2. Производство эмульсионного пвх.

Эмульсионную (латексную) полимеризацию ВХ проводят в водной среде в присутствии водорастворимого инициатора, эмульгатора и других добавок.

В качестве эмульгатора применяют ПАВ — различные мыла. К ним относятся соли алифатических и ароматических карбоновых кислот, натриевые и калиевые соли алифатических сульфокислот и алкилсульфонаты.

Инициаторами полимеризации служат водорастворимые пероксиды и гидроксиды (персульфаты аммония, калия и натрия, пероксид водорода), окислительно-восстановительные системы. В качестве регуляторов рН используют буферные вещества— фосфаты, карбонаты и др.

Большая скорость эмульсионной полимеризации позволяет расширить температурный интервал проведения процесса в промышленных условиях, что дает возможность путем изменения температуры регулировать среднюю молекулярную массу полимера и другие свойства.

Характерной особенностью полимеризации ВХ в эмульсии является применение инициатора, растворимого в воде, но нерастворимого в мономере. Поэтому полимеризация в эмульсии протекает по механизму, отличному от механизма полимеризации в суспензии.

Полимеризация начинается в мицеллах эмульгатора, в которых содержится растворенный мономер, а в поверхностный слой легко диффундируют свободные радикалы, образовавшиеся в водной фазе в результате распада водорастворимого инициатора. После 15—20%-ной конверсии мономера частицы представляют собой набухший в мономере полимер, на поверхности которого находится слой адсорбированного эмульгатора. В этих частицах полимеризация продолжается до тех пор, пока мономер полностью не израсходуется.

Таким образом, полимеризация начинается в мицеллах и заканчивается в полимерно-мономерных частицах.

В результате эмульсионной полимеризации образуется латекс с размером частиц от 0,1 до 1 мкм; из латекса выделяется полимер в виде тонкодисперсного порошка.

Технологический процесс получения эмульсионного ПВХ по непрерывному способу состоит из стадий подготовки исходных компонентов (приготовление раствора эмульгатора и раствора инициатора), полимеризации ВХ, дегазации латекса, нейтрализации и стабилизации латекса, выделения ПВХ из латекса, расфасовки и упаковки полимера.

Типичная рецептура эмульсионной полимеризации ВХ приведена ниже (в масс.ч.):

ВХ – 100; вода деминерализованная – 150-200; инициатор – 0,5-1,0; эмульгатор – 1,5-2,0; регулятор рН - 0,2-0,5.

Схема процесса производства ПВХ полимеризацией в эмульсии:

1 — аппарат для растворения эмульгатора; 2, 5, 12 — фильтры; 3 — сборник водной фазы; 4 — полимеризатор; 6 — дегазатор латекса; 7 — сборник латекса; 8 — растворитель соды; 9 — сборник раствора соды; 10 — емкость для стабилизации латекса; 11 — вакуум-насос.

В эмалированный реактор 7, представляющий собой вертикальный цилиндрический автоклав с лопастной мешалкой и рубашкой для обогрева и охлаждения, непрерывно поступают жидкий ВХ и водный раствор эмульгатора, инициатора и регулятора рН среды. В верхней секции реактора с помощью коротколопастной мешалки создается эмульсия мономера в воде. По мере движения эмульсии при 40—60 °С происходит полимеризация ВХ на 92—95%. Полимеризация проводится либо в одном реакторе, либо в двух, соединенных последовательно. Отвод тепла реакции осуществляется через рубашку. Отношение ВХ к водной фазе колеблется в пределах от 1:1 до 1:2.

Процесс полимеризации контролируется по плотности эмульсии и температуре реакционной смеси в автоклаве. При нормальной работе плотность эмульсии на выходе из реактора равна 1120 кг/м³.

Латекс, содержащий около 42% ПВХ, через фильтр 5 направляют в аппарат 6 на дегазацию. Остатки мономера из латекса удаляют путем вакуумирования. Дегазатор представляет собой вертикальный цилиндрический аппарат, в верхней части которого расположена спираль и над ней тарелка, распределяющая поступающий латекс. Из стекающего латекса по спирали выделяется ВХ, который направляется в газгольдер.

Из дегазатора 6 латекс поступает в сборник 7, откуда перекачивается насосом в емкость 10 для стабилизации раствором соды. Стабилизированный латекс направляют на сушку в распылительный сушильный агрегат. Сухой продукт, содержащий не более 0,35% влаги, расфасовывают и упаковывают на специальной машине.

Латекс может быть использован как товарный продукт. ПВХ латексы, содержащие от 40 до 50% полимера, применяют для пропитки и поверхностной отделки тканей, кожи, бумаги и других материалов.

Недостатком эмульсионного ПВХ является высокое содержание примесей в полимере, что ограничивает области его применения. Зольность эмульсионного ПВХ (0,3— 0,5%) выше, чем суспензионного (0,03—0,08%). Влагопоглощение эмульсионного ПВХ составляет 5%, суспензионного - не более 0,5%.

При получении суспензионного ПВХ исключается трудоемкая операция удаления остатков коагулянта, которая входит в технологическую схему эмульсионной полимеризации. Поэтому суспензионный ПВХ имеет более высокую степень чистоты, лучшие диэлектрические показатели, более высокие водо- и термостойкость, лучшую светостойкость по сравнению с эмульсионным.