P-PVC種子乳膠的破乳因素

楊 東，王 維，孫娜娜

（新疆中泰化學阜康能源股份有限公司，新疆 烏魯木齊 830009）

P-PVC種子乳膠的破乳因素

楊 東，王 維，孫娜娜

（新疆中泰化學阜康能源股份有限公司，新疆 烏魯木齊 830009）

P-PVC種子乳膠膠粒是否破乳是決定糊樹脂生產(chǎn)能否順利進行的直接因素。本文就壓力、溫度、機械攪拌、乳化劑用量、配方等限制條件進行了探討分析。

P-PVC；種子乳膠；破乳

1 P-PVC生產(chǎn)現(xiàn)狀

新疆中泰化學阜康能源有限公司（以下簡稱阜康能源）糊樹脂裝置引進上海氯堿工藝，采用美國西方石油化學公司混合法生產(chǎn)工藝，生產(chǎn)K值在55.0～85.0的糊狀聚氯乙烯樹脂，此工藝是集中了種子乳液法和微懸浮的特點而形成的一種糊樹脂生產(chǎn)方法。設計產(chǎn)能3萬t/a。裝置于2016年11月投產(chǎn)，自投產(chǎn)以來種子乳膠破乳頻繁，每批次種子乳膠配制完成后，正常進料兩三釜次以后，種子乳膠便因堵塞管線加不進去，經(jīng)過現(xiàn)場拆檢管線發(fā)現(xiàn)，種子乳膠由牛奶狀轉(zhuǎn)變?yōu)樗崮虪?，沒有流動性。對生產(chǎn)的連續(xù)性以及質(zhì)量、環(huán)境、安全、成本等造成很大的影響。

1.1 P-PVC破乳原因查詢

此種情況稱之為種子“乳膠破乳”，造成種子乳膠破乳的原因有很多，主要原因有以下幾種。

（1）機械攪拌強度變化造成破乳。

（2）壓力變化尤其是體系內(nèi)單體溶解于種子乳膠中的變化頻繁造成種子乳膠表面保護層破裂而破乳。

（3）溫度變化：a.低溫變化，在溫度低到一定程度以后種子乳膠析出冰晶而形成覆蓋層，由于冰晶繼續(xù)增長被封閉的膠乳受到機械壓力而且相對存在于膠乳體系的電解質(zhì)濃度加大而破乳；b.高溫變化引起種子乳膠變質(zhì)造成乳膠破乳。

（4）乳化劑的加入量以及相互之間的配比也是造成種子乳膠破乳的原因。

（5）整個反應以及儲存體系的pH值變化及電解質(zhì)的增加都會對種子乳膠破乳有影響，此外還有配方中水油比的變化也會造成種子乳膠配破乳。

本文就該公司P-PVC項目開車以來遇到的種子乳膠破乳的問題結(jié)合生產(chǎn)過程中的各項數(shù)據(jù)參數(shù)進行對比分析。

2 P-PVC生產(chǎn)中破乳原因分析

2.1 針對機械強度原因造成破乳的實驗數(shù)據(jù)分析

乳液被強烈的機械攪拌時，由于粒子的碰撞，可能使乳化劑的薄膜效果降低而破乳。因此在生產(chǎn)過程中有以下幾種原因造成破乳。

（1）攪拌速度太快會造成破乳；

（2）攪拌轉(zhuǎn)速雖較慢，若槳葉過長端部線速度過快，剪切力也大，也能造成破乳；

（3）出料壓力過高，導致乳液流動與擾動過于強烈；

（4）出完料及時關出料閥，防止大量氣體進入料槽造成強烈翻動。

該公司糊樹脂車間開車過程中種子乳膠頻繁破乳，正常情況每配置一釜種子乳膠，可以滿足十三四釜聚合反應，但是開車階段頻繁發(fā)生在進兩三釜料之后就會出現(xiàn)入料困難的現(xiàn)象，遠遠達不到正常情況的標準。

針對這一現(xiàn)象，車間技術人員從理論上分析是攪拌強度過大，于是從機械攪拌強度方面進行調(diào)整?？紤]對到攪拌轉(zhuǎn)速調(diào)整，存在攪拌不充分會造成種子乳膠聚集的可能。因此，在同溫同壓的條件下調(diào)整攪拌轉(zhuǎn)速，分3個階段進行。

第一階段，首先轉(zhuǎn)速由原來的全速轉(zhuǎn)動調(diào)整為3/4速轉(zhuǎn)，頻率由原來的100%調(diào)整為75%，全程跟蹤，種子乳膠破乳頻繁；第二階段，調(diào)整頻率由原來的75%調(diào)整為50%，沒有效果；第三階段，將頻率由50%調(diào)整至20%，但是種子乳膠破乳的現(xiàn)象沒有改觀。

分析可知，機械攪拌轉(zhuǎn)速的調(diào)整沒有辦法獨立支撐攪拌是造成種子乳膠的主要原因。

2.2 壓力強度因素

種子乳膠在不同的壓力下表現(xiàn)出來的性質(zhì)是不一樣的，包括重力、表面形狀以及顆粒形態(tài)。技術人員調(diào)整種子乳膠貯槽的壓力，對不同的壓力條件下種子乳膠的情況進行分析記錄。

該公司糊樹脂車間開車階段種子乳膠貯槽的壓力控制在-20 kPa以上，隨著種子乳膠頻繁發(fā)破乳現(xiàn)象的發(fā)生，每一次破乳之后，在DCS控制上調(diào)出曲線，發(fā)現(xiàn)壓力沒有明顯的變化。

為探究種子乳膠的變化是否與壓力有關，技術人員借助阜康能源的國家級氯堿研發(fā)中心，在實驗室里使用10 L的容器，分別裝上同一批次的種子乳膠樣品，分別對不同編號的容器設置-20 kPa、-15 kPa、-10 kPa、-5 kPa、0、5 kPa、10 kPa、15 kPa、20 kPa 的壓力，以2天的時間為限，取出樣品觀察，發(fā)現(xiàn)并沒有發(fā)生破乳現(xiàn)象，技術人員為確定其準確性，進行了5次對比實驗，均沒有發(fā)現(xiàn)有破乳的現(xiàn)象。排除了壓力小幅度變化是導致種子乳膠破乳的主要原因。

2.3 乳化劑用量因素

乳化劑在種子乳膠生產(chǎn)過程中的作用是必不可少的，乳化劑的用量和類型主要取決于對成本和最終產(chǎn)品質(zhì)量要求2方面的權衡，另一個考慮因素是膠乳在聚合時和在后期處理操作中的機械穩(wěn)定性。顯然，這些因素確定了乳化劑用量的下限。盡管乳化劑用量大，可以減輕粘釜現(xiàn)象。但是其上限則取決于產(chǎn)品的性質(zhì)，包括對一次粒子大小的影響和干燥產(chǎn)品中的殘留量。通常乳化劑的用量范圍按P-PVC進料量的1%～3%。該公司糊樹脂車間種子乳膠使用的乳化劑為CD2100與CD244。

為了了解乳化劑用量對種子乳膠破乳的影響，技術人員對乳化劑的用量做出調(diào)整，首先在原有配方基礎之上，逐步提高乳化劑的加入量，觀察每一釜次的出料情況，隨著乳化劑CD2100用量提高至2倍，種子乳膠開始出料的時候，顆粒特別小，時間長了種子乳膠表現(xiàn)出絮凝狀，種子乳膠具體加入情況詳見表1。

從表1中可以看出，隨著乳化劑用量的增加，種子乳膠的狀態(tài)隨之改變，在不同的加入量的條件下是可以改變種子乳膠狀態(tài)的，但是在正常生產(chǎn)過程中，乳化劑的用量是不變的，每一次調(diào)整均是微調(diào)。因此，乳化劑的用量是造成種子乳膠破乳的原因可以排除。

表1 乳化劑用量與表現(xiàn)形態(tài)

2.4 溫度變化的影響因素

該公司糊樹脂車間于2016年11月22日開車，開車時已經(jīng)進入冬季，溫度在-20℃左右，廠房內(nèi)的溫度保持在10℃左右。通過觀察發(fā)現(xiàn)，每天吊裝助劑開門時間長，室內(nèi)廠房溫度變化頻繁，甚至有時候溫度達到0℃左右。而這期間種子乳膠破乳的現(xiàn)象發(fā)生的特別頻繁。針對這一現(xiàn)象，首先對整個乳膠貯槽罐體做保溫，用3層保溫棉對其進行防護，從種子乳膠貯槽做保溫開始，罐內(nèi)的溫度保持在15℃左右。觀察了6批次種子乳膠的，發(fā)現(xiàn)破乳現(xiàn)象沒有再發(fā)生。為了驗證這一結(jié)果，開始進行跟蹤對照實驗，在不同的溫度情況下觀察種子乳膠的情況，見表2。

表2 不同溫度下的乳膠狀態(tài)

從表2可以看出，溫度變化可以引起種子乳膠破乳現(xiàn)象的產(chǎn)生，為了更好的控制種子乳膠所需要的最低點溫度，繼續(xù)做了跟蹤對比實驗如表3。

表3 最低溫度點測試

通過觀察相同時間段內(nèi)，不同溫度下的乳膠表現(xiàn)形態(tài)。找出了控制種子乳膠不破乳的最低限溫度。

通過數(shù)據(jù)顯示以及實驗觀察發(fā)現(xiàn)，溫度在8℃以下，種子乳膠會有少量晶體析出而形成覆蓋層，時間過長由于冰晶繼續(xù)增長被封閉的膠乳受到上方機械壓力的作用導致了乳膠保護層被破壞，造成種子乳膠破乳。

3 結(jié)論

在北方的冬天生產(chǎn)P-PVC種子乳膠，溫度低是造成破乳的最主要原因，而機械攪拌強度對于種子乳膠破乳是否有影響還有待考證。還存在沒有發(fā)現(xiàn)的因素，比如體系內(nèi)電解質(zhì)的多少或者體系的pH值變化等諸多因素。這些因素會在后續(xù)工作中逐步去探究。

Discussion on demulsification factors of P-PVC seed emulsion

YANG Dong，WANG Wei，SUN Nana

（Xinjiang Zhongtai Chemical Industry Co.,Ltd.,Urumqi 830009，China）

Demulsification of P-PVC seeds is the direct factor which is determine whether P-PVC can be produced successfully.In order to stabilize production，it is necessary to master the condition of the demulsification，we can to prevent or use it.This paper discusses the conditions of pressure，temperature，mechanical agitation，dosage of emulsifier and formulation.

P-PVC；seed emulsion；Demulsification

TQ325.3

B

1009-1785(2017)10-0010-03

2017-07-21