การประยุกต์ใช้ไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลสในประเทศในการผลิตโพลีไวนิลคลอไรด์ที่มีระดับการพอลิเมอร์สูง

บทคัดย่อ : การประยุกต์ใช้ระบบภายในประเทศไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลสแทนที่จะนำเข้าจากต่างประเทศ ก็ได้นำพีวีซีที่มีระดับพอลิเมอร์ไรเซชันสูงมาใช้ในการผลิต ได้มีการศึกษาผลกระทบของไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลสสองชนิดต่อคุณสมบัติของพีวีซีที่มีระดับพอลิเมอร์ไรเซชันสูง ผลการทดลองแสดงให้เห็นว่ามีความเป็นไปได้ที่จะทดแทนไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลสที่นำเข้าในประเทศได้

เรซิน PVC ที่มีระดับพอลิเมอไรเซชันสูงหมายถึงเรซิน PVC ที่มีระดับพอลิเมอไรเซชันเฉลี่ยมากกว่า 1,700 หรือมีโครงสร้างเชื่อมขวางเล็กน้อยระหว่างโมเลกุล ซึ่งเรซิน PVC ที่พบมากที่สุดคือเรซินที่มีระดับพอลิเมอไรเซชันเฉลี่ย 2,500 [1] เมื่อเปรียบเทียบกับเรซิน PVC ทั่วไปแล้ว เรซิน PVC ที่มีระดับพอลิเมอไรเซชันสูงจะมีความทนทานสูง การบีบอัดตัวน้อย ทนความร้อนได้ดี ทนทานต่อการเสื่อมสภาพ ทนทานต่อความเมื่อยล้า และทนต่อการสึกหรอ เรซินนี้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับใช้ทดแทนยางและสามารถใช้ทำแถบปิดผนึกรถยนต์ สายไฟและสายเคเบิล สายสวนทางการแพทย์ เป็นต้น [2]

วิธีการผลิตพีวีซีที่มีระดับการเกิดพอลิเมอร์สูงนั้นส่วนใหญ่เป็นการพอลิเมอร์แบบแขวนลอย [3-4] ในการผลิตด้วยวิธีแขวนลอย สารกระจายตัวเป็นสารช่วยที่สำคัญ และชนิดและปริมาณของสารนี้จะส่งผลโดยตรงต่อรูปร่างของอนุภาค การกระจายขนาดอนุภาค และการดูดซับพลาสติไซเซอร์ของเรซินพีวีซีสำเร็จรูป ระบบกระจายตัวที่ใช้กันทั่วไป ได้แก่ ระบบโพลีไวนิลแอลกอฮอล์และระบบกระจายตัวแบบผสมไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลสและโพลีไวนิลแอลกอฮอล์ โดยผู้ผลิตในประเทศส่วนใหญ่มักใช้ระบบหลัง [5]

1 วัตถุดิบหลักและรายละเอียด

วัตถุดิบหลักและข้อกำหนดที่ใช้ในการทดสอบแสดงอยู่ในตารางที่ 1 จากตารางที่ 1 จะเห็นได้ว่าไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลสในประเทศที่เลือกในบทความนี้สอดคล้องกับไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลสที่นำเข้า ซึ่งเป็นข้อกำหนดเบื้องต้นสำหรับการทดสอบการทดแทนในบทความนี้

2. เนื้อหาการทดสอบ

2.1 การเตรียมสารละลายไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลส

นำน้ำดีไอออนไนซ์จำนวนหนึ่งใส่ในภาชนะแล้วอุ่นที่อุณหภูมิ 70°C จากนั้นค่อยๆ เติมไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลสลงไปโดยคนตลอดเวลา เซลลูโลสจะลอยอยู่บนน้ำก่อน จากนั้นจึงค่อย ๆ กระจายจนเข้ากันดี ปล่อยให้สารละลายเย็นลงจนมีปริมาตรตามต้องการ

ตารางที่ 1 วัตถุดิบหลักและรายละเอียด

2.2 วิธีทดสอบ

ในอุปกรณ์ทดสอบขนาดเล็ก 10 ลิตร ให้ใช้ไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลสที่นำเข้าเพื่อทำการทดสอบมาตรฐานเพื่อกำหนดสูตรพื้นฐานของการทดสอบขนาดเล็ก ใช้ไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลสในประเทศเพื่อแทนที่ไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลสที่นำเข้าสำหรับการทดสอบ เปรียบเทียบผลิตภัณฑ์เรซิน PVC ที่ผลิตจากไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลสที่แตกต่างกันเพื่อศึกษาความเป็นไปได้ในการแทนที่ไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลสในประเทศ ตามผลการทดสอบขนาดเล็ก จะดำเนินการทดสอบการผลิต

2. 3 ขั้นตอนการทดสอบ

ก่อนเกิดปฏิกิริยา ให้ทำความสะอาดหม้อปฏิกิริยาโพลีเมอไรเซชัน ปิดวาล์วที่ก้นหม้อ เติมน้ำที่ผ่านการกำจัดเกลือออกในปริมาณหนึ่ง แล้วจึงเติมสารกระจายตัว ปิดฝาหม้อ ดูดฝุ่นหลังจากผ่านการทดสอบแรงดันไนโตรเจน แล้วจึงเติมไวนิลคลอไรด์โมโนเมอร์ หลังจากการกวนแบบเย็นแล้ว ให้เติมตัวเริ่มต้น ใช้การหมุนเวียนน้ำเพื่อเพิ่มอุณหภูมิในหม้อไปที่อุณหภูมิปฏิกิริยา และเติมสารละลายแอมโมเนียมไบคาร์บอเนตในเวลาที่เหมาะสมระหว่างกระบวนการนี้เพื่อปรับค่า pH ของระบบปฏิกิริยา เมื่อความดันปฏิกิริยาลดลงถึงความดันที่ระบุในสูตร ให้เติมตัวแทนยุติการเกิดฟอง และระบายออก ผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปของเรซิน PVC ได้มาจากการปั่นเหวี่ยงและการทำให้แห้ง จากนั้นเก็บตัวอย่างเพื่อวิเคราะห์

2.4 วิธีการวิเคราะห์

ตามวิธีการทดสอบที่เกี่ยวข้องในมาตรฐานองค์กร Q31/0116000823C002-2018 ได้มีการทดสอบและวิเคราะห์ค่าความหนืด ความหนาแน่นที่ปรากฏ สารระเหย (รวมถึงน้ำ) และการดูดซึมของพลาสติไซเซอร์ของเรซิน PVC 100 กรัมของเรซิน PVC สำเร็จรูป; มีการทดสอบขนาดอนุภาคเฉลี่ยของเรซิน PVC; สังเกตสัณฐานวิทยาของอนุภาคเรซิน PVC โดยใช้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด

3. ผลลัพธ์และการอภิปราย

3.1 การวิเคราะห์เปรียบเทียบคุณภาพของเรซิน PVC ในแต่ละแบตช์ในกระบวนการโพลีเมอไรเซชันขนาดเล็ก

กด 2 ตามวิธีการทดสอบที่อธิบายไว้ในข้อ 4 เรซิน PVC สำเร็จรูปขนาดเล็กแต่ละชุดได้รับการทดสอบ และผลลัพธ์แสดงอยู่ในตารางที่ 2

ตารางที่ 2 ผลการทดสอบชุดเล็กต่าง ๆ

จะเห็นได้จากตารางที่ 2: ความหนาแน่นที่ปรากฏ ค่าความหนืด และการดูดซับของพลาสติไซเซอร์ของเรซิน PVC ที่ได้นั้นค่อนข้างใกล้เคียงกันโดยใช้เซลลูโลสต่างกันสำหรับการทดสอบขนาดเล็ก; ผลิตภัณฑ์เรซินที่ได้จากการใช้สูตรไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลสในประเทศนั้น ขนาดอนุภาคโดยเฉลี่ยมีขนาดเล็กกว่าเล็กน้อย

รูปที่ 1 แสดงภาพ SEM ของผลิตภัณฑ์เรซิน PVC ที่ได้จากการใช้ไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลสต่างๆ

(1)—ไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลสนำเข้า

(2)—ไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลสในประเทศ

รูปที่ 1 SEM ของเรซินที่ผลิตในพอลิเมอไรเซชัน 10 ลิตรที่มีไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลสต่างกัน

จากรูปที่ 1 จะเห็นได้ว่าโครงสร้างพื้นผิวของอนุภาคเรซิน PVC ที่ผลิตโดยสารกระจายเซลลูโลสต่างๆ มีความคล้ายคลึงกันค่อนข้างมาก

สรุปได้ว่า ไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลสในประเทศที่ทดสอบในเอกสารนี้มีความเป็นไปได้ในการทดแทนไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลสที่นำเข้า

3.2 การวิเคราะห์เปรียบเทียบคุณภาพของเรซิน PVC ที่มีระดับพอลิเมอไรเซชันสูงในการทดสอบการผลิต

เนื่องจากต้นทุนสูงและความเสี่ยงของการทดสอบการผลิต จึงไม่สามารถใช้แผนการทดแทนทั้งหมดของการทดสอบขนาดเล็กได้โดยตรง ดังนั้น จึงใช้แผนการค่อยๆ เพิ่มสัดส่วนของไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลสในประเทศในสูตร ผลการทดสอบของแต่ละชุดแสดงอยู่ในตารางที่ 3

ตารางที่ 3 ผลการทดสอบชุดการผลิตต่าง ๆ

จากตารางที่ 3 จะเห็นได้ว่าการใช้ไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลสในประเทศค่อยๆ เพิ่มขึ้นเรื่อยๆ จนกระทั่งไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลสในประเทศทั้งหมดเข้ามาแทนที่ไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลสที่นำเข้า ตัวบ่งชี้หลัก เช่น การดูดซับพลาสติไซเซอร์และความหนาแน่นที่ปรากฏนั้นไม่ผันผวนอย่างมีนัยสำคัญ ซึ่งบ่งชี้ว่าไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลสในประเทศที่เลือกใช้ในบทความนี้สามารถแทนที่ไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลสที่นำเข้าในการผลิตได้

4 บทสรุป

การทดสอบของในประเทศไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลสจากการทดสอบอุปกรณ์ขนาดเล็ก 10 ลิตร พบว่าอุปกรณ์ดังกล่าวสามารถทดแทนไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลสที่นำเข้าได้ ผลการทดสอบการทดแทนการผลิตแสดงให้เห็นว่าไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลสในประเทศใช้สำหรับการผลิตเรซินพีวีซี โดยตัวบ่งชี้คุณภาพหลักของเรซินพีวีซีสำเร็จรูปและไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลสที่นำเข้าไม่มีความแตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญ ในปัจจุบัน ราคาเซลลูโลสในประเทศในตลาดต่ำกว่าเซลลูโลสที่นำเข้า ดังนั้น หากใช้เซลลูโลสในประเทศในการผลิต ต้นทุนของสารช่วยการผลิตก็จะลดลงอย่างมาก