Лекція 13. Властивості, використання пінополівінілхлориду

Одним з напрямків використання ПВХ є виготовлення зпінених матеріалів.

Зпінювання буває фізичним і хімічним. При фізичному спінюванні – спінювання проводиться за допомогою інертних газів, а хімічне – за допомогою спінюючих агентів, які вводяться в ПВХ в процесі переробки.

Властивості зпіненого ПВХ такі:

• густина кажущаяся – 50 - 60 кг/м³;

• розрушаюче напруження при стисненні – 0,4 - 1,5 МПа;

• водопоглинання – 0,2 - 0,3%.

Його можна експлуатувати при температурі -70C. Широке розповсюдження для одержання зпінених матеріалів одержав вініліденхлорид.

Cl

I

[ - CH₂ – C - ]

I

Cl

Цей сополімер має більш низьку температуру розм’ягчення , ніж ВХ. Переробляється при низьких температурах 120 - 130C, в той час як жорсткий ПВХ в залежності від рецептури переробляється при температурі 180 - 200C. Із сополімеру вініліденхлорида виготовляють латекси, що використовуються при прошивці тканин, а також для виготовлення емалей і фарбів. Якщо вміст вініліденхлорида складає 80%, а інше (20%) – ВХ, то такий сополімер використовується для виготовлення деталей медичного призначення. Якщо одержати сополімер ВХ з метил метакрилатом, то такий сополімер називають вініпрос. Такі сополімери володіють гнучкістю і прозорістю, і використовуються в медичних цілях для виготовлення медичних трубок і плівок. Його переробляють методом екструзії і прямого пресування.

Технологія виробництва, області використання полівінілацетата (ПВА)

Найбільшим виробником ПВА являється Японія. Вона виробляє близько 20% ПВА, 7 – 8% приходиться на Германію, 5% – США. Важливим типом похідного ПВА являється полівініловий спирт (ПВС), полівінілбутіраль, полівінілформаль. Переважно ПВА містить до 50% води і використовується в виді суспензій низької і середньої в’язкості.

Найбільш поширеним способом одержання ПВА являється спосіб полімеризації ПВА в розчині. Цей спосіб дозволяє одержувати лаки, емалі, клеї і здійснюється в присутності розчинника (метиловий спирт – метанол).

Рецептура одержання ПВА в масових частинах ВА – 100: розчинник – 70, ініціатор (динітрилазобіс ізомасляної кислоти) – 0,03 – 0,05.

Рис.15. Схема одержання полівінілацетата: 1, 2 – реактори; 3,6, 8 – холодильники; 4 - насос ; 5 – колона; 7 – приймач.

Всі компоненти з мірників поступають в реактор 1 (полімеризатор), ємкістю 5 – 10 м³, який оснащений мішалкою і сорочкою для обігріва і охолодження.

Полімеризація проходить в середовищі азоту (інертний газ) на протязі 4 годин при t= 80 - 70C. В’язкий розчин стікає в реактор 2, в який вводиться

додаткова кількість ініціатора (до 1 мас. частки) і основна кількість розчинника (30 мас. част. метанола).

В цьому реакторі проходить загальна конверсія. Процес іде при температурі 68 - 70C до загальних конверсій 65%. Загальний час полімеризації 8 – 10 годин. Цей реактор 2 оснащений оберненим холодильником 3, мішалкою і сорочкою для охолодження. Розчин ПВА в метанолі і непрореагувавший ВА подаються в колону 5, де проходить відгонка ВА з метиловим спиртом. Суміш охолоджується в холодильнику 6 і 8, збирається в приймачі 7. В нижню частину колони 5 подаються пари метилового спирту, який сприяє зносу ВА. 25% розчин ПВА в спирті витікає з колони для наступної переробки.

Основні властивості ПВА такі: це прозора речовина з = 1180 ÷ 1190 кг/м³, без запаху, не токсична. М= 10000 ÷ 1 млн., t склування 28C, теплостійкість 37 - 38C, чутливий до температурних дій. В присутності водних розчинів кислот і лугів легко при нагріві гідролізується в ПВС. Він володіє доброю адгезією, еластичністю, світлостійкістю, безбарвністю. Використовують в виробництві лаків, фарб і емалей.

На Україні ПВА випускається на північно – Донецькому хімічному комбінаті.

Одержання ВА йде по схемі 1:

2n (СН₃СООН)₂

СН≡СН + СН₃СООН → СН₂═СН

│

О СОСН₃

Полімеризація ВА йде по схемі 2:

n СН₂═СН → ─ [СН₂─ СН ]_n ─

│ │

О СОСН₃ О СОСН₃