国产分散剂在悬浮聚合PVC中的应用

矫丽杰，郝 江

（天津渤天化工有限责任公司，天津 300480）

天津渤天化工公司悬浮PVC生产能力为20万t/a，装置自投产以来，所使用的分散剂一直是价格昂贵的进口产品，为了降低PVC生产成本，选择各项性能指标优良、用量少的助剂替代进口的分散剂是必要的。

在氯乙烯悬浮聚合过程中，分散剂的主要作用是防止聚合早期液滴间和聚合中后期聚合物颗粒间的聚并。分散剂可分为水溶性的有机高分子（如聚乙烯醇）和非水溶性的无机物（如磷酸钙）。但随着悬浮聚合技术的发展，综合考虑到保护、隔离和降低界面张力、提高分散效果的双重作用，往往采用复合分散体系。特定的反应体系中分散剂的种类、性质和用量则成为控制PVC树脂颗粒特性的关键因素。目前，工业生产中多采用高分子保护胶体作分散剂。常用的有聚乙烯醇和纤维素醚（如HPMC）复合体系，起到分散和保胶的双重作用，制得颗粒疏松均匀、粒度分布窄、表观密度适宜的PVC树脂[1]。

该公司所用的分散剂是PVA与羟丙基甲基纤维素（HPMC）的复合体系，其中，PVA主要起保胶作用，HPMC起分散作用。

1 国产分散剂A与进口分散剂B质量指标对比

国产分散剂A与进口分散剂B的质量指标对比数据见表1。

从表1中可以发现，国产分散剂A与进口分散剂B各项质量指标完全相同，因此国产分散剂A具备等量替代进口分散剂B的前提条件。

2 试验部分

2.1 主要设备

聚合釜：锦西化工机械厂；离心机：沈阳东北机械厂，三足式；定量泵、天津市通用机械厂，JX 300 L/h；哈克流变仪：HAAKE Rheocord 900型，德国HAAKE公司；扫描电镜：S-3200-N型，日立。

2.2 主要原料

（1）氯乙烯单体：质量分数≥99.9%；相对密度为 0.919 5（-15℃）；沸点为-13.9℃；乙炔含量：≤0.001%；多氯化物含量≤0.001%；自产。

表1 国产分散剂A与进口分散剂B质量指标对照

（2）无离子水：硬度为≤1×10-6；电阻值≥100 000 Ω；pH=6.5～7.5；自产。

（3）国产分散剂 A：黏度（4%）为 44.0～52.0；醇解度为78.5%～81.5%；四川。

（4）进口分散剂 B：黏度（4%）为 40.0～46.0；醇解度为86.5%～89.0%；日本。

（5）国产助分散剂 C：黏度/mpa·s为 7.5～9.5 醇解度（摩尔分数）/45.0%～51.0%；四川。

（6）引发剂 1：浓度为 40%；天津。

（7）引发剂 2：浓度为 70%；天津。

2.3 基本配方

配方 1 ∶m（HPMC） ∶m（进口分散剂 B）=2.2 ∶1.0，其他略。

配方 2 ∶m（HPMC） ∶m（国产分散剂 A）=2.2 ∶1.0，其他略。

配方 3∶m（HPMC） ∶m（国产分散剂 A） ∶m（国产助分散剂 C） =2.40∶1.00∶0.02，其他略。

2.4 工艺条件

将聚合釜冲洗干净后，加入定量无离子水，然后，加入分散剂、引发剂及其他助剂。压入定量的氯乙烯单体，开动搅拌，冷搅，升温至聚合反应温度聚合。待聚合反应结束，降压，加终止剂出料，经离心、干燥处理后取样测试。

2.5 样品的制备

以该公司PVC树脂的聚合工艺和配方为基础，用国产分散剂A代替进口分散剂B进行试验，其用量不变，其他原料及助剂品种和用量也不变。

2.6 性能测试

用常规测试仪器1套测试。黏数按GB3401-87规定进行；表观密度按GB3402附录A进行；筛余物按GB2916进行；吸油率按GB3400-93进行。

3 结果与讨论

3.1 常规分析

2种PVC树脂分析数据见表2。

表2 PVC树脂分析数据

由表2可知，使用国产分散剂A后，所制的PVC树脂样品吸油量、表观密度、干流、“鱼眼”数等质量指标与用进口分散剂B的情况相同。热分解温度略有降低，VCM残留量略有升高。

2种PVC树脂的粒径分析数据表3。

表3 PVC树脂的粒径分析数据

由表3可知，使用国产分散剂A后，所制的PVC树脂样品的平均粒径基本不变，粒径分布宽度及三目集中率变化也不大。

3.2 流变性能分析

2种PVC树脂流变性能分析数据见表4。

由表4可知，使用国产分散剂A后，所制的PVC树脂样品的塑化时间与用进口分散剂B的情况相同，流变性能未变。

3.3 增塑剂吸收

2种PVC树脂对增塑剂的吸收数据表5。

由表5可知，PVC树脂样品的增塑剂吸收量无明显变化，均较好。

表4 PVC树脂流变性能分析数据

表5 PVC树脂对增塑剂的吸收数据

3.4 PVC树脂的电镜分析

对配方1和配方2制得的PVC树脂分别进行了400倍和700倍电镜分析，从电镜照片看，使用国产分散剂A后，所制的PVC树脂样品的树脂颗粒形态、树脂疏松度情况与用进口分散剂B的情况基本相同。

3.5 粘釜情况比较

通过对用国产分散剂A代替进口分散剂B，聚合釜试验情况进行比较，发现聚合釜的气液交界面、液相部分、搅拌浆叶等处粘釜情况基本相同。

4 分散体系优化

通过以上对比试验可知国产分散剂替代进口分散剂在该公司PVC悬浮聚合生产中完全可行。为了提高产品质量，又对国产分散剂的加入量和加入比例做了调整并添加了第三种国产助分散剂C，以对聚合后期颗粒起到更好的保护和分散作用。在试验过程中，密切观察聚合釜搅拌电流、釜温、釜压的情况。产品的测试分析结果见表6。

表6 采用三元国产分散剂所得PVC树脂的质量指标

由表6可知，通过对国产分散剂的加入量和加入比例做了调整并加入第三种国产助分散剂C，将分散体系由二元变成三元复合体系，所产PVC产品质量均达到GB 5761-93优等品的技术指标要求，尤其是影响该公司PVC产品不能达到优级品的假比重指标，比过去大幅度提高,由0.50提高到0.56。

5 经济效益

目前，进口分散剂的价格为5.8万元/t，国产分散剂价格为3.5万元/t，按照年产PVC 15万t计算，需分散剂 60 t，每年可降低成本 60×（5.8-3.5）＝138（万元）。由此可见，在保证优质的前提下，通过用国产分散剂替代进口分散剂可以降低成本。

6 结论

使用国产分散剂A生产PVC树脂后，不仅大大降低了生产成本，而且PVC树脂的各项指标（吸油量、表观密度、干流、“鱼眼”数、塑化时间等）都相同，PVC树脂粒径分布、三目集中率和粘釜情况、增塑剂吸收量、树脂颗粒形态、疏松度基本相同，热分解温度略有降低，VCM残留量略有升高，变化不大。国产分散剂A代替进口分散剂B，聚合反应稳定且重复性好。为了提高产品质量，对国产分散剂的加入量和加入比例做了调整并添加了第三种国产助分散剂C，PVC产品质量全面提高。

［1］钱素跃.PVA—L一9—78替代F50在PVC生产中的应用.聚氯乙烯，2008，36（2）：15.