21,22. Сополимеры пх

Сополимеры ПВХ

В целях модификации некоторых свойств ПВХ (растворимости, термостабиль­ности, адгезии, текучести и др.) проводится его сополимеризация с различными не­предельными соединениями. Наиболее широко применяются сополимеры ВХ с вн-нилиденхлоридом (ВДХ) и винилацетатом (ВА)

Сополимеры ВХ с ВДХ получают эмульсионным методом. Свойства сополимеров, в частности ра­створимость, разрушающее напряжение при растяжении, удлинение, зависят от со­става. Наибольшее значение приобрели сополимеры, содержащие 40 и 85 % ВДХ. Они обладают высокой прочностью, малой горючестью, химической стойкостью к кислотам и многим растворителям (спиртам, бензину, четыреххлористому углероду, скипидару, маслам и эфирам), а также к действию озона и солнечных лучей. По свой­ствам они близки ПВХ, но имеют меньшую температуру размягчения и легче перера­батываются в изделия. Сополимеры имеют молекулярную массу от 20 000 до 100 000 и обладают плотностью 1400-1500 (до 40 % ВДХ) и 1600-1800 кг/м³ (до 85 % ВДХ). Латексы применяют для пропитки тканей, ковровых изделий, изготовления лаков,красок и эмалей, пригодных для внутренней окраски кают, покрытия аккумуляторов, шахтерских ламп, оборудования и наружных металлических конструкций на хими­ческих заводах. Из сополимеров, содержащих 85 % ВДХ, изготовляют трубы, патрубки, тройники, вентили, корпуса электрических батарей и аккумуляторов. Их применяют в произ­водстве медицинских инструментов и деталей текстильных машин, для изготовле­ния методом экструзии пленок для упаковки химических товаров и пищевых продук­тов.

Сополимеры ВХ с ВА обычно содержат 2-20 % ВА. Получают сополимеры в эмуль­сии, суспензии или в растворителе при температурах 45-70°С по технологии, анало­гичной производству ПВХ. Они обладают высокой прочностью, эластичностью, во­достойкостью и хорошими диэлектрическими свойствами:Химическая стойкость у сополимеров ВХ с ВА (особенно стойкость к концентри­рованным кислотам и щелочам) ниже, чем у ПВХ.

Сополимеры ВХ с ВА легче перерабатываются в изделия, чем ПВХ, так как ВА выступает в качестве внутреннего пластификатора. В зависимости от содержания ВА сополимеры разделяют на четыре группы. Первая группа сополимеров (2-6 % ВА) по свойствам близка ПВХ и легче перерабатывается в изделия, если введен пластифика­тор. Сополимеры используются для получения прозрачных листов и пленок, электро-изоляцни, искусственной кожи. Вторая группа сополимеров (9-12 % В А) перераба­тывается в твердые и прозрачные изделия без введения пластификатора. Из них изготовляют трубы, листы и пленки для упаковки пищевых продуктов. Сополимеры третьей группы (12-16% ВА) наиболее распространены, так как хорошо перерабатыва­ются в изделия, легко растворяются и совмещаются с другими полимерами. В течение длительного времени их главным назначением было изготовление грампластинок. В наполненном виде они применяются для изготовления плиток для полов, красок и эмалей. Четвертая группа сополимеров (20 % ВА и выше) находит ограниченное при­менение, в основном для производства клеев и покрытий в сочетании с другими поли­мерами (эфирами целлюлозы, фенолоформальдегидными и другими смолами).

Сополимеры винилхлорида с метилакрилатом (хловинит) и метилметакрилатом (винипроз). Хловинит и винипроз получают в эмульсии. Хловинит, содержащий до 20 % М А, применяется для изготовления листовых материалов, шлангов для элект­роизоляции кабеля, прокладочных жгутов. Винипроз, содержащий до 50 % ММА, используется в производстве матированных и прозрачных листов. Первые предназ­начаются для снятия копий с планов и изготовления чертежей, а вторые — для защи­ты фотосхем, светокопировальных работ, в картографии.

Жесткий ПВХ

Для производства листов и пленок используется метод экструзии, состоящий из следующих стадий: смешение компонентов, получение пленки экструзией, каландро-вание пленки, прессование листов (рис. 9.1).

Порошкообразный ПВХ из хранилища / через бункер-циклон 2 и барабанный питатель 3 пневмотранспортом направляется в двухкорпусной вихревой смеситель, состоящий из смесителя с обогревом 4 и смесителя с охлаждением 5. ПВХ, унесен­ный воздухом из бункера-циклона 2, отделяется в рукавном фильтре 6 и поступает в общий трубопровод ПВХ. Стабилизатор (меламин) транспортером подается через бункер-циклон 7 в шаровую мельницу 8, где дробится и смешивается с небольшим количеством ПВХ. Полученная стабилизирующая смесь-концентрат из мельницы 8 подается в вакуум-приемник 9, а затем тарельчатым питателем 10 в смеситель 4, в ко­торый вводятся стеараты из плавителя и трансформаторное масло, служащие для пластификации композиции при переработке.

Схема производства листового винипласта: 1 — хранилище ПВХ; 2,7 — бункеры-циклоны; 3, 10 — питатели; 4 — смеситель обогреваемый; 5 — смеситель охлажда­емый; 6 — рукавный фильтр; 8 — шаровая мельница; 9 — вакуум-приемник; 11 — экструдер; 12 — каландр; 13 — тянущие валки; 14 — резательный станок; 15 — укладчик; 16 — многоэтажный пресс

После тщательного перемешивания композиция подается в смеситель 5, откуда непрерывно поступает в бункер вибропитателя двухшнекового экструдера 11 со ще­левой головкой. В экструдере масса нагревается до 175-180°С, перемешивается и иластицируется. Из головки экструдера полимер выдавливается в виде бесконеч­ной ленты-полотна, которая поступает на верхний валок калибрующего каландра 12, нагретый до 155-160С, огибает средний валок и выходит в зазор между средним и нижним (температура 165-170°С) валками. С каландра лента направляется тяну­щими валками 13 в станок 14, где производится обрезка кромок (дисковыми ножа­ми) и нарезание ленты на листы (гильотинными ножницами). Далее лист поступает на транспортер укладчика 15. Таким образом, получают листы винипласта (пленоч­ный винипласт) толщиной 0,5-5 мм. Для получения более толстых листов (листово­го винипласта) толщиной 5-20 мм тонкие листы пленочного винипласта набирают в пакеты и прессуют на многоэтажных гидравлических прессах 16 при 170-175 °С и давлении до 1,5-10 МПа в зависимости от вязкости ПВХ и толщины листов.

Жесткий ПВХ (винипласт)

Винипласт обладает высокой химической стойкостью к действию кислот, щело­чей, бензина, масел, спиртов. Он является антикоррозионным материалом в интерва­ле температур от 0 до 60С, имеет хорошие диэлектрические свойства, легко под­вергается различной механической обработке (формованию, сварке). Недостатки винипласта — низкие термостабилыюсть и морозостойкость. При длительной экс­плуатации (особенно при изменении температуры) происходит ухудшение механи­ческих свойств винипласта. Для их улучшения ПВХ совмещают с каучукамп, хло­рированными полиолефинами, ABC-сополимерами и др. Ударная вязкость таких материалов повышается в 10 раз.

На основе ПВХ с введением пластификаторов изготавливают также эластичный ПВХ (пластикат).

Винипласт используют для изготовления различных аппаратов, соединительных муфт, клапанов, труб и фасонных частей к ним, вентилей, корпусов смотровых фона­рей, вентиляционных воздуховодов, вентиляторов, теплообменной аппаратуры, де­талей химической аппаратуры, лабораторных приборов и других изделий. Пленочный винипласт применяют для упаковки лекарств и пищевых продуктов, для изготовления обложек книг и папок; длительное время он использовался для изго­товления долгоиграющих небьющихся грампластинок, для электротехнических целей.

Эластичный ПВХ(пластикат)

Свойства ПВХ можно изменять в широких пределах путем введения пластифи­каторов, различных добавок, а также в результате химической модификации. ПВХ совмещается с рядом полимерных пластификаторов: насыщенными полиэфирными смолами, акрилонитрильлыми каучуками, эпоксидными и фенолоформальдегидны-ми смолами. Продукты совмещения ПВХ с фенолоформальдегидными новолачиыми смолами носят название фенолятов.

Схема производства пленочного пластиката: 1 — хранилище ПВХ; 2,5 — бункеры-циклоны; 3 — вибросито; 4 — экструдер; 6 — весовой мерник; 7 — каландр; 8 —намоточный станок

Особо важное значение для переработки и применения ПВХ имеет совмести­мость его с низкомолекулярными пластификаторами, которые придают материалу гибкость, снижают хрупкость при низких температурах, облегчают условия перера­ботки и увеличивают срок службы изделий.

Пластифицированный ПВХ имеет высокие электроизоляционные свойства, об­ладает атмосферостойкостью, влагонепроницаемостыо, бензо- и маслостойкостыо, негорючестью и хорошей эластичностью. Физико-механические и диэлектрические свойства пластиката можно изменять в широких пределах в зависимо­сти от содержания пластификаторов и наполнителей, а также от молекулярной мас­сы исходного полимера. Большое влияние на свойства пленок оказывает температу­ра: с понижением температуры они становятся жесткими и хрупкими.

Пластикат используют во многих отраслях промышленности в качестве упаковочного материала, при изготовлении обуви, плащей, клеенки, манжетов-прокладок, для защиты от коррозии металлических и бетонных емкостей, различного инстру­мента, для изоляции проводов. Пленочный пластикат применяют также для изготов­ления средств индивидуальной защиты при работе с радиоактивными веществами. Водостойкий листовой пластикат используют для гидроизоляции строительных со­оружений. Кабельный пластикат служит для непосредственной изоляции проводов и кабелей и в виде защитных оболочек уже изолированного кабеля. Трубки приме­няются для транспортировки воды, масел, воздуха, газов при температурах от -10 до 60 °С, а также для изоляции проводов.

Пластифицированный ПВХ также используется для изготовления искусствен­ной кожи (обивочной, обувной, одежной и др.), которую получают путем нанесения паст на хлопчатобумажные ткани с помощью специальных машин (шпрединг-машин). Пасты готовят смешением 100 масс.ч. эмульсионного ПВХ, 50 масс.ч. пластификато­ра и пигментов. В качестве пластификаторов применяют дибутилфталат, смеси ди-бутилфталата с дибутиладипинатом и др.

Поливинилхлоридные пасты используются в производстве полых изделий (иг­рушек, мячей) и некоторых типов пенопластов. Пластифицированпый ПВХ, содержащий наполнители и красители, широко приме­няется для изготовления линолеума, плитки, профильных изделий. Линолеум — листо­вой материал шириной 1000-2000 мм и толщиной 1,2-5 мм. Он может быть разрезан па плитки различных размеров или сварен в ковры. Его делают одно- и многоцветным, с гладкой, рифленой или тисненой лицевой поверхностью. По структуре линолеум изго­товляют как без подосновы, так и на подоснове (на тканевой, войлочной основе).

Пенополивинилхлорид

Беспрессовым методом массу, состоящую из эмульсионного ПВХ, пластифика­торов (дибутилфталата и эфира метакриловой кислоты, способного полимеризоваться при нагревании) и инициатора, насыщают под давлением диоксидом углерода и выливают на конвейер. Нагреванием до 160-17°С (с помощью токов высокой частоты и конвекционным теплом) массу вспенивают, охлаждают и нарезают блоки. Плиточный пенопласт выпускают в виде плит от белого до желтого цвета. Пенополивинилхлорид негорюч, имеет небольшую теп­лопроводность, незначительно изменяющуюся во влажной атмосфере, низкую кажу­щуюся плотность, хорошие звукоизоляционные свойства. Плиты можно эксплуати­ровать при температурах от -70 до 70°С. Они устойчивы к действию воды, масел, кислот, щелочей, а также плесени.

Пенополивиниилхлорид используют в качестве тепло- и звукоизоляционного ма­териала в строительной технике, судо- и авиастроении, машиностроении, вагоно­строении. Он применяется также как легкий заполнитель армированных конструк­ций при изготовлении плавучих средств и амортизационных устройств, в обувной промышленности.

Хлорированный ПВХ

Хлорированный ПВХ (ХПВХ) является более теплостойким полимером, чем ПВХ; получают его хлорированием полимера газообразным хлором в хлорированных угле­водородах при 100-115 °С. Выделяют хлорированный ПВХ смешением теплого ра­створа с водой при 90 °С. Он носит также название перхлорвинил, содержит 60-68 % С1 (ПВХ— 56,8 % С1); по внешнему виду — это мелкий порошок белого пли бледно-желтого цвета, хорошо растворимый в кетонах, сложных эфирах, хлорированных в ароматических углеводородах.

Перхлорвинил обладает высокой химической стойкостью к хромовой смеси, цар­ской водке, фосфорной кислоте, растворам гипохлорита и перманганата калия, амми­ака, едких щелочей до 50 С, серной и соляной кислот до 50°С и другим агрессивным средам. Теплостойкость перхлорвинила невысока. Уже при 100-105 °С он размягчает­ся, поэтому эксплуатационным пределом считают температуру 85°С. Разрушающее напряжение при растяжении достигает 65-75 МПа, а относительное удлинение при разрыве 4-5 %.

Перхлорвинил применяется для изготовления лаков и эмалей для антикоррози­онной защиты машин, аппаратов, металлических конструкций, морских и речных судов, сельскохозяйственных машин, вагонов; труб для транспортировки жидких отходов производств, для систем водоочистки и канализации; волокна «хлорин», применяемого для получения фильтровальных тканей, транспортерных лепт, спец­одежды, лечебного белья; в электротехнической промышленности и др.