При полимеризации трифторхлорэтилена в присутствии инициаторов радикальной полимеризации в водной суспензий в качестве стабилизатора применяют галогенированные соли органических кислот.
Процесс проводят в автоклаве с мешалкой при температуре 20--30 °С, давлении 0,34--1,77 МПа и рН среды 2,5--3, до конверсии мономера 79--90%. После окончания реакции из автоклава сдувают азотом непрореагировавший мономер, а образовавшийся полимер отделяют от жидкой фазы, промывают горячей водой и сушат.
Низкомолекулярный фторопласт-3, полученный в среде органического растворителя -- хлороформа, представляет собой коричневое масло, который после обработки трифторидом кобальта в вакууме при 200°С приобретает высокую химическую и термическую стойкость.
Поливинилфторид и его свойства
Фторопласт-1 (Ф-1) - поливинилфторид, твердый полимер, обладающий высокой механической прочностью, стойкостью к истиранию и многократным перегибам. Характеризуется высокой атмосферостойкостью, инертностью к большинству агрессивных сред и радиационному воздействию. Поливинилфторид относительно дешевый фторполимер с наименьшей среди фторполимеров плотностью 1,39 г/см3.
Поливинилфторид прозрачный, термопластичный полимер, содержащий до 85 % кристаллической фазы. Плавится он при 190-198 °С, начинает разлагаться при 300 °С. Плотность его 1390 кг/м, ММ 18 000-28 000, эксплуатируется он при температурах от -70 до + 120 °С. На холоду не растворяется в органических растворителях, выше 110 °С растворим в хлорированных, ароматических углеводородов, N-замещенных амидах. ФМХ поливинилфторида зависят от молекулярной массы и степени кристалличности и ухудшаются с повышением температуры. Полимер сочетает высокую прочность с высокой химической стойкостью, хорошей адгезией к металлам, дереву, пластмассам, бетону.
Чистый поливинилфторид плавится на воздухе с частичным разложением, поэтому снижение температуры плавления крайне важно для процессов экструзионной переработки в пленки или иные изделия. Для поливинилфторида разработана специальная технология экструзионной переработки в присутствии латентных растворителей, инертных по отношению к поливинилфториду при обычных температурах и активных при температурах свыше 100оС. Латентный растворитель служит как бы временным пластификатором, который необходим на стадии переработки расплава полимера, а затем на конечной стадии удаляется из готового продукта.
Получение поливинилфторида
Поливинилфторид получают полимеризацией винилфторида в эмульсии по схеме:
nCH2= CHF-> (-CH2 - CHF-)n
Винилфторид получают из ацетилена и HF при 150-160°С в присутствии нанесенной на активированный уголь окиси цинка или сулемы.
Схема процесса получения поливинилфторида и сополимеров винилфторида с трифторэтиленом и другими непредельными соединениями аналогична схеме получения политетрафторэтилена в эмульсии.
Применение поливинилфторида
Благодаря своим исключительным свойствам поливинилфторид является идеальным материалом для поверхностных полимерных покрытий, эксплуатируемых под открытым небом, и может найти широкое применение в строительстве, химической промышленности, электротехнике, в сельском хозяйстве.
Чаще всего его используют в виде пленки для антикоррозионной защиты в химической промышленности и декоративной отделки в строительстве. Пленку готовят экструзией из раствора полимера в диметилсульфоксиде или диметилфталате.
В промышленности применяют также сополимеры винилфторида с винилхлоридом и метилметакрилатом.
Поливинилденторид и его свойства
Основой наименования марок ПВДФ является обозначение Ф-2. Модифицированный Ф-2М имеет лучшую перерабатываемость.
Молекулярная масса М превышает 100 тыс. Это кристаллизующийся полимер, его степень кристалличности зависит от режима охлаждения и изменяется от 20 до 65%, соответственно плотность в пределах 1750--1800 кг/м3. Температура плавления составляет 171--180°С, температура стеклования аморфной фазы равна -(33-38)° С. При температуре выше 340° С он разлагается с выделением фтористого водорода с образованием сопряженных двойных связей.
ПВДФ -- полярный полимер. Он растворяется в диметилсульфоксиде, диметилацетамиде, диметилформамиде, стоек к кислотам и щелочам. ПВДФ -- прочный, твердый теплостойкий материал, лишенный «хладотекучести». Он обладает высокой химической и водостойкостью, радиационностоек, имеет хорошие электроизоляционные и антифрикционные характеристики, морозостоек (-50° С). Является самозатухающим материалом. Ниже приведены некоторые характеристики ПВДФ:
|
ур, МПа |
35-45 |
ТВ, оС |
140-160 |
|
|
ер, % |
10-300 |
сV, Oм.м |
1011-1013 |
|
|
Б, кДж/м2 |
160-190 |
tgд (при 106 Гц) |
0,015-0,02 |
|
|
НБ, МПА |
130-150 |
Поливинилиденфторид получают полимеризацией винилиденфторида по схеме
nCH2= CF2-> (-CH2 - CF2-)n
Полимеризацию ведут в растворе, суспензии или эмульсии в присутствии радикальных инициаторов.
ПВДФ получают радикальной полимеризацией винилиденфторида в присутствии инициаторов. Полимеризацию проводят в растворе в диметилацетамиде, в суспензии, в массе. Выпускается в виде порошка (с размером частиц 2 мкм и 20--200 мкм), гранул, растворов и дисперсий.
Из него изготавливают химически стойкие волокна, прозрачные пленки, трубы, облицовочные материалы, слоистые пластики с металлом, деревом, пластмассой и т.д. Он входит в состав красок, эмалей, антикоррозионных лаков.
Термически и химически стойкие высокопрочные пленки получают сополимеризацией винилиденфторида с гексафторпропиленом. Сополимер используют для получения термостойких лаковых покрытий. Пленки и покрытия применяют для изоляции проводов, изготовления мембран, прокладок и других конструкционных изделий.
1. Власов С.В., Основы технологии переработки пластмасс/ С.В. Власов, Э.Л. Калинчев, Л.Б. Кандырин и др. М.: Химия, 1995. 528 с
2. Николаев А. Ф. Технология пластических масс. Л., Химия, 1977. 367 с.
3. Николаев А. Ф. Синтетические полимеры и пластические массы на их основе. Изд. 2-е. М. Л., Химия, 1966. 768 с.
4. Политетрафторэтилен; фторлон-4; фторопласт-4; тефлон. www.xumuk.ru/vvp/2/814.html, химик.ру
5. «Фторопласты» - Паншин Ю.А., К. Малкевич С.Г., Дунаевская Ц.С. Изд-во «Химия». Ленинградское отделение, 1978. 228 с.
6. Методы получения политетрафторэтилена // Chemie Mania. URL: http://www.chemiemania.ru/chemies-5498-1.html.
7. В.М. Зиновьев, В.С. Сухинин., Основы промышленного синтеза, свойства и применение пластических масс: Учеб. Пособие/ Перм. гос. техн. ун-т. Пермь, 2004. 209 с.