本发明涉及聚氯乙烯制备技术领域，具体涉及一种悬浮法制备聚氯乙烯的合成工艺。
背景技术：
聚氯乙烯，英文简称pvc(polyvinylchloride)，是氯乙烯单体根据自由基聚合反应机理聚合而成的聚合物，为无定形结构的白色粉末，支化度较小，相对密度1.4左右，玻璃化温度77~90℃，对光和热的稳定性差，在实际应用中必须加入稳定剂以提高对热和光的稳定性。工业生产的pvc分子量一般在5万~11万范围内，具有较大的多分散性，分子量随聚合温度的降低而增加，无固定熔点，80~85℃开始软化，130℃变为粘弹态，160~180℃开始转变为粘流态，有较好的机械性能，抗张强度60mpa左右，冲击强度5~10kj/m2，有优异的介电性能。pvc曾是世界上产量最大的通用塑料，应用非常广泛，在建筑材料、工业制品、日用品、地板革、地板砖、人造革、管材、电线电缆、包装膜、瓶、发泡材料、密封材料、纤维等方面均有广泛应用。
聚氯乙烯合成方法有悬浮聚合法、乳液聚合法、本体聚合法，其中悬浮聚合法占pvc总产量的80%左右。现有技术中悬浮聚合法，通过使氯乙烯单体呈微滴状悬浮分散于水相中，选用的油溶性引发剂则溶于单体中，聚合反应就在这些微滴中进行，聚合反应热及时被水吸收，为了保证这些微滴在水中呈珠状分散，需要加入悬浮稳定剂。但是聚合反应过程在纯水介质中进行，产生的盐酸和氯化氢气体夹杂在产品中，降低产品纯度和质量；在投料和反应过程中容易产生气泡、浮沫，造成产品出现鱼眼等质量缺陷；另外聚氯乙烯分子量分布不均匀，热稳定性差，造成产品中各项物理机械性能指标存在较大的差异，影响它的应用范围。
因此，如何解决这些技术问题，已成为本领域技术人员亟待解决的技术难题。
技术实现要素：
本发明针对现有技术中存在的不足，提供了一种悬浮法制备聚氯乙烯的合成工艺，解决了上述的技术问题。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种悬浮法制备聚氯乙烯的合成工艺,包括如下具体步骤：
（1）、往聚合反应釜中依次加入碱性水溶液、引发剂、高分子表面活性剂、消泡剂、相对分子质量调节剂和热稳定剂，开启连接聚合反应釜的真空泵和超声仪至真空度不再下降；所述碱性水溶液选自质量分数为5-12%的氢氧化钠和/或氢氧化钾水溶液；所述引发剂选自偶氮二异丁腈、偶氮二异戊腈、偶氮二异庚腈、偶氮二异丁酸二甲酯、偶氮二异丁脒盐酸盐、偶氮二环己基甲腈、偶氮双丙烷胺、过氧化二异丙苯、过氧化二苯甲酰、过氧化苯甲酰叔丁酯或过氧化甲乙酮中的一种或者多种；所述高分子表面活性剂选自海藻酸、多糖、明胶、卵白或奶酪蛋白中的一种或者多种；所述消泡剂选自乳化硅油、高碳醇脂肪酸酯复合物、聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚、聚氧丙烯甘油醚、聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚或聚二甲基硅氧烷中的一种或者多种；所述相对分子质量调节剂为十二烷基硫醇；所述热稳定剂选自二盐基硬脂酸铅、水合三盐基硫酸铅、二盐基邻苯二甲酸铅或二盐基亚磷酸铅中的一种或者多种；
（2）、在光照条件下加压，开启搅拌装置，然后加入液化的氯乙烯单体，聚合反应一段时间；
（3）、再次开启连接聚合反应釜的真空泵和超声仪至真空度不再下降；
（4）、加水搅拌，使聚氯乙烯颗粒聚集沉淀；
（5）、离心过滤，水洗，置滚筒式干燥箱中干燥得到聚氯乙烯树脂。
上述中碱性水溶液一方面可以吸收聚合反应过程中释放的氯化氢，增加高分子表面活性剂在水中的溶解度，有利于加速反应进程，另一方面防止氯化氢产生的气泡造成产品出现鱼眼等质量缺陷；作为本发明的进一步改进，所述碱性水溶液为质量分数为5-12%的氢氧化钠水溶液，因为氢氧化钠原料价格比氢氧化钾便宜，而且氯化氢吸收率高，合适的浓度能保证高分子表面活性剂和消泡剂的活性。
上述中引发剂在光照条件下分解成初级自由基，可以引发氯乙烯聚合反应；作为本发明的进一步改进，所述引发剂为偶氮二异丁腈，使用温度范围容易操作，分解均匀，只形成一种自由基，无其他副反应，在光照条件下容易引发，产品聚合率高。
上述中高分子表面活性剂能使氯乙烯液体以液滴状态悬浮在水中，能包裹住引发剂、相对分子质量调节剂、热稳定剂和部分消泡剂，促进反应进程，使聚氯乙烯产品分子量更加均匀，热稳定性好；同时使部分消泡剂在连续相碱性水溶液中分散更加均匀，另外还增加了杀菌功效；作为本发明的进一步改进，所述高分子表面活性剂为明胶，无色无味且透明度高，不影响反应体系的ph值，材料来源广泛，最主要是有助于步骤（5）中后处理过滤操作，过滤时间短。
上述中消泡剂能消除反应体系搅拌过程中产生的气泡、浮沫，避免在成型产品中形成鱼眼；作为本发明的进一步改进，所述消泡剂为聚氧丙烯甘油醚，消泡速度快，使用温度低于60℃，抑泡时间长，效率高，用量低，而且无毒，无腐蚀，无不良副作用，最主要是其分散性能优异，能以两种形式存在，包括水溶液中悬浮的聚氧丙烯甘油醚和高分子表面活性剂包裹的聚氧丙烯甘油醚，而且这两种存在形式浓度互补，当高分子表面活性剂包裹的聚氧丙烯甘油醚浓度较低时水溶液中悬浮的聚氧丙烯甘油醚可以自发进入，从而达到一种浓度平衡状态，水溶液中悬浮的聚氧丙烯甘油醚可以避免高分子表面活性剂形成的胶束破团漂油。
上述中相对分子质量调节剂可以根据实际用途需要控制聚氯乙烯分子量大小；作为本发明的进一步改进，所述相对分子质量调节剂为十二烷基硫醇，其无色透明，因此聚合生成的聚氯乙烯颜色透明光亮，无黑色斑点形成。
上述中热稳定剂增加了聚氯乙烯产品的性能，避免聚合过程中发生软化不成形，同时能抑制聚氯乙烯分解成多烯而变色；作为本发明的进一步改进，所述热稳定剂为二盐基硬脂酸铅，白色粉末，因此聚合生成的聚氯乙烯颜色透明光亮，无黑色斑点形成，同时也能增强聚氯乙烯材料的电绝缘性、耐水性等，增加其应用范围。
作为本发明的进一步改进，所述步骤（1）中碱性水溶液、引发剂、高分子表面活性剂、消泡剂、相对分子质量调节剂、热稳定剂与氯乙烯液体的质量比为150-200：5-8：2-5：1-5：3-6：2-7：100，在该范围内，各个组分能协同发挥作用，使产品综合性能较优。
作为本发明的进一步改进，所述步骤（1）中真空泵的真空度为-0.1至-0.8mpa，能脱除物料体系加料过程中夹杂的气泡，避免在成型产品中形成鱼眼。
作为本发明的进一步改进，所述步骤（2）中压强为1.0-2.5mpa，一方面使氯乙烯单体由气体液化成液体，另一方面使高分子表面活性剂形成的胶束更加稳定。
作为本发明的进一步改进，所述步骤（3）中真空泵的真空度为-0.2至-0.6mpa，可以完全脱除聚合反应过程中未充分参与反应的氯乙烯单体及搅拌过程中产生的气泡，使产品外观好和理化性能更优。
作为本发明的进一步改进，所述步骤（4）中加水量为步骤（1）中碱性水溶液、引发剂、高分子表面活性剂、消泡剂、相对分子质量调节剂、热稳定剂和氯乙烯液体组成的反应体系总质量的二分之一至三分之二，通过降低高分子表面活性剂的浓度使其失去活性，从而使产生的聚氯乙烯全部聚合形成颗粒，沉降下来有助于过滤操作；当加水量低于二分之一时，体系稠度大，聚氯乙烯颗粒不均匀，当加水量高于三分之二时，对反应釜容纳能力要求较高。
上述步骤（4）中水洗能除去一些水溶性杂质，采用滚筒式干燥箱通过不断翻新干燥层增加传热速率；作为本发明的进一步改进，所述步骤（5）中干燥温度为55-70℃，温度过高容易使聚氯乙烯软化，温度过低造成干燥速率低。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：（1）通过在光照加压条件下，将氯乙烯液体加入包括碱性水溶液、引发剂、高分子表面活性剂、消泡剂、相对分子质量调节剂和热稳定剂的组合物系统中，其中碱性水溶液能及时完全吸收聚合过程中产生的盐酸和氯化氢气体，提高产品纯度和质量；其中消泡剂能够除去在投料和反应过程中产生的气泡和浮沫，避免产品出现鱼眼等质量缺陷；其中相对分子质量调节剂能够使成品聚氯乙烯分子量分布更加均匀，热稳定性好，产品中各项物理机械性能指标较接近；（2）反应开始时利用真空泵和超声仪至真空度不再下降，能脱除物料体系加料过程中夹杂的气泡，避免在成型产品中形成鱼眼；反应结束后利用真空泵和超声仪完全脱除聚合反应过程中未参与反应的氯乙烯单体及搅拌过程中产生的气泡，使产品外观好和理化性能更优；（3）反应结束后加水搅拌，通过降低高分子表面活性剂的浓度使其失去活性，从而使产生的聚氯乙烯全部聚合形成颗粒，沉降下来有助于过滤操作；（4）后处理时离心过滤，提高脱水率；水洗能除去一些水溶性杂质，采用滚筒式干燥箱通过不断翻新干燥层增加传热速率和干燥效果；总之，该工艺方法设计合理，操作简单，产品转化率和纯度高，物理机械性能强，具有广泛的应用前景。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明，应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围；此外应理解，在阅读了本发明的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落在所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
一种悬浮法制备聚氯乙烯的合成工艺,包括如下具体步骤：
（1）、往聚合反应釜中依次加入180kg质量分数为10%氢氧化钠水溶液、6kg偶氮二异丁腈、3.5kg明胶、3kg聚氧丙烯甘油醚、4.5kg十二烷基硫醇和4kg二盐基硬脂酸铅，开启连接聚合反应釜的真空泵和超声仪至真空度为-0.45mpa；
（2）、在光照条件下加压至1.8mpa，开启搅拌装置至搅拌速度为1000r/min，然后加入100kg液化的氯乙烯单体，聚合反应2h；
（3）、再次开启连接聚合反应釜的真空泵和超声仪至真空度为-0.4mpa；
（4）、往上述体系中加入175kg水搅拌15min，使聚氯乙烯呈颗粒聚集沉淀；
（5）、离心过滤，加入20kg清水冲洗滤饼两次，每次20kg，然后置滚筒式干燥箱中在62℃下干燥2.5h得到聚氯乙烯树脂。
实施例2
一种悬浮法制备聚氯乙烯的合成工艺,包括如下具体步骤：
（1）、往聚合反应釜中依次加入150kg质量分数为5%氢氧化钠水溶液、5kg过氧化二异丙苯、2kg奶酪蛋白、5kg乳化硅油、6kg十二烷基硫醇和2kg水合三盐基硫酸铅，开启连接聚合反应釜的真空泵和超声仪至真空度为-0.1mpa；
（2）、在光照条件下加压至1.0mpa，开启搅拌装置至搅拌速度为1000r/min，然后加入100kg液化的氯乙烯单体，聚合反应2h；
（3）、再次开启连接聚合反应釜的真空泵和超声仪至真空度为-0.2mpa；
（4）、往上述体系中加入135kg水搅拌15min，使聚氯乙烯呈颗粒聚集沉淀；
（5）、离心过滤，加入20kg清水冲洗滤饼两次，每次20kg，然后置滚筒式干燥箱中在55℃下干燥2.5h得到聚氯乙烯树脂。
实施例3
一种悬浮法制备聚氯乙烯的合成工艺,包括如下具体步骤：
（1）、往聚合反应釜中依次加入200kg质量分数为12%氢氧化钠水溶液、8kg偶氮二异丁酸二甲酯、5kg海藻酸、1kg聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚、3kg十二烷基硫醇和7kg二盐基邻苯二甲酸铅，开启连接聚合反应釜的真空泵和超声仪至真空度为-0.8mpa；
（2）、在光照条件下加压至2.5mpa，开启搅拌装置至搅拌速度为1000r/min，然后加入100kg液化的氯乙烯单体，聚合反应2h；
（3）、再次开启连接聚合反应釜的真空泵和超声仪至真空度为-0.6mpa；
（4）、往上述体系中加入216kg水搅拌15min，使聚氯乙烯呈颗粒聚集沉淀；
（5）、离心过滤，加入20kg清水冲洗滤饼两次，每次20kg，然后置滚筒式干燥箱中在70℃下干燥2.5h得到聚氯乙烯树脂。
实施例4
一种悬浮法制备聚氯乙烯的合成工艺,包括如下具体步骤：
（1）、往聚合反应釜中依次加入100kg质量分数为10%氢氧化钠水溶液和80kg质量分数为10%氢氧化钾水溶液、3kg偶氮二异丁腈和3kg偶氮双丙烷胺、3kg明胶和0.5kg海藻酸、1kg聚氧丙烯甘油醚和2kg聚二甲基硅氧烷、4.5kg十二烷基硫醇和2kg二盐基硬脂酸铅和2kg二盐基亚磷酸铅，开启连接聚合反应釜的真空泵和超声仪至真空度为-0.45mpa；
（2）、在光照条件下加压至1.8mpa，开启搅拌装置至搅拌速度为1000r/min，然后加入100kg液化的氯乙烯单体，聚合反应2h；
（3）、再次开启连接聚合反应釜的真空泵和超声仪至真空度为-0.4mpa；
（4）、往上述体系中加入175kg水搅拌15min，使聚氯乙烯呈颗粒聚集沉淀；
（5）、离心过滤，加入20kg清水冲洗滤饼两次，每次20kg，然后置滚筒式干燥箱中在62℃下干燥2.5h得到聚氯乙烯树脂。