ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 07.04.2024
Просмотров: 17
Скачиваний: 0
|!
ПО Л Ю щ ь
С/1УШ/1ТЕ/1 Я/И
УНИВЕРСИТЕТА ХИ Л 1И ЧЕС КИ X
3 Н А Н И Й
К. Г. Ф Е Д О Р О В
С М О Л Ы
И З Г А З А
К. Г. Ф Е Д О Р О В
СМОЛЫ ИЗ ГАЗА
И з д а т е л ь с т в о |
„ Д о н б а с с |
Д о н е ц к — 1 9 6 5 |
|
) |
гоо. публичная |
На мнопсх |
|
са созданы ^№№ороП^ы^|Ттр(ееПтР1—- ----
знании. Учитывая пожелания слуша телей этих университетов, издатель ство выпускает серию брошюр об успехах современной химии и осу ществлении решений декабрьского (1963 г.) Пленума ЦК КПСС на хи мических предприятиях Донецкого совнархоза.
В предлагаемой брошюре расска зывается о производстве одной из самых важных синтетических смол — поливинилхлорида, освещаются мето ды изготовления материалов на ее основе и применения их в различных отраслях народного хозяйства.
6П7.55 Ф 33
Б1
В В Е Д Е Н И Е
Развитие производства полимерных материалов <находится в центре внимания Коммунистической партии Советского Союза. Майский (1958 г.) Пленум ЦК КПСС наметил увеличить .промз'всндство синтетических смол и пластмасс к 1965 г. в 7 раз по сравнению с 1958 г. «...Решение сложных современных проблем новейшей тех ники, — говорилось в его постановлении, — невозможно без синтетических материалов...»
Из выделенных в семилетке 10,5 млрд. руб. на разви тие химической промышленности более 20% предназна чалось на строительство и реконструкцию предприятий по выпуску пластических масс. К концу семилетки произ водство синтетических материалов и сырья для них со ставит около половины общего выпуска валовой продук ции химической отрасли.
В настоящее время в развитии химической индустрии нашей страны определилось два главных направления:
а) рост выпуска минеральных удобрений и средств защиты растений;
б) ускоренное развитие промышленности синтетиче ских материалов.
Производство синтетических материалов в крупных масштабах даст возможность расширить выпуск высоко качественных и дешевых предметов народного потреб ления. Более широкое применение этих материалов 'в
3
машиностроении и строительстве, вместо дорогостоящих цветных и некоторых черных металлов, позволит поднять технический уровень и экономику нашего народного хо зяйства.
В Программе КПСС, принятой XXII съездом КПСС, развитию химической промышленности и, в частности, производству синтетических материалов отведено значи тельное место. За двадцатилетие производство синтети ческих смол и пластмасс намечено увеличить более чем в 60 раз.
Одной из важнейших синтетических смол является по ливинилхлорид. В главнейших капиталистических стра нах выпуск этого продукта сейчас составляет 20% про изводства всех синтетических смол. К тому же с каждым годом наблюдается рост производства поливинилхлорид ных смол, как показано в табл. 1.
РОСТ ПРОИЗВОДСТВА
Страны
|
|
|
|
Таблица |
1 |
|
ПОЛИВИНИЛХЛОРИДНЫХ |
см ол , |
тыс. |
т |
|||
|
| |
|
|
|
|
|
г. |
г. |
г. |
г. |
г. |
г. |
|
1950 |
1955 |
1958 |
1959 |
1961 |
1963 |
США |
. . . . |
138.4 |
239.0 |
313.0 |
410,0 |
443.0 |
600,0 |
Ф Р Г |
.................................. |
10,0 |
78,1 |
106,8 |
131,1 |
195,0 |
— |
Англия . . . . |
12,0 |
50,0 |
100,0 |
132,0 |
111,5 |
— |
|
Япония . . . . |
1,0 |
32,4 |
105,8 |
179,7 |
309,0 |
— |
|
Франция . . . . |
4,4 |
32,2 |
68,0 |
81,2 |
119,0 |
172,4 |
|
Италия . . . . |
1,6 |
34,0 |
52,2 |
68,0 |
160,0 |
225,0 |
Из таблицы видно, что в этих капиталистических странах общее производство поливинилхлоридных смол возросло за 11 лет почти в 9 раз.
Такое внимание к этому полимеру .не случайно. Д о стоинства его — хорошие электроизоляционные свой-
4
ства, высокая устойчивость по отношению к действию сильных и слабых кислот и щелочей, смазочных масел, органических растворителей и других веществ. Поливи нилхлорид не имеет запаха, а благодаря высокому содер жанию хлора (около 56%) —<не горюч.
Современное производство электрокабелейи антикор розийных материалов, покрытий для полов и искусствен ной кожи, упаковочных и теплоизоляционных материа лов трудно представить без поливинилхлорида. Не обхо дятся без него и в строительстве современного жилого дома, при изготовлении одежды и обуви, в производстве электрических машин, радиоаппаратуры, воздушных лай неров и автомобилей.
Химики называют поливинилхлорид смолой. Это на звание по отношению к белому, похожему на крахмал порошку, многим людям, привыкшим судить о смолах по каменноугольной или древесной смоле, кажется стран ным. Однако это действительно смола. Под действием тепла и мягчителей — пластификаторов, поливинилхло рид становится легко подвижным, пластичным. Он фор муется в различные профильные изделия, прокатывает ся в листы, прессуется, режется, точится, сваривается и склеивается.
Значительное расширение производственных мощно стей по выпуску поливинилхлоридной смолы намечено осуществить в Донбассе.
Более чем в два раза будут увеличены они на Д о нецком химическом заводе. Строятся новые цехи по из
готовлению |
кабелей с поливинилхлоридной изоляцией |
|
на заводе «Донбасскабель», линолеума |
и погоннажных |
|
изделий на |
ряде других предприятий |
экономического |
района. |
|
|
Р А З В И Т И Е П Р О И З В О Д С Т В А П О Л И В И Н И Л Х Л О Р И Д Н Ы Х с мол
Возникновение производства поливинилхлоридных смол
О винилхлориде и его свойствах ученым стало изве стно еще в 1835 г. Однако развитие науки и техники в то время не достигло того уровня, чтобы поставить на службу человечеству это открытие. Лишь в 1912 г. из вестный русский химик профессор И. И. Остромысленский указал на условия полимеризации хлористого вини ла и его производных ц на методы получения из них каучукоподобных и жестких полимеров в присутствии катализаторов. Он же осуществил некоторые исследова ния по усовершенствованию процесса получения хлори стого винила из дихлорэтана, иа который действовали шелочыо в присутствии спирта.
В то время эти работы не получили должного раз вития. Но в конце 20-х и в начале 30-х годов были най дены способы переработки поливинилхлорида в изделия, открыты более совершенные химические методы его по лучения и создано соответствующее оборудование. И че рез несколько лет производство поливинилхлорида начало развиваться быстрыми темпами. Этот полимер стал одним из важнейших исходных продуктов при по лучении синтетических смол и химических волоком.
Начиная с 30-х годов, советские и зарубежные ученые разрабатывают способы получения из хлористого винила поливинилхлорида. Первое промышленное производство
6
его было осуществлено в 1937 г. в Германии по так на зываемому «латексному» или «эмульсионному» методу. В процессе полимеризации образовывалась молокоподобная жидкость — «латекс», которая состояла из очень мелких частиц полимера, взвешенных в воде. Латекс распылялся в потоке горячего воздуха в специальной су шилке, и частицы твердой смолы улавливались в цикло нах и рукавных фильтрах.
В Советском Союзе промышленное производство по ливинилхлоридных смол было начато в 1941 г. Совет скими инженерами был разработан «суспензионный» метод. В отличие от ранее открытого в Германии «ла тексного» метода ом давал возможность получить про дукт, свободный от примесей, снижающих электроизо ляционные качества полимера. Благодаря этому наш отечественный полимер мог быть применен в кабельной промышленности в качестве изоляции.
Первоначально во всех странах исходное сырье для поливинилхлорида — хлористый винил — получали из дихлорэтана, на который действовали щелочью в спир товой среде. Этот метод имел значительный недостаток, так как в процессе производства получалось много отхо дов: поваренная соль, щелочь, спирт, регенерация кото рых требовала больших затрат. К тому же нерациональ но использовался хлор, половина которого превращалась обратно в поваренную соль.
Усилия советских и зарубежных инженеров и ученых были направлены на поиски более дешевых методов по лучения винилхлорида. И некоторое время спустя один из них был найден: хлористый винил начали получать из ацетилена и хлористого водорода.
Основным сырьем для производства поливинилхло ридной смолы этим способом служат поваренная соль и природный газ. На заводе из раствора соли с помощью
7
электрического тока и специальных электролитических ваннах получают газы — хлор и водород — и раствор щелочи. Раствор направляют на выпарку для получения стандартной щелочи. А газы после очистки, сгорая в одном факеле в специальной кварцевой печи, образуют хлористый водород.
Для получения ацетилена используют природный газ. Как известно, природный газ на 96—97% состоит из про стейшего органического соединения — метана. Сам ме тан не является активным химическим соединением, но из него получают другие газы, которые могут вступать в различные химические реакции. Если метан нагреть до температуры 1500°С, то часть его превращается в извест ный многим газ ацетилен, который применяется при сварке и резке металлов. Процесс получения ацетилена из метана, когда для достижения высокой температуры используется горение самого метана, называется термоокислительным пиролизом.
Теперь уже получено два газа: ацетилен и хлористый водород. Смесь их в определенном соотношении пропу скают через слой активированного угля, пропитанного солями ртути, и получают новый газ — хлористый винил.
Вот как это выглядит по реакции:
СНз=СН |
-f |
НС1 |
С Н ,= СНС1 |
ацетилен |
|
хлорводород |
винилхлорид |
Винилхлорид — мономер и является одним из тех звеньев, которые образуют длинную цепь молекулы по лимера — поливинилхлорида.
Приставка «поли» в переводе на русский язык озна чает «много». Обычно молекула поливинилхлорида имеет около двух тысяч: молекул винилхлорида. .
8
А процесс объединения молекул винилхлорида в це пи, то есть образование поливинилхлорида, называется полимеризацией.
Что же происходит при этом процессе?
Частица винилхлорида—'так называемая молекула— представляет ненасыщенное соединение, то есть имеет свободные химические связи. Эти связи при определен ных условиях могут насыщаться, присоединяя к себе другие 'ненасыщенные молекулы:
н! |
н1 |
н1 |
н |
|
н1 |
нI |
н1 |
1 |
1 |
1 |
с |
= |
1 |
1 |
1 |
С |
с |
= с |
с |
с = |
с |
||
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|
|
1 |
1 |
1 |
||||
С1 |
С1 |
и |
С1 |
н |
н |
С1 |
Для того чтобы процесс объединения простых моле кул винилхлорида в длинные цепи происходил быстрее, в полимеризационную среду добавляется особое веще ство — инициатор. В качестве инициаторов применяются обычно перекисные соединения (перекись бензоила, пе рекись водорода) и азосоединения типа азодинитрилов (порофор ЧХЗ-57).
Инициатор начинает действовать только при темпе ратуре выше 45—50°С, поэтому реакционная смесь подо гревается. После того как частицы хлорвинила уже само стоятельно начинают вступать в реакцию друг с другом, выделяется большое количество тепла. Его нужно свое временно отводить, чтобы оно не влияло на 'качество полимера.
Еще одна особенность этого процесса. Если в реак ционном аппарате — полимеризаторе — будет находить ся только один чистый мономер, то при полимеризации цепи полимера плотно переплетаются друг с другом. Они образуют твердый н прочный блок, дальнейшая
2. Смолы из газа |
9 |