Aplicación da hidroxipropilmetilcelulosa doméstica na produción de cloruro de polivinilo de alto grao de polimerización

Resumo: A aplicación domésticahidroxipropilmetilcelulosaen lugar de importada, introduciuse a produción de PVC con alto grao de polimerización. Investigáronse os efectos de dous tipos de hidroxipropilmetilcelulosa nas propiedades do PVC con alto grao de polimerización. Os resultados mostraron que era viable substituír a hidroxipropilmetilcelulosa importada por hidroxipropilmetilcelulosa nacional.

As resinas de PVC de alto grao de polimerización refírense a resinas de PVC cun grao medio de polimerización de máis de 1700 ou cunha estrutura lixeiramente reticulada entre as moléculas, entre as cales as máis comúns son as resinas de PVC cun grao medio de polimerización de 2500 [1]. En comparación coa resina de PVC ordinaria, a resina de PVC de alta polimerización ten alta resiliencia, pequena deformación por compresión, boa resistencia á calor, resistencia ao envellecemento, resistencia á fatiga e resistencia ao desgaste. É un substituto ideal do caucho e pódese usar en tiras de selado para automóbiles, fíos e cables, catéteres médicos, etc. [2].

O método de produción de PVC con alto grao de polimerización é principalmente a polimerización en suspensión [3-4]. Na produción do método de suspensión, o dispersante é un axente auxiliar importante, e o seu tipo e cantidade afectarán directamente a forma das partículas, a distribución do tamaño das partículas e a absorción do plastificante da resina de PVC acabada. Os sistemas de dispersión máis empregados son os sistemas de alcohol polivinílico e os sistemas de dispersión compostos de hidroxipropilmetilcelulosa e alcohol polivinílico, e os fabricantes nacionais empregan principalmente este último [5].

1 Principais materias primas e especificacións

As principais materias primas e especificacións empregadas na proba móstranse na Táboa 1. Na Táboa 1 pódese observar que a hidroxipropilmetilcelulosa nacional seleccionada neste artigo é consistente coa hidroxipropilmetilcelulosa importada, o que proporciona un requisito previo para a proba de substitución deste artigo.

2 Contido da proba

2. 1 Preparación dunha solución de hidroxipropilmetilcelulosa

Colle unha certa cantidade de auga desionizada, colócaa nun recipiente e quéntaa a 70 °C, e engádelle gradualmente hidroxipropilmetilcelulosa baixo a axitación constante. A celulosa flota na auga primeiro e despois dispérsase gradualmente ata que estea homoxéneo. Arrefría a solución ata alcanzar o volume.

Táboa 1 Principais materias primas e as súas especificacións

2. 2 Método de proba

Nun pequeno dispositivo de proba de 10 L, use hidroximetilcelulosa importada para realizar probas de referencia para determinar a fórmula básica da pequena proba; use hidroximetilcelulosa nacional para substituír a hidroximetilcelulosa importada para as probas; comparáronse os produtos de resina de PVC producidos por diferentes hidroximetilcelulosas para estudar a viabilidade de substitución da hidroximetilcelulosa nacional. Segundo os resultados da pequena proba, realízase a proba de produción.

2. 3 Pasos de proba

Antes da reacción, limpe a chaleira de polimerización, peche a válvula inferior, engada unha certa cantidade de auga desalinizada e logo engada o dispersante; peche a tapa da chaleira, baleire despois de pasar a proba de presión de nitróxeno e logo engada o monómero de cloruro de vinilo; despois de axitar en frío, engada o iniciador; use auga circulante para elevar a temperatura na chaleira á temperatura de reacción e engada unha solución de bicarbonato de amonio de maneira oportuna durante este proceso para axustar o valor do pH do sistema de reacción; cando a presión de reacción caia á presión especificada na fórmula, engada un axente terminador e un axente antiespumante e descargue o produto acabado de resina de PVC obtívose por centrifugación e secado e tomouse unha mostra para a súa análise.

2. 4 Métodos de análise

De acordo cos métodos de ensaio pertinentes da norma empresarial Q31/0116000823C002-2018, comprobouse e analizouse o número de viscosidade, a densidade aparente, a materia volátil (incluída a auga) e a absorción de plastificante de 100 g de resina de PVC acabada; comprobouse o tamaño medio das partículas da resina de PVC; observouse a morfoloxía das partículas de resina de PVC mediante un microscopio electrónico de varrido.

3 Resultados e debate

3. 1 Análise comparativa da calidade de diferentes lotes de resina de PVC en polimerización a pequena escala

Prema 2. De acordo co método de proba descrito no punto 4, probouse cada lote de resina de PVC acabada a pequena escala e os resultados móstranse na táboa 2.

Táboa 2 Resultados de diferentes lotes de probas pequenas

Pódese observar na Táboa 2: a densidade aparente, o número de viscosidade e a absorción de plastificante da resina de PVC obtida son relativamente semellantes ao usar diferentes celulosas para probas pequenas; o produto de resina obtido usando a fórmula doméstica de hidroxipropilmetilcelulosa ten un tamaño medio de partícula lixeiramente menor.

A figura 1 mostra as imaxes SEM de produtos de resina de PVC obtidas empregando diferentes hidroxipropilmetilcelulosas.

(1)—Hidroxipropilmetilcelulosa importada

(2)—Hidroxipropilmetilcelulosa doméstica

Fig. 1 SEM de resinas producidas nun polimerizador de 10 L en presenza de diferentes hidroxipropilmetilcelulosa.

Na Figura 1 pódese observar que as estruturas superficiais das partículas de resina de PVC producidas por diferentes dispersantes de celulosa son relativamente similares.

En resumo, pódese observar que a hidroxipropilmetilcelulosa doméstica analizada neste artigo ten a viabilidade de substituír a hidroxipropilmetilcelulosa importada.

3. 2 Análise comparativa da calidade da resina de PVC con alto grao de polimerización na proba de produción

Debido ao alto custo e ao risco da proba de produción, non se pode aplicar directamente o esquema de substitución completa da proba pequena. Polo tanto, adóptase o esquema de aumentar gradualmente a proporción de hidroxipropilmetilcelulosa doméstica na fórmula. Os resultados das probas de cada lote móstranse na Táboa 3.

Táboa 3 Resultados das probas de diferentes lotes de produción

Na Táboa 3 pódese observar que o uso de hidroxipropilmetilcelulosa nacional aumentou gradualmente ata que todos os lotes de hidroxipropilmetilcelulosa nacional substituíron a hidroxipropilmetilcelulosa importada. Os principais indicadores, como a absorción de plastificantes e a densidade aparente, non fluctuaron significativamente, o que indica que a hidroxipropilmetilcelulosa nacional seleccionada neste artigo pode substituír a hidroxipropilmetilcelulosa importada na produción.

4 Conclusión

A proba domésticahidroxipropilmetilcelulosanun pequeno dispositivo de proba de 10 L móstrase que ten a viabilidade de substituír a hidroxipropilmetilcelulosa importada; os resultados da proba de substitución da produción mostran que se utiliza hidroxipropilmetilcelulosa nacional para a produción de resina de PVC, e os principais indicadores de calidade da resina de PVC acabada e da hidroxipropilmetilcelulosa importada non presentan diferenzas significativas. Na actualidade, o prezo da celulosa nacional no mercado é inferior ao da celulosa importada. Polo tanto, se se utiliza celulosa nacional na produción, o custo das axudas á produción pode reducirse significativamente.