工艺技术年产万吨PVC糊树脂聚合工艺设计

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1、工艺技术年产万吨 PVC 糊树脂聚 合工艺设计 工艺技术年产万吨 PVC 糊树脂聚 合工艺设计 安徽建筑工业学院本科生课程设计 2 第一章概述 1.1 背景介绍1.1 背景介绍 1.1.1PVC 糊树脂简介1.1.1PVC 糊树脂简介 PVC 树脂是应用广泛的通用合成树脂品种之一，其产量跃居世界合成树脂的 首位。与 PE、PP 树脂不同，它必须加入增塑剂才能得到热塑性塑料。因增塑剂 数量不同而得到性能坚硬或柔软的塑料。PVC 的性能是多样化的，用不同的成型 方法可以得到不同形态的塑料制品。例如：模塑制品、薄膜、人造革、和泡沫塑 料等。在模塑制品中有一种性能非常柔软的制品是用搪塑成型方法制成的，

2、它是 用 PVC 糊浇入模具中，受热塑化而成型的。调制 PVC 糊必须要用高分散的 PVC 树 脂作为原料，那就是 PVC 糊树脂。 PVC 糊树脂是由氯乙烯在引发剂作用下聚合而成的热塑性树脂，是氯乙烯的 均聚物，属于聚氯乙烯树脂的一个产品分枝。聚氯乙烯糊树脂具有较大的多分散 性，分子量一般在 512 万，具有良好的成糊性和分散性。 1.1.2PVC 糊树脂生产工艺简介1.1.2PVC 糊树脂生产工艺简介 目前，工业上 PVC 糊树脂的生产方法主要有乳液种子聚合法、乳液连续聚合 法和微悬浮聚合法 3 种方法。 1 乳液种子聚合法将配方要求的软水加入到聚合釜中，然后按顺序向反映釜 中加入起始的乳

3、化剂，用氢氧化钠溶液调节水相的 pH 值为 9.510.5，加入引发 剂。将反应釜内压力抽至 0.057MPa，开启单体加料阀，按配方加入起始单体，升 温反应约 1 小时，回收单体，然后将反应釜内放空阀打开使釜内达到常压，向反 应釜内加入要求量的乳化剂和聚氧乙烯蓖麻油，搅拌 15 分钟即得到 PVC 糊树脂。 2 微悬浮聚合法微悬浮聚合法就是使用油溶性引发剂，在乳化剂中分散，稳 定的细小氯乙烯单体液滴引发聚合，生成适当粒径的聚氯乙烯乳胶的方法。用氮 气置换釜内空气，将经由过滤器过滤的无离子水用泵打入聚合釜中，将溶解好的 聚乙烯溶液经过滤用泵打入反应釜策中，同时将引发剂及单体氯乙烯经计量加入 釜

4、中，启动搅拌，升温至聚合温度 5060然后用 5水冷却，压力由 0.71.0MPa 下降至 0.30.45MPa 出料。未反应的氯乙烯经泡沫捕集器回收分离， 聚合物和悬浮液送至碱处理。离心机过滤，再经洗涤可得含水量 15%左右的聚氯 乙烯糊树脂。 3 乳液连续聚合法乳液连续聚合法是在聚乙烯的增溶胶束存在下，单体在乳 化水溶液中经过引发形成活性基团而聚合，在生成的胚乳颗粒中，只要增长链未 终止或有活性基团存在，聚合反应就一直会进行下去。在连续聚合反应过程中， 聚合需要的氯乙烯来自活性基团，已生成的胶乳微粒被大量的拥有亲水基团的乳 化剂包围，处于非常稳定的状态。 4 连续法与间歇法的比较间歇聚合法

5、为一次或分批加料，一次出料，而连续 聚合法为连续等量加料，连续出料。连续聚合法具有劳动生产率高、聚合釜的时 空收率高、产品质量稳定和能耗低等特点，尤其是劳动生产率高，这是包括微悬 浮聚合法在内的一切间歇式工艺路线都无法与之相比的优点。 无论是间歇聚合的方法或连续聚合的方法，都能生产出具有良好糊性能的产 品，都可以用于氯乙烯糊树脂的各个领域，只不过工艺各有特点，产品各有专门 用途而已。 1.1.3PVC 糊树脂的性能与应用1.1.3PVC 糊树脂的性能与应用 氯乙烯单体聚合时主要是头尾相联结， 平均每一个大分子由 1000 个单体组成。 如果单体排列错位或结合有少量杂质都将形成缺陷。因而影响所得

6、树脂的颜色、 安徽建筑工业学院本科生课程设计 4 热稳定性、结晶度、加工性以及最终制品的机械性能等。合格的 PVC 糊树脂外观 表现为白色粉末状。PVC 糊树脂加入增塑剂中，形成糊状分散体系PVC 糊。 由于其成糊性优良以及分散性能良好，PVC 糊树脂的应用非常广泛，主要有 以下几大方面： （1） 一般软制品：利用挤出机辅助相应模具设备生产聚氯乙烯糊树脂片、管、 垫、块，可制成塑料鞋底、鞋面、鞋衬材料等，在饮料行业中可用作啤酒、碳酸 饮料瓶盖的密封材料。 （2）涂层制品：将糊树脂涂敷于布或纸张等其他基材上，然后在 100以上 塑化而成。也可以先将 PVC 与助剂压延成薄膜再与衬底基材加垫压合而

7、成。聚氯 乙烯糊树脂人造革可以用来制作皮箱、皮包、书的封面、沙发及汽车的坐垫、壁 纸等建筑装饰材料。 （3）泡沫制品：在聚氯乙烯糊树脂中加入大量的发泡剂作成片材，经发泡成型 为泡沫塑料，可作为抗冲材料、保护性安全制品及填充材料，还可作为泡沫高级 凉鞋、坐垫、高级消音等的材料。 （4）粘合剂与密封胶：聚氯乙烯糊树脂及改性树脂与其他化工原料相结合， 制成的粘合材料经化学处理后可用于制造汽车上的密封胶。 （5）涂层与涂料：聚氯乙烯糊树脂及改性树脂可以作为钢板、硬质塑料的表 面涂层。这种涂料具有抗冲击性强、耐老化、耐侯性良好、附着力强等优点，广 泛应用于汽车底盘涂料、车内涂料与装饰，还用于其他钢铁工业

8、及钢铁表面装饰 与材料防腐。由于聚氯乙烯糊树脂具有良好的分散性和稳定的流动性，还可用于 高品质彩色印刷。 （6）糊制品：将聚氯乙烯糊树脂分散在液体增塑剂中，使其溶胀塑化而成增 塑溶胶，加入稳定剂、填料、着色剂等，经充分搅拌、脱气泡后配成糊，再用浸 渍、浇铸等加工成各种制品，还可以将聚氯乙烯糊树脂加热后，再加入其他辅助 材料，制成一次性用手套等医疗器材，以及其他材料的垫衬材料。 （7）板材：在聚氯乙烯糊树脂中加人改性材料或表面强化材料，经混合塑化 压延可制成性能优良的板材、运输带和高级胶塑材料。 1.1.4PVC 糊树脂的发展现状1.1.4PVC 糊树脂的发展现状 PVC 糊树脂自 20 世纪

9、30 年代开发以来， 已有近 70 年的历史。 目前全世界 PVC 糊树脂总生产能力以超过 200 万 t/a，其中，西欧是 PVC 糊树脂生产厂家最多、 产量最大的地区， 西欧各国的 PVC 糊树脂生产能力已达到 7075 万 t/a； 美国 PVC 糊树脂产量约为 30 万 t/a。由于各国加工与应用情况不同，PVC 糊树脂的生产量 占 PVC 总量也各不相同。其中，美国约占 10%、日本占 7.5%、法国占 12%、德国 占 25%。国外发达国家 PVC 糊树脂生产企业绝大多数采用乙烯法路线，且规模较 大。以下是 2004 年世界主要国家聚氯乙烯糊树脂产能统计情况，如图 1.11。 图

10、1.12004 年世界 PVC 糊树脂产能分布情况 从生产方法来看，已开发了乳液种子聚合法、乳液连续聚合法、乳液无种子聚合 法、微悬浮聚合法、种子微悬浮法、乳液徽混合法等等。PVC 糊树脂按聚合方法 分类，其生产能力 ： 乳液种子法占 40%，乳液连续法占 30%，其他占 30%。由于 PVC 糊树脂成型加工与悬浮树脂相比具有加工设备价廉模具简单便宜，可制成特 殊形状。发泡容易，制品受热次数少，并可以少量、多品种地生产等优点，因而 在人造革、地板革、玩具、壁纸、汽车内饰材料等硬制品中获得广泛应用。随着 PVC 糊树脂应用开发的不断深人，市场对 PVC 糊树脂的需求量也大大增加，反过 来也促进了

11、 PVC 糊树脂生产的发展。以下是国外目前主要 PVC 糊树脂生产企业及 安徽建筑工业学院本科生课程设计 6 生产能力2，如表 1.1。 表 1.1 国外目前主要 PVC 糊树脂生产企业及生产能力 企业名称产能企业名称产能 苏威公司21德国 Vestolit 公司10.5 维纳利特公司20.9吉昂公司10 欧洲乙烯公司16LG 化学公司9 阿托菲纳公司12NorskHydro 公司7 台塑公司11西方化学公司7 在国外，各生产公司大多拥有自己的专有生产技术和产品牌号，为弥补由 于生产方法而造成的产品应用上的不足， 大多同时建有多种工艺路线的生产装置， 因此在市场中极具竞争力。国外公司除生产通用

12、品种、牌号 PVC 糊树脂外，几乎 所有的 PVC 糊树脂生产企业都在生产 PVC 掺混树脂、氯醋糊树脂等专用树脂。掺 混树脂生产方法不尽相同，有悬浮法、本体聚合法、乳液法等，所得掺混树脂大 多掺混到 PVC 糊树脂中一同出售，即能改善产品性能，又能降低成本。 目前，在 PVC 糊树脂生产中，国外不断开发出新技术、新设备，继续对现有 的生产工艺进行改造，通过调整工艺配料和聚台条件，生产出具有良好糊性能的 树脂；同时做到进一步减少均化物料量，提高单釜固含量，提高生产效率，降低 能耗。为提高生产的胶乳稳定性，对树脂生产的后处理工艺也进行了改进，这些 工作值得国内 PVC 糊树脂生产厂家借鉴，也应作

13、为国内生产厂家进行技术改造和 发展的方向。 我国 PVC 糊树脂工业起始于 20 世纪 50 年代。在 20 世纪 5070 年代共建有 8 个 生产厂，生产规模为 100500t/a，生产工艺以种子乳液法为主，只可生产三个型 号的 PVC 糊树脂。进人 20 世纪 80 年代，我国 IWC 糊树脂生产厂家先后引进了国 外七家 PVC 糊树脂生产技术。目前国内 PVC 糊树脂生产企业近 20 家，总生产能 力约为 17.65 万 t/a，约占 PVC 树脂总生产能力的 9.6%，实际产量约 11 万 t/a， 占 PVC 总产量的 7%。其中 2 万 t/a 以上的有 4 家，l 万 t/a

14、的为 7 家，其它大多 为 2000t/a 或更小的规模。 生产工艺以种子乳液聚合为主， 其他的还有连续乳液、 微悬浮法等，绝大多数为电石原料路线。以下是国内 PVC 糊树脂生产厂家，如表 1.22。 表 1.2 国内聚氯乙烯糊树脂主要企业产能情况（万吨/年） 企业产能生产工艺技术来源 沈阳化工5.0微悬浮法日本钟渊公司 上海天原2.5种子乳液法三菱孟山都公司 天津化工3.0种子乳液法三菱孟山都公司 上海氯碱2.5混合法美国西方化学 合肥化工2.0MSP-3 法法国阿托公司 西安化工1.0连续乳液法德国布纳公司 武汉葛化2.0乳液法美国波文公司 彬州电化厂1.0微悬浮法沈阳化工 我国 PVC

15、糊树脂发展速度极快，据统计，20012003 年间，国内 PVC 糊树脂 产能分别为 16.2 万吨、17.7 万吨、20 万吨，分别增长 1.8%、9.2%、12.9%。另 外，据资料报道，沈阳化工股份有限公司糊树脂生产能力扩产之后已经达到 12 安徽建筑工业学院本科生课程设计 8 万 t/a，生产能力居亚洲第一，世界第三；其他老牌糊树脂生产企业，如上海氯 碱、上海天原、天津化工、郴州华湘等也都已经完成或正在进行糊树脂的扩产计 划3。 国内 PVC 糊树脂产能与产量虽然得到了快速增长，但我国 PVC 糊树脂进口量每年 仍在 13 万15 万吨上下浮动，进口量最高年份甚至接近了 16 万吨。我

16、国改性聚 氯乙烯树脂产品主要从美国、欧洲和日本等国家和地区进口，普通型主要从俄罗 斯、韩国、日本和马未西亚等国家进口，其中俄罗斯产品尽管质量水平不高，但 由于价格低廉，在我国市场占有相当的份额，对我国聚氯乙烯糊树脂市场价格影 响较大。 1.1.5PVC 糊树脂发展前景1.1.5PVC 糊树脂发展前景 在我国，聚氯乙烯糊状树脂已经广泛用于制造人造革、浸渍手套、纱窗、水田靴、 工具把手、壁纸、地板卷材、蓄电池隔板和玩具等。随着我国经济的稳步发展和 人民生活水平的不断提高，加之聚氯乙烯糊状树脂应用开发的不断深入，国内市 场对聚氯乙烯糊状树脂的需求仍具有较大的发展空间，特别是在汽车、建筑、电 子和涂料等方面，对于拓宽聚氯乙烯糊状树脂的消费、开发大宗专用树脂，促进 聚氯乙烯糊状树脂的生产具有积极而现实的意义。 除普通型的聚氯乙烯糊状树脂外， 其他相关改性产品如掺混树脂、 氯醋酸树脂等， 由于其具有的独特的性能而在汽车塑溶胶、PVC 方快地毯、印花油墨、人造革底 糊和边糊、壁纸、人造革、浸渍制品中，其用量将随着应用开发力度的不断加大 而增加，大量取代进口。 另外，本世纪初，我国顺利加