JPS6051705A - 塩化ビニルの気相重合法 - Google Patents

塩化ビニルの気相重合法

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JPS6051705A
JPS6051705A JP15795183A JP15795183A JPS6051705A JP S6051705 A JPS6051705 A JP S6051705A JP 15795183 A JP15795183 A JP 15795183A JP 15795183 A JP15795183 A JP 15795183A JP S6051705 A JPS6051705 A JP S6051705A
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polymer
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永野 峰雄
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  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、塩化ビニル単量体(以下、VCMと略記)又
はそれを主体として共重合可能なコモノマーとの気相重
合で高増殖比とおいて品質の良好な製品をうる改良され
た重合法に関するものである。増殖比とは、種ポリマー
を含めた気相重合体量7種ポリマー量比をいう。
VOMの気相重合については、特公昭52−44918
、特公昭48−14666、米国特許3、57 B、 
646等で公知であるが、えられる気相重合品は多孔質
性に乏しく、又均質性に欠けるため、加工時におけるゲ
ル化性が悪く、又フィシュ・アイ特性(以下、FE特性
と略記)も悪く2.あたかも砂のようなポリマーにしか
ならないとしてプロセス上の多くの利点があるにかかわ
らずその工業的価値は少ないと考えられている。
発明者らは、鋭意研究の結果、気相取合法で従来の2段
マス重合法品や懸濁重合法品と匹敵する多孔質性が高く
、かつFK特性の良く、かさ比重の高い製品を限定され
た条件ではあるが、成功した(特許出願中)。
すなわち、種ポリマーの特性が支配的であるので、多孔
質およびFK特性を向上させるために、(イ)塊状予備
重合の重合率14〜25%の111合を行う (ロ)重合に際して初期添加物として ■ VCM可溶の高分子物質を 好ましくは、 ■ 滑剤成分、および ■ 安定剤 等を添加し重合し1、粒径分布をシャープ化し、かつ粒
子内構造の改質を計る。
さらに、 (ハ)重合終了時に粒子表面コート剤として■のVOM
可溶の高分子物質を添加する。
また、かさ比重をも向上させるために、に)未反応vC
Mを回収して粉末化する際、内温を45〜60℃と高<
シ、錨翼で100〜300 rpmで攪拌し、熱と剪断
を与え重合粒子側々を凝集させることなしに表面を滑ら
かにしてかさ比重を高くする。
(ホ)以上の要件で作られた種ポリマーを用いてPrO
,65〜0.85の範囲で気相重合を行う。
しかしながら、本発明者らの知見によれば、以上の要件
を満して気相重合を行っても増殖比を6倍以上あげて行
くと得られる製品は次第に次のように変化して行く。
■ 粒子径は次第に粗い方向にシフトして行き篩上が増
加して行く。
■ かさ比重も次第に大きくなり、反面多孔質性は低下
して行く。
■ 長時間重合を行っていると加工時の色相。
熱安定性も次第に低下して行く。
■ FE特性も増殖比の増大につれ悪化する。
従って、バッチ反応として増殖比を5〜6倍の範囲にと
どめれば、前述の如く品質の良いものが得られるが、こ
れでは、粉末化種ポリマーを作成する工程があるため、
プロセスの合理性が優れたものとは云い難い。
そこで本発明者らは、これらの欠点を解消すべく鋭意研
究を重ねた結果、本発明を完成した。
すなわち、増殖比が五5倍をこえてから新しい種ポリマ
ーを追加し、増殖比が55〜55倍を保つようにし、反
応器のホールド容量を越える分は間欠的ないし連続的に
抜き出す方法である。
この新しい種ポリマーを供給する方法としては、(1)
未反応量体を回収することによって予め粉末化しである
種ポリマーを加える方法。
(2) 粉末化種ポリマーにVCMを加えスラリーに戻
し、スラリー輸送加圧ポンプで送りスプレーノズルより
噴霧して反応缶に供給する方法。
(3) 塊状予備重合を行い重合率10%〜25%まで
で(スラリーとして取扱える範囲)スラリー輸送加圧ポ
ンプで送り、スズレプズルより噴霧して反応缶に供給す
る方法。
の三方法が考えられ、いずれも使用可能であるが、以下
のような問題がないでもないう (1)の方法は、二重ロックホッパー等を使用すれば、
加圧系に脱空気した粉末種ポリマーを供給でき、凝集等
の問題は起きないが、設備的にやや複雑となり、また種
ポリマーの粉末化の手間がかかる。
(2)の方法は、配管内の流れ速度がスラリー〇沈降速
度の1.5倍以上であれば送液上の問題はない。
またスラリー噴霧ノズルについて検討したところ、入口
1.0朋φ、出口1.5朋φに達しない旋廻流型スプレ
ーノズルでは時おり閉塞が起き、パーフォーマンス性が
不充分である。入口1.5順φ、出口2.0朋φ以上で
あればパーフォーマンス性は問題ない。ノズル孔径が大
きいと噴霧状になりにくい。
結局、入口1.5順φ、出口2.0 inφが最もよい
また、スラリー濃度は15wt%までは充分送液噴霧で
きる。従って、この戻しスラリーによる種ポリマーの供
給は(1)の方法に比べ設備的に簡単であり、また予め
粉末化種ポリマーとして48メツシー篩を通して粗粒は
除いておけば送液中の閉塞のトラブルはなく、パーフォ
ーマンス性は良い。また予めモノマー回収時に熱と剪断
力で強固な形状の粒子となっており、スプレー噴霧後も
独立した形状の粒子となるので凝集粗粒の発生等の問題
もほとんど起きない。しかしながら、一旦粉末化するた
めの手間がかかり、ややプロセスの合理性の点で問題が
残る。
(3)の重合スラリーの直接噴霧は、プロセスの合理性
の点で最も優れているが、実際試みてみるといくつかの
問題が発生した。
以下その問題点と解決の方法について説明する。
重合スラリー噴霧重合上の間11■点 (イ)送液可能濃度 戻しスラリーに比べ重合スラリーは粒子径が小さく、ス
ラリー粘度が高いので、送液噴霧可能濃度は12w$で
ある。従って、重合率が12wt%を越える場合は、重
合スラリーの濃度は必然的に12wt%を越えるのでV
CMを刀lえ7〜12wt%に希釈するのがよい。
(+=1)スラリー・スプレーノズルノ閉m G重合ス
ラリーには若干の粗粒、あるいは缶内のスケールの剥離
したもの等が混入するため、量は僅かであってもスプレ
ーノズルを閉塞させる。これを除去すればよいのである
が、通常の静置型ストレーナ−等ではスラリー特有な性
質として大きな網目であっても、沈着が次々と起こり層
となり完全に閉塞する。通常、スラリーの濾過は振動篩
を使用する必要があるが、不プロセスの場合は、耐圧が
必要であり、また空間容積の大きいものはドライポリマ
ーの析出が起き好ましくない。このような観点から攪拌
機付ストレーナ−を考案し、重合スラリーに僅かに含ま
れる粗粒分およびスケールの剥離物等を除去することに
より、送液ポンプ、スプレーノズルの詰りトラブルは解
消された。
構造は第1図に示す如く簡単な構造で、送液量によるが
LIL51〜11の攪拌機付オートクレーブで、内筒に
適宜の金網筒(20メソシ一程度)を挿入しスラリーを
攪拌しながら沢過する。
・9 凝集粒子発生問題 重合スラリーの噴霧気相重合では、前述の戻しスラリー
の場合と異なり、熱と剪断力が加っていないため、粒子
が軟くまた微粒子がかなり存在するため、気相重合での
重合粒子のバインダー的役割をはだすためか、凝集粗粒
の生成をうながすことが判った。
そこでこの凝集粗粒発生防止対策を検討し、次の事柄が
判った。
fil スプレーノズルはできるだけ広く散布し液滴は
小さい方が好ましい。すなわち、ノズル径が太きいと詰
りの危険性は少ないが、流量が少ないとボタ落ちして粗
粒が生成するので、ノズルはスラリー送液にトラブルの
起きない限界の入口1.5111+φ、出口2.0朋φ
の旋廻流型スプンーノズルがよく、流量が大きく、圧力
損失が大きくなる場合は、複数にすればよ1、−0 (2)重合圧力/重合温度における単量体の飽和蒸気圧
比Prが高い方が凝集粗粒の生成は少ない。すなわち、
Prが高い場合、反応が激しく、反応熱で未反応VOM
は直ちに蒸発するが、Prが高いため完全には乾いてい
ないので、凝集粗粒ができにくい。しかし、Prが18
5をこえると製品のFE特性が悪くなるのでPrはα6
5〜0.85がよい。
(3)種ポリマーの製造における混合剪断力をまんべん
なく均一に与えた方が粗粒ができにくい。
■ 攪拌気相重合においては、粒子は不連続相なので攪
拌回転数は高いと興近傍のみの攪拌となり、中心部はお
℃・てゆかれ攪拌されない。従って、錨型の攪拌翼で全
体を低速(20〜100 rpm )でゆっくりと攪拌
する方が粗粒ができない。まま増殖に伴い粉体層高が上
ってくるので攪拌翼が粉体層に埋役している状態では上
部の攪拌が不充分になる。
最高粉体層面と同等か、そのα5倍位いの攪拌翼長さが
好ましい。また缶径が大きい場合は上部、中心部の攪拌
は不充分になりがちで中心部の攪拌のための補助翼の取
りつけが望ましい。
@ ガス流動気相重合においては、流動化速度は10〜
15 Cml Be(!であるが、スラリー噴霧な伴な
う場合は、12〜18cm/sea程度に流動化速度を
上げた方が粗粒が生成しない。
更には局部的不均一流動の防止に接伴機付ガス流動が最
も望ましい。
(4) かさ比重の影響 同一配合で塊状予備重合を行い、未反応VCMの回収温
度の高いほどかさ比重の筋い種ポリマーかえられる。
気相重合を行い、同一増殖比で重合スラリーの噴霧重合
を行った場合、かさ比重の高い種ポリマーを使用した方
が凝集粗粒の発生は少ない。また従って増殖比がある程
度上ってかさ比重が高くなってから噴霧する方がよい。
従って、増殖比が55をこえてから追加の団ポリマーを
刃口えるのがよい。
(5)凝集防止添加剤 粉末種ポリマー作成時と若干異なり、重合終了時にコー
ティング剤として凝集防止作用のある物質、すなわち高
級脂肪酸、高級アルコール類、高級脂肪酸の金属石けん
類等のいわゆる滑剤等をポリマー当り10〜in、oo
−の添加が有効である。
以上の要件を満たす時重合ス2リー噴霧重合において、
凝集粗粒の発生をほぼ5%以下に押えることが可能とな
り、かつ当初の種ポリマーに対する増殖比が6倍をこえ
ても、追加する重合スラリーの種ポリマーに対する増殖
比を五5〜5.5倍の範囲に押えることによって、かさ
比重が窩<、多孔質性およびFB特性の良い気相重合製
品をうろことができる。
従って、粉体層レベルを一定にするよう間欠製品の抜き
だしによって初めて良好な品質の製品をうるセミ連続な
いし連続重合が可能となった。
また、塊状重合において、その生成重合体に対して頃化
ビニル単量体に可溶な高分子物質10〜10.000p
1mの存在下で重合を行い、その重合終了後、生成重合
スラリーに塩化ビニル単量体に可溶な高分子物質30〜
10.DODppを添)10 してえられた重合体を種
ポリマーとすれば、極めて多孔質およびFB特性のよい
気相重合製品かえられる。
また凝集防止のため、上記の滑剤および安定剤を該塊状
の重合時に生成重合体に対して各10〜5.000pp
n存在させ、滑剤を重合終了時に50〜5,000卿添
刀口してよい。
上記としては、ニトロセルローズ、セルローズアセテー
ト(好ましくはセルローズトリアセテート)、エチルセ
ルローズ等の油溶性セルローズ誘導対;エチレン−酢酸
ビニル共重合体、エチレン−アクリル酸エステル共重合
体、メタクリル酸メチルの単独重合体または共重合体、
芳香族または脂肪族の石油樹脂、低クン化度の変性ポリ
ビニルアルコール、ポリ酢酸ビニル、未力ロ硫クロロプ
レンゴム、未7JO(iIニトリルゴム、塩素化ポリエ
チレン等を例示することができる。これらを混合して使
用してもよい。
また、安定剤としては、ステアリン酸のカルシウム、亜
鉛、バリウム、アルミニウムなどの塩のような高級脂肪
酸の金桟石けん;オクチル錫誘導体、ブチル錫誘導体、
メチル錫誘導体のような有機錫化合物;アンチモン誘導
体等をあげることができる。
次に本発明の実施例をあげる。しかし実施例のみで本発
明が限定されるものではない。
実施例1 ■ 種ポリマーの作成 錨捜攪拌機(立上り翼長250鬼)付100Il不銹鋼
製重合缶にエバンス・ブルー0,2φ2/ラウリル硫酸
ソーダO,i sJ/m’ /ポリビニルアルコール(
日本合成N −3o o ) 2 r/m’になるよう
スケール防止剤を塗布、乾燥した。
エチルセルローズ(エトセル)T−505,。
2、ステアリン酸(Hst)3.Oy s g級フル=
+ −ル(化工石鹸カルコール68)10r、ジオクチ
ル錫ジラウレート(TVE!8105)10Fを入れ脱
気を行って、70M56に9を仕込ミ、180rpmで
攪拌してジャケットに温水を通じ昇温し、内温56℃で
インブグールパーオキサイド(1B)25%インパラフ
ィン液25.0 mlと2.4.4 )リメテルーペン
チルー2−パーオキシフェノオキシアセテ−) (TM
P−FA)30%インパラフィン液1α0ゴをVOM4
k17で重合缶に洗い入れ、重合スタートする。内温を
一定に保つようジャケットに冷却水を通し調節する。1
.5時間で予めVCMKエテルセルローズT−1001
αorKiかしたものをV OM 2 kgで仕込み、
5分間混合後、内温50℃、内圧7.2 kg/ cm
 ”で定圧回収する。
初めの60分間はジャケットに54℃の温水を通じ以後
5′2℃として回収速度をやや落す。内?M52℃と上
ったら自圧回収、次にプロバイダー(フジキン製)で減
圧回収し、残留VOMを除去した後ポリマーを取り出す
。重合率17.1%で48メツシュ篩上1.5%であっ
た。
■ 気相重合 立上り翼長400鳥の錨型具ど中段に短冊具を備えた攪
拌機付1001不銹鋼製重合缶で、缶内上部に入口1.
0間φ、出ロ1.5開φのVOMノズルと、入口1.5
 mmφ、出口Z Ommφのスラリー噴霧ノズルを取
り付ける。予め前述のスケール防止剤を塗布乾燥し、前
記の種ポリマー18k19を入れ80 rpmで攪拌し
、脱気後、ジャケットに温水を通し昇温し、vCMを7
0Mノズルより徐々に加え、昇圧する。60.5℃、 
7.0 kg/cmt(Pr O,75)ニ達したら開
始剤ジー2−エトオキシ−エテルパーオキシジカーボネ
ート(EEP)50%トルエン液&ロゴを仕込器に入れ
脱気後、VC!M加圧ポンプでVCMノズルより散布す
る。重合反応が始まる。ジャケットは61.0℃一定に
保つ。
重合熱の除去は内温を一定に保つようV cM )Jn
自圧ンプのストローク調節を行う。一方、1り圧は圧力
調節して余分な蒸発VOMガスは回収する。液化冷却器
で液化しリサイクルする。時間毎の計9槽の70M減量
より反応量が判る。反応速度が低下してきたら開始剤を
追加する。
■ 重合スラリー作成 一方、タービンR2段の攪拌機付xo7不銹不銹鋼製重
合前述のスケール防止剤を塗布乾燥したものJエテルセ
ルo−ズT−500,55r。
TvSaiOs −a55y、y、テアリ/j[(I(
St)0.559.カルコール68 118Fを加え脱
気し、真空(5T□rr以下)でV C! M 9 k
gをカロえ、700 rpmで攪拌する。ジャケットに
温水を通し昇温し、56.0℃でより20%イソパラフ
ィン液&6mlおよびTMP−FA30%・rツバラフ
イン液1.6 mlを70M2kgで仕込む。重合聞始
する。
内温一定になるようジャケットに冷却水を通じ調節する
。重合時間2.0時間で、ステアリン酸1.6り、ステ
アリン酸バリウム0.8 f 、エチルセルローズT−
1000,5rをV CM 5 +<gで仕込み希釈し
、冷却し、スラリーフィードに備える。
■ 重合スラリー噴霧重合 前述の攪拌気相重合で増殖比!L5倍に達(−たら50
73重合缶で用意した重合スラリーを予めVCMを充満
させである。スラリー・ラインを通じダブルタイヤスラ
ム定量ポンプで1001重合缶に送り、スラリーノズル
より噴霧する。なお、スラリーノズルの吸引側に第1図
に示す攪拌ストレーナ−が設置しである。5時間目に3
01重合缶にV OM 2.0 kgを上部より噴霧し
缶内を洗う。攪拌を500 rpmに落す。4時間でス
ラリーの送液を完了する。送液スラリーの平均濃度91
7%である。スラリー・ラインをVCMで洗っておく。
見掛は増殖比(第1表の注参照)75倍で停正し、予め
VOMで溶解しである禁止剤4,4′ −プリテデンビ
ス(3−メチル−6−第6ブチル)フェノール五51と
ジフェニルモノデシルポスファイト1.5yをVCMで
噴霧仕込み、回収し、減圧回収し、残留VOMを除き製
品を取り出した。結果を第1表に示す。
比較例1 実施例1と同じ種ポリマーを用い同一条件で気相重合を
行った。ただし304重合缶による重合スラリー噴霧は
行わずに増殖比約15倍で停止した。結果を第1表に示
す。
比較例2 実施例1と全く同様に重合操作を行った。ただしスラリ
ーポンプの吸入側に攪拌ストレーナ−を設置しなかった
スラリーフィード開始後45分後にスラリーノズルが閉
結した。止むを得ず、30ノ重合缶は未反応VOMの回
収を缶で行い、重合ポリマーを取り出した。残量から送
液ポリマー量は[115kgと推定される。結果を第1
表に示す。
比較例3 実施例1と全く同様に行った。ただし301重合缶で種
スラリー作成時、重合終了後のコート剤の添加はエチル
セルローズT−50[L5j’f7)ミとした。
実施例2 実施例1と同じ装置粂件で気相重合を行った。
ただし重合スラリーの代りに粉末種ポリマー1.60ゆ
を301!缶に入れ脱気後、VCM9.40kgをカロ
え攪拌し戻しスラリーを作成した。それ以外は同じ。
実施例3 実施例1と同上装置同一条件で重合を行う。ただし、6
01!缶で作成した重合スラリーを、攪拌機スラリー貯
槽に移す。後30/缶に後期添加剤を刀lえV CM 
5 kgで洗浄し1001缶に脱液する。
30/缶の残存VCMを回収、減圧回収し、缶の蓋を開
けて残量を確認したが、全く残量およびスケーリングは
なかった。実施例1と同一配合で重合スラリーを続けて
作成した。
気相重合を行5100/缶には1Bの挿入管を設け、出
口は1B自動弁1−計量管−IB自動弁2を設置し、8
01攪拌槽につなぐ。また計量管には174 B 12
 kg / Cm” G窒素自動弁を備えである。
これらの自動弁は気相重合缶に取りつけた超音波レベル
計の設定最高点で1B自動弁1が開き、設定最低点で閉
じ、自動弁2が開き、計量管中の粉体を2kg/Cm2
Gの攪拌槽に圧送する。
一定時間後、1B自動弁2が閉じる。この動作子数回に
1回1/4B−自動弁が開き、1BliI動弁2閉で、
自動弁1開で、重合前側に一定時間パージし、抜出管内
部のスケール付着を防止する。
本装置により粉体層があるレベルに達したら、自動間欠
に製品を抜き出し、801攪拌槽で禁止剤を刃口え、V
CMを回収し、減圧回収して脱VcMを行う。
【図面の簡単な説明】 第1図は、実施例で使用した攪拌ストレーナ−の内部を
示す図である。 図中の符号の意味は下記のとおり。 1 胴部 4 攪拌翼 2 金網筒 5 スラリー人口 3 攪拌軸 6 スラリー出口

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)塩化ビニル単量体又はそれと共重合可能な単量体
    と塩化ビニル単量体との気相重合において、重合開始後
    初めて増殖比が55倍をこえた後、種ポリマーの供給量
    を調節して増殖比を55〜5.5倍に維持することを特
    徴とする、塩化ビニルの単独重合法又は共重合法。
  2. (2) 塊状重合において粉末化した塩化ビニルの単独
    重合体又は共重合体を種ポリマーとして供給する、(1
    1項記載の方法。
  3. (3) 塊状重合において粉末化した塩化ビニルの単独
    重合体又は共重合体に塩化ビニル単量体をガロえてスラ
    リーとしたものを種ポリマーとして供給する、(1)項
    記載の方法。
  4. (4)塊状重合によってえられた塩化ビニルの単独重合
    体又は共重合体を含むスラリーを、それから未反応単量
    体を回収することなく、種ポリマー・とじて供給する、
    (1)項記載の方法。
  5. (5) 種ポリマーのスラリーの濃度を7〜12wt%
    にして供給する、(4)項記載の方法。
  6. (6)種ポリマーのスラリーを気相重合装置へ供給する
    前に、攪拌機付ストレーナ−に通して粗粒を除<、(+
    1又は(5)項記載の方法。
  7. (7)入口径1.5 mかつ出口径2.0 朋の旋廻流
    型ノズルを通して種ポリマーのスラリーを供給する、+
    4+ 、 +51又は(6)項記載の方法。
  8. (8) 重合圧力/重合温度におけるQ量体の飽和蒸気
    圧比が065〜0.85である、(4)〜(7)項いず
    れかの項記載の方法。 (91重合装置内部の重合体を、最高粉体層高の0.5
    〜1.0倍の翼長の錨型攪拌翼を20〜1100rpの
    回転速度で攪拌する(4)〜(8)項のいずれかの項記
    載の方法。 顛 気相重合がガス流動気相重合であって、流動化速度
    が10〜15cいecである、(4)〜(8)項いずれ
    かの項記載の方法。 θ1)気相重合が、スラリー噴霧ガス流動気相重合であ
    って、流動化速度が12〜18 c+5/seaである
    、(4)〜(8)項いずれかの項記載の方法。 aの 気相重合の終了した重合体に、滑剤をその10〜
    10,000p−添加する、(4)〜01)項記載の方
    法。 0 その生成重合体に対して、塩化ビニル単量体に可溶
    な高分子物質10〜iQ、0OOIIF。 滑剤10〜5,000p戸および安定剤が10〜5.0
    OOIIIXIの存在下で塊状重合をさせ、その重合終
    了後生成重合スラリーに塩化ビニルに可溶な高分子物質
    60〜10,000ppmおよび滑IJ30−10,0
    00prMをN?71Dする、(11〜7371項いず
    れかの項記載の方法。
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