國產(chǎn)分散劑在懸浮聚合PVC中的應(yīng)用

矯麗杰，郝 江

（天津渤天化工有限責任公司，天津 300480）

天津渤天化工公司懸浮PVC生產(chǎn)能力為20萬t/a，裝置自投產(chǎn)以來，所使用的分散劑一直是價格昂貴的進口產(chǎn)品，為了降低PVC生產(chǎn)成本，選擇各項性能指標優(yōu)良、用量少的助劑替代進口的分散劑是必要的。

在氯乙烯懸浮聚合過程中，分散劑的主要作用是防止聚合早期液滴間和聚合中后期聚合物顆粒間的聚并。分散劑可分為水溶性的有機高分子（如聚乙烯醇）和非水溶性的無機物（如磷酸鈣）。但隨著懸浮聚合技術(shù)的發(fā)展，綜合考慮到保護、隔離和降低界面張力、提高分散效果的雙重作用，往往采用復(fù)合分散體系。特定的反應(yīng)體系中分散劑的種類、性質(zhì)和用量則成為控制PVC樹脂顆粒特性的關(guān)鍵因素。目前，工業(yè)生產(chǎn)中多采用高分子保護膠體作分散劑。常用的有聚乙烯醇和纖維素醚（如HPMC）復(fù)合體系，起到分散和保膠的雙重作用，制得顆粒疏松均勻、粒度分布窄、表觀密度適宜的PVC樹脂[1]。

該公司所用的分散劑是PVA與羥丙基甲基纖維素（HPMC）的復(fù)合體系，其中，PVA主要起保膠作用，HPMC起分散作用。

1 國產(chǎn)分散劑A與進口分散劑B質(zhì)量指標對比

國產(chǎn)分散劑A與進口分散劑B的質(zhì)量指標對比數(shù)據(jù)見表1。

從表1中可以發(fā)現(xiàn)，國產(chǎn)分散劑A與進口分散劑B各項質(zhì)量指標完全相同，因此國產(chǎn)分散劑A具備等量替代進口分散劑B的前提條件。

2 試驗部分

2.1 主要設(shè)備

聚合釜：錦西化工機械廠；離心機：沈陽東北機械廠，三足式；定量泵、天津市通用機械廠，JX 300 L/h；哈克流變儀：HAAKE Rheocord 900型，德國HAAKE公司；掃描電鏡：S-3200-N型，日立。

2.2 主要原料

（1）氯乙烯單體：質(zhì)量分數(shù)≥99.9%；相對密度為 0.919 5（-15℃）；沸點為-13.9℃；乙炔含量：≤0.001%；多氯化物含量≤0.001%；自產(chǎn)。

表1 國產(chǎn)分散劑A與進口分散劑B質(zhì)量指標對照

（2）無離子水：硬度為≤1×10-6；電阻值≥100 000 Ω；pH=6.5～7.5；自產(chǎn)。

（3）國產(chǎn)分散劑 A：黏度（4%）為 44.0～52.0；醇解度為78.5%～81.5%；四川。

（4）進口分散劑 B：黏度（4%）為 40.0～46.0；醇解度為86.5%～89.0%；日本。

（5）國產(chǎn)助分散劑 C：黏度/mpa·s為 7.5～9.5 醇解度（摩爾分數(shù)）/45.0%～51.0%；四川。

（6）引發(fā)劑 1：濃度為 40%；天津。

（7）引發(fā)劑 2：濃度為 70%；天津。

2.3 基本配方

配方 1 ∶m（HPMC） ∶m（進口分散劑 B）=2.2 ∶1.0，其他略。

配方 2 ∶m（HPMC） ∶m（國產(chǎn)分散劑 A）=2.2 ∶1.0，其他略。

配方 3∶m（HPMC） ∶m（國產(chǎn)分散劑 A） ∶m（國產(chǎn)助分散劑 C） =2.40∶1.00∶0.02，其他略。

2.4 工藝條件

將聚合釜沖洗干凈后，加入定量無離子水，然后，加入分散劑、引發(fā)劑及其他助劑。壓入定量的氯乙烯單體，開動攪拌，冷攪，升溫至聚合反應(yīng)溫度聚合。待聚合反應(yīng)結(jié)束，降壓，加終止劑出料，經(jīng)離心、干燥處理后取樣測試。

2.5 樣品的制備

以該公司PVC樹脂的聚合工藝和配方為基礎(chǔ)，用國產(chǎn)分散劑A代替進口分散劑B進行試驗，其用量不變，其他原料及助劑品種和用量也不變。

2.6 性能測試

用常規(guī)測試儀器1套測試。黏數(shù)按GB3401-87規(guī)定進行；表觀密度按GB3402附錄A進行；篩余物按GB2916進行；吸油率按GB3400-93進行。

3 結(jié)果與討論

3.1 常規(guī)分析

2種PVC樹脂分析數(shù)據(jù)見表2。

表2 PVC樹脂分析數(shù)據(jù)

由表2可知，使用國產(chǎn)分散劑A后，所制的PVC樹脂樣品吸油量、表觀密度、干流、“魚眼”數(shù)等質(zhì)量指標與用進口分散劑B的情況相同。熱分解溫度略有降低，VCM殘留量略有升高。

2種PVC樹脂的粒徑分析數(shù)據(jù)表3。

表3 PVC樹脂的粒徑分析數(shù)據(jù)

由表3可知，使用國產(chǎn)分散劑A后，所制的PVC樹脂樣品的平均粒徑基本不變，粒徑分布寬度及三目集中率變化也不大。

3.2 流變性能分析

2種PVC樹脂流變性能分析數(shù)據(jù)見表4。

由表4可知，使用國產(chǎn)分散劑A后，所制的PVC樹脂樣品的塑化時間與用進口分散劑B的情況相同，流變性能未變。

3.3 增塑劑吸收

2種PVC樹脂對增塑劑的吸收數(shù)據(jù)表5。

由表5可知，PVC樹脂樣品的增塑劑吸收量無明顯變化，均較好。

表4 PVC樹脂流變性能分析數(shù)據(jù)

表5 PVC樹脂對增塑劑的吸收數(shù)據(jù)

3.4 PVC樹脂的電鏡分析

對配方1和配方2制得的PVC樹脂分別進行了400倍和700倍電鏡分析，從電鏡照片看，使用國產(chǎn)分散劑A后，所制的PVC樹脂樣品的樹脂顆粒形態(tài)、樹脂疏松度情況與用進口分散劑B的情況基本相同。

3.5 粘釜情況比較

通過對用國產(chǎn)分散劑A代替進口分散劑B，聚合釜試驗情況進行比較，發(fā)現(xiàn)聚合釜的氣液交界面、液相部分、攪拌漿葉等處粘釜情況基本相同。

4 分散體系優(yōu)化

通過以上對比試驗可知國產(chǎn)分散劑替代進口分散劑在該公司PVC懸浮聚合生產(chǎn)中完全可行。為了提高產(chǎn)品質(zhì)量，又對國產(chǎn)分散劑的加入量和加入比例做了調(diào)整并添加了第三種國產(chǎn)助分散劑C，以對聚合后期顆粒起到更好的保護和分散作用。在試驗過程中，密切觀察聚合釜攪拌電流、釜溫、釜壓的情況。產(chǎn)品的測試分析結(jié)果見表6。

表6 采用三元國產(chǎn)分散劑所得PVC樹脂的質(zhì)量指標

由表6可知，通過對國產(chǎn)分散劑的加入量和加入比例做了調(diào)整并加入第三種國產(chǎn)助分散劑C，將分散體系由二元變成三元復(fù)合體系，所產(chǎn)PVC產(chǎn)品質(zhì)量均達到GB 5761-93優(yōu)等品的技術(shù)指標要求，尤其是影響該公司PVC產(chǎn)品不能達到優(yōu)級品的假比重指標，比過去大幅度提高,由0.50提高到0.56。

5 經(jīng)濟效益

目前，進口分散劑的價格為5.8萬元/t，國產(chǎn)分散劑價格為3.5萬元/t，按照年產(chǎn)PVC 15萬t計算，需分散劑 60 t，每年可降低成本 60×（5.8-3.5）＝138（萬元）。由此可見，在保證優(yōu)質(zhì)的前提下，通過用國產(chǎn)分散劑替代進口分散劑可以降低成本。

6 結(jié)論

使用國產(chǎn)分散劑A生產(chǎn)PVC樹脂后，不僅大大降低了生產(chǎn)成本，而且PVC樹脂的各項指標（吸油量、表觀密度、干流、“魚眼”數(shù)、塑化時間等）都相同，PVC樹脂粒徑分布、三目集中率和粘釜情況、增塑劑吸收量、樹脂顆粒形態(tài)、疏松度基本相同，熱分解溫度略有降低，VCM殘留量略有升高，變化不大。國產(chǎn)分散劑A代替進口分散劑B，聚合反應(yīng)穩(wěn)定且重復(fù)性好。為了提高產(chǎn)品質(zhì)量，對國產(chǎn)分散劑的加入量和加入比例做了調(diào)整并添加了第三種國產(chǎn)助分散劑C，PVC產(chǎn)品質(zhì)量全面提高。

［1］錢素躍.PVA—L一9—78替代F50在PVC生產(chǎn)中的應(yīng)用.聚氯乙烯，2008，36（2）：15.