روش های پلیمریزاسیون پی وی سی

پی وی سی با پلیمریزاسیون افزودن رادیکال آزاد تهیه می شود. روش های پلیمریزاسیون عمدتاً شامل پلیمریزاسیون سوسپانسیون، پلیمریزاسیون لوسیون و پلیمریزاسیون توده ای است. پلیمریزاسیون سوسپانسیون روش اصلی است که حدود 80 درصد از کل تولید PVC را تشکیل می دهد. آب خالص، مونومر VCM مایع شده و ماده پراکنده را به راکتور اضافه کنید و سپس آغازگر و سایر مواد افزودنی را اضافه کنید. هنگامی که دما به دمای معینی می رسد، مونومر VCM تحت پلیمریزاسیون رادیکال آزاد برای تولید ذرات PVC قرار می گیرد. هم زدن مداوم اندازه ذرات را یکنواخت می کند و ذرات تولید شده در آب معلق می شوند. علاوه بر این برای تولید رزین خمیر پی وی سی از روش میکرو سوسپانسیون نیز استفاده می شود که عملکرد و خاصیت خمیری خوبی دارد.
① روش پلیمریزاسیون سوسپانسیون: مونومر در فاز آب به شکل قطرات میکرو معلق و پراکنده می شود و آغازگر محلول در روغن انتخاب شده در مونومر حل می شود. واکنش پلیمریزاسیون در این میکرو قطره ها انجام می شود. گرمای واکنش پلیمریزاسیون به موقع توسط آب جذب می شود. به منظور اطمینان از پراکندگی این میکرو قطره ها در آب به عنوان دانه ها، تثبیت کننده های سوسپانسیون مانند ژلاتین، پلی وینیل الکل، متیل سلولز، هیدروکسی اتیل سلولز و غیره باید اضافه شوند. پراکسیدهای آلی و ترکیبات آزو بیشتر به عنوان آغازگر استفاده می شوند، مانند دی ایزوپروپیل پراکسی دی کربنات، دی سیکلوهگزیل پراکسی دی کربنات، دی اتیل هگزیل پراکسی دی کربنات، آزودی ایزوبنترونیتریل، آزودی ایزوبوتیرونیتریل و غیره. پس از پلیمریزاسیون، مواد برای بازیابی مونومر به مخزن بازیابی مونومر یا دستگاه استریپر جریان می یابند. سپس به داخل کتری اختلاط جریان می یابد، با آب شسته می شود، برای آبگیری سانتریفیوژ می شود و برای به دست آوردن رزین نهایی خشک می شود. مونومر وینیل کلرید باید تا حد امکان از رزین حذف شود. برای PVC مورد استفاده برای بسته بندی مواد غذایی، محتوای مونومر آزاد باید کمتر از 1ppm کنترل شود. در حین پلیمریزاسیون، به منظور اطمینان از بدست آوردن رزین با وزن مولکولی مشخص و محدوده توزیع وزن مولکولی و جلوگیری از پلیمریزاسیون انفجاری، دما و فشار در حین پلیمریزاسیون باید کنترل شود. اندازه ذرات و توزیع اندازه ذرات رزین توسط سرعت هم زدن و انتخاب و مقدار تثبیت کننده تعلیق کنترل می شود. کیفیت رزین با اندازه ذرات و توزیع اندازه ذرات، وزن مولکولی و توزیع وزن مولکولی، چگالی ظاهری، تخلخل، چشم ماهی، پایداری حرارتی، رنگ، محتوای ناخالصی و جریان آزاد پودر مشخص می‌شود. راکتور پلیمریزاسیون تجهیزات اصلی است که از راکتور فولادی با روکش فولاد ضد زنگ یا لعاب ساخته شده است، مجهز به همزن و ژاکت انتقال حرارت برای کنترل دما، یا لوله تخلیه خنک کننده داخلی، کندانسور رفلکس و غیره است. به منظور کاهش هزینه تولید، حجم راکتور به تدریج از چند متر مکعب به بیش از ده متر مکعب افزایش یافته و حداکثر حجم آن به 200 متر مکعب (راکتور کتری) رسیده است. پلیمرساز باید پس از چندین بار استفاده رسوب زدایی شود. پی وی سی تهیه شده با پلی وینیل الکل و اتر سلولز به عنوان تثبیت کننده تعلیق، عموماً شل است، دارای منافذ زیاد، سطح بزرگ و جذب آسان نرم کننده و پلاستیزه می شود.
② پلیمریزاسیون لوسیون: اولین روش برای تولید صنعتی PVC. در پلیمریزاسیون لوسیون، علاوه بر مونومر آب و وینیل کلرید، سورفکتانت هایی مانند آلکیل سولفونات سدیم به عنوان امولسیفایر اضافه می شود تا مونومر در فاز آب پراکنده شود و لوسیون تشکیل شود. از پرسولفات پتاسیم محلول در آب یا پرسولفات آمونیوم به عنوان آغازگر استفاده می شود و همچنین می توان از سیستم آغازگر "کاهش اکسیداسیون" استفاده کرد. فرآیند پلیمریزاسیون و روش تعلیق متفاوت است. پلی وینیل الکل نیز به عنوان تثبیت کننده امولسیون، دودسیل مرکاپتان به عنوان تنظیم کننده و بی کربنات سدیم به عنوان بافر اضافه می شود. سه روش پلیمریزاسیون وجود دارد: پلیمریزاسیون دسته ای، پلیمریزاسیون نیمه پیوسته و پلیمریزاسیون پیوسته. محصول پلیمریزاسیون امولسیون است و اندازه ذرات لوسیون 0 است.05-2 μm. می توان آن را مستقیماً اعمال کرد یا با اسپری خشک کرد تا رزین پودری تشکیل شود. روش پلیمریزاسیون لوسیون دارای چرخه پلیمریزاسیون کوتاه بوده و کنترل آن آسان است. رزین به دست آمده دارای وزن مولکولی بالا و درجه پلیمریزاسیون یکنواخت است. برای ساخت خمیر پی وی سی، چرم مصنوعی یا محصولات آغشته مناسب است. فرمول پلیمریزاسیون لوسیون پیچیده است و محتوای ناخالصی در محصول زیاد است.
③ پلیمریزاسیون فله: واحد پلیمریزاسیون ویژه است که عمدتاً از کتری پیش پلیمریزاسیون عمودی و کتری پلیمریزاسیون افقی با همزن قاب تشکیل شده است. پلیمریزاسیون در دو مرحله انجام می شود. مونومر و آغازگر به مدت 1 ساعت در راکتور پیش پلیمری برای تولید ذرات بذر پیش پلیمریزه می شوند. در این زمان، نرخ تبدیل به 8 تا 10 درصد می رسد و سپس به راکتور پلیمریزاسیون دوم جریان می یابد، جایی که همان مقدار مونومر به عنوان پیش پلیمر اضافه می شود تا پلیمریزاسیون ادامه یابد. هنگامی که نرخ تبدیل به 85 تا 90 درصد رسید، مونومر باقیمانده تخلیه می شود و سپس محصول نهایی با خرد کردن و الک کردن به دست می آید. اندازه ذرات و شکل رزین با سرعت همزدن کنترل می شود و گرمای واکنش با تراکم برگشتی مونومر خارج می شود. فرآیند تولید این روش ساده است، کیفیت محصول خوب است و هزینه تولید پایین است.