Виробництво дисперсії полівінілацетату
Автор: Міхальов Іван Дмитрович
Кваліфікаційний рівень: магістр
Спеціальність: Хімічні технології органічних речовин
Інститут: Інститут хімії та хімічних технологій
Форма навчання: денна
Навчальний рік: 2020-2021 н.р.
Мова захисту: українська
Анотація: Міхальов І.Д., Лудин А.М. (керівник). Отримання дисперсії полівінілацетату. Магістерська кваліфікаційна робота. – Національний університет «Львівська політехніка», Львів, 2020. Полімери на основі вінілацетату володіють рядом цінних і специфічних властивостів і, не зважаючи на відносно невелику потребу в порівнянні з загальною потребою в полімерних матеріалах, грають важливу роль в розвитку різноманітних галузей господарства. Важливішими якостями цього класу полімерів є універсальні адгезійні і зв’язуючі властивостей, висока міцність волокон та плівкових матеріалів, виготовлених з їх використанням, в поєднанні зі специфічними для інших полімерних матеріалів показниками. Завдяки цим якостям дисперсії полівінілілацетату (ПВАД), широко застосовуються для склеювання паперу, картону, бавовняних тканин, при виробництві тари й упакування з паперу і картону, гофрокартону і деревини, пінополістирола, при виготовленні різних шкіргалантерейних виробів, а також в якості зв’язуючого в водоемульсійних фарбах, полімерцементах, полімербетонах, як компонент для зміцнення керамічної плитки. Важливе значення має в виробництві меблів, вікон, дверей та для шпонування плит МДФ, ДСП, фанери. Отримують ПВАД шляхом емульсійної полімеризації мономеру вінілацетату (ВА). Для здійснення цього процесу ВА ( безбарвна, різко пахуча, погано розчинна в воді рідина) емульгують у воді. Щоб з цієї емульсії отримати ПВАД з потрібними нам властивостями треба розчавити мономер на каплі, діаметром не більше 2-3 мікрон. Шляхом навіть інтенсивного перемішування зробити це неможливо. Необхідно вводити в систему емульгатор. Такий емульгатором для отримання ПВАД обрано полівініловий спирт (ПВС)—високомолекулярна розчинна у воді речовина. Також ПВС виконую і іншу роль—стабілізує каплі та не дає їм зливатись одна з одною при випадкових ударах і тим самим збільшувати свій розмір. Для проведення полімеризації в систему вводять ініціатор, речовину яка змушує молекули мономеру з’єднюватись одна з одною і утворювати макромолекули полімеру. У випадку ВА хорошим ініціатором є перекис водню. Як відомо, ініціатор починає полімеризацію завдяки тому, що його молекули розпадаються на вільні радикали, які відповідно і збуджують процес полімеризацїі. Щоб перекис водню легше розпадався на вільні радикали, в систему вводять трохи FeSO4 ( сульфат заліза (ІІ)). Емульсійна полімеризація вінілацетату вінілацета протікає так: Спочатку реакція зароджується і проходить в водорозчинній частині мономеру, який трохи (2,5%) розчинний у воді. Утворені при цьому частинки полімеру за рахунок перемішування тримаються у зваженому стані, адсорбують мономер та полімеризація продовжується на їх поверхні, що приводить до поступового збільшення частинок до 1—4 мікрон, причому емульгатор знаходиться на поверхні цих частинок. Таким чином, частинка дисперсійної фази являє собою кульку (глобулу), центральна частина якого (біля 90% загального об’єму) складається з полівінілацетату, а поверхнева—з тонкого слою полівінілового спирту. Хімічні реакції які проходять при отриманні ПВАД можна зобразити такими схемами: Це—реація утворення вільних радикалів. Це—реакція ініціювання, зародження полімерного ланцюга. і т.д Це- реакція росту ланцюга, реакція полімеризації. Формулу полімеру ПВА можна записати так: Для ПВАД в якості пластифікатора часто застосовують дибутилфталат—повний ефір ортофталевої кислоти і н-бутилового спирту, прозора масляниста рідина. Чим більше пластифікатора, тим м’якіше і еластичніше полімерні глобули, тим легше вони злипаються одна з одною в процесі випаровування води. Проте у занадто пластифікованих полімерів знижуються теплостійкість, твердість, міцністні властивості, зв’являється велика липкість через яку до плівок пристає пил. В даному проекті запропонована модель виробництва (емульсійна полімеризація) дисперсії полівінілацетату.Зроблено основні розрахунки процесів і апаратів виробничої лінії, підібрано оптимальне устаткування вибрано технологічну схему та виконано креслення. Провели автоматизацію технологічного процесу; визначили економічну ефективність запроектованого апарату. Розглянуті науково-теоретичні основи процесу, в яких висвітлено суть процесу та проаналізовано перспективи виробництва. Розраховані матеріальний і тепловий баланс процесу, витратні коефіцієнти. Виконаний технологічний, конструктивний, механічний розрахунки запроектованих апаратів. Перелік використаних літературних джерел. Розенберг М.Е. Полимеры на основе винилацетата. Войтович В.А. В мире полимеров. Материал тысячи возможностей. Ушаков С.Н. Поливиниловый спирт и его производные; Николаев А.Ф. Синтетические полимеры и пластические массы на их основе; Фингауз Й.М., Розенберг М.Э. –Пласт. массы; Терушкин В.Р., Ливеровская Н.В., Кравченко Б.А., Розенберг М.Э. – Пласт. массы;