Взаимное превращение новолачных и резольных смол

9 Получение пластмасс

Резольные смолы можно получать не только непосредственной резольной конденсацией, но и из новолачной смолы. Такой двухстадийный процесс получения резольных смол выгоден тем что конденсация и сушка новолачных смол могут быть проведены' зна­чительно глубже, чем для резольных смол, которые при затянув­шейся варке или сушке могут преждевременно перейти в неплавкое и нерастворимое состояние.

Перевод новолачных смол в резольные можно осуществить об­работкой новолачной смолы формальдегидом или его производ­ными. Формалин для этого применяется сравнительно редко, так как введение в новолачную смолу содержащихся в формальдегиде воды и метанола нежелательно. Чаще всего новолачные смолы пе­реводят в резольные добавкой гексаметилентетрамина. Химизм перевода новолачной смолы в резольную действием уротропина точно не выяснен. Прежде полагали, что механизм действия гекса­метилентетрамина заключается в его разложении водой с образо­ванием свободного формальдегида, который вступает в реакцию, и свободного аммиака, который катализирует процесс. По другой теории фенол и новолак дают с гексаметилентетрамином промежу­точное аминосоединение, от которого затем азот полностью отщеп-ляется в виде аммиака. Однако эти теории находятся в противоре-кспериментальными данными, согласно которым: процесс новолачной смолы в резольную гексаметилентетрамином 1ет не только в водной, но и в безводной и в спиртовой сре­дах и часть азота остается в смоле.

Более вероятно предположение, что при воздействии гексамстн-лентетрамииа на иоволачную смолу вначале происходит связыва­ние фенольных ядер в линейные цепи метиленовыми группами, а затем сшивка линейных молекул в пространственные полимеры группами

—CH₂—NH—CH₂—*

Для перевода новолачной смолы в термореактивную пользуются также параформом.

Обратный процесс, т. е. переход резольной смолы в новолачую, встречается лишь в исключительных случаях, например если неправильная дозировка в производстве новолачной смолы привела к получению резольной смолы. Резол может быть переведен в новолак воздействием фенола или его заменителей, в первую очередь крезолов.

Весьма важен вопрос перевода резита в резольную или новолачную смолу, так как это позволило бы использовать значитель­ные отходы пластмасс. Этого можно достигнуть обработкой резита в автоклаве фенолом при повышенных температуре и давлении. Однако большой расход фенола, нестандартность продукта и дру­гие отрицательные стороны этого процесса делают его нерента­бельным. Единственным способом рентабельного использования резитовых отходов в настоящее время является добавка его к пресс-материалам в количестве до 7% от массы пресс-порошка.

Сырьем для получения новолачных смол обычно служат фенол, крезолы, ксиленолы и их смеси; в качестве альдегидного сырья чаще всего применяется формалин, содержащий 40% объемных СН₂О, а как катализатор — соляная, щавелевая и другие кислоты.

Преимуществом соляной кислоты является наибольшая каталитическая активность и летучесть. Значительно реже (например при изготовлении фенололигниновых и фенолодревесных смол) приме­няется серная кислота, нелетучая и менее активная в качестве катализатора. Соляная и серная кислоты обладают сильным кор­родирующим действием; щавелевая и фосфорная кислоты слабо диссоциированы, поэтому они как катализаторы малоактивны и обусловливают спокойно протекающую, легко управляемую реак­цию конденсации. Смолы получаются при этом более светлыми и светостойкими. Ввиду слабой активности этих кислот их прихо­дится брать в больших количествах.

Каталитическое действие оказывает также муравьиная кислота, всегда присутствующая в формалине.

Мольное соотношение фенола и формальдегида берут обычно равным 7:6, что соответствует 27,4 г формальдегида на 100 г фенола. Повышенное содержание фенола в реакционной смеси увели­чивает расходный коэффициент по фенолу, повышает содержание свободного фенола в готовой смоле, снижает средний молекуляр­ный вес смолы и ее температуру размягчения. Снижение относительного содержания фенола в смеси может привести к образова­нию неплавких смол типа резита.

Основные операции в производстве новолачиых смол: под­готовка сырья (фенола, формалина и катализатора), приготовление реакционной смеси, конденсация (варка), приводящая к образованию водной смолы, сушка (или выпарка) до попучения безводной смолы и термообработка ее, слив, охлаждение и измельчение смолы.

Подготовка сырья. Основной операцией в подготовке сырья является плавление фенола, производимое различными спо­собами, из которых промышленное значение получили выплавление острым водяным паром, горячим фенолом, плавка в водяных и воздушных камерах и цистернах.

Выплавка в цистернах применяется при транспортировке фенола в цистернах, обогреваемых паровыми змеевиками. Когда цистерна поступает на завод-потре­битель, то внутрь змеевика подается обогревающий пар и расплавленный фенол перекачивается центробежным насосом специальной конструкции (установленным внутри цистерны) в стационарную заводскую цистерну, по конструкции анало­гичную железнодорожной цистерне.

При перевозке на сравнительно недалекие расстояния можно использовать необогреваемые, но снабженные теплоизоляцией цистерны.

По механизации процесса, герметизации его и производительности выплавку в цистернах можно считать лучшим способом плавления фенола.

Жидкий фенол, содержащий ~10% воды, не застывает при транспортировке, и поэтому его не нужно плавить. Наличие в феноле 10—15% воды не сказывается заметно на ходе смолообра­зования при конденсации с 40%-ным формалином. Но при упот­реблении 30%-ного формалина применение водного фенола не­желательно, так как происходит слишком сильное разбавление реагентов и скорость реакции уменьшается.

Формалин обычно транспортируется в алюминиевых цистернах, бочках или стеклянных бутылях. На заводе-потребителе формалин перекачивается центробежными насосами в хранилище, изготов­ленное из алюминия.

Для дозировки фенола и формалина применяются объемные и весовые мерники. Последние обеспечивают большую точность дозировки н поэтому более целесообразны.

Подготовка катализатора — соляной кислоты — сводится к по­лучению 10%-пого водного раствора НСl. Катализатор в данном случае добавляется частями во избежание слишком бурной реак­ции. Приготовление реакционной фенолоальдегидной смеси может производиться в алюминиевых смесителях или непосредственно в варочном котле.

Получение фенолоальдегидных смол. В настоящее время известны два периодических способа изготовления феноло­альдегидных смол — моно- и диаппаратный.

По моноаппаратному способу конденсацию и сушку проводят в одном аппарате. В таком случае упрощается аппаратура и техно­логический процесс, так как отсутствует операция слива водной смолы из варочного котла в сушильный. Однако для конденсации и сушки к конструкции реактора предъявляются противоположные требования. Так, для быстрой сушки требуется большое зеркало испарения и небольшая высота аппарата. Конденсация же, наобо­рот, лучше протекает в высоких и нешироких аппаратах, так как уменьшается опасность переброса жидкости из котла в холодиль­ник в наиболее бурный период экзотермической реакции.

По диаппаратному способу конденсацию и сушку проводят в различных аппаратах. Для конденсации применяют неширокие и высокие аппараты, а для сушки — низкие и широкие.

Диаппаратный способ имеет несколько вариантов, из которых наиболее распространена установка из одного варочного и двух или более сушильных аппаратов. Продукт конденсации сливают в сушильные котлы непосредственно из варочных аппаратов или же вначале перегружают в конические отстойники. После отстаивания воду сливают, а нижний слой — водную смолу — подают в сушиль­ные котлы.

В настоящее время основным способом является моноаппаратный; диаппаратный применяется довольно редко, так как, наряду с большей сложностью самого процесса и аппаратуры, он дает большие потери и, следовательно, меньший выход смолы.

Варочно-сушилышй реактор, для изготовления новолачной смолы по моноаппаратному способу представляет собой вертикальный цилиндрический аппарат со сферическим днищем, изготовленный из легированной стали, биметалла или никеля (для более светлых и светостойких смол).

Днище реактора и его цилиндрическая часть покрыты паровой рубашкой.

Для интенсификации производства новолачных смол более це­лесообразна рубашка с штампованными отверстиями, которая позволяет применять пар давлением до 20 кгс/см² при толщине стенки реактора 14 мм и рубашки 11 мм.

Повышение давления и, следовательно, температуры пара уско-пяет и углубляет процесс сушки.

Реактор снабжен якорной или рамной мешалкой, делающей 40—60 об/мин. Эти мешалки обеспечивают хороший теплообмен реакционной массы со стенками реактора и препятствуют перегреву смолы, так как удаляют ее со стенок. Электродвигатель и редуктор к мешалке, а также два смотровых окна (одно для освещения, а другое для наблюдения за реакционной смесью) располагают на крышке реактора, рисунок 40.

1-планетарный привод; 2-люк для чистки реактора; 3-крышка; 4-корпус; 5-паровая рубашка; 6-мешалка; 7-сливное устройство; 8-днище

Рисунок 40 - Реактор для производства сухих новолачных смол

 

Для осмотра и чистки реактора на крышке имеется люк, а в нижней части — широкий штуцер для слива готовой смолы.

Варочно-сушильный реактор соединен с холодильником, кото­рый работает как обратный при конденсации и переключается на прямой- при сушке. Холодильники установлены вертикально или наклонно; в последнем случае требуется меньшая высота помеще­ния рисунок 41.

 

1-реактор; 2-холодильник; 3-приемник конденсата; 4-смотровые фонари

Рисунок 41 - Схема реакционного агрегата для производства смол

 

Объем реакторов и коэффициент их заполнения непрерывно увеличиваются. В настоящее время для производства новолачных смол применяют реакторы емкостью до 10—15м³ при коэффи­циенте заполнения 0,75—0,8.

Холодильник соединен со сборником конденсата, а сборник- с вакуум- насосом. Между сборником и вакуум- насосом обычно уста­навливают ресивер, которым предохраняет вакуум-насос от попа­дания брызг и выравнивает вакуум в системе. Ресивер необходим при поршневых вакуум-насосах, создающих неравномерный отсос и имеющих клапаны, засорение которых нарушает работу насоса Обычно для производства новолачной смолы применяется следующая рецептура (вес. ч.):

Фенол 100

Формальдегид 27,4

Соляная кислота (в пересчете на НСl) 0,3

Р!з весовых мерников фенол и формалин сливают в реактор и через воронку добавляют половину соляной кислоты, открывают кран иа воздушнике и конденсатор переключают на обратный. Сырье с катализатором перемешивают в течение 10 мин и отби­рают пробу для определения рН смеси.

Если рН соответствует регламенту (рН = 1,6 2,2), то в ру­башку реактора пускают пар давлением 1,0—1,5 кгс/см² и при ра­ботающей мешалке в течение 30—45 мин нагревают смесь до 70—75 °С. Дальнейший подъем температуры происходит за счет экзотермической реакции, тепловой эффект которой равен 140 ккал на 1 кг реагирующего фенола. Внешний признак наступления экзо­термической реакции — появление характерных «змеек» на поверх­ности реакционной смеси. При достижении 90°С мешалку останавливают и в рубашку подают охлаждающую воду для предотвращения слишком бурной реакции. Когда установится равномерное кипение, прекращают впуск охлаждающей воды, снова включают мешалку и добавляют вторую порцию соляной кислоты *. Через 10—15 мин реакция ослабевает и возобновляется пуск пара в рубашку.

* Если вместо соляной применяется щавелевая кислота, то она загружается в количестве 1% от массы фенола в виде водного 50%-ного раствора и в один прием, так как процесс тогда протекает спокойнее.

Общая длительность процесса варки ~ 1,5 ч с момента помутнения смеси. Конец варки определяется по плотности эмульсии, ко­торая должна быть в пределах 1,17—1,2 г/см³, в зависимости от природы фенольного сырья. Кроме того, определяют способность смолы к желатинизации при нагревании на плитке до 200 °С. Если происходит «зарезинивание», т.е. желатинизация пробы в данных условиях, то это указывает, что полученная водная смола имеет термореактивный характер (возможно, из-за неправильной дози­ровки) и режим сушки должен быть иной, чем для новолачной смолы.

При переходе на сушку обратный холодильник переключается на прямой и включается вакуум-насос. Во избежание переброса смолы в холодильник вакуум увеличивают постепенно. Вначале вакуум уменьшается из-за значительного выделения паров и час­тичного проскока их через конденсатор.

К концу сушки вакуум уве­личивается до 700 мм рт. ст. и выше. Температуру смолы постепенно повышают до 135—140°С в конце сушки. После собственно сушки т е. удаления летучих, следует выдержка при повышенной температуре'(термообработка). Конец сушки и термообработки определяется по температуре каплепадения (по Уббелоде) в пре­делах 95—105 °С. В готовую смолу вводят смазку (для некоторых видов пресс-порошков), перемешивают в течение 15—20 мин и смолу сливают.

Режим конденсации и сушки контролируется путем сопоставления получаемых кривых со стандартными (рис. 42а,б ).

 

а - температурная кривая варки; б - температурная кривая сушки новолачной смолы

Рисунок 46

 

Так как приведенные кривые получены на термографе, то по термографу же удобно и контролировать процесс, сверяя кривую ведущегося процесса с кривой стандартного.

Слив новолачной смолы из аппаратов сравнительно небольшой емкости часто производится на охлаждаемый пол или в противни, которые устанавливают под сливным штуцером котла один над дру­гим. Все противни, кроме нижнего, имеют в днище переливные трубки, поэтому смола при сливе заполняет все расположенные под сливным штуцером противни.

Для крупных аппаратов целесообразнее сливать смолу на охла­ждаемые валки или на ленточный транспортер.

Затвердевшая новолачная смола поступает на щековую дробилку для измельчения, после чего затаривается в мешки. Выход смолы по фенолу 105-110%.

Имеются и другие варианты проведения поликонденсации. Так, можно проводить поликонденсацию в вакууме, что облегчает управление процессом, так как при этом исключается возможность бур­ного вскипания и переброса смолы в холодильник и можно вводить сильнодействующий катализатор в один прием.

Поликонденсацию новолачной смолы можно проводить также в автоклаве при высокой температуре без добавления катализатора. При этом катализатором служит муравьиная кислота, всегда содержащаяся в формалине. Однако такая смола содержит повы­шенное количество свободного фенола. Поэтому автоклавный ме­тод для получения фенолофррмальдегидных смол не имеет суще­ственного значения. Но в случае использования альдегидов с по­ниженной активностью, например ацетальдегида, масляного альдегида и фурфурола, автоклавный метод с применением катализаторов имеет определенные преимущества, так как давление ускоряет процесс поликонденсации.

В тех случаях, когда требуется пониженное содержание свободного фенола, его отмывают водой (после варки) или из высушен­ной смолы отгоняют с водяным паром.

Новолачная смола применяется главным образом для получе­ния пресс-порошков. Некоторые количества новолачной смолы рас­ходуются для приготовления лаков. Для этого смолу после сушки растворяют в спирте в самом варочно-сушильном аппарате. Лаковая смола идитол используется для получе­ния мебельных лаков.

Полимеры галогенированых непредельных углеводородов.

Поливинилхлоридные пластические массы, имеющие большое применение в технике и в быту, получаются из поливинилхлорида. Этот полимер известен с середины XIX в. В начале XX в. И И. Остромысленский исследовал получение поливинилхлорида фотополимеризацией винилхлорида. Промышленное применение поливинилхлорида началось в ЗО-х годах XX в.

ВинилхлоридСН₂=СНС1 при комнатной температуре — бесцвет­ный газ с т. кип. — 14°С, т. пл. — 159°С, плотностью (при — 15° С ) 97 г/см³ со специфическим эфирным запахом; он обладает наркотическим действием, хорошо растворим в спирте, ацетоне и других органических растворителях.

Винилхлорид в технике получается: 1) отщеплением НС1 от дихлорэтана под действием щелочи или пиролизом, 2) синтезом из апетилена и хлористого водорода и 3) высокотемпературным хлорированием этилена.

По первому способу процесс проводят в стальном автоклаве, снабженном обогревающей рубашкой и мешалкой. Основная ре­акция:

 

СlСН₂—СН₂Сl + NaОН →NaСl + СН₂=СНСl + Н₂О

 

При избытке щелочи образуется небольшое количество ацети­лена, который вредно влияет на процесс полимеризации винилхлорида и поэтому удаляется при ректификации сырца.

Пиролиз дихлорэтана происходит при повышенной температуре в присутствии катализаторов (например, железа)

 

СlСН₂—СН₂Сl—СН₂=СНСl + НСl

 

Метод пиролиза требует сложного, громоздкого и дорогого обо­рудования.

Наиболее перспективный метод — высокотемпературное хлори­рование этилена по реакции:

 

СН₂=СН₂ + Сl₂—СН₂=СНСl + НСl

9.2 Полимеризация винилхлорида

Винилхлорид сравнительно легко полимеризуется в присутствии инициаторов и при ультрафиолетовом облучении. Фотополимери­зация винилхлорида, изученная еще в 1912—1916 гг. И. И. Остромысленским, не используется в промышленности из-за трудности регулирования процесса, и промышленное применение получили методы полимеризации в присутствии инициаторов. Полимериза­ция в растворе утратила промышленное значение из-за необходи­мости затраты растворителя, а также некоторых других недостат­ков и применяется иногда для получения сополимеров винилхло­рида.

При блочном способе жидкий винилхлорид полимеризуется в стационарных или вращающихся автоклавах в присутствии ини­циатора, обычно динитрила азодиизомасляной кислоты, а также стабилизаторов. Процесс можно осуществлять как периодическим, так и непрерывным способом. В зависимости от условий полимери­зации продукт получается в виде бесцветного прозрачного блока, желтеющего со временем, или в виде порошка.

Блочная полимеризация осложняется трудностью отвода тепла реакции. Процесс протекает ускоренно при конверсии 50%, а за­тем скорость полимеризации падает. Причина этого явления, на­зываемого гель-эффектом, точно не установлена.

Основными промышленными способами в настоящее время яв­ляются эмульсионная н суспензионная полимеризация винилхло­рида. Непрерывный способ эмульсионной полимеризации включает следующие операции: приготовление водной фазы, полимеризация, выделение винилхлорида из латекса, ста­билизация латекса, выделение поливинилхлорида из латекса, технологическая схема производства, рисунок 43.

 

Рисунок 48 - технологическая схема производства поливинилхлорида латексным методом

 

В качестве инициатора применяют перекись водорода или пер­сульфат калия и перэфиры угольной кислоты, а эмульгатором яв­ляется сульфанолнатриевая соль алкилоензолсульфокислоты со средним числом углеродных атомов в боковой цепи 12—16

 

 

В бак 1 заливают обессоленную воду, добавляют эмульгатор, фосфорную кислоту и едкий натр в соотношении (вес. ч.):

Эмульгатор. 3000

Вода обессоленная. 9000

Фосфорная кислота (58%-ная). 45

Едкий натр (50%-ный)..110-115

Едкий натр и фосфорная кислота образуют фосфорнокислую соль, служащую буфером и поддерживающую рН ~ 7.

Эмульгатор растворяют при перемешивании в нагретой до 50— 60°С смеси в течение 5 ч. Полученный раствор пропускают через фильтр-пресс 3 и сливают в сборник 6, откуда раствор поступает в смеситель 8. Здесь к раствору прибавляют обессоленную воду. Вся аппаратура для приготовления раствора эмульгатора — гуммированная.

Перекись водорода перекачивают из алюминиевой емкости 11 в керамический сосуд 13, а из него фарфоровым касосом 14 через алюминиевый мерник 15 в смеситель 8. Едкий натр из мерника 16 и фосфорную кислоту из стеклянных бутылей также подают в сме­ситель 8. Все компоненты перемешивают 15 мин.

Полимеризацию винилхлорида проводят в эмалированном автоклаве 27 емкостью 12—-13 м³ под давлением 5—8 кгс/ем⁸, при тем­пературе 45—60 °С для получения высоковязкого поливинилхлорида. При получении поливинилхлорида со сниженным молекуляр­ным весом повышают температуру процесса.

Винилхлорид, предварительно подогретый до 10°С в теплооб­меннике 18, и водную фазу подают в отдельности в автоклав под избыточным давлением 10—11 кгс/см² в сотношении (л/ч):

Винилхлорид 300-330

Водная фаза..270-330

Конверсия винилхлорида составляет при этом режиме около 92%.

Автоклав снабжен лопастной мешалкой, вращающейся со ско­ростью 60—65 об/мин, и рубашкой, в которую подается в начале процесса горячая вода для подогрева до температуры реакции и во время полимеризации — холодная. Выходящий из автоклава латекс контролируется по плотности, которая должна составлять1,138—1,165 г/см³.

Латекс содержащий свободный винилхлорид, поступает в дегазатор 29 — вертикальный цилиндрический аппарат емкостью 15 м³, разделенный в середине вогнутым днищем. Верхняя и нижняя по­ловины связаны калачом. Внутри аппарата поддерживается ва­куум 550—600 мм рт. ст.

Латекс поступает сверху на распределительную тарелку и сте­кает на полки, на которых быстро освобождается от винилхлорида, и сливается в барометрический приемник 30. Винилхлорид, пройдя пеноуловитель 31, подается водокольцевым насосом 32 в прием­ник 33. Здесь отделяется вода, поступающая в дегазационную ко­лонну 34, из которой через гидрозатвор 35 сбрасывается в канали­зацию.

Винилхлорид из приемника 33 через буфер 36 и абшайдер 38 нагнетается газодувкой 40, а затем после охлаждения газодувкой 45 в конденсатор 49 с водяным охлаждением. Охлажденный до 10-14°С и частично сконденсированный винилхлорид в смеси с водой поступает в разделительную колонну 50 с рассольным конденсатором 51. в колонне происходит разделение по плотности.

Нижний слой – вода подается на очистное устройство, а винилхлорид возвращается в емкость 21.

Стабилизация латекса проводится при выделении полимера сушкой. В качестве стабилизатора применяют 5%-ный раствор соды.

Выделяют поливинилхлорид из латекса в основном двумя способами: испарением влаги в распылительной сушилке; коагу­ляцией латекса с последующими промывкой, фильтрованием и сушкой отжатого полимера.

При первом способе применяется распылительная камера ем­костью 440 м³ с коническим днищем. Температура воздуха в верх­ней части камеры поддерживается около 160°С, при этом темпера­тура высыхающего латекса будет не выше 70 °С. Воздух со взве­шенным сухим полимером подают в циклон, где оседает основная часть полимера. Более мелкий порошок улавливается рукавными фильтрами. Далее порошок разделяют по величине частиц на цен­тробежном сепараторе. Мелкий и крупный порошок собирают в от­дельные бункеры, а затем упаковывают в мешки.

При методе коагуляции нестабилизированный латекс перекачи­вают в осадитель, в который прибавляют раствор коагулянта — сульфата аммония. К смеси приливают 5%-ный раствор соды для нейтрализации и проводят, агломерацию частиц пропусканием острого водяного пара при 100—110°С в течение 45—60 мин За­тем передавливают сжатым азотом суспензию в сборник 12 куда прибавляют 10%-ный раствор едкого натра для растворения осажденных соединений алюминия. Из сборника суспензия поступает с на барабанные вакуум-фильтры, на которых производится промывка осадка обессоленной водой и отжим до 60-65% -ной влажности. Влажный полимер формуется на вальцах с рифленым валком, при этом он вдавливается внутрь канавок горячим прижимным валком, принимая форму коротких палочек, более удобных для сушки, чем порошок. Затем полимер передают элеватором на ленточную сушилку зонного типа с размерами камеры 30 х 2 и 25 х 3 и сушат при средней температуре воздуха 90 °С. Высушен­ный полимер измельчают в дезинтеграторе, сортируют по величине частиц и упаковывают в мешки.

Суспензионная полимеризация проводится перио­дическим способом и включает следующие основные операции: приготовление реакционной смеси; полимеризация, высаждение, центрифугирование и промывка, сушка и расфасовка, просеивание и расфасовка.

Реактор (полимеризатор) представляет собой стальной цилин­дрический автоклав, рассчитанный на рабочее давление 15 кгс/см² изготовлен из легированной стали и снабжен пропеллерной ме­шалкой (скорость вращения 200 об/мин) и рубашкой, в которую; подается горячая вода для подогрева и охлажденная —для снятия тепла полимеризации, рисунок 44.

 

Рисунок 44 - Технологическая схема производства поливинилхлорида суспензионным методом

 

В реактор 4 загружают очищенную воду, раствор стабилизатора (поливинилового спирта, желатины и др.), раствор инициатора (перекись бензоила, динитрил азодиизомасляной кислоты и др.) и после герметизации автоклава — винилхлорид в соотношении (вес. ч.):

Винилхлорид.......... 100

Вода..............100-120

Стабилизатор ......... 1—4

Инициатор...........0,3—0,8

 

По окончании загрузки включают мешалку и подогревают ре­акционную смесь до 45—50°С. Теплота полимеризации, составляю­щая 22 ккал/моль, выделяется неравномерно. Кроме того, отводу тепла мешает отложение слоя полимера на стенках реактора. По­этому, если теплосъем через рубашку недостаточен, добавляют охлаждающую воду внутрь реактора и снижают избыточное давление частичным выпуском винилхлорида в уловительную систему.

Конец полимеризации определяют по понижению давления, при этом охлаждение прекращают и температура процесса подни­мается до 65—90 °С за счет экзотермичности процесса и подачи горячей воды в рубашку. Полимеризат передавливают сжатым воздухом в высадитель 5 —вертикальный цилиндрический аппарат из нержавеющей стали с пропеллерной мешалкой (130 об/мин). Внутри аппарата имеется барботер для подачи острого пара и сжатого воздуха. К полимеризату прибавляют 30—40%-ный раствор едкого натра, с тем чтобы конечная концентрация щелочи составляла 0,001—0,003 %. Щелочная обработка продолжается около 2—3 ч при перемешивании и температуре 80—90 °С. При этом разлагаются низкомолекулярные продукты полимеризации и непрореагировавший инициатор. В кон­це щелочной обработки массу продувают сжатым воздухом, при­чем удаляется свободный винилхлорид, а температура массы сни­жается до 67—70 °С. Из высадителя полимер поступает на центрифугу 6, где отжи­мается от маточного раствора и промывается очищенной водой. Промытый и отжатый до влажности 15—17% полимер поступает в сушилку 12. Наиболее эффективной является сушка в кипящем слое при температуре греющего воздуха 100—120°С, температура влаж­ного материала составляет 35—65 °С. Высушенный полимер просеивается на барабанных или плоских эксцентриковых ситах 14, рисунок 45 и затаривается.

 

1-загрузочный бункер; 2 — шпековый питатель; 3 — разрыхляющее устройство; 4- днища камер с калиброванными отверстиями; I-IV-зоны с различной температурой: /-35 °С; //— 37 °С; ///~45°С; /V-65°С

Рисунок 45 - Агрегат для сушки поливинилхлорида в кипящем слое

 

Поливинилхлорид представляет собой тонкий белый аморфный порошок, растворимый при нагревании в хлорированных углеводо­родах. Поливинилхлорид стоек к воздействию кислот и щелочей различных концентраций. Вода, спирт, бензин и многие другие растворители на него не действуют.

Поливинилхлорид трудно воспламеняется, но при нагревании выше 140 °С разлагается с отщеплением НС1 и образованием двой­ных связей, приводящих к частичной сшивке. Разложение поливи­нилхлорида — процесс сложный, радикального характера, сопро­вождающийся потемнением полимера. Процесс разложения — авто­каталитический, т. е. самоускоряющийся, так как отщепляемый хлористый водород, в свою очередь, ускоряет разложение поли­мера в присутствии кислорода; поэтому к поливинилхлориду обыч­но добавляют стабилизаторы.

В качестве стабилизаторов часто применяют соли жирных кис­лот, меламин, соединения свинца, оловоорганические и эпоксидные соединения.

Пластмассы на основе поливинилхлорида получаются путем совмещения с пластификаторами, а также посредством термиче­ской пластикации. По первому способу получают гибкие материалы типа пластиката, идущие на производство кабельной изоляции, пластикатнои пленки, плащей и летней обуви, а по второму — винипласт— более жесткий материал, имеющий в основном антикоррозионное и конструкционное назначение.

 

Литература

 

1 Бортников, В.Г. Основы технологии и переработки пластических масс: учебное пособие для вузов. – Ленинград: Химия, 1983. – 374 с.

2 Калинчев, Э.Л., Саковцева, М.Б. Свойства и переработка термопластов: справочное пособие. – М. : Химия, 1983.  – 204 с.

3 Мирзоев, Р.Г., Кугушев И.Д., Брагинский В.А. и др. Основы конструирования и расчета деталей из пластмасс и технологической оснастки для их изготовления: учебное пособие для вузов. – Ленинград: Машиностроение, 1972. – 308 с.

4 Салазкин, К.А., Шерышев М.А. Машины для формования изделий из листовых термопластов: учебное пособие для техникумов. –  М. : Машиностроение, 1977. – 456 с.

5 Технология материалов в приборостроении. Под ред. А.Н. Малова: Учебное пособие для вузов. –  М. : Машиностроение, 1969. – 233 с.

 

Содержание

Введение                                                                                  3

1 Физико-химические основы строения                                 4

        1.1 Структура полимеров                                                           4

     1.2 Особенности строения полимеров                                      5

1.3Влияние переработки на структуру полимеров                11

2 Свойства полимеров                                                             20

3 Пластические массы                                                             24

     3.1 Классификация пластмасс                                                   24

     3.2 Технологические свойства пластмасс                                26

     3.3 Физико-химические основы переработки пластмасс       27

     3.4 Марочный ассортимент полимеров                                    31

4 Способы изготовления деталей из пластмасс                    33

     4.1 Горячее формование изделий                                             33

     4.2 Подготовка полимеров к переработке                               36

     4.3 Сушка полимеров - удаление влаги испарением              37

     4.4 Таблетирование пластмасс                                                 38

5 Способы механической обработки                                     39

      5.1 Особенности механической обработки                             39

6  Метод экструзии                                                                  41

     6.1 Технология производства труб методом экструзии        43

7  Изготовление изделий литьем под давление                   45

     7.1 Технология литья под давлением                                      46

     7.2 Впрыск расплава                                                                 49

     7.3 Выдержка под давлением                                                   57

     7.4 Охлаждение изделия                                                           59

7.5 Раскрытие формы и извлечение изделия                          61

8  Влияние технологических параметров                             67

     8.1 Изготовление каландрованием                                           72

     8.2 Смешение компонентов и нагревание композиции         73

     8.3 Формование полотна                                                           73

     8.4 Охлаждение и намотка полотна                                         76

9 Получение пластмасс                                                          83

     9.1 Взаимное превращение новолачных и резольных смол  83    

     9.2 Полимеризация винилхлорида                                    92                                       

Литература                                                                           99