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聚氯乙烯超高速乳化機(jī),聚氯乙烯糊樹(shù)脂乳化機(jī)
詳細(xì)信息
簡(jiǎn)稱(chēng)PVC,由氯乙烯在引發(fā)劑作用下聚合而成的熱塑性樹(shù)脂。是氯乙烯的均聚物。氯乙烯均聚物和氯乙烯共聚物統(tǒng)稱(chēng)為氯乙烯樹(shù)脂。PVC為無(wú)定形結(jié)構(gòu)的白色粉末,支化度較小。工業(yè)生產(chǎn)的PVC分子量一般在5萬(wàn)~12萬(wàn)范圍內(nèi),具有較大的多分散性,分子量隨聚合溫度的降低而增加;無(wú)固定熔點(diǎn),80~85℃開(kāi)始軟化,130℃變?yōu)檎硰棏B(tài),160~180℃開(kāi)始轉(zhuǎn)變?yōu)檎沉鲬B(tài);有較好的機(jī)械性能,抗張強(qiáng)度60MPa左右,沖擊強(qiáng)度5~10kJ/m²;有優(yōu)異的介電性能。但對(duì)光和熱的穩(wěn)定性差,在100℃以上或經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間陽(yáng)光曝曬,就會(huì)分解而產(chǎn)生氯化氫,并進(jìn)一步自動(dòng)催化分解,引起變色,物理機(jī)械性能也迅速下降,在實(shí)際應(yīng)用中必須加入穩(wěn)定劑以提高對(duì)熱和光的穩(wěn)定性。PVC很堅(jiān)硬,溶解性也很差,只能溶于環(huán)己酮、二氯乙烷和四氫呋喃等少數(shù)溶劑中,對(duì)有機(jī)和無(wú)機(jī)酸、堿、鹽均穩(wěn)定,化學(xué)穩(wěn)定性隨使用溫度的升高而降低。PVC溶解在丙酮-二硫化碳或丙酮-苯混合溶劑中,用于干法紡絲或濕法紡絲而成纖維,稱(chēng)氯綸。具有難燃、耐酸堿、抗微生物、耐磨并具有較好的保暖性和彈性。
制備方法
聚氯乙烯可由乙烯、氯和催化劑經(jīng)取代反應(yīng)制成。由于其防火耐熱作用,聚氯乙烯被廣泛用于各行各業(yè)各式各樣產(chǎn)品: 電線(xiàn)外皮、光纖外皮、鞋、手袋、袋、飾物、招牌與廣告牌、建筑裝潢用品、家俱、掛飾、滾輪、喉管、玩具(如有名的意大利“Rody”跳跳馬)、門(mén)簾、卷門(mén)、輔助醫(yī)療用品、手套、某些食物的保鮮紙、某些時(shí)裝等。聚合方法
PVC用自由基加成聚合方法制備,聚合方法主要分為懸浮聚合法、乳液聚合法和本體聚合法,以懸浮聚合法為主,約占PVC總產(chǎn)量的80%左右。將純水、液化的VCM單體、分散劑加入到反應(yīng)釜中,然后加入引發(fā)劑和其它助劑,升溫到一定溫度后VCM單體發(fā)生自由基聚合反應(yīng)生成PVC顆粒。持續(xù)的攪拌使得顆粒的粒度均勻,并且使生成的顆粒懸浮在水中。此外,還有用微懸浮法生產(chǎn)PVC糊用樹(shù)脂,產(chǎn)品性能和成糊性均好。
①懸浮聚合法 使單體呈微滴狀懸浮分散于水相中,選用的油溶性引發(fā)劑則溶于單體中,聚合反應(yīng)就在這些微滴中進(jìn)行,聚合反應(yīng)熱及時(shí)被水吸收,為了保證這些微滴在水中呈珠狀分散,需要加入懸浮穩(wěn)定劑,如明膠、聚乙烯醇、甲基纖維素、羥乙基纖維素等。引發(fā)劑多采用有機(jī)過(guò)氧化物和偶氮化合物,如過(guò)氧化二碳酸二異丙酯、過(guò)氧化二碳酸二環(huán)己酯、過(guò)氧化二碳酸二乙基己酯和偶氮二異庚腈、偶氮二異丁腈等。聚合是在帶有攪拌器的聚合釜中進(jìn)行的。聚合后,物料流入單體回收罐或汽提塔內(nèi)回收單體。然后流入混合釜,水洗再離心脫水、干燥即得樹(shù)脂成品。氯乙烯單體應(yīng)盡可能從樹(shù)脂中抽除。作食品包裝用的 PVC,游離單體含量應(yīng)控制在1ppm以下。聚合時(shí)為保證獲得規(guī)定的分子量和分子量分布范圍的樹(shù)脂并防止爆聚,必須控制好聚合過(guò)程的溫度和壓力。樹(shù)脂的粒度和粒度分布則由攪拌速度和懸浮穩(wěn)定劑的選擇與用量控制。樹(shù)脂的質(zhì)量以粒度和粒度分布、分子量和分子量分布、表觀(guān)密度、孔隙度、魚(yú)眼、熱穩(wěn)定性、色澤、雜質(zhì)含量及粉末自由流動(dòng)性等性能來(lái)表征。聚合反應(yīng)釜是主要設(shè)備,由鋼制釜體內(nèi)襯不銹鋼或搪瓷制成,裝有攪拌器和控制溫度的傳熱夾套,或內(nèi)冷排管、回流冷凝器等。為了降低生產(chǎn)成本,反應(yīng)釜的容積已由幾立方米、十幾立方米逐漸向大型化發(fā)展,*大已達(dá)到200立方米(釜式反應(yīng)器)。聚合釜經(jīng)多次使用后要除垢。以聚乙烯醇和纖維素醚類(lèi)等為懸浮穩(wěn)定劑制得的 PVC一般較疏松,孔隙多,表面積大,容易吸收增塑劑和塑化。
②乳液聚合法 *早的工業(yè)生產(chǎn) PVC的一種方法。在乳液聚合中,除水和氯乙烯單體外,還要加入烷基磺酸鈉等表面活性劑作乳化劑,使單體分散于水相中而成乳液狀,以水溶性過(guò)硫酸鉀或過(guò)硫酸銨為引發(fā)劑,還可以采用“氧化-還原”引發(fā)體系,聚合歷程和懸浮法不同。也有加入聚乙烯醇作乳化穩(wěn)定劑,十二烷基硫醇作調(diào)節(jié)劑,碳酸氫鈉作緩沖劑的。聚合方法有間歇法、半連續(xù)法和連續(xù)法三種。聚合產(chǎn)物為乳膠狀,乳液粒徑0.05~2μm,可以直接應(yīng)用或經(jīng)噴霧干燥成粉狀樹(shù)脂。乳液聚合法的聚合周期短,較易控制,得到的樹(shù)脂分子量高,聚合度較均勻,適用于作聚氯乙烯糊,制人造革或浸漬制品。乳液法聚合的配方復(fù)雜,產(chǎn)品雜質(zhì)含量較高。
③本體聚合法 聚合裝置比較特殊,主要由立式預(yù)聚合釜和帶框式攪拌器的臥式聚合釜構(gòu)成。聚合分兩段進(jìn)行。單體和引發(fā)劑先在預(yù)聚合釜中預(yù)聚1h,生成種子粒子,這時(shí)轉(zhuǎn)化率達(dá)8%~10%,然后流入第二段聚合釜中,補(bǔ)加與預(yù)聚物等量的單體,繼續(xù)聚合。待轉(zhuǎn)化率達(dá)85%~90%,排出殘余單體,再經(jīng)粉碎、過(guò)篩即得成品。樹(shù)脂的粒徑與粒形由攪拌速度控制,反應(yīng)熱由單體回流冷凝帶出。此法生產(chǎn)過(guò)程簡(jiǎn)單,產(chǎn)品質(zhì)量好,生產(chǎn)成本也較低。改性方法
PVC樹(shù)脂是一個(gè)極性非結(jié)晶性高聚物,密度: 1.380 g/cm3,玻璃轉(zhuǎn)變溫度:87℃,因此熱穩(wěn)定性差,不易加工。不能直接使用,必須經(jīng)過(guò)改性混配,添加相關(guān)助劑和填充物才可以使用。而因添加的相關(guān)助劑和填充物的種類(lèi)和分?jǐn)?shù)的不同,這就決定了所制備的PVC材料性能和要求是不一樣的。我們通常稱(chēng)之為PVC配方,嚴(yán)格說(shuō)來(lái)是PVC改性配方,而PVC只有經(jīng)過(guò)改性才能使用。這一類(lèi)常被歸類(lèi)為高分子改性材料。高分子材料改性主要圍繞通用塑料的高性能化、單組分材料向多組分材料復(fù)合材料轉(zhuǎn)變(合金、共混、復(fù)合)、賦予材料功能化、優(yōu)化性能與價(jià)格等方面的研究。改性方法主要是化學(xué)改性、填充改性、增強(qiáng)改性、共混改性以及納米復(fù)合改性。改性基本原理就是通過(guò)添加物賦予材料功能或者提高某些性能。因此,PVC配方技術(shù)的高下,決定了一家工廠(chǎng)技術(shù)和生產(chǎn)能力的高下。
PVC一般先要改性造粒,用螺桿擠出機(jī)組制備成粒子后,塑化更充分,加工也更容易,尤其是工藝是注塑的產(chǎn)品。螺桿擠出機(jī)是塑料成型加工*主要的設(shè)備之一,它通過(guò)外部動(dòng)力傳遞和外部加熱元件的傳熱進(jìn)行塑料的固體輸送、壓實(shí)、熔融、剪切混煉擠出成型。螺桿擠出機(jī)無(wú)論作為塑化造粒機(jī)械還是成型加工機(jī)械都占有重要地位嚴(yán)格來(lái)說(shuō),有著特殊要求的PVC制品,PVC改性配方,是根據(jù)客戶(hù)要求量身定做的。還有就是在PVC生產(chǎn)過(guò)程中共聚衍生,此類(lèi)改性的品種有氯乙烯共聚物、聚氯乙烯共混物和氯化聚氯乙烯等。改性的指標(biāo)
著色性
聚氯乙烯熱穩(wěn)定性和耐光性較差。在150℃時(shí)開(kāi)始分解出氯化氫,隨著增塑劑含量的多少發(fā)生不良反應(yīng)。另外,顏料對(duì)PVC的影響,體現(xiàn)在顏料是否與PVC及組成PVC制品的其它組分發(fā)生反應(yīng)以及顏料本身耐遷移性、耐熱性。著色劑中的某些成份可能會(huì)促使樹(shù)脂的降解。如鐵離子和鋅離子是PVC樹(shù)脂降解反應(yīng)的催化劑。因此,使用氧化鐵(紅、黃、棕和黑)顏料或氧化鋅、硫化鋅和立德粉類(lèi)白色顏料會(huì)降低PVC樹(shù)脂的熱穩(wěn)定性。某些著色劑可能會(huì)與PVC樹(shù)脂的降解產(chǎn)物發(fā)生作用。如群青類(lèi)顏料耐酸性差,故在PVC著色加工過(guò)程中,會(huì)與PVC分解產(chǎn)生的氯化氫發(fā)生相互作用而失去應(yīng)有的顏色。因此就PVC著色而言,考慮到所用樹(shù)脂及相關(guān)助劑的特征,結(jié)合顏料的特點(diǎn)。在選擇著色劑時(shí)應(yīng)當(dāng)注意以下幾個(gè)問(wèn)題。
1、顏料中的某些金屬離子會(huì)促使聚氯乙烯樹(shù)脂熱氧分解如圖1。
測(cè)定方法為加有顏料聚乙烯加熱至180℃時(shí)的色相變化。由于顏料中含有金屬離子促使PVC分解加快,從而產(chǎn)生色相變化。同時(shí),還要注意的是,同樣加入色淀紅可使PVC產(chǎn)生的色差不同,如含有鈣,色相差小;含錳則色相差大,這是由于錳等金屬促進(jìn)PVC脫氯化氫所致。
硫化物類(lèi)著色劑(如鎘紅、黃等)用于聚氯乙烯著色,可能因著色劑分解放出硫化氫。這類(lèi)著色劑不宜與鉛穩(wěn)定劑混用,以免生成黑色的硫化鉛。
2、顏料對(duì)聚氯乙烯電氣絕緣性影響
作為電纜材料的聚氯乙烯和聚乙烯一樣,應(yīng)該考慮著色后的電性能。尤其是聚氯乙烯因其本身絕緣性較聚乙烯差,故顏料的影響就更大。說(shuō)明,選擇無(wú)機(jī)顏料著色PVC對(duì)其電氣絕緣性較有機(jī)顏料為好(除爐黑、銳鈦型二氧化鈦外)。
遷移性
遷移性?xún)H發(fā)生在增塑PVC制品中,并且是在使用染料或有機(jī)顏料時(shí)。所謂遷移是在周?chē)軇┲写嬖诘牟糠挚扇芙獾娜玖匣蛴袡C(jī)顏料,通過(guò)增塑劑滲透到PVC制品表面,那些溶解的染(顏)料顆粒也被帶到制品表面上,這樣,導(dǎo)致接解滲色、溶劑滲色或起霜。
另一個(gè)問(wèn)題是“結(jié)垢”。指著色劑在著色加工時(shí),因?yàn)楸恢锏南嗳苄圆罨蚋静幌嗳荻鴱捏w系中游離出來(lái),沉積在加工設(shè)備的表面(如擠出機(jī)的機(jī)筒內(nèi)壁、口模孔內(nèi)壁)上。
耐候性
指顏料耐各種氣候的能力。其中包括可見(jiàn)光和紫外光、水分、溫度、大氣氯化作用以及制品使用期間所遇到的化學(xué)藥劑。*重要的耐候性,包括不褪色性、耐粉化性和物理性能的持久性。而有機(jī)顏料則因其結(jié)構(gòu)不同有好有差。此外,在含有白色顏料的配方中,顏料的耐候性會(huì)受到較嚴(yán)重的影響。
顏料的褪色、變暗或色調(diào)變化,一般由顏料的反應(yīng)基因所致。這些反應(yīng)性基因,能與大氣中的水分或化學(xué)藥劑——酸、堿發(fā)生作用。例如,鎘黃在水分和日光作用下會(huì)褪色,立索爾紅具有較好的耐光性,適合于大多數(shù)戶(hù)內(nèi)應(yīng)用,而在含有酸、堿成分的戶(hù)外使用時(shí)嚴(yán)重褪色。
脫氯化氫的測(cè)定方法按JIS-K-6723,測(cè)定溫度180℃。以未著色的聚氯乙烯復(fù)合物脫氯乙烯的時(shí)間為基準(zhǔn),延長(zhǎng)或阻緩時(shí)間以5%、10%間隔計(jì),負(fù)值表示加速分解。
穩(wěn)定性
聚氯乙烯樹(shù)脂的軟化點(diǎn)低,約75-80℃,脆化溫度低于-50~-60℃,大多數(shù)制品長(zhǎng)期使用溫度不宜超過(guò)55℃,特殊配方的可達(dá)90℃。若聚氯乙烯樹(shù)脂純屬頭-性相接面怕線(xiàn)型結(jié)構(gòu),內(nèi)部無(wú)支鏈和不飽和鍵,盡管C-Cl鍵能相對(duì)較小,聚氯乙烯樹(shù)脂的穩(wěn)定性也應(yīng)當(dāng)是比較高的。但即使純度很高的聚氯乙烯樹(shù)脂,長(zhǎng)期在100℃以上或受紫外線(xiàn)輻射就開(kāi)始有氯化氫氣體逸出。說(shuō)明其分子結(jié)構(gòu)中存在尖性基團(tuán)或不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。時(shí)間越長(zhǎng)、降解越多、溫度越高,降解速度越快,在氧或空氣存在下降解速度更快。
電性能
聚氯乙烯屬于極性高聚物,對(duì)水等導(dǎo)電物質(zhì)親和力較大,故電阻較非極性的聚烯烴要小,但仍有較高的體積電陰和擊穿電壓。聚氯乙烯的極性基團(tuán)直接附著在主鏈上,在玻璃化溫度以下,偶極鏈段受到凍結(jié)構(gòu)的主鏈原子的限制,不能移動(dòng),因而并不產(chǎn)生偶極化作用,可作室溫的高頻絕緣材料。作電線(xiàn)絕緣用時(shí)、懸浮樹(shù)脂的電氣絕緣性比浮液樹(shù)脂高10-100倍。降解產(chǎn)生的氯離子的存在會(huì)降低電絕緣性。發(fā)展?fàn)顩r
有著特殊要求的PVC材料,一般都需要從國(guó)外進(jìn)口,在國(guó)外比較有名的有美國(guó)聯(lián)合碳化公司和北歐化工公司,隨著我國(guó)各大科研院所和生產(chǎn)單位的不斷研發(fā)和技術(shù)積累,國(guó)內(nèi)PVC改性材料的配方設(shè)計(jì)、制造已經(jīng)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平,涌現(xiàn)了以徐州漢永新材料有限公司等擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的公司,已經(jīng)完全取代國(guó)外進(jìn)口材料,有不少產(chǎn)品已出口國(guó)外。
理化性能
本色為微黃色半透明狀,有光澤。透明度勝于聚乙烯、聚丙烯,差于聚苯乙烯,隨助劑用量不同,分為軟、硬聚氯乙烯,軟制品柔而韌,手感粘,硬制品的硬度高于低密度聚乙烯,而低于聚丙烯,在屈折處會(huì)出現(xiàn)白化現(xiàn)象。穩(wěn)定;不易被酸、堿腐蝕;對(duì)熱比較耐受。
聚氯乙烯具有阻燃(阻燃值為40以上)、耐化學(xué)藥品性高(耐濃鹽酸、濃度為90%的硫酸、濃度為60%的硝酸和濃度20%的氫氧化鈉)、機(jī)械強(qiáng)度及電絕緣性良好的優(yōu)點(diǎn)。
聚氯乙烯對(duì)光、熱的穩(wěn)定性較差。軟化點(diǎn)為80℃,于130℃開(kāi)始分解。在不加熱穩(wěn)定劑的情況下,聚氯乙烯100℃時(shí)即開(kāi)始分解,130℃以上分解更快。受熱分解出放出氯化氫氣體,(氯化氫氣體是有毒氣體)使其變色,由白色→淺黃色→紅色→褐色→黑色。陽(yáng)光中的紫外線(xiàn)和氧會(huì)使聚氯乙烯發(fā)生光氧化分解,因而使聚氯乙烯的柔性下降,*后發(fā)脆。從這里不難理解,為什么一些PVC塑料時(shí)間久了就會(huì)變黃、變脆的原因。
具有穩(wěn)定的物理化學(xué)性質(zhì),不溶于水、酒精、汽油,氣體、水汽滲漏性低;在常溫下可耐任何濃度的鹽酸、90%以下的硫酸、50—60%的硝酸和20%以下的燒堿溶液,具有一定的抗化學(xué)腐蝕性;對(duì)鹽類(lèi)相當(dāng)穩(wěn)定,但能夠溶解于醚、酮、氯化脂肪烴和芳香烴等有機(jī)溶劑。
工業(yè)聚氯乙烯樹(shù)脂主要是非晶態(tài)結(jié)構(gòu),但也包含一些結(jié)晶區(qū)域(約5%),所以聚氯乙烯沒(méi)有明顯的熔點(diǎn),約在80℃左右開(kāi)始軟化,熱變形溫度( 1.82MPa負(fù)荷下)為70-71℃,在加壓下150℃開(kāi)始流動(dòng),并開(kāi)始緩慢放出氯化氫,致使聚氯乙烯變色(由黃變紅、棕、甚至于黑色)。
工業(yè)聚氯乙烯重均相對(duì)分子質(zhì)量在4.8-4.8萬(wàn)范圍內(nèi),相應(yīng)的數(shù)均相對(duì)分子質(zhì)量為2-1.95萬(wàn)。而絕大多數(shù)工業(yè)樹(shù)脂的重均相對(duì)分子質(zhì)量在10-20萬(wàn),數(shù)均相對(duì)分子質(zhì)量在4.55-6.4萬(wàn)。硬質(zhì)聚氯乙烯(未加增塑劑)具有良好的機(jī)械強(qiáng)度、耐候性和耐燃性,可以單獨(dú)用做結(jié)構(gòu)材料,應(yīng)用于化工上制造管道、板材及注塑制品。硬質(zhì)聚氯乙烯可以用增強(qiáng)材料。
上海依肯機(jī)械設(shè)備有限公司特別推薦高速乳化機(jī)這一款新型設(shè)備ERX2000系列及乳化頭工作原理
影響分散乳化結(jié)果的因素有以下幾點(diǎn)
1 乳化頭的形式(批次式和連續(xù)式)(連續(xù)式比批次好)
2 乳化頭的剪切速率 (越大,效果越好)
3 乳化頭的齒形結(jié)構(gòu)(分為初齒,中齒,細(xì)齒,超細(xì)齒,約細(xì)齒效果越好)
4 物料在分散墻體的停留時(shí)間,乳化分散時(shí)間(可以看作同等的電機(jī),流量越小,效果越好)
5 循環(huán)次數(shù)(越多,效果越好,到設(shè)備的期限,就不能再好)
線(xiàn)速度的計(jì)算
剪切速率的定義是兩表面之間液體層的相對(duì)速率。
– 剪切速率 (s-1) = v 速率 (m/s)
g 定-轉(zhuǎn)子 間距 (m)
由上可知,剪切速率取決于以下因素:
– 轉(zhuǎn)子的線(xiàn)速率
– 在這種請(qǐng)況下兩表面間的距離為轉(zhuǎn)子-定子 間距。
IKN 定-轉(zhuǎn)子的間距范圍為 0.2 ~ 0.4 mm
速率V= 3.14 X D(轉(zhuǎn)子直徑)X 轉(zhuǎn)速 RPM / 60
超高速分散乳化機(jī)設(shè)備等級(jí):化工級(jí)、衛(wèi)生I級(jí)、衛(wèi)生II級(jí)、無(wú)菌級(jí)
超高速分散乳化機(jī)電機(jī)形式:普通馬達(dá)、變頻調(diào)速馬達(dá)、防爆馬達(dá)、變頻防爆馬達(dá)、氣動(dòng)馬達(dá)
超高速分散乳化機(jī)電源選擇: 380V/50HZ、220V/60HZ、440V/50HZ
超高速分散乳化機(jī)材質(zhì):SUS304 、SUS316L 、SUS316Ti
超高速分散乳化機(jī)表面處理:拋光、耐磨處理
超高速分散乳化機(jī)進(jìn)出口聯(lián)結(jié)形式:法蘭、螺口、夾箍標(biāo)準(zhǔn)流量(H2O) 輸出轉(zhuǎn)速 標(biāo)準(zhǔn)線(xiàn)速度 馬達(dá)功率 進(jìn)出口尺寸 型號(hào) l/h rpm m/s kW ERX 2000/4 700 20000 66 5.5 DN25/DN15 ERX 2000/5 1,500 15,750 66 15 DN40 /DN 32 ERX 2000/10 5,000 10,950 66 30 DN50 / DN50 ERX 2000/20 10,000 7,300 66 55 DN80 /DN 65 ERX 2000/30 30,000 4,000 66 90 DN150 /DN 125 ERX 2000/50 50,000 3,000 66 160 DN200 /DN 150
2 處理量取決于物料的粘度,稠度和*終產(chǎn)品的要求。
3 參數(shù)內(nèi)的各種型號(hào)的流量主要取決于所配置的乳化頭的精密程度而定。
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