יישום של הידרוקסיפרופיל מתיל תאית מקומית בייצור פוליוויניל כלוריד בדרגת פילמור גבוהה

תקציר: יישום של שיטות מקומיותהידרוקסיפרופיל מתילצלולוזבמקום ייצור PVC מיובא, הוכנס חומר זה לייצור PVC בעל דרגת פילמור גבוהה. נחקרו השפעותיהם של שני סוגים של הידרוקסיפרופיל מתיל צלולוז על תכונות ה-PVC בעל דרגת פילמור גבוהה. התוצאות הראו כי ניתן להחליף את הצלולוז המיובאי בהידרוקסיפּיל מתיל צלולוז מקומי.

שרפי PVC בעלי דרגת פילמור גבוהה מתייחסים לשרפי PVC בעלי דרגת פילמור ממוצעת של יותר מ-1,700 או בעלי מבנה צולב קל בין המולקולות, שביניהן הנפוצים ביותר הם שרפי PVC בעלי דרגת פילמור ממוצעת של 2,500 [1]. בהשוואה לשרף PVC רגיל, לשרף PVC בעל פילמור גבוה יש עמידות גבוהה, דחיסה קטנה, עמידות טובה בחום, עמידות להזדקנות, עמידות לעייפות ועמידות בפני שחיקה. זהו תחליף גומי אידיאלי וניתן להשתמש בו בפסים לאיטום לרכב, חוטים וכבלים, צנתרים רפואיים וכו' [2].

שיטת הייצור של PVC עם דרגת פילמור גבוהה היא בעיקר פולימריזציה בתרחיף [3-4]. בייצור שיטת התרחיף, חומר הפיזור הוא חומר עזר חשוב, וסוגו וכמותו משפיעים ישירות על צורת החלקיקים, פיזור גודל החלקיקים וספיגת הפלסטייזר של שרף ה-PVC המוגמר. מערכות הפיזור הנפוצות הן מערכות פוליוויניל אלכוהול ומערכות פיזור מרוכבות של הידרוקסיפרופיל מתילצלולוז ופוליוויניל אלכוהול, ויצרנים מקומיים משתמשים בעיקר באחרונים [5].

1 חומרי גלם עיקריים ומפרטים

חומרי הגלם והמפרטים העיקריים ששימשו בבדיקה מוצגים בטבלה 1. ניתן לראות מטבלה 1 כי הידרוקסיפרופיל מתילצלולוז המקומי שנבחר במאמר זה עולה בקנה אחד עם הידרוקסיפרופיל מתילצלולוז המיובאת, המספקת תנאי מוקדם למבחן ההחלפה במאמר זה.

2 תוכן הבדיקה

2. 1 הכנת תמיסת הידרוקסיפרופיל מתילצלולוז

קחו כמות מסוימת של מים מזוקקים, שימו אותה במיכל וחממו אותה ל-70 מעלות צלזיוס, והוסיפו בהדרגה הידרוקסיפרופיל מתילצלולוז תחת ערבוב מתמיד. הצלולוז צפה תחילה על המים, ולאחר מכן מתפזר בהדרגה עד לקבלת תערובת אחידה. קררו את התמיסה לנפח.

טבלה 1 חומרי גלם עיקריים ומפרטיהם

2. 2 שיטת בדיקה

במכשיר בדיקה קטן בנפח 10 ליטר, יש להשתמש בהידרוקסיפרופיל מתיל תאית מיובא כדי לבצע בדיקות ייחוס כדי לקבוע את הנוסחה הבסיסית של הבדיקה הקטנה; יש להשתמש בהידרוקסיפרופיל מתיל תאית מקומית כדי להחליף הידרוקסיפרופיל מתיל תאית מיובאת לבדיקה; מוצרי שרף PVC המיוצרים על ידי הידרוקסיפרופיל מתיל תאית שונים הושוו כדי לבחון את היתכנות ההחלפה של הידרוקסיפרופיל מתיל תאית מקומית. בהתאם לתוצאות הבדיקה הקטנה, מתבצע בדיקת הייצור.

2. 3 שלבי בדיקה

לפני התגובה, יש לנקות את קומקום הפולימריזציה, לסגור את השסתום התחתון, להוסיף כמות מסוימת של מים מותפלים, ולאחר מכן להוסיף את חומר הפיזור; לסגור את מכסה הקומקום, לאחר שעבר את בדיקת לחץ החנקן, יש לשאוב את האבק, ולאחר מכן להוסיף מונומר ויניל כלוריד; לאחר ערבוב קר, יש להוסיף את היוזם; יש להשתמש במים במחזור כדי להעלות את הטמפרטורה בקומקום לטמפרטורת התגובה, ולהוסיף תמיסת אמוניום ביקרבונט בזמן במהלך תהליך זה כדי להתאים את ערך ה-pH של מערכת התגובה; כאשר לחץ התגובה יורד ללחץ שצוין בנוסחה, יש להוסיף חומר סיום וחומר הסרת קצף, ולשחרר את המוצר המוגמר של שרף PVC באמצעות צנטריפוגה וייבוש, ונדגם לניתוח.

2. 4 שיטות ניתוח

בהתאם לשיטות הבדיקה הרלוונטיות בתקן הארגוני Q31/0116000823C002-2018, נבדקו ונותחו מספר הצמיגות, הצפיפות הנראית לעין, חומרים נדיפים (כולל מים) וספיגת הפלסטייזר של 100 גרם שרף PVC של שרף PVC גמור; נבדק גודל החלקיקים הממוצע של שרף ה-PVC; המורפולוגיה של חלקיקי שרף ה-PVC נצפתה באמצעות מיקרוסקופ אלקטרונים סורק.

3 תוצאות ודיון

3. 1 ניתוח השוואתי של איכותן של קבוצות שונות של שרף PVC בפולימריזציה בקנה מידה קטן

לחץ 2. בהתאם לשיטת הבדיקה המתוארת בסעיף 4, נבדקה כל אצווה של שרף PVC גמור בקנה מידה קטן, והתוצאות מוצגות בטבלה 2.

טבלה 2 תוצאות של קבוצות שונות של בדיקות קטנות

ניתן לראות מטבלה 2: הצפיפות הנראית לעין, מספר הצמיגות וספיגת הפלסטייזר של שרף ה-PVC המתקבל דומים יחסית בעת שימוש בתאית שונה לבדיקה קטנה; במוצר השרף המתקבל באמצעות נוסחת הידרוקסיפרופיל מתילצלולוז מקומית, גודל החלקיקים הממוצע קטן במקצת.

איור 1 מציג תמונות SEM של מוצרי שרף PVC שהתקבלו באמצעות הידרוקסיפרופיל מתילצלולוז שונים.

(1)—הידרוקסיפרופיל מתילצלולוז מיובא

(2)—הידרוקסיפרופיל מתילצלולוז ביתי

איור 1. SEM של שרפים המיוצרים בפולימריזטור 10 ליטר בנוכחות הידרוקסיפרופיל מתיל תאית שונים

ניתן לראות מאיור 1 כי מבני פני השטח של חלקיקי שרף ה-PVC המיוצרים על ידי פיזורי תאית שונים דומים יחסית.

לסיכום, ניתן לראות כי הידרוקסיפרופיל מתילצלולוז מקומי שנבדק במאמר זה יש את היתכנות להחליף הידרוקסיפרופיל מתילצלולוז מיובא.

3. 2 ניתוח השוואתי של איכות שרף PVC עם דרגת פילמור גבוהה במבחן ייצור

בשל העלות הגבוהה והסיכון הכרוכים בבדיקת הייצור, לא ניתן ליישם ישירות את תוכנית ההחלפה המלאה של בדיקה קטנה. לכן, אומצה התוכנית של הגדלה הדרגתית של שיעור הידרוקסיפרופיל מתילצלולוז מקומי בנוסחה. תוצאות הבדיקה של כל אצווה מוצגות בטבלה 3.

טבלה 3 תוצאות בדיקה של אצוות ייצור שונות

ניתן לראות מטבלה 3 כי השימוש בהידרוקסיפרופיל מתילצלולוז מקומי גדל בהדרגה עד שכל אצוות ההידרוקסיפרופיל מתילצלולוז המקומי החליפו את הידרוקסיפרופיל מתילצלולוז המיובאת. האינדיקטורים העיקריים כגון ספיגת הפלסטייזר וצפיפות נראית לעין לא השתנו באופן משמעותי, דבר המצביע על כך שההידרוקסיפרופיל מתילצלולוז המקומי שנבחר במאמר זה יכול להחליף את הידרוקסיפרופיל מתילצלולוז המיובאת בייצור.

4 סיכום

המבחן של הביתהידרוקסיפרופיל מתיל תאיתבמכשיר בדיקה קטן של 10 ליטר, ניתן לראות כי יש לו את ההיתכנות להחליף הידרוקסיפרופיל מתיל תאית מיובאת; תוצאות בדיקת החלפת הייצור מראות כי הידרוקסיפרופיל מתיל תאית מקומית משמשת לייצור שרף PVC, ואין הבדל משמעותי בין מדדי האיכות העיקריים של שרף PVC גמור לבין הידרוקסיפרופיל מתיל תאית מיובאת. נכון לעכשיו, מחיר התאית המקומית בשוק נמוך מזה של התאית המיובאת. לכן, אם משתמשים בתאית מקומית בייצור, ניתן להפחית משמעותית את עלות עזרי הייצור.