Пентапласт (пентон, поли-3,3-бис(хлорметил)оксациклобутан)

Пентапласт (пентон, поли-3,3-бис(хлорметил)оксациклобутан) – бесцветный термопластичный линейный полимер, простой полиэфир поли-3,3-бис-(хлорметил) оксетана с химической формулой [— OCH₂C (CH₂Cl)₂CH₂—] _n.

Получение пентапласта

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 температурой плавления 18,9 °С, температурой кипения 203 °С, n_D²⁰= 1,4857—1,4860, 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. Трудности, связанные с хранением мономера, относительно низкий его выход (на стадии гидрохлорирования получается смесь хлоргидринов пентаэритрита, состоящая из 10—15% моно-, 15—20% ди- и до 65% трихлоргидрина) ограничивают производство полимера на его основе.

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.

Характеристики  и применение пентапласта (пентона)

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:

• аморфной фазы: 1390—1410 кг/м³;
• кристаллической фазы: 1470 кг/м³;

Температура плавления кристаллической фазы: около 185 °С

Теплостойкость:

• по Вика: 160—168 °С;
• по Мартенсу: 45 °С.

Коэффициент теплопроводности: 13,02·10^-2 Вт/(м·К)

Температурный коэффициент линейного расширения: (5—8)·10^-5 1/°С

Разрушающее напряжение при растяжении:

• при 20°С: 40-50 Мпа;
• при 100°С: 25 Мпа;
• при статическом изгибе при 20 °С: 65—80 Мпа.

Ударная вязкость: 80 кДж/м².

Модуль упругости при изгибе: 900—1200 МПа

Относительное удлинение при разрыве: 10—15 %

Диэлектрическая проницаемость

• при 1 кГц: 3,1—3,3;
• при 1 МГц: 3,1—3,0.

Тангенс угла диэлектрических потерь

• при 60 Гц: 0,011;
• при 1 МГц: 0,009—0,012.

Удельное электрическое сопротивление

• объемное: (1—3)·10¹⁸ Ом·м;
• поверхностное: (0,8—6,5)·10¹⁶ Ом.

Электрическая прочность: 21·10³—27·10³ кВ/м.

Водопоглощение:

• при 25°С: 0,01%;
• при 100°С: 0,03%.

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 три охлаждении растворов ниже 60 °С полностью из них осаждается. Обладает высокой химической стойкостью; по химической стойкости превосходит поливинилхлорид, 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 используется 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.

---

 

Список литературы:
Епиколопян С. Н., Вольфсон С. А. Химия и технология полиформальдегида. М., Химия, 1968. 279 с.
Кузнецов Е. В., Прохорова И. П. Альбом технологических схем производства полимеров и пластмасс на их основе. Изд. 2-е. М., Химия, 1975. 74 с.
Николаев А. Ф., Синтетические полимеры и пластические массы на их основе. Изд. 2-е. М. — Л., Химия, 1966. 768 с.
Справочник по пластическим массам. Изд. 2-е./Под ред. В. М. Катаева, В. А. Попова, Б. И. Сажина. М., Химия, 1975. т. I. 448 с.
Фурукава Дж., Саегуса Т. Полимеризация альдегидов и окисей. Пер. с англ./Под ред. Н. С. Ениколопяна. М., Мир, 1965. 479 с.
Автор: Коршак В.В.
Источник: Коршак В.В., Технологии пластических масс, 3-е издание, 1985 год
Дата в источнике: 1985 год