噴霧干燥法在聚氯乙烯(PVC)制備中主要用于乳液法 PVC 糊樹脂的干燥,通過將 PVC 乳液快速干燥成粉末,同時控制顆粒形貌和性能。以下是其工藝要點及關(guān)鍵參數(shù):
原料準(zhǔn)備與前驅(qū)體制備
1.PVC 乳液的制備(前驅(qū)體) 聚合工藝:采用乳液聚合法,以水為介質(zhì),引發(fā)劑(如過硫酸鉀)、乳化劑(如十二烷基硫酸鈉)、氯乙烯單體(VCM)在反應(yīng)器中進(jìn)行自由基聚合,形成固含量為 30%~50% 的 PVC 乳液。 關(guān)鍵控制: 粒徑調(diào)控:通過乳化劑濃度和攪拌速率控制乳膠粒粒徑(通常 50~200 nm),粒徑越小,干燥后樹脂的糊粘度越低。 殘留單體處理:聚合后需通過汽提或真空脫除 VCM,使其含量≤10 mg/kg(符合食品級標(biāo)準(zhǔn))。
2. 添加劑復(fù)配 分散劑:加入聚乙烯醇(PVA)或羥丙基甲基纖維素(HPMC),防止干燥過程中顆粒團(tuán)聚,用量為 PVC 質(zhì)量的 0.5%~1.5%。 熱穩(wěn)定劑:如硬脂酸鈣 / 鋅復(fù)合穩(wěn)定劑(用量 1%~3%),在干燥高溫下抑制 PVC 脫 HCl 降解。 抗粘劑:二氧化硅(白炭黑)或碳酸鈣微粉(用量 0.3%~0.8%),防止干燥顆粒粘連結(jié)塊。
1)、乳膠噴霧干燥系統(tǒng)是在負(fù)壓下操作,尾部裝有抽風(fēng)機(jī),保持系統(tǒng)在1960Pa(200mmH2O)左右,液滴與熱風(fēng)成并流狀態(tài)。
2)、干燥塔進(jìn)出口溫度,乳膠迸料速度,系統(tǒng)風(fēng)壓等是主要參數(shù)。
3)、塔出口溫度在確保產(chǎn)品達(dá)到質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的前提下,宜低不宜高。
4)、風(fēng)壓是考核系統(tǒng)阻力大小及風(fēng)量是否穩(wěn)定的重要參數(shù),干燥時需阻力小及風(fēng)量大而穩(wěn)定。
5)、離心轉(zhuǎn)盤式需要動力少,對乳膠含固量、乳膠粘度等要求不嚴(yán),進(jìn)料速度的波動對液滴大小影響很少。
6)、每單位體積的乳膠噴霧成細(xì)小液滴,表面積增加很大,推算式如下:A=3/5dp;式中A以m2/L進(jìn)料液體表面積m2;d一液滴直徑,cm;P一液體的密度。
研磨是將粒徑為1.5μm左右的一次粒子乳膠,經(jīng)噴霧形成聚集成二次粒子的干粉進(jìn)行粉碎,經(jīng)粉碎后的產(chǎn)品非常細(xì),粒徑及粒徑分布比較合理、與增塑劑調(diào)糊時間最短,糊捫置時間長,研磨機(jī)有用空氣流體能及機(jī)械轉(zhuǎn)子粉碎;可根據(jù)粒徑要求調(diào)整轉(zhuǎn)子與定子間的距離,并在粉碎系統(tǒng)中包括空氣分級。 非常細(xì)的產(chǎn)品適用于袋式除塵。粒徑在1-50μm的微細(xì)塵粒分離下來,對袋式除塵器要求較嚴(yán);除塵效率高。設(shè)備阻力小而穩(wěn)定,處理風(fēng)量大,過濾風(fēng)速要低,維修方便等。過濾袋材質(zhì)對除塵效率有直接影響,除了要求耐溫耐腐蝕外,還要具有孔隙率大絨層厚和易脫粉塵。
噴霧干燥法在 PVC 糊樹脂制備中具有顆粒形貌可控、生產(chǎn)效率高、適合規(guī)?;a(chǎn)的優(yōu)勢,其核心在于通過精準(zhǔn)調(diào)控霧化參數(shù)、溫度場分布和添加劑體系,平衡產(chǎn)品性能(如粒徑、吸油率、熱穩(wěn)定性)與工藝經(jīng)濟(jì)性。未來發(fā)展方向包括低溫干燥技術(shù)(如真空噴霧干燥)以進(jìn)一步降低能耗,以及納米 PVC 復(fù)合粉末制備(如添加納米黏土增強(qiáng)力學(xué)性能),拓展高端應(yīng)用場景(如航空航天輕量化材料)。
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