CN110862470A - 一种糊用聚氯乙烯树脂的脱挥方法 - Google Patents

一种糊用聚氯乙烯树脂的脱挥方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种糊用聚氯乙烯树脂的脱挥方法，所述方法包括的步骤如下：S1:将糊用聚氯乙烯树脂进行超声波真空协同干燥1小时以上，其中，温度为40～80℃，真空度为‑0.04～‑0.09MPa，超声波的声波频率为40～100KHZ，声波功率密度为0.6～3w/cm2；S2:关闭真空，采用空气对系统泄压至常压，保持常压状态控温40～80℃进行超声波常压协同干燥10分钟以上，其中，超声波的声波频率为40～100KHZ，声波功率密度为0.6～3w/cm2；S3:开启真空，控温40～80℃，真空度‑0.04～‑0.09MPa进行超声波真空协同干燥1小时以上，其中，超声波的声波频率为40～100KHZ，声波功率密度为0.6～3w/cm2；S4:重复S1至S3操作3～5次。本发明所述方法可以有效去除糊用聚氯乙烯树脂中的挥发性有机物，使其控制在50μg.C/g以下；本发明所述脱挥方法操作简单，具有很好的工业化应用前景。

Description

一种糊用聚氯乙烯树脂的脱挥方法
技术领域
本发明属于化工技术领域，具体涉及一种糊用聚氯乙烯树脂的脱挥方法。
背景技术
糊用聚氯乙烯树脂(EPVC)是一种特殊的制作聚氯乙烯增塑糊的专用树脂，由于其具有优良的耐化学腐蚀性、电绝缘性、阻燃性、易加工且能得到软质制品，价格低廉等特性，被广泛地应用于地板、墙纸、手套、服装革、玩具、密封剂、汽车内饰等各个行业。
现在市场上的糊用聚氯乙烯树脂主要由乳液法、微悬浮法、或三步法生产制得，无论采用哪种方法制备糊用聚氯乙烯树脂，都会在生产过程中不可避免的引入或产生各种挥发性有机物，其中，主要有以下几个途径：
1.原料氯乙烯单体引入。现在市场上的氯乙烯单体主要由电石法生产制得，电石法生产制得的聚乙烯单体中通常都含有一定量的乙醛和二氯甲烷等杂质，这些杂质在聚合反应过程中虽然会因链转移反应消耗一部分，但仍然会有部分不能完全反应从而残留。
2.聚合过程中加入的引发剂、分散剂、乳化剂、扩链剂、链转移，阻聚剂和终止剂等各种助剂或涂釜剂引入。聚合生产过程中，通常需要加入引发剂、分散剂、乳化剂、扩链剂、链转移，阻聚剂和终止剂等各种助剂，在每釜次加料前通常需要用涂釜剂对聚合釜进行涂釜操作，加入的各种助剂和涂釜剂都是有机化合物，其或多或少都含有挥发性有机化合物。
3.聚合过程中加入的溶剂残留。在聚合生产过程中，为了使聚合生产的操作更加方便和加料更加精度，通常会用甲苯或二甲苯等溶剂将需要加入的助剂配制成稀溶液。
4.生产过程中产生的挥发性副产物。糊用聚氯乙烯的生产过程中，还会产生各种具有挥发性的副产物。
正是因为糊用聚氯乙烯树脂的生产过程会不可避免的引入或产生各种挥发性有机化合物，因此，为了去除引入或产生的挥发性有机化合物，在糊用聚氯乙烯的生产过程中通常会对浆料或乳胶进行汽提和干燥操作，以除去生产过程中引入或产生的各种挥发性有机化合物。但是，由于糊用聚氯乙烯树脂的受热量度低，且产生或引入的部分挥发性有机物部分会包裹在糊用聚氯乙烯树脂内部，常规的汽提操作和干燥操作对生产过程中引入或产生的部分挥发性有机化合物的去除依然达不到理想的效果，采用常规汽提操作和干燥操作制得的糊用聚氯乙烯树脂仍然含有较高含量的挥发性有机化合物(总VOC含量在200μg.C/g左右)，不能满足环保要求较高的高档汽车内饰件、医用和食品包装材料等领域对挥发性有机化合物的控制要求(总VOC含量≤50μg.C/g)，严重限制了糊用聚氯乙烯树脂在环保要求较高的高档汽车内饰件、医用和食品包装材料等领域的应用。
因此，亟需开发一种具有理想效果的糊用聚氯乙烯树脂的脱挥方法使制得的糊用聚氯乙烯树脂含有的挥发性有机化合物能满足环保要求较高的高档汽车内饰件、医用和食品包装材料等对挥发性有机化合物的控制要求。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种糊用聚氯乙烯树脂的脱挥方法，采用本发明所述的糊用聚氯乙烯树脂的脱挥方法，可以有效去除糊用聚氯乙烯树脂中的挥发性有机物，可以使糊用聚氯乙烯树脂中的总挥发性有机化合物控制在50μg.C/g以下，使其完全满足环保要求较高的高档汽车内饰件、医用和食品包装材料等对挥发性有机化合物的控制要求。
为了实现上述目的，本发明提供了如下的技术方案：
S1:采用超声波真空协同干燥的方法对糊用聚氯乙烯树脂进行干燥1小时以上，其中，温度为40～80℃，真空度为-0.04～-0.09MPa，超声波的声波频率为40～100KHZ，声波功率密度为0.6～3w/cm2；
S2:关闭真空，用空气对系统泄压至常压，保持常压状态控温40～80℃进行超声波常压协同干燥10分钟以上，其中，超声波的声波频率为40～100KHZ，声波功率密度为0.6～3w/cm2；
S3:开启真空，控制温度在40～80℃，真空度在-0.04～-0.09MPa进行超声波真空协同干燥1小时以上，其中，超声波的声波频率为40～100KHZ，声波功率密度为0.6～3w/cm2；
S4:重复S1至S3操作3～5次即可得到总VOC在50μg.C/g以下的糊用聚氯乙烯树脂。。
作为优选，所述超声波的声波频率选择为60～80KHZ。
作为优选，所述超声波的声波功率密度选择为1～2w/cm2。
作为优选，所述真空度选择为-0.06～-0.08MPa。
作为优选，所述温度选择为60～80℃。
作为优选，所述S1的干燥时间选择为1～2小时。
作为优选，所述S2的干燥时间选择为10～20分钟。
作为优选，所述S3的干燥时间选择为1～2小时。
本发明的有益效果为：本发明所述的糊用聚氯乙烯树脂的脱挥方法可有效降低糊用聚氯乙烯树脂中的挥发性有机化合物的含量，可以将糊用聚氯乙烯树脂中的总挥发性有机化合物从原来的200μg.C/g降低到50μg.C/g以下，使其完全满足环保要求较高的高档汽车内饰件、医用和食品包装材料等对挥发性有机化合物的控制要求；并且本发明所述的糊用聚氯乙烯树脂的脱挥方法操作简单，具有很好的工业化应用前景。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
本发明中所述的“超声波真空协同干燥”是指采用超声波超声处理样品的同时采用真空干燥的方法对样品进行干燥。本发明中所述的“超声波常压协同干燥”是指采用超声波超声处理样品的同时采用常压干燥的方法对样品进行干燥。
本发明中实施例中，糊用聚氯乙烯树脂的真空干燥采用旋转蒸发仪对糊用聚氯乙烯树脂进行减压旋转蒸发实现，本发明实施例中的超声波处理通过将旋转蒸发的蒸发瓶放入超声波清洗器中，利用超声波清洗器发出的超声波来实现。本发明实施例中，糊用聚氯乙烯树脂的总VOC检测按照德国汽车工业联合会的标准VDA277进行测试。
实验仪器：旋转蒸发仪、变频超声波清洗器(具有升控温功能)、循环水真空泵
实验物料：市售糊用聚氯乙烯树脂
实施例1
S1:将糊用聚氯乙烯树脂进行超声波真空协同干燥1小时，其中，真空度为-0.08MPa，温度为80℃，超声波的声波频率为40KHZ，声波功率密度为0.6w/cm2；
S2:关闭真空，采用空气对系统泄压至常压，保持常压状态控温80℃进行超声波常压协同干燥10分钟，其中，超声波的声波频率为40KHZ，声波功率密度为0.6w/cm2；
S3:开启真空，控制真空度为-0.08MPa，温度为80℃，超声波的声波频率为40KHZ，声波功率密度为0.6w/cm2进行超声波真空协同干燥1小时后取样进行总VOC测定；
S4:重复S1至S3操作6次，每重复操作一次都进行取样检测样品的总VOC，测定结果如下：
Figure BDA0002298430260000041
实施例2
S1:将糊用聚氯乙烯树脂进行超声波真空协同干燥1小时，其中，真空度为-0.08MPa，温度为80℃，超声波的声波频率为60KHZ，声波功率密度为1w/cm2；
S2:关闭真空，采用空气对系统泄压至常压，保持常压状态控温80℃进行超声波常压协同干燥10分钟，其中，超声波的声波频率为60KHZ，声波功率密度为1w/cm2；
S3:开启真空，控制真空度为-0.08MPa，温度为80℃，超声波的声波频率为60KHZ，声波功率密度为1w/cm2进行超声波真空协同干燥1小时；
S4:重复S1至S3操作3次，实验结束取样测样品总VOC为18.2μg.C/g。
实施例3
S1:将糊用聚氯乙烯树脂进行超声波真空协同干燥1小时，其中，真空度为-0.08MPa，温度为80℃，超声波的声波频率为80KHZ，声波功率密度为2w/cm2；
S2:关闭真空，采用空气对系统泄压至常压，保持常压状态控温80℃进行超声波常压协同干燥10分钟，其中，超声波的声波频率为80KHZ，声波功率密度为2w/cm2；
S3:开启真空，控制真空度为-0.08MPa，温度为80℃，超声波的声波频率为80KHZ，声波功率密度为2w/cm2进行超声波真空协同干燥1小时；
S4:重复S1至S3操作3次，实验结束取样测样品总VOC为16.4μg.C/g。
实施例4
S1:将糊用聚氯乙烯树脂进行超声波真空协同干燥1小时，其中，真空度为-0.08MPa，温度为80℃，超声波的声波频率为100KHZ，声波功率密度为3w/cm2；
S2:关闭真空，采用空气对系统泄压至常压，保持常压状态控温80℃进行超声波常压协同干燥10分钟，其中，超声波的声波频率为100KHZ，声波功率密度为3w/cm2；
S3:开启真空，控制真空度为-0.08MPa，温度为80℃，超声波的声波频率为100KHZ，声波功率密度为3w/cm2进行超声波真空协同干燥1小时后；
S4:重复S1至S3操作3次，实验结束取样测样品总VOC为20.3μg.C/g。
实施例5
S1:将糊用聚氯乙烯树脂进行超声波真空协同干燥1小时，其中，真空度为-0.08MPa，温度为80℃，超声波的声波频率为80KHZ，声波功率密度为1w/cm2；
S2:关闭真空，采用空气对系统泄压至常压，保持常压状态控温80℃进行超声波常压协同干燥10分钟，其中，超声波的声波频率为80KHZ，声波功率密度为1w/cm2；
S3:开启真空，控制真空度为-0.08MPa，温度为80℃，超声波的声波频率为80KHZ，声波功率密度为1w/cm2进行超声波真空协同干燥1小时；
S4:重复S1至S3操作3次，实验结束取样测样品总VOC为16.9μg.C/g。
实施例6
S1:将糊用聚氯乙烯树脂进行超声波真空协同干燥1小时，其中，真空度为-0.06MPa，温度为80℃，超声波的声波频率为80KHZ，声波功率密度为1w/cm2；
S2:关闭真空，采用空气对系统泄压至常压，保持常压状态控温80℃进行超声波常压协同干燥10分钟，超声波的声波频率为80KHZ，声波功率密度为1w/cm2；
S3:开启真空，控制真空度为-0.06MPa，温度为80℃，超声波的声波频率为80KHZ，声波功率密度为1w/cm2进行超声波真空协同干燥1小时；
S4:重复S1至S3操作3次，实验结束取样测样品总VOC为18.8μg.C/g。
实施例7
S1:将糊用聚氯乙烯树脂进行超声波真空协同干燥1小时，其中，真空度为-0.09MPa，温度为80℃，超声波的声波频率为80KHZ，声波功率密度为1w/cm2；
S2:关闭真空，采用空气对系统泄压至常压，保持常压状态控温80℃进行超声波常压协同干燥10分钟，超声波的声波频率为80KHZ，声波功率密度为1w/cm2；
S3:开启真空，控制真空度为-0.09MPa，温度为80℃，超声波的声波频率为80KHZ，声波功率密度为1w/cm2进行超声波真空协同干燥1小时；
S4:重复S1至S3操作3次，实验结束取样测样品总VOC为21.4μg.C/g。
实施例8
S1:将糊用聚氯乙烯树脂进行超声波真空协同干燥1小时，其中，真空度为-0.08MPa，温度为60℃，超声波的声波频率为60KHZ，声波功率密度为2w/cm2；
S2:关闭真空，采用空气对系统泄压至常压，保持常压状态控温60℃进行超声波常压协同干燥10分钟，其中，超声波的声波频率为60KHZ，声波功率密度为2w/cm2；
S3:开启真空，控制真空度为-0.08MPa，温度为60℃，超声波的声波频率为60KHZ，声波功率密度为2w/cm2进行超声波真空协同干燥1小时；
S4:重复S1至S3操作3次，实验结束取样测样品总VOC为19.0μg.C/g。
实施例9
S1:将糊用聚氯乙烯树脂进行超声波真空协同干燥1小时，其中，真空度为-0.08MPa，温度为40℃，超声波的声波频率为80KHZ，声波功率密度为2w/cm2；
S2:关闭真空，采用空气对系统泄压至常压，保持常压状态控温40℃进行超声波常压协同干燥10分钟，其中，超声波的声波频率为80KHZ，声波功率密度为2w/cm2；
S3:开启真空，控制真空度为-0.08MPa，温度为40℃，超声波的声波频率为80KHZ，声波功率密度为2w/cm2进行超声波真空协同干燥1小时；
S4:重复S1至S3操作5次，实验结束取样测样品总VOC为31.3μg.C/g。
实施例1至实施例9的实验结果统计和分析：
实施例1至实施例9的实验结果统计如下：
Figure BDA0002298430260000071
从实施例1至实施例9的实验结果可知，当超声波的声波频率选择为60～80KHZ；超声波的声波功率选择为1～2w/cm2；真空度选择为-0.06～-0.08MPa；温度选择为60～80℃时，还可以将糊用聚氯乙烯树脂的总挥发性有机物从200μg.C/g左右降低到20μg.C/g以下。
对比实施例3和实施例9的实验结果可知，温度对降低糊用聚氯乙烯树脂中的总挥发性有机物是有利的，温度越高得到的糊用聚氯乙烯树脂的总挥发性有机物越低，由于糊用聚氯乙烯在80～85℃开始软化，所以，为了避免糊用聚氯乙烯树脂软化后粘连同时又考虑到温度对总挥发性有机物的去除影响，优选温度在60～80℃。
对比实施例5、实施例6和实施例7的实验结果可知，真空度对降低总挥发性有机物的影响为非线性影响，存在一个真空度阈值，在真空度阈值以下，总挥发性有机物的去除能力随真空度的增加而增强，在真空度阈值以上，总挥发性有机物的去除能力随着真空度的增加反而减弱。究其原因，可能是因为超过真空度阈值后，真空度影响了超声波的传递，从而弱化了超声波的空化效应，进而致使挥发性有机物的去除能力减弱。
对比实施例1
将糊用聚氯乙烯树脂进行超声波真空协同干燥处理，其中，真空度为-0.08MPa，温度为80℃，超声波的声波频率为40KHZ，声波功率密度为0.6w/cm2，每过1～2h取样测定样品的总VOC，实验结果如下：
Figure BDA0002298430260000081
对比实施例2
将糊用聚氯乙烯树脂进行真空干燥处理，其中，真空度为-0.08MPa，温度为80℃，每隔1～2小时取样一次进行总VOC测定。
Figure BDA0002298430260000082
从对比实施例1和对比实施例2的实验结果可知，在真空干燥时加入超声波对样品进行超声处理，可以有效增强样品中挥发性有机物的去除效果，究其原因，可能是超声波产生空化效应，使包裹或结合在样品内部的挥发性有机物释放出来，从而增强了挥发性有机物的去除效果。
从对比实施例1和实施例1的结果可知，在聚氯乙烯树脂进行真空干燥的同时采用超声波对其进行超声处理的过程中，采用“真空-泄压-真空”的循环操作，可以增强对挥发性有机化合物的去除效果，究其原因，可能是空气泄压时，部分空气进入到糊用聚氯乙烯内部，打破了体系内挥发性有机物的平衡，特别是糊用聚氯乙烯树脂内部的挥发性有机物的平衡，从而增强了挥发性有机化合物的去除效果。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所有的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种糊用聚氯乙烯树脂的脱挥方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1:采用超声波真空协同干燥的方法对糊用聚氯乙烯树脂进行干燥1小时以上，其中，温度为40～80℃，真空度为-0.04～-0.09MPa，超声波的声波频率为40～100KHZ，声波功率密度为0.6～3w/cm2；
S2:关闭真空，用空气对系统泄压至常压，保持常压状态控温40～80℃进行超声波常压协同干燥10分钟以上，其中，超声波的声波频率为40～100KHZ，声波功率密度为0.6～3w/cm2；
S3:开启真空，控制温度在40～80℃，真空度在-0.04～-0.09MPa进行超声波真空协同干燥1小时以上，其中，超声波的声波频率为40～100KHZ，声波功率密度为0.6～3w/cm2；
S4:重复S1至S3操作3～5次即可得到总VOC在50μg.C/g以下的糊用聚氯乙烯树脂。
2.根据权利要求1所述的糊用聚氯乙烯树脂的脱挥方法，其特征在于，所述超声波的声波频率选择为60～80KHZ。
3.根据权利要求1所述的糊用聚氯乙烯树脂的脱挥方法，其特征在于，所述超声波的声波功率密度选择为1～2w/cm2。
4.根据权利要求1所述的糊用聚氯乙烯树脂的脱挥方法，其特征在于，所述真空度选择为-0.06～-0.08MPa。
5.根据权利要求1所述的糊用聚氯乙烯树脂的脱挥方法，其特征在于，所述温度选择为60～80℃。
6.根据权利要求1所述的糊用聚氯乙烯树脂的脱挥方法，其特征在于，所述S1的干燥时间选择为1～2小时。
7.根据权利要求1所述的糊用聚氯乙烯树脂的脱挥方法，其特征在于，所述S2的干燥时间选择为10～20分钟。
8.根据权利要求1所述的糊用聚氯乙烯树脂的脱挥方法，其特征在于，所述S3的干燥时间选择为1～2小时。
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