Вопрос 3: Пентапласт [поли-3,3-бис(хлорметил)оксациклобутан]

Важное практическое значение приобрели производные полипропиленоксида на основе пентаэритрита. Полимеризацией 3,3-бис(хлорметил)оксациклобутана получают полимер, выпускаемый под названием, - «пентапласт» или «пентон».

Исходным сырьем для его получения служит 3,3-дихлорметилоксациклобутан, синтез которого из пентаэритрита осуществляется в две стадии. Сначала гидрохлорированием пентаэритрита в среде уксусной или масляной кислоты (при 80-140 °С в течение 6-8 ч) получают трихлоргидрин, который обрабатывают 20%-ным водным раствором щелочи при 90-95 °С; далее мономер полимеризуется в соответствующий полимер:

Дихлорметилоксациклобутан - бесцветная жидкость с темп. пл. 18,9 °С, т. кип. 203 °С, плотностью 1296-1300 кг/м³. Мономер крайне нестоек и при хранении легко окисляется на воздухе. Поэтому в него вводят антиоксиданты (обычно ароматические амины), которые окрашивают мономер.

Полимеризацию проводят в среде органических растворителей (метиленхлорида, метилхлорида, сернистого ангидрида и др.) в присутствии трифторида бора или триэтилалюминия при небольшом давлении, создаваемом в реакторе сухим азотом. Молекулярная масса получаемого полимера достигает 250000-400000. Содержание связанного хлора 45,5%. Атомы хлора в молекуле полимера связаны непосредственно с атомами углерода. Эта связь характеризуется высокой химической стойкостью. При нагревании до 285 °С пентон размягчается, но не деструктируется.

Основные физико-механические свойства пентона:

Плотность при 20 °С, кг/м³ - 1390 – 1410; Температура плавления кристаллической фазы - 185°С; Теплостойкость по Вика – 160 -180°С, по Мартенсу – 45°С; Коэффициент теплопроводности - 13,02·10^-2; Разрушающее напряжение при растяжении – 40 -50 МПа; Ударная вязкость – 900 – 1200 кДж/м²; Диэлектрическая проницаемость – 3,1 – 3,3 кГц; Тангенс угла диэлектрических потерь – 0,011.

Пентон стоек к действию большинства органических растворителей. Он растворяется только в циклогексаноне и хлорбензоле, а также в кипящем диоксане и диметилформамиде (выше- 110 °С), но при охлаждении растворов ниже 60°С полностью из них осаждается. Обладает высокой химической стойкостью; по химической стойкости превосходит ПВХ, но несколько уступает фторопластам. Он стоек к действию концентрированных минеральных кислот при нагревании до 100 °С, но разрушается в кислотах окисляющего действия. Для повышения химической стойкости пентон часто наполняют тонкодисперс­ными наполнителями, например оксидом хрома.

Пентон хорошо перерабатывается литьем под давлением, экструзией с раздувом, вакуум- и пневмоформованием, хорошо сваривается в токе горячего воздуха. Молекулярную массу пентона характеризуют приведенной вязкостью 0,5%-ного раствора полимера в циклогексаноне, которая колеблется от 1,2 до 2.0. Пентон с приведенной вязкостью менее 1,6 применяют в основном для нанесения антикоррозионных покрытий на химическую аппаратуру и трубы, с вязкостью более 1,6 - для изготовления литьевых изделий с жесткими допусками (усадка при литье 0,3-0,5%). При футеровке крупногабаритных аппаратов попользуется листовой пентапласт, который наклеивается на поверхность полярным клеем (например, эпоксидным) с последующей сваркой шва. При получении защитных покрытий по металлу - при толщине покрытия до 0,5 мм - используют метод вихревого или газопламенного напыления порошкообразного полимера. Покрытие меньшей толщины наносят распылением (или кистью) суспензии пентона в органических растворителях с последующим спеканием при 200—220 °С.

Билет 17