Consideraciones sobre el proceso y el PVC en suspensión

El PVC se fabrica principalmente mediante el proceso de polimerización en suspensión, conocido como PVC en suspensión. En este proceso, los monómeros de cloruro de vinilo (VCM) se dispersan en agua y reaccionan con iniciadores de radicales libres para formar pequeñas gotas que contienen las reacciones de polimerización. Estas gotas se agregan continuamente para formar aglomerados fusionados que producen un grano de resina de PVC. A continuación, se muestra un diagrama del mecanismo que se cree que tiene lugar en la polimerización del PVC en suspensión.

El control del tamaño de las gotas de VCM es crucial para los fabricantes de PVC, ya que la porosidad y la densidad aparente del grano de resina de PVC resultante están directamente relacionadas. La porosidad de los granos de resina de PVC influye en la facilidad de eliminación del VCM no reaccionado y en la absorbancia de aditivos como plastificantes, estabilizadores, pigmentos y modificadores de impacto. Estas propiedades son importantes, por ejemplo, para producir PVC de mayor pureza o para determinar si se fabricará PVC flexible o rígido. Por otro lado, la densidad aparente es un factor importante al considerar el almacenamiento, el flujo y la manipulación de la resina.

Los fabricantes de PVC a menudo deben equilibrar la porosidad y la densidad aparente para crear una resina con las propiedades necesarias para aplicaciones específicas. Los agentes de suspensión tienen la mayor influencia en el tamaño de las gotas de PVC en suspensión, lo que en última instancia afecta la morfología de las partículas de PVC y, por lo tanto, la porosidad y la densidad aparente. Por lo tanto, es fundamental utilizar un agente de suspensión adecuado y comprender cómo su selección influye en el proceso de fabricación de PVC.

Agentes de suspensión METHOCEL™

Los agentes de suspensión METHOCEL™ son polímeros de éter de celulosa de origen natural, no iónicos y solubles en agua. Dos propiedades funcionales de METHOCEL™ lo convierten en un agente de suspensión eficaz. En primer lugar, reduce la tensión interfacial (IFT) de las gotas de PVC en suspensión para facilitar una mejor dispersión y crear gotas más pequeñas. Estas gotas más pequeñas dan lugar a resinas con mayor porosidad y menor densidad aparente. En segundo lugar, METHOCEL™ actúa como coloide protector alrededor de las gotas de VCM, manteniéndolas en contacto con la cadena de polímero de PVC en crecimiento. El coloide protector que METHOCEL™ forma ayuda a prevenir la coalescencia de las gotas, manteniendo un tamaño de gota más uniforme durante las fases de agregación "pegajosa" del proceso de polimerización.

METHOCEL™ está disponible en diversos grados con diferentes niveles de sustitución de los grupos metilo e hidroxipropilo unidos a la estructura de celulosa. Cada producto se identifica con una letra para indicar el grado específico de sustitución de los grupos metoxi e hidroxipropilo, como se muestra en el diagrama a continuación:

Cómo seleccionar el agente de suspensión METHOCEL™ adecuado

A continuación se presentan algunas preguntas para ayudarle a elegir el grado de METHOCEL™:

• ¿Se desea un grano de resina de PVC más poroso o menos poroso?
• ¿Es preferible una densidad de resina mayor o menor?
• ¿Se necesitan residuos de VCM más bajos?

Teniendo esto en cuenta, como se mencionó anteriormente, una IFT más baja contribuirá a una mejor dispersión y a un menor tamaño de gota de VCM, lo que dará lugar a resinas de PVC más porosas y de grano más pequeño. Por lo tanto, los grados de METHOCEL™ que proporcionan una IFT más baja también tendrán una menor densidad aparente, menores residuos de VCM y una distribución del tamaño de grano de PVC más uniforme. En general, la IFT aumenta a medida que aumenta el grado de sustitución de METHOCEL™. Por lo tanto, la IFT se puede clasificar en el siguiente orden según la letra que indica el grado de sustitución: J < E < F < A < K.

Otros factores, como la resistencia del gel y la organosolubilidad de cada grado de METHOCEL™, también pueden influir en el control del tamaño de gota, pero su impacto no es tan significativo como el de la IFT. Teniendo en cuenta todo lo anterior, se pueden seleccionar grados específicos de METHOCEL™ según la porosidad y la densidad aparente deseadas para cada aplicación final.

Calificación	IFT (dinas/cm), en 1,2-dicloroetano	Viscosidad (mPa*s)	Aplicación/Resultado
METHOCEL™ K100 LV	8.66	100	PVC rígido, baja porosidad, alta densidad aparente
METHOCEL™ A15 LV	7.36	15	PVC rígido, baja porosidad, alta densidad aparente
METHOCEL™ F50	5.17	50	Agente de suspensión de uso general
METHOCEL™ E15 LV	4.34	15	PVC flexible, alta porosidad, bajos residuos de VCM
METHOCEL™ E50 LV	4.03	50	PVC flexible, alta porosidad, bajos residuos de VCM

Si bien existen docenas de productos en la cartera de METHOCEL™, los grados de menor viscosidad son los más adecuados para la polimerización de PVC en suspensión. Estos grados ofrecen a los fabricantes de PVC las opciones de mejor rendimiento.

Cómo utilizar METHOCEL™ para la polimerización de PVC en suspensión

Normalmente, para operaciones a gran escala de fabricación de PVC en suspensión, se añade METHOCEL™ en un rango de 0,05 a 0,30 % del peso del VCM. La mayor parte de la variabilidad dentro de este rango depende del tamaño del reactor utilizado; los reactores más pequeños requieren una mayor concentración de METHOCEL™ para una mayor eficacia. A continuación, se muestra una tabla que puede utilizarse como guía inicial para el porcentaje de METHOCEL™ necesario, según el tamaño del reactor.

Tamaño del reactor	Velocidad del agitador	% METHOCEL™ (basado en el peso del monómero)
reactor de 0,5 galones	150–170 rpm	0,2–0,3
reactor de 1 a 2 galones	150–170 rpm	0,2–0,3
reactor de 20 galones	150–170 rpm	0,15–0,18
reactor de 50 galones	150 rpm	0.08
reactor de 500 galones	120 rpm	0.06
reactor de 3.000 galones	120 rpm	0.05

Cabe destacar que, con cada tamaño de reactor, se ha demostrado que aumentar la concentración de METHOCEL™ reduce aún más el tamaño del grano de PVC. Esto se debe a que concentraciones más altas de METHOCEL™ mejoran la formación de la película y la cobertura superficial de las gotas de monómero, lo que reduce la tendencia a la agregación de las gotas.

Se recomienda cargar el reactor con agua y una solución de METHOCEL™ antes de añadir los VCM para evitar la formación de partículas gruesas de resina y su acumulación en las paredes. Para obtener instrucciones sobre cómo preparar soluciones de METHOCEL™, consulte el siguiente video . METHOCEL™ también puede utilizarse con otros agentes de suspensión, como la hidroxipropilcelulosa y el alcohol polivinílico, para ajustar el tamaño de grano en una gama más amplia de perfiles de cizallamiento.

Resumen

Los fabricantes de PVC para suspensión requieren un control estricto de las propiedades de la resina, como el tamaño del grano, la porosidad y la densidad aparente, para crear los tipos específicos de resina de PVC necesarios para cada aplicación final. METHOCEL™ es un agente de suspensión de origen natural disponible en varios grados que permite personalizar las propiedades de la resina. Contáctenos a continuación para solicitar una muestra de METHOCEL™ para su proceso de fabricación de PVC para suspensión.