[發明專利]一種檢測氯乙烯聚合動力學的方法

無效

• 申請號: 201110255571.6
• 申請日: 2011-08-31
• 公開（公告）號: CN102954923A
• 公開（公告）日: 2013-03-06
• 發明（設計）人: 梁斌;朱衛東;于永玲;李留忠;張磊;王晶;鮑春偉;車萬里;郭衛東;張勇;張立紅;袁錦慧
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司
• 主分類號: G01N7/00
• 分類號: G01N7/00
• 代理公司: 淄博佳和專利代理事務所 37223
• 代理人: 孫愛華

技術領域

一種檢測氯乙烯聚合動力學的方法，屬于氯乙烯聚合動力學檢測方法領域，具體涉及一種氯乙烯聚合過程中全轉化率范圍內的轉化率、聚合速率的檢測技術。

背景技術

氯乙烯聚合動力學研究可以為工業聚合反應器設計、裝置擴能改造、操作工藝優化等提供必要的基礎數據，是工藝開發中不可或缺的環節。在氯乙烯懸浮聚合過程中，聚合轉化率(即生成聚氯乙烯的質量占氯乙烯初始加入量的百分數)和聚合速率(即單位時間氯乙烯的聚合轉化率)的準確測量，是研究聚合動力學的核心。常規高分子合成的轉化率測試技術一般不適用于氯乙烯懸浮聚合體系，因為在水、單體和多尺寸樹脂粒子組成的高壓混合體系中，取樣會遇到很大的機械操作麻煩，實驗操作過程中如何避免暴露在氯乙烯氛圍中從而減少健康危害也是個很大的問題。

能用于氯乙烯懸浮聚合轉化率測定的方法有“稱重法”、“膨脹計法”、“量熱法”及“示蹤劑氣體氣相色譜法”等。

“稱重法”是在不同聚合時間終止聚合，將所得樹脂離心脫水、烘干稱重，與聚合時加入的氯乙烯質量作對比求其轉化率。該方法理論上具有較高的精確度，但是需要多批次相同條件的試驗，工作量很大，操作也比較繁瑣。

“膨脹計法”是利用聚合前體系體積與聚合后體系體積的變化，求取氯乙烯的聚合轉化率。但該方法只適用于低轉化率的測定，而用于高轉化率的測定則誤差很大。

“量熱法”是通過測量氯乙烯聚合反應時放出的熱量來計算聚氯乙烯樹脂的生成量。該方法適合于氯乙烯本體聚合、溶液聚合、懸浮聚合等各種聚合工藝，在工業裝置上得到了廣泛應用。但是，該技術僅僅在工業裝置上具有較高的精確度，在小試裝置上則會因裝置規模小、聚合放熱量少，聚合過程中不可控的熱量損失而影響測量精度。

“示蹤劑氣體氣相色譜法”是在聚合體系中加入一種惰性物質(如正丁烷)，通過氣相色譜儀跟蹤分析氣相中該惰性物質含量的變化，根據數學模型求取聚合物的生成情況，計算氯乙烯聚合轉化率。1984年，美國賓夕法尼亞州艾倫鎮APCI公司的M.Langsam在Polymer?Science中第一次報道了將這種方法應用在VC聚合動力學檢測中；1990年，加拿大McMaster大學的謝土余、A.E.Hamielec等應用示蹤劑氣相色譜技術檢測氯乙烯聚合動力學，并建立了詳細的轉化率和示蹤劑響應峰間關系的數學模型-Hamielec-Xie模型，建立了示蹤劑色譜離線分析方法；1996年，浙江大學高分子工程研究所黃志明、包永忠等教授在Hamielec-Xie模型的基礎上，建立了計算機相聯接的聚合動態實時檢測系統。2005年，公開號為CN1699992的中國專利公開了這種氯乙烯聚合動力學實時跟蹤檢測裝置和方法。此檢測裝置和方法中，需要用到高測量精確度的氣相色譜，并建立聚合釜與氣相色譜間管線連接，為保證進入氣相色譜的氣體呈連續的流動氣相，連接管線需要全程保溫，保溫溫度也要根據聚合控制溫度而調整，所以此方法投資成本較高，操作起來相當繁瑣。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：克服現有技術的不足，提供一種檢測人員不與氯乙烯接觸、無需投資大型檢測設備、操作簡單易行的氯乙烯聚合動力學的檢測方法，從而簡單方便地實現對氯乙烯聚合全過程的實時跟蹤檢測。

本發明解決其技術問題所采取的技術方案是：一種檢測氯乙烯聚合動力學的方法，按常規方法將氯乙烯、水、助劑以及占氯乙烯質量的0.5～10％的示蹤劑加入聚合釜內，在常規溫度下聚合反應3～10h，實時記錄聚合體系壓力值和溫度數據，根據數學模型在檢測系統中計算出時刻t時的聚合轉化率X，待聚合轉化率X達到工藝要求時加入終止劑，即可得到整個聚合反應過程中的聚合動力學系列數據。

所述的求取氯乙烯全轉化率范圍內任意時刻下的聚合物生成情況的數學模型為：