Déshydratation et séchage des suspensions concentrées de pvc : influence des dispersants

Dewatering and drying of pvc polymerized in suspension : role of dispersants

• Auteur / Autrice : Philippe Agaciak
• Direction : Madeleine Djabourov
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Matière condensée et interfaces
• Date : Soutenance en 2013
• Etablissement(s) : Paris 7

Mots clés

Mots clés contrôlés

Poly(chlorure de vinyle)

Thermogravimétrie

Suspensions (chimie)

Porosité

Résumé

La déshydratation et le séchage des grains de polychlorure de vinyle (PVC) synthétisés en suspension aqueuse est un problème industriel. Ces grains ont une structure poreuse, dont les caractéristiques dépendent du grade produit. La déshydratation et le séchage des grains dépendent de leur empilement, de la structure interne des pores, de la composition en dispersants. . . Nous avons mis au point au laboratoire des méthodes pour suivre la déshydratation par centrifugation et montré que l'eau interstitielle peut être retirée par des phénomènes de capillarité. Les différences entre grades suggèrent une influence de la nature des surfaces. Le séchage des pâtes dans les milieux d'humidité contrôlée détermine la très faible rétention résiduelle d'eau dans les grains, mais avec des cinétiques de séchage différentes. La thermogravimétrie sous balayage d'azote sec permet d'étudier les vitesses de séchage de l'eau des pores, présentées en unités adimensionnées pour être comparées entre elles. Les simulations numériques confirment le rôle des facteurs géométriques (taille des pores, tortuosité. . ) sur la vitesse de séchage et l'influence des propriétés physico¬chimiques de la surface. L'eau fortement liée à la surface des pores est attribuée aux dispersants (alcools polyvinyliques) utilisés au cours de la synthèse, que nous avons pu observer indépendamment. Enfin, nous avons tenté de caractériser les surfaces des grains secs de PVC par une méthode d'imbibition de poudres compactées sous forme de pastilles, qui s'est avérée riche en observations, mais l'interprétation reste assez difficile. Les grades ont montré des différences de leurs propriétés de mouillage, comme pour le séchage.

Dewatering and drying of polyvinyl chloride (PVC) particles from production slurries is an industrial challenge. PVC grains have a porous structure (void volume fraction, pore size distributions. . . ) which depends on the grade. The main factors controlling the drying process of pastes are compaction, particles internal structure, dispersants used during polymerization. . . We developed experimental methods at laboratory scale to follow dewatering by centrifugation and showed that interstitial water can be removed by capillarity and varies with paste compaction and interfacial properties. Under controlled humidity, the residual water content of particles is very low, but drying kinetics depends on the grade. We derived the rate of mass loss of particles by thermogravimetry under dry nitrogen flow, in adimentional units for different grades. Numerical simulations highlight the influence of pore geometrical parameters (diameter, tortuosity) and of water retention at interfaces. The use of polyvinyl alcohol dispersants has a gréât influence on drying kinetics that we were able to show independently. We characterized the wetting of PVC grains which were compacted under high pressures into pellets and found a complex behavior of the imbibition. Wetting and drying of PVC particles depend on the grade characteristics