Лако-красочные материалы — производство

Поливинилацетат получают полимеризацией винилацетата (СН2=СНОСОСНз), который является бесцветной прозрачной жидкостью с температурой кипения 73 °С и плотностью 934 кг/м3. Он легко растворяется в ароматических углеводоро­дах, спирте и ацетатах; плохо растворим в воде. В присутствии воды при воздействии минеральных кислот и щелочей проис­ходит гидролиз винилацетата:

СН2 = СН + Н20-^СН3-С — ОН + СН-.СООН I || 3

ОСОСНз о

Чистый винилацетат полимеризуется при комнатной температу­ре под действием ультрафиолетовых лучей или в присутствии пероксидов. На воздухе он гидролизуется и окисляется с об­разованием пероксидов. Хранят винилацетат в алюминиевых бочках с добавлением ингибиторов (дифениламина, ацетата триэтилбензиламмония).

В промышленности винилацетат получают из ацетилена и уксусной кислоты, ацетальдегнда и уксусного ангидрида или из этилена и уксусной кислоты.

Благодаря несимметричному строению молекулы поливикилацетата он легко полимеризуется по радикальному механизму с выделением большого количества тепла (89 кДж/моль).

Рост цепи может происходить путем присоединения «голова к хвосту» и «голова к голове». Содержание звеньев второго типа уменьшается с по­нижением температуры полимеризации [обычно оно составляет 1,0—2,5% (молЛ].

Особенностью реакции полимеризации винилацетата является склонность его полимеров к реакции передачи цепи, что приводит не только к получению полимеров с невысокой молекулярной массой, но и к разветвлению молекул.

Передача цепи на мономер происходит в результате отрыва атома во­дорода от ацетатной группы винилацетата.

••• — СН2-СН — СН2-СН +СН2 I I

ОСОСНз ОСОСН3

—•••"СНо — С Н — С Но — ‘СНо 4- С Но — с н I I I

ОСОСНз ОСОСНз ОСОСН2

Образовавшийся мономерный свободный радикал может в дальнейшем превратиться в разветвленный полимер.

В настоящее время в промышленности используются следу­ющие методы полимеризации винилацетата: в растворе, сус­пензии и эмульсии.

Полимеризация в растворе (лаковая полимеризация) при­меняется в основном в производстве поливинилового спирта и поливинилацеталей.

При полимеризации винилацетата в эмульсии образуются водные поливинилацетатные дисперсии (латексы), которые являются основой вододисперсионных красок. Выделенный из эмульсии или суспензии поливинилацетат представляет собой аморфный, бесцветный, термопластичный порошок без запаха и вкуса.

Молекулярная масса полимера может изменяться от 10 000 до 2 000 000 в зависимости от условий получения. Например, при суспензионной полимеризации образуются полимеры с бо­лее высокой молекулярной массой.

Поливинилацетат хорошо растворяется в хлорированных углеводородах, сложных эфирах, кетонах, уксусной кислоте, ароматических углеводородах, этаноле и метаноле.

Растворяющая способность растворителей убывает в ряду: ацетон>метанол > этилацетат > бензол > метиленхлорид > >циклогексанон > хлороформ.

Поливинилацетат совмещается с пластификаторами (фта- латами, фосфатами и т. п.), с нитратом целлюлозы и некото­рыми фенолоформальдегидными олигомерами. Поливинилаце­тат не совмещается с растительными маслами, с карбамидо — и меламиноформальдегидными олигомерами, а также с большин­ством алкидных олигомеров.

В качестве пленкообразующего вещества поливинилацетат применяют в основном в производстве водоэмульсионных кра­сок для окраски изделий из древесины, бетона, оштукатурен­ных стен.

Покрытия на основе поливинилацетата бесцветны и проз­рачны, обладают хорошими глянцем и адгезией к различным подложкам. Покрытия устойчивы к истиранию, к воздействию света, однако не стойки к воздействию концентрированных раст­воров кислот и щелочей, а также к нагреванию до температур, превышающих 65 °С.

Благодаря хорошим адгезионным свойствам поливинилаце­татные эмульсии широко применяют в производстве клеев» Кроме того, поливинилацетат используют для получения поли­винилового спирта.

В последнее время гомополимеры стали заменять сополиме­рами винилацетата, что позволяет избавиться от основного недостатка поливинил ацетатных покрытий — старения вследст­вие миграции и улетучивания низкомолекулярного пластифика­тора.