有機錫在聚氯乙烯懸浮聚合中的應(yīng)用

魏家福，萬亞格，張 璇

（新疆天業(yè)（集團）天能化工有限公司，新疆 石河子 832000）

有機錫類穩(wěn)定劑由于穩(wěn)定性和透明性較好，被廣泛用于聚氯乙烯樹脂后加工中。因此，研究有機錫類穩(wěn)定劑對樹脂熱穩(wěn)定性的影響很有必要，本文選取二月桂酸二丁基錫為穩(wěn)定劑，探討了在聚合過程中添加不同含量的有機錫對聚合時間和樹脂的老化白度、剛果紅熱穩(wěn)定性、粒徑分布以及塑化性能的影響。

1 試驗部分

1.1 主要試驗設(shè)備與原材料

20 L不銹鋼聚合釜，兩層后掠攪拌，威海金鑫石化設(shè)備廠；電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱，DNG-9146A，上海精宏實驗設(shè)備有限公司；全自動色差計，SC-80C，北京康光光學(xué)儀器有限公司；HAAKE Polylab OS流變儀，德國。

氯乙烯單體，質(zhì)量分?jǐn)?shù)≥99.9%；脫鹽水；聚乙烯醇；羥丙基甲基纖維素；過氧化二碳酸二乙基己酯；過氧化新癸酸異丙基苯酯；二月桂酸二丁基錫。

1.2 聚合試驗配方

聚合實驗按照以下配方，將有機錫加入量定為0、200×10-6、400×10-6，分別加入到聚合體系內(nèi)，聚合反應(yīng)溫度設(shè)定為57.5℃，各組分配方見表1。

表1 配方表

1.3 聚合試驗過程

采用20 L小試聚合釜，先往聚合釜內(nèi)加入500 g水，用氮氣將聚合釜壓力打到1.0 MPa以上，保壓10 min以上，壓力穩(wěn)定后將水排掉。按配方量分別稱取分散劑、水、有機錫，從加料口倒入釜中。然后稱取引發(fā)劑，用水將引發(fā)劑沖入釜內(nèi)，關(guān)閉加料閥，對釜進行抽真空操作，抽真空至-0.08 MPa，加入配方量的單體。將熱水槽升溫至70℃左右，待單體加入后開始冷攪30 min后開始升溫至設(shè)定溫度，冷水、熱水閥開始自動控制。待反應(yīng)至規(guī)定壓力降（0.07 MPa），出料。將濕料干燥得到樹脂。

1.4 樹脂性能測試與表征

白度，GB/T 15595－2008；剛果紅時間，GBT/2917-2007；塑化性能，HAAKE轉(zhuǎn)矩流變儀；粒徑及其分布，Mastersizer3000。

2 試驗結(jié)果與討論

2.1 對聚合反應(yīng)時間的影響

在不加穩(wěn)定劑和加入穩(wěn)定劑情況下，達到相同聚合壓力降（0.07 MPa）的聚合時間見表2。

表2 反應(yīng)時間

從表2可見，在聚合過程中聚合時間隨著熱穩(wěn)定劑加入量的增加有所增加，說明穩(wěn)定劑對聚合起到阻聚或緩聚作用，加入量越多阻聚和緩聚作用越明顯，在相同的壓力降下，穩(wěn)定劑加入量越大所需反應(yīng)時間越長，單釜生產(chǎn)能力也相應(yīng)的降低。

2.2 老化白度性能分析

老化白度是對產(chǎn)品靜態(tài)耐熱穩(wěn)定性的一種表征，對產(chǎn)品的后加工及制品耐老化有重要影響。樹脂白度低，說明產(chǎn)品分子缺陷結(jié)構(gòu)多，另外，老化白度的高低對產(chǎn)品成型加工的著色有重要影響。老化白度對比結(jié)果見表3。

表3 老化白度對比結(jié)果

從表3可以看出隨著有機錫加入量的增加，樹脂的老化白度呈降低的趨勢，說明在聚合過程中加入有機錫不利于提高樹脂的白度。

2.3 剛果紅熱穩(wěn)定性性能分析

聚氯乙烯樹脂的熱穩(wěn)定性是決定其質(zhì)量的重要因素。在生產(chǎn)過程中，因生產(chǎn)工藝不同，在聚氯乙烯分子鏈上形成不同程度的缺陷結(jié)構(gòu)，這些缺陷結(jié)構(gòu)在約132℃極易放出氯化氫，造成聚氯乙烯樹脂的熱分解。樹脂剛果紅對比結(jié)果見表4。

表4 樹脂剛果紅對比結(jié)果

從表4可以看出加入有機錫穩(wěn)定劑其剛果紅時間增加，樹脂放出氯化氫所需時間變長，有利于后加工的生產(chǎn)。

2.4 塑化性能分析

取68 g聚氯乙烯樹脂加1 g鉛復(fù)合穩(wěn)定劑，混合，轉(zhuǎn)矩流變儀溫度設(shè)定175℃，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速35 rpm，設(shè)定時間600 s，流變性能見表5。

表5 流變性能

加入有機錫穩(wěn)定劑后樹脂的塑化時間延長，塑化溫度升高，對塑化扭矩、衡扭矩影響較小。

2.5 激光粒徑性能分析

所謂粒度分布就是用一定方法反映出一系列不同粒徑顆粒分別占粉體總量的百分比。通常我們將粒徑分成多個粒徑區(qū)間：[D0，D]，[D，D2]，……[D，D n]，各區(qū)間內(nèi)的顆粒數(shù)占總數(shù)的百分比：W1，W2，……Wn就組成了粒度分布。這種以各粒徑區(qū)間內(nèi)的顆粒占總顆粒的百分比表示的粒度分布。又稱為粒度的微分分布或頻度分布。

表6 粒徑分布

從表6可以看出，3種樹脂的粒徑分布較為集中，說明加入有機錫穩(wěn)定劑對樹脂的顆粒大小影響不大。

3 總結(jié)

有機錫在后加工過程中，可以通過配位反應(yīng)置換聚氯乙烯分子中不穩(wěn)定的烯丙基氯原子，消除樹脂中熱降解的引發(fā)源，從而使聚氯乙烯樹脂穩(wěn)定。將有機錫（二月桂酸二丁基錫）用于懸浮聚合的聚氯乙烯生產(chǎn)中，通過聚合反應(yīng)，生產(chǎn)出來聚氯乙烯樹脂的剛果紅時間有所提升，老化白度有所下降，而對塑化性能及顆粒大小無明顯影響。

在實際生產(chǎn)中，有機錫加入量應(yīng)小于200×10-6。為了提高樹脂的質(zhì)量，應(yīng)根據(jù)客戶的實際使用要求，綜合考慮樹脂的性能，選擇在聚合過程加入適量的穩(wěn)定劑。