Эмульсионный поливинилхлорид (ПВХ)
Эмульсионную (латексную) полимеризацию винилхлорида проводят в водной среде в присутствии водорастворимого инициатора, эмульгатора и других добавок.
Производство эмульсионного поливинилхлорида
В качестве эмульгатора применяют поверхностно-активные вещества — различные мыла. К ним относятся:
- соли алифатических и ароматических карбоновых кислот,
- натриевые и калиевые соли алифатических сульфокислот,
- алкилсульфонаты.
Инициаторами полимеризации служат водорастворимые пероксиды и гидроксиды (персульфаты аммония, калия и натрия, пероксид водорода), окислительно-восстановительные системы. В качестве регуляторов рН используют буферные вещества—фосфаты, карбонаты и др.
Большая скорость эмульсионной полимеризации винилхлорида позволяет расширить температурный интервал проведения процесса в промышленных условиях, что дает возможность путем изменения температуры регулировать среднюю молекулярную массу полимера и другие свойства.
Характерной особенностью полимеризации винилхлорида в эмульсии является применение инициатора, растворимого в воде, но нерастворимого в мономере. Поэтому полимеризация в эмульсии протекает по механизму, отличному от механизма полимеризации в суспензии.
Полимеризация начинается в мицеллах эмульгатора, в которых содержится растворенный мономер, а в поверхностный слой легко диффундируют свободные радикалы, образовавшиеся вводной фазе в результате распада водорастворимого инициатора. После 15—20%-ной конверсии мономера частицы представляют собой набухший в мономере полимер, на поверхности которого находится слой адсорбированного эмульгатора. В этих частицах полимеризация продолжается до тех пор, пока мономер полностью не израсходуется.
Таким образом, полимеризация начинается в мицеллах и заканчивается в полимерно-мономерных частицах.
В результате эмульсионной полимеризации образуется латекс с размером частиц от 0,1 до 1 мкм; из латекса выделяется полимер в виде тонкодисперсного порошка.
Технологический процесс получения эмульсионного поливинилхлорида по непрерывному способу
Непрерывный технологический процесс получения эмульсионного поливинилхлорида (рисунок 1) включает следующие стадии:
- подготовка исходных компонентов (приготовление раствора эмульгатора и раствора инициатора),
- полимеризация винилхлорида,
- дегазация латекса,
- нейтрализация и стабилизация латекса,
- выделение поливинилхлорида из латекса,
- расфасовка и упаковка полученного полимера.
Типичная рецептура эмульсионной полимеризации винилхлорида приведена ниже (в массовых частях):
- Винилхлорид – 100
- Вода деминерализованная – 150—200
- Инициатор – 0,5—1,0
- Эмульгатор – 1,5—2,0
- Регулятор рН – 0,2—0,5
В эмалированный реактор 1, представляющий собой вертикальный цилиндрический автоклав с лопастной мешалкой и рубашкой для обогрева и охлаждения, непрерывно поступают жидкий винилхлорид и водный раствор эмульгатора, инициатора и регулятора рН среды. В верхней секции реактора с помощью коротколопастной мешалки создается эмульсия мономера в воде. По мере движения эмульсии при 40—60 °С происходит полимеризация винилхлорида на 92—95%. Полимеризация проводится либо в одном реакторе, либо в двух, соединенных последовательно. Отвод тепла реакции осуществляется через рубашку. Отношение винилхлорида к водной фазе колеблется в пределах от 1 : 1 до 1 :2.
Процесс полимеризации контролируется по плотности эмульсии и температуре реакционной смеси в автоклаве. При нормальной работе плотность эмульсии на выходе из реактора равна 1120 кг/м3.
Латекс, содержащий около 42% поливинилхлорида, через фильтр 5 направляют в аппарат 6 на дегазацию. Остатки мономера из латекса удаляют путем вакуумирования. Дегазатор представляет собой вертикальный цилиндрический аппарат, в верхней части которого расположена спираль и над ней тарелка, распределяющая поступающий латекс. Из стекающего латекса по спирали выделяется винилхлорид, который направляется в газгольдер.
Из дегазатора 6 латекс поступает в сборник 7, откуда перекачивается насосом в емкость 10 для стабилизации раствором соды. Стабилизированный латекс направляют на сушку в распылительный сушильный агрегат. Сухой продукт, содержащий не более 0,35% влаги, расфасовывают и упаковывают на специальной машине.
Латекс может быть использован как товарный продукт. Поливинилхлоридные латексы, содержащие от 40 до 50% полимера, применяют для пропитки и поверхностной отделки тканей, кожи, бумаги и других материалов.
Недостатком эмульсионного ПВХ является высокое содержание примесей в полимере, что ограничивает области его применения. Зольность эмульсионного поливинилхлорида (0,3— 0,5%) выше, чем суспензионного (0,03—0,08%). Влагопоглощение эмульсионного поливинилхлорида составляет 5%, суспензионного—не более 0,5%.
При получении суспензионного ПВХ исключается трудоемкая операция удаления остатков коагулянта, которая входит в технологическую схему эмульсионной полимеризации. Поэтому суспензионный поливинилхлорид имеет более высокую степень чистоты, лучшие диэлектрические показатели, более высокие водо- и термостойкость, лучшую светостойкость по сравнению с эмульсионным поливинилхлоридом.
Читайте также:
- Поливинилхлорид (основная статья)
- Суспензионный поливинилхлорид
- Получение поливинилхлорида в массе
- Винилхлорид – сырье для получения поливинилхлорида
Коршак В. Б. Прогресс полимерной химии. М., Наука, 1965, 414 с.
Николаев А. Ф. Синтетические полимеры и пластические массы на их основе. Изд. 2-е. М. — Л., Химия, 1966. 768 с.
Николаев А. Ф. Технология пластических масс. Л., Химия, 1977. 367 с.
Кузнецов Е. В., Прохорова И. П., Файзулина Д. А. Альбом технологических схем производства полимеров и пластмасс на их основе. Изд. 2-е. М., Химия, 1976. 108 с.
Получение и свойства поливинилх лор ид а/Под ред. Е. Н. Зильбермана. М., Химия, 1968. 432 с.
Лосев И. Я., Тростянская Е. Б. Химия синтетических полимеров. Изд. 3-е. М., Химия, 1971. 615 с.
Минскер К. С., Колесов С. В., Заиков Г. Е. Старение и стабилизация полимеров на основе винилхлорида. М., Химия, 1982. 272 с.
Хрулев М. В. Поливинилхлорид. М., Химия, 1964. 263 с.
Минскер /С. С, Федосеева Г. 7. Деструкция и стабилизация поливинилхлорида. М., Химия, 1979. 271 с.
Штаркман Б. Я. Пластификация поливинилхлорида. М., Химия, 1975. 248 с.
Фторполимеры/Пер. с англ. Под ред. И. Л.Кнунянца и Б. А. Пономаренко. М., Мир, 1975. 448 с.
Чегодаев Д. Д., Наумова 3. К, Дунаевская Ц. С. Фторопласты. М.-Л.,Госхимиздат, 1960. 190 с.
Автор: Коршак В.В.
Источник: Коршак В.В, Технологии пластических масс, 3-е издание, 1985 год
Дата в источнике: 1985 год