Abstract: De toepassing van binnenlandsehydroxypropylmethylcelluloseIn plaats van geïmporteerde hydroxypropylmethylcellulose werd een andere variant gebruikt voor de productie van PVC met een hoge polymerisatiegraad. De effecten van twee soorten hydroxypropylmethylcellulose op de eigenschappen van PVC met een hoge polymerisatiegraad werden onderzocht. De resultaten toonden aan dat het mogelijk is om geïmporteerde hydroxypropylmethylcellulose te vervangen door binnenlandse hydroxypropylmethylcellulose.
PVC-harsen met een hoge polymerisatiegraad verwijzen naar PVC-harsen met een gemiddelde polymerisatiegraad van meer dan 1700 of met een licht verknoopte structuur tussen moleculen, waarbij de meest voorkomende PVC-harsen een gemiddelde polymerisatiegraad van 2500 hebben [1]. In vergelijking met gewone PVC-hars heeft PVC-hars met een hoge polymerisatiegraad een hoge veerkracht, een geringe compressievervorming, een goede hittebestendigheid, verouderingsbestendigheid, vermoeiingsbestendigheid en slijtvastheid. Het is een ideaal alternatief voor rubber en kan worden gebruikt in afdichtingsstrips voor auto's, draden en kabels, medische katheters, enz. [2].
De productiemethode van PVC met een hoge polymerisatiegraad is voornamelijk suspensiepolymerisatie [3-4]. Bij de productie via de suspensiemethode is het dispergeermiddel een belangrijk hulpstof, en het type en de hoeveelheid ervan hebben direct invloed op de deeltjesvorm, de deeltjesgrootteverdeling en de weekmakerabsorptie van de uiteindelijke PVC-hars. De meest gebruikte dispersiesystemen zijn polyvinylalcoholsystemen en composietdispersiesystemen van hydroxypropylmethylcellulose en polyvinylalcohol, waarbij binnenlandse fabrikanten voornamelijk de laatstgenoemde gebruiken [5].
1 Belangrijkste grondstoffen en specificaties
De belangrijkste grondstoffen en specificaties die in de test zijn gebruikt, staan vermeld in Tabel 1. Uit Tabel 1 blijkt dat de in dit artikel geselecteerde binnenlandse hydroxypropylmethylcellulose overeenkomt met de geïmporteerde hydroxypropylmethylcellulose, wat een voorwaarde vormt voor de substitutietest in dit artikel.
2 Testinhoud
2.1 Bereiding van een hydroxypropylmethylcellulose-oplossing
Neem een bepaalde hoeveelheid gedemineraliseerd water, doe dit in een kom en verwarm het tot 70 °C. Voeg vervolgens geleidelijk hydroxypropylmethylcellulose toe onder constant roeren. De cellulose drijft eerst op het water, maar verspreidt zich geleidelijk totdat het gelijkmatig is gemengd. Koel de oplossing af tot het gewenste volume.
Tabel 1 Belangrijkste grondstoffen en hun specificaties
| Naam van de grondstof | Specificatie |
| Vinylchloridemonomeer | Kwaliteitsscore ≥ 99,98% |
| Ontzout water | Geleidbaarheid ≤ 10,0 μs/cm, pH-waarde 5,00 tot 9,00 |
| Polyvinylalcohol A | Alcoholgehalte 78,5% tot 81,5%, asgehalte ≤ 0,5%, vluchtige stoffen ≤ 5,0% |
| Polyvinylalcohol B | Alcoholgehalte 71,0% tot 73,5%, viscositeit 4,5 tot 6,5 mPa·s, vluchtige stoffen ≤ 5,0% |
| Polyvinylalcohol C | Alcoholgehalte 54,0% tot 57,0%, viscositeit 800 ~ 1400 mPa·s, vaststofgehalte 39,5% tot 40,5% |
| Geïmporteerde hydroxypropylmethylcellulose A | Viscositeit 40 ~ 60 mPa s, methoxyl massafractie 28% ~ 30%, hydroxypropyl massafractie 7% ~ 12%, vochtgehalte ≤5,0% |
| Binnenlandse hydroxypropylmethylcellulose B | Viscositeit 40 ~ 60 mPa s, methoxyl massafractie 28% ~ 30%, hydroxypropyl massafractie 7% ~ 12%, vochtgehalte ≤5,0% |
| Bis(2-ethylhexylperoxydicarbonaat) | Massafractie [ (45 ~ 50) ± 1] % |
2.2 Testmethode
Op een kleine testopstelling van 10 liter werd met geïmporteerde hydroxypropylmethylcellulose een referentietest uitgevoerd om de basisformule van de kleinschalige test te bepalen. Vervolgens werd de geïmporteerde hydroxypropylmethylcellulose vervangen door binnenlandse hydroxypropylmethylcellulose. De PVC-harsproducten die met verschillende soorten hydroxypropylmethylcellulose waren geproduceerd, werden vergeleken om de haalbaarheid van vervanging door binnenlandse hydroxypropylmethylcellulose te onderzoeken. Op basis van de resultaten van de kleinschalige test werd de productietest uitgevoerd.
2. 3 Teststappen
Reinig vóór de reactie de polymerisatieketel, sluit de bodemklep, voeg een bepaalde hoeveelheid ontzout water toe en vervolgens het dispergeermiddel; sluit het deksel van de ketel, vacuüm deze na het doorstaan van de stikstofdruktest en voeg vervolgens vinylchloridemonomeer toe; voeg na koud roeren de initiator toe; verhoog de temperatuur in de ketel met circulerend water tot de reactietemperatuur en voeg tijdens dit proces tijdig ammoniumbicarbonaatoplossing toe om de pH-waarde van het reactiesysteem aan te passen; wanneer de reactiedruk daalt tot de in de formule gespecificeerde druk, voeg een terminatiemiddel en een antischuimmiddel toe en laat het product los. Het eindproduct, PVC-hars, wordt verkregen door centrifugeren en drogen en vervolgens bemonsterd voor analyse.
2.4 Analysemethoden
Volgens de relevante testmethoden in de bedrijfsnorm Q31/0116000823C002-2018 werden het viscositeitsgetal, de schijnbare dichtheid, het gehalte aan vluchtige stoffen (inclusief water) en de weekmakerabsorptie van 100 g PVC-hars van de afgewerkte PVC-hars getest en geanalyseerd; de gemiddelde deeltjesgrootte van de PVC-hars werd bepaald; de morfologie van de PVC-harsdeeltjes werd waargenomen met behulp van een scanningelektronenmicroscoop.
3 Resultaten en discussie
3.1 Vergelijkende analyse van de kwaliteit van verschillende batches PVC-hars bij kleinschalige polymerisatie
Pers 2. Volgens de in punt 4 beschreven testmethode werd elke batch kleinschalig geproduceerde PVC-hars getest en de resultaten worden weergegeven in tabel 2.
Tabel 2 toont de resultaten van verschillende batches kleine tests.
| Partij | Hydroxypropylmethylcellulose | Schijnbare dichtheid/(g/ml) | Gemiddelde deeltjesgrootte/μm | Viscositeit/(ml/g) | Weekmakerabsorptie van 100 g PVC-hars/g | Vluchtige stoffen/% |
| 1# | Importeren | 0,36 | 180 | 196 | 42 | 0,16 |
| 2# | Importeren | 0,36 | 175 | 196 | 42 | 0,20 |
| 3# | Importeren | 0,36 | 182 | 195 | 43 | 0,20 |
| 4# | Huiselijk | 0,37 | 165 | 194 | 41 | 0,08 |
| 5# | Huiselijk | 0,38 | 164 | 194 | 41 | 0,24 |
| 6# | Huiselijk | 0,36 | 167 | 194 | 43 | 0,22 |
Uit tabel 2 blijkt: de schijnbare dichtheid, het viscositeitsgetal en de weekmakerabsorptie van de verkregen PVC-hars liggen relatief dicht bij elkaar bij gebruik van verschillende cellulosesoorten voor kleinschalige tests; het harsproduct verkregen met de binnenlandse hydroxypropylmethylcelluloseformule heeft een iets kleinere gemiddelde deeltjesgrootte.
Figuur 1 toont de SEM-afbeeldingen van PVC-harsproducten verkregen met behulp van verschillende hydroxypropylmethylcellulose.
(1)—Geïmporteerde hydroxypropylmethylcellulose
(2)—Binnenlandse hydroxypropylmethylcellulose
Fig. 1 SEM-afbeelding van harsen geproduceerd in 10 liter polymerisator in aanwezigheid van verschillende hydroxypropylmethylcellulose
Uit figuur 1 blijkt dat de oppervlaktestructuren van de PVC-harsdeeltjes die met verschillende cellulose-dispergeermiddelen zijn geproduceerd, relatief veel op elkaar lijken.
Samenvattend kan worden gesteld dat de in dit artikel geteste, in eigen land geproduceerde hydroxypropylmethylcellulose een geschikt alternatief is voor geïmporteerde hydroxypropylmethylcellulose.
3.2 Vergelijkende analyse van de kwaliteit van PVC-hars met een hoge polymerisatiegraad in een productietest
Vanwege de hoge kosten en risico's van productietests kan het volledige vervangingsschema van kleinschalige tests niet direct worden toegepast. Daarom is gekozen voor een schema waarbij het aandeel binnenlandse hydroxypropylmethylcellulose in de formule geleidelijk wordt verhoogd. De testresultaten van elke batch worden weergegeven in tabel 3.
Tabel 3 Testresultaten van verschillende productiebatches
| Partij | M (binnenlandse hydroxypropylmethylcellulose):M (geïmporteerde hydroxypropylmethylcellulose) | Schijnbare dichtheid/(g/ml) | Viscositeitsgetal/(ml/g) | Weekmakerabsorptie van 100 g PVC-hars/g | Vluchtige stoffen/% |
| 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 |
Uit tabel 3 blijkt dat het gebruik van binnenlandse hydroxypropylmethylcellulose geleidelijk werd verhoogd totdat alle batches binnenlandse hydroxypropylmethylcellulose de geïmporteerde hydroxypropylmethylcellulose vervingen. De belangrijkste indicatoren, zoals de weekmakerabsorptie en de schijnbare dichtheid, vertoonden geen significante schommelingen, wat aangeeft dat de in dit onderzoek geselecteerde binnenlandse hydroxypropylmethylcellulose de geïmporteerde hydroxypropylmethylcellulose in de productie kan vervangen.
4 Conclusie
De test van binnenlandsehydroxypropylmethylcelluloseTests met een kleine testopstelling van 10 liter tonen aan dat het mogelijk is om geïmporteerde hydroxypropylmethylcellulose te vervangen. De resultaten van de productietests laten zien dat er bij gebruik van binnenlandse hydroxypropylmethylcellulose voor de productie van PVC-hars geen significant verschil is in de belangrijkste kwaliteitsindicatoren van de afgewerkte PVC-hars. Momenteel is de prijs van binnenlandse cellulose op de markt lager dan die van geïmporteerde cellulose. Daarom kunnen de productiekosten aanzienlijk worden verlaagd door binnenlandse cellulose te gebruiken.
Geplaatst op: 25 april 2024