Технология поливинилхлоридных пластиков

В 2008 году мировое производство и потребление поливинилхлорида составило около 35 млн. тонн. По областям применения рынок ПВХ распределяется следующим образом: профили 28%, трубы и фитинги 24%, пленки 18%, кабели 8%, напольные покрытия 5%, пеноматериалы 3% и прочее 14 %.

Среднегодовой рост потребления ПВХ в Украине за последние семь лет составил 28%. По сравнению с 2000-м годом, в 2006 году общее потребление ПВХ на украинском рынке выросло почти в пять раз. Общие поставки ПВХ на в 2006 году превысили 109 тыс. т (рис. 4.1).

Рис. 4.1 – Поставки ПВХ в Украину.

Сегодня единственный производитель ПВХ-С в Украине – первомайское ГП «Химпром» (г. Первомайский, мощность производства ПВХ - 50 тыс. т в год) продолжает работать крайне нестабильно. Химпром полностью зависит от винилхлорида, производимого Карпатнефтехимом (г. Калуш) и вынуждено работать на грани рентабельности. К началу 2007 года мощности Химпрома по ПВХ были вообще законсервированы. К сожалению, сегодня это предприятие убыточно и нуждается в финансовой санации.

На рис. 4.2 и 4.3 представлены сектора постребления ПВХ-с и ПВХ-Э в Украине.

Рис. 4.2 – Сектора потребления ПВХ-С.

Рис. 4.3 – Сектора потребления ПВХ-Е.

Поливинилхлорид (ПВХ) получают радикальной полимериза­цией винилхлорида в массе, эмульсии, суспензии или в растворе. В промышленности наибольшее распространение получил суспен­зионный метод. Метод получения ПВХ влияет и на его свойства (молекулярную массу, размер частиц), относительную сто­имость и возможность изготовления сополимеров.

Особенности полимеризации ВХ. Полимеризация винилхлорида может протекать и по ионному механизму, однако число катализаторов ионной поли­меризации очень ограниченно. В отсутствие кислорода и инициаторов термическая полимеризация мономера не происходит, но в присут­ствии кислорода полимер после некоторого индукционного периода образуется до­вольно быстро. Полимеризация ВХ в присутствии инициаторов протекает гораздо быстрее в атмосфере азота, чем воздуха. В промышленности инициирование процесса полимеризации винилхлорида осуществляется свобод­ными радикалами, образующимися при гемолитическом распаде перекисей или азосоединений. Возникающие свободные радикалы инициируют полимеризацию путем образования с мономером ак­тивных центров.

Молекулярная масса получаемого полимера значительно ниже, чем этого следовало ожидать в том случае, если бы инициирование протекало только за счет радикалов, образующихся при распаде инициатора. Это объясняется протеканием реакции передачи цепи. Радикалы винилхлорида вследствие их высокой активности легко вступают во взаимодействие с различными примесями, со­держащимися в мономере даже в незначительных количествах. Реакция полимеризации очень чувствитель­на к наличию примесей. Так, ацетилен, метиловый и этиловый спирты, соляная кис­лота сильно замедляют скорость процесса, а стирол, гидрохинон, резорцин, анилин, дифениламин, фенол прекращают его.

Молекулярная масса полимера характеризуется константой К_ф (константой Фикентчера), изменяющейся для суспензионного ПВХ от 47 до 76 в зависимости от марки. Константу К_ф можно вычислить из соотношения:

где значение k определяют по формуле:

где η_отн– относительная вязкость раствора ПВХ при 25°С;

с – концентрация раствора (0,5 или 1 г полимера в 100 мл циклогексанона или дихлорэтана).

Реакция передачи цепи часто используется для регулирования молекулярной массы полимера. При этом в полимеризационную среду вводят вещества, способные участвовать в передаче цепи,– регуляторы. Регуляторы выбирают так, чтобы образующиеся в ре­зультате передачи цепи радикалы были достаточно активными, в противном случае используемые регуляторы замедляют или даже ингибируют полимеризацию.

Во всех случаях получения поливинилхлорида кислород оказы­вает отрицательное влияние на ход полимеризации и свойства по­лимера. Наличие кислорода в системе обусловливает индукцион­ный период процесса полимеризации, уменьшение скорости поли­меризации, понижение средней молекулярной массы ПВХ, появ­ление разветвленности, уменьшение термической стабильности ПВХ и совместимости его с пластификаторами. Поэтому содержа­ние кислорода выше 0,0005–0,0010 % (по отношению к винилхлориду) нежелательно.

Поливинилхлорид производится в мире по трем видам технологии полимеризации: суспензионная (более 80% всего ПВХ), эмульсионная и блочная. Технология полимеризации в блоке развивается только одной французской фирмой Peshine Sant Gobain, которая и продает процесс по всему миру. В последние десятилетия интерес инвесторов к этому процессу упал несмотря на низкую себестоимость продукта, поскольку полимер имеет относительно узкое применение и сложно освободить его от остаточного винилхлорида. Эмульсионный ПВХ производится во всех регионах мира (в Европе распространен больше, чем в США и Японии). Полимер используется в основном в производстве мягких изделий, перерабатываемых через пасты.

Суспензионный полимер представлен практически во всех развитых и развивающихся странах. В Соединенных Штатах Америки доля суспензионного полимера составляет около 90 процентов всего ПВХ, в Японии еще выше – около 95 процентов. Полимер имеет широчайшее использование, перерабатывается практически всеми известными методами (экструзия, каландрирование, литье, экструзия с раздувом и соэкструзия и др.).

Дата добавления: 2014-12-08