Производство поливинилхлорида

Химическая формула поливинилхлорида. Свойства пластифицированных поливинилхлоридных пленок. Реализация процесса экструзии. Преимущества поливинилхлорида в строительстве, его теплоизоляционные свойства. Система утилизации отработанных оконных блоков.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное общеобразовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Магнитогорский Государственный Технический Университет им. Г.И.Носова»

Институт строительства, архитектуры и искусства

Кафедра строительных материалов и изделий

Специальность - «Производство строительных материалов, изделий и конструкций»

РЕФЕРАТ

По дисциплине: Технология полимерных строительных материалов

На тему: Производство поливинилхлорида

Студент группы СТТ-10 Ломухин П.А.

Проверил: Хамидулина Д.Д. кандидат технических наук, старший преподаватель

Магнитогорск 2014



СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

2. СЫРЬЕ И ПОЛУЧЕНИЕ ПВХ

3. ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА

4. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ

5. ПРИМЕНЕНИЕ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ

6. НОРМАТИВНЫЕ ДОКУМЕНТЫ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ:



ВВЕДЕНИЕ

ПВХ - это старейший строительный материал. Сочетание «Профиль -- ПВХ» уже достаточно прочно вошло в нашу жизнь, при этом, мало кто знает (конечно кроме химиков), что обозначают эти буквы. ПВХ -это аббревиатура полезнейшего материала - поливинилхлорида

Давно известно, что учеными или исследователями, когда они что-то изобретают новое (прибор или материал), движут совсем не соображения удобства и экономии, а желание познать или создать это новое на более высоком уровне. Тоже самое было и с французским химиком и горным инженером Реньо, первым получившим поливинилхлорид. Это произошло в 1835 г., когда Анри Виктор Реньо работал в Гиссене, в лаборатории Юстуса фон Либигса. В растворе, содержащем винилхлорид, который находился несколько дней в пробирке на подоконнике, произошли существенные изменения: образовался порошок белого цвета. Скорее всего, этому способствовал солнечный свет, вступивший в реакцию с раствором. Свои испытания Реньо продолжил в Лионе (Франция). Он пробовал проводить с полученным порошком разные опыты, но ни вызвать какой-либо дополнительной реакции, ни растворить его Реньо так и не смог. В результате ученый, записав и опубликовав свои наблюдения, больше не стал заниматься этим, полученным случайно, веществом. Таким образом, Анри Виктор Реньо впервые получил поливинилхлорид.

Впервые более подробно продукт полимеризации винилхлорида был исследован в 1878 году, однако результаты этих исследований достоянием промышленности так и не стали. Произошло это только в следующем столетии.

В 1912 г. начались новые поиски возможностей для промышленного выпуска поливинилхлорида (ПВХ). Ученый Фриц Клатте, служащий немецкой химической фирмы «Грайсхайн Электрон», соединил ацетилен с хлороводородом и, получившийся раствор, поставил на полку. Через небольшой промежуток время он увидел, выпавший, осадок. Так как химия, в то время, уже достаточно знала о строении вещества, ученый понял, что это полимер (винилхлорид). В 1913 году Фрицем Клатте первым был получен патент на производство поливинилхлорида (ПВХ). Он рассчитывает ПВХ использовать вместо целлулоида, так как по сравнению с ним ПВХ трудно воспламенялся. Начало Первой мировой войны помешало Фрицу Клатте заняться более подробно свойствами ПВХ и возможностями его применения, производство было замороженно. Несмотря на это, Клатте заслуженно считается родоначальником промышленного производства поливинилхлорида.

В крупных масштабах производство поливинилхлорида началось в Германии в тридцатые годы. В 1931 г. объединение pASF выпустило первые тонны ПВХ. В 1938 г. в немецком городе Биттерфельде была запущенна линия, предназначенная для производство полторы тысячи тонн поливинилхлорида в год. Фирмой вещество было запатентовано в Германии, но применения практически ему так и не нашлось; в 1925 г. срок на патент истек. В это же время над получением полимера работает американский ученый Уолдо Силон. В 1926 г. ему удается получить поливинилхлорид и Силон вновь его описывает. В этом же году американская компания, в которой работал ученый, получает патент на поливинилхлорид, однако, в отличие от немцев, очень быстро придумывает способ его применения. Инициатива опять же происходит от Силона, порекомендовавшего делать из полимера занавески для ванн. Далее судьба ПВХ начала складываться очень и очень удачно: в 1931 г. концерн BASF запустил первое производство (многотонное) по выпуску продукции из поливинилхлорида, делали практически все - от детских бутылочек до деталей автомобиля.

После Второй мировой войны ПВХ приобрел статус самого массового материала для изготовления пленок, покрытий для пола, профилей, труб и многих других пластмассовых изделий.

В середине двадцатого века поливинилхлорид начали применять и для производства окон. Сначала в США, а затем и в Германии были получены патенты на первые оконные профили с использованием поливинилхлорида.



1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Поливинилхлорид (химическая формула представлена на рисунке 1) -- бесцветная, прозрачная пластмасса, термопластичный полимер винилхлорида. Отличается химической стойкостью к щелочам, минеральным маслам, многим кислотам и растворителям. Не горит на воздухе и обладает малой морозостойкостью (?15 °C). Нагревостойкость: +65 °C.

Поливинилхлорид (полихлороэтин), его еще обычно сокращают как ПВХ, это термопластиковый полимер, который получил широкое использование. В контексте прибыли, которую получают производители этого материала, ПВХ - один из наиболее ценных продуктов химической индустрии.

ПВХ имеет более мягкую и гибкую структуру, если к нему добавить пластифицирующие добавки. Наиболее интенсивно для этого используются фталаты. Смягченный поливинилхлорид используется для производства одежды и отделочных материалов, а также для пластичных шлангов и монтажа труб, накладки поверхностного слоя и изоляции электрических кабелей.

Поливинихлорид производится посредством полимеризации мономервинилхлорида. Поскольку около 57% общей массы составляет хлор, получается, что массе ПВХ требуется меньше смазочных материалов, нежели многим другим полимерам.

Растворяется циклогексаноне, тетрагидрофуране (ТГФ), диметилформамиде (ДМФА), дихлорэтане, ограниченно -- в бензоле, ацетоне. Не растворяется в воде, спиртах, углеводородах; стоек в растворах щелочей, кислот, солей.

Устойчив к действию влаги, кислот, щелочей, растворов солей, бензина, керосина, жиров, спиртов, обладает хорошими диэлектрическими свойствами.



Рисунок 1- Химическая формула поливинилхлорида

2. СЫРЬЕ И ПОЛУЧЕНИЕ ПВХ

Основное сырье. Винилхлорид (хлористый винил) в нормальных условиях представляет собой газообразное бесцветное вещество, обладающее эфирным запахом.

Конденсация газа в прозрачную жидкость происходит при температуре --13,9°С, замерзает хлористый винил при температуре -159,7°С. Скрытая теплота испарения жидкости -- 360 кДж/кг, вязкость (при -20°С) --2,81 МПа-с, плотность -- 970 кг/м3. При давлении 0,1--0,2 МПа и нормальной температуре винилхлорид сохраняется в жидком виде. Критическое давление 5,22 МПа, температура + 142°С, взрываемость смеси с воздухом 4 -- 21,6% (по объему), температура самовоспламенения -j~545°C. Технически чистый мономер содержит 99,9% винилхлорида, примесью является ацетилен и его высшие гомологи.

Дихлорэтан легко растворяет винилхлорид, последний растворим также в ароматических и алифатических углеводородах, ацетоне и этиловом спирте. Винилхлорид действует на организм человека как наркотик, поэтому содержание его в воздухе производственных помещений не должно превышать 0,03 мг/л. Винилхлорид взрывоопасен и при хранении и транспортировке требует соблюдения особых мер предосторожности. Как правило, хранят его в стальных емкостях, заполняемых до 85% вместимости, при температуре до -20°С и ниже. Аппаратура, соприкасающаяся с мономером, не должна содержать меди во избежание образования взрывчатых ацетилеиидов меди.

Получают поливинилхлорид полимеризацией винилхлорида. Скорость процесса в растворе подчиняется кинетическому уравнению для гомологической радикальной полимеризации. Однако поскольку поливинилхлорид не растворяется в винилхлориде, полимеризация в массе мономера, а также в водной среде носит гетерофазный характер. Из-за низкой подвижности макрорадикалов в твердой фазе затруднено их взаимодействие и, следовательно, мала скорость обрыва полимерной цепи; в то же время константы скорости инициирования и роста цепи остаются такими же, как в гомологической среде. Поэтому с увеличением количества поливинилхлорида возрастает и общая скорость полимеризации. Скорость реакции увеличивается до степени превращения мономера 60-70%, начинает уменьшаться из-за его исчерпания. Тепловой эффект реакции 92,18 кДж/моль, энергия активации около 83,80 кДж/моль. Степень полимеризации в значительной мере зависит от температуры, что объясняется склонностью винилхлорида к реакции передачи цепи. Температура полимеризации оказывает некоторое влияние и на степень кристалличности поливинилхлорида. Промышленное производство поливинилхлорида осуществляют тремя способами: