Поливинилкарбазол
Поливинилкарбазол – это прозрачный бесцветный термопластичный аморфный полимер. Объемные карбозольные группы придают ему сравнительно высокую теплостойкость (выше, чем у полистирола и полиметилметакрилата), гидрофобность, химическую стойкость и повышенную хрупкость. Последнюю можно уменьшить введением пластификаторов (фенантрена, амилнафталина, хлорированного дифенила), наполнителей (стекловолокна, асбеста, слюды, ориентированных нитей поливинилкарбазола) и прививкой к полиэтилену.
Поливинилкарбазол впервые был получен в 1937 г. из N-винилкарбазола.
Производство поливинилкарбазола
В промышленности поли-N-винилкарбазол обычно получают в водно-эмульсионной среде в стальном автоклаве, снабженном паровой рубашкой, мешалкой и перегородками для лучшего перемешивания. Процесс проводят под давлением 1,76 МПа.
Нормы загрузки компонентов в автоклав (в масс, ч.) приведены ниже:
- N-Винилкарбазол – 100;
- Едкий натр, 50%-ный – 14,9;
- Бихромат калия – 1,9;
- Вода – 200.
Реакционную смесь нагревают в течение 3 ч при перемешивании, повышая температуру от 20 до 180 °С к концу процесса. После окончания полимеризации добавляют- 0,4% эмульгатора— натриевой соли бутилнафталинсульфокислоты (некаля).
Затем реакционную смесь охлаждают. Полимер отделяют от жидкой фазы фильтрованием или центрифугированием. Полученный поливинилкарбазол измельчают на вальцах, фильтруют и промывают. Для удаления остатков мономера продукт обрабатывают метанолом и водой, затем сушат при 40—45 °С. Полимер выпускается в виде гранул.
Свойства и применение поливинилкарбазола
Поливинилкарбазол представляет собой полимер плотностью 1200 кг/м3. Его теплостойкость по Мартенсу равна 150 °С, температура разложения превышает 300 °С. Полимер характеризуется способностью макромолекул к ориентации, особенно в прессованных материалах. Растворяется в ароматических и хлорированных углеводородах. Поливинилкарбазол обладает высокой химической стойкостью и хорошими диэлектрическим свойствами.
Высокая температура размягчения затрудняет переработку поливинилкарбазола в изделия методом литья под давлениемпоэтому обычно его перерабатывают прессованием или экструзией. Поливинилкарбазол используется в небольших количествах как изоляционный материал в высокочастотных приборах и машинах электротехнической промышленности. По стойкости к высоким температурам и как электроизоляционный материал он превосходит полистирол. В химической промышленности поливинилкарбазол применяют для производства деталей химической аппаратуры, стойких к действию агрессивных сред при температурах до 120 °С. Пленки поливинилкарбазола широко применяются в электротехнике при производстве конденсаторов, деталей телевизионных, радиолокационных и других установок, эксплуатируемых при повышенной температуре и высоких частотах.
В настоящее время наибольшее распространение получили сополимеры N-винилкарбазола с другими мономерами.
Практический интерес представляют сополимеры N-винилкарбазола со стиролом или с акрилонитрилом, которые обладают большими пластичностью и светостойкостью, чем гомополимер. Они устойчивы к действию кипящей воды. Сополимер N-винилкарбазола со стиролом (15% стирола) имеет теплостойкость по Мартенсу 125 °С. В основном он обладает теми же свойствами, что и поливинилкарбазол, но температура плавления его ниже, поэтому сополимер легче перерабатывается в изделия. Сополимеры N-винилкарбазола с фторированными стиролами (n-фторстиролом, 3,4-дифторстиролом и др.) обладают повышенной по сравнению с полистиролом теплостойкостью.
Сополимеры применяются для изготовления деталей электроизоляционного назначения, стойких к действию воды, кислот и щелочей при комнатной и повышенной температурах (выше 100 °С).
Сополимеры, винилкарбазола с акрилонитрилом широко применяются для изготовления различных деталей машин и других изделий.
Сополимеры N-винилкарбазола с изобутиленом и этиленом обладают каучукоподобными свойствами. Получены также сополимеры N-винилкарбазола с винилхлоридом и метилметакрилатом, винилпирролидоном и винилпиридином, с простыми и сложными виниловыми эфирами и др.
Брацыхин Е. Л. Технология пластических масс. 2-е изд. М. — Л., Химия, 1974. 350 с.
Лосев И. П., Тростянская Е. Б. Химия синтетических полимеров. 3-е изд. М., Химия, 1971. 615 с.
Стрепихеев А. А., Деревицкая В. А., Слонимский Г. Л. Основы химии высокомолекулярных соединений. 2-е изд. М., Химия, 1966. 515 с.
Николаев А. Ф. Технология пластических масс. Л., Химия, 1977. 366 с.
Автор: Коршак В.В.
Источник: Коршак В.В., Технологии пластических масс, 3-е издание, 1985 год
Дата в источнике: 1985 год