4591 (585165), страница 6
Текст из файла (страница 6)
дегазация латекса;
выделение порошка ПВХ из латекса.
Полимеризационные автоклавы изготавливают из стали специальных марок или покрывают эмалью. Автоклав для непрерывной полимеризации представляет собой вертикальную емкость цилиндрической формы, оборудованной в верхней части мешалкой (скорость вращения обычно около 60-70 об/мин). В таком автоклаве процесс полимеризации по существу разделяется на две стадии:
в верхней части автоклава происходит смешение подаваемых исходных компонентов с реакционной средой и начинается реакция полимеризации;
во второй части автоклава процесс полимеризации проходит до более глубоких степеней превращения (без перемешивания).
Полимеризация при непрерывном меоде длится от десяти суотк до месяца, затем процесс прекращают для чистки автоклава, стенки которого покрываются коркой полимера, что ухудшает теплосъем и приводит к нарушению режима полимеризации. Степень конверсии мономера обычно составляет 90-95%. Для повышения степени конверсии мономера полимеризацию проводят ступенчато в двух последовательно установленных автоклавах. При этом процесс регулируется так, что в первом автоклаве полимеризуется лишь около 1/3 от общей загрузки мономера. Полученный в первом автоклаве латекс с добавочным количеством мономера и эмульгатора подается во второй автоклав, где и заканчивается полимеризация. В некоторых случаях для увеличения скорости полимеризации во втором автоклаве поддерживают более высокую температуру по сравнению с первым автоклавом. При ступенчатом ведении процесса полимеризации винилхлорида степень конверсии мономера достигает 95% и выше [8].
Эмульсионную полимеризацию периодическим методом можно проводить в горизонтальных автоклавах цилиндрической формы с перегородками до половины длины автоклава или в вертикальных автоклавах, оборудованных мешалками.
Остатки мономера из латекса удаляются путем вакуумирования. Эту операцию проводят в дегазаторах, представляющих собой аппараты, изготовленные из специальных марок и разделенные в середине вогнутым днищем на две половины. В верхней половине дегазатора размещаются полки, по которым латекс стекает вниз. В аппарате создается вакуум (остаточное давление 140-160 мм рт. ст.) и латекс по мере прохождения по полкам освобождается от растворенного в нем винилхлорида. Непрореагировавший винилхлорид улавливают так же, как и в производстве суспензионного ПВХ, и после ректификации возвращают на полимеризацию.
Перед сушкой распылением в латексы вводят соединения, предотвращающие выделение газообразного хлористого водорода из ПВХ. В качестве таких соединений используют карбонат и бикарбонат натрия, двузамещенный фосфорнокислый натрий. При переработке ПВХ, получаемого в промышленности с использованием карбоната натрия (в количестве 0,2-0,4; от веса ПВХ в пересчете на едкий натр), выделяются газы. Поэтому в готовых изделиях могут содержаться пузырьки, вследствие чего эти изделия недостаточно прозрачны. Этот недостаток можно устранить путем использования вместо соды фталатов одно- и двухвалентных металлов, которые рекомендуется добавлять как в готовый латекс, так и в реакционную смесь перед полимеризацией в количестве 1-2% от массы мономера.
Распылительная сушка эмульсионного ПВХ осуществляется непрерывным методом. Применяются распылительные сушилки различных типов: с механическим, пневматическим распылением или с распылением с помощью вращающихся дисков и др. В сушилку одновременно подаются нагретый воздух и капли распыленного латекса ПВХ. Под действием горячего воздуха происходит испарение воды из капель латекса. Отделение сухого полимера от воздуха происходит сначала в циклонах, в которых оседает основная часть полимера (около 80%), и затем в рукавных фильтрах, где отделяется остальная часть ПВХ. Материалом для рукавных фильтров могут служить бельтинг, лавсан или шерсть. Режим сушки (температура воздуха на входе в сушилку и на выходе из нее, концентрация подаваемого на сушку латекса, скорость подачи латекса и теплоносителя) зависит от конструкции форсунок, размера полимерных частиц и заданных свойств ПВХ [11].
Для коагуляции ПВХ из латекса можно применять водные растворы солей (сернокислого алюминия, хлористого натрия, хлористого и сернокислого магния, азотнокислого и хлористого кальция и др.), азотную, соляную, серную, уксусную и другие кислоты.
Выделение ПВХ из латекса методом коагуляции - очень трудоемкая и длительная операция, требующая громоздкого аппаратурного оформления. Особенно трудоемкой является стадия отмывки полимера водой от примесей эмульгатора и солей. Эмульсионный ПВХ, выделенный коагуляцией, отличается низкой насыпной массой, но содержит значительно меньше примесей по сравнению с ПВХ, высушенным распылением, что улучшает некоторые свойства эмульсионного полимера, особенно такие показатели, как влагопоглощение, зольность, диэлектрические характеристики. Однако необходимо отметить, что ПВХ с низким содержанием примесей легче получить суспензионной, чем эмульсионной полимеризацией с последующей коагуляцией полимера из латекса, и поэтому данный способ выделения эмульсионного ПВХ в настоящее время практически не используется в промышленности.
Основными показателями, характеризующими качество эмульсионного ПВХ, являются:
степень полимеризации (оценивается константой Фикентчера);
плотность;
содержание веществ, экстрагируемых метанолом и этанолом;
влагопоглощение;
зольность;
пастообразующие свойства [9].
Важными характеристиками, особенно для пастообразующих марок ПВХ, являются размер и строение полимерных зерен, гранулометрический состав порошка и определяемая ими насыпная масса полимера.
1.1.4 Свойства поливинилхлорида
Физические свойства порошкообразного ПВХ очень сильно зависят от гранулометрического состава порошка.
При суспензионной полимеризации размер частиц и их распределение определяются такими факторами, как природа и концентрация защитного коллоида, условиями перемешивания и т.п., и, в меньшей степени, также последующей обработкой полимера (например, особенностями его выделения из суспензии). В случае эмульсионной полимеризации гранулометрический состав определяется свойствами латекса и условиями сушки, при блочной полимеризации - аппаратурным оформлением процесса и т.п. Однако, несмотря на такое многообразие способов получения полимера, можно отметить определенную тенденцию в получении ПВХ, обладающего таким гранулометрическим составом, который обеспечивает необходимые для того или иного способа переработки физические свойства порошка.
От гранулометрического состава и среднего размера зерна зависят объемные свойства порошка (насыпная масса, масса утряски и т.п.), а также сыпучесть и угол естественного откоса.
Насыпной массой называется масса единицы объема свободно насыпанного порошка.
Массой утряски называется масса единицы объема порошка после встряхивания его до постоянного объема.
Насыпная масса определяется плотностью частиц, агрегативной устойчивостью и “конструкционной” прочностью порошка. Сыпучее тело занимает объем, при котором его механическая прочность, обусловленная зацеплением или переплетением частиц, достаточна для сопротивления нагрузке, вызванной тяжестью частиц. Если “конструктивная" прочность порошка слишком велика, то достаточное количество зацеплений обеспечивается уже при рыхлой укладке и насыпная масса невелика.
Масса утряски характеризует способность порошка уплотняться при встряхивании за счет переупаковки частиц, что также имеет значение при переработке ПВХ [11].
Насыпная масса и масса утряски зависят от следующих факторов:
а) Величина частиц с увеличением диаметра частицы в 10 раз масса ее возрастает в 1000 раз, а опрокидывающие момент - в 10000 раз. Если при этом степень шероховатости не увеличивается, то конструкционная прочность возрастает и насыпная масса уменьшается. Таким образом, чем больше размеры части (меньше дисперсность), тем больше при прочих равных условиях насыпная масса.
б) Форма частиц. Порошки со сферическими гладкими частицами имеют большую насыпную массу и массу утряски, чем шероховатые частицы неправильной формы.
Для порошков одинаковой дисперсности с изменением формы частиц и формы их поверхности изменяется прочность зацепления частиц и, следовательно, меняется насыпная масса. С изменением дисперсности и формы частиц насыпная масса и масса утряски могут изменяться.
в) Гранулометрический состав. Порошки, которые характеризуются широкой кривой распределения по размерам (полидисперсные), имеют большую насыпную массу и массу утряски, чем монодисперсные порошки, так как мелкие частицы располагаются в промежутках между крупными.
г) Строение частиц. Порошки, состоящие из крупнопористых частиц, имеют меньшую насыпную массу и массу утряски, чем порошки, состоящие из сплошных частиц, при прочих равных условиях.
д) Состояние поверхности частиц. Если поверхность частиц порошка загрязнена веществами, действующими как смазка, то насыпная масса увеличивается. Если загрязнения повышают внутреннее трение в порошке, то увеличивается зацепление между частицами и насыпная масса уменьшается.
е) Электрический заряд. Наличие заряда привод к электростатическому взаимодействию между частицами. В зависимости от характера действия этих сил - притяжения или отталкивания - насыпная масса соответственно увеличивается или уменьшается.
ж) Условия испытания. Насыпная масса зависит от емкости сосуда, высоты насыпки порошка и т.д. [9]
Объемные свойства ПВХ, в частности, очень важны и для переработки его в виде пластизолей, где они заметно влияют на реологические свойства материала.
Поглощение пластификатора поливинилхлоридом на холоде является хорошей характеристикой пористости как, собственно, зерен, так и порошка в целом.
Важным технологическим свойством ПВХ является сыпучесть, от которой зависит возможность транспортировки полимера и питания им перерабатывающих машин. Сыпучесть учитывается также при проектировании пресс-форм, бункеров машин, при расчете автоматической засыпке материала и т.д.
Сыпучесть характеризуется способностью порошка сыпаться через отверстие заданного диаметра с определенной скоростью на стандартном приборе. Сыпучесть выражается в г/сек.
Среди химических свойств поливинилхлорида важное значение имеют:
термическое и термоокислительное разложение. Здесь важно отметить разложение при температуре до 250 0С, высокотемпературный распад, особенности термоокислительного распада;
разложение под действием света и ионизирующих излучений;
разложение под влиянием механических воздействий.
Из химических реакций поливинилхлорида необходимо отметить:
хлорирование поливинилхлорида;
восстановление поливинилхлорида;
замещение хлора в ПВХ по реакции Фриделя - Крафтса;
взаимодействие ПВХ с металлоорганическими соединениями;
взаимодействие ПВХ с гидроокисями и алкоголятами щелочных металлов;
взаимодействие ПВХ с аммиаком, аминами и амидами;
взаимодействие ПВХ с кислотами;
взаимодействие ПВХ с металлами;
взаимодействие ПВХ с солями органических и неорганических кислот;
реакции частично дегидрохлорированного ПВХ [7].
Применение поливинилхлорида
В настоящее время поливинилхлорид является самым распространенным полимером, используемым в промышленности и быту.
Материалы на основе поливинилхлорида
В этом разделе приводится описание композиционных материалов на основе ПВХ, а также полуфабрикатов и заготовок изделий, производимых на его основе и способы их изготовления.
Композиционные материалы на основе поливинилхлорида
Некоторые композиционные материалы на основе ПВХ и их применение:
Пластикат ПВХ в гранулах (ТУ 6-01-629-75). Применяется для изготовления различных изделий литьем под давлением и экструзией.
Пластикат пленочный и листовой (ТУ 6-05-1146-75). Композиция на основе ПВХ, пластификаторов и других добавок. Применяется для защитного покрытия поверхностей.
Пластикат кабельный 38-01 (ТУ 6-05-1729-75). Термопластичный материал на основе ПВХ.
Пластикат ПВХ в гранулах для изготовления гибких трубок (ТУ 6-01-630-76). Применяется для изготовления экструзией водо-, бензо- и антифризостойких трубок.
Пластикат ПВХ Ш-62-0 (ТУ 6-01-804-76). Композиция на основе ПВХ, пластификатора и других добавок. Применяется для изготовления шлангов вакуум-проводов.
Пластикат ПВХ гранулированный ПХ-1 и ПХ-2 (ТУ 6-01-1089-76). Характеризуется химической стойкостью, эластичностью, термостабильностью. Применяется для изготовления листов, профилей и других изделий для футеровки гальванических ванн, в которых производится хромирование, никелирование, меднение и т.д., а также как антикоррозийный, герметирующий, прокладочный материал.
Пластикат гранулированный медицинский (ТУ 6-05-1533-76). Применяется для изготовления медицинских трубок. Перерабатывается в изделия экструзией.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
