Применение отечественной гидроксипропилметилцеллюлозы в производстве поливинилхлорида с высокой степенью полимеризации.

Аннотация: Применение бытовыхгидроксипропилметилцеллюлозаВместо импортного ПВХ была внедрена технология производства ПВХ с высокой степенью полимеризации. Было исследовано влияние двух видов гидроксипропилметилцеллюлозы на свойства ПВХ с высокой степенью полимеризации. Результаты показали, что замена импортного гидроксипропилметилцеллюлозы на отечественный является целесообразной.

Высокополимеризованные ПВХ-смолы — это ПВХ-смолы со средней степенью полимеризации более 1700 или со слегка сшитой структурой между молекулами, среди которых наиболее распространены ПВХ-смолы со средней степенью полимеризации 2500 [1]. По сравнению с обычной ПВХ-смолой, высокополимеризованная ПВХ-смола обладает высокой упругостью, малой остаточной деформацией при сжатии, хорошей термостойкостью, устойчивостью к старению, усталостной прочностью и износостойкостью. Она является идеальным заменителем резины и может использоваться в автомобильных уплотнительных лентах, проводах и кабелях, медицинских катетерах и т. д. [2].

Основной метод производства ПВХ с высокой степенью полимеризации — суспензионная полимеризация [3-4]. При производстве суспензионным методом диспергирующий агент является важным вспомогательным веществом, и его тип и количество напрямую влияют на форму частиц, распределение частиц по размерам и поглощение пластификатора готовой ПВХ-смолой. Наиболее часто используемые дисперсионные системы — это системы на основе поливинилового спирта и композитные дисперсионные системы на основе гидроксипропилметилцеллюлозы и поливинилового спирта, причем отечественные производители в основном используют последние [5].

1. Основные сырьевые материалы и технические характеристики.

Основные сырьевые материалы и технические характеристики, использованные в исследовании, приведены в таблице 1. Из таблицы 1 видно, что выбранная в данной работе отечественная гидроксипропилметилцеллюлоза соответствует импортной, что является необходимым условием для проведения теста на замещение в данной работе.

2 Содержание теста

2.1 Приготовление раствора гидроксипропилметилцеллюлозы

Возьмите определенное количество деионизированной воды, налейте ее в емкость и нагрейте до 70°C, затем постепенно добавляйте гидроксипропилметилцеллюлозу при постоянном перемешивании. Целлюлоза сначала плавает на поверхности воды, а затем постепенно диспергируется до равномерного распределения. Охладите раствор до нужного объема.

Таблица 1. Основные виды сырья и их характеристики.

2. 2 Метод испытания

На небольшом испытательном стенде объемом 10 л с использованием импортной гидроксипропилметилцеллюлозы проводились эталонные испытания для определения базовой формулы; для испытаний импортная гидроксипропилметилцеллюлоза заменялась отечественной; сравнивались ПВХ-смолы, полученные с использованием различной гидроксипропилметилцеллюлозы, для изучения возможности замены отечественной гидроксипропилметилцеллюлозы. На основе результатов небольших испытаний проводились производственные испытания.

2. 3 Этапа тестирования

Перед реакцией полимеризационный котел следует очистить, закрыть нижний клапан, добавить определенное количество обессоленной воды, а затем добавить диспергатор; закрыть крышку котла, после прохождения испытания под давлением азота создать вакуум, а затем добавить мономер винилхлорида; после холодного перемешивания добавить инициатор; с помощью циркулирующей воды повысить температуру в котле до температуры реакции и своевременно добавлять раствор бикарбоната аммония для регулирования значения pH реакционной системы; когда давление реакции снизится до давления, указанного в формуле, добавить терминатор и пеногаситель, а затем слить готовый продукт — поливинилхлоридную смолу — центрифугированием и сушкой, после чего отобрать пробы для анализа.

2. 4 Методы анализа

В соответствии с соответствующими методами испытаний, изложенными в стандарте предприятия Q31/0116000823C002-2018, были измерены и проанализированы вязкость, кажущаяся плотность, содержание летучих веществ (включая воду) и поглощение пластификатора 100 г готовой ПВХ-смолы; измерен средний размер частиц ПВХ-смолы; морфология частиц ПВХ-смолы исследована с помощью сканирующего электронного микроскопа.

3. Результаты и обсуждение

3.1 Сравнительный анализ качества различных партий ПВХ-смолы при мелкомасштабной полимеризации

Нажмите 2. В соответствии с методом испытаний, описанным в пункте 4, каждая партия мелкосерийной готовой ПВХ-смолы была протестирована, и результаты приведены в таблице 2.

Таблица 2. Результаты различных партий небольших тестов.

Из таблицы 2 видно: кажущаяся плотность, число вязкости и поглощение пластификатора полученной ПВХ-смолы относительно близки при использовании различных видов целлюлозы в небольших экспериментах; средний размер частиц смолы, полученной с использованием отечественной формулы гидроксипропилметилцеллюлозы, несколько меньше.

На рисунке 1 представлены изображения ПВХ-смолы, полученные с помощью сканирующего электронного микроскопа (СЭМ) при использовании различных гидроксипропилметилцеллюлоз.

(1) — Импортированная гидроксипропилметилцеллюлоза

(2) — Отечественная гидроксипропилметилцеллюлоза

Рис. 1. СЭМ-изображения смол, полученных в 10-литровом полимеризаторе в присутствии различных гидроксипропилметилцеллюлоз.

Как видно из рисунка 1, поверхностные структуры частиц ПВХ-смолы, полученных с использованием различных диспергаторов целлюлозы, относительно схожи.

В заключение можно сказать, что протестированная в данной работе отечественная гидроксипропилметилцеллюлоза имеет потенциал стать заменой импортной гидроксипропилметилцеллюлозы.

3.2 Сравнительный анализ качества ПВХ-смолы с высокой степенью полимеризации в ходе производственных испытаний

Из-за высокой стоимости и риска проведения производственных испытаний схема полной замены мелких испытаний не может быть применена напрямую. Поэтому используется схема постепенного увеличения доли отечественной гидроксипропилметилцеллюлозы в рецептуре. Результаты испытаний каждой партии показаны в таблице 3.

Таблица 3. Результаты испытаний различных производственных партий.

Из таблицы 3 видно, что использование отечественной гидроксипропилметилцеллюлозы постепенно увеличивалось до тех пор, пока все партии отечественной гидроксипропилметилцеллюлозы не заменили импортную. Основные показатели, такие как поглощение пластификатора и кажущаяся плотность, существенно не изменялись, что указывает на то, что выбранная в данной работе отечественная гидроксипропилметилцеллюлоза может заменить импортную в производстве.

4. Заключение

Проверка на соответствие внутренним требованиямгидроксипропилметилцеллюлозаНа небольшом испытательном устройстве объемом 10 л показано, что отечественная гидроксипропилметилцеллюлоза может заменить импортную; результаты испытаний по замене в производстве показывают, что при использовании отечественной гидроксипропилметилцеллюлозы для производства ПВХ-смолы основные показатели качества готовой ПВХ-смолы и импортной гидроксипропилметилцеллюлозы существенно не различаются. В настоящее время цена отечественной целлюлозы на рынке ниже, чем импортной. Следовательно, при использовании отечественной целлюлозы в производстве можно значительно снизить себестоимость вспомогательных веществ.