1.2 Способы синтеза поливинилхлорида

Хлор является основным сырьевым материалом в производстве ПВХ. Из поваренной соли его получают в неисчерпаемых количествах. Лишь 43% сырья представляют собой продукты нефтепереработки. Таким образом, следует говорить о том, что, если сравнивать изготовление других пластмасс с ПВХ, во втором производстве использование нефтяных запасов гораздо меньше. В целях безопасности и экологичности при производстве полимера применяют всего лишь около 1/4 от общего количества получаемого хлора в мире [2].

В настоящее время существует 3 технологии промышленного производства ПВХ:

1. Суспензионная полимеризация,

2. Эмульсионная полимеризация,

3. Массовая (блочная) полимеризация.

В общем и целом можно утверждать о том, что наиболее широкое применерие нашел суспензионный метод производства ПВХ. Этот метод был также внедрен на предприятие нашего города на ОА «БСК» . Еще одним из важных моментов является то, что суспензионный метод занимает более 70% от всего производимого ПВХ в мире [4]. Следует отметить, что данный способ производства имеет множество ключевых достоинств:

1. Обеспечивается высоко результативное отведение выделяемой энергии,

2. Достигается большая степень конверсии,

3. На выходе готовый полимер имеет малое количество примесей,

4. Имеет место быть отличная податливость к различным добавляемым веществам, что позволяет значительно расширить производственные мощности [1].

Суть суспензионной полимеризации винилхлорида заключается в следующем и основой процесс протекает таким образом:

1. Для начала приготавливается эмульсия:

В очищенной от солей воде происходит диспергирование ВХ за счет добавления веществ-стабилизаторов. Основным стабилизатором является метилоксипропилцеллюлоза. Стоит заметить, что если добавлять лишь этот стабилизатор в процессе всего производства ПВХ, то производимая продукция из полимера приобретает узкий спектр своего разнообразия.

2. В сырье, то есть в мономер добавляется инициатор.

Для запуска процесса полимеризации поливинилхлорида (ПВХ) в основном своем применяются такие инициаторы, как триганокс, перкадокс-24 (дицетилпероксидикарбонат), а также перекись лауроила. С их помощью можно получить огромное количество видов, марок ПВХ, предстоящих к производству, сам процесс может протекать в зависимости от конкретной марки ПВХ и условий отвода тепла во время реакции. В основном своем продолжительность процесса занимает от 5 до 7 часов [6].

3. Далее наступает стадия смешения.

Вследствие работы мешалки в реакторе и добавления всех необходимый реагентов: готовой эмульсии и подготовленного ВХ – начинается процесс полимеризации.

Эмульгирующие системы, состоящие из нескольких эмульгаторов: метоцела и различных поливиниловых спиртов позволяют стабильно проводить процесс полимеризации до высоких конверсий (90%) с получением полимера достаточно высокой пористости и морфологической однородности, получать полимеры широкого марочного ассортимента без изменения условий перемешивания в реакторе.

Если говорить о смысле суспензионного метода процесса полимеризации ВХ более сжато, то он будет заключаться в следующем. Весь процесс протекает в реакторах высокого давления периодического действия. Ранее правильно подготовленный раствор винилхлорида, в котором уже присутствуют инициаторы, начинают добавлять и перемешивать в водной среде, которая уже имеет в себе защитный коллоид. Полученный раствор доводят до температуры 45-60оС в зависимости от требуемой молекулярной массы производимого поливинилхлорида. Для того чтобы получить полностью равномерную структуру, а также молекулярную массу приготавливаемого поливинилхлорида, установленную температуру стараются держать на протяжении всего процесса в заданном диапазоне с отклонением не более ± 0,5оС. При достижении степени конверсии 85-90% реакцию, то есть весь процесс считается законченным. Как только степень конверсии достигает 75%, происходит падение давления в реакторе, это обусловлено тем, что наблюдается изменение условий равновесия жидкого и парообразного винилхлорида вследствие растворения остаточного мономера в полимерной фазе. По окончании процесса не прореагирующий мономер ВХ удаляют, поливинилхлорид выделяют из суспензии на центрифуге, осадок сушат горячим воздухом до остаточной влажности не более 0,25%, порошок пропускают через сито и происходит фасовка [1].