Лекция 17

Свойства и применение поливинилацетатных пластмасс

Поливинилацетат и сополимеры винилацетата

ПВА — аморфный полимер. Он бесцветен и прозрачен, не обладает запахом, не токсичен и устойчив к старению даже при воздействии солнечного света. Под дей­ствием водных растворов минеральных кислот и щелочей, особенно при нагревании, легко гидролизуется с образованием ПВС.

ПВА — полярный полимер, хорошо растворяется в метаноле и этаноле, кетонах, сложных эфирах, хлорированных и ароматических углеводородах, не растворяется в алифатических углеводородах, бензине, керосине, гликоле и глицерине.

Температура стеклования ПВА 28 "С, что определяет его текучесть на холоду. Тем­пература размягчения зависит от молекулярной массы полимера и находится в пре­делах 60-90 "С. При нагревании до 170 °С и выше происходит выделение уксусной кислоты, сопровождающееся образованием двойных связей в основной цепи.

Физико-механические свойства ПВА удовлетворительные, но они сильно ухуд­шаются с повышением температуры более 28 "С. Поэтому для изготовления изделий ПВА не применяется. В табл. 9.3 приведены основные свойства ПВА, ПВС и ПВБ.

Самостоятельное применение ПВА получил в производстве лаков, красок и кле- •IS, где он ценен благодаря своим адгезионным свойствам, эластичности, светостой- сости и бесцветности. Но главное его назначение — производство ПВС и поливинил- щеталей.

Сополимеры В А с этиленом, винилхлоридом, эфирами малеиновой и акриловой кислот, получаемые традиционными методами в эмульсии и в растворе, применяют для изготовления красок, покрытий, клеев и пленочных материалов. По сравнению с ПВА сополимеры отличаются повышенной эластичностью, водо- и химической стойкостью, теплостойкостью.

Поливииловый спирт

ПВС — порошок, цвет которого может изменяться от белого до кремового, ра­створимый в воде и стойкий к действию жиров и масел, кетонов, простых и сложных эфиров, алифатических, ароматических и хлорированных углеводородов. ПВС — кристаллический полимер с изотактической или синдиотактической структурой:

Отличия в стереорегулярности ПВС проявляются в свойствах: плотности, степе­ни кристалличности, температуре плавления, степени набухания и растворимости в воде и других показателях.

ПВС, содержащий менее 5 % ацетатных групп, не растворяется в холодной воде, но легко растворяется в воде при 60-70 "С. При содержании свыше 5 % таких групп он хорошо растворяется в холодной воде. При содержании 40 % ацетатных групп ПВС теряет способность растворяться в холодной и горячей воде, но растворяется в вод­ном метаноле. При нагревании до 160-170 °С ПВС начинает темнеть за счет деструк­ции, что сопровождается потерей растворимости в воде.

Кроме воды растворителями ПВС при нагревании являются алифатические глико- ли, глицерин, диметилформамид, этаноламин, фенол, мочевина, диметилсульфоксид.

ПВС вступает в реакции этерификации с образованием простых и сложных эфи­ров, а также в реакции конденсации с альдегидами и кетонами.

Физико-механические свойства ПВС удовлетворительные (см. табл. 9.3), но недо­статочна его стойкость к ударным нагрузкам. Температура стеклования высокая 85 °С.

ПВС применяется для получения поливинилацеталей, волокна, клеев и пленоч­ных упаковочных материалов. Он зарекомендовал себя как защитный коллоид в про­изводстве эмульсий и суспензий полимерных материалов, для обработки текстиль­ных материалов, в медицине и для других назначений.

Поливинилацетали

Поливинилацетали, как и ПВА, — аморфные термопластичные полимеры. В зави­симости от строения они имеют разнообразные свойства. Чем выше молекулярная масса альдегида, используемого для ацеталирования ПВС, тем лучше эластичность ацеталя и растворимость в органических растворителях. Плохой растворимостью | характеризуется только ПВФ, который растворяется в хлорированных углеводоро- I дах, уксусной и муравьиной кислотах. Другие поливинилацетали легко растворяются I в этаноле и бутаноле, уксусной кислоте, пиридине и ароматических углеводородах.

ПВФ является наиболее жестким, теплостойким и прочным из поливинилацета- лей, тогда как ПВБ (см. табл. 9.3) отличается высокой эластичностью, стойкостью , к действию солнечного света, кислорода и озона, повышенной адгезией к металлам, стеклу и пластмассам.

ПВБ наиболее широко применяют в промышленности по сравнению с другими поливинилацеталями. Его главное назначение — изготовление небьющихся стекол для автомобилей, автобусов, самолетов. Из ПВБ, содержащего 15-40 % пластифика­тора (диоктилсебацината и др.), получают методом экструзии пленки, которые ис­пользуют в качестве промежуточного слоя для склеивания силикатных и пластмас­совых стекол.

Растворы ПВБ в спирте — хорошие клеи. Совмещение их с резольными феноло- формальдегидными смолами (ФФС) позволяет получить не только термореактив­ные клеи (клеи БФ), переходящие при нагревании в неплавкое и нерастворимое со­стояние, но и связующие для производства стеклопластиков.

ПВБ используется для получения покрытий по днищам морских судов, а также металлическим изделиям и сооружениям, находящимся в воде, для декоративных и защитных покрытий по дереву, алюминиевым и магниевым сплавам, а также в про­изводстве водоотталкивающих тканей.

ПВФ в смеси с различными ФФС применяют в качестве конструкционного клея для соединения изделий из металлов, для получения электроизоляционных покры­тии по проволоке и в производстве пенопластов с высокими ударной вязкостью и мо­дулем упругости при сжатии.

Поливинилформальэтилаль в смеси с ФФС находит применение в качестве лака для эмалирования медных электропроводов. ПВЭ используется для получения лаков, клеев и изделий, изготовляемых методами литья под давлением и экструзии. Мате­риал обладает высокой стойкостью к истиранию и к атмосферным воздействиям.

145