Пентапласт

Сокращения и другие названия: пентон, поли-3,3-бис(хлорметил)оксациклобутан

Тип полимера: Термопласт, простой полиэфир

Пентапласт – высокомолекулярный простой полиэфир с содержанием связанного хлора 45,5%, является одним из наиболее перспективных современных химически стойких материалов.

Структурная формула пентапласта

Физико-механические свойства пентапласта

Теплофизические свойства пентапласта

Следует сказать, что пентон является негорючим материалом. Он отлично поддается механическому воздействию/обработке, а также сварке в потоке нагретого азота или воздуха при температуре в интервале 315 – 345 °C. Материал можно приклеивать к металлам различными клеями холодного и горячего отверждения.

Одним из ценных свойств рассматриваемого материала является его химическая стойкость. Пентапласт устойчив к воздействию кислот, солей и щелочей, а также большинства органических растворителей. В таблице ниже приведены допустимые температурные пределы, при которых возможно эксплуатирование пентапласта в различных химических средах.

Также пентон устойчив к воздействию агрессивных сред гальванических и травильных ванн. Помимо всего, он успешно эксплуатируется в составах для пассивации, удаления окалины со плавов, никилирования, золочения, глубокого травления, цинкования и прочего. По химической стойкости полимер уступает только фторопластам.

Рассматриваемый высокомолекулярный простой полиэфир получают из продуктов гидрохлорирования пентаэритрита.

Основные стадии получения пентапласта на производстве

1. Этерификация – реакция между пентаэритритом и масляной кислотой с хлористым водородом, выступающим ускорителем процесса:

2. Гидрохлорирование

3. Омыление (дегидрохлорирование)

4. Регенерация масляной кислоты

Следует упомянуть, что в производстве пентапласта образуют диэфиры и триэфиры пентаэритрита и масляной кислоты, являющиеся побочными продуктами процесса.

Технологическая схема получения пентапласта

1 – емкость масляной кислоты; 2,6 – насосы; 3 – гидрохлоратор; 4, 10, 14, 19 – конденсаторы-холодильники; 5 – сборник продуктов гидрохлорирования; 7 – сборник кислой воды; 8 – скруббер; 9 – дистилляционная колонна; 11 – сборник дистиллята;  12 – форомылитель;  13 – колонна омыления; 15 – флорентийский сосуд; 16 – сборник сырого мономера; 17 – подогреватель воды; 18 – ректификационная колонна; 20,21 – емкости для мономера; 22 – сборник водного раствора щелочи; 23 – нейтрализатор; 24 – сборник сточной воды; 25 – сборник регенерированной масляной кислоты.

Пентаэритрит поступает в гидрохлоратор 3 за счет создания вакуума. Из емкости 1 в гидрохлоратор также направляется масляная кислота. Добиваются соотношения взаимодействующих компонентов 1:1. После заполнения аппарата в смесь подаеются хлороводород и азот. Азот необходим для ускорения отгонки воды, образующейся в процессе. Соотношения хлороводорода и азота должно быть 5:1, а температура процесса не превышает 200°C.

Смесь продуктов первой реакции направляется в обогреваемый водяным паром сборник продуктов 5. Оттуда поток поступает на дистилляцию в куб 9, а непрореагировавший HCl и азот поступают с парами воды в конденсатор-холодильник 4, далее – в сборник кислой воды, которая после идет на регенерацию масляной кислоты. Не подвергшиеся конденсации газы из холодильника 4 поступают в скруббер 8 на поглощение HCl.

На этапе дистилляции продуктов гидрохлорирования продукты реакции направляются в куб вакуумной колонны 9. Давление в колонне создается пароэжекторным насосом и поддерживается в интервале от 8 до 12 мм. рт. ст. Поддержание температурного режима (обогрев колонны) осуществляется высокотемпературным органическим теплоносителем – ВОТ. Через каплеотбойник и конденсатор 10 отгоняемый продукт поступает в сборник дистиллята 11, после чего направляется на омыление. Остаток кубовой части колонны передается на сжигание.

Из сборника 11 продукты дистилляции поступают в форомылитель 1, куда подается также 20%-ый щелочной раствор. Омыление протекает при температуре около 90 - 95°C. Смесь подается в колонну дегидрохлорирования 13 непрерывным способом. Наверху колонны поддерживают температуру 100°C, а внизу – порядка 110°C.

Пары и мономер из верхней части колонны 13 проходят через конденсатор 14, холодильник, флорентийский сосуд 15 и попадает в сборник 16. Через подогреватель 17 проходит вода, поступающая в качестве флегмы обратно в колонну омыления. К сырому мономеру в сборник засыпают неозон Д (стабилизатор). Из колонны 13 водно-щелочной раствор проходит через холодильник и попадает в сборник 22.

Из сборника 16 мономер идет в куб колонны 18 для отбора головной фракции. В колонне поддерживается остаточное давление 460 мм. рт. ст. и температура верха 30 - 35°C. Когда температура достигает 165°C, отбор прекращают. С верха колонны головная фракция после дефлегматора и холодильника 19 сжигается. После отбора головной фракции в колонне создают давление 8 – 10 мм. рт. ст. и отбирают фракцию уже при температуре верха колонны, которая составляет 80°C. После отбирают целевую фракцию, которая потом поступает в хранилище мономера 20. Через промежуточную емкость будущий полимер продавливается азотом на полимеризацию.

Мономер полимеризуется при температуре 20 - 30°C и в присутствии катализатора BF3, пиридина, эпихлоргидрина (сокатализатор). Мономер растворяют в предварительно осущенных бензине и дихлорэтане, выступающих расвторителями.

После полимеризаторов поток направляется на промывку водой и отгонку мономера и растворителей. При температуре 100°C мономер с водой отгоняются в соотношении 1:15. Сконденсированные в холодильнике пары в сборнике расслаиваются на мономер и воду.

Сам полимер отжимается на нутч-фильтре и сушится под вакуумом в сушилке при температуре 120°C. После сушилки порошкообразный пентапласт попадает в бункер, потом в смеситель, где добавляется стабилизатор и эпоксидная смола. Далее смесь гранулируется и фасуется по мешкам.

Марки пентапласта

Говоря о марках пентапласта, можно выделить следующие:

марка – А-2, БГ-1 – гранулы или порошок, перерабатываются методом напыления или литья под давлением. Применимы в качестве антикоррозионных покрытий деталей арматуры, а также корпусных и других деталей арматуры;

марка 1, 2 – пентапласт для футерования, производится в виде гранул, перерабатывается литьем под давлением. Применимы в качестве футеровочных и корпусных деталей арматуры.

Переработка пентапласта осуществляется всеми обычными методами, применяемыми для термопластов.

Гранулированный пентапласт применим для литья под давлением и экструзии. Гранулируют полимер при температуре 190 – 210°C на экструдерах.

Пентапласт применяется в конструкциях, армированных металлом. Также из него изготавливаются резьбовые соединения. Литьем под давлением получают всевозможные детали насосов, шестерни, арматуру и вентили. Пентон рекомендуется применять для изготовления сильфонных прямоточных цельнопластмассовых вентелей, электромагнитных вентелей, деталей машин для производства искусственных волокон, деталей оборудования молочной промышленности, деталей радиотехнической приборостроительной и вычислительной техники.

Что касается ненаполненного пентапласта, его можно применять для деталей наркозных аппаратов, колец уплотнения, шестерен, манжет и прочих изделий, требующих повышенной жесткости, тепло- и электропроводности. Экструзией из пентона получают различные пленки, листы, трубы, прутки и другие профильные изделия. Еще его применяют для футеровки стальных труб, для изготовления монтажных элементов. Из пентапласта порошковым напылением или из суспензии получают антикоррозионные покрытия.

Пентапласт листовой формы толщиной 1 – 2 мм применяют для футерования химических емкостей, цистерн и аппаратов, а также гальванических и травильных ванн методом вкладыша.

Говоря о технике безопасности, стоит упомянуть, что при нарушении технологических режимов работы пентона возможно его разложение с выделением хлористого водорода, окиси углерода, хлорангидрида угольной кислоты и формальдегида.