PVC树脂中残留VCM脱吸的影响因素及改进措施.doc

PVC制品中残留的VCM是一种严重的致癌物质,它的存在不仅对人体的肝脏有严重的损坏,还能引发指头弯曲、皮肤有斑点等病理现象,因此减少环境里的PVC树脂中残留的VCM浓度,已成为PVC生产厂家及PVC科研人员的主要研究课题。要减少环境中的VCM浓度主要是加强PVC生产中设备的密闭性、通风条件或采用露天生产装置，而要减少PVC树脂中残的VCM浓度,就要掌握PVC树脂中残留VCM的脱吸机理及影响VCM脱吸的因选择适宜的脱吸工艺达到降低PVC树脂中残留VCM浓度的要求。一、 PVC树脂中残留VCM脱吸机理 研究降低PVC中残留VCM的浓度,必须掌握PVC树脂中残留VCM的脱吸机理。PVC树脂中残留VCM的脱吸机理存在扩散和沸腾两种形式,这两种形式又是互相联系、互相影响又互相制约的,就PVC树脂颗粒而论,通过沸腾脱除,降低了PVC树脂颗粒表面的VCM浓度,于是促进PVC树脂颗粒内部的VCM向表面扩散,为颗粒 表面VCM的不断沸腾提供了条件。沸腾与扩散同时进行,达到脱吸PVC树脂中残留VCM的目的。在PVC浆料中,还存在固相PVC树脂中的残留VCM向水相扩散,水相中的VCM向气相扩散的过程,其中VCM在固、水、气相中的平衡浓度比为1000:100:1,当残留VCM的浓度较高、脱吸浓度较高和压力较低的情况下,脱吸以沸腾为主,扩散为次;反之,以扩散为主,沸腾为次。二、影响残留VCM脱吸的因素 影响VCM脱吸的主要因素有两方面:其一是脱吸的条件,即脱吸温度、压力和时间,这是影响脱吸速率的外因;其二是树脂颗粒形态和外皮膜结构特性,这是影响脱吸速率的内因,它对VCM脱吸速率的影响最大。（一）外部因素 1、温度的影响 根据残留VCM的脱吸机理,VCM的扩散强烈地依赖于温度,脱吸温度对脱吸速率及树脂VCM最终残留量影响非常大，温度越高，树脂中VCM最终残留量越低，同时当温度超过95时，脱吸速度发生突变，VCM残留量大大减少，但温度过高，会使PVC发生分解而影响产品质量。 2、压力的影响 压力对残留VCM的脱吸也有较大的影响。降低压力有利于降低浆料气相中的VCM蒸气压力，降低浆料的液层高，减少水相静压阻力，采用抽真空方法和提高气通量的办法均能提高VCM的沸腾速度，有效地提高VCM的脱吸速率。 3、时间的影响 在实际生产中,延长汽提时间,有利于PVC树脂中残留VCM的脱除,但过分延长时间,将会出现松弛现象,因此，通过长时间的摸索,将真空汽提时间确定为11.5h,一般情况下型号越低,汽提时间相对减少,也能达到同样的指标。（二）内部因素 1、分散剂对残留VCM脱吸的影响 在氯乙烯悬浮聚合反应过程中,由于吸附在悬浮反应粒滴表面原分散剂与氯乙烯发生接校共聚反应,使介质中的分散剂很快地、几乎全部地被吸附在界面,形成既不溶于水也不溶于PVC溶剂的树脂颗粒皮膜,随着分散剂的不同,皮膜的连续性强度、厚度各异,而皮膜的性质对残留VCM向外扩散与蒸发的难易均有影响，它是影响残留VCM脱吸直接阻力，并且这种阻力随皮膜的厚度、韧性、强度、湿度及覆盖在表面的连续性状况的增强而增大。 2、转化率对残留VCM脱吸的影响悬浮聚合的PVC树脂颗粒内部,由于二次粒子的无规堆砌,具有一定孔隙率,通常PVC树脂颗粒的疏松程度愈高,内部孔隙率愈大,颗粒的规整性愈好,粒径及其密度的分布愈均匀集中,玻璃珠粒子愈少,则愈有利于残留VCM脱吸速率的提高。要获得疏松的PVC树脂,最终转化率要控制在85%以下,甚至在80%82%。这是因为随着转化率增大,外压将大于颗粒内压力,颗粒塌陷,表皮折叠、起皱、破裂,新形成的PVC逐步充满颗粒内部和表面的孔隙,而使孔隙率降低,结构致密,因此欲制得疏松型PVC树脂,最终转化率应控制在85%,甚至80%以下。 3、聚合温度对残留VCM脱吸的影响 在聚合过程中,随着聚合温度的升高,PVC 树脂颗粒位径增长减慢,最终平均颗粒减小,但聚合温度对颗粒恒定临界转化率几乎无明显影响。聚合温度对PVC颗粒结构的影响还将深入到初级粒子层次,一般情况下,随着聚合温度的增加,初级粒子变大,且数目减少,熔结程度加深,从而使孔隙率减少,残留VCM脱吸速率变小,脱吸困难。三、残留VCM脱吸的改进措施（一）调解分散体系,改进PVC树脂颗粒的皮膜结构 在悬浮聚合的PVC树脂生产过程中,分散剂的配比直接影响颗粒的皮膜特性,一般在保证体系的保胶能力和分散能力的情况下,分散剂的用量越少越易制得蜂窝状多孔皮膜,以及局部不连续的皮膜,甚至是无皮的树脂,残留VCM脱吸的阻力越小;另外,采用加入低分子质量、低醇解度的聚乙烯醇(LL-02)的方法，由于LL-02具有一定的亲油性和亲水性，它能溶解单体,使初级粒子稳定,减少熔结形成,疏松骨架,从而增加内表面积和孔隙率。实验表明，采用三元分散体系，树脂视比重高，吸油率高，颗粒形态规整疏松多孔，易于VCM吸收。（二）使用界面阻聚剂,改造PVC树脂颗粒的皮膜结构 皮膜主要是悬浮聚合反应颗粒表面的水溶性高聚物分散剂与氯乙烯通过界面接枝共聚反应而形成的,因此,要想改进皮膜结构特性,使之成为无皮的或亚元皮的或敞开式的或薄皮的颗粒,以降低残留VCM脱吸阻力,有效的方法是在聚合反应过程中使用界面阻聚剂。因此,我们在聚合配方中添加NH3H2O和NH4HCO3,它能阻止或阻滞界面接枝共聚反应的发生,这样液相中的分散剂在反应粒滴表面只是物理的吸附而不是化学键的结合,并且分散剂在界面的吸附浓度与其在水相中的浓度形成吸附与解吸的热力学平衡状态,因此能使水相的粘度、表面张力、界面张力以及分散剂的浓度等在聚合反应过程中保持基本稳定。水溶性分散剂仅以物理吸附现象存在于树脂颗粒的表面,从而可以获得薄皮的或敞开式的或亚元皮式的或无皮式的树脂颗粒,所以,在实际生产中,以氨水作pH值调节剂生产PVC树脂时,其VCM残留量最低。（三）选择适宜的转化