聚合的过程技术

聚合的过程技术

影响聚合反应的因素

对于聚氯乙烯的聚合反应，其反应受到原料的纯度与杂质，水质，温度，聚合压力，氧，搅拌等多种因素的影响，先简要介绍如下：
1.
原料纯度与杂质的影响
聚合所用的原料包括单体（VCM），引发剂，溶剂及其它助剂等，纯度及所含杂质的多少对聚合都有一定的影响。聚合级的氯乙烯要求纯度＞99.9%，乙炔＜0.001%，铁＜0.001%，乙醛＜0.001%，杂质的含量虽少，但对聚合的影响很大。从化学上看，乙炔的主要危害是与引发剂游离基，单体游离基和链游离基发生链转移反应 。因此VC聚合生产中除去单体中的乙炔很重要，一般均采取严格的工艺措施，并对乙炔的最高允许含量作出规定。本设计中要求低于20PPM。
杂质对聚合的主要影响：主要降低引发效率，产生诱导期，单体失去活性；
从杂质对聚合速度的影响看：爆聚杂质，缓聚杂质，阻聚杂质等；
其对聚合的影响主要是影响产物的外观质量和加工性能。
2.
水质对聚合影响
在PVC聚合中，水是分散介质，并作为传热介质。聚合投料用水的质量直接影响到树脂的质量，如硬度过高使颗粒变粗，影响到产品的颗粒形状。水中的PH值影响分散剂的稳定性，水质还会影响粘釜及“鱼眼”的生成。水中的氯离子对聚合物颗粒度大小影响很大，氯离子高时将使颗粒变粗。因此聚合配方中用水采用阴阳离子交换树脂处理或点渗析处理，以控制硬度≤5ppm [Cl-]≤10ppm
3.
温度对聚合的影响
聚合温度对聚合反应有很大的影响，温度升高使氯乙烯分子运动速度加快，由于反应速度的加快，放出的热量较多，若不及时将反应热移出，会造成操作控制的困难，甚至产生爆炸。而且温度升高，引发剂的引发速度加快，活性中心大大增加，因而使聚合分子量缩小，黏度下降。
一般温度波动±2℃，平均聚合读相差336，分子量相差21000左右，因此工业生产时，在工艺设备固定的前提下，聚合温度几乎是控制PVC分子量的唯一因素。所以当温度升高时除分子链增长速度加快外，引发剂的速率也加快。如果引发剂速度大于链增长速度时，活性必大大增加，而聚合分子量变小，粒径下降。同时，随着温度的增加活性中心相互碰撞机会增加，容易造成断链，使树脂分子量变小，粘度下降，所以必须严格控制聚合反应的温度以求得到不同聚合度和分子量分散均匀的产品。
4.
聚合压力对其影响
聚合压力通过单体浓度对聚合速率的影响：增加压力，气相单体浓度增加，聚合速率增大；聚合压力通过速率常数对聚合的影响：升高压力，造成聚合速率增大。压力变化对聚合速率影响要比温度变化对聚合速率的影响小，因此，生产中多用温度少用压力控制。
5.
引发剂对聚合反映的影响
不同的引发剂有各自的活性，活性高的引发剂速度快，适用于较低聚合温度下使用，活性低的引发剂，适用于较高温度下使用，这样能使聚合速度接近匀速。所以引发剂的活性越高，聚合反应越快，反之则慢，使用不同的引发剂不但可以决定氯乙烯单体聚合时的分子间结合方式和引发速度，而且还会影响树脂的质量。
6.
搅拌对聚合的影响
在氯乙烯聚合中，搅拌起着多重作用，如液液混合、混匀物料、帮助传热、保持颗粒悬浮等。搅拌作用影响到PVC颗粒的粒径和粒径分布、孔隙率及相关性质。搅拌强度还影响到微观颗粒结构层次。曾有实验表明，随着实验表明，随着转速增加，初级粒子变细，吸油率增大。对于悬浮聚合液液非均相低粘度聚合体系，通过搅拌，可使水相中的单体液滴不断分散合并，促使液滴间混合，同时加快相间的相对运动速度，增大液滴界面的液膜传质系数。因此釜内液液分散合并状况，对聚合物颗粒特性有重要影响。
影响汽提效果的因素

1.
压力的影响
压力随着温度而变化，温度越高压力也相应增加，而且两者的关系接近于该温度下的饱和蒸汽压，即所有塔板上的汽提都是在沸腾状态下进行的。
2.
温度的影响
当温度升高时，料浆中的单体汽化速度加快，残留单体量降低；当温度降低时，单体的汽化速度在相同的停留时间内单体的残留增大。PVC树脂在高温下易发生分解放出氯化氢气体，使PVC变色，影响产品的纯度和热稳定性。因此汽提过程一般温度控制在95-105℃范围内。

3.
停留时间的影响
处理时间在气提塔中表现为停留时间，停留时间是指料浆在塔内的平均滞留时间，即全部塔板上料浆除以料浆流量。停留时间的长短由塔板数决定。停留时间长效果好，因为停留时间长说明塔板数多，它们在温度差的推力下进一步把单体带走，直至它们之间的温度差接近于零。但停留时间长产率低。因此，要综合考虑这两方面的因素，找到两者的最佳结合点。