在塑料工业中,悬浮聚合是一项关键技术,它将分散的单体小液滴悬浮于水中,分为均相和非均相两种类型。这项工艺以其低成本、粘度稳定、产物易于处理和高纯度的优势而备受青睐,特别是对于聚氯乙烯等塑料的生产。
悬浮聚合的四大关键元素是:高纯度单体(杂质可能影响聚合反应),引发剂以启动聚合过程,悬浮剂如PVA、聚丙烯酸和碳酸钙,它们降低水表面张力,防止粒子粘连;以及必不可少的水介质,它提供分散和传热作用。对于水介质,去离子水是首选,以确保产品免受氯离子、铁离子等杂质影响,理想的pH值应在6-8之间,Cl-质量分数小于10ppm,导电度保持在1-10μS/cm,硬度不超过5,无可见杂质。
PVA,作为常用的悬浮剂,其醇解度和聚合度决定了分散效果,但在高温下可能分解,不适合高温聚合。聚丙烯酸钠等合成高分子因其高效分散性而被广泛使用。无机物如碳酸钙在某些单体悬浮聚合中表现出色,如在MMA中。
悬浮聚合的工艺控制尤其关键,其中水油比是一个重要因素。较大的水油比提供了良好的传热效果,使聚合粒子粒度均匀,分子量分布窄,更易控制,但会降低设备利用率。温度和时间对聚合速率和分子量有显著影响,需要精细调整以提高转化率,但同时避免延长聚合时间影响设备效率。
在实际生产中,如氯乙烯微悬浮聚合,会经历化学品配制、聚合过程,包括回收放料、干燥、粉碎等步骤,以及必不可少的污水处理,以确保每一步都精确把控,保证产品质量。聚合釜的设计则需考虑传热和搅拌,然而,粘壁问题可能会对传热效率造成挑战。