Поливиниловый спирт- линейный карбоцепной полимер с условной химической формулой [-CH2-CH(OH)-]n.
Реальные макромолекулы включают также от 5 до 20 % ацетатных группировок, определяющих ряд его свойств и физико-механических показателей. Таким образом, поливиниловый спирт представляет собой сополимер винилового спирта и винилацетата. Так как виниловый спирт в момент его образования изомеризуется в ацетальдегид:
CH2=CH-OH --> CH3-CO-H
поливиниловый спирт не имеет собственного мономера, и его синтез осуществляют методом полимераналогичных превращений путем омыления сложных виниловых эфиров.
Промышленное производство основано на каталитическом алкоголизе поливинилацетата. Процесс протекает в среде алифатических спиртов в присутствии неорганических оснований и кислот. Наиболее применимо щелочное омыление, в котором щелочь участвует как катализатор и реагент:
Кислотное омыление проводят в среде этанола, причем кислота выполняет функции только катализатора процесса:
Поливинилацетат применяют в виде раствора в органическом растворителе (безводном метаноле) в виде лака. При наличии в спирте воды омыление протекает как по механизму алкоголиза, так и по механизму гидролиза. Интенсивность процесса повышается с ростом температуры и понижается при наличии воды.
Поливиниловый спирт нерастворим в метаноле и по достижении 60% степени конверсии ацетатных групп выпадает в осадок в зависимости от модуля ванны в виде порошка, мелких гранул или геля. Дальнейшее омыление после фазообразования протекает гетерогенно.
Производство поливинилового спирта щелочным омылением поливинилацетата по совмещенной периодической схеме
Производство включает синтез поливинилацетата из мономера и его переработку в поливиниловый спирт при последовательности технологических стадий:
1-синтез поливинилацетата периодической полимеризацией мономера,
2-приготовление метанольного раствора щелочи,
3-омыление поливинилацетата,
4-отжим поливинилового спирта,
5-сушка, просеивание и затаривание продукта.
Полимеризация протекает в реакторе 7 (рис.19), куда из хранилищ 1,2 через соответствующие мерники 3,4 и фильтры 5,6 подают винилацетат и метанол, а также через мерник 8- раствор порофора-N в метаноле. Рецептура загрузки реактора (в м.ч.): винилацетат-100, метанол-70, порофор-N – 0,15.
При температуре 52-54 °C процесс длится 30-35 ч. По достижении заданной степени конверсии винилацетата (96-98%) реакционную массу разбавляют метанолом до концентрации поливинилацетата в лаке 28-33% и передавливают на стадию омыления в реактор 10. В реактор-омылитель, предварительно загруженный поливинилацетатным лаком (полимеризатом), подают из сборника-смесителя 11 через мерник 12 4-5%-ный метанольный раствор щелочи (NaOH) и из хранилища 2 через мерник 4 дополнительно метанол до достижения модуля ванны 1:3,7 по рецептуре (в м.ч.): поливинилацетат-60, метанол-222, щелочь-0,15-0,2.
Процесс омыления проводят при температуре 40-50 °C в течение 3-5 ч. При остаточном содержании ацетатных групп не более 2-3% омыленный полимер сбрасывают в центрифугу 14 для отжима от метанола. Фугат через ловушку 16 направляют на регенерацию спирта, а влажный полимер подвергают сушке в вакуум-гребковой сушилке 15 при температуре 40-52 °C до остаточного содержания летучих не более 4%.
При использовании поливинилового спирта в качестве полупродукта для производства поливинилацеталей полученную в реакторе-омылителе 10 суспензию полимера нагревают до 70 °C и отгоняют метанол, предварительно переключив холодильник-конденсатор 13 на прямой. Кондесат метанола направляют на регенерацию, а в реактор 10 подают обессоленную воду (до модуля ванны 1:10). Образующийся при этом 10%-ный водный раствор поливинилового спирта направляют на ацеталирование.
Далее (Непрерывное пр-во ПВС)