Производство поливинилхлорида в эмульсии

Полимеризация ВХ в эмульсии так же, как и в суспензии, осуществляется в водной среде, но в присутствии ионогенных поверхностно-активных веществ (эмульгаторов) и инициаторов, растворимых в воде. Эмульгаторами и инициаторами являются те же вещества, которые применяются при эмульсионной полимеризации стирола.

Скорость процесса и свойства ПВХ зависят от природы и концентрации инициатора и эмульгатора, рН среды, соотношения мономер : водная фаза, температуры и других факторов. Обычно рН среды поддерживается в пределах 8-8,5.

Эмульсионный ПВХ содержит эмульгатор и буферные добавки, не удаляемые при промывке, и поэтому отличается от суспензионного полимера пониженными прозрачностью, диэлектрическими показателями, термостабилыюстыо и др. Но из-за высокой скорости полимеризации и значительной дисперсности порошка этот способ полимеризации находит применение.

Эмульсионный ПВХ получают полимеризацией ВХ по периодической и непрерывной схемам. Технологический процесс производства непрерывным методом состоит из следующих стадий: полимеризация ВХ, дегазация, стабилизация и сушка латекса, рассев порошка.

В реактор 1 объемом 15-30 м³ под давлением 1,0-1,1 МПа непрерывно поступает жидкий ВХ и водная фаза  раствор эмульгатора, регулятора рН и инициатора в деионизированной воде. В верхней секции реактора с помощью коротколопастной мешалки (1-1,4 об/с) создается эмульсия мономера в воде и через рубашку осуществляется подогрев эмульсии до 40 °С. По мере движения эмульсии от верхней до нижней части реактора при 40-60°С происходит полимеризация ВХ с конверсией 90-92 %. Продолжительность полимеризации 15-20 ч. Полимеризация проводится либо в одном реакторе, либо в двух, соединенных последовательно. Латекс, содержащий около 42 % ПВХ, направляют в дегазатор 2, в котором под вакуумом (остаточное давление 19-21 кПа) удаляют непрореагировавший растворенный ВХ (после ректификации его возвращают в производство), а затем в сборник 3. Из сборника латекс поступает сначала в аппараты 4 и 5 для стабилизации ПВХ 5 %-ным водным раствором соды, а затем в распылительную сушилку 6. Сушка осуществляется горячим воздухом (160°С), подаваемым в верхнюю часть сушилки. Воздух со взвешенным порошком ПВХ (70°С) направляется в циклон 7, где оседает основная часть порошка. Остальная его часть улавливается рукавным фильтром 8. Порошок ПВХ из бункеров 9 и 10 поступает на рассев и упаковку.

Порошкообразный и гранулированный ПВХ является сырьем для производства основных промышленных марок: жесткого ПВХ (винипласта) и эластичного пластиката. Винипласт выпускается в виде листов, прутков, труб.

Схема производства полпвинилхлорида в эмульсии: 1 — реактор-автоклав; 2 — дегазатор; 3 — сборник латекса; 4,5 — аппараты для стабилизации; 6 — сушилка; 7 — циклон; 8 — рукавный фильтр; 9, 10 — бункеры

Свойства и применение поливинилхлоридных пластмасс

ПВХ является аморфным термопластичным полимером со слабой регулярностью. Полимер обладает значительной полидисперсностыо: степень полимеризации его фракций колеблется в пределах 100-2500. Молекулярная масса промышленных марок составляет 40 000-150 000.

ПВХ растворяется в хлорированных углеводородах, смеси ацетона с бензолом, диоксане, циклогексаноне, метилэтилкетоне и др. Растворимость полимера уменьшается с повышением молекулярной массы.

При нагревании выше 140°С начинается разложение ПВХ, сопровождающееся выделением хлористого водорода, что затрудняет его переработку, так как температура текучести полимера равна 150-160°С. Переработка ПВХ производится при 140-180°С. Разложение полимера сопровождается изменением окраски (от желтой до коричневой) и ухудшением растворимости. ПВХ изменяется также под действием света («стареет»).

Физико-механические свойства ПВХ в результате деструкции ухудшаются: возрастает хрупкость, уменьшается относительное удлинение при разрыве. Термостабилыюсть ПВХ удается повысить, вводя специальные вещества  стабилизаторы, способные на определенный срок замедлить или предотвратить разложение полимера.