولزبه جای نوع وارداتی، تولید PVC با درجه پلیمریزاسیون بالا معرفی شد. تأثیر دو نوع هیدروکسی پروپیل متیل سلولز بر خواص PVC با درجه پلیمریزاسیون بالا بررسی شد. نتایج نشان داد که جایگزینی هیدروکسی پروپیل متیل سلولز داخلی با نوع وارداتی امکان‌پذیر است.

رزین‌های PVC با درجه پلیمریزاسیون بالا به رزین‌های PVC با درجه پلیمریزاسیون متوسط ​​بیش از 1700 یا با ساختار کمی پیوند عرضی بین مولکول‌ها اشاره دارند که رایج‌ترین آنها رزین‌های PVC با درجه پلیمریزاسیون متوسط ​​2500 هستند [1]. در مقایسه با رزین PVC معمولی، رزین PVC با درجه پلیمریزاسیون بالا دارای خاصیت ارتجاعی بالا، مادگی فشاری کم، مقاومت حرارتی خوب، مقاومت در برابر پیری، مقاومت در برابر خستگی و مقاومت در برابر سایش است. این رزین جایگزین ایده‌آلی برای لاستیک است و می‌تواند در نوارهای آب‌بندی خودرو، سیم و کابل، کاتترهای پزشکی و غیره استفاده شود [2].

روش تولید PVC با درجه پلیمریزاسیون بالا عمدتاً پلیمریزاسیون سوسپانسیونی است [3-4]. در تولید به روش سوسپانسیونی، پراکنده‌ساز یک عامل کمکی مهم است و نوع و مقدار آن مستقیماً بر شکل ذرات، توزیع اندازه ذرات و جذب نرم‌کننده رزین PVC نهایی تأثیر می‌گذارد. سیستم‌های پراکنده‌سازی رایج مورد استفاده، سیستم‌های پلی‌وینیل الکل و سیستم‌های پراکنده‌سازی کامپوزیت هیدروکسی پروپیل متیل سلولز و پلی‌وینیل الکل هستند و تولیدکنندگان داخلی بیشتر از مورد دوم استفاده می‌کنند [5].

۱ مواد اولیه اصلی و مشخصات

مواد اولیه اصلی و مشخصات مورد استفاده در آزمایش در جدول 1 نشان داده شده است. از جدول 1 می‌توان دریافت که هیدروکسی پروپیل متیل سلولز داخلی انتخاب شده در این مقاله با هیدروکسی پروپیل متیل سلولز وارداتی مطابقت دارد، که پیش‌نیاز آزمایش جایگزینی در این مقاله را فراهم می‌کند.

۲ محتوای آزمایشی

۲. ۱ تهیه محلول هیدروکسی پروپیل متیل سلولز

مقدار مشخصی آب دیونیزه شده را در ظرفی بریزید و تا دمای 70 درجه سانتیگراد گرم کنید و به تدریج هیدروکسی پروپیل متیل سلولز را با هم زدن مداوم اضافه کنید. سلولز ابتدا روی آب شناور می‌شود و سپس به تدریج پراکنده می‌شود تا به طور یکنواخت مخلوط شود. محلول را تا رسیدن به حجم خنک کنید.

جدول 1 مواد اولیه اصلی و مشخصات آنها

۲. ۲ روش آزمایش

در یک دستگاه آزمایش کوچک ۱۰ لیتری، از هیدروکسی پروپیل متیل سلولز وارداتی برای انجام آزمایش‌های معیار جهت تعیین فرمول پایه آزمایش کوچک استفاده کنید؛ از هیدروکسی پروپیل متیل سلولز داخلی برای جایگزینی هیدروکسی پروپیل متیل سلولز وارداتی برای آزمایش استفاده کنید؛ محصولات رزین PVC تولید شده توسط هیدروکسی پروپیل متیل سلولز مختلف برای بررسی امکان جایگزینی هیدروکسی پروپیل متیل سلولز داخلی مقایسه شدند. بر اساس نتایج آزمایش کوچک، آزمایش تولید انجام می‌شود.

۲. ۳ مرحله آزمایش

قبل از واکنش، کتری پلیمریزاسیون را تمیز کنید، شیر پایینی را ببندید، مقدار مشخصی آب نمک‌زدایی شده اضافه کنید و سپس پخش‌کننده را اضافه کنید؛ درب کتری را ببندید، پس از عبور از تست فشار نیتروژن، آن را وکیوم کنید و سپس مونومر وینیل کلرید را اضافه کنید؛ پس از هم زدن سرد، آغازگر را اضافه کنید؛ از آب در گردش برای افزایش دمای کتری تا دمای واکنش استفاده کنید و در طول این فرآیند، محلول بی‌کربنات آمونیوم را به موقع اضافه کنید تا مقدار pH سیستم واکنش تنظیم شود؛ هنگامی که فشار واکنش به فشار مشخص شده در فرمول کاهش یافت، یک عامل خاتمه‌دهنده و یک عامل کف‌زدا اضافه کنید و تخلیه کنید. محصول نهایی رزین PVC با سانتریفیوژ و خشک کردن به دست آمد و برای تجزیه و تحلیل نمونه‌برداری شد.

۲. ۴ روش‌های تحلیل

طبق روش‌های آزمون مربوطه در استاندارد سازمانی Q31/0116000823C002-2018، عدد ویسکوزیته، چگالی ظاهری، مواد فرار (شامل آب) و جذب نرم‌کننده ۱۰۰ گرم رزین PVC از رزین PVC نهایی آزمایش و تجزیه و تحلیل شد؛ میانگین اندازه ذرات رزین PVC آزمایش شد؛ مورفولوژی ذرات رزین PVC با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی مشاهده شد.

۳ نتایج و بحث

۳. ۱ تجزیه و تحلیل مقایسه‌ای کیفیت دسته‌های مختلف رزین PVC در پلیمریزاسیون در مقیاس کوچک

مطبوعات ۲. طبق روش آزمایش شرح داده شده در ۴، هر دسته از رزین PVC پرداخت شده در مقیاس کوچک آزمایش شد و نتایج در جدول ۲ نشان داده شده است.

جدول 2 نتایج دسته‌های مختلف آزمایش کوچک

از جدول 2 می‌توان مشاهده کرد: چگالی ظاهری، عدد ویسکوزیته و جذب نرم‌کننده رزین PVC به‌دست‌آمده با استفاده از سلولزهای مختلف برای آزمایش کوچک، نسبتاً نزدیک هستند؛ محصول رزین به‌دست‌آمده با استفاده از فرمول هیدروکسی پروپیل متیل سلولز داخلی، اندازه متوسط ​​ذرات کمی کوچکتر است.

شکل 1 تصاویر SEM از محصولات رزین PVC که با استفاده از هیدروکسی پروپیل متیل سلولز مختلف بدست آمده است را نشان می‌دهد.

(1) - هیدروکسی پروپیل متیل سلولز وارداتی

(2) - هیدروکسی پروپیل متیل سلولز داخلی

شکل 1. SEM رزین‌های تولید شده در پلیمرایزر 10-L در حضور هیدروکسی پروپیل متیل سلولز مختلف

از شکل 1 می‌توان مشاهده کرد که ساختارهای سطحی ذرات رزین PVC تولید شده توسط پراکنده‌کننده‌های سلولزی مختلف نسبتاً مشابه هستند.

به طور خلاصه، می‌توان دریافت که هیدروکسی پروپیل متیل سلولز داخلی که در این مقاله آزمایش شده است، قابلیت جایگزینی با هیدروکسی پروپیل متیل سلولز وارداتی را دارد.

۳. ۲ تجزیه و تحلیل مقایسه‌ای کیفیت رزین PVC با درجه پلیمریزاسیون بالا در آزمایش تولید

با توجه به هزینه بالا و ریسک آزمایش تولید، طرح جایگزینی کامل آزمایش کوچک را نمی‌توان مستقیماً اعمال کرد. بنابراین، طرح افزایش تدریجی نسبت هیدروکسی پروپیل متیل سلولز داخلی در فرمول اتخاذ شده است. نتایج آزمایش هر دسته در جدول 3 نشان داده شده است.

جدول 3 نتایج آزمایش دسته‌های مختلف تولید

از جدول 3 می‌توان دریافت که استفاده از هیدروکسی پروپیل متیل سلولز داخلی به تدریج افزایش یافته تا اینکه تمام دسته‌های هیدروکسی پروپیل متیل سلولز داخلی جایگزین هیدروکسی پروپیل متیل سلولز وارداتی شده‌اند. شاخص‌های اصلی مانند جذب نرم‌کننده و چگالی ظاهری نوسان قابل توجهی نداشته‌اند، که نشان می‌دهد هیدروکسی پروپیل متیل سلولز داخلی انتخاب شده در این مقاله می‌تواند جایگزین هیدروکسی پروپیل متیل سلولز وارداتی در تولید شود.

۴ نتیجه‌گیری

آزمون داخلیهیدروکسی پروپیل متیل سلولزروی یک دستگاه آزمایش کوچک ۱۰ لیتری نشان می‌دهد که این ماده قابلیت جایگزینی با هیدروکسی پروپیل متیل سلولز وارداتی را دارد؛ نتایج آزمایش جایگزینی تولید نشان می‌دهد که از هیدروکسی پروپیل متیل سلولز داخلی برای تولید رزین PVC استفاده می‌شود، شاخص‌های اصلی کیفیت رزین PVC نهایی و هیدروکسی پروپیل متیل سلولز وارداتی تفاوت معنی‌داری ندارند. در حال حاضر، قیمت سلولز داخلی در بازار کمتر از سلولز وارداتی است. بنابراین، اگر از سلولز داخلی در تولید استفاده شود، هزینه مواد کمکی تولید می‌تواند به طور قابل توجهی کاهش یابد.