Тема: Синтез поливинилхлорида

  • Вид работы:
    Реферат
  • Предмет:
    Химия
  • Язык:
    Русский
  • Формат файла:
    MS Word
  • Размер файла:
    31,87 Кб
Синтез поливинилхлорида
Синтез поливинилхлорида
Вы можете узнать стоимость помощи в написании студенческой работы.
Помощь в написании работы, которую точно примут!

Описание полимера

Поливинилхлорид (ПВХ, полихлорвинил, винил, вестолит, хосталит, виннол, корвик, сикрон, джеон, ниппеон, сумилит, луковил, хелвик, норвик и др.) - бесцветная, прозрачная пластмасса, термопластичный полимер винилхлорида. Отличается химической стойкостью к щелочам, минеральным маслам, многим кислотам и растворителям. Не горит на воздухе и обладает малой морозостойкостью .


Химическая формула: [-CH2-CHCl-]n.


Международное обозначение - PVC


Исходные мономеры для синтеза

Исходным сырьем при производстве ПВХ является винилхлорид (ВХ) (хлористый винил).При нормальных условиях бесцветный газ, температура кипения = -13,9 ºС. Растворим в этаноле, хлороформе, ацетоне, нефтеновых углеводородах.


Способы получения винилхлорида

. Гидрохлорирование ацетилена:

H2C=CH2 + HCl →H2C=CHCl

2. Синтез ВХ из этилена и хлора:

H2C=CH2+ Cl2→ClH2C-CH2ClC-CH2Cl→H2C=CHCl + HCl

3. Синтез ВХ высокотемпературным хлорированием этилена:

H2C=CH2+ Cl2→H2C=CHCl + HCl

4. Синтез ВХ высокотемпературным хлорированием этилена с последующим окислением HCl образующемся при пиролизе ДХЭ :

H2C=CH2+ Cl2→ClH2C-CH2ClC-CH2Cl→H2C=CHCl + HCl

2HCl + 1/2 O2→Cl + H2O

Образовавшийся хлор используется для хлорирования этилена.

Вместо раздельного окисления хлористого водорода и хлорированного этилена до дихлорэтана можно применить одностадийный процесс окислительного хлорирования этилена:

C=CH2+ HCl+ 1/2 O2→H2C=CHCl + H2O

Получаемый различными методами ВХ необходимо подвергать тщательной очистке от ацетилена, хлористого водорода. Полученный ВХ должен содержать99,9 % мономера.

ВХ хранят в стальных цистернах при Т= -50 (-30) ºС под азотом в отсутствии ингибиторов.

Способы получения поливинилхлорида на производстве

ПВХ получают радикальной полимеризацией:

в массе

эмульсии

суспензии

В промышленности наибольшее распространение получил суспензионный метод. Инициирование осуществляется свободными радикалами образующимися при гомолитическом распаде пероксидов и азосоединений. Первичный радикал главным образом присоединяется к метиленовой группе винилхлорида .

R + H2C=CHCl→R-CH2-CHCl

В связи со склонностью ПВХ к дегидрохлорированию при Т>75 ºС возможна передача цепи на полимер за счет отрыва алкильного атома хлора от атома углерода, который находится рядом с двойной связью, образовавшейся вследствие частичного гидрохлорирования полимера:

-CH2-CHCl-CH2-CHCl-CH=CH +-CH2-CHCl→

CH2-CHCl-CH2-CH-CH=CH + -CH2-CH2Cl

В результате этой реакции возникают малоактивные аллильные радикалы, вызывающие замедление полимеризации. Для предотвращения дегидрохлорирования и получения ПВХ с заданным (теоретически) содержанием хлора, желательно вести процесс полимеризации при Т≤70-75 ºС.

Радикалы ВХ вследствие их высокой активности легко вступают во взаимодействие с различными примесями, содержащимися в мономере даже в незначительных количествах. Например ацетилен реагирует, как агент передачи цепи и может вызвать образование малоактивных радикалов, замедляя полимеризацию.

Реакция передачи цепи часто используется для регулирования молекулярной массы полимера. При этом в полимеризационную среду вводят регуляторы.

Реакции передачи цепи на мономер при полимеризации ВХ имеют гораздо большее значение, чем для многих других соединений, эта особенность важна, т.к. уменьшается молекулярная масса полимера.

R-[-CH2-CHCl-]-CH2-CHCl+H2C=CH-Cl→R-[-CH2-CHCl-]-CH=CHCl+H3C-CHClR-[-CH2-CHCl-]-CH2-CHCl+H2C=CH-Cl→R-[-CH2-CHCl-]-CH-CH2Cl+H2C=CCl

Производство ПВХ в массе

Производство ПВХ в массе (в среде мономера), Т= 30-70 ºС, Р= 0,9-1,1 МПа в присутствии инициаторов ПДГЭ или АЦСП

Основные стадии

. Подготовка исходного сырья

. Окончательная полимеризация

. Отделение ВХ

. Просев и упаковка ПВХ

Трудности при получении ПВХ:

Сложности с отводом теплоты реакции. При полимеризации ВХ Q= 1466 кДж/кг. Условия теплоотвода ухудшаются вследствие исчезновении жидкой фазы при увеличении степени превращения мономера и образование крупных агрегатов.

Агрегаты начинают расти тесно примыкая друг к другу, частично деформируются и образуют непрочную пористую массу. При глубоких степенях конверсии на стенках автоклава образуется твердый налет полимера, затрудняющий отвод тепла через стенку, что приводит к местным перегревам и получению неоднородного полимера.

Производство ПВХ эмульсионным способом

Производство ПВХ эмульсионным способом в присутствии ПАВ (мыла), инициаторов персульфаты (К, Na,) Н2О2 . Т= 40-60 ºС.

Эмульсионную (латексную) полимеризацию ВХ проводят в водной среде в присутствии водорастворимых инициаторов.

В качестве эмульгаторов применяют ПАВы - различные мыла, соли алифатических и карбоновых кислот, алкилсульфонаты, натриевые и калиевые соли. В качестве регуляторов рН используют буферные вещества - фосфаты, карбонаты.

Основные стадии

1. Подготовка исходного сырья

. Полимеризация ВХ

. Дегазация латекса

. Дестабилизация латекса

. Выделение ПВХ из латекса

. Расфасовка и упаковка полимера

Особенности полимеризации ВХ эмульсионным методом:

Большая скорость эмульсионной полимеризации позволяет расширить температурный интервал проведения процесса в промышленных условиях, что дает возможность путем изменения температур регулировать среднюю молекулярную массу.

Полимеризация начинается в мицеллах эмульгатора, в которых содержится растворенный мономер ВХ, а в поверхностный слой легко диффундируют свободные радикалы, образовавшиеся в водной фазе. После 15-20 % конверсии ВХ частицы представляют собой набухший в мономере (ВХ) полимер (ПВХ), на поверхности которого находится слой адсорбированного эмульгатора. В этих частицах полимеризация продолжается до тех пор, пока мономер полностью не израсходуется.

Полимеризация ВХ суспензионным способом

Производство ПВХ суспензионным способом в присутствии стабилизаторов (целлюлоза), инициаторов пероксидов (лаурила, бензоила). Т=45-70 ºС, Р= 0,5-1,4МПа.

При суспензионной полимеризации ВХ в водной среде диспергируют жидкий мономер в присутствии гидрофильных стабилизаторов суспензии. В качестве стабилизаторов применяют:

метилцеллюлозу

оксиэтилцеллюлозу

сополимеры винилового спирта с винилацетатом


. Подготовка исходного сырья

. Полимеризация ВХ

. Дегазация, усреднение суспензии

. Центрифугирование

. Сушка ПВХ, рассев, упаковка.

Физические и физико-химические свойство поливинилхлорида

Физические и физико-химические

Молекулярная масса 9-170 тыс. г/моль

Плотность 1,35-1,43 г/см³

Насыпная плотность 0,4-0,7г/с м³

Температура воспламенения 500 °C

Температура стеклования 75-80 °C (для теплостойких марок - до 105 °C)

Температура разложения 100-140 °C

Температура плавления 150-220 °C

При температурах выше 110-120 °C склонен к разложению с выделением хлористого водорода HCl

Трудногорюч

Основные свойства

поливинилхлорид синтез эмульсионный суспензионный

Универсальность. Поливинилхлорид имеет привлекательный внешний вид, может быть как жестким, так и гибким, легко подвергается резке, сварке, формованию, склеиванию.

Долговечность. Материалы из ПВХ могут служить более ста лет.

Погодостойкость. Поливинилхлорид не боится агрессивных факторов внешней среды: солнечных лучей, влаги, высокой и низкой температуры воздуха, природных микроорганизмов, насекомых и поэтому, именно он, используется для производства кровельных покрытий.

Огнезащищенность. Из-за наличия в молекуле хлора , ПВХ является трудновоспламеняемым материалом, благодаря чему изделия из него не поддерживают горения.

Барьерные свойства. Поливинилхлорид имеет очень низкую проницаемость по отношению к газам, парам и жидкостям. ПВХ пластики имеют достаточную механическую прочность, хорошие электроизоляционные свойства, хорошую химическую стойкость: не растворяются в керосине и бензине, стойки к действию щелочей и кислот.

Энергоэффективность. Поливинилхлорид имеет высокую теплотворную способность (в мусоросжигателях, при его утилизации, выделяется достаточно много тепла для обогрева помещений (жилых и промышленных), и нет загрязнения окружающей среды)

Экономичность. Поливинилхлорид - самый дешевый крупнотоннажный полимер, изделия из него обладают наилучшим соотношением цена-качество

Гигиеничность. Это самое важное, на сегодня, свойство ПВХ, из него изготавливают сосуды для хранения плазмы и крови. Сосуды из других материалов имеют значительно меньшие сроки хранения крови, а значит возникает необходимость в большем количестве доноров

Экологичность. В поливинилхлориде содержится только сорок три процента производных нефти, а это экономит невозобновляемое природное сырье

Возможность вторичной переработки. ПВХ больше, чем остальные полимеры, подходит для вторичной переработки

Безопасность. Поливинилхлорид совершенно безопасный материал и это доказано скрупулезными научными исследованиями

Области применения поливинилхлорида

Поливинилхлорид (ПВХ) - термопластичный полимер с широким спектром применения, использующийся в последнее время во всем мире. Поливинилхлорид совершенно безвреден для людей и, в огромнейших масштабах, применяется практически во всех областях его жизнедеятельности. ПВХ по объему мирового производства стоит на третьем месте после строительных пластиков и полиолефинов (полипропилен и полиэтилен).

Уже более 80 лет поливинилхлорид (ПВХ) является идеальным полимером для производства отделочных материалов и товаров народного потребления, за это время он прошел многократные испытания и подтвердил свою абсолютную безопасность для здоровья человека. То есть, при использовании изделий из пластифицированного поливинилхлорида (как линолеум) при температуре до пятидесяти градусов и непластифицированного поливинилхлорида (как дверные и оконные блоки) при температуре до восьмидесяти градусов они не выделяют абсолютно ни каких веществ и поэтому являются совершенно безвредными.

Сравнительно дешевая цена, доступность сырьевого материала, а также возможность регулировать свойства в широких пределах - все это благоприятствует регулярному увеличению производства поливинилхлорида в развитых странах мира, таких как Япония, США, Великобритания, Германия и др. На всю продукцию из поливинилхлорида (ПВХ) выдаются соответствующие сертификаты.

ПОЛИВИНИЛХЛОРИД (ПВХ) В АВТОМОБИЛЬНОЙ ОТРАСЛИ

Как материал, поливинилхлорид широко используется для производства автомобильного транспорта, являясь вторым, по популярности, полимером (первый - полипропилен) в этой области. Именно благодаря ПВХ современный автотранспорт имеет более продолжительный срок службы.

Применение в автомобилестроении ПВХ дает снижение затрат топлива. Поскольку полимер весит меньше традиционных материалов (металла, стекла), при этом, не уступая им по прочности, - вес автомобиля, без какого-либо ущерба для его качества, также снижается, а вместе с этим, и количество топлива, необходимого для работы двигателя. В свою очередь снижаются, в отличие от остальных технологий, которые требуют большой процент рабочей силы, и производственные издержки.

Благодаря поливинилхлориду повышается безопасность машин, так как он используется для оборудования, предохраняющего пассажиров от травм и увечий при авариях, вместе с тем ПВХ устойчив к воздействию огня.

Из ПВХ изготавливаются:

·декоративные и защитные профили

·тенты

·кабели

·кабельная изоляция

·декоративные элементы

·защитное покрытие днища

·подушки безопасности

·уплотняющий материал для стекол

·искусственная кожа

·приборные доски

·дверные панели

·звукоизоляция

·внутренняя отделка салона

·подлокотники

ПОЛИВИНИЛХЛОРИД (ПВХ) В СТРОИТЕЛЬСТВЕ

В строительстве наиболее широко из всех полимеров применяется именно поливинилхлорид. В Европе используется в строительстве больше пятидесяти процентов всего производимого ПВХ, в США - больше шестидесяти процентов. Основным его преимуществом в данной сфере является все та же способность производить разнообразные виды продукции с разными свойствами. Основными конкурентами поливинилхлорида являются дерево и глина.

Основные преимущества поливинилхлорида в строительстве: небольшой вес, механическая прочность, износоустойчивость, жесткость, устойчивость к температурному, погодному, химическому воздействию и коррозии. А также - это великолепный огнеупорный материал, с трудом поддающейся возгоранию и прекращающий тлеть и гореть сразу после исчезновения источника высокой температуры. И все это благодаря высокому содержанию хлора, что способствует высокой пожарной безопасности возведенных объектов. Поливинилхлорид не проводит ток и является идеальным изоляционным материалом. Основная же черта стройматериалов из ПВХ - это их долговечность (около семидесяти процентов труб из поливинилхлорида имеют срок службы больше сорока лет, а новые разработки - до ста; такие же показатели у большей части кабельной изоляции и оконных профилей из этого же материала).

Еще один плюс это то, что поливинилхлорид намного дешевле других материалов. Также все строительные материалы, произведенные из ПВХ, легче, чем строительные материалы из стали, железа и бетона, что экономически выгодно. Теплоизоляционные же свойства поливинилхлорида дают возможность меньше затрачивать энергии на отопление помещений.

Строительные материалы из ПВХ можно разделить на несколько групп:

1.Инженерно-строительные - трубы, конвейерные ленты, тенты, фитинги, гидроизоляционные мембраны, полиуретановые герметики, проволочные ограждения, ограждения безопасности и заборы

2.Защитно-изоляционные - сайдинги

.Для отделки помещений - краски, лаки, клеи, обои, фурнитура, покрытия для полов, потолки, ограждения и лестничные перила

.Кровельные - изоляционные листы, волнистый листовой материал, гидроизоляционные мембраны, элементы вентиляции, фитинги

.Двери и окна - жесткие пенопласты, промышленные двери, оконные рамы и сайдинги, уплотнители стекол, подоконники, ролики и жалюзи

ПОЛИВИНИЛХЛОРИД (ПВХ) В ПОТРЕБИТЕЛЬСКИХ ТОВАРАХ

Поливинилхлорид (ПВХ) широко применяется в тех областях, для которых, в первую очередь, важен внешний облик изделия. Имея отличную комбинацию такого своего свойства, как разнообразность обработки с отличными внешними качествами, ПВХ идеален для производства потребительских товаров, таких как:

1.Предметы одежды

oискусственная кожа

oобувь - сапоги, туфли

oспортивные аксессуары и оснащение - экипировка, мячи

2.Садовое и домашнее оборудование

oмебель (из жесткого ПВХ)

oшланги

oматериалы для обивки

oнапольные покрытия (из гибкого ПВХ)

3.Отдых, развлечения

oтелефонные, кредитные и банковские карты

oлодки

oрюкзаки, сумки для багажа

4.Игрушки - куклы, мячи, утята для ванной, «лягушатники», надувные пляжные игрушки, а также почти все «мягки» игрушки

ПОЛИВИНИЛХЛОРИД (ПВХ) В ХИМИЧЕСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

Поливинилхлорид (ПВХ) нашел свое применение и в химпроме, где используется в качестве сырьевого материала для:

·производства полимерных компаундов

·производства уплотнительных профилей (уплотнителей)

·производства труб и отдельных частей оборудования

·производства лакокрасочных материалов

ПОЛИВИНИЛХЛОРИД (ПВХ) В ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИИ

В последнее время поливинилхлорид (ПВХ) все чаще используется для изготовления силовых кабелей и изоляционных материалов с соблюдением всех требований к их электрическим и механическим свойствам. Наряду с этим поливинилхлорид применяется в следующих областях:

·кабели и провода

·предохранительные коробки

·домовые трубопроводы

·штепсельные вилки

·вспомогательные приспособления

ПОЛИВИНИЛХЛОРИД (ПВХ) В УПАКОВКЕ

Разнообразные и многочисленные свойства поливинилхлорида делают его достаточно востребованным для производства упаковочных материалов. Ежегодно в Европе для производства упаковки используется более двухсот пятидесяти тысяч тонн поливинилхлорида. В основном это: жесткая пленка - пятьдесят один процент, бутылки - тридцать пять процентов, гибкая пленка - одиннадцать процентов, крышки для бутылок - три процента.

Поливинилхлорид (ПВХ) используется для производства упаковки самого различного назначения - это для жидкости и пищевых продуктов, для косметики или химии. Это могут быть:

·бутылки

·колпачки

·пластиковые крышки

·контейнеры

·уплотнители

·пленка

ПОЛИВИНИЛХЛОРИД (ПВХ) В МЕДИЦИНЕ

В медицине поливинилхлорид (ПВХ) применяется уже больше пятидесяти лет и потребление его в данной сфере продолжает расти. Толчком к применению поливинилхлорида в медицине послужила потребность в замене резины и стекла на предварительно стерилизованные предметы однократного использования. Благодаря инертности и химической стабильности поливинилхлорид стал в этой области самым популярным полимером. Продукция из него очень разнообразна и довольно легко производится, она легко стерилизуется, не трескается, не протекает и может быть использована внутри человека. ПВХ прошел огромное количество тестов, результаты которых помогли принять его большей частью здравоохранительных организаций мира.

Главное требование к медицинской продукции - это ее полное соответствие токсикологическим нормам. Принятие поливинилхлорида странами Евросоюза к использованию в медицине говорит о полной его медицинской безопасности. ПВХ обладает очень значимым свойством - контактируя с разными жидкостями композиция поливинилхлорида остается неизменной. При контакте с кровью или тканью пациента, чрезвычайно важна химическая совместимость, именно ПВХ имеет высокую биосовместимость, которая продолжает расти, чему способствуют новые разработки в технологии его производства. Благодаря своим физико-химическим свойствам изделия из поливинилхлорида обладают высокой прозрачностью и, соответственно, им может быть придан любой цвет. Так же всей продукции из ПВХ присуще высокая гибкость и прочность (при любых условиях). Поливинилхлорид совместим с почти всеми фармацевтическими препаратами, он устойчив к химическим реакциям и воде. ПВХ - прекрасный материал для производства упаковки любой формы, будь она жесткая, гибкая или в виде тубы.

Для медицины из поливинилхлорида (ПВХ) изготавливают:

1.упаковка:

oблистеры для пилюль и таблеток

oпластифицированные контейнеры

2.оборудование:

oпакеты и контейнеры для внутренних органов и крови

oпакеты для различных медицинских растворов и диализа

oкатетеры

oтрубки для кормления

oприборы для измерения давления

oхирургические маски

oхирургически шины

oхирургические перчатки

Использованная литература

http://ru.wikipedia.org/wiki://www.know-house.ru/r_build/what_pvc.html://vreden-polezen.ru/himia/item/20-vred-pvc.html://www.plastinfo.ru/information/articles/38/://www.camelotplast.ru/info/svoistva-pvh.php

Похожие работы

 

Не нашел материала для курсовой или диплома?
Пишем качественные работы
Без плагиата!