Способ получения суспензионного поливинилхлорида

 

Описывается способ получения суспензионного поливинилхлорида в присутствии защитного коллоида и мономерорастворимого инициатора. Он отличается тем, что дополнительно к основному инициатору вводят после начала падения давления в реакторе инициирующую систему пероксид водорода - тиосульфат натрия при массовом соотношении компонентов 1: 1 в количестве по 0,001-0,1% от массы мономера каждого компонента с последующим продолжением процесса полимеризации в течение 1-3 ч. Технический результат - увеличение выхода целевого продукта, улучшение качественных показателей полимера. 1 табл.

Изобретение относится к химии высокомолекулярных соединений и, в частности, к получению суспензионного поливинилхлорида (ПВХ), широко используемого при производстве различных изделий: труб, пленочных материалов, линолеума, кабельного пластиката.

Известно использование в полимеризации винилхлорида (ВХ) в качестве основных инициаторов представителей класса перкарбонатов, особенно ди-2-этилгексилпероксидикарбоната (ПДЭГ) (H. Jaspers и др. , Kunststoffe, 1976, 66, 10, 688-694; пат. США 4949482, 1987). По сравнению с ацильными перекисями перкарбонаты обеспечивают более равномерную скорость процесса и сокращенный по времени полимеризационный цикл. Однако применение одного перкарбоната приводит к получению выхода полимера только на уровне 80-85%, что снижает эффективность работы оборудования и ухудшает экологическую обстановку.

Для интенсификации суспензионной полимеризации ВХ рядом авторов (пат. РФ 2109755, опубл. 27.04.98, бюл. 18) предложено использование инициирующей системы на основе перкарбоната и персульфата щелочного металла. В этом случае достигается сокращение полимеризационного цикла на 9-30%, но выход полимера остается не выше 82-85%.

Известно также использование дополнительно к перкарбонату персульфата щелочного металла, вводимого на конверсии мономера 70-80% в количестве 0,1-1% от массы мономера (заявка Франции 2393815, 1979 - прототип). Однако это предложение направлено на получение полимера со специальным комплексом свойств (механические и диэлектрические показатели), находящего ограниченное применение только для изготовления корпусов электрических батарей и аккумуляторов.

Для увеличения выхода суспензионного полимера нами предлагается дополнительно к мономерорастворимому перкарбонату вводить водорастворимую инициирующую систему пероксид водорода - тиосульфат натрия после начала падения давления в реакторе в количестве 0,001-0,1% от массы мономера ВХ каждого компонента с последующей дополимеризацией. Это является отличительным признаком предлагаемого технического решения.

Экспериментальная проверка подтверждает возможность повышения выхода ПВХ с 80 до 88-95% по сравнению с индивидуальным перкарбонатом. Одновременно обеспечивается улучшение качественных показателей полимера, проявляющееся в уменьшении времени поглощения пластификатора (ВПП) и увеличении массы поглощения пластификатора (МПП), в нашем случае - диоктилфталата (ДОФ). Это особенно важно при переработке суспензионного полимера в пластифицированные материалы. Ценность предлагаемого технического решения заключается также в значительном снижении доли остаточного мономера ВХ и улучшении экологической обстановки.

Сущность предлагаемого изобретения иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. В спецстальной реактор объемом 3,5 л, снабженный мешалкой (200 об/мин), загружают 1600 г обессоленой воды; 2,88 г эмульгатора метилоксипропилцеллюлозы марки "метоцел"; 0,09 г гидроксида натрия, 0,0089 г дифенилолпропана; 0,48 г ПДЭГ и 800 г ВХ. При перемешивании смесь нагревают до 54^oС и проводят полимеризацию до начала падения давления в автоклаве. Под давлением азота последовательно передавливают в реактор 0,16 г (0,02% от массы мономера ВХ) пероксида водорода и 0,16 г тиосульфата натрия и продолжают полимеризацию в течение 2 часов. После охлаждения и сдувки остаточного ВХ содержимое реактора выгружают, промывают водой, сушат, определяют выход полимера и основные показатели, ответственные за взаимодействие с пластификатором. Полученные экспериментальные данные примера 1 и последующих примеров приведены в таблице.

Примеры 2-3. Аналогичны примеру 1, но пероксид водорода и тиосульфат натрия вводят соответственно по 0,008 (0,001 мас. %) и 0,8 г (0,1 мас. %).

Примеры 4-5. Аналогичны примеру 1, но дополимеризацию проводят в течение 1 и 3 часов соответственно.

Примеры для сравнения Пример 6. Аналогичен примеру 1, но используют только один перкарбонат.

Примеры 7-8. Аналогичны примеру 1, но пероксид водорода и тиосульфат натрия вводят по 0,004 г (0,0005%) и 1,2 г (0,15%) соответственно.

Примеры 9-10. Аналогичны примеру 1, но дополимеризацию проводят в течение 30 минут и 4 часов соответственно.

Результаты введения инициирующей системы пероксид водорода - тиосульфат натрия после начала паления давления в автоклаве с последующей дополимеризацией в течение 1-3 часов свидетельствуют о возможности повышения выхода полимера до 88-95,5% (примеры 1-5) по сравнению с контрольным вариантом 80,0% (пример 6). Одновременно необходимо отметить наблюдаемый эффект по улучшению качества полимера при использовании заявленной концентрации инициирующей системы пероксид водорода - тиосульфат натрия, заключающийся в повышении показателя МПП на 29,5-50% и уменьшении ВПП в 2-2,8 раза по сравнению с контрольным примером. Применение инициирующей системы ниже заявленной концентрации компонентов, а также проведение дополимеризации в течение 30 минут (примеры 7 и 9 соответственно) не позволяет заметно увеличить выход полимера. Повышение заявленной концентрации компонентов инициирующей системы и увеличение времени дополимеризации экономически нецелесообразно (примеры 8 и 10 соответственно), так как эти приемы не приводят к более эффективным результатам, чем достигнутые в примерах 1, 3, и 5.

Таким образом, предлагаемое техническое решение должно позволить увеличить мощность действующего производства по выпуску суспензионного ПВХ за счет увеличения выхода полимера с операции, улучшить свойства полимера, ответственные за взаимодействие с пластификатором, а также снизить долю остаточного мономера, способствуя улучшению экологической обстановки.

Формула изобретения

Способ получения суспензионного поливинилхлорида в присутствии защитного коллоида и мономерорастворимого инициатора, отличающийся тем, что дополнительно к основному инициатору вводят после начала падения давления в реакторе инициирующую систему пероксид водорода - тиосульфат натрия при массовом соотношении компонентов 1: 1 в количестве по 0,001-0,1% от массы мономера каждого компонента с последующим продолжением процесса полимеризации в течение 1-3 ч.

РИСУНКИ

Рисунок 1