提高聚氯乙烯复合树脂生产效率的方法与流程

1.本发明涉及聚氯乙烯复合树脂技术领域，是一种提高聚氯乙烯复合树脂生产效率的方法。


背景技术：

2.现有聚氯乙烯复合树脂的工艺，多采用乳液-悬浮混合法生产，工艺具体为：首先，用惰性气体置换反应釜中的空气，使反应釜内为惰性气体环境，向反应釜中先加入去离子水（30℃以下），再加入ph调节剂，然后，向反应釜中加入分散剂，再分两次加入纳米粒子乳胶，两次间隔时间为60min，两次添加完毕后，向釜中再加入引发剂搅拌混匀，保持反应釜内温度为30℃以下，最后，向反应釜中加入氯乙烯后，开始对反应釜夹套进行加热，在聚合釜压力为0.5mpa至1.2mpa、温度为47℃至70℃下，反应釜内发生聚合反应，聚合反应完成后，对反应釜内的反应产物依次进行出料、脱水和干燥后，得到聚氯乙烯复合树脂。
3.现有的聚氯乙烯复合树脂的工艺繁琐冗长，用时长，在反应釜升温过程中，釜壁温度高，纳米粒子乳胶会黏附在反应釜釜壁上，严重影响反应釜热效率，造成反应过程超温超压，另外，由于引发剂已在升温前加入反应釜中，在升温过程中，聚合反应已开始，引发剂开始生效，随时间的变化，反应会生成不同聚合度的树脂，影响产品质量。


技术实现要素：

4.本发明提供了一种提高聚氯乙烯复合树脂生产效率的方法，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决现有聚氯乙烯复合树脂的工艺中存在的黏釜的问题。
5.本发明的技术方案是通过以下措施来实现的：一种提高聚氯乙烯复合树脂生产效率的方法，按下述方法进行：第一步，用惰性气体置换反应釜中的空气，使反应釜内为惰性气体环境，向反应釜中依次加入纳米粒子乳胶和ph调节剂进行低速搅拌；第二步，向反应釜中同时添加氯乙烯和热的去离子水，使得反应釜内的温度为52℃至75℃时，再向反应釜中加入分散剂进行高速搅拌至充分混合；第三步，在压力为0.5mpa至1.2mpa、温度为47℃至70℃下，向反应釜中加入引发剂进行聚合反应后，得到聚氯乙烯复合树脂；其中，原料按重量份数计包括：氯乙烯100份、纳米粒子乳胶2.3份至6.0份、去离子水135份至145份、分散剂0.1份至0.2份、引发剂0.018份至0.120份、ph值调节剂0.02份至0.05份。
6.下面是对上述发明技术方案的进一步优化或/和改进：上述分散剂为重量比为1.05至1.10:1的聚乙烯醇与羟丙基甲基纤维素混合而成。
7.上述引发剂为过氧化二碳酸二（2-乙基己酯）和过氧化新癸酸叔丁酯中的一种。
8.上述ph调节剂为碳酸氢铵和碳酸氢钠中的一种。
9.上述第一步和第二步的加料时间为1.0h至1.5h。
10.上述第一步中，低速搅拌转速为55rpm至65rpm。
11.上述第二步中，高速搅拌转速为140rpm至150rpm。
12.与现有工艺相比，本发明工艺简单，投料时间短，生产效率高，本发明得到的聚氯
乙烯复合树脂有同等的抗冲击性、拉伸强度和增塑效果，有效地解决了现有聚氯乙烯复合树脂的工艺中存在的黏釜的问题。
具体实施方式
13.本发明不受下述实施例的限制，可根据本发明的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。本发明中所提到各种化学试剂和化学用品如无特殊说明，均为现有技术中公知公用的化学试剂和化学用品。
14.下面结合实施例对本发明作进一步描述：实施例1：该提高聚氯乙烯复合树脂生产效率的方法，按下述方法进行：按下述方法进行：第一步，用惰性气体置换反应釜中的空气，使反应釜内为惰性气体环境，向反应釜中依次加入纳米粒子乳胶和ph调节剂进行低速搅拌；第二步，向反应釜中同时添加氯乙烯和热的去离子水，使得反应釜内的温度为52℃至75℃时，再向反应釜中加入分散剂进行高速搅拌至充分混合；第三步，在压力为0.5mpa至1.2mpa、温度为47℃至70℃下，向反应釜中加入引发剂进行聚合反应后，得到聚氯乙烯复合树脂；其中，原料按重量份数计包括：氯乙烯100份、纳米粒子乳胶2.3份至6.0份、去离子水135份至145份、分散剂0.1份至0.2份、引发剂0.018份至0.120份和ph值调节剂0.02份至0.05份。
15.本发明中，纳米粒子乳胶为中国专利申请号为201710365043.3、发明名称为纳米粒子乳胶及纳米粒子增强增韧聚氯乙烯复合树脂及其制备方法公开的纳米粒子乳胶。
16.现有聚氯乙烯复合树脂的工艺，原料的添加顺序是先向反应釜中添加去离子水、ph调节剂、分散剂、纳米粒子乳胶和引发剂搅拌混匀后，此时需控制反应釜温度在30℃以下，再向反应釜中加入氯乙烯后，在一定压力、温度下进行聚合反应，现有工艺聚合反应前的投料时间耗时约6小时。
17.而本发明工艺中原料的添加顺序是先向反应釜中添加纳米粒子乳胶、ph调节剂、氯乙烯和去离子水搅拌混匀后，再向反应釜中添加分散剂和引发剂，在一定压力与温度下进行聚合反应，本发明工艺聚合反应前的投料时间为2小时，由于投料顺序的不同，使得本发明制备聚氯乙烯复合树脂的投料时间更短。
18.现有聚氯乙烯复合树脂的工艺，通过去离子水，使得反应釜内温度控制在30℃以下，原因在于纳米粒子乳胶投料时间过长且高温下会破乳，在添加完原料后，需要对反应釜夹套进行升温，在反应釜升温过程中，釜壁温度高，纳米粒子乳胶会黏附在反应釜釜壁上，最终导致产品质量问题。
19.而本发明通过改变原料的添加顺序，缩短了投料时间，本发明可以向反应釜中同时添加氯乙烯和热的去离子水，使得反应釜的釜内温度为52℃至75℃，略微高于正常反应温度，正常反应温度为47℃至70℃，再向反应釜中添加分散剂和引发剂后，使得聚合反应时的温度刚好下降至正常反应温度，因此，本发明不需要对反应釜夹套进行升温，避免了纳米粒子乳胶黏附在反应釜釜壁上，同时，由于分散剂和引发剂的加入，使反应釜的温度略微下降至正常反应温度，避免了温度变化对产品质量造成的影响。
20.本发明中，从开始加料到开始加引发剂的时间不少于1.0小时，保证物料间的充分搅拌，使得氯乙烯以液滴的形式分散开来，使得改变投料顺序及缩短投料时间，最终，得到的产品仍然具有良好的性能。
21.实施例2：该提高聚氯乙烯复合树脂生产效率的方法，按下述方法进行：按下述方法进行：第一步，用惰性气体置换反应釜中的空气，使反应釜内为惰性气体环境，向反应釜中依次加入纳米粒子乳胶和ph调节剂进行低速搅拌；第二步，向反应釜中同时添加氯乙烯和热的去离子水，使得反应釜内的温度为52℃或75℃时，再向反应釜中加入分散剂进行高速搅拌至充分混合；第三步，在压力为0.5mpa或1.2mpa、温度为47℃或70℃下，向反应釜中加入引发剂进行聚合反应后，得到聚氯乙烯复合树脂；其中，原料按重量份数计包括：氯乙烯100份、纳米粒子乳胶2.3份或6.0份、去离子水135份或145份、分散剂0.1份或0.2份、引发剂0.018份或0.120份和ph值调节剂0.02份或0.05份。
22.实施例3：作为上述实施例的优化，分散剂为重量比为1.05至1.10:1的聚乙烯醇与羟丙基甲基纤维素混合而成。
23.实施例4：作为上述实施例的优化，引发剂为过氧化二碳酸二（2-乙基己酯）和过氧化新癸酸叔丁酯中的一种。
24.实施例5：作为上述实施例的优化，ph调节剂为碳酸氢铵和碳酸氢钠中的一种。
25.实施例6：作为上述实施例的优化，第一步和第二步的加料时间为1.0至1.5h。
26.实施例7：作为上述实施例的优化，第一步中，低速搅拌转速为55rpm至65rpm。
27.实施例8：作为上述实施例的优化，第二步中，高速搅拌转速为140rpm至150rpm。
28.实施例9：该提高聚氯乙烯复合树脂生产效率的方法，按下述方法进行：第一步，用惰性气体置换反应釜中的空气，使反应釜内为惰性气体环境，向反应釜中依次加入纳米粒子乳胶和碳酸氢铵进行低速搅拌，其中，低速搅拌转速为55rpm；第二步，向反应釜中同时添加氯乙烯和热的去离子水，使得反应釜内的温度为60℃，再向反应釜中加入分散剂（重量比为1.05:1的聚乙烯醇与羟丙基甲基纤维素混合而成）进行高速搅拌至充分混合，其中，高速搅拌转速为145rpm；第三步，在压力为0.82mpa、温度为54.5℃下，向反应釜中加入过氧化二碳酸二（2-乙基己酯）进行聚合反应后，得到聚氯乙烯复合树脂，其中，原料按重量份数计包括：氯乙烯100份、纳米粒子乳胶5.0份、去离子水138份、分散剂0.18份、过氧化新癸酸叔丁酯0.025份和碳酸氢铵0.02份，第一步和第二步的加料时间为1.0h，高速搅拌转速为140rpm。
29.实施例10：该提高聚氯乙烯复合树脂生产效率的方法，按下述方法进行：第一步，用惰性气体置换反应釜中的空气，使反应釜内为惰性气体环境，向反应釜中依次加入纳米粒子乳胶和碳酸氢钠进行低速搅拌，其中，低速搅拌转速为65rpm；第二步，向反应釜中同时添加氯乙烯和热的去离子水，使得反应釜内的温度为73℃时，再向反应釜中加入分散剂（重量比为1.10:1的聚乙烯醇与羟丙基甲基纤维素混合而成）进行高速搅拌至充分混合，其中，高速搅拌转速为150rpm；第三步，在压力为1.2mpa、温度为68℃下，向反应釜中加入过氧化新癸酸叔丁酯进行聚合反应后，得到聚氯乙烯复合树脂，其中，原料按重量份数计包括：氯乙烯100份、纳米粒子乳胶3.0份、去离子水140份、分散剂0.12份、过氧化新癸酸叔丁酯0.020份和碳酸氢钠0.05份,第一步和第二步的加料时间为1.5h,高速搅拌转速为150rpm。
30.实施例11：该提高聚氯乙烯复合树脂生产效率的方法，按下述方法进行：第一步，用惰性气体置换反应釜中的空气，使反应釜内为惰性气体环境，向反应釜中依次加入纳米粒子乳胶和氢氧化钠进行低速搅拌，其中，低速搅拌转速为60rpm；第二步，向反应釜中同时添加氯乙烯和热的去离子水，使得反应釜内的温度为60℃时，再向反应釜中加入分散剂（重
量比为1.07:1的聚乙烯醇与羟丙基甲基纤维素混合而成）进行高速搅拌至充分混合，其中，高速搅拌转速为145rpm；第三步，在压力为0.82mpa、温度为54.5℃下，向反应釜中加入过氧化二碳酸二（2-乙基己酯）进行聚合反应后，得到聚氯乙烯复合树脂，其中，原料按重量份数计包括：氯乙烯100份、纳米粒子乳胶6.0份、去离子水145份、分散剂0.2份、过氧化二碳酸二（2-乙基己酯）0.030份和碳酸氢铵0.04份,第一步和第二步的加料时间为1.2h，高速搅拌转速为145rpm。
31.本发明实施例9至实施例11制备的聚氯乙烯复合树脂，其性能指标均符合国家规定，本发明在制备聚氯乙烯复合树脂过程中清釜频次也有明显的下降，有效地提高了反应釜的生产效率。
32.对比例1：现有聚氯乙烯复合树脂的方法，按下述方法进行：首先，用惰性气体置换反应釜中的空气，使反应釜内为惰性气体环境，向反应釜中先加入去离子水（30℃以下），在高速搅拌下再加入碳酸氢铵，然后，向反应釜中加入分散剂(重量比为1.07:1的聚乙烯醇与羟丙基甲基纤维素混合而成)，再分两次加入纳米粒子乳胶，两次间隔时间为60min，两次添加完毕后，向釜中再加入过氧化新癸酸叔丁酯搅拌混匀，保持反应釜内温度为27℃时，然后，向反应釜中加入氯乙烯后，开始对反应釜夹套进行加热，在聚合釜压力为0.82mpa、温度为54.5℃下，反应釜内发生聚合反应，聚合反应完成后，对反应釜内的反应产物依次进行出料、脱水和干燥后，得到聚氯乙烯复合树脂，其中，原料按重量份数计包括：氯乙烯100份、纳米粒子乳胶5.0份、去离子水138份、分散剂0.18份、过氧化新癸酸叔丁酯0.025份和碳酸氢铵0.02份，搅拌均为高速搅拌，搅拌速度为140rpm。
33.本发明对比例1制备的聚氯乙烯复合树脂相比本发明实施例11制备的聚氯乙烯复合树脂，二者的理化指标性能差异较大，整个生产过程常出现不稳定的情况，经常出粗料。
34.对比例2：现有聚氯乙烯复合树脂的方法，按下述方法进行：首先，用惰性气体置换反应釜中的空气，使反应釜内为惰性气体环境，向反应釜中先加入碳酸氢铵，再加入去离子水（30℃以下），启动聚合釜搅拌，然后，向反应釜中依次加入分散剂(重量比为1.07:1的聚乙烯醇与羟丙基甲基纤维素混合而成)和纳米粒子乳胶搅拌混匀，搅拌时间不少于70min，然后再向聚合釜内加入过氧化新癸酸叔丁酯，保持反应釜内温度为27℃时，然后，向反应釜中加入氯乙烯后，开始对反应釜夹套进行加热，在聚合釜压力为0.82mpa、温度为54.5℃下，反应釜内发生聚合反应，聚合反应完成后，对反应釜内的反应产物依次进行出料、脱水和干燥后，得到聚氯乙烯复合树脂，其中，原料按重量份数计包括：氯乙烯100份、纳米粒子乳胶5.0份、去离子水138份、分散剂0.18份、过氧化新癸酸叔丁酯0.025份和碳酸氢铵0.02份，搅拌均为高速搅拌，搅拌速度为140rpm。
35.本发明对比例2相比对比例1的工艺步骤，调整了碳酸氢铵和去离子水的添加顺序，将纳米粒子乳胶由分次添加改为一次性投料并增加了纳米粒子乳胶加入后的搅拌时间。本发明对比例2制备的聚氯乙烯复合树脂相比本发明实施例11制备的聚氯乙烯复合树脂，二者的理化指标性能差异也较大，特别是抗冲击强度性能波动较大，整个生产过程同样常出现不稳定的情况，也经常出粗料。
36.对比例3：现有聚氯乙烯复合树脂的方法，按下述方法进行：首先，用惰性气体置换反应釜中的空气，使反应釜内为惰性气体环境，向反应釜中先加入碳酸氢铵，再加入去离子水，然后，向反应釜中依次加入分散剂(重量比为1.07:1的聚乙烯醇与羟丙基甲基纤维素混
合而成)、纳米粒子乳胶和过氧化新癸酸叔丁酯搅拌混匀，保持反应釜内温度为27℃时，然后，向反应釜中加入氯乙烯后，开始对反应釜夹套进行加热，在聚合釜压力为0.82mpa、温度为54.5℃下，反应釜内发生聚合反应，聚合反应完成后，对反应釜内的反应产物依次进行出料、脱水和干燥后，得到聚氯乙烯复合树脂，其中，原料按重量份数计包括：氯乙烯100份、纳米粒子乳胶5.0份、去离子水138份、分散剂0.18份、过氧化新癸酸叔丁酯0.025份和碳酸氢铵0.02份，搅拌均为高速搅拌，搅拌速度为145rpm。
37.本发明对比例3相比对比例2的工艺步骤，调高了搅拌转速，搅拌转速增加5rpm，取消了对去离子水的温度的要求和纳米粒子乳胶加入后的时间要求。本发明对比例3制备的聚氯乙烯复合树脂相比本发明实施例11制备的聚氯乙烯复合树脂，二者的理化指标性能无明显差异，整个生产过程较稳定，清釜次数为3釜一次。
38.对比例4：现有聚氯乙烯复合树脂的方法，按下述方法进行：首先，用惰性气体置换反应釜中的空气，使反应釜内为惰性气体环境，向反应釜中先加入碳酸氢铵，再加入去离子水，然后向反应釜中依次加入纳米粒子乳胶和氯乙烯搅拌均匀，将反应釜的釜内温度控制在60℃左右，略微高于正常反应温度，然后，再向反应釜中依次加入分散剂(重量比为1.07:1的聚乙烯醇与羟丙基甲基纤维素混合而成)和过氧化新癸酸叔丁酯搅拌均匀，在压力为0.82mpa下，反应釜内进行聚合反应，聚合反应完成后，对反应釜内的反应产物依次进行出料、脱水和干燥后，得到聚氯乙烯复合树脂，其中，原料按重量份数计包括：氯乙烯100份、纳米粒子乳胶5份、去离子水138份、分散剂0.18份、过氧化新癸酸叔丁酯0.025份和碳酸氢铵0.02份，搅拌均为高速搅拌，搅拌速度为145rpm。
39.本发明对比例4相比对比例3的工艺步骤，调整了氯乙烯、分散剂和引发剂的添加顺序，在加入分散剂和引发剂之前，升高了反应釜的温度。本发明对比例4制备的聚氯乙烯复合树脂，出料均为粗料，该添加顺序不可行。
40.本发明对比例1至对比例4制备的聚氯乙烯复合树脂各性能指标，仅有对比例3制备的聚氯乙烯复合树脂能与本发明聚氯乙烯复合树脂的性能作比较。因此，以下为本发明实施例11制备的聚氯乙烯复合树脂与本发明对比例3制备的聚氯乙烯复合树脂进行理化指标的考察，同时，考察本发明实施例11制备的聚氯乙烯复合树脂与本发明对比例3制备的聚氯乙烯复合树脂反应釜的黏釜情况。
41.试验1：考察本发明制备的聚氯乙烯复合树脂的理化指标。
42.试验方法：考察本发明实施例11制备的聚氯乙烯复合树脂的理化指标情况，同时，将本发明对比例3制备的聚氯乙烯复合树脂作为对比，理化指标包括筛余物质量分数、表观密度、粒径/径矩、100g树脂的增塑剂吸收量、白度、简支梁冲击强度和拉伸强度。其中，简支梁冲击强度按照国家标准gb/t1043.1-2008《塑料 简支架冲击性能的测定》中的测定方法进行检测，拉伸强度按照gb/t1040.2-2006《塑料 拉伸性能的测定》中的测定方法进行检测，其余各项指标均按照gb/t 5761-2018《悬浮法通用型聚氯乙烯树脂》中的测定方法进行检测。
43.试验结果：理化指标结果如表1所示，由表1可知，采用本发明工艺流程后，得到的聚氯乙烯复合树脂除粒径/径矩略有上涨外，其余各项指标均在规定范围内，且在聚氯乙烯复合树脂实际应用中，可通过对分散剂投入量的调整，将粒径/径矩调整至现有工艺的水平。因此，与现有工艺相比，本发明得到的聚氯乙烯复合树脂有同等的抗冲击性、拉伸强度
和增塑效果。
44.试验2：考察本发明在制备聚氯乙烯复合树脂过程中反应釜的黏釜情况。
45.试验方法：对本发明实施例11制备的聚氯乙烯复合树脂与本发明对比例3制备的聚氯乙烯复合树脂在制备聚氯乙烯复合树脂过程中，记录反应釜的清釜日期。
46.试验结果：反应釜的黏釜情况，如表2所示，由表2可知，根据对比例1的工艺在投产3天至4天后，需对反应釜清釜一次，而按照本发明实施例11的工艺投产8天至9天后，需对反应釜清釜一次，相比对比例1的现有工艺，本发明实施后清釜频次明显下降，从原来的3釜清一次提高至12釜清一次，有效地提高了反应釜的生产效率，有效地解决了现有聚氯乙烯复合树脂的工艺中存在的黏釜的问题。
47.综上，本发明工艺简单，投料时间短，生产效率高，本发明得到的聚氯乙烯复合树脂有同等的抗冲击性、拉伸强度和增塑效果，有效地解决了现有聚氯乙烯复合树脂的工艺中存在的黏釜的问题。
48.以上技术特征构成了本发明的实施例，其具有较强的适应性和实施效果，可根据实际需要增减非必要的技术特征，来满足不同情况的需求。