聚氯乙烯(PVC )

  前面講到聚氯乙烯可采用單體聚合、溶液聚合、乳液聚合和懸浮聚合四種方法獲得,而目前偏向后兩種方法,特別是懸浮法更為普遍,為此略作些介紹如下。
  (一)乳液聚合法
  介質:用水作介質,若含雜質會影響聚合反應,故用蒸餾水或經離子交換樹脂處理過的凈化水。
  引發劑: 37%以上的H2O2或白色化學純的過硫酸鉀。
  乳化劑:用普通皂片或含有C12-C18 烷基磺酸鈉。
  緩沖劑:用H3PO4和NaOH調節至所需PH 值。
      各組分按水:乳化劑7:氯乙烯: 引發劑=1.2~1.5:0.01~0.02:1.0:0.0075~0.015(質量比)配好。將水相―乳化劑、引發劑的水溶液加入帶有攪拌裝置的壓熱釜中,然后加緩沖劑調到需要的PH值,再緩慢加入單體。
  將水相―乳化劑、引發劑的水溶液加入帶有攪拌裝置的壓熱釜中,然后加緩沖劑調到需要的PH 值,再緩慢加入單體。
反應在(5~5.5)*1.01325*105Pa,0~45℃下進行,整個反應過程需70-75小時。不同聚合溫度所得聚氯乙烯性能不同,工業上亦有不同的牌號。
  乳液法得到的產品純度不高,但聚合過程中的溫度加壓力容易控制,以水作介質也比較經濟,合乎經濟規律要求。而且得到的粉狀聚氯乙烯容易加工,一般純度也合乎工業規格。因此,這種方法還有一定采用價值。
   (二)懸浮聚合法
 ?。?、(概述
  液體單體在非溶劑介質中呈現懸浮狀態時所進行的聚合稱為懸浮聚合,又稱珠狀聚合。
  工業生產中通常將氯乙烯單體在水介質中借助機械攪拌和分散劑的作用分散成穩定的小油滴,聚合反應是在小油滴內進行,實質上是單體分散在水相中進行局部本體聚合。但是,這一聚合過程又與本體聚合不同、它具有以下特點:
 ?。?)聚合熱可通過介質水傳出,所以反應溫度易控制;
  (2)水的存在,在攪拌和分散劑作用下聚合體呈珠狀顆粒,體系粘度較低,易攪拌均勻,產品較均勻;
 ?。?)聚合體可在水中沉析出來而易于分離。
  懸浮聚合的決定因素是攪拌的速度和攪拌器類型。單體經懸浮聚合成粒過程如圖所示。
  單體的聚粒在攪拌中受液體的切應力,先被拉成長條形,然后被擊散成微珠,但攪拌亦可使微珠做強烈接觸而產生粗珠。懸浮劑的作用是防止微珠于接觸時粘合(常用懸浮劑是磷酸鎂、明膠、聚乙烯醇、淀粉等)。當單體已作部分聚合時,珠粒的粘度和膠粘性漸增,它們比未聚合前的液態和聚合后的固體珠粒均易于粘合。


  若對攪拌和懸浮劑的應用加以適當控制,就可得到我們所要求的直徑大小的懸珠,由數微米到數毫米。生成珠狀聚合物是懸浮聚合的特點。
  懸浮聚合在工業上有重大意義,其粗??捎米麟x子交換樹脂,用不同情況下制得的微粒,可用作模塑粉,用于各種塑膠模型技術中。應用于工業生產的懸浮聚合體除氯乙烯外,還有苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、乙酸乙酯等。
 ?。病⒁l劑
  如前所述,氯乙烯懸浮聚合常用的引發劑有偶氮二異丁腈(ABIN)、偶氮二異庚腈(AB-VN)、過氧化二碳酸二異丙酯(IPP)和過氧化十二酰(LPO)等。
 ?。?)偶氮二異丁腈
60℃時半衰期30小時,△E=1.4*105J/mol。常溫下是白色或淺藍粉末,有毒,常溫下較穩定,易于貯運。但在干燥狀態下溫度過高或受沖擊時易爆炸。所得樹脂顆粒疏松、視密度小、加工性能好。缺點是分解速度慢,聚合速度也慢,且后期有明顯加速作用,所以控制較困難,再就是樹脂的熱性能較差。
 ?。?)偶氮二異庚腈
   60℃ 時半衰期65小時,△E=1.2*105J/mol,在20 ℃以下為較穩定的白色結晶體。分解速度比ABIN快約5 倍左右,毒性也較其小,貯存和使用較IPP方便,能改善樹脂的顆粒外形和提高熱穩定性,聚合速度比IPP稍低。既可單獨使用,又可與LPO等合用。若與IPP并用則更理想,可縮短聚合時間,并能獲得高質量的不著色樹脂。
  (3)過氧化二碳酸二異丙酯
   60℃時間半衰期1.5小時,△E=1.24*105J/mol,低溫下為粉狀晶體。其大優點是聚合
速度快,可縮短反應周期。常溫下極易分解,為此需溶解于汽油、苯或甲苯等有機溶劑中,保存
在#$以下,所以貯運頗為不便。單獨使用時樹脂熱穩定性差,因此常同AIBN 和LPO 并用。
 ?。?)過氧化十二酰
  60℃時半衰期13小時, △E=1.24*105J/mol ,室溫下穩定性良好的固體,貯運方便且分解產物無毒,所得樹脂熱穩定性亦很好。為了克服其聚合速度慢之弊病,可與IPP或ABVN 等并用。
  由此可見選擇引發劑要從對聚合反應速度的影響、聚合物的物理狀態及顆粒外型和對樹脂的結構與化學性能的影響這三方面綜合考慮。同時,在選用引發劑時還必須考慮貯藏和運輸及使用的方便與安全。
        3、分散劑
  在懸浮聚合中為了使單體油滴或樹脂顆粒能穩定地分散在水相中,通常使用分散劑,它對成品顆粒大小及形狀也有很大影響。分散劑分為兩類,一類是水溶性有機高分子化合物如明膠、聚乙烯醇等,這類高聚物被吸附在單體或樹脂顆粒表面,防止它們相互粘結;另一類是不溶于水的高分散性無機粉狀物質,如沉淀碳酸鎂、沉淀性碳酸鈣等。它們被水潤濕后存在于單體或顆粒之間,當后者接近時,其表面為這種粉狀物所覆蓋,因而防止粘結。
 ?。?)明膠
明膠是白色透明或棕黃色固體(片狀或顆粒狀),屬天然蛋白質一類物質。用這一分散劑
所得樹脂一般是透明小玻璃球狀樹脂,即乒乓球狀樹脂。
 ?。ǎ玻┚垡蚁┐迹≒VA )
是聚醋酸乙烯酯經酸性水解或堿性催化醇解而得到的白色粉末,控制水解程度而保留若干乙?;?,用下式示意:

  用作懸浮聚合分散劑的PVA 確切地說應是水解的聚乙酸乙烯酯,它的界面張力溶解性能取決于醇解度,隨醇解度水溶性增加。
  PVA的表面活性也與醇解度有關,由此制得的樹脂的視密度也不相同,使用高醇解度的PVA樹脂顆粒較粗。工業上一般選用醇解度為78-89%PVA 。