Поливинилацетат (ПВА): свойства и применение. Поливинилацетат класс органических соединений.

Рисунок 2. Клей PVAVA в чистом виде достаточно агрессивен. При контакте с открытой кожей вызывает значительное раздражение кожи и некроз. Пары винилацетата вызывают ожоги роговицы глаз. Максимальная концентрация винилацетата в окружающем воздухе составляет 10 мг/м3.

Поливинилацетат (ПВА)

Глава	Химия
Тип	реферат
Язык	Русский
Дата добавления	16.12.2010
Размер файла	141,9 K

Студенты, аспиранты и начинающие исследователи, которые используют базу знаний для своей учебы и работы, будут очень благодарны.

Министерство образования и науки Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Алтайский государственный технический университет имени И.И. Ползунова

Краткое содержание курса органической химии

«Поливинилацетат (ПВА)»

г. Барнаул 2008.

Введение

Среди множества органических соединений с самыми разнообразными структурами и свойствами существует особый класс — полимеры (от греч. poli — «много» и meros — «часть»). Эти вещества характеризуются прежде всего огромной молекулярной массой, составляющей от десятков тысяч до миллионов атомных единиц массы, поэтому их часто называют высокомолекулярными соединениями (сокращенно ВМС).

К молекулярным гигантам относятся, например, важнейшие природные полимеры (белки, нуклеиновые кислоты, полисахариды) и синтетические материалы (полиэтилен, поливинилхлорид, каучук и т.д.). Поэтому ОМФ играют важную роль как в биологических процессах, так и в практической деятельности человека.

Органические полимеры состоят из элементарных единиц — повторяющихся и взаимосвязанных остатков низкомолекулярных веществ (мономеров). Длина макромолекул выражается средним числом мономерных единиц, которое называется степенью полимеризации.

Полимеры могут быть линейными, разветвленными и сшитыми. Если каждую мономерную единицу обозначить буквой М, то макромолекула с линейной структурой имеет следующий вид:

В этом случае каждая из элементарных единиц связана только с двумя соседними единицами и образует неразветвленную цепь. Основная цепь макромолекулы может иметь короткие ответвления, и тогда полимеры, основанные на такой структуре, являются разветвленными: R

В сшитых полимерах длинные линейные цепи соединены с более короткими поперечными цепями, образуя единую решетку.

Если молекула мономера является асимметричной (CH₂=CN-X, где X — заместитель), могут образовываться как регулярные, так и нерегулярные полимеры. В обычном полимере добавление происходит либо от головы к хвосту

или «голова к голове»:

Макромолекулярные полимеры могут быть получены из остатков различных мономеров; CPA такого типа называются сополимерами. Они также могут быть регулярными или нерегулярными, в зависимости от того, как сцепляются различные части:

. — M-M — M-M — M-M — M-M — M-M — .

. М — М — М — М — М — М — М — М — М — М — .

В зависимости от происхождения все МС делятся на природные — биополимеры (например, крахмал и целлюлоза) и синтетические (полиэтилен, полистирол и т.д.).

Природные полимеры синтезируются из клеток растительных и животных организмов, а синтетические полимеры человек научился извлекать из проектов по переработке газа, нефти и угля.

Полимеры могут быть кристаллическими или аморфными. Кристаллизация высокомолекулярных веществ требует гладкой структуры с достаточно длинными сегментами молекулярной цепи.

Высокомолекулярные соединения не имеют определенной температуры плавления. При нагревании многие полимеры не плавятся, а размягчаются, поэтому им можно придать форму изделий методами пластической деформации — прессованием, экструзией, литьем. Такие полимеры называются пластмассами. Пластмассы имеют низкую плотность, они легче самых легких металлов (магния и алюминия) и поэтому считаются ценными строительными материалами. Некоторые пластмассы превосходят чугун и алюминий по прочности и почти все металлы по химической стойкости. Они могут быть устойчивы к воздействию воды и кислорода, кислот и щелочей.

Подобные документы

Характеристика и классификация полимеров. Подъем индустрии пластмасс, технология производства полистирола. Физические и химические свойства. Супрамолекулярная структура, конформация, конформация. Методы отверждения. Промышленное применение.

Параметры растворения олигомера. Акрил-толуол акрилат, расчет по смолам I и II, по Ван Кревелену. Параметры растворимости в жидкости. Поливинилацетат как аморфный, бесцветный, безвкусный и не имеющий запаха термопластичный полимер. Диметилсульфоксид, возможности расчета.

Физические и химические свойства 2-метилбутадиена-1,3. Анализ опасности, токсичность, класс опасности. Промышленное применение. Методы производства, химия и технологическая инженерия. Производство изопрена на основе изобутилена и формальдегида.

История развития производства и потребления эпоксидных связующих. Производство смол путем полимеризации и отверждения. Применение эпоксидных смол в качестве эпоксидных клеев для ремонта бетонных, железобетонных конструкций, фундаментов и для их армирования.

Понятие и номенклатура фенолов, их основные физические и химические свойства и характерные реакции. Методы экстракции фенолов и их практическое применение. Токсические свойства фенола и характер его негативного воздействия на организм человека.

Современные методы производства, основные преимущества и недостатки алюминия. Микроструктура, физические и химические свойства металла. Применение алюминия как высокопрочного и легкого материала в промышленности, ракетостроении, производстве стекла, фейерверков.

Реакционные уравнения промышленных процессов производства полиамида. Обменные и обратные реакции в синтезе полиамидов. Аминолиз, окисление и гидролиз. Молекулярная масса и прочность технических полиамидов, правила безопасного процесса производства.

• главная
• рубрики
• по алфавиту
• вернуться в начало страницы
• вернуться к началу текста
• вернуться к подобным работам

История

Поливинилацетатный клей был открыт в Германии в 1912 году. Он быстро завоевал популярность и получил широкое распространение, и сегодня его используют в различных областях.

• Молекулярный вес – 10-1500 тыс г/моль.
• Плотность – 1,1-1,2 г/см3.
• Твердое вещество.
• Прозрачное.
• Без запаха.
• Не токсичное.
• Растворяется во многих органических растворителях, уксусной кислоте.

Получение

Поливинилацетат получают путем полимеризации винилацетата в специальном растворителе или в виде эмульсий или блоков.

Основное применение поливинилацетата — это производство поливинилацетатного клея или ПВА, как мы все его знаем. Он также используется в производстве акриловых красок, столь популярных в отделочных и лакокрасочных материалах, а также красок на водной основе, а также применяется в производстве поливинилового спирта и поливинилацетата.

Поливинилацетат омыляется щелочами для получения нового и очень популярного полимера под названием поливиниловый спирт, который широко используется в косметической промышленности и бытовой химии.

Поливинилацетат также используется для изготовления напольных покрытий. Для этого используется смесь шпаклевки и краски.

Но самое благородное и эффектное применение — это, конечно, акриловые краски. Они образуют элегантное, декоративное настенное покрытие и позволяют создать уникальный и ни с чем не сравнимый дизайн интерьера. Их также очень легко наносить, так как они не имеют запаха.

Частный продукт ПВА: что это и где используется

Клей ПВА, в зависимости от его свойств, хорошо известен от подрядчиков до мелких мастеров. Продукт пользуется большой популярностью.

Бытовой клей ПВА

Используется для приклеивания плотных виниловых обоев, стекловолокна, тканей и фотообоев. Обеспечивает отличную адгезию к различным поверхностям, включая бетон, штукатурку и лепнину.

Консистенция клея умеренно густая. Он напоминает молочную жидкость. Материал морозоустойчив. После истечения срока годности он загустевает до творожистой массы.

Канцелярский клей ПВА

Этот сорт похож на бытовой, но имеет более узкий спектр применения — его обычно используют для творческих целей, создания приложений, поделок и детских работ.

Он доступен как в жидком виде в баночках, так и в твердом виде в качестве клея для карандашей. Кстати, для удобства работы с карандашным клеем в его состав добавляют глицерин.

А в последнее время среди детей также стало популярным делать слизь и сладости дома. Для их производства также используется клей ПВА.

Универсальный клей ПВА

Он подходит для работы с различными материалами. Он используется для скрепления материалов из дерева, картона, кожи и стекла.

Его также часто включают в состав смесей строительных материалов — водных эмульсий.

Суперклей ПВА

Этот клей модифицирован специальными добавками, которые при высыхании создают очень прочное клеевое соединение. Он используется для наклеивания обоев, а также для ремонта плитки.

Состав нечувствителен к влаге, морозоустойчив и может использоваться для наружных работ.

Строительный клей ПВА

Профессиональный водонепроницаемый материал. Он производится в виде эмульсии и содержит специальные полимерные частицы, которые повышают адгезию с рабочей поверхностью.

Суспензия используется в различных цветах, грунтовках, в качестве загустителя, для укладки плитки и для заливки цементного раствора.

Состав обычно прозрачный, высоковязкий, морозостойкий, может использоваться как для внутренних, так и для наружных работ, имеет относительно небольшой расход и устойчив к воздействию солнечного света, обладает высокой прочностью, не дает усадки и быстро сохнет.

Поливинилацетат — это, казалось бы, простое, но очень распространенное соединение, которое очень популярно в качестве клея. Составы на основе поливинилацетата безопасны и просты в применении. Они просты в обращении как для профессиональных производителей, так и для небольших творческих работников. Благодаря прочности и адгезионным свойствам поливинилацетата можно создавать уникальные декоративные покрытия и ремонтировать любимые, но случайно разбитые предметы.

Поливинилацетат (ПВА)

Поливинилацетат (ПВА, PVAC) — это полимер винилацетата с химической формуло й-CH₂-CH(OCOCH₃)—_{n ,}Это твердое, бесцветное, прозрачное, нетоксичное вещество без запаха.

Винилацетат полимеризуется в алифатических спиртах, бензоле, ацетоне, эфирах уксусной кислоты и других органических растворителях. В качестве инициаторов реакции используются динитрил азобисмутиновой кислоты, пероксид бензоила или пероксид ацетила. При растворной полимеризации винилацетата в качестве среды, в которой растворяются исходный мономер и получаемый полимер, используется растворитель. Полученный раствор поливинилацетата в растворителе, «лак», используется в качестве коммерческого продукта или из него извлекается полимер.

Усовершенствованные реакции передачи цепи позволяют получить макромолекулы с более низкой молекулярной массой, более однородной молекулярной массой и менее разветвленные полимеры по сравнению с полимерами, полученными массово или другими методами.

При производстве поливинилацетата из поливинилового спирта и поливинилацеталей в качестве растворителя обычно используется метанол (для облегчения последующего гидролиза и алкоголиза в щелочной среде). Для получения поливинилацетата в виде порошка или для дальнейшего использования в качестве поливинилацетатного лака в качестве растворителей используют этилацетат, ацетон и бензол.

Использование поливинилацетата в растворе облегчает отвод тепла реакции полимеризации и позволяет легко контролировать процесс. Технически полимеризация винилацетата в растворе осуществляется как периодическим, так и непрерывным методом.

Непрерывный метод. В одном варианте осуществления полимеризация винилацетата проводится в соответствии с непрерывным методом в двух полимеризаторах с водопадным расположением. Процесс проводят в среде метанола в присутствии инициатора — динитрила азобисизомасляной кислоты — в атмосфере азота при 65-70 °C до достижения конверсии мономера 60-70 %. Непревращенный винилацетат подвергается азеотропной дистилляции для получения 25%-ного раствора поливинилацетата в метаноле (лак).

Полимеризаторы представляют собой колоннообразные устройства, облицованные нержавеющей сталью, стеклом, эмалью или алюминием. Полимеризаторы оснащены двухъярусными мешалками, нагревательными и охлаждающими рубашками и рекулерами для рециркуляции испарившегося мономера и растворителя. 10 6 10 7

Процесс производства поливинилацетата (рис. 1) включает приготовление раствора инициатора, полимеризацию винилацетата и отгонку непрореагировавшего винилацетата.

Винилацетат непрерывно подается в первый полимеризатор 1, куда также поступает инициатор — раствор динитрила азодизомасляной кислоты в метаноле. Процентное соотношение компонентов, подаваемых в реактор, приведено ниже:

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

Технологическая схема производства поливинилацетата в растворе

В промышленности поливинилацетат производится как в серийном, так и в непрерывном производстве.

Технологический процесс производства поливинилацетата в непрерывном процессе согласно одному из вариантов состоит из следующих стадий:

1. 1. приготовление раствора инициатора в соответствии с одним из следующих этапов: 1. приготовление раствора праймера

2. 1. полимеризация винилацетата

Осаждение непрореагировавшего мономера 3. Осаждение непрореагировавшего мономера 3.

Скорость загрузки компонентов в реактор в объемных процентах:

Порофор — азо диизо-изобутират динитрила (инициатор, упомянутый выше).

Винилацетат через подогреватель подается в полимеризатор 1, в который также подаются растворитель и инициатор (приготовленный раствор). Полимеризация происходит при температуре 65-68°C в течение примерно 4 часов при степени конверсии 35%.

Затем реакционная масса подается во второй полимеризатор вместе с новым растворителем и инициатором. Содержание метанола в полимеризаторе составляет 25-30% по объему, а инициатора — 0,075% по объему. Процесс во втором реакторе проводится при температуре 68-70°C до степени конверсии мономера 60-65%. Время полимеризации составляет 4-5 часов.

Раствор из полимеризатора 2 (полимеризатор содержит продукт полимеризации, растворитель, непрореагировавший мономер и инициатор) через насосы 4 подается в дистилляционную колонну 5 для отделения мономера. Дистилляция осуществляется парами метанола из испарителя 7 в нижней части колонны (дно куба).

Пары ацетальдегида, метанола и мономера проходят через конденсатор для регенерации. Раствор ацетата оливина в метаноле (лак), содержащий 25 % полимера, переносится в блок поливинилового спирта.

Во всех чиллерах охлаждающей средой является вода; в бойлерах используется пар.

Реакторы полимеризации в растворе

Реакторы для полимеризации винилацетата представляют собой колонные установки (каскад реакторов разного объема); первый реактор имеет объем 5 м3, второй — 8 м3. Реакторы оснащены рамными мешалками.

Для отвода или подвода тепла полимеризаторы окружены рубашками.

Для конденсации испарившегося растворителя и его возврата в зону реакции реакторы оснащены рефлюксным конденсатором.

Инициаторы процесса в эмульсии

Поливинилуксусная кислота производится эмульсионным способом в присутствии водорастворимых инициаторов: Пероксид водорода и соли железа (сульфат железа(II), а также персульфат натрия и калия — окислительно-восстановительные системы).

Буферные соединения, такие как бикарбонат натрия, гидрокарбонат натрия, муравьиная кислота и т.д., используются для стабилизации pH среды.

Схема процесса производства дисперсии гомополимера поливинилацетата PVAD методом грубого диспергирования (эмульсионная полимеризация).

Технологический процесс приготовления дисперсии поливинилацетата в непрерывной системе состоит из следующих этапов:

1. приготовление водной фазы

2. 1. полимеризация винилацетата

1. приготовление винил-виниловой дисперсии; 3. приготовление водной фазы

Водная фаза готовится в устройстве, аналогичном реактору: присутствует рубашка и рамная мешалка. Поливиниловый спирт, обессоленная вода и муравьиная кислота добавляются в аппарат при рН от 2,8 до 3,2. Поливиниловый спирт играет роль эмульгатора. Затем при перемешивании добавляют сульфат железа и продолжают перемешивание в течение 15 минут.

Процентное содержание компонентов в водной фазе аппарата (массовая доля):

Термопласты и их сокращенные обозначения

• АБС – привитой сополимер акрилонитрила, стирола с бутадиеновым или бутадиен-стирольным каучуком.
• АЦ – ацетат целлюлозы.
• ЛПЭНП – линейный полиэтилен низкой плотности.
• МС – сополимер стирола с метилметакрилатом .
• МСН – сополимер стирола с метилметакрилатом и акрилонитрилом .
• ПАН – полиакрилонитрил.
• ПА – полиамиды.
• ПАК – полиамидокислота.
• ПАР – полиарилаты.
• ПАС – полиалкилсульфон.
• ПБТ – полибутилентерефталат.
• ПВА – поливинилацетат.
• ПВС – поливиниловый спирт.
• ПВФ, фторопласт-1 – поливинилфторид .
• ПВХ – поливинилхлорид .
• ПВДФ, фторопласт-2 – поливинилиденфторид .
• ПВДХ – поливинилиденхлорид .
• ПИ – полиимиды.
• ПК – поликарбонаты.
• ПММА – полиметилметакрилат .
• ПО – полиолефины.
• ПП – полипропилен .
• ПС – полистирол .
• ППС – пенополистирол .
• ПСФ – полисульфон.
• ПТП – пентапласт .
• ПТФЭ, фторопласт-4, фторлон-4, тефлон – политетрафторэтилен
• ПТФХЭ, фторопласт-3. фторлон-3 – политрифторхлорэтилен .
• ПУ – полиуретаны .
• ПФ – полиформальдегид .
• ПФО – полифениленоксид.
• ПЭ – полиэтилен .
• ПЭИ – полиэфиримид.
• ПЭВП, ПЭНД, ПНД – полиэтилен высокой плотности (низкого давления) .
• ПЭНП, ПЭВД, ПВД – полиэтилен низкой плотности (высокого давления).
• ПЭО – полиэтиленоксид.
• ПЭСД – полиэтилен среднего давления.
• ПЭТФ – полиэтилентерефталат .
• САМ – сополимер стирола с α-метилстиролом.
• САН – сополимер стирола с акрилонитрилом.
• СТД – сополимер триоксана с диоксоланом.
• СФД – сополимер формальдегида с диоксаланом.
• ТАЦ – триацетат целлюлозы.
• ФН – фенилон.
• ХПЭ – хлорированный полиэтилен.
• ХСПЭ – хлорсульфированный полиэтилен.

• БФ – фенолоформальдегидный олигомер, совмещенный с поливинилбутиралем.
• КС – кремнийогранические смолы.
• МАС – меламиноальдегидные смолы.
• НПС – ненасыщенные полиэфирные смолы.
• ПИ – полиимиды.
• ПЭЭК – полиэфирэфиркетон.
• ПУ – полиуретаны.
• ППУ – пенополиуретаны .
• ФС – фурановые смолы.
• ФФС – фенолформальдегидные смолы.
• ЭС – эпоксидные смолы.

Сополимеры править | править код

Полимеры, состоящие из различных мономеров или химически связанных молекул различных полимеров, называются сополимерами. Например, ударопрочный полистирол представляет собой сополимер полистирола с полибутадиеном-3.

Сополимеры различаются по структуре, технологии производства и получаемым свойствам. В 2014 году было 3 :

• статистические сополимеры, образованные цепочками, содержащими химические группы различной природы, получают путём полимеризации смеси нескольких исходных мономеров;
• чередующиеся сополимеры характеризуются цепочками, в которых чередуются радикалы разных мономеров;
• привитые сополимеры образуются путём прикрепления цепочек молекул второго мономера сбоку к макромолекулам, образованным из основного мономера;
• гребнеобразными сополимерами называют привитые сополимеры с очень длинными боковыми цепочками;
• блок-сополимеры построены из достаточно протяжённых цепочек (блоков) одного мономера, соединённых по концам с достаточно протяжёнными цепочками другого мономера.

Свойства сополимеров править | править код

Реброподобные сополимеры могут быть составлены из материалов с различными свойствами, что придает такому сополимеру принципиально новые свойства, например жидкокристаллические 3 .

В блок-сополимерах, состоящих из компонентов с различными свойствами, образуются сверхрешетки, состоящие из блоков различной химической природы, выделенных в отдельную фазу. Размер блоков зависит от соотношения исходных мономеров. Например, хрупкому полистиролу придают прочность на разрыв до 40% путем сополимеризации с 5-10% полибутадиена, в результате чего получается полистирол с высокой ударной вязкостью, а материал с 19% полистирола в полибутадиене имеет резиноподобное поведение3 .