2.2. Производство поливинилацетатных дисперсий

2.2.1. Гомополимерные грубодиспероные пвад

Этот тип дисперсии с размером частиц до 1—3 мкм выпускает­ся отечественной промышленностью в наибольших масштабах. Грубодисперсные ПВАД обладают исключительно в.ысокой стой­костью к воздействию различных факторов: выдерживают мно­гократное замораживание и оттаивание, нагревание почти до 100°С, введение различных наполнителей, в том числе электро­литов. Недостатком этих дисперсий является сравнительно невы­сокая водостойкость образуемых ими покрытий, их низкая проз­рачность, отсутствие блеска.

Гомополимерные грубодисперсные ПВАД получают эмуль­сионной полимеризацией ВА в присутствии защитного коллои­да — ПВС и окислительно-восстановительной инициирующей си­стемы Н₂0₂ — FeS0₄ при рН среды 2,8—3,2 периодическим или непрерывным методом [66]. Загрузка отдельных компонентов ко­леблется в следующих пределах, % (масс.):

Винилацетат 100

Водный раствор ПВС, 5—9% 80—100 (масс.)

Перекись водорода 30% (масс.) 1,2—2,0

Сульфат железа(П) 0,0005 —0,0009

Муравьиная кислота 0,2—0,4

Выбор конкретной рецептуры зависит от показателей марки получаемой дисперсии (вязкости, содержания сухого остатка), а также от качества исходного сырья (ММ ПВС, содержания в нем ацетата натрия, активности мономера и др.).

Эмульсионная полимеризация ВА периодическим методом проводится в реакторе 4 из хромоникелевой стали вместимостью 4—16 м³, снабженном якорной или якорно-лопа-стной мешалкой, рубашкой для обогрева и охлаждения, а также системой из двух последовательно соединенных холодильни­ков, один из которых 5 охлаждается оборотной водой, другой 6 — водой с температурой не выше 5°С или рассолом. Из ап­парата для приготовления водной фазы 1 в полимеризатор че­рез мерник 3 загружается раствор ПВС и муравьиной кислоты. Водный раствор FeS0₄ вводится непосредственно в полимери­затор.

Отвод теплоты реакции в основном осуществляется за счет испарения азеотропной смеси ВА и воды, конденсирующейся в об­ратных холодильниках 5 и 6; 20% теплоты отводится через ру­башку аппарата. Для облегчения- условий работы системы теп-лосъема ВА и перекись водорода подаются в 3—5 приемов. Тем­пература полимеризации вначале определяется температурой кипения азеотропной смеси ВА — вода (65—68 °С), по мере про­текания реакции и уменьшения содержания мономера темпера­туры реакционной смеси поднимается до 70—75 °С, при этом она не должна превышать 92 °С.

По завершении полимеризации последней порции ВА реак­ционная масса охлаждается до температуры не более 60 °С и сжатым азотом передавливается в стандартизатор 7 вмести­мостью 6 — 40 м³. В случае, если содержание остаточного ВА в дисперсии превышает 0,5% (масс), мономер отгоняется из по­лимеризатора или стандартизатора при 75—85 °С и остаточном давлении 200—266 гПа.

В стандартизаторе дисперсия нейтрализуется водным раство­ром аммиака до рН 4,5—6 с целью предупреждения коррозии оборудования при ее последующей переработке. Для предотвра­щения разбавления дисперсии, имеющей низкие значения рН, целесообразно нейтрализовать ПВАД порошкообразным оксидом или гидроксидом кальция [а. с. СССР 711043],

Вследствие сравнительно высокой температуры стеклования ПВА (28 °С) при высыхании ПВАД образуются хрупкие пленки, что не позволяет использовать дисперсию для получения покры­тий, а во многих случаях и в качестве клея. Для снижения тем­пературы стеклования полимера дисперсию пластифицируют ДБФ. Если ПВАД применяется для изготовления тары и других назначений в пищевой промышленности, в качестве пластифика­тора используют менее токсичный дибутилсебацинат.

Операция пластификации дисперсии производится в стандар-тизаторе путем равномерного введения пластификатора в ПВАД при перемешивании в течение 2,5—3,5 ч, температура дисперсии при этом не должна превышать 50 °С. Перемешивание дисперсии продолжается еще 5—12 ч до окончательного совмещения поли­мера с пластификатором. Процесс пластификации обычно сопро­вождается повышением вязкости ПВАД, причем тем большим, чем выше температура пластификации. *

Пластифицированная дисперсия неморозостойка, поэтому в зимний период ПВАД и пластификатор перевозят и хранят раз­дельно, что увеличивает транспортные расходы и требует при­менения специального оборудования для пластификации диспер­сии перед употреблением. Введение в дисперсию 0,2—0,5% (масс.) малеинового ангидрида с последующим прогревом композиции в течение 2 ч при 68—72 "С позволяет получать морозостойкую пластифицированную ПВАД [67]. Стойкость дисперсии к замо­раживанию обусловливается образованием кислого эфира ПВС и малеиновой кислоты, улучшающего поверхностно-активные свойства защитного коллоида. Нагревание композиции до более, высокой температуры сопровождается увеличением вязкости ПВАД, вплоть до перехода ее в пастообразное состояние.

Отгрузка готовой продукции осуществляется в бочках, желез­нодорожных цистернах или в другой таре, предусмотренной ГОСТ 18992—80. Тара изготавливается из алюминия, нержавеющей стали либо футеруется полиэтиленом. Заполнение тары 9 (см. рис. 2.3) производится путем передавливания ПВАД сжатым азотом из стандартизаторов или хранилищ через механический шнековый классификатор 8. Дисперсия продавливается через сетку классификатора, а куски и пленки полимера выгружаются шнеком и направляются на уничтожение отходов.

Разработан метод оптимизации процесса эмульсионной поли-'меризации ВА, основанный на совместном решении модельных уравнений, определяющих зависимости показателей качества ПВАД от рецептуры и режима полимеризации [6, с. 28; 56, с. 38]. Он позволяет выбрать оптимальные условия для получе­ния любой марки ПВАД, 'обеспечивающие высокое качество про­дукта: минимальное содержание нерастворимой ч-асти, остаточ­ного ВА, устойчивость к разбавлению и т. п.

Подробные рекомендации по ведению процесса синтеза ПВАД, чистке оборудования, транспортировке и хранению готового про­дукта приведены в [66],.

■[^N япЯл АШиачная
	—' Soda
	Лластифи?
	катар i	i