Содержание
- 2. Сырье для получения поливинилацетата Винилацетат — это виниловый эфир уксусной кислоты с химической формулой СН3СООСН=СН2, представляет
- 3. Получение поливинилацетата в растворе Винилацетат непрерывно поступает в первый полимеризатор 1, в который подается также инициатор
- 4. Получение эмульсионного поливинилацетата Вода дистиллированная — 80,0; Поливиниловый спирт, 100%-ный — 7—7,5; Муравьиная кислота, 90%-ная —
- 5. Свойства и применение поливинилацетата Поливинилацетат представляет собой прозрачный полимер плотностью 1180—1190 кг/м3 без запаха и цвета.
- 6. Поливиниловый спирт Поливиниловый спирт- линейный карбоцепной полимер с условной химической формулой [-CH2-CH(OH)-]n. Реальные макромолекулы включают также
- 7. Производство поливинилового спирта щелочным омылением поливинилацетата по совмещенной периодической схеме Полимеризация протекает в реакторе 7, куда
- 8. Поливинилбутираль Поливинилбутираль - продукт ацеталирования поливинилового спирта масляным альдегидом: Характеризуется высокой адгезией к различным поверхностям, отличными
- 10. Скачать презентацию
Сырье для получения поливинилацетата
Винилацетат — это виниловый эфир уксусной кислоты с
Сырье для получения поливинилацетата
Винилацетат — это виниловый эфир уксусной кислоты с
Винилацетат легко полимеризуется как в жидкой, так и в газовой фазе под влиянием света, тепла, инициаторов и катализаторов. Реакция протекает с большим выделением теплоты (89,2 кДж/моль). В зависимости от природы инициаторов и условий проведения полимеризации образуются различные продукты: от жидких и вязких до твердых полимерных веществ.
Полимеризация винилацетата в присутствии инициаторов протекает по радикальному механизму: полимеризация винилацетата
Элементарные звенья в цепи соединяются в основном по типу α,β-присоединения, т. е. «голова к хвосту». Однако в состав макромолекул поливинилацетата входит 1—2% звеньев, соединенных по типу «голова к голове» (α,α-присоединение).
При полимеризации винилацетата наряду с линейным может образоваться разветвленный полимер, преимущественно по месту отрыва водорода от метильных групп при протекании побочной реакции передачи цепи на полимер.
Винилацетат легко вступает в реакцию сополимеризации с различными мономерами. В большинстве случаев этот процесс протекает с меньшей скоростью, чем процесс гомополимеризации винилацетата.
В промышленности полимеризацию винилацетата проводят в растворе, эмульсии, суспензии и в массе. Наибольшее распространение в промышленности получил метод полимеризации винилацетата в растворе («лаковый» метод).
Получение поливинилацетата в растворе
Винилацетат непрерывно поступает в первый полимеризатор 1, в
Получение поливинилацетата в растворе
Винилацетат непрерывно поступает в первый полимеризатор 1, в
Конверсия мономера в полимер составляет 35%. Затем реакционная смесь поступает во второй полимеризатор 2, куда непрерывно загружают метанол и раствор инициатора в метаноле. Содержание метанола в полимеризате доводят до 25—30% (об.) и инициатора до 0,065—0,075 масс. ч. в пересчете на винилацетат. Полимеризацию проводят при 68—70 °С в течение 4—5 ч. Конверсия мономера составляет 60—65%..
Раствор поливинилацетата в метаноле из второго полимеризатора направляют в ректификационную колонну 4 для отгонки винилацетата. Полимеризат перед поступлением в колонну разбавляют метанолом. Винилацетат отгоняют подачей метанола в испаритель 6. Пары винилацетата, метанола и ацетальдегида через конденсатор 7 направляют на регенерацию. Раствор поливинилацетата в метаноле, содержащий 25% полимера, собирается в приемнике. Выделение мономера и концентрирование метанола проводят на одном в трехколонном агрегате. Винилацетат после очистки возвращают в цикл. Метанол после экстрактивной ректификации и дополнительной очистки используется для разбавления поливинилацетатного лака.
При получении твердого поливинилацетата из раствора после удаления растворителя и остаточного мономера расплавленный полимер выдавливают шнеком или сжатым воздухом через щель. Выходящую ленту охлаждают и нарезают на полоски, из которых затем получают гранулы или порошок.
Винилацетат, % (об.) — 95 ; Метанол, % (об.) — 5 ; Динитрил азобисизомасляной кислоты, масс. ч. 0,30 ; Полимеризацию проводят при 65—68 °С в течение 4 ч.
Получение эмульсионного поливинилацетата
Вода дистиллированная — 80,0; Поливиниловый спирт, 100%-ный — 7—7,5;
Получение эмульсионного поливинилацетата
Вода дистиллированная — 80,0; Поливиниловый спирт, 100%-ный — 7—7,5;
Водную фазу приготавливают в аппарате 1, снабженном рамной мешалкой и рубашкой для обогрева. В аппарат загружают водный раствор поливинилового спирта, обессоленную воду и муравьиную кислоту до получения рН, равного 2,8—3,2. Затем при перемешивании добавляют водный раствор сульфата железа. Ниже приведены нормы загрузки компонентов в аппарат (в масс. ч.):
После перемешивания определяют содержание сухого осадка, который должен находиться в пределах 6,8—7,5% в зависимости от вязкости исходного поливинилового спирта. Полученную водную фазу выгружают в промежуточную емкость 2. Полимеризацию винилацетата проводят в агрегате непрерывного действия, состоящем из трех полимеризаторов 5, 6 и 7, снабженных мешалками, рубашками для обогрева и охлаждения и обратными холодильниками 8. В полимеризатор 5 из емкости 3 непрерывно подают винилацетат, нагретый до 20—30 °С, и водную фазу из аппарата 2, нагретую до 45—50 °С. Пероксид водорода поступает в линию подачи водной фазы из мерника 4. Ниже приведены нормы загрузки компонентов в полимеризаторы (в масс, ч.):
Реакционная масса самотеком проходит последовательно через все три полимеризатора. При этом степень конверсии мономера постоянно повышается и на выходе из полимеризатора 7 она достигает 99%. Температура в полимеризаторе 5 составляет 80—85 °С, и полимеризаторе 6 — 70—75 °С и в последнем полимеризаторе 7— 65—70 °С. Заданная температура поддерживается путем охлаждения и нагревания полимеризаторов через рубашки и конденсации паров азеотропной смеси винилацетат — вода в холодильниках 8. Для предотвращения получения дисперсии с повышенным содержанием мономера, предусмотрена подача дополнительного количества пероксида водорода в полимеризатор 6. Поливинилацетатная дисперсия из полимеризатора 7 самотеком поступает в промежуточную емкость 9, откуда под давлением азота передавливается в стандартизатор 10, в котором при 20—30 °С и перемешивании проводят усреднение дисперсии. Здесь же ее нейтрализуют 20—25%-ным водным раствором аммиака до рН=4,5—5,5 и пластифицируют дибутилфталатом при интенсивном перемешивании. Для повышения качества дисперсии в некоторых случаях ее подвергают вакуумотгонке для удаления остаточного мономера (винилацетата). Готовая дисперсия через фильтр 13 передается в приемник 14.
Водная дисперсия поливинилацетата должна содержать 48— 52% твердой фазы и не более 0,5% мономера, иметь кислотное число не более 2, плотность 1020—1030 кг/м3 и вязкость при — 20 °С, равную 0,05—0,5 Па·с. В пластифицированной дисперсии содержание пластификатора должно составлять 5—35%, сухого вещества— не менее 50%, мономера — не более 0,8% при рН 4,0—5,5.
Свойства и применение поливинилацетата
Поливинилацетат представляет собой прозрачный полимер плотностью 1180—1190 кг/м3
Свойства и применение поливинилацетата
Поливинилацетат представляет собой прозрачный полимер плотностью 1180—1190 кг/м3
Поливинилацетат стоек к действию света при повышенной температуре (до 100 °С) и к температурным воздействиям. При 120 °С развивается необратимое пластическое течение. При нагревании до 170 °С происходит деструкция поливинилацетата, сопровождающаяся выделением уксусной кислоты и образованием двойных связей в основной цепи. При этом под действием температуры и кислорода воздуха происходит сшившие макромолекул с образованием нерастворимого полимера.
Поливинилацетат как полярный полимер немного набухает в воде, разрушается под действием сильных кислот и щелочей. В присутствии водных растворов кислот и щелочей при нагревании он легко гидролизуется в поливиниловый спирт. Поливинилацетат хорошо растворяется во многих органических растворителях, хорошо совмещается с пластификаторами, с эфирами целлюлозы, с хлорированным каучуком, а также с некоторыми полиэфирами и фенолоформальдегидными олигомерами. Модификация поливинилацетата повышает его водостойкость и поверхностную твердость. Поливинилацетат обладает хорошими адгезионными свойствами. При введении пластификаторов в большинстве случаев адгезионные свойства улучшаются.
Твердый поливинилацетат весьма ограниченно применяется для изготовления изделий из-за ползучести, невысокой твердости, низких теплостойкости и морозостойкости, недостаточной водо- и химической стойкости. Введение наполнителей повышает теплостойкость поливинилацетата. В наполненном виде он применяется для изготовления галантерейных изделий.
Поливиниладетат широко применяется в производстве лаков, красок и клеев. Он используется также для поверхностной обработки кожи, бумаги, ткани, в производстве искусственной кожи, в качестве добавки к цементу и т. д. Для склеивания и пропитки употребляют растворы полимера в летучих растворителях (лаки) и водные эмульсии (латексы и дисперсии). В результате испарения растворителей или воды и слипания частиц полимера образуется пленка.
Лаки применяются для получения покрытий на поверхностях (в качестве защитных и декоративных пленок) в различных областях техники.
Для повышения водостойкости эмульсий в них добавляют пластификаторы, обладающие повышенной водостойкостью. Кроме того, эмульсии получают из сополимеров винилацетата с другими мономерами: винилхлоридом, эфирами акриловой, метакриловой и малеиновой кислот или с высшими сложными виниловыми эфирами.
Широкое применение нашли сополимеры винилацетата с другими мономерами: винилхлоридом, метилметакрилатом, акрилонитрилом и др.
Поливиниловый спирт
Поливиниловый спирт- линейный карбоцепной полимер с условной химической формулой [-CH2-CH(OH)-]n.
Реальные
Поливиниловый спирт
Поливиниловый спирт- линейный карбоцепной полимер с условной химической формулой [-CH2-CH(OH)-]n. Реальные
Промышленное производство основано на каталитическом алкоголизе поливинилацетата. Процесс протекает в среде алифатических спиртов в присутствии неорганических оснований и кислот. Наиболее применимо щелочное омыление, в котором щелочь участвует как катализатор и реагент:
Кислотное омыление проводят в среде этанола, причем кислота выполняет функции только катализатора процесса:
Поливинилацетат применяют в виде раствора в органическом растворителе (безводном метаноле) в виде лака. При наличии в спирте воды омыление протекает как по механизму алкоголиза, так и по механизму гидролиза. Интенсивность процесса повышается с ростом температуры и понижается при наличии воды.
Поливиниловый спирт нерастворим в метаноле и по достижении 60% степени конверсии ацетатных групп выпадает в осадок в зависимости от модуля ванны в виде порошка, мелких гранул или геля. Дальнейшее омыление после фазообразования протекает гетерогенно.
Производство поливинилового спирта щелочным омылением поливинилацетата по совмещенной периодической схеме
Полимеризация протекает
Производство поливинилового спирта щелочным омылением поливинилацетата по совмещенной периодической схеме
Полимеризация протекает
При температуре 52-54 °C процесс длится 30-35 ч. По достижении заданной степени конверсии винилацетата (96-98%) реакционную массу разбавляют метанолом до концентрации поливинилацетата в лаке 28-33% и передавливают на стадию омыления в реактор 10. В реактор-омылитель, предварительно загруженный поливинилацетатным лаком (полимеризатом), подают из сборника-смесителя 11 через мерник 12 4-5%-ный метанольный раствор щелочи (NaOH) и из хранилища 2 через мерник 4 дополнительно метанол до достижения модуля ванны 1:3,7 по рецептуре (в м.ч.): поливинилацетат-60, метанол-222, щелочь-0,15-0,2.
Процесс омыления проводят при температуре 40-50 °C в течение 3-5 ч. При остаточном содержании ацетатных групп не более 2-3% омыленный полимер сбрасывают в центрифугу 14 для отжима от метанола. Фугат через ловушку 16 направляют на регенерацию спирта, а влажный полимер подвергают сушке в вакуум-гребковой сушилке 15 при температуре 40-52 °C до остаточного содержания летучих не более 4%.
При использовании поливинилового спирта в качестве полупродукта для производства поливинилацеталей полученную в реакторе-омылителе 10 суспензию полимера нагревают до 70 °C и отгоняют метанол, предварительно переключив холодильник-конденсатор 13 на прямой. Кондесат метанола направляют на регенерацию, а в реактор 10 подают обессоленную воду (до модуля ванны 1:10). Образующийся при этом 10%-ный водный раствор поливинилового спирта направляют на ацеталирование.
Поливинилбутираль
Поливинилбутираль - продукт ацеталирования поливинилового спирта масляным альдегидом:
Характеризуется высокой адгезией к
Поливинилбутираль
Поливинилбутираль - продукт ацеталирования поливинилового спирта масляным альдегидом:
Характеризуется высокой адгезией к
Поливинилбутираль широко применяется в производстве лаков, грунтовок, эмалей, мастик.