喷雾干燥法在聚氯乙烯(PVC)制备中主要用于乳液法 PVC 糊树脂的干燥,通过将 PVC 乳液快速干燥成粉末,同时控制颗粒形貌和性能。以下是其工艺要点及关键参数:
原料准备与前驱体制备
1.PVC 乳液的制备(前驱体) 聚合工艺:采用乳液聚合法,以水为介质,引发剂(如过硫酸钾)、乳化剂(如十二烷基硫酸钠)、氯乙烯单体(VCM)在反应器中进行自由基聚合,形成固含量为 30%~50% 的 PVC 乳液。 关键控制: 粒径调控:通过乳化剂浓度和搅拌速率控制乳胶粒粒径(通常 50~200 nm),粒径越小,干燥后树脂的糊粘度越低。 残留单体处理:聚合后需通过汽提或真空脱除 VCM,使其含量≤10 mg/kg(符合食品级标准)。
2. 添加剂复配 分散剂:加入聚乙烯醇(PVA)或羟丙基甲基纤维素(HPMC),防止干燥过程中颗粒团聚,用量为 PVC 质量的 0.5%~1.5%。 热稳定剂:如硬脂酸钙 / 锌复合稳定剂(用量 1%~3%),在干燥高温下抑制 PVC 脱 HCl 降解。 抗粘剂:二氧化硅(白炭黑)或碳酸钙微粉(用量 0.3%~0.8%),防止干燥颗粒粘连结块。
1)、乳胶喷雾干燥系统是在负压下操作,尾部装有抽风机,保持系统在1960Pa(200mmH2O)左右,液滴与热风成并流状态。
2)、干燥塔进出口温度,乳胶迸料速度,系统风压等是主要参数。
3)、塔出口温度在确保产品达到质量标准的前提下,宜低不宜高。
4)、风压是考核系统阻力大小及风量是否稳定的重要参数,干燥时需阻力小及风量大而稳定。
5)、离心转盘式需要动力少,对乳胶含固量、乳胶粘度等要求不严,进料速度的波动对液滴大小影响很少。
6)、每单位体积的乳胶喷雾成细小液滴,表面积增加很大,推算式如下:A=3/5dp;式中A以m2/L进料液体表面积m2;d一液滴直径,cm;P一液体的密度。
研磨是将粒径为1.5μm左右的一次粒子乳胶,经喷雾形成聚集成二次粒子的干粉进行粉碎,经粉碎后的产品非常细,粒径及粒径分布比较合理、与增塑剂调糊时间最短,糊扪置时间长,研磨机有用空气流体能及机械转子粉碎;可根据粒径要求调整转子与定子间的距离,并在粉碎系统中包括空气分级。 非常细的产品适用于袋式除尘。粒径在1-50μm的微细尘粒分离下来,对袋式除尘器要求较严;除尘效率高。设备阻力小而稳定,处理风量大,过滤风速要低,维修方便等。过滤袋材质对除尘效率有直接影响,除了要求耐温耐腐蚀外,还要具有孔隙率大绒层厚和易脱粉尘。
喷雾干燥法在 PVC 糊树脂制备中具有颗粒形貌可控、生产效率高、适合规模化生产的优势,其核心在于通过精准调控雾化参数、温度场分布和添加剂体系,平衡产品性能(如粒径、吸油率、热稳定性)与工艺经济性。未来发展方向包括低温干燥技术(如真空喷雾干燥)以进一步降低能耗,以及纳米 PVC 复合粉末制备(如添加纳米黏土增强力学性能),拓展高端应用场景(如航空航天轻量化材料)。