Tiivistelmä: Kotimaisten sovellusten käyttöhydroksipropyylimetyyliselluloosatuodun sijaan otettiin käyttöön korkean polymeroitumisasteen PVC:n tuotanto. Kahden hydroksipropyylimetyyliselluloosan vaikutusta korkean polymeroitumisasteen PVC:n ominaisuuksiin tutkittiin. Tulokset osoittivat, että tuodun hydroksipropyylimetyyliselluloosan korvaaminen kotimaisella oli mahdollista.
Korkean polymeroitumisasteen PVC-hartseilla tarkoitetaan PVC-hartseja, joiden keskimääräinen polymeroitumisaste on yli 1 700 tai joiden molekyylien välinen rakenne on hieman silloittunut. Yleisimpiä näistä ovat PVC-hartsit, joiden keskimääräinen polymeroitumisaste on 2 500 [1]. Tavalliseen PVC-hartsiin verrattuna korkean polymeroitumisasteen PVC-hartsilla on korkea kimmoisuus, pieni puristuspainuma, hyvä lämmönkestävyys, ikääntymisen kestävyys, väsymiskestävyys ja kulutuskestävyys. Se on ihanteellinen kumin korvike ja sitä voidaan käyttää autojen tiivistenauhoissa, johdoissa ja kaapeleissa, lääketieteellisissä katetreissa jne. [2].
Korkean polymeroitumisasteen PVC:n tuotantomenetelmä on pääasiassa suspensiopolymerointi [3-4]. Suspensiomenetelmän valmistuksessa dispergointiaine on tärkeä apuaine, ja sen tyyppi ja määrä vaikuttavat suoraan valmiin PVC-hartsin hiukkasmuotoon, hiukkaskokojakaumaan ja pehmittimien imeytymiseen. Yleisesti käytettyjä dispersiojärjestelmiä ovat polyvinyylialkoholijärjestelmät ja hydroksipropyylimetyyliselluloosa- ja polyvinyylialkoholikomposiittidispersiojärjestelmät, ja kotimaiset valmistajat käyttävät enimmäkseen jälkimmäistä [5].
1 Tärkeimmät raaka-aineet ja tekniset tiedot
Testissä käytetyt tärkeimmät raaka-aineet ja eritelmät on esitetty taulukossa 1. Taulukosta 1 voidaan nähdä, että tässä työssä valittu kotimainen hydroksipropyylimetyyliselluloosa on yhdenmukainen maahantuotujen hydroksipropyylimetyyliselluloosojen kanssa, mikä on edellytys tässä työssä esitetylle korvaustestille.
2 Testin sisältö
2. 1 Hydroksipropyylimetyyliselluloosaliuoksen valmistus
Ota tietty määrä deionisoitua vettä, kaada se astiaan ja kuumenna se 70 °C:seen. Lisää vähitellen hydroksipropyylimetyyliselluloosa jatkuvasti sekoittaen. Selluloosa kelluu ensin veden pinnalla ja sitten se dispergoidaan vähitellen, kunnes se on tasaista. Jäähdytä liuos merkkiin.
Taulukko 1 Tärkeimmät raaka-aineet ja niiden eritelmät
| Raaka-aineen nimi | Tekniset tiedot |
| Vinyylikloridimonomeeri | Laatupisteet ≥99,98 % |
| Suolaton vesi | Johtavuus ≤ 10,0 μs/cm, pH-arvo 5,00–9,00 |
| Polyvinyylialkoholi A | Alkoholyysiaste 78,5–81,5 %, tuhkapitoisuus ≤0,5 %, haihtuvat aineet ≤5,0 % |
| Polyvinyylialkoholi B | Alkoholyysiaste 71,0–73,5 %, viskositeetti 4,5–6,5 mPa·s, haihtuvien aineiden määrä ≤ 5,0 % |
| Polyvinyylialkoholi C | Alkoholyysiaste 54,0–57,0 %, viskositeetti 800–1 400 mPa·s, kiintoainepitoisuus 39,5–40,5 % |
| Tuotu hydroksipropyylimetyyliselluloosa A | Viskositeetti 40 ~ 60 mPa·s, metoksyylin massaosuus 28 % ~ 30 %, hydroksipropyylin massaosuus 7 % ~ 12 %, kosteus ≤5,0 % |
| Kotimainen hydroksipropyylimetyyliselluloosa B | Viskositeetti 40 ~ 60 mPa·s, metoksyylin massaosuus 28 % ~ 30 %, hydroksipropyylin massaosuus 7 % ~ 12 %, kosteus ≤5,0 % |
| Bis(2-etyyliheksyyliperoksidikarbonaatti) | Massaosuus [ (45 ~ 50) ± 1] % |
2.2 Testimenetelmä
10 litran pienessä testilaitteessa käytetään maahantuotua hydroksipropyylimetyyliselluloosaa vertailutestien suorittamiseen pienen testin peruskaavan määrittämiseksi; käytetään kotimaista hydroksipropyylimetyyliselluloosaa korvaamaan maahantuotu hydroksipropyylimetyyliselluloosa testausta varten; Eri hydroksipropyylimetyyliselluloosilla valmistettuja PVC-hartsituotteita verrattiin kotimaisen hydroksipropyylimetyyliselluloosan korvaamiskelpoisuuden tutkimiseksi. Pienen testin tulosten perusteella suoritetaan tuotantotesti.
2. 3 Testausvaiheet
Ennen reaktiota puhdista polymerointikattila, sulje pohjaventtiili, lisää tietty määrä suolatonta vettä ja lisää sitten dispergointiaine; sulje kattilan kansi, tyhjennä typpipainekokeen jälkeen ja lisää sitten vinyylikloridimonomeeri; lisää kylmän sekoittamisen jälkeen initiaattori; käytä kiertävää vettä nostaaksesi kattilan lämpötilan reaktiolämpötilaan ja lisää ammoniumbikarbonaattiliuosta ajoissa tämän prosessin aikana reaktiojärjestelmän pH-arvon säätämiseksi; kun reaktiopaine laskee kaavassa määriteltyyn paineeseen, lisää lopetusaine ja vaahdonestoaine ja tyhjennä. Valmis PVC-hartsituote saatiin sentrifugoimalla ja kuivaamalla, ja siitä otettiin näyte analyysiä varten.
2.4 Analyysimenetelmät
Yritysstandardin Q31/0116000823C002-2018 asiaankuuluvien testausmenetelmien mukaisesti testattiin ja analysoitiin 100 g:n valmiin PVC-hartsin viskositeettiluku, näennäistiheys, haihtuvat aineet (mukaan lukien vesi) ja pehmittimien imeytyminen; PVC-hartsin keskimääräinen hiukkaskoko testattiin; PVC-hartsihiukkasten morfologiaa tarkasteltiin pyyhkäisyelektronimikroskoopilla.
3 Tulokset ja keskustelu
3. 1 Pienimuotoisen polymeroinnin eri PVC-hartsi-erien laadun vertaileva analyysi
Paina 2. Kohdassa 4 kuvatun testimenetelmän mukaisesti testattiin jokainen pienimuotoisen valmiin PVC-hartsin erä, ja tulokset on esitetty taulukossa 2.
Taulukko 2. Eri pienten testien eri erien tulokset
| Erä | Hydroksipropyylimetyyliselluloosa | Näennäinen tiheys / (g/ml) | Keskimääräinen hiukkaskoko/μm | Viskositeetti / (ml/g) | Pehmitteen imeytyminen 100 g PVC-hartsia/g | Haihtuvat aineet/% |
| 1# | Tuoda | 0,36 | 180 | 196 | 42 | 0,16 |
| 2# | Tuoda | 0,36 | 175 | 196 | 42 | 0,20 |
| 3# | Tuoda | 0,36 | 182 | 195 | 43 | 0,20 |
| 4# | Kotimainen | 0,37 | 165 | 194 | 41 | 0,08 |
| 5# | Kotimainen | 0,38 | 164 | 194 | 41 | 0,24 |
| 6# | Kotimainen | 0,36 | 167 | 194 | 43 | 0,22 |
Taulukosta 2 voidaan nähdä: Saadun PVC-hartsin näennäinen tiheys, viskositeettiluku ja pehmittimien imeytyminen ovat suhteellisen lähellä toisiaan käytettäessä pieniä testejä eri selluloosalla; kotimaista hydroksipropyylimetyyliselluloosaa käyttämällä saadun hartsituotteen keskimääräinen hiukkaskoko on hieman pienempi.
Kuvio 1 esittää PVC-hartsituotteiden SEM-kuvia, jotka on saatu käyttämällä erilaisia hydroksipropyylimetyyliselluloosoja.
(1) – Maahantuotu hydroksipropyylimetyyliselluloosa
(2) – Kotimainen hydroksipropyylimetyyliselluloosa
Kuva 1. 10 litran polymerointilaitteessa tuotetuista hartseista valmistettujen SEM-kuva eri hydroksipropyylimetyyliselluloosien läsnä ollessa.
Kuviosta 1 voidaan nähdä, että eri selluloosadispergointiaineilla tuotettujen PVC-hartsihiukkasten pintarakenteet ovat suhteellisen samankaltaisia.
Yhteenvetona voidaan todeta, että tässä artikkelissa testatulla kotimaisella hydroksipropyylimetyyliselluloosalla on mahdollisuudet korvata tuotu hydroksipropyylimetyyliselluloosa.
3.2 Korkean polymeroitumisasteen omaavan PVC-hartsin laadun vertaileva analyysi tuotantotestissä
Tuotantotestien korkeiden kustannusten ja riskien vuoksi pienten testien täydellistä korvaamista ei voida soveltaa suoraan. Siksi käytetään menetelmää, jossa kotimaisen hydroksipropyylimetyyliselluloosan osuutta kaavassa lisätään asteittain. Kunkin erän testitulokset on esitetty taulukossa 3.
Taulukko 3 Eri tuotantoerien testitulokset
| Erä | M (kotimainen hydroksipropyylimetyyliselluloosa): M (maahantuotu hydroksipropyylimetyyliselluloosa) | Näennäinen tiheys / (g/ml) | Viskositeettiluku / (ml/g) | Pehmitteen imeytyminen 100 g PVC-hartsia/g | Haihtuvat aineet/% |
| 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 |
Taulukosta 3 voidaan nähdä, että kotimaisen hydroksipropyylimetyyliselluloosan käyttöä lisättiin vähitellen, kunnes kaikki kotimaisen hydroksipropyylimetyyliselluloosan erät korvasivat maahantuodun hydroksipropyylimetyyliselluloosan. Tärkeimmät indikaattorit, kuten pehmitteen imeytyminen ja näennäistiheys, eivät vaihdelleet merkittävästi, mikä osoittaa, että tässä työssä valittu kotimainen hydroksipropyylimetyyliselluloosa voi korvata maahantuodun hydroksipropyylimetyyliselluloosan tuotannossa.
4 Johtopäätös
Kotimaisen testinhydroksipropyylimetyyliselluloosa10 litran pienessä testilaitteessa osoitetaan, että sillä on potentiaalia korvata tuotua hydroksipropyylimetyyliselluloosaa; tuotannon korvaamistestien tulokset osoittavat, että kotimaista hydroksipropyylimetyyliselluloosaa käytetään PVC-hartsin tuotannossa, eikä valmiin PVC-hartsin ja tuodun hydroksipropyylimetyyliselluloosan tärkeimmissä laatuindikaattoreissa ole merkittävää eroa. Tällä hetkellä kotimaisen selluloosan hinta markkinoilla on alhaisempi kuin tuodun selluloosan. Siksi, jos tuotannossa käytetään kotimaista selluloosaa, tuotannon apuaineiden kustannuksia voidaan alentaa merkittävästi.
Julkaisuaika: 25. huhtikuuta 2024