一种小粒径分布的PVC树脂制备方法、产品及应用

技术领域

本发明涉及高分子材料生产技术领域，具体涉及一种小粒径分布的PVC树脂制备方法、产品及应用。

背景技术

PVC树脂是重要的有机合成材料之一，其产品具有良好的物理性能和化学性能，广泛应用于制备管材、型材与包装制品。PVC树脂是由氯乙烯通过自由基聚合得到的产物，PVC树脂的制备方法主要包括本体聚合法、悬浮聚合法与乳液聚合法，其中，悬浮聚合法因生产效率高且产品质量稳定，目前已成为PVC树脂的主要制备方法，由悬浮聚合法制备的PVC树脂的产量约占PVC树脂总产量的80%-82%左右。

在使用悬浮聚合法制备PVC树脂的过程中，部分分散剂会聚集到PVC树脂颗粒的表面形成皮膜，这层皮膜不仅会影响PVC树脂的颗粒形貌与增塑剂的吸收速率，还会影响到PVC树脂的塑化时间、塑化温度等加工性能，此外，受分散剂、搅拌强度等影响，悬浮聚合法制备的PVC树脂粒径分布较宽（一般在100-200μm之间），皮膜的存在与较宽的粒径分布导致悬浮聚合法制备的PVC树脂在输送带、乳胶手套、橡塑发泡等附加值较高的应用方面受到限制。

专利号为CN114316105A的发明公开了一种悬浮法PVC中皮膜的去除方法，通过皮膜溶胀剂配制、皮膜溶胀处理、超声球磨、过滤洗涤、干燥等工序去除PVC固体树脂颗粒表面的皮膜，得到平均粒径为80-135µm的PVC树脂。该种方法中皮膜溶胀剂的有效成分为室温下易挥发的四氢呋喃、环己酮、甲醇等小分子有机物，这些小分子有机物受热会加速挥发，导致皮膜溶胀效果难以保障，所得PVC树脂平均粒径较大，皮膜去除效果不佳，此外，该种方法处理工序复杂，难以实现批量化生产。

发明内容

针对悬浮聚合法PVC树脂皮膜去除工艺复杂、PVC树脂粒径分布大的技术问题，本发明提供一种小粒径分布的PVC树脂制备方法、产品及应用，通过对PVC树脂浆料进行湿磨处理，简化了悬浮法聚合PVC树脂去除皮膜的工序，缩小了悬浮法聚合PVC树脂的粒径分布。

第一方面，本发明提供一种小粒径分布的PVC树脂制备方法，包括如下步骤：

步骤一：将悬浮法聚合过程中的PVC树脂浆料搅拌均匀，并调整PVC树脂浆料的浓度，得到预调浆料；

步骤二：将预调浆料加入湿磨设备中进行湿磨处理，得到小粒径分布的PVC树脂浆料，湿磨处理的时间为20-90min，湿磨处理的温度为5-55℃；

步骤三：将小粒径分布的PVC树脂浆料进行干燥，得到小粒径分布的PVC树脂。

步骤二中，湿磨处理的液体介质为PVC树脂浆料中的分散相，本发明使用的PVC树脂浆料的主要成分为PVC树脂与水，分散相为水。

进一步的，悬浮法聚合过程中的PVC树脂浆料为经过汽提处理后的PVC树脂浆料，PVC树脂浆料优选SG1-SG8型号通用PVC树脂的悬浮法聚合过程中经过汽提处理后的PVC树脂浆料。汽提处理后的PVC树脂浆料中VCM已经脱除完毕，本发明以该种PVC树脂浆料为原料制备小粒径分布的PVC树脂可有效减少过滤、洗涤等后处理工序。

进一步的，预调浆料中PVC树脂的质量分数为20%-40%。

进一步的，湿磨设备为球磨机或砂磨机。

进一步的，湿磨设备设置筛网。筛网的规格可以根据PVC树脂的目标粒径分布范围确定。

进一步的，当湿磨设备为球磨机时，球磨介质与预调浆料中的PVC树脂的质量比为6-10:1。湿磨介质为钢球、氧化铝球、氧化锆球中的任一种。

进一步的，小粒径分布的PVC树脂的中位粒径为2-10μm。

第二方面，本发明提供一种采用如上所述的PVC树脂制备方法制得的PVC树脂。

第三方面，本发明提供一种由如上述的PVC树脂制备的PVC改性树脂。PVC改性树脂还包括稳定剂和/或增塑剂，其中稳定剂优选有机锡类稳定剂，增塑剂优选对苯二甲酸二辛酯。

第四方面，本发明提供一种如上所述的PVC树脂在挤出、注塑、吹塑、搪塑、浸塑工艺中的应用。本发明制备的PVC树脂皮膜结构得到去除，还可应用于氯化工艺制备氯化聚氯乙烯。

本发明的有益效果在于：

本发明提供的一种小粒径分布的PVC树脂制备方法，以悬浮法聚合过程中的PVC树脂浆料为原料去除皮膜，避免了以PVC树脂产品为原料去除皮膜引入的分散、后处理等工序；在悬浮聚合法制备PVC树脂的过程中增加了调整PVC树脂浆料的浓度与湿磨处理两道工序，通过机械分散、剥离的方式将PVC树脂颗粒打碎，在不改变PVC树脂分子量的前提下去除了PVC树脂皮膜，并缩小了PVC树脂的粒径分布，增强了生产工艺的稳定性，提高了生产效率；经过湿磨处理后的小粒径分布的PVC树脂浆料能够进入常规干燥工序进行干燥，产物即为小粒径分布的PVC树脂，无需增加额外的干燥与分离工序，缩短了小粒径分布的PVC树脂的后处理时间，降低了能耗。

本发明将湿磨处理的温度控制在5-55℃，湿磨处理温度较低并且温度范围宽，能够满足不同的生产条件，安全系数高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是实施例1所得小粒径分布的SG5型号通用PVC树脂的激光粒度分析图。

图2是对比例1所得SG5型号通用PVC树脂的激光粒度分析图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

实施例1

一种小粒径分布的PVC树脂制备方法，包括如下步骤：

步骤一：将悬浮法聚合过程中经过汽提处理后的SG5型号通用PVC树脂浆料搅拌均匀，向其中加入去离子水调整SG5型号通用PVC树脂浆料的浓度，得到质量分数为40%的预调浆料。其中，SG5型号通用PVC树脂浆料的主要成分为PVC树脂和水，PVC树脂含量为68%。

步骤二：将预调浆料和钢球加入到行星式球磨机的球磨罐内球磨60min后出料，得到小粒径分布的SG5型号通用PVC树脂浆料，其中，钢球和预调浆料的总体积占球磨罐容积的80%-90%，钢球和SG5型号通用PVC树脂的质量比为10:1，球磨处理的温度为5-20℃，球磨转速为800rpm，所用球磨机为青岛聚创嘉恒分析仪器有限公司JC-QM-1行星式球磨机。

步骤三：将小粒径分布的SG5型号通用PVC树脂浆料离心干燥，得到小粒径分布的SG5型号通用PVC树脂。

将本实施例所得小粒径分布的SG5型号通用PVC树脂进行激光粒度分析，结果如图1所示。

实施例2

一种小粒径分布的PVC树脂制备方法，包括如下步骤：

步骤一：将悬浮法聚合过程中经过汽提处理后的SG5型号通用PVC树脂浆料搅拌均匀，向其中通过加入去离子水调整SG5型号通用PVC树脂浆料的浓度，得到质量分数为20%的预调浆料。其中，SG5型号通用PVC树脂浆料的主要成分为PVC树脂和水，PVC树脂含量为68%。

步骤二：将预调浆料加入到砂磨机的料斗内砂磨30min后出料，得到小粒径分布的SG5型号通用PVC树脂浆料，其中，砂磨机所用磨球为氧化锆球，通过设置砂磨转速使线速度为25-28m/s，砂磨处理的初始温度为20℃，砂磨过程正常升温，将砂磨温度控制在55℃以下，所用砂磨机为上海易勒机电设备有限公司ESW-1.0型号砂磨机。

步骤三：将小粒径分布的SG5型号通用PVC树脂浆料离心干燥，得到小粒径分布的SG5型号通用PVC树脂。

实施例3

一种小粒径分布的PVC树脂制备方法，包括如下步骤：

步骤一：将悬浮法聚合过程中经过汽提处理后的SG8型号通用PVC树脂浆料搅拌均匀，向其中加入去离子水调整SG8型号通用PVC树脂浆料的浓度，得到质量分数为30%的预调浆料。其中，SG8型号通用PVC树脂浆料的主要成分为PVC树脂和水，PVC树脂含量为57%。

步骤二：将预调浆料和氧化铝球加入到行星式球磨机的球磨罐内球磨90min后出料，得到小粒径分布的SG8型号通用PVC树脂浆料，其中，氧化铝球和预调浆料的总体积占球磨罐容积的80%-90%，氧化铝球和SG8型号通用PVC树脂的质量比为6:1，球磨处理的温度为40-55℃，球磨转速为800rpm，所用球磨机为青岛聚创嘉恒分析仪器有限公司JC-QM-1行星式球磨机。

步骤三：将小粒径分布的SG8型号通用PVC树脂浆料离心干燥，得到小粒径分布的SG8型号通用PVC树脂。

实施例4

一种小粒径分布的PVC树脂制备方法，包括如下步骤：

步骤一：将悬浮法聚合过程中经过汽提处理后的SG8型号通用PVC树脂浆料搅拌均匀，向其中加入去离子水调整SG8型号通用PVC树脂浆料的浓度，得到质量分数为20%的预调浆料。其中，SG8型号通用PVC树脂浆料的主要成分为PVC树脂和水，PVC树脂含量为57%。

步骤二：将预调浆料加入到砂磨机的料斗内砂磨20min后出料，得到小粒径分布的SG8型号通用PVC树脂浆料，其中，砂磨机所用磨球为氧化锆球，通过设置砂磨转速使线速度为28-30m/s，砂磨处理的初始温度为20℃，砂磨过程正常升温，将砂磨温度控制在30℃以下，所用砂磨机为上海易勒机电设备有限公司ESW-1.0型号砂磨机。

步骤三：将小粒径分布的SG8型号通用PVC树脂浆料离心干燥，得到小粒径分布的SG8型号通用PVC树脂。

对比例1

将悬浮法聚合过程中经过汽提处理后的SG5型号通用PVC树脂浆料离心干燥，得到SG5型号通用PVC树脂。

将本对比例所得SG5型号通用PVC树脂进行激光粒度分析，结果如图2所示。

对比例2

将悬浮法聚合过程中经过汽提处理后的SG8型号通用PVC树脂浆料离心干燥，得到SG8型号通用PVC树脂。

由图1和图2可知，实施例1中小粒径分布的SG5型号通用PVC树脂的中位粒径D50为4-5μm，对比例1中SG5型号通用PVC树脂的中位粒径D50为70-80μm，说明采用本发明的PVC树脂制备方法能够有效缩小PVC树脂的粒径分布。

实施例5

一种PVC改性树脂，由100重量份实施例1所得SG5型号通用PVC树脂、1.5重量份有机锡热稳定剂和5重量份对苯二甲酸二辛酯在170℃条件下密炼所得。其中，有机锡热稳定剂为购自泰安市蓝天助剂有限公司的JX-181有机锡热稳定剂，对苯二甲酸二辛酯为购自山东蓝帆化工有限公司的增塑剂。

实施例6-8与实施例5的区别仅在于实施例6-8使用的PVC树脂分别为实施例2-4所得PVC树脂。

对比例3、对比例4与实施例5的区别仅在于对比例3、对比例4使用的PVC树脂分别为对比例1所得SG5型号通用PVC树脂、对比例2所得SG8型号通用PVC树脂。

测定实施例5-8、对比例3-4在密炼过程中的塑化时间，随后将密炼后的样品在180℃下热压成型，按照GB/T 1633-2000《热塑性塑料维卡软化温度(VST)的测定》制备标准样块，测试各样块的维卡软化温度，塑化时间与维卡软化温度的测定结果如表1所示。

表1 实施例5-8与对比例3-4的塑化时间与维卡软化温度的测定结果

由表1可知，实施例5-6与对比例3相比、实施例7-8与对比例4相比，塑化时间明显缩短，维卡软化温度无明显变化，可见本发明的制备方法能够在保证PVC树脂聚合度稳定性的前提下改善PVC树脂的加工性能。

尽管通过参考附图并结合优选实施例的方式对本发明进行了详细描述，但本发明并不限于此。在不脱离本发明的精神和实质的前提下，本领域普通技术人员可以对本发明的实施例进行各种等效的修改或替换，而这些修改或替换都应在本发明的涵盖范围内/任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。