Главная страница | Контакты | Случайная страница Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Одержання ПВС

Завдання № 1

Позначення:

А² – кожен елемент матриці А підняти до квадрату;

А*2 – кожен елемент матриці А помножити на 2;

А^Т – матрицю А необхідно транспонувати

C_MIN, C_MAX – мінімальний та максимальний елемент матриці С

N(C_i,j<0) – кількість від’ємних елементів матриці С

Завдання № 2

Одержання ПВС

Одержують ПВС методом гідролізу полівінілацетату, найчастіше дією розчину натрію гідроксиду в метанолі.

Після відділення осаду його промивають водою, висушують.

В даний час промисловий синтез ПВС здійснюють шляхом полімер аналогічних перетворень, зокрема, з використанням в якості вихідних полімерів простих і складних полівінілових ефірів, таких як ПВА. До основних способів отримання ПВС можна віднести різні варіанти омилення ПВА в середовищі спиртів або у воді в присутності основ і кислот. Залежно від використовуваного середовища і типу каталізатора, процеси омилення ПВА можна представити наступною загальною схемою[4]:

Наведені схеми реакцій можна розбити на три групи: алкоголіз (1), лужний або кислотний гідроліз (2,3) і аміноліз (4,5). Синтез ПВС через реакцію поліальдольної конденсації з ацетальдегіду до теперішнього часу закінчувався отриманням низкомолекулярного полімеру[5].

Алкоголіз складних полівінілових ефірів в середовищі осушених нижчих аліфатичних спиртів (C1-C3), зокрема метанолу, у присутності гідроксидів лужних металів. Процес лужного алкоголізу супроводжується гелеутворенням.

Процес кислотного алкоголізу, так само як і у випадку омилення ПВА за механізмом реакції лужного алкоголізу, супроводжується гелеутвореннмя.

Лужний алкоголіз і гідроліз в суміші нижчих аліфатичних спиртів з іншими розчинниками (діоксан, вода, ацетон, бензин або складні ефіри). При використанні сумішей, компонентом яких є вода, практично у всіх випадках її концентрація не перевищує 10% і омилення супроводжується утворенням гелю.

Отримання ПВС за механізмом реакції гідролізу в присутності кислотних або лужних агентів, де в якості реакційного середовища виступає вода.

Розробка спеціального апаратурного оформлення, що дозволяє вирішити технологічні проблеми, пов'язані з гелеутворенням в процесі омилення ПВА[2,3].

Основним і головним недоліком використовуваних технологій є утворення жорсткого гелю в повному обсязі реакційного апарату при досягненні конверсії порядку 50% і неповна ступінь гідролізу ПВА. Технологічне рішення даної проблеми полягає в розведенні реакційної системи або використанню потокової схеми отримання ПВС, збільшення часу синтезу, нагрівання. Однак це призводить підвищеного споживання розчинника і, відповідно, необхідність його регенерації після синтезу, а нагрівання в присутності обмилюють агента до деструкції полімеру. Іншим способом є використання мішалок спеціальної конструкції (забезпечених лезами) для подрібнення гелю, однак це використання спеціальних реакторів або мішалок здорожує кінцеву. Крім того, вищевказані методи використовуються для отримання широкого спектру сополімерів полівінілацетат-полівініловий спирт [2,5].

1.3. Властивості ПВС

За фізико-хімічними властивостями розрізняють кілька марок пов­ністю омиленого та частково омиленого продукту. Крім того, кожна марка може вироблятися вищого та першого ґатунку.

ПВС являє собою гранульований порошок білого або слабко-жовтуватого кольору, нерозчинний в одноатомних низькомолекулярних спиртах і органічних розчинниках, розчинний у воді при нагріванні. Т_пл – 228 ˚С (для повністю гідролізованої форми і 180-190 ˚С – для частково гідролізованої форми; коефіцієнт заломлення [α]²⁰_D =1,49-1,53; питома щільність – 1,19-1,31 для твердої речовини при 25 ^оС і 1,02 для 10% водного розчину при 25 ˚С; питома теплопровідність – 0,4 кал/г [5].

Фізико-механічні властивості та в’язкість водних розчинів полімеру дуже залежать від його мол. м. (див. таблицю 1) та вмісту вінілацетатних ланок. ПВС, що має <3% залишкових ацетатних груп, не розчиняється в холодній воді (лише набрякає), але розчиняється при нагріванні до 80–85 ˚С. Для розчинення ПВС необхідне подрібнення порошку (при розчиненні суміш нагрівається до ~90 ˚С). Іншими розчинниками, які розчиняють ПВС при нагріванні, є диметилсульфоксид, диметилформамід, гліколі, гліцерин. Розчинність у холодній воді значно збільшується при додаванні інших полімерів, розчинних у воді (карбоксиметилцелюлози, крохмалю, декстрину та желатину). При додаванні гліцерину збільшуються еластичні властивості. 4% водний розчин ПВС має рН 5,0–8,0. В’язкість водних розчинів помітно збільшується при додаванні тетраборату натрію. В’язкість 8% водного розчину через 4 доби зберігання збільшується у 2 рази, а при більш тривалому зберіганні він структурується і перетворюється на гель. Цей процес значно прискорюється при зниженні температури зберігання, підвищенні концентрації та Mr полімеру. При нагріванні на повітрі ПВС спочатку набуває жовтого кольору, не плавлячись, а потім темніє [2,5]. Цей процес супроводжується термоокисню- вальною деструкцією, що призводить до розриву макромолекул. Більш високомолекулярні полімери значно легше піддаються термоокиснювальній деструкції. ПВС починає розкладатись при температурі нижче Т_пл. Термо­окиснювальна деструкція проходить у кілька стадій: створення гідроперекисів, дегідратації й створення хромоформних груп, поява ненасиченості та карбонільних груп. ПВС має високу реакційну здатність, обумовлену наявністю гідроксильних груп. У водних розчинах полімер здатний створювати комплекси з йодом, борною кислотою та їх похідними, солями різних металів і органічних сполук. Водний розчин ПВС при додаванні тетраборату натрію легко перетворюється на гідрогель унаслідок утворення міжмолекулярної хелатної сполуки, взаємодіючи гідроксильними групами з борат-іонами:

Гідрогелі — слабкозшиті, дуже набряклі системи, що містять до 95% води [4].