Aplicação da hidroxipropilmetilcelulose nacional na produção de policloreto de vinila com alto grau de polimerização.

Resumo: A aplicação de métodos domésticoshidroxipropilmetilceluloseEm vez de importar, foi introduzida a hidroxipropilmetilcelulose nacional na produção de PVC com alto grau de polimerização. Os efeitos de dois tipos de hidroxipropilmetilcelulose nas propriedades do PVC com alto grau de polimerização foram investigados. Os resultados mostraram que é viável substituir a hidroxipropilmetilcelulose importada pela nacional.

Resinas de PVC de alto grau de polimerização referem-se a resinas de PVC com um grau médio de polimerização superior a 1.700 ou com uma estrutura ligeiramente reticulada entre as moléculas, sendo as mais comuns as resinas de PVC com um grau médio de polimerização de 2.500 [1]. Comparadas com a resina de PVC comum, as resinas de PVC de alto grau de polimerização apresentam alta resiliência, baixa deformação permanente à compressão, boa resistência ao calor, resistência ao envelhecimento, resistência à fadiga e resistência ao desgaste. São um substituto ideal para a borracha e podem ser utilizadas em tiras de vedação automotivas, fios e cabos, cateteres médicos, etc. [2].

O método de produção de PVC com alto grau de polimerização é principalmente a polimerização em suspensão [3-4]. Na produção pelo método de suspensão, o dispersante é um importante agente auxiliar, e seu tipo e quantidade afetam diretamente a forma das partículas, a distribuição do tamanho das partículas e a absorção do plastificante da resina de PVC acabada. Os sistemas de dispersão comumente usados ​​são os sistemas de álcool polivinílico e os sistemas de dispersão compostos de hidroxipropilmetilcelulose e álcool polivinílico, sendo que os fabricantes nacionais utilizam principalmente este último [5].

1. Principais matérias-primas e especificações

As principais matérias-primas e especificações utilizadas no teste são apresentadas na Tabela 1. Pode-se observar na Tabela 1 que a hidroxipropilmetilcelulose nacional selecionada neste trabalho é compatível com a hidroxipropilmetilcelulose importada, o que constitui um pré-requisito para o teste de substituição aqui apresentado.

2 Conteúdo do teste

2.1 Preparação da solução de hidroxipropilmetilcelulose

Coloque uma certa quantidade de água deionizada em um recipiente e aqueça a 70 °C. Em seguida, adicione gradualmente a hidroxipropilmetilcelulose, sob agitação constante. A celulose flutuará na água inicialmente e, aos poucos, se dispersará até se misturar uniformemente. Deixe a solução esfriar até atingir o volume final.

Tabela 1 Principais matérias-primas e suas especificações

2.2 Método de teste

Em um dispositivo de teste de pequena escala de 10 L, utilizou-se hidroxipropilmetilcelulose importada para realizar testes de referência e determinar a fórmula básica do dispositivo. Em seguida, utilizou-se hidroxipropilmetilcelulose nacional para substituir a importada nos testes. Os produtos de resina de PVC produzidos com diferentes tipos de hidroxipropilmetilcelulose foram comparados para avaliar a viabilidade da substituição da hidroxipropilmetilcelulose nacional. Com base nos resultados dos testes de pequena escala, realizou-se o teste de produção em larga escala.

2. 3 Etapas de teste

Antes da reação, limpe o reator de polimerização, feche a válvula inferior, adicione uma certa quantidade de água dessalinizada e, em seguida, o dispersante; feche a tampa do reator, faça vácuo após passar no teste de pressão com nitrogênio e, então, adicione o monômero de cloreto de vinila; após agitação a frio, adicione o iniciador; utilize água de circulação para elevar a temperatura no reator até a temperatura de reação e adicione solução de bicarbonato de amônio em tempo hábil durante este processo para ajustar o valor do pH do sistema de reação; quando a pressão de reação cair para a pressão especificada na fórmula, adicione um agente de parada e um agente antiespumante e descarregue. O produto final de resina de PVC foi obtido por centrifugação e secagem, e amostrado para análise.

2.4 Métodos de análise

De acordo com os métodos de teste relevantes na norma empresarial Q31/0116000823C002-2018, foram testados e analisados ​​o número de viscosidade, a densidade aparente, o teor de voláteis (incluindo água) e a absorção de plastificante de 100 g de resina de PVC acabada; o tamanho médio das partículas da resina de PVC foi testado; a morfologia das partículas de resina de PVC foi observada usando um microscópio eletrônico de varredura.

3 Resultados e Discussão

3.1 Análise comparativa da qualidade de diferentes lotes de resina de PVC em polimerização em pequena escala

Pressione 2. De acordo com o método de teste descrito em 4, cada lote de resina de PVC acabada em pequena escala foi testado e os resultados são mostrados na Tabela 2.

Tabela 2: Resultados de diferentes lotes de pequenos testes

Como pode ser observado na Tabela 2: A densidade aparente, o número de viscosidade e a absorção de plastificante da resina de PVC obtida são relativamente próximos, independentemente do tipo de celulose utilizado no teste em pequena escala; o produto de resina obtido com a fórmula nacional de hidroxipropilmetilcelulose apresenta um tamanho médio de partícula ligeiramente menor.

A Figura 1 mostra as imagens de MEV (Microscopia Eletrônica de Varredura) dos produtos de resina de PVC obtidos utilizando diferentes tipos de hidroxipropilmetilcelulose.

(1)—Hidropropilmetilcelulose importada

(2)—Hidropropilmetilcelulose doméstica

Figura 1. Imagem de microscopia eletrônica de varredura (MEV) das resinas produzidas em um polimerizador de 10 L na presença de diferentes concentrações de hidroxipropilmetilcelulose.

Como pode ser observado na Figura 1, as estruturas superficiais das partículas de resina de PVC produzidas por diferentes dispersantes de celulose são relativamente semelhantes.

Em resumo, pode-se observar que a hidroxipropilmetilcelulose nacional testada neste estudo apresenta viabilidade para substituir a hidroxipropilmetilcelulose importada.

3.2 Análise comparativa da qualidade da resina de PVC com alto grau de polimerização em teste de produção

Devido ao alto custo e risco dos testes de produção, o esquema de substituição completa por testes em pequena escala não pode ser aplicado diretamente. Portanto, adotou-se o esquema de aumento gradual da proporção de hidroxipropilmetilcelulose nacional na fórmula. Os resultados dos testes de cada lote são apresentados na Tabela 3.

Tabela 3 Resultados dos testes de diferentes lotes de produção

Conforme demonstrado na Tabela 3, o uso de hidroxipropilmetilcelulose nacional aumentou gradualmente até que todos os lotes produzidos com hidroxipropilmetilcelulose nacional substituíram a hidroxipropilmetilcelulose importada. Os principais indicadores, como absorção de plastificante e densidade aparente, não apresentaram flutuações significativas, indicando que a hidroxipropilmetilcelulose nacional selecionada neste estudo pode substituir a hidroxipropilmetilcelulose importada na produção.

4 Conclusão

O teste do domésticohidroxipropilmetilceluloseTestes em um dispositivo de pequena escala de 10 L mostram a viabilidade de substituir a hidroxipropilmetilcelulose importada. Os resultados dos testes de substituição na produção demonstram que, ao utilizar hidroxipropilmetilcelulose nacional na produção de resina de PVC, os principais indicadores de qualidade da resina de PVC acabada não apresentam diferenças significativas em relação à hidroxipropilmetilcelulose importada. Atualmente, o preço da celulose nacional no mercado é inferior ao da celulose importada. Portanto, o uso de celulose nacional na produção pode reduzir significativamente os custos com insumos.