PVCの重合方法

PVC は、フリーラジカル付加重合によって調製されます。 重合法には、主に懸濁重合、ローション重合、塊状重合などがあります。 懸濁重合が主な製法で、PVCの総生産量の約80%を占めています。 純水、液化した VCM モノマー、分散剤を反応器に加え、開始剤とその他の添加剤を加えます。 温度が一定の温度まで上昇すると、VCM モノマーはフリーラジカル重合を受けて PVC 粒子を生成します。 攪拌を続けることで粒子サイズが均一になり、生成された粒子は水中に懸濁します。 さらに、マイクロサスペンション法は、優れた性能とペースト形成特性を備えたPVCペースト樹脂の製造にも使用されます。
① Suspension polymerization method: the monomer is suspended and dispersed in the water phase in the form of micro drops, and the selected oil soluble initiator is dissolved in the monomer. The polymerization reaction is carried out in these micro drops. The heat of polymerization reaction is timely absorbed by water. In order to ensure that these micro drops are dispersed in the water as beads, suspension stabilizers, such as gelatin, polyvinyl alcohol, methyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, etc., need to be added. Organic peroxides and azo compounds are mostly used as initiators, such as diisopropyl peroxydicarbonate, dicyclohexyl peroxydicarbonate, diethylhexyl peroxydicarbonate, azodiisobentronitrile, azodiisobutyronitrile, etc. Polymerization is carried out in a polymerizer with an agitator. After polymerization, the materials flow into the monomer recovery tank or the stripper for monomer recovery. Then it flows into the mixing kettle, washed with water, centrifuged for dehydration and dried to obtain finished resin. Vinyl chloride monomer shall be removed from the resin as much as possible. For PVC used for food packaging, the content of free monomer should be controlled below 1ppm. During polymerization, in order to ensure the resin with specified molecular weight and molecular weight distribution range is obtained and prevent explosion polymerization, the temperature and pressure during polymerization must be controlled. The particle size and particle size distribution of the resin are controlled by the stirring speed and the selection and amount of suspension stabilizer. The quality of resin is characterized by particle size and particle size distribution, molecular weight and molecular weight distribution, apparent density, porosity, fish eye, thermal stability, color, impurity content and free flow of powder. Polymerization reactor is the main equipment, which is made of steel reactor lined with stainless steel or enamel, equipped with agitator and heat transfer jacket for temperature control, or internal cooling drain pipe, reflux condenser, etc. In order to reduce the production cost, the volume of the reactor has gradually expanded from several cubic meters to more than ten cubic meters, and the maximum volume has reached 200 cubic meters (kettle reactor). The polymerizer shall be descaled after multiple use. PVC prepared with polyvinyl alcohol and cellulose ether as suspension stabilizer is generally loose, with many pores, large surface area, and easy to absorb plasticizer and plasticize.
② ローション重合：塩ビの工業生産の最も初期の方法。 ローション重合では、水と塩化ビニルモノマーに加えて、乳化剤としてアルキルスルホン酸ナトリウムなどの界面活性剤を添加し、モノマーを水相に分散させてローションを形成します。 水溶性過硫酸カリウムまたは過硫酸アンモニウムが開始剤として使用され、「酸化還元」開始剤系も使用できる。 重合プロセスと懸濁方法が異なります。 乳化安定剤としてポリビニルアルコール、調節剤としてドデシルメルカプタン、緩衝剤として炭酸水素ナトリウムも添加されています。 重合方法には、バッチ重合、半連続重合、連続重合の 3 種類があります。 重合生成物はエマルジョンであり、ローションの粒子サイズは 0.05-2 μ m です。 直接塗布するか、スプレーで乾燥させて粉末樹脂を形成することができます。 ローション重合法は、重合サイクルが短く、制御が容易です。 得られる樹脂は高分子量で重合度が均一である。 PVCペースト、人工皮革、含浸製品の製造に適しています。 ローション重合の式は複雑で、製品中の不純物の含有量が高いです。
③塊状重合：重合ユニットは特殊で、主に垂直予備重合釜とフレーム攪拌機を備えた水平重合釜で構成されています。 重合は２段階で行われる。 モノマーと開始剤は、プレポリマー反応器で 1 時間予備重合され、シード粒子が生成されます。 この時点で、転化率は 8 ～ 10% に達し、2 番目の重合反応器に流れ込み、プレポリマーと同量のモノマーが追加されて重合が続行されます。 変換率が 85% ~ 90% に達すると、残留モノマーが排出され、粉砕とふるい分けによって最終製品が得られます。 樹脂の粒子径と形状は撹拌速度で制御し、反応熱はモノマーの還流縮合で持ち出します。 この方法の製造プロセスは簡単で、製品の品質は良く、製造コストは低くなります。