Билет№6

1. Сополимеры винилхлорида. Получение и свойства винипласта, пластиката, вспененного поливинилхлорида.

Винилхлорид легко вступает в реакцию сополимеризации со многими непредельными соединениями. Это позволяет модифи­цировать свойства поливинилхлорида (термостабильность, рас­творимость, текучесть, адгезию и др.). Наибольшее распространение в технике получили сополимеры винилхлорида с винилиденхлоридом, винилацетатом, стиролом, акрилонитрилом, эфирами акриловой и метакриловой кислот, а также с другими мономерами. Важнейшими-из них являются сополимеры винилхлорида с винилиденхлоридом и винилацетатом.

Сополимеризацию винилхлорида с винилиденхлоридом проводят эмульсионным и суспензионным методами в присутствии инициаторов и эмульгаторов, применяемых при полимеризации винилхлорида.

При любом соотношении мономеров скорость реакции сопо­лимеризации значительно меньше, чем скорость полимеризации каждого мономера в отдельности, что объясняется взаимным ингибирующим действием мономеров. В образующемся сополимере содержатся в основном винилиденхлоридные звенья ввиду большей активности винилиденхлорида по сравнению с винилхлоридом.

По физико-механическим свойствам они близки к поливинилиденхлориду, однако имеют меньшую температуру плавления (165 °С), лучше растворяются и легче перерабатываются в изделия.

Сополимеры, содержащие 40—60% винилиденхлорида, имеют высокое относительное удлинение при разрыве и хорошо рас­творяются в ацетоне. Сополимеризацией винилхлорида (60%) с винилиденхлоридом (40%) получают нестабилизированный и стабилизированный сополимер, лаковые пленки на основе которого обладают хорошей эластичностью.Сополимеры имеют среднюю молекулярную массу от 20000 до 10 000 и плотность от 1600 до 1750 кг/м³. Сополимеры с небольшим содержанием винилиденхлорида обладают повышенной растворимостью и лучшей совместимостью с пластификаторами и бутадиен-нитрильным каучуком, чем поливинилхлорид.

Сополимеры поливинилхлорида выпускаются в виде порошков и латексов. Из порошков изготовляют эластичные и жесткие листы, плитки для пола, грампластинки и другие изделия. Водные латексы используют для пропитки тканей, волокон и для других целей.

Сополимеры очень стойки к действию химических реагентов. Сополимеризацию винилхлорида с винилацетатом проводят в растворе, эмульсионным или суспензионным способом. Чаще всего соотношение винилхлорида и винилацетата составляет 87: 13.

Сополимер винилхлорида с винилацетатом, содержащий 85—87% винилхлорида, более термопластичен, чем раздельно поливинилхлорид и поливинилацетат. В отличие от поливинилацетата он негорюч, обладает большими эластичностью, прочностью, влагостойкостью, имеет хорошие диэлектрические свойства.

Сополимеры винилхлорида с винилацетатом обладают доста­точной химической стойкостью и легко перерабатываются в изделия при 140—160 °С. Они применяются для производства различных лаков, грампластинок, плиток для полов, покрытий по бумаге, картону и тканям, для изоляции проводов. Дисперсии сополимера широко используются для получения паст, которые имеют разнообразное применение. Высокомолекулярные сопо­лимеры применяются для получения синтетического волокна.

Сополимеры винилхлорида с метилакрилатомили с метилметакрилатом обладают хорошей морозостойкостью. Соотношение винилхлорида и метилакрилата составляет 80: 20. Он применяется для изготовления листового материала или прокладочных жгутов. Из сополимеров изготовляют шланги, которые используют для электроизоляции кабеля, и другие изделия.

Получение жесткого поливинилхлорида (винипласта)

Винипласт представляет собой твердый, конструкционный ма­териал на основе непластифицированного или частично пласти­фицированного поливинилхлорида. Он выпускается в виде листов, труб, пленок и сварочных прутков. Винипласт получается термической пластикацией смесиполивинилхлорида со стабили­заторами и смазывающими веществами путем вальцевания и экструзии.

Для производства пленочного винипласта применяется сус­пензионный или эмульсионный поливинилхлорид. Стабилизаторами служат стеараты, лаураты кальция или бария, карбонат свинца и др. Смешивание проводят в лопастных мешателях различного типа или в шаровых мельницах.

Полученную смесь вальцуют при 160—170 °С. При этом про­исходит термическая пластикация поливинилхлорида, что придает массе гомогенность и пластичность. Для получения плотной массы, без пузырьков воздуха, вальцевание проводят при оптимальном соотношении окружных скоростей валков — фрикции, равном 1:1,2.

Обычно вальцевание проводят при температуре, которая лежит выше температуры текучести поливинилхлорида (150— 160°С). Свальцованная масса поступает на каландрование.

На каландрах из массы окончательно удаляется воздух и происходит ее уплотнение, в результате чего получается непрерывная пленка необходимых толщины и ширины. Пленочный винипласт получают также экструзией при 175— 180 °С.

Пленочный винипласт используется в качестве антикорро­зионного и электроизоляционного материала, для футеровки химической аппаратуры, изготовления сепараторов, электролизных ванн, листового винипласта, изоляции проводов и для других целей.

Листовой винипласт получают экструзией.

После тщательного перемешивания композиция непрерывно поступает в бункер вибропитателядвухшнекового экструдера со щелевой головкой. Масса нагревается до 175—180°С, перемешивается и пластицируется. Из головки экструдера полимер выдавливается в виде бесконечной ленты — полотна, которая поступает в зазор между верхним и средним валками каландра, огиба­ет средний валок и выходит в зазор между средним и нижним валками. С каландра лента направляется тянущими валками к станку, на котором обрезаются кромки ленты и она разрезается на листы. Для получения более толстых листов тонкие листы пленочного винипласта набирают в пакеты и прессуют на многоэтажных гидравлических прессах при 170—175 °С и давлении 1,5—9,81 МПа.

Трубы, стержни, сварочные прутки для сварки винипласта и других профилей получают по аналогичной схеме с применением соответствующей формующей головки в экструдере.

Свойства и применение винипласта

Винипласт представляет собой твердый материал с плотностью 1390 кг/м³от светлого до темно-коричневого цвета. Он обладает «сравнительно высокой прочностью, хорошими диэлектрическими свойствами, постоянными при 20—80 °С.

Винипласт является антикоррозионным материалом. Срок службы винипласта в 2—3 раза выше, чем фаолита, текстолита и других неметаллических антикоррозионных материалов. В качестве конструкционного материала он может служить заменителем цветных металлов. Изделия из винипласта широко применяются в технике. Он используется для приготовления различных аппаратов, соеди­нительных муфт, клапанов, труб и фасонных частей к ним, вентилей, вентиляторов, деталей химической аппаратуры, лабораторных приборов и других изделий.

Получение мягкого поливинилхлорида (пластиката)

Пластикат представляет собой мягкую при обычных температу­рах пластмассу, получаемую на основе пластифицированного поливинилхлорида.

В качестве пластификаторов применяют фталаты, себацианаты, и другие высококипящие и малолетучие жидкости, а также их смеси. Введение пластификатора не только улучшает эластические свойства поливинилхлорида и повышает его морозостойкость, но облегчает передвижение макромолекул относительно друг дру­га, т. е. улучшает пластические свойства поливинилхлорида.

Пластификатор должен совмещаться с поливинилхлоридом, иметь низкую температуру застывания, быть стойким, нелетучим, нетоксичным, не оказывать корродирующего действия на аппаратуру и химического воздействия на поливинилхлорид, стабилизатор и другие добавки.

Стабилизаторами служатстеараты кальция, кадмия, свинца, карбонаты кальция, свинца и др. В пластикат некоторых марок вводят наполнители, например каолин.

Пленочный пластикат получают вальцеванием и экструзией.

Экструзия проводится при температуре 110—140 °С и частоте вращения шнека 12—20 об/мин. Смешение компонентов, пластификацию и гомогенизацию массы проводят в экструдере, из которого смесь через щелевую головку выдавливается в виде бесконечной ленты пластиката и транспортером непрерывно подается в зазор между валками че-тырехвалкового каландра. Температура каландрования 140— 170 °С.

В процессе каландрования происходит ориентация макромолекул в направлении движения валков и окончательная калибровка пленки.

Кабельный пластикат, как и пленочный, получают вальцеванием и экструзией.

Смешение компонентов проводят в смесителе. Из смесителя смесь поступает на пластикацию и гранулирование. Экструзия проводится при температуре 110—155 °С. Через щелевой зазор выходит полотно определенной толщины, которое подвергается гранулированию. Поливинилхлоридный пластикат обладает высокими эластичностью, атмосферостойкостью, влагонепроницаемостью, не­горючестью, стойкостью к действию бензина и различных масел, имеет высокие диэлектрические показатели.

Поливинилхлоридный пластикат широко применяется для кабельной изоляции, для изготовления труб, пленки и других изделий.

Вспененный поливинилхлорид

На основе эмульсионного поливинилхлорида получают пенопла­ста (с замкнутыми, или изолированными, ячейками) и поропласты (с открытыми, или сообщающимися, ячейками).

В промышленности пено- и поропласты получают двумя ме­тодами: непрерывным беспрессовым и прессовым.

Поливинилхлоридные пенопласты выпускаются в виде плит,, которые могут эксплуатироваться при температуре от —60 до60 °С. Они стойки к действию кислот, щелочей, масел, воды а также, плесени. Основными направлениями технического прогресса в областипроизводства и модификации поливинилхлорида являются:

а) совершенствование технологических процессов производства поливинилхлорида, в первую очередь, путем повышениямощности и производительности единичных агрегатов и технологических линий, интенсификации и максимальной автоматизации процессов от стадии полимеризации до переработки полимера визделия;

б) расширение ассортимента поливинилхлорида за счет про­изводства новых сортов этого продукта, в том числе высоко­молекулярного ПВХ поливинилхлорида, модифицированного малыми добавками других мономеров, и теплостойкого поливинилхлорида с температурой стеклования выше 100 °С;

в) улучшение качества поливинилхлорида для облегчения его перерабатываемости, а также удлинение сроков службы