Поливинилацетали - карбоцепные полимеры, содержащие боковые функциональные группировки ~O-CHR-O~, а также остаточные спиртовые (-ОН) и сложноэфирные (-ОСОСН3) группировки, т.е. это сополимеры винилцетата, винилового спирта и винилацеталей.
В промышленности поливинилацетали получают методом полимераналогичных превращений поливинилового спирта при воздействии на него альдегидов в присутствии катализаторов (минеральных кислот):
Наибольшее практическое применение в технике получили поливинилформаль, поливинилэтилаль, поливинилбутираль, поливинилформальэтилаль, поливинилбутиральфурфураль.
В технологии различают два способа получения поливинилацеталей: а) одностадийный (однованный), б) двухстадийный (двухванный). В обоих способах проведения процесса в качестве исходного сырья используют поливинилацетат. Одностадийный способ - гомогенный совмещенный процесс, при котором в одном реакторе последовательно протекают элементарные процессы омыления поливинилацетата и ацеталирования поливинилового спирта. Совмещенный процесс протекает в спиртовой гомогенной среде с общим для омыления и ацеталирования катализатором. Получаемый при этом поливинилацеталь находится в состоянии раствора. Двухстадийный способ реализуют в двух реакторах: в первом реакторе поливинилацетат омыляют до поливинилового спирта, а во втором - водный раствор поливинилового спирта ацеталируют альдегидом в гетерогенной водной среде. При этом альдегид взаимодействует с набухшим или растворенным полимером, а образующийся поливинилацетат выпадает в осадок. Способ предпочтителен, так как позволяет получать поливинилацетали более высокой степени чистоты.
Поливинилбутираль
Поливинилбутираль - продукт ацеталирования поливинилового спирта масляным альдегидом:
Производство может быть как периодическим, так и непрерывным. Общими стадиями гетерогенного производства являются
1- растворение поливинилового спирта,
2 - ацеталирование поливинилового спирта,
3 - отжим и отмывка поливинилбутираля,
4 - стабилизация поливинилбутираля,
5 - центрифугирование и сушка поливинилбутираля,
6 - расфасовка, упаковка и складирование продукта.
Аппаратурное оформление периодического и непрерывного процессов имеет два отличия: а) непрерывное производство оснащено комбинированным трехкорпусным реактором непрерывного действия батарейного типа, а в периодическом производстве предусмотрен простой котел, б) в непрерывном производстве двойное центрифугирование (до и после стадии стабилизации).
Поливиниловый спирт растворяют в обессоленной воде в аппарате 1 при модуле ванны 1:10, температуре 50-60 °C в течение 5-6 ч. 10%-ный горячий раствор поливинилового спирта очищают от механических примесей на фильтре 2 и через весовой мерник 3 подают на стадию ацеталирования в реактор 4, представляющий собой вертикальный цилиндрический аппарат объемом 20 м3, снабженный паровой рубашкой (для обогрева и охлаждения) и лопастной мешалкой.
Водный раствор поливинилового спирта в реакторе-ацеталяторе 4 охлаждают до 8-10 °C, а затем при работающей мешалке подают масляныйальдегид и 10-20% соляную кислоту (катализатор процесса) по рецептуре (в м.ч.): ПВС (10% раствор)-100, масляный альдегид-6, НСI (37% раствор)-1,5.
При этом в течение 12-13 ч протекает процесс ацеталирования. Температуру в течение первых 8 ч повышают от 8-10 °C до 30 °C, а затем в течение 4-5 ч постепенно доводят до 55 °C. Образующийся поливинилбутираль не растворяется в воде, находится в стеклообразном физическом состоянии (Тс=57 °C) и выпадает в осадок в виде порошка. Суспензию поливинилбутираля с конечной температурой 55 °C подают на стадию промывки и отжима в промыватель 7 - вертикальный цилиндрический аппарат с плоской крышкой и коническим днищем, снабженный секционной рубашкой и мешалкой.
В промывателе 7 из суспензии выделяют порошок и при модуле ванны 1:8 многократно промывают его свежей обессоленной водой до исчезновения соляной кислоты в промывных водах. Затем порошок полимера стабилизируют промывкой при температуре 55 °C в течение 2 ч 0,02 % водным раствором гидроксида натрия, подаваемого из сборника 8. Стабилизированный поливинилбутираль сбрасывают на центрифугу 10. Отжатый до влажности 30-40% порошок подают на стадию сушки в аэрофонтанную сушилку 11, а маточник центрифуги и промывные воды из промывателя 7 через ловушку 9 направляют на установку очистки сточных вод.
Порошок поливинилбутираля (ПВБ) во избежание слипания частиц сушат при температуре не выше 50 °C (т.к. Тс= 57 °C) до конечной влажности 3%. Сухой порошок на вибросите 12 просеивают, стандартные фракции продукта затаривают и складируют.
Поливинилбутираль обладает комплексом выдающихся свойств: а) высокая адгезия к стеклу, металлам, пластмассам и другим материалам, б) стойкость к истиранию при достаточной термической стойкости (Тдеструкции = 160 °C), в) растворимость в спиртах, хлорированных углеводородах и других органических растворителях, а также хорошая совместимость с пластификаторами, содержание которых в промышленных марках полимера колеблется от 0 до 18%, г) совместимость с фенолоформальдегидными, мочевиноформальдегидными и другими олигомерами, что послужило предпосылкой для создания клеев БФ с повышенной адгезией. Содержание бутиральных групп в промышленных марках полимера колеблется в пределах от 40 до 48%.
Поливинилбутираль благодаря хорошей адгезии ко многим поверхностям применяется в производстве клеев (15-20% растворы), прозрачных и светостойких пленок, используемых для склеивания силикатных и органических стекол (многослойное безосколочное стекло "триплекс"), в качестве покрытий по металлу, тканям и другим материалам.
Резиновые клеи
Резиновыми клеями называют растворы каучуков или резиновых смесей в органических растворителях (бензин, бензол, толуол, скипидар, диоксан, этилацетат, дихлорэтан и др.). Отличительными особенностями резиновых клеев являются хорошая адгезия (сочетают исходную клейкость при мгновенном контакте с высокой прочностью клеевых соединений) и способность к большим деформациям при малом модуле упругости.
Механизм склеивания резиновых клеев объясняется с позиций диффузионной теории С.С.Воюцкого (диффузия адгезива в субстрат). Основу резиновых клеев составляют натуральный и синтетические каучуки:
а) бутилкаучук (сополимер изобутилена с изопреном)
б) карбоксилсодержащие каучуки (сополимеры бутадиена с акриловой и метакриловой кислотами)
где Ссоон = 0,1-25%,
в) бутадиенстирольные каучуки (сополимеры бутадиена со стиролом в разных соотношениях)
г) бутадиеннитрильные каучуки (сополимеры бутадиена с акрилонитрилом, в том числе СКН-18, СКН-26, СКН-40)
д) полихлорпреновые каучуки (наирит)
е) циклизованные каучуки,
ж) термопрен (раствор термически обработанной смеси натурального каучука с n-фенолсульфокислотой)
Хорошие адгезионные свойства названных клеевых каучуков обеспечивают ненасыщенные связи и функциональные полярные группировки, а способность к большим высокоэластическим деформациям - гибкость цепей, обусловленная легкостью вращения фрагментов макромолекул вокруг кратных связей.
Различают вулканизующиеся и невулканизующиеся клеи. Склеивание невулканизующимися клеями происходит в результате испарения растворителя с образованием клеевого шва низкой прочности. Вулканизующиеся клеи содержат вулканизующие агенты, активаторы, ускорители и вулканизуются как при нормальной температуре (самовулканизующиеся клеи), так и при повышенной.
Резиновые клеи предназначены для склеивания резин и крепления их к металлам и другим конструкционным материалам.
Конец =)