Полівінілхлорид - хімічна енциклопедія
Полівінілхлорид (ПВХ, вестоліт, хосталіт, вин-нол, корвік, сольвік, сікрон, Джеон, ніппеон, луків, хелвік, Норвік і ін.) [-CH2 CHCl-] n. бесцв. термопластичний полімер; мовляв. м. (10-150) · 10 3; плотн. 1,35-1,43 г / см 3. насипна плотн. порошку 0,4-0,7 г / см 3; т. скл. 75-80 0 C; т-ра плинності 150-220 0 C. розчин. в діхлоретане. циклогексаноні. хлор і нітробензол. ТГФ. ДМФА, обмежено-в бензолі. ацетоні. не розчин. в воді. спиртах. вуглеводнях. Стійок в розчинах лугів. K-T, солей; атмосфере- і грібостоек. Трудногорюч. При т-рах вище 120 0 C починається помітне відщеплення HCl, що протікає кількісно при 300-350 0 C. При більш високих т-рах спостерігається розрив полімерних ланцюгів з утворенням вуглеводнів. Фіз.-хім. св-ва полівінілхлориду залежать від способу, рецептури і режиму його отримання. Важливий показник якості полівінілхлориду, який визначає його призначення, -Величина К (константа Фікентчера), що характеризує середню мовляв. масу полівінілхлориду. Її визначають по ур-нію:
Отримують полівінілхлорид полімеризацією вінілхлориду. Швидкість процесу в розчині підпорядковується кинетич. ур-нію для гомог. радикальної полімеризації. Однак оскільки полівінілхлорид не розчин. в вінілхлориду. полімеризація в масі мономера. а також у водному середовищі носить гетерофазних характер. Через низьку рухливості макрорадикалів в твердій фазі утруднено їх взаємодій. 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 (автокаталітіч. Процес). Швидкість р-ції збільшується до ступеня превращ. мономера 60-70%, потім починає зменшуватися через його вичерпання. Тепловий ефект р-ції 92,18 кДж / моль. енергія активації ок. 83,80 кДж / моль. Ступінь полімеризації в значить, мірою залежить від т-ри, що пояснюється схильністю вінілхлориду до р-ції передачі ланцюга. Т-ра полімеризації надає недо-рої вплив і на ступінь кристалічності полівінілхлориду. При т-рах від -10 до 20 0 C отримують полівінілхлорид з покращення. сіндіотактічностью і т. скл. до 105 0 C.
Пром. вироб-во полівінілхлориду (в т. ч. і в СРСР) здійснюють трьома способами: 1) суспензійна полімеризація по периодич. схемою. Вінілхлорид. що містить 0,02-0,05% за масою ініціатора (напр. ацілпероксіди, діазосполуки), інтенсивно перемішують у водному середовищі, що містить 0,02-0,05% за масою захисного колоїду (напр. метілгідроксіпропілцеллюло через, полівініловий спирт). Суміш нагрівають до 45-65 0 C (в залежності від необхідної мовляв. Маси полівінілхлориду) і задану т-ру підтримують у вузьких межах з метою отримання однорідного по мовляв. масі полівінілхлориду. Полімеризація протікає в краплях вінілхлориду. в ході її відбувається недо-раю агрегація частинок; в результаті отримують пористі гранули полівінілхлориду розміром 100-300 мкм. Після падіння тиску в реакторі (ступінь перетворення вінілхлориду ок. 85-90%) видаляють непрореагір. мономер. полівінілхлорид відфільтровують, сушать в струмі гарячого повітря. просівають через сита і розфасовують. Полімеризацію проводять в реакторах великого об'єму (до 200 м 3); нові произова повністю автоматизовані. Уд. витрата вінілхлориду 1,03-1,05 т / т полівінілхлориду. Переваги способу: легкість відводу тепла р-ції, висока продуктивність, відносить. чистота полівінілхлориду, хороша совмещаемость його з компонентами при переробці, широкі можливості модифікації св-в полівінілхлориду шляхом введення разл. добавок і зміни параметрів режиму.
2) Полімеризація в масі по периодич. схемою в два ступені. На першій вінілхлорид. що містить 0,02-0,05% за масою ініціатора, полимеризуют при інтенсивному перемішуванні до ступеня превращ. ок. 10%. Отримують тонку суспензію частинок ( "зародків") полівінілхлориду в мономере. доурую переводять в реактор другого ступеня; сюди ж вводять доповнить. кол-ва мономера та ініціатора і продовжують полімеризацію при повільному перемішуванні і заданої т-ре до ступеня перетворення вінілхлориду ок. 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 т-ри і швидкості перемішування на першому місці. Незаполімерізованного-шийся вінілхлорид видаляють, полівінілхлорид продувають азотом і просівають. Порошок сипкі і легко переробляється. Переваги перед суспензійним способом: відсутність стадій приготування водної фази, виділення і сушки полівінілхлориду, в результаті зменшуються капіталовкладення, енерговитрати і витрати на обслуговування. Недоліки: утруднені відвід тепла р-ції і боротьба з коркообразованія на стінках апаратури; утворюється полівінілхлорид неоднорідний за мовляв. масі, його термостійкість нижче, ніж у полівінілхлориду, отриманого першим способом.
3) Емульсійна полімеризація по периодич. і безперервною схемою. Використовують р-рімие в воді ініціатори (H2 O2. Персульфати), в якості емульгаторів - ПАР (напр. Алкіл- або арілсульфати, сульфонати). Радикали зароджуються в водної фазі, що містить до 0,5% за масою ініціатора і до 3% емульгатора; потім полімеризація триває в мицеллах емульгатора. При безперервної технології в реактор надходять водна фаза і вінілхлорид. Полімеризація йде при 45-60 0 C і слабкому перемішуванні. Утворений 40-50% -ний латекс з розмірами частинок полівінілхлориду 0,03-0,5 мкм відводиться з ниж. частини реактора, де немає перемішування; ступінь перетворення вінілхлориду 90-95%. При периодич. технології компоненти- (водна фаза, вінілхлорид і зазвичай недо-рої кількість латексу від попередніх операцій, т. зв. затравочний латекс. а також ін. добавки) завантажують в реактор і перемішують у всьому обсязі. Отриманий латекс після видалення вінілхлориду сушать в розпорошить. камерах і порошок полівінілхлориду просівають. Хоча безперервний процес високопродуктивний, перевага часто віддається періодичному, бо їм можна отримати полівінілхлорид потрібного грануломет-річ. складу (розміри частинок в межах 0,5-2 мкм), що дуже важливо при його переробці. Емульсійний полівінілхлорид значно забруднений допоміжні. в-вами, що вводяться при полімеризації. тому з нього виготовляють тільки пасти і пластизоли (див. нижче пластикат).
Суспензійний полімеризацією в світі виробляється не менше 80% всього полівінілхлориду, двома ін. Способами-за
П олівінілхлорід переробляють всіма відомими методами переробки пластмас (див. Полімерних матеріалів переробка) як в жорсткі (вініпласт), так і в м'які, або пластифіковані (пластикат), матеріали та вироби (див. Табл.).
Вініпласт-продукт переробки полівінілхлориду, що містить слід, добавки. 1) гл. обр. термостабілізатори - акцептори HCl (соед. Pb, Sn, оксиди і солі щел.-зем. металів), а також іноді епоксідір. масла. орг. фосфіти; антиоксиданти фенольного типу; світлостабілізатори (похідні бензо-триазолів, кумаринів. Бензофенон. саліцилової к-ти, сажа. TiO2 і ін.); 2) мастила (парафіни. Воски та ін .; вводять для поліпшення плинності розплаву); 3) пігменти або барвники; 4) мінер. наповнювачі; 5) еластомер (напр. Сополимер акрилонитрил - бутадієн -стірол або етилен-вінілацетат в кол-ве 10-15% по масі; для підвищення ударної в'язкості). Композицію ретельно перемішують у змішувачах і переробляють в екструдерах або на вальцях. Вініпласт випускають у вигляді листів, плит, труб, прутків, погонажні-про-профільними матеріалів, а також гранул, з яких брало екструзією або литтям під тиском формують разл. вироби. Вініпласт легко піддається хутро. обробці, зварюється і склеюється. Його використовують як конструкційний корозійно-ностойкій матеріал для виготовлення хім. апаратури і комунікацій, вентиляц. повітропроводів, труб, фиттингов, а також для покриття підлог, облицювання стін, тепло- і звукоізоляції (пенополівінілхлорід), виготовлення плінтусів, віконних рам і ін. будує. деталей. З прозорого вініпласту виготовляють об'ємну тару для харч. продуктів, пляшки та ін.
Пластикат-продукт переробки полівінілхлориду, що містить крім компонентів, що використовуються при отриманні вініпласту. 30-90 мас. ч. пластифікатора (напр. ефірів фтало-вої, фосфорної, себациновой або адипінової к-т, хлорують. парафінів). Пластифікатор істотно знижує т-ру стеклования полівінілхлориду, що полегшує переробку композиції, знижує крихкість матеріалу і підвищує його відносить. подовження. Однак одночасно знижуються міцність і діелектричної. показники, хім. стійкість. Пластикат переробляють переважно. у вигляді паст і пластизолів (дисперсії емульсійного полівінілхлориду в пластификаторе); випускають у вигляді гранул або стрічок, листів, плівок (див. Плівки полімерні). Використовують його гл. обр. для виготовлення ізоляції та оболонок для електропроводів і кабелів. для вироб-ва шлангів, лінолеуму і плиток для підлог, матеріалів для облицювання стін і оббивки меблів, погонажних-профільних виробів, мистецтв. шкіри. Прозорі гнучкі трубки з пластикату застосовують в системах переливання крові та життєзабезпечення в мед. техніці. Полівінілхлорид з покращення. теплостійкість. вироблений в невеликих кол-вах, використовують для вироб-ва волокна (див. Полівінілхлорідпие волокна).
Світове вироб-во полівінілхлориду складає більше 12 млн. Т / рік (1982). Наїб. великі виробники полівінілхлориду: США, Японія, СРСР, ФРН, Італія, Франція. Великобританія, НДР.
Літ. Енциклопедія полімерів. т. 1, M. 1972, с. 439-54, 464-66; т. 2, M. 1974, с. 609-13; Encyclopedia of PVC, ed. by L. J. Nass, v. 1, N.Y.-Basel, 1976.
