Поливинилацетат что это такое
Поливинилацетат (ПВА)
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 молекулярных масс, более однородные по молекулярной массе и менее разветвленные полимеры по сравнению с полимерами, получаемыми в массе или другими методами.
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. 10 6 10 7
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 , в который подается также инициатор — раствор динитрила азобисизомасляной кислоты в метаноле. Ниже приведены нормы загрузки компонентов в реактор:
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 испаритель 6 . Пары винилацетата, метанола и ацетальдегида через конденсатор 7 направляют на регенерацию. Раствор поливинилацетата в метаноле, содержащий 25% полимера, собирается в приемнике. Выделение мономера и концентрирование метанола проводят на одном в трехколонном агрегате. Винилацетат после очистки возвращают в цикл. Метанол после экстрактивной ректификации и дополнительной очистки используется для разбавления поливинилацетатного лака.
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.
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.):
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 стандартизатор 10 , в котором при 20—30 °С и перемешивании проводят усреднение дисперсии. Здесь же ее нейтрализуют 20—25%-ным водным раствором аммиака до рН=4,5—5,5 и пластифицируют дибутилфталатом при интенсивном перемешивании. Для повышения качества дисперсии в некоторых случаях ее подвергают вакуумотгонке для удаления остаточного мономера (винилацетата). Готовая дисперсия через фильтр 13 передается в приемник 14 .
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/м 3 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 0,8% при рН 4,0—5,5.
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 винилацетат с растворенным в нем инициатором. Реакционную смесь нагревают до 70 °С, затем температуру повышают до 90—95 °С, и при этой температуре выдерживают в течение 30 мин. Продолжительность полимеризации 2—3 ч.
Нормы загрузки компонентов в реактор (в масс.ч.) приведены ниже:
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/м 3 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. В наполненном виде он применяется для изготовления галантерейных изделий.
Поливиниладетат широко применяется в производстве лаков, красок и клеев. Он используется также для поверхностной обработки кожи, бумаги, ткани, в производстве искусственной кожи, в качестве добавки к цементу и т. д. Для склеивания и пропитки употребляют растворы полимера в летучих растворителях (лаки) и водные эмульсии (латексы и дисперсии). В результате испарения растворителей или воды и слипания частиц полимера образуется пленка.
Лаки применяются для получения покрытий на поверхностях (в качестве защитных и декоративных пленок) в различных областях техники.
Для повышения водостойкости эмульсий в них добавляют пластификаторы, обладающие повышенной водостойкостью. Кроме того, эмульсии получают из сополимеров винилацетата с другими мономерами: винилхлоридом, эфирами акриловой, метакриловой и малеиновой кислот или с высшими сложными виниловыми эфирами.
Широкое применение нашли сополимеры винилацетата с другими мономерами: винилхлоридом, метилметакрилатом, акрилонитрилом и др.
Поливинилацетат (ПВА): свойства и применение
Поливинилацетат – мы знаем как клей ПВА, а если обратиться к научной формулировке, то это полимер винилацетата или по-другому – сложный эфир поливинилового спирта и уксусной кислоты.
История
Клей поливинилацетат был открыт в Германии в 1912 году. Он быстро обрел популярность и плотно вошел в обиход, в настоящее время применяется в самых различных сферах.
Физические и химические свойства
Получение
Получают поливинилацетат полимеризацией винилацетата в специальном растворителе, или в эмульсии или в блоке.
Применение
Основной областью использования поливинилацетата является производство поливинилацетатного клея или как мы все его знаем ПВА. Также на его основе изготавливают акриловые краски, столь популярные среди отделочных и живописных материалов, изготавливаются водоэмульсионные краски, применяется он и для изготовления поливинилового спирта и поливинилацетата.
Поливинилацетат подвергают омылению щелочами и получают новый очень популярный полимер, который носит название поливиниловый спирт и широко используется в производстве косметики и бытовой химии.
Поливинилацетат также применяют для создания покрытий для пола. Для этих целей используют смесь с наполнителем и краской.
Но, конечно, самое благородное и эффектное его применение – это акриловые краски. Они создают шикарное декоративное покрытие стен, позволяют создать уникальный и бесподобный интерьер. Кроме того, с ними очень удобно работать, так как они не имеют запаха.
Частный продукт ПВА: что это и где используется
Клей ПВА в зависимости от своих характеристик известен от строителя для малыша, который делает аппликации. Средство очень популярное.
Бытовой клей ПВА
Применяется для наклеивания плотных виниловых обоев, стеклохолста, ткани, фотообоев. Обеспечивает прекрасное сцепление с множеством поверхностей – бетон, гипс, штукатурка.
Консистенция клея умеренно густая. На вид это молочная жидкость. Материал морозостойкий. По истечению срока годности сворачивается в творожно подобную массу.
Канцелярский клей ПВА
Разновидность схожа с бытовой, но имеет более узкую область использования – как правило, применяют для творчества, создания аппликаций, поделок, детских работ.
Выпускает как в жидкой форме – в баночках, так и в твердой – в виде клея карандаша. Кстати, для легкости скольжения клея карандаша в его состав добавляют глицерин.
А еще в последнее время среди детского творчество стало популярно создавать слаймы, лизуны дома. Для их изготовления также применяют клей ПВА.
Универсальный клей ПВА
Изготавливается для работы с различными материалами. Он применяется для скрепления материалов из дерева, картона, кожи, стекла.
Также он часто входит в состав строительных материалов – водоэмульсионных смесей.
Суперклей ПВА
Данный клей модифицирован специальными добавками, которые после высыхания дают очень прочный клеевой шов. Применяется как для поклейки обоев, так и для ремонта кафельной плитки.
Состав не боится влаги, морозостойким, может быть использован для уличных работ.
Строительный клей ПВА
Профессиональный водостойкий материал. Выпускается в виде эмульсии и содержит особые полимерные частицы, за счет которых повышается уровень адгезии с рабочим основанием.
Вводится данная суспензия в состав различных красок, грунтовок, как загуститель, применяется при монтаже плитки и заливки бетонной стяжки.
Как правило состав прозрачный, с повышенным коэффициентом вязкости, морозостойкий, можно смело применять как для внутренних, так и для наружных работ, имеет достаточно низкий расход и стоек к действию солнечных лучей, имеет высокую прочность, не дает усадки, а еще и быстро сохнет.
Поливинилацетат на первый взгляд простое, но как показывает практика очень распространенное соединение, которое очень популярно в виде клея. Составы на основе поливинилацетата безопасны и удобны в использовании. С ними легко работать как профессионалам строителям, так и маленьким творцам. Благодаря прочностным и адгезионным характеристикам поливинилацетата стало возможным создавать уникальные декоративные покрытия, а также восстанавливать любимые, но случайно сломанные вещи.
Поливинилацетат
Полезное
Смотреть что такое «Поливинилацетат» в других словарях:
поливинилацетат — поливинилацетат … Орфографический словарь-справочник
Поливинилацетат — Поливинилацетат(сокр. ПВА) полимер винилацетата. Твердое бесцветное прозрачное нетоксичное вещество; не имеет запаха. Химическая формула: [ CH2 CH (OCOCH3) ] n Международное обозначение: PVAC Физические свойства Молекулярная масса: 10 1500… … Википедия
ПОЛИВИНИЛАЦЕТАТ — ПОЛИВИНИЛАЦЕТАТ, [ CH2CH(OCOCH3) ]n, синтетический полимер. Светостоек, обладает высокой адгезией к различными поверхностям. Применяют в производстве эмульсионных красок, клеев, материалов для бесшовных покрытий полов. Мировое производство более… … Современная энциклопедия
ПОЛИВИНИЛАЦЕТАТ — ПОЛИВИНИЛБУТИРАЛЬ синтетический полимер, продукт взаимодействия поливинилового спирта с масляным альдегидом; твердое вещество белого цвета. Обладает высокой адгезией к различным поверхностям, хорошими оптическими свойствами; атмосферо и… … Большой Энциклопедический словарь
ПОЛИВИНИЛАЦЕТАТ — (ПВА), бесцветный смоляной ПОЛИМЕР, используемый как компонент латексной краски, а также в лаках, клеях и поливиниловом спирте. Является термопластическим и легковоспламеняющимся, растворяется в БЕНЗОЛЕ. см. также ПЛАСТМАССЫ … Научно-технический энциклопедический словарь
поливинилацетат — сущ., кол во синонимов: 1 • полимер (77) Словарь синонимов ASIS. В.Н. Тришин. 2013 … Словарь синонимов
поливинилацетат — ПВАЦ Полимер винилацетата со структурной формулой повторяющегося составного звена. [ГОСТ 24888 81] Тематики полимерные и др. материалы Обобщающие термины полимеры Синонимы ПВАЦ EN poly (vinyl acetate) DE Polyvinylazetat FR poly (acétate de… … Справочник технического переводчика
Поливинилацетат — – продукт цепной полимеризации винилацетата, сложного эфира уксусной кислоты и винилового спирта. Поливинилацетатные полимеры применяют в виде водных эмульсий для устройства бесшовных полов и изготовления лакокрасочных материалов. Они эластичны,… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов
Поливинилацетат — ПОЛИВИНИЛАЦЕТАТ, [ CH2CH(OCOCH3) ]n, синтетический полимер. Светостоек, обладает высокой адгезией к различными поверхностям. Применяют в производстве эмульсионных красок, клеев, материалов для бесшовных покрытий полов. Мировое производство более… … Иллюстрированный энциклопедический словарь
поливинилацетат — [ СН2СН(ОСОСН3) ]n, синтетический полимер, продукт полимеризации винилацетата; твердое бесцветное вещество. Светостоек, обладает высокой адгезией к различным поверхностям. Применяется в производстве эмульсионных красок, клеёв, материалов для… … Энциклопедический словарь
поливинилацетат — polivinilacetatas statusas T sritis chemija formulė Formulę žr. priede. priedas( ai) Grafinis formatas atitikmenys: angl. poly(vinyl acetate) rus. поливинилацетат ryšiai: sinonimas – poli(1 acetoksietilenas) … Chemijos terminų aiškinamasis žodynas
Поливинилацетат. Свойства и применение
Промышленные способы получения винилацетата основаны на присоединении ацетилена к уксусной кислоте в жидкой или газовой средах. Винилацетат легко полимеризуется под действием солнечного света, тепла и в присутствии инициаторов и катализаторов. В зависимости от условий реакции и типа возбудителя полимеризации образуются полимеры в жидком или твердом состоянии.
Полимеризация винилацетата может протекать в блоке, растворе, эмульсии и суспензии.
Мономеры винилацетата образуют сшитые полимеры при повышенных температурах и высокой конверсии вследствие передачи цепи от растущего полимерного радикала к мономеру или неактивному полимеру.
Исследования показали, что передача цепи всегда наблюдается при полимеризации винилацетата и скорость обрыва растущих цепей при передаче цепи выше скорости обрыва, происходящего при других процессах. Вследствие легкости передачи цепи трудно получить поливинилацетат линейного строения с высокой молекулярной массой.
Применение
Лаки и краски
Широкое применение поливинилацетата в производстве лаков и красок, таких как эмаль ПФ 115, обусловлено хорошими адгезионными свойствами, эластичностью, светостойкостью и бесцветностью. Лакокрасочные пленки поглощают воду, но при высушивании сохраняют свои свойства.
Лакокрасочные материалы изготавливают на основе растворов и эмульсий поливинилацетата.
Лаки представляют собой раствор поливинилацетата в этилацетате или этиловом спирте. Промышленностью выпускается ряд лаков, различающихся по вязкости.
Водоэмульсионные краски применяются для окрашивания внутренних помещений и фасадов зданий (по штукатурке, кирпичу, бетону, дереву).
ПОЛИВИНИЛАЦЕТАТ
П оливинилацетат обладает хладотекучестью, устойчив к старению в атм. условиях. Пластифицируется эфирами фталевой, себаци-новой, фосфорной к-т. Легко гидролизуется р-рами щелочей или к-т с образованием поливинилового спирта. Выше 180-200 0 C деструктируется с выделением уксусной к-ты.
В пром-сти поливинилацетат получают радикальной полимеризацией винилацетата в р-ре, эмульсии или суспензии. Наряду с линейным может образовываться и разветвленный поливинилацетат. Полимеризацией в р-ре (обычно в метаноле) при 60-65 0 C в присут. инициатора получают поливинилацетат, перерабатываемый гл. обр. в поливиниловый спирт. В случае непрерывного процесса р-цию прекращают при степени превращ. винилацетата 50-65%; образующийся поливинилацетат имеет меньше разветвлений, его степень полимеризации достигает 1800-2000.
Эмульсионную полимеризацию винилацетата в воде проводят при 65-90 0 C в присут. защитных коллоидов (напр., поливинилового спирта, гидроксиэтилцеллюлозы) или ПАВ и окислит.-восстановит. инициирующих систем, получая водные дисперсии поливинилацетата.
Большая часть поливинилацетата выпускается в виде водных дисперсий (концентрация 50-55%, размер частиц 0,05-2 мкм), из к-рых изготовляют водоэмулъсионные краски, клеи, шпатлевки и др. Р-ры поливинилацетата в орг. р-рителях-клеи. Значит. кол-во поливинилацетата перерабатывают в поливиниловый спирт и далее-в поливи-нилацетали. Мировое произ-во поливинилацетата превышает 2,5 млн. т/год и имеет тенденцию к росту.
П оливинилацетат впервые был получен в США в 1914.
Лит.: Линдеман M., в кн.: Полимеризация виниловых мономеров, пер. с англ., M., 1973, с. 5-112; Розенберг М.Э., Полимеры на основе винилацетата, Л., 1983. М.Э. Розенберг.