Производство поливинилбутираля
Достоинства: доступность сырья, образование поливинилового спирта в одну стадию.
Недостатки: экономически невыгодная стадия осаждения поливинилбутираля и регенерации растворителей.
1.1.3 Получение поливинилбутираля из изолированного поливинилового спирта
Поливинилацетат предварительно гидролизуется и полученный поливиниловый спирт выделяется. Уже после этого поливиниловый спирт подв
ергается обработке масляным альдегидом в присутствии катализатора – НСl. В качестве растворителя применяется обессоленная вода. Получаемый поливинилбутираль нерастворим в воде и выпадает из раствора в осадок. Выделение поливинилбутираля сводится к отфильтровыванию и отмывке кислоты.
Достоинства: получаемый продукт более высокой степени чистоты. Так как метод периодический, он позволяет проводить ремонт какого-либо оборудования, не останавливая всего процесса производства, доступный растворитель.
Недостатки: образуется много побочных веществ.
1.2ОСНОВНЫЕ ФИЗИКО–ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СЫРЬЯ, ПОЛУПРОДУКТОВ И ГОТОВОЙ ПРОДУКЦИИ. ХАРАКТЕРИСТИКА ИХ КАЧЕСТВА СОГЛАСНО СТАНДАРТАМ
Для производства поливинилбутираля применяют: 10% водный раствор поливинилового спирта, гидроксид натрия, соляная кислота, масляный альдегид.
1.2.1Поливиниловый спирт
Поливиниловый спирт – порошок от белого до кремового цвета, растворимый в воде и стойкий к действию жиров и масел, кетонов, простых и сложных эфиров, алифатических, ароматических и хлорированных углеводородов. Свойства поливинилового спирта зависят от молекулярной массы и содержания неомылённых ацетатных групп. Поливиниловый спирт – кристаллический полимер с изотактической или синдиотактической структурой:
Показатели основных свойств поливинилового спирта приведены ниже:
Плотность, кг/м3 .1200 – 1300
Разрушающее напряжение, МПа
при растяжении .98,1–137,2
при статическом изгибе 58,9 – 63,8
Относительное удлинение при разрыве, % .3 – 5
Модуль упругости при изгибе, МПа .5300
Теплоёмкость по воде, °С .150 – 160
Температура стеклования, °С .85
Растворимость в горячей воде, % .99
Удельная вязкость, кДж/моль 4 – 6
Наибольшее распространение получил синтез поливинилового спирта щелочным омылением поливинилацетата в безводном спирте. Процесс протекает по схеме:
Кислотное омыление полвинилацетата водят в среде этанола, где кислота является только катализатором:
Растворимость поливинилового спирта зависит от содержания ацетатных групп. При 5 – 10% содержание ацетатных групп поливиниловый спирт хорошо растворяется в воде.
Технические требования на раствор поливинилового спирта: содержание ацетатных групп не более 3%
сухой остаток для поливинилбутираля
лакового «А», не менее 8%
для остальных, не менее 10%
содержание летучих, не более 2%
Поливиниловый спирт не токсичен.
1.2.2Гидроксид натрия. Физические свойства
Гидроксид натрия, формула – NaOH (м = 40,00 г/моль) – белое непрозрачное очень гигроскопичное вещество. Температура плавления 320°С; температура кипения 1378°С; плотность 2,13 г/см; растворимость в воде 107 г/100 г (20°С). Не горюч. При соприкосновение с водой выделяется большое количество тепла.
Химические свойства:
Гидроксид натрия поглощает диоксид углерода из воздуха с образованием карбоната натрия:
2NaOH + C02 Na2C03 + H20
Хорошо растворяет жиры, превращая их в глицерин и мыла - соли органических кислот. Гидроксид натрия является сильным основанием, взаимодействует с кислотами, с кислотными и аморфными оксидами:
NaOH + НС1 NaCl + Н20
2NaOH + ZnO + Н20 Na2[Zn(OH)4]
Ввиду сильного разъедающего действия на ткани, кожу, бумагу и другие органические вещества гидроксид натрия называют едким натром:
СН3ОН + NaOH CH3ONa + Н2О
1.2.3Соляная кислота. Физические свойства:
Соляная кислота, формула НСl (м = 36,5 г/моль) – в чистом виде соляная кислота представляет собой бесцветную жидкость с резким запахом. Техническая кислота окрашена примесями (солями железа) в жёлтый цвет. Соляная кислота хорошо растворима в воде. Кислота химически активная, плотность 1,19 г/см и содержит около 37% НСl.
Химические свойства: Хлорид водорода соединение прочное, начинает разлагаться на водород Н2 и С12 лишь при температуре выше 1000°С. При реакции нейтрализации из кислоты и щёлочи получается соль и вода:
NaOH + НС1 NaCl + Н2О
2NaOH + H2S04 Na2SО4 + H2О
2NaOH + Cl2 NaClO + NaCl + H2O
Взаимодействует с металлами:
2HCl+Zn ZnCl2 + H2
1.2.4Масляный альдегид:
Встречается в воздухе цехов химических, резиновых, лакокрасочных пластмассовых, текстильных и других производств; содержится в прогорклом масле, в масле зеленого чайного листа, эвкалипта, табака. Применяется в производстве поливинилбутираля (бутвара) и масло–спирто–растворимых смол.
Получается каталитическим окислением бутилового спирта; гидрированием кротонового альдегида в присутствии платиновой черни или никеля.
Масляный альдегид. Физические свойства:
Масляный альдегид, формула СН3СН2СН2СНО (м = 72,1 г/моль) – бесцветная жидкость с острым запахом. Температура кипения 74,8 – 75,7 °С; температура плавления – (–97,1 °С); плотность – 0,817 г/см3.
Масляный альдегид ГОСТ ТУ 6–09–3828–74 утерян.
1.2.5Деминерализованная вода. Физические свойства
Деминерализованная вода, формула – Н20 (м = 18 г/моль) – простейшее устойчивое соединение водорода с кислородом, жидкость без запаха, вкуса и цвета. Некоторые параметры, характеризующие свойства воды при атмосферном давлении:
Температура кипения, °С .100
Температура плавления, °С .0
Температура критическая, °С .374,15
Давление критическое, МПа 22,06
Плотность жидкости при 20ºС, г/см3 0,998
Теплопроводность, МВт/(м•К):
жидкости при 273 К .561
жидкости при 318 К .645
Диэлектрическая проницаемость:
жидкости при 25°С .78,3
Показатель преломления:
жидкости при 20°С .1,3333
пара при 0°С и 0,1 МПа 1,000252
Температурный коэффициент объёмного расширения, °С:
жидкости при 0ºС –3,4 • 10–5
жидкости при 10°С 9 • 10–5
жидкости при 20°С 2,0 • 10–5
Плавление льда при атмосферном давлении сопровождается уменьшением объёма на 9%. Температурный коэффициент объёмного расширения льда и жидкой воды отрицателен при температурах соответственно ниже –210°С и 3,98°С. Теплоёмкость Ср° при плавлении возрастает почти в двое и в интервале 0 – 100°С почти не зависит от температуры (имеется минимум при температуре 35°С). Минимум изотермической сжимаемости 144,9 • 10–11 Па–1, наблюдаемый при 46°С, выражен довольно чётко. При низких давлениях и температурах до 30°С вязкость воды с ростом давления падает. Высокая диэлектрическая проницаемость и дипольный момент воды определяют её хорошую растворяющую способность по отношению к полярным и ионогенным веществам.