Поливинилацетат (ПВА)

Поливинилацетат (ПВА,PVAC) — это полимер винилацетата с химической формулой [—CH₂—CH(OCOCH₃)—]_n, представляет собой твердое бесцветное прозрачное нетоксичное вещество без запаха.

Производство поливинилацетата в растворе

Полимеризацию винилацетата проводят в среде алифатических спиртов, бензола, ацетона, сложных эфиров уксусной кислоты и других органических растворителей. В качестве инициаторов реакции применяют динитрил азобисизомасляной кислоты, пероксид бензоила или пероксид ацетила. При полимеризации винилацетата в растворе в качестве среды применяют растворитель, в котором растворяются и исходный мономер, и образующийся полимер. Получаемый раствор поливинилацетата в растворителе — «лак» — используют как товарный продукт или выделяют из него полимер.

Вследствие протекания реакций передачи растущей цепи на растворитель образуются макромолекулы с более низкими значениями

При получении из поливинилацетата поливинилового спирта и поливинилацеталей обычно в качестве растворителя применяют метанол (для удобства последующего гидролиза и алкоголиза в щелочной среде). Для получения поливинилацетата в виде порошка или при дальнейшем его использовании в виде поливинилацетатного лака в качестве растворителей применяют этилацетат, ацетон и бензол.

При получении поливинилацетата в растворе облегчается отвод теплоты реакции полимеризации, что позволяет легко осуществлять управление технологическим процессом.  В технике полимеризацию винилацетата в растворе проводят как периодическим, так и непрерывным способом.

Непрерывный способ. По одному из вариантов полимеризацию винилацетата непрерывным способом осуществляют в двух каскадно-расположенных полимеризаторах. Процесс проводят в среде метанола в присутствии инициатора — динитрила азобисизомасляной кислоты в атмосфере азота при температуре 65— 70 °С до конверсии мономера 60—70%. Непрореагировавший винилацетат подвергают азеотропной отгонке и получают 25%-ный раствор поливинилацетата в метаноле (лак).

Полимеризаторы представляют собой аппараты колонного типа, футерованные нержавеющей сталью, стеклом, эмалью или изготовленные из алюминия. Полимеризаторы снабжены рамными двухъярусными мешалками, рубашками для обогрева и охлаждения, обратными холодильниками для возврата испаряющегося мономера и растворителя. 10⁶ 10⁷

Технологический процесс получения поливинилацетата (рис.1) состоит из стадий приготовления раствора инициатора, полимеризации винилацетата и отгонки непрореагировавшего винилацетата.

Винилацетат непрерывно поступает в первый полимеризатор 1

• Винилацетат, % (об.) – 95 ;
• Метанол, % (об.) – 5 ;
• Динитрил азобисизомасляной кислоты, масс. ч. 0,30 ;

Полимеризацию проводят при 65—68 °С в течение 4 ч. Конверсия мономера в полимер составляет 35%. Затем реакционная смесь поступает во второй полимеризатор 2, куда непрерывно загружают метанол и раствор инициатора в метаноле. Содержание метанола в полимеризате доводят до 25—30% (об.) и инициатора до 0,065—0,075 масс. ч. в пересчете на винилацетат. Полимеризацию проводят при 68—70 °С в течение 4—5 ч. Конверсия мономера составляет 60—65%..

Раствор поливинилацетата в метаноле из второго полимеризатора направляют в ректификационную колонну 4 для отгонки винилацетата. Полимеризат перед поступлением в колонну разбавляют метанолом. Винилацетат отгоняют подачей метанола в

При получении твердого поливинилацетата из раствора после удаления растворителя и остаточного мономера расплавленный полимер выдавливают шнеком или сжатым воздухом через щель. Выходящую ленту охлаждают и нарезают на полоски, из которых затем получают гранулы или порошок.

Производство эмульсионного поливинилацетата

Эмульсионную полимеризацию винилацетата проводят в водной среде в присутствии водорастворимых инициаторов: пероксида водорода, иногда персульфата калия и натрия. Эмульгатором служат различные мыла, соли жирных сульфокислот, а при получении водных дисперсий — поливиниловый спирт. Для поддержания определенного рН среды вводят буферные соединения— бикарбонат натрия, муравьиную кислоту и др. Качество эмульсий зависит от применяемых компонентов и метода их получения. Эмульсии выпускают двух типов: мелкодисперсные  (латексные) с частицами размером от 0,05 до 0,5 мкм и крупнодисперсные (дисперсные) с частицами размером от 0,5 до 10 мкм. В технике более широко применяются крупнодисперсные эмульсии поливинилацетата. Они обладают значительно большей стойкостью к действию коагулирующих агентов и охлаждению.

Поливинилацетатные эмульсии можно получать как периодическим, так и непрерывным методом.

Непрерывный способ. В Советском Союзе разработан непрерывный способ эмульсионной полимеризации винилацетата.

Полимеризацию осуществляют в водной среде в присутствии инициатора и защитного коллоида. Для регенерации свободных радикалов применяют окислительно-восстановительную систему, состоящую из пероксида водорода и соли двухвалентного железа FeS0

Технологический процесс получения поливинилацетата состоит из стадий приготовления водной фазы, полимеризации винилацетата, нейтрализации и пластификации дисперсии.

Водную фазу приготавливают в аппарате 1 (рис. 2), снабженном рамной мешалкой и рубашкой для обогрева. В аппарат загружают водный раствор поливинилового спирта, обессоленную воду и муравьиную кислоту до получения рН, равного 2,8—3,2. Затем при перемешивании добавляют водный раствор сульфата железа. Ниже приведены нормы загрузки компонентов в аппарат (в масс. ч.):

• Вода дистиллированная – 80,0;
• Поливиниловый спирт, 100%-ный – 7—7,5;
• Муравьиная кислота, 90%-ная –  0,14—0,34;
• Сульфат железа 95%-ный – 0,0005-0,0014.

После перемешивания определяют содержание сухого осадка, который должен находиться в пределах 6,8—7,5% в зависимости от вязкости исходного поливинилового спирта. Полученную водную фазу выгружают в

• Винилацетат – 100 ;
• Водная фаза – 88 ;
• Пероксид водорода, 30%-ный – 1,0—3,0.

Реакционная масса самотеком проходит последовательно через все три полимеризатора. При этом степень конверсии мономера постоянно повышается и на выходе из полимеризатора 7 она достигает 99%. Температура в полимеризаторе 5 составляет 80—85 °С, и полимеризаторе 6 — 70—75 °С и в последнем полимеризаторе 7— 65—70 °С. Заданная температура поддерживается путем охлаждения и нагревания полимеризаторов через рубашки и конденсации паров азеотропной смеси винилацетат — вода в холодильниках 8. Для предотвращения получения дисперсии с повышенным содержанием мономера, предусмотрена подача дополнительного количества пероксида водорода в полимеризатор 6.

Поливинилацетатная дисперсия из полимеризатора 7 самотеком поступает в промежуточную емкость 9, откуда под давлением азота передавливается в

Водная дисперсия поливинилацетата должна содержать 48— 52% твердой фазы и не более 0,5% мономера, иметь кислотное число не более 2, плотность 1020—1030 кг/м³ и вязкость при – 20 °С, равную 0,05—0,5 Па·с. В пластифицированной дисперсии содержание пластификатора должно составлять 5—35%, сухого вещества— не менее 50%, мономера — не более

Характерной особенностью поливинилацетатных эмульсий (латексов и дисперсий) является невысокая вязкость при относительно большом содержании полимера. Они применяются для нанесения различных покрытий, изготовления водных красок, для пропитки бумаги, тканей, изготовления искусственной, кожи, мастик для полов и т. д.

Производство суспензионного и блочного поливинилацетата

Суспензионная полимеризация винилацетата осуществляется периодическим способом в водной среде в присутствии инициаторов, растворимых в мономере. В качестве инициаторов применяют пероксид бензоила, динитрил азобисизомасляной кислоты, пероксид ацетила и др. Для стабилизации водной суспензии используют поливиниловый спирт, метилцеллюлозу и другие растворимые в воде вещества.

По одному из вариантов полимеризацию винилацетата проводят в эмалированном реакторе с мешалкой, обратным холодильником, системой обогрева и охлаждения. В реактор загружают воду и раствор стабилизатора, из смесителя подают

Нормы загрузки компонентов в реактор (в масс.ч.) приведены ниже:

• Винилацетат –  100;
• Вода обессоленная – 100-120;
• Стабилизатор суспензии – 0,1—0,2;
• Пероксид бензоила – 0,5—1,0.

По окончании процесса реакционную смесь постепенно охлаждают до 25 °С. Затем суспензию (в технике поливинилацетатные дисперсии часто называют эмульсиями) сливают отдельными порциями в центрифугу, фильтруют и промывают гранулы полимера водой. После этого полимер направляют на сушку. Сушка полимера проводится при 60—70 °С в сушилке с циркуляцией воздуха.

В промышленности гранульный, или бисерный, поливинилацетат выпускается различных марок в зависимости от вязкости его растворов. Он применяется для изготовления лаков, клеящих составов и для других целей.

При полимеризации винилацетата в блоке, или массе, в качестве инициатора применяют пероксид бензоила. Полимеризацию проводят при 75—95 °С в среде азота.

Способ полимеризации винилацетата в блоке не нашел широкого применения из-за большой продолжительности процесса.

Свойства и применение поливинилацетата

Поливинилацетат представляет собой прозрачный полимер плотностью 1180—1190 кг/м³ без запаха и цвета. Полимер нетоксичен. Его молекулярная масса колеблется от 10 000 до 1600 000 в зависимости от способа и условий полимеризации. Поливинилацетат имеет аморфную структуру. Теплостойкость по Вика составляет 37—38 °С, температура стеклования 28 °С.

Поливинилацетат стоек к действию света при повышенной температуре (до 100 °С) и к температурным воздействиям. При 120 °С развивается необратимое пластическое течение. При нагревании до 170 °С происходит деструкция поливинилацетата, сопровождающаяся выделением уксусной кислоты и образованием двойных связей в основной цепи. При этом под действием температуры и кислорода воздуха происходит сшившие макромолекул с образованием нерастворимого полимера.

Поливинилацетат как полярный полимер немного набухает в воде, разрушается под действием сильных кислот и щелочей. В присутствии водных растворов кислот и щелочей при нагревании он легко гидролизуется в поливиниловый спирт. Поливинилацетат хорошо растворяется во многих органических растворителях, хорошо совмещается с пластификаторами, с эфирами целлюлозы, с хлорированным каучуком, а также с некоторыми полиэфирами и фенолоформальдегидными олигомерами. Модификация поливинилацетата повышает его водостойкость и поверхностную твердость. Поливинилацетат обладает хорошими адгезионными свойствами. При введении пластификаторов в большинстве случаев адгезионные свойства улучшаются.

Твердый поливинилацетат весьма ограниченно применяется для изготовления изделий из-за ползучести, невысокой твердости, низких теплостойкости и морозостойкости, недостаточной водо- и химической стойкости. Введение наполнителей повышает теплостойкость поливинилацетата.

Как получают поливинилацетат

У такого полимера, как поливинилацат, представляющий собой сложный эфир уксусной кислоты и винилового спирта, довольно узкая область применения по сравнению, скажем, с ПВХ, полиэтиленом или полиуретаном.

Однако это не снижает значимости данного полимера, поскольку клей, изготавливаемый на его основе, по массовости применения, справедливо можно назвать королём всех клеёв.

В быту клей ПВА практически вытеснил другие клеи, например, силикатный канцелярский, и не применяется он при склеивании лишь тех материалов, которые он не склеивает в принципе.

Кроме производства клея, ПВА используется для получения акриловых и водоэмульсионных красок, лаков, а также для получения поливинилового спирта.

Для получения ПВА используется полимеризация винилацетата. Поскольку виниловый спирт является химически очень нестойким веществом, легко окисляющимся до ацетальдегида, то и получение винилацетата прямой этерификацией невозможно.

Поэтому данный сложный эфир получают либо присоединением к уксусной кислоте ацетилена в присутствии сульфатов ртути, либо окислительным взаимодействием уксусной кислоты с этиленом на палладиевом катализаторе.

Полимеризация винилацетата выполняется тремя способами:

• Эмульсионным;
• Блочным;
• В растворе.

Поскольку ПВА наиболее часто используется в растворённом виде, то последний метод имеет наибольшее распространение. При его получении, применяемого в строительстве, немалую значимость имеет эмульсионный метод.

При промышленной полимеризации винилацетата в качестве растворителя, в основном используются:

• Бензол;
• Этанол;
• Этилацетат.

Для проведения реакции используются реакторы из никеля либо алюминия, оснащённые мешалкой, паровой рубашкой, а также обратным холодильником.

Исходная реакционная смесь содержит винилацетат, перекись бензоила, служащая инициатором процесса полимеризации, и растворитель.

Кроме того, в число компонентов входит уксусный либо пропионовый альдегид, количеством которого регулируется вязкость полимера.

Смесь нагревается до того момента, когда начнётся слабое кипение растворителя. Процесс длится от 12 до 18 часов.

Эмульсионную полимеризацию проводят двумя способами.

Первый метод. Заключается в применении водорастворимых инициаторов, обеспечивающих образование устойчивой суспензии или эмульсии,

Второй — в применении инициаторов, которые растворяются в мономере.

В результате полимеризации получаются гранулы ПВА.

Эмульгирование при использовании первого метода осуществляется сульфокислотами и мылами. Инициатором выступает пероксид водорода.

После двухчасового энергичного перемешивания смеси при температуре 70°С получается устойчивая эмульсия ПВА типа латекса.

В случае применения второго метода инициаторы, к примеру, перекись бензоила, растворяются в мономере.

Для эмульгирования используются:

• Полиакриловая кислота;
• Поливиниловый спирт;
• Другие полимеры, которые растворяются в воде.

Конечным продуктом является твёрдый чистый ПВА с молекулярной массой, достигающей 500000.

Процесс проводится в реакторах с пропеллерными (быстроходными) мешалками на протяжении 2-6 часов.

Температура при этом составляет 80°С.

В результате образуется продукт, называемый бисером, который после оседания, фильтруется, а затем промывается водой.

В заключении хотим подчеркнуть. Для предотвращения причинения вреда здоровью персонала, на таких предприятиях, рабочие должны периодически проходить обучение по охране труда, а руководством периодически производиться оценка профессиональных рисков, утвержденного в рамках трудового законодательства РФ.

Полимеризация и сополимеризация винилацетата — ПК «Полипласт»

admin | Поливинилацетат | 13.11.2008

Способность к полимеризации и сополимеризации любого мономера характеризуется величиной его электрического заряда на ненасыщенной двойной связи, коэффициентом сопряжения заместителя с двойной связью (резонансной стабильностью) и стерическим эффектом. Два первых фактора могут быть оценены с помощью полуэмпирической схемы Q — е Алфрея и Прайса, устанавливающей количественные соотношения для мактивности различных мономеров. Параметр Q определяется резонансной стабильностью и в некоторой степени стерическим эффектом, а параметр е- электрическим зарядом у двойной связи.

Практическое отсутствие эффекта резонансной стабилизации между винильной и сложноэфирной группами, а также низкая полярность двойной связи обусловливают малую активность мономера ВА и высокую реакционную способность образующихся из него радикалов.

Мономеры, для которых значения е лежат в пределах от -1 до + 1,5, способны полимеризоваться по радикальному механизму. Как показывает опыт, ВА легко полимеризуется в присутствии источников свободных радикалов. В отличие от стирола и метилметакрилата он не способен к термической полимеризации. Попытки полимеризации ВА по катионному механизму привели к получению лишь очень небольших количеств полимера. Высокие выходы ПВА были получены при полимеризации мономера в присутствии боралкилов, но тщательное исследование реакции показало, что и здесь истинными инициаторами полимеризации являются перекисные соединения, образующиеся при взаимодействии боралкилов с кислородом.

Перекисные соединения, способные инициировать полимеризацию ВА при низких температурах, возникают также при окислении кислородом или перекисями диэтилкадмия, триэтилалюминия и других металлорганических соединений.

Высокая реакционная способность радикалов, образующихся в.процессе полимеризации ВА, проявляется главным образом в а) большой скорости реакции гомополимеризации ВА;. б) склонности ВА к реакциям передачи цепи, сопровождающимся появлением привитых продуктов различного строения; в) способности сополимеризации ВА с другими мономерами.

Полимеризация ВА осуществляется в массе, в растворе, в эмульсии и суспензии.

ПОЛИМЕРИЗАЦИЯ В МАССЕ И В РАСТВОРЕ

Особенности реакции полимеризации аинипацетата

Кинетическая схема радикальной полимеризации ВА включает стадии инициирования, роста, передачи и обрыва цепи. Достаточно полное описание кинетики полимеризации В А приведено в, мы же ограничимся здесь рассмотрением некоторых характерных особенностей реакции полимеризации этого мономера, оказывающих влияние на свойства получаемого ПВА.

В качестве инициаторов полимеризации ВА можно применять органические и неорганические пероксиды, азосоединения. Они разлагаются в растворе под действием теплоты или УФ-облучения. В промышленности для полимеризации ВА в среде органических растворителей или в массе применяют ограниченное число инициаторов. Это динитрил азобисизомасляной кислоты (ДАК), бензоилпероксид (БП), а также лаурилпероксид, диизопропилпер-оксидикарбонат, трет-бутилгидропероксид.

Скорость и кинетический порядок распада некоторых перокси-до.в, прежде всего БП, зависят от природы растворителя, в котором протекает реакция, и различных примесей. В отличие от пероксидов, разложение ДАК протекает всегда по реакции первого порядка и меньше зависит от типа растворителя. Кроме того, этот инициатор является весьма слабым переносчиком цепи, что обусловливает получение полимеров с более высокой молекулярной массой (ММ). Так, константа переноса цепи поливинилацетатным радикалом на ДАК при 60 °С равна 0,055, тогда как при инициировании полимеризации лаурилпероксидом она возрастает до 0,1, а БП — до 0,15. Образующиеся при распаде ДАК радикалы практически неэффективны в реакции отрыва атома водорода и, следовательно, переноса цепи на макромолекулы, что позволяет

получать полимеры с меньшей ветвленностью. Оксирадикалы, наоборот, достаточно активны и поэтому пероксиды используются для синтеза привитых сополимеров. Кроме того, растворы многих органических пероксидов при содержании их выше 30% способны детонировать, а окисляющая способность БП вызывает коррозию аппаратов и нежелательное воздействие на готовую продукцию. Поэтому в большинстве случаев для полимеризации ВА в массе, растворе и суспензии применяется ДАК.

Инициирование реакции полимеризации ВА окислительно-восстановительными системами позволяет значительно снизить энергию активации реакции и осуществлять процесс при сравнительно низких температурах. Низкотемпературная полимеризация ВА способствует получению полимера с более регулярной структурой и высокой ММ.

Только фотополимеризация и полимеризация под действием радиационного облучения имеют более низкие энергии активации по сравнению с полимеризацией в присутствии окислительно-восстановительных систем.

ПВА с наибольшей длиной основной цепи позволяют получить ацильные олигоперекиси, содержащие различные по термостойкости перекисные группы. Наблюдаемый эффект обусловлен тем, что при полимеризации на начальных стадиях конверсии распадаются прежде всего термолабильные перекисные группы, в’ результате чего термостабильные перекисные группы входят в макромолекулы. Затем, при увеличении конверсии, начинают распадаться термостабильные перекисные группы и образующиеся макрорадикалы инициируют новые кинетические цепи, что приводит к росту ММ полимеров.

Рост цепи может происходить путем присоединения «голова к хвосту» и «голова к голове»:

Реацетилирование ПВС может быть осуществлено при взаимодействии гидроксильных групп полимера с уксусным ангидридом в присутствии пиридина или ацетата натрия [15]. Омыляемые длинноцепочечные ответвления в ПВА появляются при конверсии мономера выше 15-20%.

Передача цепи в положения 1 и 2 приводит к образованию не-омыляемых ответвлений. В связи с трудностью количественного определения такого рода ветвлений имеющиеся в литературе сведения об их содержании в ПВА носят противоречивый характер. По одним данным, число этих ветвлений в 40 раз меньше, чем ответвлений по ацетатным группам, по другим, — 25% ответвлений не поддаются омылению. Но до начала 70-х годов превалировало мнение, что перенос цепи на ацетатные группы является доминирующим. В 1972 г. была опубликована работа, посвященная определению констант передачи цепи на ПВА методом меченых, атомов, авторы которой пришли к выводу о более интенсивной передаче в положение I.

Последние исследования процесса передачи цепи на полимер, полученный полимеризацией ВА, винилтридейтероацетата, тридейтеровинилацетата, показали, что передача цепи на 94% происходит по винильным атомам водорода. В свете этих данных возможно следует пересмотреть механизм передачи цепи на ВА.

Наконец, возможен внутримолекулярный перенос цепи с образованием короткоцепочечной разветвленности, также сохраняющейся после омыления полимера:

Длина коротких ветвлений обычно на два и более порядка меньше длины основной цепи. По данным работ, образованию коротких ветвлений благоприятствуют низкие концентрации мономера и проведение полимеризации при высокой температуре и до большой конверсии ВА. Концентрационную зависимость содержания коротких ветвлений авторы объясняют конкуренцией реакций роста и передачи цепи. Скорость роста цепи пропорциональна концентрации ВА и уменьшается по мере увеличения конверсии, тогда как скорость реакции передачи цепи не зависит от концентрации мономера. Температурная зависимость содержания коротких ветвей объясняется меньшей энергией активации реакции роста цепи по сравнению с реакцией передачи цепи. Разница в энергиях активации реакций передачи цепи на полимер и роста цепи в среднем такая же, как и для мономера, а именно 12,6 кДж/моль.

Содержание короткоцепочечных ветвлений в ПВА зависит также от природы растворителя, в котором проводится полимеризация ВА. Оно увеличивается с уменьшением константы передачи цепи на растворитель. По данным ЯМР и ИК-спектроскопии содержание коротких ветвлений в ПВА составляет 2-5% (мол.).

Как длинные, так и короткие ветвления могут существенно I влиять на физико-механические свойства полимеров и изделий из них, поэтому проблема регулирования ветвленности полимерных молекул является важной задачей.

Передача цепи на низкомолекулярные соединения происходит за счет отрыва радикалом подвижных атомов от молекул растворителя, регулятора полимеризации или примесей, содержащихся в мономере. В литературе приведены константы передачи цепи Cs для большого числа органических веществ. Радикалы, образующиеся в результате передачи цепи, во многих случаях имеют меньшую активность, чем винилацетатные или поли-винилацетатные радикалы, и потому реакция -переноса цепи замедляет общую скорость полимеризации ВА. Такой перенос активных центров, приводящий к вырождению кинетических цепей, называют «деградационным». К числу соединений, снижающих скорость полимеризации ВА, относятся ароматические углеводороды, некоторые хлорированные углеводороды, аллильные соединения и др.

Первичные спирты имеют более низкую константу передачи цепи, чем вторичные, а те, в свою очередь, менее активны в реакции передачи цепи по сравнению с третичными спиртами. В то же время трет-бутиловый спирт отличается очень/малой константой передачи, что свидетельствует о низкой активности атомов водорода гидроксильных групп и особой роли атомов водорода в реакциях передачи цепи. С другой стороны, дейтерированные фенолы характеризуются более низкой константой передачи и меньше тормозят полимеризацию ВА, чем обычные фенолы, что указывает на главную роль кислотного водорода в реакции передачи цепи.

Обрыв цепи при радикальной полимеризации с образованием неактивных .макромолекул теоретически может осуществляться тремя путями: 1) в результате передачи цепи, этот механизм имеет особенно важное Значение в случае полимеризации ВА; 2) в результате рекомбинации радикалов; 3) диспропорционированием, этот механизм является преобладающим при полимеризации ВА. Часто обрыв происходит в результате передачи цепи на растворитель или примеси.

Полимеризация в маccе

Полимеризация ВА в массе (блочная) не имеет промышленного значения. Процесс протекает с очень высокими скоростями, и потому трудно регулируем. Ввиду низкой термостабильности ПВА (~130°С) невозможно предотвратить нарастание вязкости реакционной смеси при высокой конверсии мономера увеличением температуры. Из-за плохого перемешивания высоковязкой массы и низкой теплопроводности полимера теплообмен малоэффективен, в реакционной среде создаются зоны перегрева и, как следствие этого, получается ПВА нерегулярного строения с высокой полидисперсностью. Полимер содержит значительные количества сшитых фракций, образующихся в результате многократной Передачи цепи на ПВА. Кроме того, высокая вязкость полимера затрудняет его выгрузку из реактора и последующее дробление или растворение.

Было разработано несколько методов контролирования блочной полимеризации, например, получение ПВА непрерывной полимеризацией в башне или применение агентов передачи цепи для снижения ММ полимера к температуры его размягчения. Расплавленный низкомолекулярный полимер может быть удален из реактора даже при высокой конверсии, однако применение такого ПВА весьма ограниченно. Нами предложен способ уменьшения прилипания ПВА к стенкам реактора путем введения в реакционную массу антиадгезионных добавок, совместимых с ПВА.

Полимеризация в раcтворе

С этим методом полимеризации ВА, с точки зрения его значимости для производства поливинилацетатных пластиков, может конкурировать только метод полимеризации в эмульсии. Как правило, растворы ПВА используются в качестве полупродуктов для получения ПВС и поливинилацеталей. Лишь ограниченное количество растворов полимеров и сополимеров ВА (в этаноле, этилацетате, толуоле) выпускается в виде товарных продуктов, применяемых обычно в качестве клеев различного назначения.

Свойства ПВС и поливинилацеталей, как и растворов ПВА, в значительной степени определяются молекулярно-структурными параметрами исходного ПВА, включающими ММ, ММР и полидисперсность полимера, разветвленность макромолекул, содержание в них примесных структур. Управление этими параметрами может быть осуществлено путем использования для инициирования полимеризации определенных видов инициаторов, выбором оптимального температурного режима реакции и конверсии мономера, применением различных растворителей и.регуляторов. Так, высокомолекулярный малоразветвленный ПВА может быть получен полимеризацией мономера в метаноле при 0-10 °С в присутствии окислительно-восстановительной инициирующей системы трет-бутилпербензоат-аскорбиновая кислота или диизопропилпероксидикарбоната . При омылении неразветвленный ПВА с регулярным строением макромолекул образует ПВС с максимальной степенью кристалличности, обеспечивающей получение высокопрочных и водостойких волокон. Напротив, омыленный низкомолекулярный разветвленный ПВА, полученный полимеризацией при 140-160 °С, образует устойчивые нежелатинизирующие водные растворы ввиду низкой степени кристалличности.

Указанные выше температурные условия полимеризации ВА редко используются в производственной практике по техническим и экономическим причинам. Обычно полимеризация ведется при температуре кипения реакционной смеси, отвод теплоты реакции осуществляется за счет испарения части мономера и растворителя.

Скорость реакции обрыва цепи весьма чувствительна к вязкости среды, и диффузионный контроль этой реакции становится заметным при вязкости реакционной массы, близкой к вязкости мономера. Однако гель-эффект обычно наблюдается при конверсиях не менее 10-15% (в случае проведения полимеризации в массе). Как показывают расчеты, отсутствие самоускорения при малых глубинах превращения в основном связано с заметным уменьшением скорости инициирования уже при небольшой конверсии мономера. Это вызвано снижением константы эффективности инициирования f вследствие рекомбинации первичных радикалов (клеточный эффект).

На стадии гель-эффекта, по мере накопления полимера в системе, увеличивается скорость реакции межмолекулярной передачи цепи с участием как первичных радикалов, так и макрорадикалов, что приводит к образованию ветвлений по ацетатным группам и основной цепи ПВА. Поэтому ПВА, получаемый полимеризацией ВА до высокой конверсии мономера, имеет более широкое ММР.

Степень ветвленности ПВА зависит от условий проведения полимеризации. Менее разветвленные полимеры получают в присутствии большого количества агентов передачи цепи, но при этом снижается ММ, или при низкой конверсии. Этот же эффект может быть достигнут при использовании растворителей, имеющих большое сродство к ПВА. В работе метод определения ММР полимера был использован для выявления гель-эффекта при полимеризации ВА в метаноле, метилацетат, смеси метанола и метилацетата азеотропного состава 19:81, а также смесях этих растворителей с водой. Сравнение кривых ММР образцов ПВА с 60%-ной и 95%-ной конверсией показывает, что с ухудшением качества растворителя в ряду метилацетата 81% метилацетата -4-19% метанола — метанол и с увеличением конверсии мономера усиливается гель-эффект, о чем можно судить по появлению на кривой ММР высокомолекулярного максимума. Присутствие в реакционной среде воды , г) усугубляет гель-эффект в метаноле, метилацетате и их азеотропной смеси.

Наиболее детально изучена полимеризация ВА в метаноле, широко применяемом в производствах ПВС и поливинилацеталей.

ММР полимера с Р> 600 определяется конверсией ВА. До конверсии 20-50% (в зависимости от концентрации метанола в реакционной смеси) степень полимеризации ПВА почти не отличается от степени полимеризации получаемого из него ПВС, что свидетельствует о малой разветвленности полимера (ср < 0,5). При более высокой конверсии разница между степенями полимеризации исходного и реацетилированного ПВА увеличивается и тем значительнее, чем больше средняя степень полимеризации исходного ПВА. Степень разветвленности ПВА при_ конверсии мономера около 100% возрастает до 0J-0,8, a Mw/Mn от 2,5 до до 3,5. Для получения ПВА с максимальным значением степени полимеризации при выбранной конверсии необходимо сократить концентрацию метанола до минимальной, достаточной для обеспечения перемешивания и транспортирования реакционной массы. При этом обычно Р г=2000.

Максимальная ньютоновская вязкость % концентрированных растворов ПВА определяется из соотношения

Увеличение ММ поливинилацетата может быть достигнуто и путем частичной или полной замены метанола метилацетатом, являющимся побочным продуктом реакции омыления ПВА. Небольшие количества метилацетата образуются также в результате переэтерификации ВА метанолом в реакционной смеси. Так как константа передачи цепи на метилацетат ниже, чем на метанол, с увеличением концентрации метилацетата растет степень полимеризации ПВА. Замена метанола метилацетатом позволяет при одинаковых соотношениях ВА: растворитель получать более высокомолекулярный полимер, либо увеличивать конверсию мономера, сохраняя на одном уровне полидисперсность и разветвленность ПВА.

Добавление воды к смесям ВА с метанолом или метилацетатом вначале способствует увеличению вязкости раствора полимера, а после достижения определенной концентрации (>30% от массы растворителя) вызывает появление гетерофазности системы вследствие ухудшения растворимости ПВА в реакционной среде. В этих условиях активные концы макроцепей оказываются окклюдированными в клубке полимерной молекулы, что, как и в случае описанного выше гельэффекта, приводит к уменьшению значения ko и увеличению скорости полимеризации и доли высокомолекулярных фракций. Введением в реакционную смесь 20-30% воды (от массы растворителя) удается повысить степень полимеризации ПВА и продуктов его омыления, однако с увеличением содержания воды усиливается реакция передачи цепи на полимер, приводящая к образованию ответвлений как по основной цепи, так и по ацетатным группам. Отделяющиеся при омылении ветви снижают молекулярную массу ПВС.

Наконец, увеличение молекулярной массы ПВА может быть достигнуто предварительной полимеризацией ВА в массе до конверсии 20-30% при низкой концентрации инициатора (<0,01°/о от массы мономера) и завершением реакции в среде метанола. Образующаяся вначале полимеризации высокомолекулярная фракция способствует росту средней ММ полимера. При проведении полимеризации этим способом до конверсии 96-98% может быть получен полимер с ММ, равной молекулярной массе ПВА, синтезированного в метаноле до ~50%-ной конверсии мономера.

Низкомолекулярный ПВА может быть получен полимеризацией ВА в метаноле при увеличении соотношения растворитель: мономер и концентрации инициатора. Однако при значительном разбавлении ВА метанолом, несмотря на рост концентрации инициатора, значительно уменьшается скорость полимеризации и не достигается полная конверсия мономера.

Применение регулятора ММ возможно только в том случае, если он не оказывает нежелательного воздействия на свойства ПВА и продукты его полимераналогичных превращений. Например, такой хорошо известный переносчик цепи, как ацетальдегид, при омылении ПВА образует продукты альдольной конденсации, окрашивающие ПВС в желтый или коричневый цвет.

Удовлетворительные результаты были получены нами при использовании в качестве регулятора молекулярной массы ПВА блоксополимеров окисей этилена и пропилена (проксанолов). Этим способом могут быть синтезированы ПВА с Р = 200-250, причем фрагменты регулятора в цепи полимера не ухудшают потребительских свойств ПВС и поливинилацеталей.

Полимеризация ВА в этаноле применяется значительно реже, чем в.метаноле, ввиду более высокой стоимости этого спирта. Кроме того, содержащаяся в этаноле-ректификате вода нередко осложняет проведение, процесса омыления ПВА. Однако нетоксичный ПВС может быть получен при проведении процесса только в этаноле, который для этой цели подвергается абсолютированию.

Этанол является достаточно активным переносчиком цепи, поэтому при концентрации растворителя выше 25% передача цепи на полимер практически не имеет места и получается ПВА с линейной структурой, что подтверждается равенством значений Р исходного и реацетилированного ПВА. . Рецептуры полимеризации ВА в этаноле могут быть рассчитаны с помощью эмпирического уравнения, аналогичного уравнению Теломеризация Теломеры — полимеры с низкой молекулярной массой, содержащие концевые группы, которые в значительной степени изменяют их свойства. Теломеры получают полимеризацией ВА в растворе при малом соотношении мономер: растворитель и высоких значениях константы передачи цепи на растворитель. Такие растворители называют телогенами. Обрыв растущих цепей происходит -только в результате реакции передачи.

В качестве телогенов можно применять четыреххлористый углерод, хлороформ, хлорбензол, альдегиды. .

Практическое использование в виде основы жевательной резинки нашли лишь низкомолекулярные продукты полимеризации ВА в водной среде в присутствии ацетальдегида, полученные Саркисяном с сотрудниками.Содержание ацетальдегида составляет 10-16% от массы ВА, теломеризацию проводят при 50- 55°С, используя в качестве инициатора смесь БП и персульфата аммония или калия.

Тэгов нет

10988 всего просмотров, 0 просмотров за сегодня

Поливинилацетат свойства и применение — Справочник химика 21

    Свойства и применение поливинилацетата. Поливинилацетат—прозрачный, бесцветный полимер, не стойкий к действию кислот и щелочей. Легко растворяется в спиртах, сложных эфирах и ароматических углеводородах и не растворяется в бензине. [c.157]

    СВОЙСТВА И ПРИМЕНЕНИЕ ПОЛИВИНИЛАЦЕТАТА [c.816]

    Свойства и применение поливинилацетата [c.127]

    Среди полимерных продуктов, получаемых из винилацетата, наиболее широкое применение нашли поливинилацетат, поливиниловый спирт и поливинил ацетали. Причем поливинилацетат благодаря высоким адгезионным свойствам и эластичности обладает высокой клеящей способностью и применяется для производства водорастворимых латексных красок, клеев, для аппретирования тканей и т.д. Кроме того, широко распространены его сополимеры с винилхлоридом (винилит), этиленом, эфирами акриловой кислоты, стиролом и др. [c.467]

    В ряде работ приводится краткое описание методов получения, свойств и областей применения поливинилацетата и других полимеров [1, 3, 5, 10, 11, 17, 24, 26, 31, 34, 45, 416, 492—494, 593—621]. [c.454]

    За последние три года появился ряд работ, книг и обзоров, посвященных синтезу, изучению свойств и применению поливинилового спирта а также обзоры по получению синтетических волокон из поливинилового спирта 22- ° и других материалов 31-34, предложено проводить реакцию омыления поливинилацетата в присутствии моноэтаноламина, диметилсульфата, катионообменных смол зз-4о  [c.570]

    Реакции элементарных звеньев (реакции функциональных групп) —полимераналогичные превращения. Эти реакции протекают с изменением химического состава полимера, но без изменения его степени полимеризации. Полимераналогичные превращения позволяют превращать одни полимеры в другие, изменять их свойства и, следовательно, области применения полимеров, создавать их новые виды. Например, из природного полимера целлюлозы получают различные эфиры целлюлозы (нитраты, ацетаты, простые эфиры —см. с. 131 и 135). Другой пример — получение поливинилового спирта омылением поливинилацетата (см. с. 91). [c.60]

    Поливинилацетатные пластмассы получаются путем поли-М(еризации винилацетата. Поливинилацетат — твердая прозрачная масса, без запаха, растворяется лучше поливинилхлорида в эфирах, кетонах и спиртах. По другим свойствам этот полимер напоминает смолы и каучук. Удельный вес его— 1,35. Поливинилацетат по физико-химическим свойствам близок к поливинилхлориду. Он тоже нашел применение во многих отраслях промышленности. Главное его применение при изготовлении безосколочного стекла триплекс и как прокладочный материал. Он входит так же, как составная часть массы, из которой изготовляются грампластинки. [c.70]

    Температура размягчения эфиров. полиметакриловой кислоты в среднем на 100″ выше, чем эфиров полиакриловой кислоты. Путем полимеризации в блоке между отшлифованными формами можно получать из этих мономеров стеклоподобные жесткие листы, известные под названием плексиглас . Эти полимеры физиологически индифферентны, поэтому полиметилметакрилат нашел применение в технике зубного протезирования, а также для защиты продуктов при консервировании. Некоторые другие полимеры, например поливинилацетат, будут рассмотрены в главе Продукты превращения полимеров (стр. 107). Свойства полимеров будут также освещены в технологической часги книги. [c.74]

    Поливинилацетат может быть выработан в виде водной дисперсии с содержанием 30—50% поливинилацетата и 70—50% воды. Поливинилацетатная дисперсия (эмульсия) готовится путем полимеризации мономера винилацетата — в водной среде с применением подходящего эмульгатора и инициатора реакции полимеризации. Водная дисперсия поливинилацетата применяется в качестве превосходного синтетического переплетного клея. Водная дисперсия поливинилацетата позволяет изготовлять разбавляемые водой и спиртом краски для глубокой печати, имеющие хорошие печатные свойства. Поливинилацетат является исходным продуктом для изготовления поливинил алкоголя. [c.33]

    Виниловые смолы. Виниловые смолы представляют собой термопластичные вещества с большим разнообразием свойств и областей применения. Поливинилацетат используется для клеев, покрытий по бумаге, для изоляции прокладок, а также для изоляции стальных листов (под давлением или при нагревании). Пр

Поливинилацетат ПВА растворители — Справочник химика 21

    Из полиэфиров наибольший интерес представляют полимеры винилацетата — поливинилацетат и метилметакрилата — поли-метилметакрилат. Полимеризацию можно проводить в эмульсиях, а также в растворах мономеров в органических растворителях и непосредственно в чистых мономерах. Схема полимеризации винилацетата [c.177]

    Вопрос. Какой из растворителей ацетон, бензол или хлороформ — наиболее пригоден для определения молекулярной массы поливинилацетата эбулиоскопическим методом  [c.23]

    Полимеризуют винилацетат чаще всего в растворителях. Другие технические методы полимеризации (блочный и водноэмульсионный) также применимы. В качестве растворителей берут спирты, ацетон и ароматические углеводороды. При изготовлении поливинилацетата, предназначенного для переработки в поливиниловый спирт, растворителем служит метиловый или этиловый спирт. В качестве инициатора полимеризации используют перекись бензоила или азодинитрил изомасляной кислоты. [c.157]

    Определить молекулярный вес поливинилацетата в нескольких растворителях (I — хлороформ, II — бензол, III — ацетон) и дать среднюю величину из трех значений, [c.77]

    Задача. Вычислить коэффициент разбухания г для поливинилацетата, если в ацетоне [г ] = 2,52, а в 0-растворителе — смеси метилпропилкетон — гептан -hie = 0,92. [c.114]

    Полимеризацией винилацетата получают поливинилацетат, находящий широкое применение для изготовления водяных латексных красок, не требующих при употреблении растворителей, Другие области применения поливинилацетата—отделочные препараты, придающие тканям несминаемость, и клеящие составы для бумаги, кожи, дерева, металлов и проч. [c.118]

    Первый процесс характерен для лаков и красок на основе эфиров целлюлозы, поливинилхлорида или других полимеров

Поливинилацетатные клеи

Поливинилацетат (ПВА) — синтетический термопластичный полимер, продукт полимеризации винилацетата. Твердое бесцветное прозрачное нетоксичное вещество, не имеет запаха. Плотность 1,1-1,2 г/см3, свыше 65°С становится пластичным.

Поливинилацетатные клеи могут быть двух видов:

• 30%-ные растворы ПВА в метил- или этилацетате, либо в толуоле. Концентрация в ацетоне может составлять от 35 до 70%, в зависимости от молекулярной массы полимера;
• в форме водной дисперсии (содержание полимера 35-60%).

Клей ПВА на водной основе представляет собой поливинилацетатную дисперсию в сочетании с пластификатором (например, дибутилфталат или ЭДОС), и с добавлением модифицирующих компонентов.

Для придания требуемых характеристик производители вводят необходимые добавки: модификаторы, наполнители, загустители и т.д. Выпускают ПВА в виде вязких жидкостей или паст.

Наиболее популярным и востребованным продуктом на российском рынке являются клеи ПВА на воднодисперсионной основе. Они обладают рядом преимуществ:

• быстрое схватывание;
• химическая стойкость клеевой пленки;
• слабый запах;
• отсутствие пенообразования;
• готовность к применению — не требуют отвердителей, нагревания;
• необходимая текучесть при низких и высоких температурах;
• сохранение свойств после 2…4-х циклов замерзания – оттаивания;
• механическая стабильность;
• негорючесть;
• нетоксичность и т.д.

Недостатком ПВА долгое время являлась их невысокая водостойкость, что в условиях повышенной влажности со временем могло приводить к раскрытию шва и разрушению склейки. Целенаправленная работа по введению различных сшивающих соединений привела к созданию материалов с повышенной водостойкостью, которые дают возможность применять готовые изделия при воздействии воды, при длительном воздействии высокой влажности воздуха.

В упаковочной промышленности клей ПВА на основе дисперсии используют для изготовления упаковки из картона, многослойных бумажных мешков, картонных барабанов, комбинированных материалов и др.

В бумажной промышленности клей ПВА в форме эмульсии наносят на бумагу для улучшения ее жесткости, цвета, стойкости к жирам и старению и лучшей восприимчивости к типографским краскам.

Не обходится без клея ПВА деревообрабатывающая и мебельная промышленность. Прочность клеевого шва здесь выше, чем прочность твердых пород древесины, таких, например, как бук. ПВА не влияет на цвет древесины, что важно для пород, содержащих дубильные вещества. По классу водостойкости эти материалы разделяют на D2, D3, D4. Их рекомендуют использовать для сращивания массива древесины, для склеивания конструкционных элементов (оконные рамы и подоконники, двери, элементы лестниц и т.п.), для постформинга и т.д. Повышение водостойкости до класса D4 получают путем добавления изоцианатного отвердителя в состав D2 (D3).

В табачной промышленности клеевая дисперсия ПВА применяется в производстве сигаретных фильтров.

Поливинилацетат широко используются в текстильной промышленности. При производстве ковров их наносят на изнаночную поверхность для закрепления волокон и придания изделию жесткости, плотности, упругости. Ими укрепляют покрытия ворсовых декоративных и обивочных тканей. А также используют непосредственно для склеивания самих тканей.

В полиграфической промышленности клей ПВА применяется для брошюровки книг и тетрадных блоков.

Клей ПВА также широко применяется при отделочных работах в строительстве и в быту.

Группа ХОМА предлагает целый ряд воднодисперсионных клеев ПВА марки homakoll для строительной индустрии, деревообрабатывающей и мебельной промышленности. Это материалы для водостойкого монтажного склеивания, для облицовывания поверхностей и т.д.

Винилацетат  — сырье для получения поливинилацетата

Винилацетат  –  это виниловый эфир уксусной кислоты с химической формулой СН₃СООСН=СН_2, представляет собой бесцветную прозрачную жидкость с характерным эфирным запахом, с температурой кипения 72,5 °С.

Получение винилацетата

Винилацетат получают из ацетилена и уксусной кислоты в присутствии катализатора:

В промышленности его получают газофазным и жидкофазным способами.

Газофазный способ имеет наибольшее распространение. Все большее значение приобретает способ получения винилацетата из этилена и уксусной кислоты, впервые разработанный в Советском Союзе. По этому способу смесь этилена и кислорода пропускают через раствор или суспензию хлорида палладия и ацетата натрия в присутствии окислительно-восстановительной системы в уксусной кислоте. При барботировании этилена через раствор хлорида палладия в уксусной кислоте образуется комплекс этилена с хлоридом палладия (PdCl₂CH₂=CH₂). Этилен легко реагирует с растворами хлорида палладия в уксусной кислоте в присутствии ацетата натрия. Реакция протекает по уравнению:

Металлический палладий в присутствии окислительно-восстановительной системы хлорид меди (I) и (II) снова окисляется в ион Pd²⁺

Процесс протекает непрерывно, выход винилацетата составляет 97% от теоретического в расчете на этилен.

Полимеризация винилацетата

Винилацетат легко полимеризуется как в жидкой, так и в газовой фазе под влиянием света, тепла, инициаторов и катализаторов. Реакция протекает с большим выделением теплоты (89,2 кДж/моль). В зависимости от природы инициаторов и условий проведения полимеризации образуются различные продукты: от жидких и вязких до твердых полимерных веществ.

Полимеризация винилацетата в присутствии инициаторов протекает по радикальному механизму:

Элементарные звенья в цепи соединяются в основном по типу α,β-присоединения, т. е. «голова к хвосту». Однако в состав макромолекул поливинилацетата входит 1—2% звеньев, соединенных по типу «голова к голове» (α,α-присоединение).

При полимеризации винилацетата наряду с линейным может образоваться разветвленный полимер, преимущественно по месту отрыва водорода от метильных групп при протекании побочной реакции передачи цепи на полимер.

Винилацетат легко вступает в реакцию сополимеризации с различными мономерами. В большинстве случаев этот процесс протекает с меньшей скоростью, чем процесс гомополимеризации винилацетата.

В технике полимеризацию винилацетата проводят в растворе, эмульсии, суспензии и в массе. Наибольшее распространение в промышленности получил метод полимеризации винилацетата в растворе («лаковый» метод).

Список литературы:
Кузнецов Е. В., Прохорова И. П., Файзулина Д. А. Альбом технологических схем производства полимеров и пластмасс на их основе. 2-е изд. М., Химия, 1976. 108 с.
Лосев И. Я., Тростянская Е. Б. Химия синтетических полимеров. 3-е изд. М., Химия, 1971. 615 с.
Николаев А. Ф. Синтетические полимеры и пластические массы на их основе. 2-е изд. М. — Л., Химия, 1966. 768 с. Технология пластических масс. Л., Химия, 1977. 366 с.
Розеноерг М. Э. Полимеры на основе винилацетата. Л., Химия, 1983. 252 с.
Автор: Коршак В.В.
Источник: Коршак В.В., Технологии пластических масс, 3-е издание, 1985 год
Дата в источнике: 1985 год

Эксперименты по полимеризации К-12: основные концепции

Эксперименты по полимеризации Этот эксперимент любезно предоставлен & nbsp Это время слизи вашей жизни Разработчиков: Эйлин Мика Средняя школа Бенсалем Бенсалем, Пенсильвания Юджин Догерти, Ph.D. Старший химик-исследователь Rohm and Haas Company Bristol, PA Тема Площадь: Полимеризация Оценка Уровни: от начальной до средней школы Дисциплина: Химия Целей: Студенты познакомятся с концепциями полимеризация Цели: Старшеклассник по завершении этой лаборатории уметь: объяснить основную концепцию полимеризации понять теорию растворения «подобное растворяется лайк» применяют концепцию водородных связей, поскольку она связана воду как растворитель понять функцию сшивки относятся к динамическому равновесию и восстановлению (память) полимера ознакомьтесь с концепцией вязкоупругих и механическое поведение полимерных сетей назовите не менее пяти других распространенных полимеров (природных и / или синтетический) Словарь: Полимеризация — Соединение мономеров для получения длинная цепочка небольших повторяющихся единиц.Это может быть принесено примерно посредством аддитивной полимеризации или конденсации полимеризация. Аддитивная полимеризация — Процесс, в котором много мономеры связываются вместе с образованием растущего полимера. Конденсационная полимеризация — Образование полимер путем удаления мелких кусочков мономера — обычно вода. Borax — Общее название тетрабората натрия декагидрат — Na 2 BO 4 € 10 Н 2 О Сополимеризация — Процесс, с помощью которого два разных мономеры соединяются в одну большую полимерную цепь. Сшивка — Мосты, скрепляющие два или больше полимерных цепей. Гомополимеризация — Полимер, образованный только из одного вид мономера. Мономер — Небольшие молекулы, которые могут соединяться с друг друга с образованием полимеров. Полимер — Большая молекула, образованная сшивкой мономеры, обычно 1500 единиц и массой более примерно 30 000 МВт. PVA — Поли (виниловый спирт), образованный аддитивная полимеризация. Слизь — Продукт гелеобразования ПВА и Буры. Вулканизация — Образование синтетического каучука сшивание серой. Материалы: Доступен по адресу: Flinn Scientific, Inc. P.O. Box # 219 Batavia, IL 60510 (312)879-6900 Поли (виниловый спирт) 99% гидролизовано Каталог # PO203 25 г $ 6.50 гранулированный # PO153 100 г $ 12,90 # PO154 500 г 20 долларов.80 или готовых # PO209 500 мл $ 8.65 4% водный ПВА # PO210 1 литр $ 15,05 # PO211 4 литра $ 143.85 Комментарий: Гранулированный ПВА имеет неограниченный срок хранения, а готовый 4% водный ПВА имеет плохой срок хранения, если не хранить прохладный и незагрязненный. Изготовление ПВА из сыпучего материала однако это может быть очень сложно, отнимает много времени и разочаровывает. ПВА в воде очень легко слипается! Декагидрат тетрабората натрия порошок (бура) Каталог # S0334 100 г $ 4.85 # S00049 500 г $ 9,20 или готовых # S0363 500 мл $ 3.80 4% раствор буры # S0363 1 литр $ 7,30 один стакан из полистирола OR пластиковый пакет на студент одна деревянная лубка или палочка для мороженого для перемешивания (если используя чашку) на студента два мензурка емкостью 50 мл или градуированные цилиндры с маркировкой ПВА и Borax соответственно пищевой краситель не является обязательным Справочная информация Информация: Полимеризация — очень важный химический процесс, который производит множество продуктов, используемых в повседневной жизни.Искусственный волокна (нейлон, дакрон), синтетический каучук, пластмассы (винил, полиэтилен, трубы ПВХ), жевательная резинка, крахмал, шерсть и краски — это всего лишь несколько полимерных продуктов. Полимеризация — это вызванный соединением небольших молекул с образованием длинных цепочки, содержащие повторяющуюся группу. Эти маленькие молекулы называются мономерами. Соединение мономеров может быть достигается процессами аддитивной полимеризации или конденсационная полимеризация.Химики варьируют использование катализаторы, выбор мономеров и выбор других условия для контроля реакции. Химический состав слизи включает сшивание борат-ионом с ПВС. ПВА используется как загуститель, стабилизатор и связующее в косметике, бумажной ткани, пленки, цемент и растворы. Структура поли (винила) алкоголь) составляет: Бура гидролизуется в воде с образованием борной кислоты и ОН-ион B 4 O 7 -2 (водн.) + 7 H 2 O — 4 h4 B O 3 (водн.) + 2 ОН — (водн.) Борная кислота далее реагирует с водой с образованием бората. анион. H 3 BO 3 (водн.) + 2 H 2 O — B (OH) 4 — (водн.) + H 3 O + (водн.) Тетраэдрический ион бората «сшивается» с поли (виниловый спирт) для получения слизи и воды. Слизь — это неньютоновская жидкость, которая является дилатантной. То есть, при нагрузке материал расширяется или разбухает. Другой материалы, уплотняющие напряжение: зыбучий песок, мокрый пляжный песок, раствор крахмала, чернила для принтера и Silly Putty. При низкой нагрузке, например, при медленном натяжении материала, он будет течь и растягиваться. Если вы будете осторожны, вы можете сформировать тонкая пленка. Резко потяните (высокое напряжение) и материал перерывы. Вылейте материал из контейнера, затем наклоните контейнер слегка вверх, гель вытечет сам. Поставить небольшое количество материала на столешнице и ударить по ней ладонью ладони нет брызг и разбрызгивание.Бросьте небольшой кусок на твердую поверхность, он слегка подпрыгнуть. Набейте материал через небольшое отверстие в ваша рука и «набухание» происходит по мере его появления. Посмотрите, сколько характеристик и наблюдений ваш студенты могут придумать. Больше всего веселья! Процедура: Отмерьте 20 мл в мерном цилиндре или стакане. 4% поливинилового спирта * и налейте в небольшую чашку (или сумка на молнии). * Если вы решили сделать 4% ПВА (40 г / л) из гранулированный бульон, дайте приготовиться не менее 1-2 часов около одного литра. Порошок ПВА нужно добавлять очень медленно. при непрерывном перемешивании. Растворение лучше всего происходит вокруг 90 ° С. При желании можно добавить несколько капель пищевого красителя. Добавьте 4-5 мл 4% -ного по массе раствора буры в ПВА и размешать деревянной лопаткой (при использовании пластиковой пакет, закройте верх и замесите два раствора вместе). Смесь начнет затвердевать и, наконец, образует гель. Удалите слизь из стакана и придайте ей форму твои руки. Наблюдения и Вопросы: Запишите как можно больше наблюдений за свойства, внешний вид и характер слизи. Течет? Объясни. Трещина (трещина)? Можно ли сплющить? Температура меняется по мере ее движения или когда вы растянуть? Будет ли подпрыгивать? Выдавите материал через небольшое отверстие в твоя рука.Что случается? Напишите абзац с описанием имеющегося у вас полимера только что сделал. Примечание учителя: Если PVA недоступен или вы предпочитаете не работать с ним, вы можете использовать гуаровую камедь, другой аддитивный полимер, вместо ПВА. Гуаровая камедь доступна от Flinn Scientific Inc. и можно приготовить, смешав 3-4 грамма в 500 мл воды путем энергично перемешивая.Смешайте этот раствор с 20 мл 4% раствор буры. Учитель Демонстрация: Шишкабаллон Уловка: Этот фокус наглядно демонстрирует «память» полимер. Точка проталкивается через свободное пространство в полимер, который затем пытается исцелить себя. Материалы: Шашлык из дерева острый ИЛИ волшебный игла Латексный баллон хорошего качества 11 дюймов. Процедура: Надуйте воздушный шар примерно на 9-10 дюймов и привяжите узел в нем.(Сначала растяните воздушный шар, прежде чем заполнять его с воздухом.) Нанесите каплю жидкого мыла или глицерина на более толстый конец воздушного шара напротив узла. (Слюна может также можно использовать.) Легким вращающим движением вставьте вертел в через более толстый конец шара и вытащите сторона возле узла. Вы можете сделать паузу в этом месте или пройти палка насквозь, а затем проткни тонкую сторону воздушного шара, чтобы закончиться взрывом! Необязательно Действия: Для более активного участия студентов вы можете набрать четыре или пять добровольцев, чтобы они вышли впереди комнату и передвигаться на своих местах.Oни представляют собой мономеры. Затем попросите группу взяться за руки. чтобы представить полимеризацию. Набрать вторую группу добровольцев, чтобы сформировать вторую полимерную цепь, отдельную от оригинала. Пусть каждая из цепей прогуляется по комнате один раз, чтобы продемонстрировать гибкость и подвижность полимеров. Когда обе цепи вернутся в перед комнатой попросите их образовать параллельные линии. Пригласите двух новых добровольцев для представления сшивающих агентов.Они будут стоять между двумя параллельными линиями с одним руки на каждой из двух полимерных цепей. Затем обсудите, как сшивание повлияло на подвижность цепей и каков будет эффект дополнительных сшивающих агентов. это особенно хорошо работает с маленькими детьми, но может быть много веселья и для старших. Если вы хотите сделать дополнительные демонстрации, связанные с полимеризации, можно сделать «супер шарики».» Эти производится путем объединения 20 мл силиката натрия [Na 2 SiO 3 (водн.)] Или жидкое стекло и 5-10 мл 99% изопропанола. Хорошо перемешайте деревянной палочкой и катитесь между руками, пока не сформируется шар. Отжать лишний спирт. Смочите мяч водой время от времени. Безопасность Меры предосторожности: Ученикам следует напомнить обо всех необходимых мерах безопасности. инструкции, включая, но не ограничиваясь: безопасность при ношении очки и фартуки, без дегустации химикатов или продуктов, и мытье рук после уборки.Постарайтесь не получить материалы на вашей одежде, так как пятна могут появиться, если позволяют высохнуть. Артикул: Casassa, E.Z., Sarquis, A.M., and Van Dyke, C.H., «The Гелеобразование поливинилового спирта с помощью буры », Journal of Химическое образование , Vol.63, № 1, январь 1986 г., стр. 57-60. Sarquis, A / M., «Драматизация полимерного склеивания с использованием Слизь, , Журнал химического образования, , том 63, № 1, Январь 1986 г., стр. 60-61. Особая благодарность Джону А. Стоксу, доктору Догерти. лаборанту за его помощь, терпение и поддержку! Этот эксперимент любезно предоставлен & nbsp

Аддитивные и конденсационные полимеры и Учебное пособие по химии полимеризации

Название мономера Структура мономера	Название полимера Структура полимера	Применение полимеров
этен [этилен] CH 2 = CH 2	полиэтилен [полиэтилен или полиэтилен, PE] — (- CH 2 -CH 2 -) n —	ПВД для сэндвич-пленки, липкая пленка ПВД для водопроводных труб, изоляция проводов
пропен [пропилен] CH 2 = CHCH 3	полипропилен [полипропилен, PP] — (- CH 2 -CHCH 3 -) n —	электроприборы, автомобильные приложения, канаты, ковры, пленки
хлорэтен [винилхлорид] CH 2 = CHCl	поли (винилхлорид), ПВХ — (- CH 2 -CHCl-) n —	Внутренний кабель-канал, трубы подземного водоснабжения
тетрафторэтилен [тетрафторэтилен, тефлон, PTFE] CF 2 = CF 2	политетрафторэтилен [политетрафторэтилен, тефлон] — [- CF 2 -CF 2 -] n —	Изоляция для проводов, двигателей, генераторов и т. Д. Применение антипригарного покрытия в посуде, подшипниках.
стирол [винилбензол] CH 2 = CH	полистирол [поли (винилбензол), ПС] H | — (C- | H H | C- | & nbsp & nbsp ) n —	тепло- и электроизоляция, трубы
акрилонитрил [винилцианид] CH 2 = CH-CN	полиакрилонитрил — (- CH 2 -CHCN-) n —	акриловые ткани прочнее шерсти
винилацетат CH 3 COOCH = CH 2	поливинилацетат (ПВС) — (- CH 3 COOCH-CH 2 -) n —	клеи, краски

| Определение, классы и примеры

Полимеризация , любой процесс, в котором относительно небольшие молекулы, называемые мономерами, химически соединяются с образованием очень большой цепочечной или сетчатой ​​молекулы, называемой полимером. Все молекулы мономеров могут быть одинаковыми или они могут представлять два, три или более различных соединений. Обычно необходимо объединить не менее 100 молекул мономера, чтобы получить продукт, обладающий определенными уникальными физическими свойствами, такими как эластичность, высокая прочность на разрыв или способность образовывать волокна, которые отличают полимеры от веществ, состоящих из более мелких и простых молекул; часто в одну молекулу полимера включаются многие тысячи мономерных единиц.Образование стабильных ковалентных химических связей между мономерами отличает полимеризацию от других процессов, таких как кристаллизация, при которой большое количество молекул объединяется под действием слабых межмолекулярных сил.

Подробнее по этой теме

Переработка нефти: Полимеризация и алкилирование

Легкие газообразные углеводороды, получаемые при каталитическом крекинге, являются сильно ненасыщенными и обычно превращаются в высокооктановый бензин …

Обычно различают два класса полимеризации. При конденсационной полимеризации каждая стадия процесса сопровождается образованием молекулы какого-либо простого соединения, часто воды.Помимо полимеризации, мономеры реагируют с образованием полимера без образования побочных продуктов. Аддитивная полимеризация обычно проводится в присутствии катализаторов, которые в некоторых случаях контролируют структурные детали, которые имеют важное влияние на свойства полимера.

Линейные полимеры, которые состоят из цепочечных молекул, могут быть вязкими жидкостями или твердыми телами с различной степенью кристалличности; некоторые из них могут растворяться в определенных жидкостях, и они размягчаются или плавятся при нагревании.Сшитые полимеры, в которых молекулярная структура представляет собой сетку, представляют собой термореактивные смолы (т.е. они образуются под воздействием тепла, но после образования не плавятся и не размягчаются при повторном нагревании), которые не растворяются в растворителях. Как линейные, так и поперечно-сшитые полимеры могут быть получены аддитивной или конденсационной полимеризацией.

полимеризация алкенов