Разновидности ПВХ, их производство и применение. Сырьё ПВХ

Разрабатывается также новая технология, основанная на этане-VCM. VCM кипит при -13 °C и обычно хранится в виде жидкости под давлением. Образует взрывоопасные смеси с воздухом и является токсичным (канцерогенным). Повторяющиеся единицы VCM связаны между собой, и количество повторяющихся единиц может составлять от 500 до 1500. Это соответствует теоретическому диапазону молекулярной массы приблизительно от 30 тысяч до 95 тысяч. На свойства ПВХ влияет его средняя молекулярная масса и распределение молекулярной массы. Химическая структура отклоняется от теоретических схем из-за разветвления цепи, происходящего во время полимеризации. Подробности этого процесса будут описаны дальше. Коммерческие полимеры ПВХ в основном аморфны, но также имеют кристаллическую фазу, составляющую приблизительно 10%, и двумерно упорядоченную нематическую фазу в зависимости от методики обработки. Температура стеклования гомополимера ПВХ лежит в диапазоне от +70 до 80 °С.

Процесс суспензионной полимеризации также имеет свои особенности. Суспензионный полимеризованный ПВХ (S-PVC) производится, когда VCM полимеризуется в крупных реакторах (автоклавах) в присутствии воды и инициаторов (органических пероксидов), которые растворимы в VCM, и с использованием защитных коллоидных составах для стабилизации суспензии. Другие добавки являются регуляторами кислотности для противодействия излишнего закисления сырья и пеногасителей. В зависимости от дозировки и природы защитного коллоидного состава и условий перемешивания капли мономера могут агломерировать в большей или меньшей степени в ходе полимеризации. Химическая реакция может быть кратковременно остановлена, когда желаемое превращение было достигнуто путем использования определённых фенольных соединений.

Взвешенные капли жидкого мономера постепенно превращаются в твёрдые или пористые частицы ПВХ. Непрореагировавший VCM и вода отделяются от полимера при помощи центрифугирования. Затем полимер сушат, обычно в сушильном оборудовании с псевдоожиженным слоем. Перед запуском следующего цикла полимеризации реактор очищают и покрывают противозарастающим агентом. Механизм действия противозарастающих агентов был изучен уже достаточно давно, а недавние исследования, касающиеся полимеризации S-PVC, можно найти в работах западных специалистов, но, поскольку эти исследования выходят за рамки наших интересов, мы просто отсылаем заинтересованных читателей к таким работам китайских учёных Бао Йонг-Жонга, Жанг Ли-Фена и Хуанг Жи-Минга. Работы охватывают такие интересные темы, как полимеризация в присутствии карбоната кальция, вторичные стабилизаторы для придания более высокой пористости структуры сырьевого материала, чтобы помочь в улучшении удаления VCM и поглощения пластификатора, стабилизаторы инициатора и исследования на влияние условий полимеризации на частицы ПВХ.

Типичный суспензионный полимеризованный ПВХ имеет средний размер частиц 100-150 мкм с более широким диапазоном 50-250 мкм. Частицы имеют сложную и неправильную форму с плотной полупроницаемой оболочкой. S-PVC является наиболее распространенным типом смолы (около 85% от общего объема произведенного ПВХ), используемой как для жёстких, так и для гибких применений, и сорта разработаны для удовлетворения широкого диапазона требований, таких как высокая абсорбция пластификатора для гибких продуктов или большая масса плотность и хороший поток порошка, необходимых для жесткой экструзии — последний материал востребован для производства жёстких изделий из PVC-U, таких как оконные профили и трубы с трубопроводной арматурой.

Эмульсионный полимеризованный ПВХ (E-PVC) производится в автоклаве, когда VCM полимеризуется в присутствии воды, водорастворимого инициатора (персульфат, перекись водорода и т. д.) и эмульгатора (анионные поверхностно-активные вещества). В конце стадии полимеризации автоклав содержит стабильную дисперсию мелких частиц ПВХ в воде. Из этой молочной эмульсии (латекса) ПВХ отделяется от воды выпариванием в распылительной сушилке. Далее следует процесс измельчения для изменения размера агломерата перед окончательным определением размеров сырьевого материала. Поскольку смола сохраняет большинство эмульгаторов, используемых во время полимеризации, полимеру придают особые свойства, такие как улучшенная термостабильность и улучшенные свойства для обработки.

Больший размер элементарных частиц может быть достигнут путем модификации исходной эмульсионной системы. Вводится полимерный латекс ПВХ, и частицы нового полимера выращиваются из полимерных «зёрен». Процесс непрерывной эмульсионной полимеризации также используется. Первичные частицы представляют собой твёрдые сферы с гладкой поверхностью, которые сгруппированы в образования неправильной формы с типичным средним размером частиц 40-50 мкм в диапазоне от 0,1 до 100 мкм. Когда смолы E-PVC смешиваются с жидким пластификатором, образуется паста (или пластизоль). Следовательно, эти смолы называются пастообразными смолами. Они используются в широком спектре специальных применений, таких как полимерные покрытия и некоторые другие.