Tóm tắt: Ứng dụng trong nướchydroxypropyl methylcelluloseThay vì sử dụng nguyên liệu nhập khẩu, người ta đã đưa vào sản xuất PVC có độ trùng hợp cao. Nghiên cứu này đã khảo sát ảnh hưởng của hai loại hydroxypropyl methylcellulose đến tính chất của PVC có độ trùng hợp cao. Kết quả cho thấy việc thay thế hydroxypropyl methylcellulose nhập khẩu bằng sản phẩm trong nước là khả thi.
Nhựa PVC có độ trùng hợp cao đề cập đến nhựa PVC có độ trùng hợp trung bình lớn hơn 1.700 hoặc có cấu trúc liên kết chéo nhẹ giữa các phân tử, trong đó phổ biến nhất là nhựa PVC có độ trùng hợp trung bình là 2.500 [1]. So với nhựa PVC thông thường, nhựa PVC có độ trùng hợp cao có độ đàn hồi cao, độ biến dạng nén nhỏ, khả năng chịu nhiệt tốt, khả năng chống lão hóa, khả năng chống mỏi và khả năng chống mài mòn. Nó là chất thay thế cao su lý tưởng và có thể được sử dụng trong các dải niêm phong ô tô, dây điện và cáp, ống thông y tế, v.v. [2].
Phương pháp sản xuất PVC có độ trùng hợp cao chủ yếu là trùng hợp huyền phù [3-4]. Trong sản xuất theo phương pháp huyền phù, chất phân tán là một chất phụ trợ quan trọng, loại và lượng của nó sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến hình dạng hạt, phân bố kích thước hạt và khả năng hấp thụ chất hóa dẻo của nhựa PVC thành phẩm. Các hệ phân tán thường được sử dụng là hệ polyvinyl alcohol và hệ phân tán hỗn hợp hydroxypropyl methylcellulose và polyvinyl alcohol, và các nhà sản xuất trong nước chủ yếu sử dụng loại sau [5].
1. Nguyên liệu chính và thông số kỹ thuật
Các nguyên liệu thô chính và thông số kỹ thuật được sử dụng trong thử nghiệm được thể hiện trong Bảng 1. Có thể thấy từ Bảng 1 rằng hydroxypropyl methylcellulose trong nước được lựa chọn trong bài báo này phù hợp với hydroxypropyl methylcellulose nhập khẩu, điều này tạo tiền đề cho thử nghiệm thay thế trong bài báo này.
2. Nội dung bài kiểm tra
2.1 Chuẩn bị dung dịch hydroxypropyl methylcellulose
Lấy một lượng nước khử ion nhất định, cho vào bình chứa và đun nóng đến 70°C, sau đó từ từ thêm hydroxypropyl methylcellulose vào trong khi khuấy đều. Ban đầu, cellulose sẽ nổi trên mặt nước, sau đó dần dần phân tán cho đến khi hỗn hợp đồng nhất. Làm nguội dung dịch đến thể tích quy định.
Bảng 1. Nguyên liệu chính và thông số kỹ thuật của chúng.
| Tên nguyên liệu thô | Thông số kỹ thuật |
| Monome vinyl clorua | Điểm chất lượng ≥99,98% |
| Nước khử muối | Độ dẫn điện ≤ 10,0 μs/cm, giá trị pH từ 5,00 đến 9,00 |
| Rượu polyvinyl A | Độ cồn phân hủy từ 78,5% đến 81,5%, hàm lượng tro ≤ 0,5%, chất dễ bay hơi ≤ 5,0% |
| Rượu polyvinyl B | Độ cồn phân hủy từ 71,0% đến 73,5%, độ nhớt từ 4,5 đến 6,5 mPa·s, hàm lượng chất bay hơi ≤ 5,0% |
| Rượu polyvinyl C | Độ cồn phân hủy từ 54,0% đến 57,0%, độ nhớt 800 ~ 1400 mPa·s, hàm lượng chất rắn từ 39,5% đến 40,5%. |
| Hydroxypropyl methylcellulose A nhập khẩu | Độ nhớt 40 ~ 60 mPa s, tỷ lệ khối lượng methoxyl 28% ~ 30%, tỷ lệ khối lượng hydroxypropyl 7% ~ 12%, độ ẩm ≤5,0% |
| Hydroxypropyl methylcellulose B nội địa | Độ nhớt 40 ~ 60 mPa s, tỷ lệ khối lượng methoxyl 28% ~ 30%, tỷ lệ khối lượng hydroxypropyl 7% ~ 12%, độ ẩm ≤5,0% |
| Bis (2-ethylhexyl peroxydicarbonate) | Phần trăm khối lượng [ (45 ~ 50) ± 1] % |
2.2 Phương pháp thử nghiệm
Trên thiết bị thử nghiệm nhỏ 10 lít, sử dụng hydroxypropyl methyl cellulose nhập khẩu để tiến hành các thử nghiệm chuẩn nhằm xác định công thức cơ bản của thử nghiệm nhỏ; sử dụng hydroxypropyl methyl cellulose trong nước để thay thế hydroxypropyl methyl cellulose nhập khẩu trong quá trình thử nghiệm; so sánh các sản phẩm nhựa PVC được sản xuất từ các loại hydroxypropyl methyl cellulose khác nhau để nghiên cứu tính khả thi thay thế của hydroxypropyl methyl cellulose trong nước. Dựa trên kết quả của thử nghiệm nhỏ, tiến hành thử nghiệm sản xuất.
2. 3 bước kiểm tra
Trước khi phản ứng, làm sạch nồi trùng hợp, đóng van đáy, thêm một lượng nước khử muối nhất định, sau đó thêm chất phân tán; đậy nắp nồi, hút chân không sau khi kiểm tra áp suất nitơ, rồi thêm monome vinyl clorua; sau khi khuấy lạnh, thêm chất khơi mào; sử dụng nước tuần hoàn để nâng nhiệt độ trong nồi lên nhiệt độ phản ứng, và thêm dung dịch amoni bicacbonat kịp thời trong quá trình này để điều chỉnh giá trị pH của hệ phản ứng; khi áp suất phản ứng giảm xuống áp suất quy định trong công thức, thêm chất kết thúc phản ứng và chất khử bọt, và xả sản phẩm cuối cùng là nhựa PVC thu được bằng phương pháp ly tâm và sấy khô, sau đó lấy mẫu để phân tích.
2. 4 Phương pháp phân tích
Theo các phương pháp thử nghiệm liên quan trong tiêu chuẩn doanh nghiệp Q31/0116000823C002-2018, chỉ số độ nhớt, mật độ biểu kiến, hàm lượng chất bay hơi (bao gồm nước) và khả năng hấp thụ chất hóa dẻo của 100 g nhựa PVC thành phẩm đã được kiểm tra và phân tích; kích thước hạt trung bình của nhựa PVC đã được kiểm tra; hình thái học của các hạt nhựa PVC được quan sát bằng kính hiển vi điện tử quét.
3. Kết quả và thảo luận
3.1 Phân tích so sánh chất lượng các lô nhựa PVC khác nhau trong quá trình trùng hợp quy mô nhỏ
Nhấn 2. Theo phương pháp thử nghiệm được mô tả trong mục 4, mỗi lô nhựa PVC thành phẩm quy mô nhỏ đều được thử nghiệm và kết quả được thể hiện trong Bảng 2.
Bảng 2 trình bày kết quả của các lô thử nghiệm nhỏ khác nhau.
| Lô | Hydroxypropyl methyl cellulose | Mật độ biểu kiến/(g/mL) | Kích thước hạt trung bình/μm | Độ nhớt/(mL/g) | Khả năng hấp thụ chất hóa dẻo của 100 g nhựa PVC/g | Chất dễ bay hơi/% |
| 1# | Nhập khẩu | 0,36 | 180 | 196 | 42 | 0,16 |
| 2# | Nhập khẩu | 0,36 | 175 | 196 | 42 | 0,20 |
| 3# | Nhập khẩu | 0,36 | 182 | 195 | 43 | 0,20 |
| 4# | Nội địa | 0.37 | 165 | 194 | 41 | 0,08 |
| 5# | Nội địa | 0,38 | 164 | 194 | 41 | 0,24 |
| 6# | Nội địa | 0,36 | 167 | 194 | 43 | 0,22 |
Từ Bảng 2 có thể thấy: Khối lượng riêng biểu kiến, độ nhớt và khả năng hấp thụ chất hóa dẻo của nhựa PVC thu được tương đối gần nhau khi sử dụng các loại cellulose khác nhau cho các thí nghiệm nhỏ; sản phẩm nhựa thu được bằng cách sử dụng công thức hydroxypropyl methylcellulose trong nước có kích thước hạt trung bình nhỏ hơn một chút.
Hình 1 trình bày ảnh SEM của các sản phẩm nhựa PVC thu được bằng cách sử dụng các loại hydroxypropyl methylcellulose khác nhau.
(1)—Hydropropyl metyl cellulose nhập khẩu
(2)—Hydropropyl metyl cellulose trong nước
Hình 1. Ảnh SEM của các loại nhựa được sản xuất trong thiết bị trùng hợp 10 lít với sự có mặt của các loại hydroxypropyl methyl cellulose khác nhau.
Từ Hình 1 có thể thấy rằng cấu trúc bề mặt của các hạt nhựa PVC được tạo ra bởi các chất phân tán cellulose khác nhau tương đối giống nhau.
Tóm lại, có thể thấy rằng hydroxypropyl methylcellulose sản xuất trong nước được thử nghiệm trong bài báo này có tính khả thi trong việc thay thế hydroxypropyl methylcellulose nhập khẩu.
3.2 Phân tích so sánh chất lượng nhựa PVC có độ trùng hợp cao trong thử nghiệm sản xuất
Do chi phí và rủi ro cao của việc thử nghiệm sản xuất, phương án thay thế hoàn toàn bằng các thử nghiệm nhỏ không thể áp dụng trực tiếp. Vì vậy, phương án tăng dần tỷ lệ hydroxypropyl methylcellulose nội địa trong công thức được áp dụng. Kết quả thử nghiệm của từng lô được thể hiện trong Bảng 3.
Bảng 3 Kết quả thử nghiệm của các lô sản xuất khác nhau
| Lô | M (hydroxypropyl methyl cellulose sản xuất trong nước):M (hydroxypropyl methyl cellulose nhập khẩu) | Mật độ biểu kiến/(g/mL) | Chỉ số độ nhớt/(mL/g) | Khả năng hấp thụ chất hóa dẻo của 100 g nhựa PVC/g | Chất dễ bay hơi/% |
| 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 |
Từ Bảng 3 có thể thấy rằng việc sử dụng hydroxypropyl methylcellulose trong nước đã tăng dần cho đến khi tất cả các lô hydroxypropyl methylcellulose trong nước đều thay thế hydroxypropyl methylcellulose nhập khẩu. Các chỉ tiêu chính như khả năng hấp thụ chất hóa dẻo và mật độ biểu kiến không biến động đáng kể, cho thấy hydroxypropyl methylcellulose trong nước được lựa chọn trong bài báo này có thể thay thế hydroxypropyl methylcellulose nhập khẩu trong sản xuất.
4. Kết luận
Bài kiểm tra trong nướchydroxypropyl methyl celluloseThử nghiệm trên thiết bị nhỏ 10 lít cho thấy sản phẩm này có khả thi để thay thế hydroxypropyl methyl cellulose nhập khẩu; kết quả thử nghiệm thay thế trong sản xuất cho thấy khi sử dụng hydroxypropyl methyl cellulose trong nước để sản xuất nhựa PVC, các chỉ tiêu chất lượng chính của nhựa PVC thành phẩm không có sự khác biệt đáng kể so với hydroxypropyl methyl cellulose nhập khẩu. Hiện nay, giá cellulose trong nước trên thị trường thấp hơn so với cellulose nhập khẩu. Do đó, nếu sử dụng cellulose trong nước trong sản xuất, chi phí vật tư hỗ trợ sản xuất có thể giảm đáng kể.
Thời gian đăng bài: 25/04/2024