ПОЛИВИНИЛХЛОРИД (ПВХ, вестолит, хосталит, виннол, корвик, сольвик, сикрон, джеон, ниппеон, луковил, хелвик, норвик и др.) [—CH2CHCl—]n бесцв. термопластичный полимер; мол. м. (10–150)∙103; плотн. 1,35–1,43 г/см3, насыпная плотн. порошка 0,4–0,7 г/см3; т. стекл. 75–80 °C; температура текучести 150–220 °C. Раств. в дихлорэтане, циклогексаноне, хлор- и нитробензоле, ТГФ, ДМФА, ограниченно — в бензоле, ацетоне, не раств. в воде, спиртах, углеводородах. Стоек в растворах щелочей, кислот, солей; атмосфере- и грибостоек. Трудногорюч. При температурах выше 120 °C начинается заметное отщепление HCl, протекающее количественно при 300–350 °C. При более высоких температурах наблюдается разрыв полимерных цепей с образованием углеводородов. Физ.-хим. свойства П. зависят от способа, рецептуры и режима его получения. Важный показатель качества П., определяющий его назначение,-величина К (константа Фикентчера), характеризующая среднюю мол. массу П. Др. показатели качества: насыпная плотность, содержание влаги, гранулометрич. состав, способность поглощать пластификатор, константа скорости элиминирования HCl. Получают П. полимеризацией винилхлорида (В.). Скорость процесса в растворе подчиняется кинетич. уравнению для гомог. радикальной полимеризации. Однако поскольку П. не раств. в В., полимеризация в массе мономера, а также в водной среде носит гетерофазный характер. Из-за низкой подвижности макрорадикалов в твердой фазе затруднено их взаимод. и, следовательно, мала скорость обрыва полимерной цепи; в то же время константы скорости инициирования и роста цепи остаются такими же, как в гомог. среде. Поэтому с увеличением количества П. возрастает и общая скорость полимеризации (автокаталитич. процесс). Скорость реакции увеличивается до степени превращ. мономера 60–70%, затем начинает уменьшаться из-за его исчерпания. Тепловой эффект реакции 92,18 кДж/моль, энергия активации ок. 83,80 кДж/моль. Степень полимеризации в значит, мере зависит от температуры, что объясняется склонностью В. к реакции передачи цепи. Температура полимеризации оказывает некоторое влияние и на степень кристалличности П. При температурах от −10 до 20 °C получают П. с повыш. синдиотактичностью и т. стекл. до 105 °C.
Пром. производство П. (в т. ч. и в СССР) осуществляют тремя способами:
1) суспензионная полимеризация по периодич. схеме. В., содержащий 0,02–0,05% по массе инициатора (напр., ацилпероксиды, диазосоединения), интенсивно перемешивают в водной среде, содержащей 0,02–0,05% по массе защитного коллоида (напр., метилгидроксипропилцеллюло-за, поливиниловый спирт). Смесь нагревают до 45–65 °C (в зависимости от требуемой мол. массы П.) и заданную температуру поддерживают в узких пределах с целью получения однородного по мол. массе П. Полимеризация протекает в каплях В., в ходе ее происходит некоторая агрегация частиц; в результате получают пористые гранулы П. размером 100–300 мкм. После падения давления в реакторе (степень превращения В. ок. 85–90%) удаляют непрореагир. мономер, П. отфильтровывают, сушат в токе горячего воздуха, просеивают через сита и расфасовывают. Полимеризацию проводят в реакторах большого объема (до 200 м3); новые производства полностью автоматизированы. Уд. расход В. 1,03–1,05 т/т П. Преимущества способа: легкость отвода тепла реакции, высокая производительность, относит. чистота П., хорошая совмещаемость его с компонентами при переработке, широкие возможности модификации свойств П. путем введения разл. добавок и изменения параметров режима.
2) Полимеризация в массе по периодич. схеме в две ступени. На первой В., содержащий 0,02–0,05% по массе инициатора, полимеризуют при интенсивном перемешивании до степени превращ. ок. 10%. Получают тонкую взвесь частиц ("зародышей") П. в мономере, которую переводят в реактор второй ступени; сюда же вводят дополнит. количества мономера и инициатора и продолжают полимеризацию при медленном перемешивании и заданной температуре до степени превращения В. ок. 80%. На второй ступени происходит дальнейший рост частиц П. и их частичная агрегация (новых частиц не образуется). Получают пористые гранулы П. с размерами 100–300 мкм в зависимости от температуры и скорости перемешивания на первой ступени. Незаполимеризовав-шийся В. удаляют, П. продувают азотом и просеивают. Порошок сыпуч и легко перерабатывается. Преимущества перед суспензионным способом: отсутствие стадий приготовления водной фазы, выделения и сушки П., в результате уменьшаются капиталовложения, энергозатраты и расходы на обслуживание. Недостатки: затруднены отвод тепла реакции и борьба с коркообразованием на стенках аппаратуры; образующийся П. неоднороден по мол. массе, его термостойкость ниже, чем у П., полученного первым способом.
3) Эмульсионная полимеризация по периодич. и непрерывной схеме. Используют растворимые в воде инициаторы (H2O2, персульфаты), в качестве эмульгаторов — ПАВ (напр., алкил- или арилсульфаты, сульфонаты). Радикалы зарождаются в водной фазе, содержащей до 0,5% по массе инициатора и до 3% эмульгатора; затем полимеризация продолжается в мицеллах эмульгатора. При непрерывной технологии в реактор поступают водная фаза и В. Полимеризация идет при 45–60 °C и слабом перемешивании. Образующийся 40–50%-ный латекс с размерами частиц П. 0,03–0,5 мкм отводится из ниж. части реактора, где нет перемешивания; степень превращения В. 90–95%. При периодич. технологии компоненты (водная фаза, В. и обычно некоторое количество латекса от предыдущих операций, т. наз. затравочный латекс, а также др. добавки) загружают в реактор и перемешивают во всем объеме. Полученный латекс после удаления В. сушат в распылит. камерах и порошок П. просеивают. Хотя непрерывный процесс высокопроизводителен, преимущество часто отдается периодическому, ибо им можно получить П. нужного грануломет-рич. состава (размеры частиц в пределах 0,5–2 мкм), что очень важно при его переработке. Эмульсионный П. значительно загрязнен вспомогат. веществами, вводимыми при полимеризации, поэтому из него изготовляют только пасты и пластизоли (см. ниже пластикат). Суспензионной полимеризацией в мире производится не менее 80% всего П., двумя др. способами-по ~10%. П. перерабатывают всеми известными методами переработки пластмасс как в жесткие (винипласт), так и в мягкие, или пластифицированные (пластикат), материалы и изделия.
Винипласт-продукт переработки П., содержащего след, добавки:
1) гл. обр. термостабилизаторы — акцепторы HCl (соед. Pb, Sn, оксиды и соли щел.-зем. металлов), а также иногда эпоксидир. масла, орг. фосфиты; антиоксиданты фенольного типа; светостабилизаторы (производные бензо-триазолов, кумаринов, бензофенонов, салициловой кислоты, сажа, TiO2 и др.);
2) смазки (парафины, воски и др.; вводят для улучшения текучести расплава);
3) пигменты или красители;
4) минер. наполнители;
5) эластомер (напр., сополимер акрилонитрил — бутадиен — стирол или этилен-винилацетат в количестве 10–15% по массе; для повышения ударной вязкости). Композицию тщательно перемешивают в смесителях и перерабатывают в экструдерах или на вальцах.
Винипласт выпускают в виде листов, плит, труб, прутков, погонажно-про-фильных материалов, а также гранул, из которых экструзией или литьем под давлением формуют разл. изделия. Винипласт легко поддается мех. обработке, сваривается и склеивается.
Его используют как конструкционный коррозион-ностойкий материал для изготовления хим. аппаратуры и коммуникаций, вентиляц. воздуховодов, труб, фиттингов, а также для покрытия полов, облицовки стен, тепло- и звукоизоляции (пенополивинилхлорид), изготовления плинтусов, оконных переплетов и др. строит. деталей. Из прозрачного винипласта изготовляют объемную тару для пищ. продуктов, бутылки и др. Пластикат-продукт переработки П., содержащего помимо компонентов, используемых при получении винипласта, 30–90 мас. ч. пластификатора (напр., эфиров фталевой, фосфорной, себациновой или адипиновой кислот, хлорир. парафинов). Пластификатор существенно снижает температуру стеклования П., что облегчает переработку композиции, снижает хрупкость материала и повышает его относит. удлинение. Однако одновременно снижаются прочностные и диэлектрич. показатели, хим. стойкость. Пластикат перерабатывают преим. в виде паст и пластизолей (дисперсии эмульсионного П. в пластификаторе); выпускают в виде гранул или лент, листов, пленок (см. пленки полимерные). Используют его гл. обр. для изготовления изоляции и оболочек для электропроводов и кабелей, для производства шлангов, линолеума и плиток для полов, материалов для облицовки стен и обивки мебели, погонажно-профильных изделий, искусств. кожи. Прозрачные гибкие трубки из пластиката применяют в системах переливания крови и жизнеобеспечения в мед. технике. П. с повыш. теплостойкостью, производимый в небольших количествах, используют для производства волокна (см. поливинилхлоридные волокна). Мировое производство П. составляет более 12 млн. т/год (1982).
Наиб. крупные производители П.: США, Япония, СССР, ФРГ, Италия, Франция, Великобритания, ГДР. Полимеризация В. под действием света впервые изучена Э. Бауманом в 1872; первый пром. синтез П. осуществлен в Германии в 1930 эмульсионной полимеризацией В.
Лит.: Энциклопедия полимеров, т. 1, М., 1972, с. 439–54, 464–66; т. 2, М., 1974, с. 609–13; Encyclopedia of PVC, ed. by L. J. Nass, v. 1, N.Y.-Basel, 1976.
Некоторые файлы и информация, находящиеся на данном сайте, были найдены в сети ИНТЕРНЕТ, как свободно распространяемые, присланы пользователями сайта или найдены в альтернативных источниках, также использованы собственные материалы. Автор сайта не претендует на авторство ВСЕХ материалов. Если Вы являетесь правообладателем той или иной продукции или информации, и условия, на которых она представлена на данном ресурсе, не соответствуют действительности, просьба немедленно сообщить с целью устранения правонарушения.
Категории раздела
Вход
Поиск
Друзья сайта
Наш опрос
Статистика
