21 Сополимеры винилхлорида. Производство, свойства и применение жесткого пвх(винипласта)

Для производства листов и пленок используется метод экструзии, состоящий из следующих стадий: смешение компонентов, получение пленки экструзией, каландрование пленки, прессование листов (рис. 9.1).

Порошкообразный ПВХ из хранилища / через бункер-циклон 2 и барабанный питатель 3 пневмотранспортом направляется в двухкорпусной вихревой смеситель, состоящий из смесителя с обогревом 4 и смесителя с охлаждением 5. ПВХ, унесен­ный воздухом из бункера-циклона 2, отделяется в рукавном фильтре 6 и поступает в общий трубопровод ПВХ. Стабилизатор (меламин) транспортером подается через бункер-циклон 7 в шаровую мельницу 8, где дробится и смешивается с небольшим количеством ПВХ. Полученная стабилизирующая смесь-концентрат из мельницы 8 подается в вакуум-приемник 9, а затем тарельчатым питателем 10 в смеситель 4, в ко­торый вводятся стеараты из плавителя и трансформаторное масло, служащие для пластификации композиции при переработке.

Воздух

Трансформаторное масло

В отдельных случаях в рецептуру винипласта вводят до 5 % пластификатора.

После тщательного перемешивания композиция подается в смеситель 5, откуда непрерывно поступает в бункер вибропитателя двухшнекового экструдера 11 со ще­левой головкой. В экструдере масса нагревается до 175-180°С, перемешивается и пластицируется. Из головки экструдера полимер выдавливается в виде бесконеч­ной ленты-полотна, которая поступает на верхний валок калибрующего каландра 12, нагретый до 155-160С, огибает средний валок и выходит в зазор между средним и нижним валками. С каландра лента направляется тяну­щими валками 13 в станок 14, где производится обрезка кромок (дисковыми ножа­ми) и нарезание ленты на листы (гильотинными ножницами). Далее лист поступает на транспортер укладчика 15. Таким образом, получают листы винипласта (пленоч­ный винипласт) толщиной 0,5-5 мм. Для получения более толстых листов (листово­го винипласта) толщиной 5-20 мм тонкие листы пленочного винипласта набирают в пакеты и прессуют на многоэтажных гидравлических прессах 16 .

Трубы диаметром 6-400 мм, стержни, прутки для сварки изделии из винипласта и другие профили получают по несколько упрощенной схеме с применением соответ­ствующей формующей головки в зкетрудере (отсутствуют каландр, пресс, изменены тянущие и резательные устройства)

Жесткий ПВХ(винипласт)обладает высокой химической стойкостью к действию кислот, щело­чей, бензина, масел, спиртов. Он является антикоррозионным материалом в интерва­ле температур от 0 до 60С, имеет хорошие диэлектрические свойства, легко под­вергается различной механической обработке (формованию, сварке). Недостатки винипласта — низкие термостабилыность и морозостойкость. При длительной экс­плуатации (особенно при изменении температуры) происходит ухудшение механи­ческих свойств винипласта. Для их улучшения ПВХ совмещают с каучукамп, хло­рированными полиолефинами, ABC-сополимерами и др. Ударная вязкость таких материалов повышается в 10 раз.

Винипласт используют для изготовления различных аппаратов, соединительных муфт, клапанов, труб и фасонных частей к ним, вентилей, корпусов смотровых фона­рей, вентиляционных воздуховодов, вентиляторов, теплообменной аппаратуры, де­талей химической аппаратуры, лабораторных приборов и других изделий.

Пленочный винипласт применяют для упаковки лекарств и пищевых продуктов, для изготовления обложек книг и папок; длительное время он использовался для изго­товления долгоиграющих небьющихся грампластинок, для электротехнических целей.

Сополимеры винилхлорида

Для улучшения свойств ПВХ производят сополимеризацию винилхлорида с различными непредельными соединениями. Наиболее распространены сополимеры ВХ и винилиденхлоридом, ВХ с ВА, ВХ с метилметакрилатом.

ВХ с ВДХ: эмульсионной полимеризацией. Наиболее распространены полимеры, содержащие 40%,85%. ВДХ улучшает перерабатываемость, увеличивает прочность, атмосферостойкость, хим. стойкость.

85% ВДХ- изготавливают трубки, патрубки, корпуса аккумуляторов, пленки для упаковки хим. агрессивных сред, детали хим. машин и оборудования.

40% ВДХ- производство латекса для пропитки тканей, как покрытие, как основа для лакокрасочной промышленности.

ВХ с ВА: содержит от 2 до 20% ВА. Получают теми же методами, что и ПВХ.

1гр:2-6% ВА: св-ва аналогичны св-ам ПВХ. Используется для получения прозрачных пленок, электроизоляция.

2гр:9-12% ВА: трубы, листы, пленка, для пищевой упаковки, производство грампластинок.

3гр:12-16% ВА: изготовление различных изделий.

4гр:18-20% ВА: применяется ограниченно, в основном для производства клея и в сочетании с другими полимерами как пленкообразующее в лакокрасочной промышленности.

ВХ с метилакрилатом- хловинит (листы, трубки, шланги, электроизоляция).

ВХ с метилметакрилатом- винипроз (специальные пленки и листы, применяемые в картографии, в печатных схемах.

22 Эластичный ПВХ (пленки из него называют пластикатом)

Получают па основе порошкообразного ПВХ и пластификаторов. В зависимости от назначения компози­ции содержат различное количество пластификаторов, стабилизаторов, наполните­лей, красителей. В промышленности пластикат выпускается в виде пленки (пленоч­ный пластикат) и в виде ленты, трубок или шлангов (кабельный пластикат).

Технологический процесс пр-ва пленочного пластиката методом экстру­зии состоит из следующих стадий: смешение компонентов, экструзия массы, калаидрование пленки, намотка и упаковка пленки (рис. 9.2).

ПВХ из хранилища 1 пневмотранспортом подают в бункер-циклон 2, а оттуда на вибросито 3 и в двухшнековый экструдер 4.Стеарат кальция из бункера пневмотранспортом направляется в бункер-циклон 5, расположенный над загрузочным бункером экструдера 4. Сюда же из весового мер­ника 6 самотеком поступает пластификатор.Смешение компонентов, пластикация и гомогенизация массы происходят в экструдере 4, откуда смесь через щелевую головку выдавливается в виде бесконечной пленки и транспортером непрерывно подается в зазор между валками четырехвалкового каландра 7. Температуру каждого валка каландра регулируют по­дачей пара в пределах 140-170°С.В процессе каландрования происходит ориентация макромолекул в направлении движения валков и окончательная калибровка пленки. После намотки на станке 8 рулоны пленки толщиной 0,12-2,0 мм транспортером по­дают па упаковку.

Свойства эластичного ПВХ можно изменять путем введения пластифи­каторов, различных добавок, а также в результате химической модификации.

Особо важное значение для переработки и применения ПВХ имеет совмести­мость его с. пизкомолекулярными пластификаторами, которые придают материалу гибкость, снижают хрупкость при низких температурах, облегчают условия перера­ботки и увеличивают срок службы изделий.

Пластифицированный ПВХ имеет высокие электроизоляционные свойства, об­ладает атмосферостойкостью, влагонепроницаемостыо, бензо- и маслостойкостыо, негорючестью и хорошей эластичностью. Физико-механические и диэлектрические свойства пластиката можно изменять в зависимо­сти от содержания пластификаторов и наполнителей, а также от молекулярной мас­сы исходного полимера. Большое влияние на свойства пленок оказывает температу­ра: с понижением температуры они становятся жесткими и хрупкими.

Пластикат используют во многих отраслях промышленности в качестве упаковочного материала, при изготовлении обуви, плащей, клеенки, манжетов-прокладок, для защиты от коррозии металлических и бетонных емкостей, различного инстру­мента, для изоляции проводов. Пленочный пластикат применяют также для изготов­ления средств индивидуальной защиты при работе с радиоактивными веществами. Водостойкий листовой пластикат используют для гидроизоляции строительных со­оружений. Кабельный пластикат служит для непосредственной изоляции проводов и кабелей и в виде защитных оболочек уже изолированного кабеля. Пластифицированный ПВХ также используется для изготовления искусствен­ной кожи (обивочной, обувной, одежной и др.). Пластифицированпый ПВХ, содержащий наполнители и красители, широко приме­няется для изготовления линолеума, плитки, профильных изделий.

Пенополивинилхлорид.Беспрессовым методом массу, состоящую из эмульсионного ПВХ, пластифика­торов (дибутилфталата и эфира метакриловой кислоты, способного полимеризоваться при нагревании) и инициатора, насыщают под давлением диоксидом углерода и выливают на конвейер. Нагреванием с помощью токов высокой частоты и конвекционным теплом массу вспенивают, охлаждают и нарезают блоки.

Плиточный пенопласт выпускают в виде плит от белого до желтого цвета. Пенополивинилхлорид негорюч, имеет небольшую теп­лопроводность, незначительно изменяющуюся во влажной атмосфере, низкую плотность, хорошие звукоизоляционные свойства. Плиты устойчивы к действию воды, масел, кислот, щелочей, а также плесени.

Пепополивнпилхлорид используют в качестве тепло- и звукоизоляционного ма­териала в строительной технике, судо- и авиастроении, машиностроении, вагоно­строении.

Хлорированный ПВХ (ХПВХ) является более теплостойким полимером, чем ПВХ; получают его хлорированием полимера газообразным хлором в хлорированных угле­водородах . Выделяют хлорированный ПВХ смешением теплого ра­створа с водой . Он носит также название перхлорвинил, содержит 60-68 % С1; по внешнему виду — это мелкий порошок белого пли бледно-желтого цвета, хорошо растворимый в кетонах, сложных эфирах, хлорированных в ароматических углеводородах. Его строение может быть представлено формулой: [- СН₂ - СНС1 - СНС1 - СНС1 - СН₂ - СНС1 -_n

Перхлорвинил обладает высокой химической стойкостью к хромовой смеси, цар­ской водке, фосфорной кислоте, растворам гипохлорита и перманганата калия, амми­ака, едких щелочей , серной и соляной кислот. Теплостойкость перхлорвинила невысока. Уже при 100-105 °С он размягчает­ся, поэтому эксплуатационным пределом считают температуру 85°С.

Перхлорвинил применяется для изготовления лаков и эмалей для антикоррози­онной защиты машин, аппаратов, металлических конструкций, морских и речных судов, сельскохозяйственных машин, вагонов; труб для транспортировки жидких отходов производств, для систем водоочистки и канализации; волокна «хлорин», применяемого для получения фильтровальных тканей, спец­одежды, лечебного белья; в электротехнической промышленности и др.

Поливинилиденхлорид ПВДХ. [-CH₂-CC1₂-]_nИсходное сырье – трихлорэтан, получаемый хлорированием этилена. При быстром охлаждении материала он имеет аморфное строение, а при медленном – можно получить кристаллический полимер с Тпл = 190 °С и Тразл = 215 °С. Химически стойкий. Т.к. Тпер. = 180 °С, а при 150 °С отщепляется HCl, то при синтезе не добиваются высоких ММ. Применяется для пропитки тканей.