Производство поливинилацетата в эмульсии

Процесс полимеризации ВА в водной эмульсии нашел широкое применение. В качестве эмульгирующих и суспендирующих агентов используют различные мыла, соли жирных сульфокислот и водорастворимые полимеры: поливиниловый спирт без ацетатных групп или с 5-25%-ным содержанием ацетатных групп, метилцеллюлозу, гидроксиэтилцеллюлозу. Инициатором служит пероксид водорода, персульфат аммония или калия. Процесс может быть осуществлен как периодическим, так и непрерывным способом. Для поддержания рН среды добавляют буферные соединения (бикарбонат натрия, уксусную кислоту и др.).

Качество эмульсий зависит как от входящих в них компонентов, так и от метода приготовления (последовательности введения компонентов и технологии их смешения). Различают два типа эмульсий: мелкодисперсные (латексные) с размером частиц 0,05-0,5 мкм и крупнодисперсные (дисперсные) с размером частиц 0,5-10 мкм.

Поливинилацетатные дисперсии получают при использовании поливинилового спирта и пероксида водорода как периодическим, так и непрерывным методом. Обычно процесс полимеризации осуществляют в кислой среде при рН 2,8-3,0 (что достигается добавлением уксусной кислоты) в атмосфере азота. ВА и пероксид водо­рода можно добавлять порциями в 2-3 приема. Обычно на 100 масс. ч. ВА берут от 1,0 до 2,5 масс. ч. 30%-ного пероксида водорода (см. табл. 9.1).

Периодический процесс проводят в реакторе при непрерывном перемешивании и температуре 65-75°С в течение 1,5-3 ч. В эмульсии обычно остается непрореагировавший ВА (от 0,5 до 1,5 % в зависимости от технологического режима), который удаляют вакуумированием. По окончании полимеризации эмульсию охлаждают до 40°С и переводят в другой аппарат, в котором ее смешивают с различными компонентами (смолами, пластификаторами и т. п.). Смеситель снабжен мешалкой и змеевиком для нагревания и охлаждения смеси. Пластификаторы (дибутилфталат, трикрезилфосфат) впрыскиваются в перемешиваемую эмульсию с помощью форсунок в течение 3-4 ч или добавляются в виде заранее приготовленной эмульсии в воде. После перемешивания эмульсию пропускают через фильтр и сливают в полиэтиленовые или металлические бочки, покрытые изнутри парафином.

ПВАД имеют плотность 1020-1030 кг/м³, рН 4,0-5,5, содержание полимера около 50 %, вязкость при 20°С 50-500 мПа•с. Партии ПВАД с более высокой вязкостью применяются для изготовления красок, а с меньшей вязкостью — для пропитки бумаги и изготовления искусственной кожи. Пластифицированная ПВАД содержит 5-35 % пластификатора (например, дибутилфталата).

Непрерывный метод производства ПВАД осуществляется в трех реакторах-поли- меризаторах, расположенных ступенчато (каскадно) для подачи дисперсии самотеком и снабженных обратными холодильниками, мешалками и нагревательным устройством. В каждом реакторе последовательно происходит полимеризация ВА при температурах:

Из последнего реактора дисперсия с содержанием ВА 0,5-0,8 % поступает в аппарат-стандартизатор для охлаждения до 20-30°С и нейтрализации 20-25%-ным водным раствором аммиака до рН 4,5-5,5. В стандартизаторе до нужного значения доводятся вязкость ПВАД и содержание ПВА (по сухому остатку), и в нее вводят пластификатор.

ПВАД хорошо разбавляется водой и растворяется в спиртоводной смеси. Плас­тифицированная дисперсия может храниться при температурах от 5 до 40°С; при более низкой температуре полимер коагулирует и вновь не диспергируется. Непластифицировапная дисперсия замерзает при температуре -15 °С и ниже и восстанавливает свои свойства при оттаивании. ПВАД выпускают низкой, средней и высокой вязкости, но можно готовить их и в виде сухого порошка, что экономически целесо­образно в случае длительного хранения и дальних перевозок.