Курсовая работа: Метод суспензионной полимеризации винилхлорида
Стабилизаторами эмульсии служат поливиниловый спирт,
метилцеллюлоза, желатин и др. Водорастворимая метилцеллюлоза с содержанием 26–32%
метоксильных групп наиболее надежно защищает капли мономера от агрегирования
при значительно более низких концентрациях по сравнению с другими
стабилизаторами эмульсии. Введение в эмульсию небольших количеств
модифицирующих добавок (арил-, алкилсульфонатов, эфиров глицерина и жирных кислот
и др.) повышает пористость полимера и его способность поглощать пластификатор,
а также улучшает перерабатываемость и термостабильность поливинилхлорида.
Для поддержания постоянного значения рН при полимеризации
винилхлорида вводят буферные добавки (водорастворимые карбонаты или фосфаты).
В качестве разрабатываемой
фазы в данной работе выбран процесс полимеризации в автоклаве, который идет
по следующей экзотермической реакции: .
Поэтому
необходим отвод теплоты из зоны реакции.
Важнейшим параметром процесса, определяющим молекулярный вес
поливинилхлорида и степень разветвленности его макромолекул, является температура
полимеризации. Для получения поливинилхлорида с узким молекулярно-весовым
распределением отклонение от заданной температуры не должно превышать 0,5°С.
Вот как зависит константа Фикентчера К от температуры
полимеризации:
Температура, 0С…………72 67 60 54 50
К………………………….55 60 65 70 75 [3, стр. 86]
Константа Фикентчера может быть получена исходя из вязкости 1%-го
раствора полимера в циклогексаноне по формуле:
,
где Z – отношение вязкости полимера к вязкости чистого циклогексанона
(при температуре 250С и диаметре капилляра вискозиметра 0,6–0,8 мм);
с – концентрация полимера, г на 100 мл раствора. [4,
стр. 101]
Термостабильность полимера также зависит от температуры.
Поливинилхлорид, синтезированный при 50°С, имеет более высокую
термостабильность, чем полимер, полученный при 60°С. При перегреве может
произойти спекание, а иногда и разложение массы. На свойства суспензионного
полимера влияют также массовые соотношения воды и мономера, степень конверсии и
другие факторы. Для получения полимера с необходимыми физико-механическими
показателями выбранная рецептура должна сочетаться с оптимальными условиями
процесса.
В эмалированный реактор-автоклав 1 (рис. 4 в приложении)
емкостью 10–25 м3 с мешалкой и рубашкой для обогрева и
охлаждения реакционной смеси подают определенные количества деминерализованной
воды из мерника 2, раствора стабилизатора эмульсии из емкости 3 (через
фильтр 4) и раствора инициатора в мономере из мерника 5. Затем
реактор продувают азотом и при перемешивании загружают жидкий винилхлорид,
поступающий из мерника 6.
Ниже приведены нормы загрузки компонентов (в мас. ч.):
Винилхлорид…………………. 100
Вода…………. ……………. 200
Пероксидикарбонат……. 0,03–0,05
Порофор………………………… 0,01–0,03
Метилцеллюлоза…………… 0,1–0,5
После загрузки компонентов в рубашку реактора подают горячую воду
для нагревания реакционной смеси до 30–40°С. Температуру поддерживают строго
определенной для получения поливинилхлорида с заданными свойствами.
Продолжительность полимеризации при 50–57°С и давлении 0,7–1 МПа (7–10
кгс/см2) составляет 12–15 ч, степень конверсии около 90%.
Окончание процесса определяется по понижению давления в реакторе до 0,2–0,3 МПа
(2–3 кгс/см2).
Непрореагировавший винилхлорид при нагревании удаляется сначала
вакуумированием, а затем барботированием суспензии азотом. Регенерированный
винилхлорид возвращается на полимеризацию.
Суспензия полимера под давлением азота из полимеризатора передавливается
в высадитель 7, в котором разбавляется деминерализованной водой до 20%-ой
концентрации и одновременно охлаждается. Этот же аппарат используется как
промежуточная емкость для обеспечения непрерывности последующих стадий
процесса.
Реакционную массу подают на центрифугу непрерывного действия 8 для
отделения полимера от маточного раствора и его промывки. Маточный раствор и
промывные воды проходят через ловушку 9 в систему очистки сточных вод.
Полимер с влажностью около 25% подается в аппарат 10 для сушки.
Сушку полимера производят горячим воздухом в аппаратах типа
«труба-сушилка», в камерных сушильных агрегатах, в сушилках с кипящим слоем, а
также во вращающихся барабанных сушилках. После сушки до содержания влаги в
полимере не выше 0,3% его просеивают через мельничные сита 11 (чаще типа
ХРШ), подают в специальные хранилища, а затем упаковывают в мешки. [5, стр. 24–26]
2.4
Свойства и применение готового продукта, технические требования по ГОСТ
Свойства
поливинилхлорида: ММ = (10–150)*103;
температура стеклования (температура размягчения) 75–800С;
температура текучести 150–2200 С; при нагревании до 1200С
в нем начинаются процессы деструкции с выделением HCl; плотность 1,35–1,43 г./см3;
морозостойкость до -100С (у Винилпласта, твердого ПВХ) до -500С
(у Пластиката, мягкого ПВХ); водопоглощение 0,05–0,4% – у ПВХ-твердого, 0,15–0,7%
– у ПВХ-мягкого; допустимая остаточная влажность 0,2–0,2% – у ПВХ-твердого, 0,2–0,2%
– у ПВХ-мягкого; усадка (при изготовлении изделий) ПВХ-твердый 0,5–0,7%,
ПВХ-мягкий 1,0–2,5%.
Химические
свойства: Поливинилхлорид растворим в
дихлорэтане, циклогексане, хлор и нитробензоле, ограниченно в бензоле, ацетоне,
не растворим в воде, спиртах, углеводородах. Стоек в растворах щелочей кислот,
солей; атмосферо- и грибостоек.
Физические
свойства: Поливинилхлорид – термопластичный
полимер. Аморфный. Трудногорюч (большое содержание хлора делает ПВХ
самозатухающим). При температурах выше 1200С начинается заметное
отщепление HCl, протекающее количественно при 300–3500С. При более
высоких температурах наблюдается разрыв полимерных цепей с образованием
углеводородов. Разложение полимера сопровождается изменением его цвета от
«слоновой кости» до вишнево-коричневого.
Эксплуатационные
свойства: 1) ПВХ-твердый: жесткий, твердый,
прозрачный до матового, хорошо соединяется при сварке, некоторые типы
физиологически нейтральны. Размягчается при температуре 65–700С.
Стойкий к кислотам, щелокам, маслам, жиру, бензину. 2) ПВХ-мягкий: мягкий и
эластичный, зависит от количества пластификатора (до 60%) и температуры
применения, прозрачный до матового, стойкость к химикатам в зависимости от
состава и температуры.
Поливинилхлорид
перерабатывают всеми известными методами переработки пластмасс как в жесткие
(винилпласт, твердый ПВХ), так и в мягкие (пластикат, мягкий ПВХ) материалы и
изделия. [6]
Марочный
ассортимент и области применения ПВХ представлен в таблице 1:
Таблица 1
Материал |
Обозначение и марка |
Нормативно-техническая
документация |
Применение |
ПВХ суспензионный |
ПВХ-С
ПВХ-С-8939-М
ПВХ-С-7459-М
ПВХ-С-7059-М
ПВХ-С-7058-М
ПВХ-С-7056-М
ПВХ-С-6359-М
ПВХ-С-6358-М
ПВХ-С-7058-У
ПВХ-С-6388-Ж
ПВХ-С-6370-Ж
ПВХ-С-5868-ПЖ
ПВХ-Ж-4700-Ж
ПВХ-Ж-6346-М
|
ГОСТ 14332 – 78 |
Специальные виды
кабельного пластиката, пленки, искусственные кожи, линолеум, жесткие и
пластифицированные изделия, хлорированный ПВХ |
ПЗХ эмульсионный |
ПВХ-Е
ПВХ-Е-7050-М
ПВХ-Е-6650-М
ПВХ-Е-6250-Ж
ПВХ-Е-5850-Ж
ПВХ-Е-5450-Ж
ПВХ-П-7002-Н
ПВХ-П-6602-Н
ПВХ-П-6202-Н
ПВХ-П-7002-С
ПВХ-П-6602-С
ПВХ-П-7002-В
ПВХ-П-6602-В
ПВХ-П-6202-В
|
ГОСТ 14039 – 78 |
Мягкие изделия, высоко
прочная искусственная кожа, пленки, линолеум, плитки, жесткие изделия,
пенопласты |
ПВХ массовый |
ПВХ-М
ПВХ-М-7069-У
ПВХ-М-6479-У
ПВХ-М-6470-Ж
|
ТУ 6–01–678 – 86 |
Для изготовления
пластифи-цированных изделий (кабель-ного пластиката, шлангов, труб,
искусственных кож, мягких листов, пленочных материалов) и экструзион-ного
линолеума, для изготов-ления жестких изделий (труб, пластин) методом
экструзии |
Сополимеры винилхлорида |
A-15–0
А-15-ОМ
А-25 (сополимер с
винилацетатом)
СХБ-20 (сополимер с
бутилакрилатом)
ВХВД-40
СВХ-1
СВХ-П (сополимер с
винилдихлоридом)
|
ТУ 6–01–1181 – 79 |
В производстве
лакокрасочных материалов, магнитных и ферримагнитных лент кожевенной
промышленности |
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5 |