十二烷基硫酸鈉中無機(jī)鹽雜質(zhì)對PVC 糊樹脂生產(chǎn)的影響

汪海位，尹建平，魏家福

（天偉化工有限公司，新疆石河子832000）

十二烷基硫酸鈉，別名為月桂醇硫酸鈉（簡稱SDS，下文中用SDS），是一種重要的陰離子表面活性劑，在糊樹脂生產(chǎn)作乳化劑使用。SDS 傳統(tǒng)工藝由十二醇和氯磺酸在40～50 ℃下經(jīng)硫酸化生成月桂基硫酸酯，加氫氧化鈉中和后，經(jīng)漂白、沉降、噴霧干燥而成。因此，成品SDS 中必然存在中和時(shí)生成的氯化鈉等無機(jī)鹽雜質(zhì)。這些雜質(zhì)的存在對糊樹脂生產(chǎn)及加工性能方面均產(chǎn)生影響。本文選擇向SDS 中加入不同種類無機(jī)鹽電解質(zhì)，研究其對糊樹脂膠乳粒徑、增塑糊起泡能力和泡沫時(shí)間的影響，找出規(guī)律，為實(shí)際生產(chǎn)提供理論支持。

1 實(shí)驗(yàn)儀器及主要原輔材料

1．1 主要設(shè)備與儀器

聚合釜、分散泵、行星混合器、MA-110 型電子天平、馬爾文2000 激光粒徑分析儀、氣流粉碎機(jī)、噴霧干燥器、脫泡瓶、真空泵、氣相色譜儀、秒表。

1．2 主要原材料

VCM、脫鹽水、偶氮二異庚腈，山東正華化工有限公司；十二烷基硫酸鈉，無錫市亞泰聯(lián)合化工有限公司；脂肪醇、碳酸氫氨、氯化鈉，焦作市維聯(lián)精細(xì)化工有限公司；氯化鎂，廊坊博納化學(xué)技術(shù)的限公司；硫酸鈉，上海埃彼化學(xué)試劑有限公司。

1．3 試驗(yàn)方法

（1）聚合方法：將加入不同濃度氯化鈉、氯化鎂、硫酸鈉的十二烷基硫酸鈉溶液及VCM、脫鹽水、偶氮二異庚腈、脂肪醇、碳酸氫氨按配方量投入抽真空的分散罐內(nèi)分散，分散結(jié)束后轉(zhuǎn)入已真空脫氧的聚合釜，將聚合釜加熱升溫至45.6 ℃，在此溫度下進(jìn)行聚合反應(yīng)，當(dāng)釜內(nèi)壓力降達(dá)到0.2 MPa 時(shí)，將所生產(chǎn)的PVC 膠乳經(jīng)160 ℃高溫噴霧干燥、研磨制得到PVC 糊樹脂。

（2）PVC 膠乳粒徑的測定：馬爾文2000 激光粒度儀。

（3）聚氯乙烯糊的制備：采用行星混合器法（GB/T 21991-2008，ISO 4612：1999，IDT）

（4）起泡能力和脫泡時(shí)間的測定：

將制備好的聚氯乙烯增塑糊取100 mL 加入脫泡瓶，記錄初始體積，密封抽真空至-0.08 MPa 時(shí)，記錄最終體積，開始計(jì)時(shí)，保持負(fù)壓不變，待以泡沫體積衰減至初始液面高度時(shí)計(jì)時(shí)結(jié)束。

2 微懸浮聚合中SDS 無機(jī)鹽含量對PVC膠乳粒徑的影響

在微懸浮聚合中乳化劑不以單分子形態(tài)存在溶液中，而是各親油基聚合而親水基伸向溶液成為膠束形態(tài)，隨著各類無機(jī)鹽含量的增加，同等條件下聚合生產(chǎn)的PVC 糊樹脂粒徑呈現(xiàn)出如下變化趨勢。

2.1 不同氯化鈉濃度對PVC 糊樹脂粒徑的影響（見表1）

表1 不同氯化鈉濃度下PVC糊樹脂中值粒徑

2.2 不同氯化鎂濃度對PVC 糊樹脂粒徑的影響（見表2）

表2 不同氯化鎂濃度下PVC糊樹脂中值粒徑

2.3 不同硫酸鈉濃度對PVC 糊樹脂粒徑的影響（見表3）

表3 不同硫酸鈉濃度下PVC糊樹脂中值粒徑

3 無機(jī)鹽的存在對膠乳起泡體積和泡沫穩(wěn)定性的影響

3．1 不同濃度無機(jī)鹽對PVC 膠乳起泡體積的影響

SDS 起泡性能優(yōu)良，微懸浮聚合、噴霧干燥生產(chǎn)的PVC 糊樹脂，殘留的SDS 在后加工過程中受剪切力的作用形成氣泡， 嚴(yán)重影響后加工制品的性能，如何消除這些泡沫，是下游加工企業(yè)最關(guān)心的問題。而無機(jī)鹽的存在，壓縮了擴(kuò)散雙電層，使2 個(gè)表面間的靜斥力減弱，液膜易變薄，泡沫的穩(wěn)定性變差，不同離子濃度的PVC膠乳起泡體積見表4。

由表4 得知，不同離子濃度聚氯乙烯增塑糊起泡沫的起泡體積不同，當(dāng)Na+和Mg2+濃度在一以下時(shí)，起泡體積隨Na+和Mg2+濃度的增大而減小，當(dāng)Na+和Mg2+濃度增大至0.5×10－4mol/L 時(shí)，起泡體積減小轉(zhuǎn)為趨于平緩。

表4 不同離子濃度的PVC膠乳起泡體積

3．2 不同濃度無機(jī)鹽對PVC 膠乳消泡時(shí)間的影響

不同離子濃度的PVC膠乳消泡時(shí)間見表5。

表5 不同離子濃度的PVC膠乳消泡時(shí)間

從表5得知，泡沫的消泡時(shí)間越長，泡沫的穩(wěn)定性越好。隨著Na+和Mg2+濃度的增加，泡沫的半衰期先減小后趨于平緩；當(dāng)Na+和Mg2+濃度小于0.5×10-4mol/L 時(shí)，泡沫的半衰期隨Na+和Mg2+濃度的增大而減小，泡沫穩(wěn)定性變差；當(dāng)Na+和Mg2+濃度增大至0.5×10-4mol/L 時(shí)，泡沫消泡時(shí)間最短，即泡沫衰減速度最快，隨著Na+和Mg2+濃度繼續(xù)增加，泡沫的半衰期由減小轉(zhuǎn)為趨于平緩。

4 結(jié)論

通過對比SDS 中不同無機(jī)鹽含量對PVC 膠乳粒徑的影響和不同Mg、Na 離子濃度下膠乳起泡能力、消泡時(shí)間得到以下結(jié)論。

（1）隨著不同金屬離子的無機(jī)鹽濃度的升高，樹脂中值粒徑減小，這是因?yàn)榉措x子效應(yīng)。與表面活性離子所帶電荷相反的無機(jī)離子（常稱之為反離）對陰離子表面活性劑而言，金屬離子就是其反離子，電解質(zhì)的加入使膠團(tuán)的雙電層壓縮，減少了表面活性劑的離子頭的相互排斥作用，從而使得更多的表面活性劑離子進(jìn)入膠團(tuán)中，而體系的自由能不會增加[1]。

（2）隨著離子濃度的增加，氣泡體積先減小后趨于穩(wěn)定。陽離子對增塑糊起泡能力的影響大小順序?yàn)椋篗g2+＞Na+；隨著離子濃度的增加。

（3）隨著Na+和Mg2+濃度的增加，泡沫的消泡時(shí)間先減小后呈不同的趨勢，泡沫穩(wěn)定性的影響程度大于Na+和Mg2+。