Производство поливинилацеталей

Поливинилацетали — важнейшие производные ПВС. Их получают реакцией ацетилирования ПВС альдегидами (муравьиным, уксусным, масляным, фурфуролом) в присутствии катализатора (минеральной кислоты):

Процесс обычно проводят в водной среде (используется раствор ПВС), в которой образующийся поливинилацеталь не растворяется и поэтому выпадает в осадок. Скорость реакции зависит от температуры и кислотности среды, а степень ацеталирования — от соотношения компонентов, природы альдегида и продолжительности реакции. Наибольшей реакционной способностью обладают низшие альдегиды (муравьиный и уксусный).

Все поливинилацетали, кроме ацетальных групп, содержат гидроксильные и ацетатные группы, поэтому их более точное строение может быть представлено формулой:

Поливинилацетали в промышленности получают периодическим способом в гетерогенной среде (в воде). Технологический процесс состоит из следующих стадий: растворение и ацеталирование ПВС, промывка, стабилизация и сушка ПВБ (рис. 9.4).

ПВС, если он поступает в порошке, растворяют в воде в аппарате 1 при 50-60 °С в течение 5-6 ч до получения 10 %-ного раствора. Затем горячий раствор фильтруют на фильтре 2 и загружают в реактор (ацеталятор) 3, представляющий собой аппарат объемом 20 м³, снабженный рубашкой для обогрева и охлаждения и мешалкой.

Рис. 9.4. Схема производства поливинилбутираля: 1 — аппарат для растворения ПВС; 2 — фильтр; 3 — ацеталятор; 4 — иромыватель; 5 — центрифуга; 6 — сушилка аэрофонтанная

После охлаждения раствора до 8-10°С в ацеталятор подают масляный альдегид и 10-20 %-ную соляную кислоту:

ПВС (в виде 10 %-ного раствора) 1000

Масляный альдегид 60

Соляная кислота (37 %-ная) 15

Ацеталироваиие проводят при постепенном повышении температуры от 8-10 до 30°С (в течение 8 ч), а затем до 55°С (в течение 4-5 ч). Образовавшийся ПВБ нерастворим в воде и выпадает в виде порошка.

Полученную суспензию ПВБ подают в промыватель 4, в котором порошок отделяется от жидкой фазы и многократно промывается свежей водой при модуле ванны 1:8. Промывные воды не должны содержать соляной кислоты. Затем порошок про­мывают при 55 °С в течение 2 ч 0,02%-ным водным раствором гидроксида натрия (стабилизация).

После стабилизации суспензия ПВБ поступает в центрифугу 5, где отжимается вода, а порошок с влажностью 30-40 % направляется в аэрофонтанную сушилку 6 и сушится при температуре не выше 50 °С до остаточного содержания влаги 3 %. Сухой порошок просеивают на вибрационном сите и упаковывают в тару. Отсев (остаток на сите) измельчают на молотковой мельнице и снова просеивают. Для получения гранул порошок полимера направляют в гранулятор, куда вводят пигменты и другие добавки. ПВБ выпускают нескольких марок, отличающихся молекулярной массой и содержанием бутиральных групп (40-48 %).

Другие поливинилацетали получают по аналогичной схеме.