Поливинилхлорид полимеризация

Если честно, каждый раз когда слышу про полимеризацию ПВХ, вспоминаю сколько людей до сих пор путает суспензионную и эмульсионную полимеризацию. Ладно, попробую разложить по полочкам.

Основные методы полимеризации

В промышленности в основном работаем с суспензионным методом - он дает более стабильные характеристики. Но вот эмульсионный... помню, на одном из заводов пытались перейти на него для специальных марок, и столкнулись с проблемой очистки от эмульгаторов. Получался ПВХ с повышенной зольностью.

Температурный контроль - это отдельная история. При суспензионной полимеризации отклонение даже на 2°C уже критично. Как-то на установке в Шанхае вышел из строя терморегулятор - получили партию с разбросом молекулярных масс от 40 до 120 тысяч. Пришлось весь объем пускать на переработку.

Инициаторы... Раньше использовали пероксид дикумила, но сейчас перешли на пероксид лауроила - он дает более предсказуемую кинетику. Хотя с ним свои сложности - нужно строго контролировать кислород в системе.

Промышленные нюансы

Реакторы объемом 50-120 м3 - это стандарт для современных производств. Но вот конструкция мешалки... У нас на заводе в Хэбэе долго не могли подобрать оптимальную конфигурацию. Оказалось, что турбинная мешалка с углом лопастей 45° дает наилучшее распределение частиц.

Отдельная головная боль - очистка мономера. Содержание ацетилена выше 1 ppm уже приводит к образованию ненасыщенных групп в цепи. Проверяли на установке в Даляне - при 5 ppm ацетилена получали ПВХ с пониженной термостабильностью на 30%.

Стабилизаторы на основе олова до сих пор используются, хотя все переходят на кальций-цинковые системы. Помню, как раз с АО Баодин Вайзе Новый Материал Технология совместно тестировали новые стабилизаторы для своих ПВХ-пен.

Специальные марки ПВХ

Для пенопластов нужен ПВХ с определенной структурой пор. Здесь важен не только молекулярный вес, но и распределение частиц по размерам. На сайте visight.ru хорошо описаны требования к таким маркам.

ПВХ для композитных материалов - это отдельная тема. Нужно обеспечивать хорошую адгезию к армирующим наполнителям. В АО Баодин Вайзе как раз специализируются на таких разработках - их ПВХ-пены используются в ветроэнергетике.

Попытки создать высокопрочный структурный ПВХ... Были эксперименты с привитой полимеризацией, но технологически сложно контролировать процесс. Получался материал с нестабильными свойствами.

Контроль качества

K-число - основной параметр, но не единственный. Насыпная плотность, размер частиц, содержание летучих - все это влияет на переработку. Особенно для пенопластов.

Помню, как при запуске новой линии в Тяньцзине три месяца не могли выйти на стабильные показатели по насыпной плотности. Оказалось, проблема в системе осушки мономера.

Современные анализаторы размера частиц сильно упростили жизнь. Раньше определяли ситовым анализом - погрешность до 15%. Сейчас лазерные дифракционные анализаторы дают погрешность не более 2%.

Перспективы развития

Тенденция к увеличению молекулярного веса - для специальных применений уже нужен ПВХ с Mw выше 150000. Но здесь возникают проблемы с переработкой - температура деструкции приближается к температуре переработки.

Биоцидные добавки... Для некоторых применений в судостроении требуется ПВХ с повышенной стойкостью к биоповреждениям. Сложность в том, чтобы добавки не влияли на процесс полимеризации.

Экологические требования ужесточаются - приходится искать альтернативы традиционным стабилизаторам. В АО Баодин Вайзе как раз ведут работы в этом направлении, что видно по их продукции для транспортных средств на новых источниках энергии.

Практические советы

При запуске реактора всегда проверяйте систему ингибирования - однажды видел, как из-за несвоевременной подачи ингибитора произошла runaway-полимеризация. Реактор пришлось выводить на ремонт на три недели.

Контроль pH в суспензии - кажется мелочью, но при отклонении от 7,0-7,5 резко падает стабильность суспензии. Особенно важно для получения мелких фракций.

Для специальных применений, как у Визайт в аэрокосмической отрасли, требования к чистоте ПВХ особенно строгие. Любые примеси могут сказаться на свойствах конечного композитного материала.