ximia.org - сайт о химии для химиков
РАЗДЕЛЫ САЙТА
Разная химия
Неорганическая
Органическая
Биологическая
Наглядная биохимия
Токсикологическая

База знаний
Химическая энциклопедия
Справочник по веществам
Таблица Д.И. Менделеева
Гетероциклические соед.
Теплотехника
Углеводы

Партнёры по химии
Всё об Алхимии

Химия в жизни
Каталог предприятий

Дополнительно
Лекарственные средства Фармацевтический справ.
 
Всё о Химии - Ximia.org

ПОЛИВИНИЛХЛОРИД


Алфавитный указатель: А Б В Г Д Е Ж З И К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я


ПОЛИВИНИЛХЛОРИД (ПВХ, вестолит, хосталит, вин-нол, корвик, сольвик, сикрон, джеон, ниппеон, луковил, хелвик, норвик и др.) [—CH2CHCl—]n, бесцв. термопластичный полимер; мол. м. (10-150)·103; плотн. 1,35-1,43 г/см3, насыпная плотн. порошка 0,4-0,7 г/см3; т. стекл. 75-800C; т-ра текучести 150-2200C. Раств. в дихлорэтане, циклогексаноне, хлор- и нитробензоле, ТГФ, ДМФА, ограниченно-в бензоле, ацетоне, не раств. в воде, спиртах, углеводородах. Стоек в р-рах щелочей, K-T, солей; атмосфере- и грибостоек. Трудногорюч. При т-рах выше 1200C начинается заметное отщепление HCl, протекающее количественно при 300-3500C. При более высоких т-рах наблюдается разрыв полимерных цепей с образованием углеводородов. Физ.-хим. св-ва П. зависят от способа, рецептуры и режима его получения. Важный показатель качества П., определяющий его назначение,-величина К (константа Фикентчера), характеризующая среднюю мол. массу П. Ее определяют по ур-нию:

3562-6.jpg

где hОTH- относит. вязкость р-ра П., с - концентрация р-ра (в г/100 мл), k= К ·10 -3. Др. показатели качества: насыпная плотность, содержание влаги, гранулометрич. состав, способность поглощать пластификатор, константа скорости элиминирования HCl.

Получают П. полимеризацией винилхлорида (В.). Скорость процесса в р-ре подчиняется кинетич. ур-нию для гомог. радикальной полимеризации. Однако поскольку П. не раств. в В., полимеризация в массе мономера, а также в водной среде носит гетерофазный характер. Из-за низкой подвижности макрорадикалов в твердой фазе затруднено их взаимод. и, следовательно, мала скорость обрыва полимерной цепи; в то же время константы скорости инициирования и роста цепи остаются такими же, как в гомог. среде. Поэтому с увеличением кол-ва П. возрастает и общая скорость полимеризации (автокаталитич. процесс). Скорость р-ции увеличивается до степени превращ. мономера 60-70%, затем начинает уменьшаться из-за его исчерпания. Тепловой эффект р-ции 92,18 кДж/моль, энергия активации ок. 83,80 кДж/моль. Степень полимеризации в значит, мере зависит от т-ры, что объясняется склонностью В. к р-ции передачи цепи. Т-ра полимеризации оказывает нек-рое влияние и на степень кристалличности П. При т-рах от -10 до 20 0C получают П. с повыш. синдиотактичностью и т. стекл. до 1050C.

Пром. произ-во П. (в т. ч. и в СССР) осуществляют тремя способами: 1) суспензионная полимеризация по периодич. схеме. В., содержащий 0,02-0,05% по массе инициатора (напр., ацилпероксиды, диазосоединения), интенсивно перемешивают в водной среде, содержащей 0,02-0,05% по массе защитного коллоида (напр., метилгидроксипропилцеллюло-за, поливиниловый спирт). Смесь нагревают до 45-65 0C (в зависимости от требуемой мол. массы П.) и заданную т-ру поддерживают в узких пределах с целью получения однородного по мол. массе П. Полимеризация протекает в каплях В., в ходе ее происходит нек-рая агрегация частиц; в результате получают пористые гранулы П. размером 100-300 мкм. После падения давления в реакторе (степень превращения В. ок. 85-90%) удаляют непрореагир. мономер, П. отфильтровывают, сушат в токе горячего воздуха, просеивают через сита и расфасовывают. Полимеризацию проводят в реакторах большого объема (до 200 м3); новые произ-ва полностью автоматизированы. Уд. расход В. 1,03-1,05 т/т П. Преимущества способа: легкость отвода тепла р-ции, высокая производительность, относит. чистота П., хорошая совмещаемость его с компонентами при переработке, широкие возможности модификации св-в П. путем введения разл. добавок и изменения параметров режима.

2) Полимеризация в массе по периодич. схеме в две ступени. На первой В., содержащий 0,02-0,05% по массе инициатора, полимеризуют при интенсивном перемешивании до степени превращ. ок. 10%. Получают тонкую взвесь частиц ("зародышей") П. в мономере, к-рую переводят в реактор второй ступени; сюда же вводят дополнит. кол-ва мономера и инициатора и продолжают полимеризацию при медленном перемешивании и заданной т-ре до степени превращения В. ок. 80%. На второй ступени происходит дальнейший рост частиц П. и их частичная агрегация (новых частиц не образуется). Получают пористые гранулы П. с размерами 100-300 мкм в зависимости от т-ры и скорости перемешивания на первой ступени. Незаполимеризовав-шийся В. удаляют, П. продувают азотом и просеивают. Порошок сыпуч и легко перерабатывается. Преимущества перед суспензионным способом: отсутствие стадий приготовления водной фазы, выделения и сушки П., в результате уменьшаются капиталовложения, энергозатраты и расходы на обслуживание. Недостатки: затруднены отвод тепла р-ции и борьба с коркообразованием на стенках аппаратуры; образующийся П. неоднороден по мол. массе, его термостойкость ниже, чем у П., полученного первым способом.

3) Эмульсионная полимеризация по периодич. и непрерывной схеме. Используют р-римые в воде инициаторы (H2O2, персульфаты), в качестве эмульгаторов - ПАВ (напр., алкил- или арилсульфаты, сульфонаты). Радикалы зарождаются в водной фазе, содержащей до 0,5% по массе инициатора и до 3% эмульгатора; затем полимеризация продолжается в мицеллах эмульгатора. При непрерывной технологии в реактор поступают водная фаза и В. Полимеризация идет при 45-600C и слабом перемешивании. Образующийся 40-50%-ный латекс с размерами частиц П. 0,03-0,5 мкм отводится из ниж. части реактора, где нет перемешивания; степень превращения В. 90-95%. При периодич. технологии компоненты- (водная фаза, В. и обычно нек-рое кол-во латекса от предыдущих операций, т. наз. затравочный латекс, а также др. добавки) загружают в реактор и перемешивают во всем объеме. Полученный латекс после удаления В. сушат в распылит. камерах и порошок П. просеивают. Хотя непрерывный процесс высокопроизводителен, преимущество часто отдается периодическому, ибо им можно получить П. нужного грануломет-рич. состава (размеры частиц в пределах 0,5-2 мкм), что очень важно при его переработке. Эмульсионный П. значительно загрязнен вспомогат. в-вами, вводимыми при полимеризации, поэтому из него изготовляют только пасты и пластизоли (см. ниже пластикат).

Суспензионной полимеризацией в мире производится не менее 80% всего П., двумя др. способами-по ~10%.

П. перерабатывают всеми известными методами переработки пластмасс (см. Полимерных материалов переработка)как в жесткие (винипласт), так и в мягкие, или пластифицированные (пластикат), материалы и изделия (см. табл.).

ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА ВИНИПЛАСТА И ПЛАСТИКАТА

Показатель

Винипласт

Пластикат

Плотн., г/см3

1,35-1,43

1,18-1,30

Прочность, MПа



при растяжении

40-70

10-25

при сжатии

60-160

6-10

при статич. изгибе

70-120

4-20

Относит.удлинение, %

5-40

20-44

Твердость по Бринеллю, МПа

110-160

-

Модуль упругости при растяжении, МПа

2600-4000

7-8

Уд. ударная вязкость для пластин толщиной 4 мм с надрезом (радиус 1 мм), кг/см · см2

7-15

-

Теплопроводность, Вт/ (м·К)

0,16-0,19

0,12

Уд. теплоемкость, кДж/ (кг · К)

1,05-2,14

1,47

Температурный коэф. линейного расширения, 0C -1

(50-80)·10 -6

(100-250)·10 -6

Уд. объемное электрич. сопротивление (при 200C), Ом·см

1014-1015

109-1014

Тангенс угла диэлектрич. потерь (при 50 гц)

0,01-0,02

0,1

Диэлектрич. проницаемость (при 50 гц)

3,1-3,5

4,2-4,5

Электрич. прочность (200C), МВ/м

15-35

25-40

Водопоглощение за 24 ч (20 0C), %



материал на основе П., полученного методами 1 и 2

до 0,1

0,05-0,7 (до 1,5)

материал на основе П., полученного методом 3

до 0,6

до 5

Винипласт-продукт переработки П., содержащего след, добавки: 1) гл. обр. термостабилизаторы - акцепторы HCl (соед. Pb, Sn, оксиды и соли щел.-зем. металлов), а также иногда эпоксидир. масла, орг. фосфиты; антиоксиданты фенольного типа; светостабилизаторы (производные бензо-триазолов, кумаринов, бензофенонов, салициловой к-ты, сажа, TiO2 и др.); 2) смазки (парафины, воски и др.; вводят для улучшения текучести расплава); 3) пигменты или красители; 4) минер. наполнители; 5) эластомер (напр., сополимер акрилонитрил - бутадиен -стирол или этилен-винилацетат в кол-ве 10-15% по массе; для повышения ударной вязкости). Композицию тщательно перемешивают в смесителях и перерабатывают в экструдерах или на вальцах. Винипласт выпускают в виде листов, плит, труб, прутков, погонажно-про-фильных материалов, а также гранул, из к-рых экструзией или литьем под давлением формуют разл. изделия. Винипласт легко поддается мех. обработке, сваривается и склеивается. Его используют как конструкционный коррозион-ностойкий материал для изготовления хим. аппаратуры и коммуникаций, вентиляц. воздуховодов, труб, фиттингов, а также для покрытия полов, облицовки стен, тепло- и звукоизоляции (пенополивинилхлорид), изготовления плинтусов, оконных переплетов и др. строит. деталей. Из прозрачного винипласта изготовляют объемную тару для пищ. продуктов, бутылки и др.

Пластикат-продукт переработки П., содержащего помимо компонентов, используемых при получении винипласта, 30-90 мас. ч. пластификатора (напр., эфиров фтале-вой, фосфорной, себациновой или адипиновой к-т, хлорир. парафинов). Пластификатор существенно снижает т-ру стеклования П., что облегчает переработку композиции, снижает хрупкость материала и повышает его относит. удлинение. Однако одновременно снижаются прочностные и диэлектрич. показатели, хим. стойкость. Пластикат перерабатывают преим. в виде паст и пластизолей (дисперсии эмульсионного П. в пластификаторе); выпускают в виде гранул или лент, листов, пленок (см. Пленки полимерные). Используют его гл. обр. для изготовления изоляции и оболочек для электропроводов и кабелей, для произ-ва шлангов, линолеума и плиток для полов, материалов для облицовки стен и обивки мебели, погонажно-профильных изделий, искусств. кожи. Прозрачные гибкие трубки из пластиката применяют в системах переливания крови и жизнеобеспечения в мед. технике. П. с повыш. теплостойкостью, производимый в небольших кол-вах, используют для произ-ва волокна (см. Поливинилхлоридпые волокна).

Мировое произ-во П. составляет более 12 млн. т/год (1982). Наиб. крупные производители П.: США, Япония, СССР, ФРГ, Италия, Франция, Великобритания, ГДР.

Полимеризация В. под действием света впервые изучена Э. Бауманом в 1872; первый пром. синтез П. осуществлен в Германии в 1930 эмульсионной полимеризацией В.


===
Исп. литература для статьи «ПОЛИВИНИЛХЛОРИД»:
Энциклопедия полимеров, 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.

И. Б. Котляр.

Страница «ПОЛИВИНИЛХЛОРИД» подготовлена по материалам химической энциклопедии.

 

Всё о Химии для учеников, учителей, студентов и просто химиков