Conas a Dhéantar Clóiríd Polaivinile: An Freagra Iomlán
Déantar clóiríd polaivinile (PVC) trí mhonaiméir clóiríd vinile (VCM) a pholaiméiriú. , a tháirgtear é féin trí eitiléin (díorthaithe ó amhola nó gás nádúrtha) a chomhcheangal le clóirín (a fhaightear ó leictrealú uisce salainn). Téann an VCM a eascraíonn as seo faoi cheann de thrí phróiseas polaiméirithe tionsclaíochta - fionraí, eibleacht, nó mórchóir - chun an púdar bán nó na gráinníní a chomhdhúileann monaróirí ansin isteach i ngach rud ó phíobáin uisce go feadánra leighis. Is gnách go gcuimsíonn an slabhra iomlán, ó sháile go roisín críochnaithe, trí mhórchéim cheimiceach agus éilíonn sé rialú beacht ar theocht, brú agus tiúchan catalaíoch.
Amhábhair: Nuair a thosaíonn Táirgeadh PVC
Tosaíonn gach cileagram de roisín PVC le dhá bhunábhar: eitiléine agus clóirín . Is fotháirge é eitiléin de scoilteadh gaile nafta nó leachtanna gáis nádúrtha, agus déantar clóirín a tháirgeadh ag gléasra clóir-alcaile trí shruth leictreach a rith trí thuaslagán sáile sáithithe (clóiríd sóidiam). Comhtháirgeann an leictrealú seo freisin hiodrocsaíd sóidiam (sóid loiscneach), rud a fhágann go ndéantar déantúsaíocht PVC a chomhtháthú go domhain leis an tionscal clóirí-alcaile níos leithne.
Tá tábhacht mhór ag baint le comhardú beacht an stoic chothaithe ar scála tionsclaíoch. Éilíonn táirgeadh tonna amháin de PVC go garbh 0.47 tona clóirín agus 0.28 tonna eitiléine sa bhealach déchlóiríde eitiléine (EDC) — an cosán domhanda ceannasach. Úsáidtear bealach tánaisteach, an próiseas aicéitiléine, fós sa tSín i gcás ina bhfuil aicéitiléine guail-bhunaithe iomaíoch go heacnamaíoch, ach tá sé á chéimniú amach mar gheall ar imní catalaíoch mearcair.
Murab ionann polaimíd plaisteach innealtóireachta , a dhíorthaítear go príomha ó idirmheánacha peitriceimiceacha cosúil le caprolactam nó aigéad adipic, tarraingíonn PVC go mór ar an slabhra luach clóirín. Tugann sé seo tréithe costais uathúla: nuair a bhíonn plandaí clóirín-alcaile ag rith ag a lánacmhainneacht, is beagnach tráchtearra seachtháirge é clóirín, rud a choinnigh praghsanna roisín PVC iomaíoch go stairiúil i gcoinne polaiméirí eile.
Ó Eitiléine go VCM: An Chéim Sracaireachta EDC
Is é an croí-idirmheánach i monarú PVC déchlóiríd eitiléine (EDC, ar a dtugtar freisin 1,2-déchlóireatán) . Déantar EDC a shintéisiú ag dhá imoibriú chomhthreomhara a ritheann an chuid is mó de phlandaí ar scála domhanda go comhuaineach chun úsáid clóirín a uasmhéadú:
Clóiríniú Díreach
Imoibríonn eitiléin le gás tirim clóirín sa phas leachtach ag 50–130°C i láthair catalaíoch clóiríd fheiric (FeCl₃). Is furasta an t-imoibriú eisiteirmeach seo a rialú agus táirgeann sé EDC ardíonachta agus is beag foirmiú fotháirgí. Déantar teocht an tsoithigh imoibrithe a bhainistiú go cúramach toisc go bhfuil teochtaí níos airde i bhfabhar táirgí taobhchlóiríniúcháin nach dteastaíonn.
Oxychlorination
Imoibríonn an chéim seo eitiléine le clóiríd hidrigine (HCl, a aisghabháil ón gcéim scoilteadh VCM) agus ocsaigin thar chatalaíoch clóiríd chopair ag 220–300°C. Déanann Oxychlorination an HCl a athchúrsáil ar shlí eile a bheadh ina shruth dramhaíola, rud a fhágann go bhfuil an próiseas cothromaithe beagnach 100% éifeachtach clóirín. Is é an fáth a ndéantar cur síos ar phlandaí PVC nua-aimseartha mar "cothromaithe" - críochnaíonn beagnach gach clóirín a chothaítear sa chóras sa pholaiméir deiridh.
Íonú EDC agus Cnagadh Teirmeach
Déantar na sruthanna EDC comhcheangailte a íonú trí dhriogadh chun tromaithe agus soilse a bhaint sula dtéann siad isteach sa bhfoirnéis scoilte. Sa foirnéis scoilteadh, téitear EDC go 480–530°C in imoibreoir pirealaithe tubular. Ag na teochtaí seo, scoilteann thart ar 50–60% den EDC per pas isteach i monaiméir clóiríd vinile (VCM) agus HCl. Déantar an VCM a dheighilt ó EDC agus HCl neamh-imoibrithe trí sheicheamh colúin quench, comhbhrú agus driogtha. Déantar EDC a aisghabháil; Téann HCl ar ais go dtí an t-aonad ocsaclóirínithe.
Tá íonacht VCM ag dul isteach i bpolaiméiriú ríthábhachtach. Éileamh sonraíochtaí tipiciúla níos mó ná 99.98% íonachta ; is féidir fiú rianmhéideanna aicéitiléine, bútaidhé-éin, nó comhdhúile clóirínithe ard-fiuchphointe nimhiú a dhéanamh ar thionscnóirí, dídhathú a chruthú, nó dáileadh meáchan móilíneach an roisín deiridh a dhíghrádú.
Trí Bhealach chun VCM a Pholaiméiriú I Roisín PVC
Nuair a bhíonn VCM íonaithe ar fáil, téann sé faoi pholaiméiriú breisithe radacach saor in aisce. Cinneann rogha an phróisis mhoirfeolaíocht na gcáithníní, meáchan móilíneach, agus cur i bhfeidhm úsáide deiridh an roisín.
| Próiseas | Sciar den Mhargadh | Méid na gCáithníní | Feidhmchláir Phríomhúla | Príomhthréithe |
|---|---|---|---|---|
| Fionraí (S-PVC) | ~80% | 100–180 µm | Píopaí, próifílí, frámaí fuinneoige | Ard porosity, ionsú plasticizer éasca |
| Eibleacht (E-PVC) | ~12% | 0.1–2 µm | Plastisóil, bratuithe, lámhainní, urláir | Cáithníní an-mhín, foirmeacha taos le plasticizers |
| Bulc / Aifreann (M-PVC) | ~8% | 100–150 µm | Iarratais dochta, scannáin | Ní úsáidtear uisce; roisín níos íon, fuinneamh níos ísle |
Polymerization Fionraí go Mionsonraithe
I polaiméiriú fionraí, scaiptear VCM leachtach isteach i braoiníní in uisce dí-ianaithe ag baint úsáide as gníomhairí corraitheacha agus fionraí, mar shampla alcól polaivinile go páirteach hidrolyzed nó meitilcellulose. Déantar tionscnóirí sárocsaíde orgánacha intuaslagtha in ola (m.sh., sárocsaíd dilauroyl, sárocsadicharbónáit dihylhexyl) a thuaslagadh sna braoiníní monaiméirí. Feidhmíonn gach braoinín mar imoibreoir polaiméirithe mion-mórchóir. Leanann an t-imoibriú ag 40–70°C faoi bhrú uathghineach de 6–12 bar ar feadh roinnt uaireanta. Go hiondúil cuirtear stop le comhshó ag 85–90% trí VCM neamh-imoibrithe a scaoileadh sula mbaintear an sciodar chun monaiméir iarmharach a bhaint go dtí faoi bhun 1 ppm le haghaidh comhlíonadh rialála.
Is soitheach cruach dhosmálta jacketed é dearadh an imoibreora atá feistithe le sciatha inmheánacha agus agitator il-lann. Tá méideanna imoibreora i bplandaí nua-aimseartha ó 70 m³ go 200 m³. Is é rialú teochta an paraiméadar is tábhachtaí: toisc go bhfuil an polaiméiriú an-eiseiteirmeach ( thart ar 1,500 kJ/kg de VCM a scaoileadh ), déantar frithghníomhartha runaway a chosc trí ráta beatha an tionscnóra agus an cumas fuaraithe a chothromú go cúramach. Tá an luach K (innéacs slaodachta Fikentscher) den roisín a thagann as - a chinneann meáchan móilíneach agus dá bhrí sin airíonna meicniúla - á rialú go díreach ag teocht an imoibrithe: táirgeann teochtaí níos ísle luachanna K níos airde (slabhraí níos faide) agus vice versa.
Polymerization eibleachta go mion
Úsáideann PVC eibleachta tionscnóirí intuaslagtha in uisce (cosúil le sársulfáit photaisiam) agus dromchlaghníomhaithe (sulfáit lauryl sóidiam nó a leithéid) chun laitéis cholóideach de cháithníní PVC fo-mhiocrón a chruthú. Is é méid na gcáithníní beaga an ghné shainithe de E-PVC: nuair a mheasctar iad le plaistigh ag teocht an tseomra, cruthaíonn na cáithníní seo plastisóil sreabhán ar féidir iad a scaipeadh-brataithe, a rotomolded, nó a dhip-brataithe. Tar éis polaiméiriú, déantar an laitéis a spraeáil i bpúdar bán fíneáil. Is iad gráid E-PVC an t-ábhar is rogha le haghaidh leathar saorga, clúdaigh balla, agus fo-rónta feithicleach.
Comhdhéanamh: Roisín a Thiontú ina Ábhar Inúsáidte
Ní úsáidtear roisín PVC íon - ar a dtugtar roisín "néata" nó "bonn" uaireanta - mar a úsáidtear i dtáirgí críochnaithe. Éagobhsaíocht bhunúsach theirmeach an pholaiméir (tosaíonn sé ag díghrádú agus ag scaoileadh HCl ag timpeall 100°C , i bhfad faoi bhun an teocht phróiseála de 160–200°C) go bhfuil pacáiste breiseáin atá foirmlithe go cúramach riachtanach sular féidir aon phróiseáil iartheachtacha a dhéanamh.
Cobhsaitheoirí Teirmeacha
Déanann cobhsaitheoirí cailciam-since (Ca-Zn), organotin, nó miotail mheasctha an HCl a scaoiltear le linn próiseála a scamhadh, rud a choscann díghrádú slabhra agus dídhathú. Tá aistrithe rialála san Eoraip agus i Meiriceá Thuaidh tar éis deireadh a chur le cobhsaitheoirí luaidhe-bhunaithe den chuid is mó, cé go bhfuil siad fós in úsáid i roinnt margaí atá ag forbairt.
Plaiteoirí
Eistir Phthalate (DEHP bhí an clasaiceach; DINP agus DIDP anois ceannasach le haghaidh úsáidí neamh-leighis) agus roghanna eile neamh-phthalate (DOTP, citrates bith-bhunaithe) a chur leis ag leibhéil ó 10 go os cionn 100 phr (páirteanna in aghaidh an céad roisín) chun PVC solúbtha a tháirgeadh. Ag 0 phr, is é an toradh PVC docht (uPVC) le haghaidh píopaí agus próifílí fuinneoige.
Bealaidh
Laghdaíonn bealaí inmheánacha (m.sh. eistir aigéid shailligh) cuimilte polaiméire-polaiméire le linn próiseála leá; laghdaítear bealaí seachtracha (m.sh., céir poileitiléin ocsaídithe, stearate cailciam) frithchuimilt leá-mhiotail chun plátaí a chosc ar threalamh próiseála.
Líontóirí agus Mionathraitheoirí Tionchair
Is í carbónáit chailciam (CaCO₃) ag 5-30 phr an filler is mó a úsáidtear, a fheabhsaíonn stiffness agus ag laghdú costas. Cuirtear modhnóirí tionchair poileitiléin aicrileach nó clóirínithe (CPE) le foirmlithe dochta PVC chun briseadh brittle a chosc, go háirithe tábhachtach in iarratais lasmuigh ina bhfuil friotaíocht tionchair íseal-teocht ríthábhachtach.
De ghnáth déantar an chéim chumaisc ar easbhrúiteoir dhá-scriú comh-rothlach nó meascthóir inmheánach (meascthóir de chineál Banbury), a scaipeann na breiseáin ag an am céanna agus a chomhdhéanann go páirteach na cáithníní PVC. Is éard atá san aschur ná cumasc tirim réamh-chomhdhlúite, millíní gráinneach, nó leathán féilire, ag brath ar an mbealach próiseála le sruth.
Is fiú a nótáil go cé go polaimíd plaisteach innealtóireachta (níolón) is gá ach fíorbheagán cobhsaithe le haghaidh próiseála — tá sé níos cobhsaí go teirmeach ó dhúchas le leáphointe 220–280°C ag brath ar ghrád — tá ceimic chobhsaithe PVC i bhfad níos casta. Is réimse amháin é seo ina bhfuil buntáiste foirmithe ag polaimíd plaisteach innealtóireachta, cé go gcoimeádann PVC buntáistí suntasacha costais agus friotaíocht ceimiceacha i go leor iarratas.
PVC vs Polaimíd Plaisteacha Innealtóireachta: Áit a bhFuil gach ceann acu sa Tionscal
Nuair a thuigeann tú conas a dhéantar clóiríd polaivinile, léirítear an fáth a bhfuil difríocht chomh bunúsach idir a hairíonna agus airíonna polaimíd plaisteach innealtóireachta . Is teirmeaplaisteacha móra tionsclaíocha iad an dá cheann, ach tá nideoga feidhmíochta an-difriúla acu.
- Friotaíocht cheimiceach den scoth in aghaidh aigéid, bunanna agus salainn
- Go bunúsach lasair-retardant mar gheall ar ábhar clóirín
- Costas íseal: de ghnáth $0.80–1.40/kg do ghráid tráchtearraí
- Raon cruas leathan (Cladach A 40 go Shore D 90) trí ábhar plasticizer
- Teocht seirbhíse teoranta: de ghnáth -15 ° C go 60 ° C (solúbtha) nó suas le 70 ° C (docht)
- Ceannasach i dtógáil: píopaí, feistis, próifílí fuinneoige, urláir
- Neart meicniúil níos fearr agus friotaíocht tuirse
- Teocht seirbhíse leanúnach ard: 100-130 ° C (PA6), 130-150 ° C (PA66)
- Costas níos airde: de ghnáth $2.50–5.00/kg ag brath ar an ngrád
- Caitheadh den scoth agus friotaíocht abrasion le haghaidh páirteanna gluaisteacha
- Absorbs taise (1-9% ag brath ar ghrád), a chuireann isteach toisí agus airíonna
- Ceannasach i ngluaisteán, chónaisc leictreacha, giaranna, agus lúibíní struchtúracha
In earnálacha cosúil le cosaint úim sreangú feithicleach, bíonn an dá ábhar san iomaíocht go díreach. Is é sreang atá brataithe le PVC an caighdeán stairiúil do cháblaí feithicleacha íseal-voltais mar gheall ar a solúbthacht agus a chostas íseal. Mar sin féin, polaimíd plaisteach innealtóireachta corrugated conduit ag dul i dtaithí ar fheidhmchláir faoi chochall nuair a sháraíonn an teocht 100°C de ghnáth agus go laghdódh nó go n-astaíonn PVC gala plaistigh.
I láimhseáil sreabhán tionsclaíoch, tá PVC chun tosaigh ar iompar ceimiceach ionsaitheach ag teocht chomhthimpeallach, agus úsáidtear polaimíd plaisteach innealtóireachta treisithe le snáithín gloine le haghaidh feadánra aeroibrithe ardbhrú agus nascóirí hiodrálacha a éilíonn cobhsaíocht tríthoiseach thar raon teochta leathan.
Conas a Dhéantar PVC a Mhúnlú ina Tháirgí Deiridh
Tar éis cumaisc, déantar PVC a phróiseáil trí roinnt modhanna seanbhunaithe. Tugann gach ceann acu céimseata agus airíonna éagsúla táirgí.
Easbhrúite
An modh is mó a úsáidtear le haghaidh PVC docht. Leáíonn easbhrúdóir aon-scriú nó dhá-scriú agus déanann sé an comhdhúil a homogenize, ansin cuireann sé trí dhísle í a thugann an phróifíl thrasghearrthach. Déantar píopaí (trastomhas 4 mm go 2,400 mm), próifílí fuinneoige, insliú cábla, agus painéil taobhlach a easbhrú go leanúnach. Is fearr easbhrúiteoirí dhá-scriú le haghaidh PVC docht mar go bhfuil a ngníomhaíocht mheasctha mhín, dáileach níos lú dochair ó thaobh teirmeach le lomadh dian scriú amháin.
Féilire
Fásann rollaí móra téite (féilirí) cumaisc te PVC isteach i leatháin tanaí leanúnacha. Úsáidtear an próiseas seo le haghaidh urláir PVC, clúdaigh balla, agus leathar sintéiseach. Is féidir le línte féilire nua-aimseartha scannáin a tháirgeadh chomh tanaí 0.05 mm agus rith ar luasanna suas le 80 m/nóiméad. Is féidir le rollaí cabhradh dromchla uigeachtaí a phriontáil i bpas amháin.
Múnlú Instealladh
Úsáidtear é le haghaidh páirteanna scoite tríthoiseacha mar fheistis phíobáin, boscaí seolta leictreacha, boinn bróg, agus cásanna feiste leighis. Éilíonn fuinneog phróiseála réasúnta cúng PVC (160–200°C, le díghrádú ag tosú go tapa os cionn 210°C) próifíliú cúramach teochta bairille agus amanna cónaithe gearra. Is meaisíní caighdeánacha iad na meaisíní scriú cómhalartacha a bhfuil cóimheas íseal L/D acu agus céimseata scriú mhín.
Cumhdach Plastisol agus Múnlú Rothlach
Tá plastisols PVC eibleachta sreabhach ag teocht an tseomra agus is féidir iad a chur i bhfeidhm trí sciath scaipeadh, priontáil scáileáin, sciath tumtha, nó múnlú slush. Tar éis é a mhúnlú, déantar an plastisol a chomhleádh (gelled) in oigheann ag 160-200 ° C chun alt PVC solúbtha aonchineálach a tháirgeadh. Úsáidtear an bealach seo le haghaidh lámhainní vinile, bratuithe fo-choirp feithicleacha, bratuithe fabraice, agus bréagáin.
Múnlú Séid
Úsáidtear múnlú buille PVC le haghaidh buidéil trédhearcacha (uisce mianraí, ola cócaireachta) agus málaí leighis. Baineann buidéil PVC dochta soiléir leas as soiléireacht dhúchasach an pholaiméir agus dea-airíonna bacainní. Mar sin féin, tá PVC díláithrithe den chuid is mó ag PET i bpacáistiú dí sa chuid is mó de na margaí mar gheall ar bhonneagar athchúrsála agus brú rialála ar phlaistigh agus cobhsaitheoirí.
Cúrsaí Comhshaoil i Déantúsaíocht PVC
Ardaíonn táirgeadh clóiríd polaivinile go leor gnéithe comhshaoil a dtugann monaróirí nua-aimseartha aghaidh orthu trí fheabhsuithe próisis agus comhlíonadh rialála.
Aicmítear monaiméir clóiríd vinile mar charcanaigin dhaonna Grúpa 1. Éilítear ar phlandaí nua-aimseartha VCM an atmaisféir a theorannú go dtí thíos 1 ppm san aer plandaí comhthimpeallach agus chun VCM iarmharach a bhaint as roisín críochnaithe go dtí faoi bhun 1 csm. Laghdaigh córais stripping lúb dúnta a úsáideann gal nó uisce te astuithe VCM ag leibhéal an ghléasra de bhreis is 99% i gcomparáid le hoibríochtaí ó ré na 1970idí.
Nuair a loisctear PVC ag teochtaí ísle (faoi bhun 850 °C), féadann sé dibenzo-p-dé-ocsainí polachlórínithe agus fúrán (PCDD/F) a fhoirmiú. Maolaíonn gléasraí fuíoll-go-fuinneamh nua-aimseartha é seo trí dhóchán ardteochta (os cionn 1,000°C) in éineacht le hinstealladh carbóin gníomhachtaithe agus córais scagaire mála, ag laghdú PCDD/F go leibhéil a chomhlíonann Treoir 2010/75/AE ón AE.
Tá sruthanna athchúrsála meicniúla seanbhunaithe san Eoraip ag PVC dochta (píopaí, próifílí, frámaí fuinneoige). Tá an Cláir Vinyl 2010 agus VinylPlus tar éis breis agus 5 milliún tonna PVC a athchúrsáil le chéile ó 2000 i leith. Tá PVC solúbtha níos deacra a athchúrsáil toisc go bhfuil pacáistí plaistigh éagsúla neamh-chomhoiriúnach agus deacair a shórtáil.
Bíonn bealaí hidrigine agus pirealaithe do dhramhaíl plaisteach measctha ag streachailt le polaiméirí clóirínithe toisc go bhfuil comhchodanna imoibreora corrodes scaoileadh HCl. Tá céimeanna sonracha réamhchóireála dí-halaigine á bhforbairt - lena n-áirítear deighilt mheicniúil agus cóireáil theirmeach alcaileach - chun ligean do PVC dul isteach i sruthanna athchúrsála ceimiceacha taobh le polaiiléin agus codáin pholaimíde plaisteach innealtóireachta.
Príomhpharaiméadair Cháilíochta a Shainmhíníonn Grád Roisín PVC
Níl gach roisín PVC mar an gcéanna. Úsáideann táirgeoirí roisín agus a gcustaiméirí sraith paraiméadair chaighdeánacha chun cáilíocht roisín a shonrú agus a fhíorú:
- K-Luach (nó slaodacht bhunúsach): An tomhas meáchan móilíneach is mó a úsáidtear sa tionscal PVC. Tá raon luachanna K ó thart ar 57 (MW íseal, próiseáil éasca, airíonna meicniúla níos ísle) go 80 (MW ard, próiseáil níos déine, tionchar níos fearr agus airíonna teanntachta). Is gnách go mbíonn luach K de ghrád K de 65-68 ag S-PVC píopa; úsáideann insliú cábla K-57 go K-62; Úsáideann E-PVC grád ghreamú K-65 go K-75.
- Mórdhlús: Bíonn tionchar aige ar shreabhadh púdair, ar dhearadh boscaí bruscair, agus ar thréchur cumaisc. Is gnách go mbíonn bulc-dhlús 500–650 g/L ag PVC fionraí. Ciallaíonn dlús mórchóir níos airde go ginearálta pacáil níos dlúithe de cháithníní príomhúla agus bíonn tionchar aige ar ráta ionsú plaistigh.
- Ionsú Plaistigh (PA100): Arna thomhas mar ghramanna DOP (fthalate déictil) arna n-ionsú in aghaidh an 100 g roisín i dtástáil chaighdeánaithe. Is féidir le roisíní ard-porosity ionsú 30-35 g/100 g; ionsú gráid íseal-porosity 10-15 g/100 g. Rialaíonn an paraiméadar seo go díreach an t-am measctha agus an teocht a theastaíonn le haghaidh cumaisc.
- Cobhsaíocht Theirmeach (Tástáil Oighinn Bhán): Coinnítear leathán brúite nó sampla granule ag 180°C in oigheann; is é an t-am go dtí an chéad buí inbhraite an t-am cobhsaíochta teirmeach. Ba chóir go mbeadh roisíní píopa-grád níos mó ná 30-45 nóiméad; pointí feidhmíochta neamhleor maidir le héilliú nó cobhsaitheoir neamhleor i bhfoirmiú cumaisc.
- VCM iarmharach: Is gnách go mbíonn teorainneacha rialála ar fheidhmchláir teagmhála bia cothrom le 1 ppm nó níos lú. D'fhéadfadh leibhéil beagán níos airde a cheadú le hiarratais neamhbhia. Déantar an tástáil le headspace GC (crómatagrafaíocht gháis).
- Comhaireamh súile éisc: Líon na gcáithníní glóthacha PVC neamhleáite le feiceáil i scannán brúite. Léiríonn comhaireamh súl iasc-ard comhleá neamhiomlán le linn próiseála, a rianaítear go minic go cáithníní roisín rómhór, éilliú, nó teochtaí próiseála suboptimal. Tá na sonraíochtaí maidir le feidhmchláir scannán trédhearcacha an-daingean — uaireanta níos lú ná 10 súile éisc in aghaidh an scannáin 150 cm².

