Застосування вітчизняної гідроксипропілметилцелюлози у виробництві полівінілхлориду високого ступеня полімеризації

Анотація: Застосування вітчизнянихгідроксипропілметилцелюлозазамість імпортної у виробництво ПВХ з високим ступенем полімеризації було впроваджено... Було досліджено вплив двох видів гідроксипропілметилцелюлози на властивості ПВХ з високим ступенем полімеризації. Результати показали, що замінити імпортну гідроксипропілметилцелюлозу на вітчизняну...

ПВХ смоли з високим ступенем полімеризації відносяться до ПВХ смол із середнім ступенем полімеризації понад 1700 або зі слабо зшитою структурою між молекулами, серед яких найпоширенішими є ПВХ смоли із середнім ступенем полімеризації 2500 [1]. Порівняно зі звичайною ПВХ смолою, ПВХ смола з високим ступенем полімеризації має високу пружність, малу остаточну деформацію при стисканні, добру термостійкість, стійкість до старіння, стійкість до втоми та зносостійкість. Вона є ідеальним замінником гуми та може використовуватися в автомобільних ущільнювальних стрічках, дротах та кабелях, медичних катетерах тощо [2].

Метод виробництва ПВХ з високим ступенем полімеризації є переважно суспензійною полімеризацією [3-4]. У виробництві суспензійним методом диспергатор є важливим допоміжним агентом, і його тип і кількість безпосередньо впливають на форму частинок, розподіл частинок за розмірами та поглинання пластифікатора готовою ПВХ-смолою. Найчастіше використовуваними дисперсійними системами є полівінілові спиртові системи та гідроксипропілметилцелюлоза та композитні дисперсійні системи на основі полівінілового спирту, а вітчизняні виробники здебільшого використовують останні [5].

1 Основна сировина та технічні характеристики

Основна сировина та специфікації, що використовувалися у випробуванні, наведено в таблиці 1. З таблиці 1 видно, що вітчизняна гідроксипропілметилцелюлоза, обрана в цій роботі, відповідає імпортній гідроксипропілметилцелюлозі, що є передумовою для проведення випробування на заміщення в цій роботі.

2 Зміст тесту

2.1 Приготування розчину гідроксипропілметилцелюлози

Візьміть певну кількість деіонізованої води, перелийте її в ємність та нагрійте до 70°C, потім поступово додайте гідроксипропілметилцелюлозу, постійно помішуючи. Целюлоза спочатку плаває на поверхні води, а потім поступово диспергується до однорідної суміші. Охолодіть розчин до потрібного об'єму.

Таблиця 1 Основна сировина та її характеристики

2.2 Метод випробування

На невеликому випробувальному пристрої об'ємом 10 л використовуйте імпортовану гідроксипропілметилцелюлозу для проведення контрольних випробувань, щоб визначити основну формулу невеликого випробування; використовуйте вітчизняну гідроксипропілметилцелюлозу для заміни імпортованої гідроксипропілметилцелюлози для випробувань; порівнюйте продукти з ПВХ-смоли, виготовлені з різних видів гідроксипропілметилцелюлози, для вивчення можливості заміни вітчизняної гідроксипропілметилцелюлози. За результатами невеликого випробування проводять виробниче випробування.

2. 3 Кроки тестування

Перед реакцією очистіть полімеризаційний котел, закрийте нижній клапан, додайте певну кількість опрісненої води, а потім додайте диспергатор; закрийте кришку котла, вакуумуйте після проходження випробування тиском азоту, а потім додайте мономер вінілхлориду; після холодного перемішування додайте ініціатор; використовуйте циркулюючу воду для підвищення температури в котлі до температури реакції та своєчасно додавайте розчин бікарбонату амонію під час цього процесу для регулювання значення pH реакційної системи; коли тиск реакції падає до тиску, зазначеного у формулі, додайте агент, що завершує реакцію, та піногасник, і вилийте. Готовий продукт з ПВХ смоли отримували центрифугуванням та сушінням, а проби відбирали для аналізу.

2. 4 Методи аналізу

Згідно з відповідними методами випробувань, викладеними у стандарті підприємства Q31/0116000823C002-2018, було випробувано та проаналізовано число в'язкості, уявну густину, кількість летких речовин (включаючи воду) та поглинання пластифікатора 100 г готової ПВХ-смоли; було випробувано середній розмір частинок ПВХ-смоли; морфологію частинок ПВХ-смоли спостерігали за допомогою скануючого електронного мікроскопа.

3 Результати та обговорення

3. 1 Порівняльний аналіз якості різних партій ПВХ смоли при полімеризації в малих масштабах

Прес 2. Відповідно до методу випробувань, описаного в пункті 4, було випробувано кожну партію дрібнозернистої готової ПВХ-смоли, а результати наведено в таблиці 2.

Таблиця 2 Результати різних партій невеликих випробувань

З таблиці 2 видно: уявна густина, число в'язкості та поглинання пластифікатора отриманої ПВХ-смоли є відносно близькими при використанні різної целюлози для невеликих випробувань; у смоляного продукту, отриманого з використанням вітчизняної формули гідроксипропілметилцелюлози, середній розмір частинок дещо менший.

На рисунку 1 показано SEM-зображення продуктів з ПВХ-смоли, отриманих з використанням різних видів гідроксипропілметилцелюлози.

(1)—Імпортована гідроксипропілметилцелюлоза

(2)—Вітчизняна гідроксипропілметилцелюлоза

Рис. 1 СЕМ смол, отриманих у 10-літровому полімеризаторі у присутності різних видів гідроксипропілметилцелюлози

З рисунка 1 видно, що поверхневі структури частинок ПВХ-смоли, отриманих за допомогою різних диспергаторів целюлози, є відносно схожими.

Підсумовуючи, можна побачити, що вітчизняна гідроксипропілметилцелюлоза, протестована в цій роботі, має можливість замінити імпортну гідроксипропілметилцелюлозу.

3. 2 Порівняльний аналіз якості ПВХ смоли з високим ступенем полімеризації у виробничих випробуваннях

Через високу вартість та ризик виробничих випробувань, повну схему заміни невеликим випробуванням неможливо безпосередньо застосувати. Тому прийнято схему поступового збільшення частки вітчизняної гідроксипропілметилцелюлози у формулі. Результати випробувань кожної партії наведено в таблиці 3.

Таблиця 3 Результати випробувань різних виробничих партій

З таблиці 3 видно, що використання вітчизняної гідроксипропілметилцелюлози поступово збільшувалося, доки всі партії вітчизняної гідроксипропілметилцелюлози не замінили імпортну гідроксипропілметилцелюлозу. Основні показники, такі як поглинання пластифікатора та видима щільність, суттєво не коливалися, що свідчить про те, що вітчизняна гідроксипропілметилцелюлоза, обрана в цій роботі, може замінити імпортну гідроксипропілметилцелюлозу у виробництві.

4 Висновок

Випробування вітчизнянихгідроксипропілметилцелюлозаНа невеликому випробувальному пристрої об'ємом 10 л показано, що є можливість замінити імпортовану гідроксипропілметилцелюлозу; результати випробувань на заміщення виробництва показують, що для виробництва ПВХ-смоли використовується вітчизняна гідроксипропілметилцелюлоза, основні показники якості готової ПВХ-смоли та імпортованої гідроксипропілметилцелюлози суттєво не відрізняються. Наразі ціна на вітчизняну целюлозу на ринку нижча, ніж на імпортну целюлозу. Тому, якщо у виробництві використовується вітчизняна целюлоза, вартість допоміжних виробничих речовин може бути значно знижена.