Розповісти про хімічний склад і основні властивості полівінілхлориду і про матеріали на його основі

Полівінілхлорид - синтетичний термопластичний полярний полімер. Продукт полімеризації вінілхлориду. Тверда речовина білого кольору.Випускається у вигляді капілярної-пористого порошку з розміром частинок 100-200 мкм, одержуваного полімеризацією вінілхлориду в масі, суспензії або емульсії. Порошок сипучих і добре переробляється. На основі полівінілхлориду отримують жорсткі (вініпласт) і м'які (пластикат) пластмаси, пластизолі (пасти), поливинилхлоридное волокно. Вініпласт використовується як жорсткий конструкційний матеріал, вживаний в будівництві у вигляді погонажу, профілів, труб. Пластикат застосовується для виготовлення плівок, шланг ів, клейонки, лінолеуму.

Звичайне позначення полівінілхлориду на російському ринку - ПВХ, але можуть зустрічатися і інші позначення: PVC (полівінілхлорид), PVC-P або FPVC (пластифікований полівінілхлорид), PVC-U або RPVC або U-PVC або UPVC (непластифікований полівінілхлорид), CPVC або PVC -C або PVCC (хлорований полівінілхлорид), HMW PVC (високомолекулярний полівінілхлорид). Не горить на повітрі, але має малу морозостійкістю (-15 ° C).Нагревостойкость: +65 ° C.

ПВХ - це найстаріший будівельний матеріал. Поєднання «Профіль - ПВХ» вже досить міцно увійшло в наше життя, при цьому, мало хто знає (звичайно окрім хіміків), що позначають ці літери. ПВХ - це абревіатура корисного матеріалу - полівінілхлориду.

· Відкриття ПВХ і розвиток промислового виробництва

Історія відкриття полівінілхлориду дуже цікава і, при цьому, драматична. Його відкривали і благополучно забували, потім знову відкривали. І так кілька разів. В результаті це досить просте з'єднання має чотирьох творців, а визнання до нього прийшло через століття.

Давно відомо, що вченими або дослідниками, коли вони щось винаходять нове (прилад або матеріал), рухають зовсім не міркування зручності та економії, а бажання пізнати або створити це нове на більш високому рівні. Теж саме було і з французьким хіміком і гірським інженером Реньо, першим отримав полівінілхлорид. Це відбулося в 1835 р., коли Анрі Віктор Реньо працював в Гіссене, в лабораторії Юстуса фон Лібігса. У розчині, що містить вінілхлорид, який перебував кілька днів в пробірці на підвіконні, відбулися істотні зміни: утворився порошок білого кольору.Швидше за все, цьому сприяв сонячне світло, що вступив у реакцію з розчином. Свої випробування Реньо продовжив у Ліоні (Франція). Він пробував проводити з отриманим порошком різні досліди, але ні викликати будь-якої додаткової реакції, ні розчинити його Реньо так і не зміг. У результаті вчений, записавши і опублікувавши свої спостереження, більше не став займатися цим, отриманим випадково, речовиною. Таким чином, Анрі Віктор Реньо вперше отримав полівінілхлорид, сам того не знаючи.

Вперше більш докладно продукт полімеризації вінілхлориду був досліджений в 1878 році, проте результати цих досліджень надбанням промисловості так і не стали. Сталося це тільки в наступному столітті.

У 1912 р. почалися нові пошуки можливостей для промислового випуску полівінілхлоридуHYPERLINK "http://ua-referat.com/%D0%9F%D0%BE%D0%BB%D1%96%D0%B2%D1%96%D0%BD%D1%96%D0%BB%D1%85%D0%BB%D0%BE%D1%80%D0%B8%D0%B4" (ПВХ). Вчений Фріц Клатте, службовець німецької хімічної фірми «Грайсхайн Електрон», з'єднав ацетилен з хлороводородом і, отриманий розчин, поставив на полицю. Через невеликий проміжок часу він побачив, що випав, осад. Так як хімія, в той час, вже досить знала про будову речовини, учений зрозумів, що це полімер (вінілхлорид). У 1913 році Фріцем Клатте першим був отриманий патент на виробництво полівінілхлориду (ПВХ). Він розраховує ПВХ використовувати замість целулоїду, тому що в порівнянні з ним ПВХ важко запалювався. Початок Першої світової війни завадило Фріцу Клатте зайнятися більш детально властивостями ПВХ і можливостей його застосування, HYPERLINK "http://ua-referat.com/%D0%92%D0%B8%D1%80%D0%BE%D0%B1%D0%BD%D0%B8%D1%86%D1%82%D0%B2%D0%BE"виробництво було заморожене. Незважаючи на це, Клатте заслужено вважається родоначальником промислового виробництва полівінілхлориду.

У великих масштабах виробництво полівінілхлориду почалося в Німеччині у тридцяті роки. У 1931 р. об'єднання pASF випустило перші тонни ПВХ. У 1938 р. в німецькому місті Біттерфельді була запущена лінія, призначена для виробництво півтори тисячі тонн полівінілхлориду на рік. Фірмою речовина була запатентовано в Німеччині, але застосування практично йому так і не знайшлося; в 1925 р. термін на патент закінчився. В цей же час над отриманням полімеру працює американський вчений Уолдо Сілон. У 1926 р. йому вдається отримати полівінілхлорид і Сілон знову його описує. У цьому ж році американська компанія, в якій працював учений, отримує патент на полівінілхлорид, проте, на відміну від німців, дуже швидко придумує спосіб його застосування. Ініціатива знову ж походить від Сілон, порекомендувавши робити з полімеру фіранки для ванн. Далі доля ПВХ почала складатися дуже і дуже вдало: у 1931 р. концерн BASF запустив перше виробництво (многотонное) з випуску продукції з полівінілхлориду, робили практично все - від дитячих пляшечок до деталей автомобіля.

Після Другої світової війни ПВХ набув статусу самого масового матеріалу для виготовлення плівок, покриттів для підлоги, профілів, труб та багатьох інших пластмасових виробів.

У середині двадцятого століття полівінілхлорид почали застосовувати і для виробництва вікон. Спочатку в США, а потім і в Німеччині були отримані патенти на перші віконні профілі з використанням полівінілхлориду.

· Отримання і властивості ПВХ

Отримують полівінілхлорид полімер. зацией вінілхлориду (В.). Швидкість процесу в розчині підпорядковується кінетіч. ур-ня для гомог. радикальної полімеризації. Однак оскільки полівінілхлорид не розчинний у воді, полімеризація в масі мономера, а також у водному середовищі носить гетерофазних характер. Через низьку рухливості макрорадікалов у твердій фазі утруднено їх взаємодія і, отже, мала швидкість обриву полімерного ланцюга; в той же час константи швидкості ініціювання і росту ланцюга залишаються такими ж, як в гомог. середовищі. Тому зі збільшенням кількості полівінілхлориду зростає і загальна швидкість полімеризації (автокаталітіческій процес). Швидкість реакції збільшується до ступеня перетворення мономера 60-70%, потім починає зменшуватися через його вичерпання. Тепловий ефект реакції 92,18 кДж / моль, енергія активації ок. 83,80 кДж / моль. Ступінь полімеризації значною, мірою залежить від температури, що пояснюється схильністю до реакції передачі ланцюга. Температура полімеризації робить деякий вплив і на ступінь кристалічності полівінілхлориду При температурах від -10 до 20 ° C отримують полівінілхлорид з підвищеною сіндіотактічностью і температурою склування до 105 ° C.

Промислове виробництво полівінілхлориду здійснюють трьома способами: 1) суспензійна полімеризація з періодичної схемою. Розчин, що містить 0,02-0,05% за масою ініціатора (наприклад, ацілпероксіди, диазосоединения), інтенсивно перемішують у водному середовищі, що містить 0,02-0,05% за масою захисного колоїду (наприклад, метилгідроксипропілцелюлоза, полівініловий спирт). Суміш нагрівають до 45-65 ° C (в залежності від необхідної молекулярної маси полівінілхлориду) і задану температуру підтримують у вузьких межах з метою отримання однорідної за молекулярною масою полівінілхлориду Полімеризація відбувається у краплях, в ході її відбувається деяка агрегація часток; в результаті отримують пористі гранули полівінілхлориду розміром 100-300 мкм. Після падіння тиску в реакторі (ступінь перетворення близько 85-90%) видаляють прореагували мономер, HYPERLINK "http://ua-referat.com/%D0%9F%D0%BE%D0%BB%D1%96%D0%B2%D1%96%D0%BD%D1%96%D0%BB%D1%85%D0%BB%D0%BE%D1%80%D0%B8%D0%B4"полівінілхлорид відфільтровують, сушать в струмі гарячого повітря, просівають через сита і розфасовують. Полімеризацію проводять в реакторах великого об'єму (до 200 м ^3); нові виробництва повністю автоматизовані. Питома витрата 1,03-1,05 т / т полівінілхлориду Переваги способу: легкість відводу тепла реакції, висока продуктивність, відносна чистота полівінілхлориду, хороша совмещаемость його з компонентами при переробці, широкі можливості модифікації властивостей полівінілхлориду шляхом введення різних добавок і зміни параметрів режиму.

2) Полімеризація в масі з періодичної схемою в два щаблі. На першій реакційну суміш, яка містить 0,02-0,05% за масою ініціатора, полімеризують при інтенсивному перемішуванні до ступеня перетворення близько 10%. Отримують тонку суспензію частинок («зародків») полівінілхлориду в мономере, яку перекладають в реактор другого ступеня; сюди ж вводять додаткові колічествава мономера та ініціатора і продовжують полімеризацію при повільному перемішуванні і заданої температурі до ступеня перетворення близько 80%. На другому ступені відбувається подальше зростання часток полівінілхлориду та їх часткова агрегація (нових частинок не утворюється). Отримують пористі гранули полівінілхлориду з розмірами 100-300 мкм в залежності від температури і швидкості перемішування на першому місці. Незаполімерізовавшійся мономер видаляють, полівінілхлорид продувають азотом і просівають. Порошок сипучих і легко переробляється. Переваги перед суспензійним способом: відсутність стадій приготування водної фази, виділення і сушки полівінілхлориду, в результаті зменшуються капіталовкладення, енерговитрати та витрати на обслуговування. Недоліки: утруднені відвід тепла реакції і боротьба з коркообразованія на стінках апаратури; утворюється полівінілхлорид неоднорідний за молекулярною масою, його термостійкість нижче, ніж у полівінілхлориду, отриманого першим способом.

3) Емульсивна полімерізаціяпо періодичної і безперервної схемою. Використовують розчинні у воді ініціатори (H 2 O 2, персульфати), як емульгаторів - ПАР (напр., алкіл-або арілсульфати, сульфонати). Радикали зароджуються у водній фазі, яка містить до 0,5% за масою ініціатора і до 3% емульгатора; потім полімеризація продовжується в міцелах емульгатора. При безперервної технології в реактор надходять водна фаза і мономер. Полімеризація йде при 45-60 ° C і слабкому перемішуванні. Утворений 40-50%-ний латекс з розмірами частинок полівінілхлориду 0,03-0,5 мкм відводиться з нижньої частини реактора, де немає перемішування; ступінь перетворення становить 90-95%. При періодичної технології компоненти - (водна фаза, мономер і зазвичай деякий колічествово латексу від попередніх операцій, так зв sdftvsq затравочной латекс, а також інші добавки) завантажують в реактор і перемішують у всьому обсязі. Отриманий латекс після видалення мономера сушать в розпилювальних камерах і порошок полівінілхлориду просівають. Хоча безперервний процес високопроізводітелен, перевага часто віддається періодичному, бо їм можна отримати полівінілхлориду потрібного гранулометричного складу (розміри частинок в межах 0,5-2 мкм), що дуже важливо при його переробці. Емульсійний полівінілхлорид значно забруднений допоміжними речовинами, що вводяться при полімеризації, тому з нього виготовляють тільки пасти і пластизолі.

Суспензійний полімеризацією в світі виробляється не менше 80% всього полівінілхлориду, іншими способами - по ~ 10%.

Полівінілхлорид переробляють всіма відомими методами переробки пластмас як в жорсткі (вініпласт), так і в м'які, або пластифіковані (пластикат), матері али та вироби.

Дата добавления: 2015-05-06