Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
1.Полимерлі материалдар ұғымына анықтама беріңіз.
Негізгі құрамын (матрицасын) жоғары молекулалық қосылстар немесе полимерлер құрайтын бір немесе көпкомпонентті жүйелерді полимерлі материалдар деп атайды. Полимерлі материалдардың құрамы әр түрлі болады: индивидуальді полимерлермен қатар өте күрделі жүйелер де болады. Олардың құрамына материалдың технологиялық және эксплуатациялық қасиеттерін реттейтін әр түрлі компоненттер болады. Мұндай компоненттер ретінде химиялық инертті немесе активті заттар: еріткіштер, пластификаторлар, қоюлатқыштар, бояулар, антипирендер, антиосиданттар, жылу- және жарықтұрақтандырғыштар, антирадалар, құрылым- және кеуек-түзгіштер қолданылады.
Традициялық материалдардан (металдар, керамика, ағаш) артықшылығы, полимерлі материалдардың құрамын, құрылымы және қасиеттерін реттеудің үлкен мүмкіндіктері бар. Осыған байланысты ПМ қолданудың аймағы өте кең – оларды химиялық талшықтардан бастап қатты ракеталық отын ретінде қолданылады. ПМ классификациясы. Полимерлі материалдардың қолданылуы және арналу аймағына, полимерлі фазасының табиғатының, оларды өндіру және өңдеу барысында жүретін физикалық және химиялық түрленулерге байланысты классификациялайды.
ПМ кемшіліктері:
Полимерлі материалдардың ерекше қасиеттері:
2.ПМ колдануы жане арналуы б-ша жиктеу. Пластикалық массаның құрамына полимерден басқа қандай заттар Полимерлер (жоғары молекулалық қосылыстар – ЖМҚ) пластикалық массалардың негiзгi құрам бөлігі болып табылады, олар басқа компоненттердi бiртұтас етіп бiрiктіріп, материалға қажеттi қасиеттер бередi. Яғни, полимерлік заттар – байланыстырушылар болып табылады.
Қолданылу және арналуына қарай ПМ
Арналуына байланысты оларды жалпы қолдануға және функциональді (фрикционді, жылу- және электроизоляциялайтын, электрөткізетін, коррозияға қарсы және т.б. ) деп бөледі.
Полимерлі фазаның (матрицаның) табиғатына қарай:
Табиғи (натуральді);
Химиялық (жасанды және синтетикалық) деп бөледі.
Ондіру және бұйымға өңдеу барысында полимерлі фазада жүретін өзгерудің түрленудің сипатына қарай полимерлі материалдар: Термопластикалық; Термореактивті
Пластикалық массаның құрамына толықтырғыштар, пластификаторлар, тұрақтандырғыштар, қатайтқыштар, майлаушы заттар, бояғыштар, кеуек түзушілер және басқа қоспалар кiредi.
Толтырғыштар – қатайтқан кезде полимердiң көп отырмауына себепшi болып, әртүрлi ортаның әсерiне тұрақтылығын арттырып, полимерлік композиттік материалдардың механикалық қасиеттерiн жақсартатын жәнеде полимерлiк материалдардың құнын төмендететін заттар.
Толтырғыштар өзiнің табиғатына қарай төмендегідей бөлiнедi: 1) органикалық дисперстi толтырғыштар – техникалық көмiртек, ағаш ұнтағы;
2) органикалық талшықты толтырғыштар – мақта линті, целлюлоза, гипон, тоқыма қиындылары, қағаз, мақта маталары, көмiртек маталары;
3) бейорганикалық талшықты толтырғыштар – асбест, шыны талшықтар және т.б.
Пластификаторлар – полимерлерге эластикалық, аязға төзімділік, отқа төзімділік, ультракүлгiн сәулелердiң әсерiне тұрақтылық беретiн заттар. Оларға әртүрлi қышқылдардың күрделi эфирлерi дибутилфталат, трикрезолфосфат, төмен молекулалық полиэфирлер және басқалар жатады.
Тұрақтандырғыштар (стабилизаторлар) – пластмассаларды қайтадан өңдеу және пайдалану кезінде қасиеттерiнiң ұзақ сақталуына себепшi болатын заттар, яғни олар полимерлердің жылудың, жарықтың, ауадағы оттектің әсерiне тұрақтылығын арттырады. Оларға термототығып, деструкциялану үрдісін болдырмайын антиоксиданттар, фотолиз бен фотототығуға қарсы қолданылатын тұрақтандырғыштар жатады.
Қатайтқыштар – полимерге үш өлшемді құрылым берiп, термотұрақтылығын арттыратын заттар.
Майлаушы заттар – материалдарды дайындағанда және бұйымдар жасау үшін, қайта өңдегенде олардың жабдықтарға жабыспауын қамтамасыз етедi, оған стеарин, олеин қышқылдары жатады.
Бояғыштар мен пигменттер – түсті пластмассалар алу үшін полимерге қосылатын заттар. Кеуек түзушiлер мен көбiктендіретін агенттер қыздырғанда газ тәрiздес заттар бөлу арқылы ыдырайтын қосылыстар. Оларды газбен толтырылған пластмассалар (кеуектi пластар мен көбікті пластар) өндірісінде пайдаланды.
3.Кристалдану дәрежесі жоғары полиэтиленді алу жағдайын көрсетіңіз
Өндірісте полиэтиленді келесі жолдармен алады: а) этиленнің жоғары қысымда полимерленуі (төмен тығыздықты полиэтилен), б) этиленнің төмен қысымда полимерленуі (жоғары тығыздықты полиэтилен), в) этиленнің орташа полимерленуі (жоғары тығыздықты полиэтилен).
Жоғары қысымды полиэтилен – бұл молекулалық массасы 30 000 полимер. Кристалдану дәрежесі жоғары - 60% жуық. Температура жоғарлаған сайын кристалдану дәрежесі төмендеп, 115°С полиэти лен аморфты полимерге айналады.
Полиэтилен макромолекулалары —СН2—СН2— буындарынан тұратын тізбектер. Тізбектердің соңында біраз —СН3 топтары және бұйір тармақтары (этил, пропил, бутил және т.б.) болуы мүмкін. 1000 көміртек атомдарына 20—30 СН3-топ келуі мүмкін. Ұзын тармақтар негізгі тізбекке паралель орналасқан және полимердің кристалдануына бөгет болмайды, ал қысқа тармақтар кристалдану дәрежесін төмендетеді.
Рис.1. Жоғары қысымда этилен полимерленуінің сызбанұсқасы: 1 – этилен қоймасы, 2,4 – араластырғыш, 3- бірінші каскад компрессоры, 5 – екінші каскад компрессоры, 6 – түтікше реактор, 7 – жоғары қысымды бөлгіш, 8 – төмен қысымды бөлгіш, 9 – экструдер-гранулятор, 10 – циклон, 11 – бункер, 12 – дозатор, 13 – таразы, 14 – қап тігетін машина
Төмен және орташа қысымды полиэтиленнің құрылымытөмен тармақталуымен ерекшеленеді, сондықтан олардың кристалдану дәрежелері жоғары (75—90%). Сондықтан төмен және орташа қысымды полиэтиленнің тығыздығы, тұрақтылығы, жылуға төзімділігі жоғары. Олардың молекулалық массалары да жоғары —80000—500 000 болады. Сонымен қатар орташа және төмен қысымды полиэтилендер органикалық еріткіштер мен қышқылдар әсеріне тұрақты және олардың газ өтімділігі төмен. Кемшіліктері: 1. Бұйымдарға өндеу қиынға түседі, 2. Эластиктігі төмен. Олардың өндеу температуралары 30 °С жоғары. Диэлектрлік қасиеттерінің айырмашылығы төмен.
Полиэтилен — қалын қабатта ақ түсті, ал жұқа қабатта түссіз және мөлдір қатты материал. Аморфты фазаның шыналану температурасы төмен болғандықтан (80 °С жуық) полимердің аязға тұрақтылығын жоғарлатады.
Қасиеттері: 1. Жоғары диэлектрлік қасиеттері, сондықтан жоғарыжиілікті диэлектрик ретінде қолданады.
2. Полиэтилен суға және су буына тұрақты. Қалыпты температурада минералды қышқылдар (тұз, күкірт және фторсутек), сілтілер, көптеген ерітікіштер әсеріне тұрақты. Ароматты және хлорланған көмірсутектерде 70—80 °С температурада ериді.
3. Ауада ұзақ уақыт қыздырғанда полиэтилен баяу тотығады. Мұнда оның жартылай деструкциясы және жартылай тігілуі жүреді, бұл балқыманың тұтқырлығын жоғарлатады және полимерді бұйымдарға өндеу процестерін қиындатады. Тотығуды алдын ала алу үшін полиэтиленге стабилизаторларды, мысалы ароматты аминдерді (0,1%) енгізеді. Полимердің техникалық қасиеттері өзгермейді. Ескіруді техникалық көміртектің 2—3% енгізуі де төмендетеді.
4.Полистиролдан алынған материалдарға тән технологиялық параметрлер. Полистирол –(СН2-СН)n алғаш рет Германияда 1839 жылы алынған, ал өнеркәсіптік өндірісі 1920 жылы игерілген.
Полистирол шыныға ұқсас қатты мөлдір материал. Иісі жоқ, физиологиялвқ залалсыз және жеңіл. Алу жолына қарай молекулалық массасы 50000-300000 аралығында болады. Полистиролдың диэлектрлік көрсеткіштері жоғары, химиялық тұрақты суға төзімді. Бензолда, төртхлорлыкөмірсутекте, жай және күрделі эфирлерде жақсы ериді.
ПС тармақталу дәрежі жоғары. Молекулалық тізбегінің ретсіздіне байланысты ол тығыздығы 1050-1080 кг/м3 және шынылану температурасы 100 °С аморфты полимер. Қалыпты жағдайда ПС – қатаң материал. Кристалдық фазасының болмауы оны мөлдір, жарықөткізу коэффициенті 90%-ға дейін болуын қамтамасыз етеді.
ПС жалпытехникалық қолдануға арналған термапластар қатарына жатады. Жақсы беріктілік, мөлдірлік және керемет сыртқы пішінге ие, ол жарықтандыру техникасында және мәдениет-тұрмыстық бұйымдарда кеңінен қолданылады.
ПС керемет диэлектрлік қасиеттерге ие, электротехникада қолданылады, сонымен біргежіңішке бағдарланған конденсаторлы қабықшалар дайындауға қолданылады. Уытсыз, «тамақ» өндірісіне қолданылатын ПС маркалары қалдық стиролдан (0,3%-ға дейін) жуылады. Медициналық техникада қолданылады. ПС суға және радиацияға төзімді .
ПС кемшіліктері: қалыпты жағдайда омырылғыш, соққыға беріктілігі төмен, бұл қасиеттері олардың қолданылу мүмкіндіктерін шектейді. Жылуғатөзімділгі, химиялық тұрақтылығы және УК сәулелердің әсеріне тұрақтылығы төмен. ПС алынған үлдірлер күшті электрленеді. ПС жанғыш.
ПС термопластарды өңдеудің барлық әдістерімен өңдеуге болады, жақсы жапсырылады (сваривается и склеивется), пластификаторлармен жақсы үйлеседі, жақсы боялады.
АБС – пластики - стиролдың акрилонитрилмен және бутадиенмен немесе бутадиен-стиролды каучукпен жалғанған сополимерлеу өнімдері.
Мономердің каучукпен сополимерлеу процесін пероксидті инициаторлардың қатысында эмульсияда жүргізеді. Біруақытта мономерлер – стирол мен акрилонитрилдің сополимерленуі жүреді. Соңғы өнімнің құрамында орташа есеппен 65% стирол, 20% акрилонитрил және 15% каучук болады.
Материал стирол мен акрилонитрилдің статикалық сополимерінің қатаң матрицасынан, каучуктің эластикалық бөлшектерінен (1 мкм) және жалғанған сополимердің жұқа қабатынан тұратын композиция. Ол САН-ның және соққыға төзімді ПС-ның жақсы қасиеттерін біріктіреді. АБС-пластиктердің тығыздығы 1020-1050 кг/м3. Жылуға төзімділік, қатаңдық және беріктілік деңгейі жалпы қолдануға арналған ПС-дың қасиеттерінің шамасында сақтала отырып соққыға төзімділік қасиеттері, майға және бензинге төзімділігі артады.
АБС мөлдір емес, жоғары жиіліктерде төмен электроизоляциялық қасиеттерге ие. АБС-пластиктерді өңдеу алдында кетіру ұсынылады.
5.Полистиролды түрлендіру әдістерін атаңыз. Өндірісте (негізінен автомобилжасауда) стиролдың акрилонитрилмен (80:20) – САН, метилметакрилатпен (40:60) МС, метилметакрилат пен акрилонитрилмен (40:52,5:7,5) - МСН оптикалық мөлдір сополимерлері кеңінен қолданылады. Бұл құйылған материалдардың ПС салыстырғанда бензинге төзімділігі және майысуға беріктілігі жоғары (130 МПа-ға дейін). Соққыға төзімді полистирол (УПС СТС) – стиролды бутадиен немесе бутадиен-стиролды каучукпен жалғанған сополимерлеудің өнімі.
Полимерлеу процесін пероксидті инициаторлар мен регуляторлардың қатысында жүргізеді. ММ=70÷100 мың. Бұл кезде стиролдың гомополимерленуі және стиролдың каучукпен сополимерленуі біруақытта жүреді. Сополимердің үлесі 15% шамасында.
Соққыға төзімді полистирол тұрақтандырылған ақ түйіршіктер түрінде өндіріледі. Бұл материалды қатты полистиролдың матрицасынан тұратын көлемдері 1-5 мкм каучуктердің бөлшектерін құрайтын, жалғанған сополимердің жұқа қабығымен қоршалған композициялық деп атауға болады. Полистирол матрицасының молекулалық массасының төмен шамасына қарамастан, құрамында каучуктың болуына байланысты соққыға төзімді полистиролдың тұтқырлығы жалпы қолдануға арналған ПС-тің тұтқырлығына жақын.
Каучукті ендіру УПС-тың қатаңдығын, беріктілігін және қаттылығын төмендетеді. Жылуғатөзімділік 20-25 °С-ға төмендейді. Электроизоляциялық смпаттамалар өзгереді. Радио-, электро- және приборжасауда, негізінен қомақты корпусты детальдарды, техникалық бұйымдар мен фурнитураларды жасауға, біррет қолдануға арналған таралар мен ыдыстарды жасауда кеңінен қолданылады.
Негізгі өңдеу әдістері – қысыммен құю, бетті экструзиялап, әрі қарай пневмо- немесе вакуум-қалыптау.
АБС – пластики - стиролдың акрилонитрилмен және бутадиенмен немесе бутадиен-стиролды каучукпен жалғанған сополимерлеу өнімдері.
Мономердің каучукпен сополимерлеу процесін пероксидті инициаторлардың қатысында эмульсияда жүргізеді. Біруақытта мономерлер – стирол мен акрилонитрилдің сополимерленуі жүреді. Соңғы өнімнің құрамында орташа есеппен 65% стирол, 20% акрилонитрил және 15% каучук болады.
Материал стирол мен акрилонитрилдің статикалық сополимерінің қатаң матрицасынан, каучуктің эластикалық бөлшектерінен (1 мкм) және жалғанған сополимердің жұқа қабатынан тұратын композиция. АБС-пластиктердің тығыздығы 1020-1050 кг/м3. Жылуға төзімділік, қатаңдық және беріктілік деңгейі жалпы қолдануға арналған ПС-дың қасиеттерінің шамасында сақтала отырып соққыға төзімділік қасиеттері, майға және бензинге төзімділігі артады.
АБС мөлдір емес, жоғары жиіліктерде төмен электроизоляциялық қасиеттерге ие. АБС-пластиктерді өңдеу алдында кетіру ұсынылады.
АБС-пластиктерді негізгі өңдеу әдістері – қысыммен құю және экструзия. Балқымасының тұтқырлығының өте жоғары болуына байланысты, соққыға төзімді ПС-мен салыстырғанда жоғары температура мен кернеуді қолдану қажет.мАБС-пластиктер жақсы металданады. Олар авто- және машиножасауда қомақтыгабаритті корпусты детальдарды, беттерді және фурнитураларды жасауда қолданылады.
6.Тұрақтандыру – бұл жүйелі қасиеттердің полимерлердің қайта қалпына келу процессі. Бұл процесс көбінесе құрылымның және молекулалық массаның қайта қалпына келуімен тығыз байланысты.Стабилизацияның мынадай түрлері бар:
1. Антиоксиданттар. + АН → RH + бұл механизм бойынша сутек бос радикалға қосылады,соның нәтижесінде аз жылжымалы,реакцияға түсу қабілеті төмен антиоксидант молекуласы түзіледі.Реакцияға түсу қабілеті төмен антиоксидант молекуласы зарят есебінен түзіледі.
τ –индукцияпериоды,осы көрсеткіш бойынша стабилизатор активтілігін анықтауға болады.
2. Қышқылдану ингибиторлары – қышқылдану реакциясын мына стадияларға бөледі:тотықтар түзілу стадиясы және тотықтық радикалдар түзілу стадиясы.Яғни, полимер құрылымын мына реакциялар бойынша өзгертулер жүргізеді.
RO + IH → RH + IO Пайда болған радикалдар ингибиторлармен өзара әретеседі.Яғни, тігілген құрылым түзеді.Кейін қанығу есебінен немесе тұрақты радикалдарды түзу есбңнен бұл құрылымды бұзады.Бұл механизм бойынша лигнин, ароматты аминдер реакцияласады.
3. Тотықсыздындырғыштар – бос радикалдар молшері өте аз немесе тіпті жок гидрототықтармен реакцияласады.Бұл механизм бойынша көбінесе сульфидтер немсе фосфидтер жүреді.
4. Дезактиваторлар– олар көбінесе айнымалы валентті болып келетін тез тотығуға бейім металл иондарынан тұратын заттар.Ең жиі қолданылатын дезактиваторлар:темірқұрамды болып кледі, себебі олар экономикалық тиімді
5. Жалпы түрдегі стабилизаторлар– бұл стабилизатордың ерекшелігі: ол оттек молекуласымен полимер бетінде реакцияласып оны полимер құрамы кіргізбейді.Соның нәтижесінде реакцияласу қабілеті төмн тұрақтандырғыш радикалдары түзіледі, олардығ құрамында О – О тобы болады.
G + O2 → GO Тұрақтандырғыш мөлшері зайғаннан кейін тотығу процессінің жылдамдығы өседі.Нәтижесінде төмнмолекулалы компонентер құрамында кездесді .
9. Полимерлі материалдарды медицина мен биологияда қолдану перспективаларын түсіндіріңіз.
Полимерлі материалдардың көбісі медицинада қолданылады. Ең бірінші медицинамен полимерлерді ұштастырған 1788ж. А. Шумлянский болатын. Ол операция кезінде бұрын қолданыомаған каучукты пайдаланды. Сосын 1895 ж.целлулоидты бас сүйегіне операция жасағаннан кейін сүйек ақауларын қаптау үшін қолданылды. Ал 1939 ж.стоматологтар мен химиктердің ортақ күшімен тіске арналған АКР-7 полимерінен протездер жасалынды. Уақыт өте келе акрил шайыры пластмассаларынан көзге арналған протездер жасалынды. 1943ж.алғаш рет Федеров ПММА-тан бас сүйегі ақауларын каптау үшін қаптағыштар жасалды. Қазіргі кезде де бұл материал осы қолданысқа ие. Мысалы осы материалдан мынадай заттар жасалынады: қан тамырлары протездері,жүрек, асқазан, қуық қалбыршағы клапандары,т.б.
Сонымен қатар полимерлі материалдарды( көбінесе нанопластиктерді) бактерицидтік, антимикробты стерильдеуші беттік қабат ретінде медициналық ғимараттарда қолданылады.
Полиэтилен PE HD – маркасы және полипропилен PP-H, PP-C - маркалары ортопедияда кеңінен қолданылады.
Полиэфиримидтер импланттар жасау үшін пайдаланылады. Полиэфиримидтер – механикалық берік, УК-ге тұрақты, 170С-температураға дейін жұмыс жасау ұзақтығы, жоғары стерильді, соққыға беріктілігі жоғары полимер.
Қазіргі кезде полимерлі материалдардың 3000-нан аса түрлері медицина және биологияда қолданылады. Олардың қатарына силикондар, полиэтилен, талшықтар- лавсан, вискоза, капрондар бинт және мәрлі жасау үшін, акрил шайырлыры, эпоксидті шайырлар негізіндегі полимерлер, т.б.жатады.
Кардиохирургия және ортопедия салаларын полимерлі материалдарсыз елестету мүмкін емес. Күннен күнге полимерлердің қолданысы медицинада жаңа бағытын табуда. Полимерлі материалдардың медицинадағы рөлі шексіз.
10) Төменгі қысымда полиэтилен мен полипропиленді өндіруде қолданылатын алюминий органикалық қосылыстардың адам ағзасына қауіпті екенін түсіндіріңіз. Төменгі қысымда полиэтилен алу процесі 120—150 °C температурада, 0,1 – 2 МПа қысымнан төмен қысымда жүреді. Полиэтиленді алуда шикізат ретінде тазаланған этилен, ал катализатор ретінде араласқан металлорганикалық катализаторлар – үшэтилалюминий және төртхлорлы титан қолданылады. Сонымен қатар үшэтилалюминий катализаторының орнына диэтилалюминийхлорид, этилалюминийдихлорид немесе үшизобутилалюмииий катализаторларын қолдануға болады.
Полипропиленді алудың параметрлері полиэтиленді төменгі қысымда алу параметрлеріне өте ұқсас болып келеді. Бұл процесс 70С температурада алюминий және титан қосылыстары катализаторының қатысында жүреді. Алюминий органикалық қосылыстардың реакциялық қабілеттілігі өте жоғары болып келеді, сондықтан олармен жұмыс жасағанда өте абай болу керек. Мысалы, бұл қосылыстардың ерітінділері адам денесіне немесе тіпті көзіне тиіп кетсе өте қатты күйдіріп жіберуі мүмкін. Сол себепті бұл қосылыстармен жұмыс жасаған кезде міндетті түрде көзілдірік, маска және қорғайтын перчаткалар болу керек. Алюминий органикалық қосылыстар сумен әрекеттескенде жарылыс түзеді. Сондықтан лабораторияда өрт сөндіргіш құралдар болуы керек. Адам ағзасында алюминий органикалық қосылыстар көзге, мұрынға, жоғары және терең тыныс алу жолдарына өте қатты әсер етеді. Бұл қосылыстармен жұмыс жасаған кезде міндетті түрде техника қауіпсіздік ережелерін сақтау керек!!!
11 .Полиолефиндер үшін жақсы еріткіштерге (бөлме температурасында) мысал келтіріңіз.
Жалпы олефиндер мына формуламен өрнектеледі:
Полиолефиндер қанықпаған көмірсутектердің полимерленуі мен сополимерленуінен түзілетін жоғары молекулалы қосылыстар.
Полиолефиндердің ең маңыздысы полиэтилен және полипропилен болып табылады.
Органикалық еріткіштерде полиолефиндерді ерітінділерден компоненттерді бөлу әдістері.
Бұл полиолефиндерді бөлу үшін қолданады. Аталған әдісте полиолефинді бөлме температурасына дейін органикалық еріткіштерде салқындату болып табылады. Түзілген парафинді массаны ұсақтап,сумен араластырады.Алынған массаны полимердің қайнау температурасына дейін қыздырады.Осы қоспаны 15-40 мм сын.бағ. ұстап,судан фильтрлеп бөліп алады.Полимерді алып кептіреді. Вакуумдау сатысында ерітіндінің булану конденсациясын - 5-0oС жүргізеді. Осы аталған технологиялық процессте органикалық еріткіш ретінде бензол,толуол қолданылған. Жаңадан пайда болған үрдіс технологиялық процессті арзандатуға,тездетуге және жеңілдетуге мүмкіндік жасайды.
12. Полимерлі материалдардың артықшылықтары мен кемшіліктері. Полимерлі материалдардың ерекше қасиеттері
ПМ кемшіліктері:
13. Полимерлі материалдардың қолдану аясына мысал келтір. Полимерлі материалдарды жай органикалық қосылыстар – мономерлерлен өндіреді, ал оларды қазба көмірлер, мұнай, газ, ауа және әк сияқты кең таралған және арзан шикізаттардан алуға болады.
өзіндік құнының арзан болуына, дайын өнім өндірісінде еңбек күшінің үнемделуіне және оларды қолданудың тиімділігіне байланысты халық шаруашылығының барлық салалары ПМ тұтынушылары болып табылады.
жалпы машина жасау (құрылымның үлкен габаритті элементтері, түтіктер, құбырлар, подшипниктер, тежегіштер, электроизоляциялық детальдар);
авиажасау (ұшу қондырғыларының күштік элементтері, жылуқорғағыш жабқыштар, жанармай бактары, шынылану элементтері, дыбыс- және жылусіңіретін панельдер, амортизаторлар, шиналар, тігіс герметиктері, желімдер мен бояу-сыр материалдар);
автомобильжасау (кузовтар мен кабиналар, дыбыс- және жылуизоляциялайтын және декоративті детальдар, шынылану және жарықтандырғыш детальдар, шиналар, жанармай беру жүйесіндегі және тежегіш жүйесіндегі сіңіретін панельдер );
электротехника мен радиотехника (электр машиналарын, аппараттар мен кабельдік бұйымдарды, соынмен бірге электрдвигательдер мен генераторларды, трансформаторларды, коммуникациялық аппаратураларды, конденсаторларды, жартылайөткізгіштерді, микросхемаларды құюға арналған компаундтар, желімдер);
теміржолтранспорты (вагонларлың конструкциялық элементтері, фрикциялық, амортизациялық детальдар, орындықтардың толтырғыштары мен сыртқы пішіні, рельстердің шпалдармен жалғаштырғыштар, светофорлар және т.б.);
кеме жасау (кеменің жалпы корпусын және жекеленген кеме конструкцияларын, жылу-, дыбыс- және виброизоляциялауға арналған нығайтқыш детальдар, герметиктер, желімдер, тайғанауға қарсы жабқыштар, лак-бояу материалдар);
құрылыс (ғимараттардың конструкциялық элементтері, санитарлық-техникалық жабдықтары, қабырға панельдері және есік және терезе жақтаулары, құбырлар, жылу- және дыбысизоляциялайтын материалдар);
ауыл және су шаруашылығы (егін егуге арналған қондырғылардың элементтері мен үлдірлер, тұқым себуге арналған суда еритін үлдірлер, коррозия мен ылғалдың аккумуляциялануынан қорғайтын топырақ түзгіштер, орағыш материалдар, сумен қамтамасыз етуге арналған құбырлар және т.б.);
тамақ өнеркәсібі (конструкциялық материалдар және тамақ өндіруге арналған машиналардың жабқыштары, ыдысорауға арналған материалдар, консерві лактары және эмальдар, сүтті өңдеуге арналған иониттер);
медицина (медициналық техникалық бұйымдар, биоинертті және биоассимиляцияланатын полимерлер, жасанды қанайналдыру аппараттарының функциональді тораптары, қан- және плазмаалмастырғыштар, дәрілік препараттар мен полимерлі дәрілік заттардың әрекетін пролонгациялайтындар және т.б.);
ПМ ендіру халық шаруашылығының дәстүрлі салаларының күйіне тек қана оң әсер етіп қана қоймай, ол техника мен технологиялардың дамуында сапалы серпін берді, қазіргі заманғы машинажасауда, ракета және атом өндірісінде, самолетжасауда, тевидениеде, радиоэлектроникада, қалпына келтіру хирургиясы мен жалпы медицинада техникалық прогрессті анықтап берді.
14. Полиолефиндердің физика-химиялық және диэлектрлік қасиеттерін төмендететін, яғни, полимерді «ескіртетін» факторларды анықтаңыз.
Полиэтиленнің ескіруіне әсер ететін негізгі факторлар ультрақызғылт сәулелер,ауадағы оттек,сулар,озондар және радиоактивті сәулелену. Полиэтиленнің ескіруі оны өңдеу кезінде басталады.Пэ-нің ескіру процесі жоғары және төменгі қысымда бір механизм бойынша өтеді,біракта деструкция және тотығу жылдамдығы екеуіндеде әр турлі болады.
Полиэтилен ескіруі кезінде қаттылығы жоғарылап,беріктігі төмендейді,диэлектрлік қасиеті нашарлайды,материал тусін,жылтыр қасиетін жоғалтады.Пэ ескіру процесінің тағы бір көрсеткіші ол эластика лық қасиет жоғалту,нәзіктілік пайда болуы болып табылады.
Ауадағы оттектің,температураның,ультрақызғылт сәуленің әсерінен пэ-нің ескіру процесі күшейе түседі,соған байланысты оның физика химиялық және электрлік касиеті,химиялық құрамы мен қүрылысы нашарлайды
Пэ-нің ескіру процесін біраз тоқтату үшін экспериментальды зерттеулер казіргі уақытта жүргізілуде.
15. Этиленнің полимерленуіне температураны 70-80 С-қа жоғарылытудың әсерін түсіндіріңіз.
Жоғары қысымда этиленнің полимерленуі.
Полиэтиленді 100—350 МПа қысым 190 - 300 °С оттегі немесе тотықтар қатысында этиленің полимерленуімен алады. Этилен полимерленуі радикалды механизм бойынша жүреді.
Жоғары қысымда этиленнің полимерленуі араластырғышпен жабдықталған автоклавта жүргуі де мүмкін. Технологиялық схемасы жоғарыда қарастырылған өндіріске сәйкес, бірақ реактордың құрылысы өзгеше. Реактор - винтті араластырғышпен және суытқыш қоршамамен жабдықталған вертикалді автоклав. Полимерленуді иницирлеу үшін 0,2—0,5% (об.) мөлшерінде тотықтар қолданылады. Этилен реакторға 35— 40 °С енгізіледі, реакция температурасы 180—280°С, қысым 100—300 МПа. Этилен конверсиясы 14—16%.
2. Этиленнің төмен қысымда полимерленуі Циглер — Натта қатысында жүреді. Бұл катализаторлар алюминийалкилдер немесе алюминийалкилгалогенидтердің (үшэтилалюминий немесе диэтилалюминийхлориді) үш- немесе төртхлорлы титанмен әрекеттесу өнімдері болып табылады. Практикада жиірек төртхлорлы титан— диэтилалюминийхлориді жүйесін қолданады.
Төмен қысымда этиленнің полимерленуі анионно-координациялық механизм бойынша жүреді. Төртхлорлы және диэтилалюминийхлоридінің қатынасы 1:1 ден до 2:1 дейін өзгереді. Төртхлорлы титанның мөлшері жоғарлаған сайын полимерлену жылдамдығы өседі, полимер шығымы жоғарлайды, бірақ оның молекулалық массасы төмендейді.
Төмен қысымда полиэтилен өндіру процесі азот атмосферасында жүреді, себебі катализаторлық комплекс ылғал немесе ауа оттегі қатысында жеңіл ыдырайды. Негізгі аппарат—полимеризатор. Ол көлемі 40 м3 қышқылға тұрақты болаттан жасалған вертикальды цилиндр болып табылады. Төменгі жағында барботер орналасқан. Аппарат өнімділігі 55—60 кг/(м3-ч).
3. Орташа қысымда этиленнің полимерленуі ерітіндіде (бензин, циклогексан, ксилол және т.б.) катализатор қатысында жүреді. Катализатор ретінде алюмосиликатка енгізілген ауыспалы валентті металдар (хром, ванадий, молибден) қолданады. Кең тараған хромтотықты катализаторлар.
Орташа қысымда жүретін технологиялық процесс келесі негізгі операциялардан тұрады: 1. Шикізатты және катализаторды дайындау, 2. Этилен полимерленуі, 3. Катализаторды бөлу және оны регенерациялау, 4. Полиэтилен ерітіндісін концентрлеу, 5. Полиэтиленді ерітіндіден бөлу және оны түйіршіктеу, 6. Еріткіш регенерациясы.
Этилен таза болу керек, себебі сутек, оттегі, көміртек оксидтері сияқты қоспалар каталитикалық у болып табылады.
16. Төмен тығыздықты полиэтиленді (ТТПЭ) өндірісте алу жағдайларының (температура, қысым, катализатор) түзілетін полимердің физика-химиялық қасиеттеріне әсерін болжаңыз.
1. Өндірісте полиэтиленді келесі жолдармен алады: а) этиленнің жоғары қысымда полимерленуі (төмен тығыздықты полиэтилен), б) этиленнің төмен қысымда полимерленуі (жоғары тығыздықты полиэтилен), в) этиленнің орташа полимерленуі (жоғары тығыздықты полиэтилен).Жоғары қысымда этиленнің полимерленуі.
Полиэтиленді 100—350 МПа қысым 190 - 300 °С оттегі немесе тотықтар қатысында этиленің полимерленуімен алады. Этилен полимерленуі радикалды механизм бойыншажүреді.
Иницирлеу. Этилен оттекпен әрекеттескенде этилен молекулаларымен әрекеттесетін бос радикалдар R* түзіледі:
Тізбектің өсуі түзілген радикалға этилен молекулаларының қосылуы арқылы жүреді:
Тізбектің үзілуі макрорадикалдар рекомбинациясы арқылы жүреді
Немесе диспропорционирлену:
Бұл реакция нәтижесінде полиэтилен соңдарында метил немес қанықпаған топтар пайда болады. Полимерлену барысында біріншілік немесе макрорадикалдардан полимер макромолекулаларына кинетикалық тізбектің берілуі мүмкін:
Полимер макромолекулаларынан түзілген радикалдар өзіне мономер молекулаларын қосу мүмкін:
Жоғары қысымды полиэтилен – бұл молекулалық массасы 30 000 полимер. Кристалдану дәрежесі жоғары - 60% жуық. Температура жоғарлаған сайын кристалдану дәрежесі төмендеп, 115°С полиэтилен аморфты полимерге айналады.
Полиэтилен макромолекулалары —СН2—СН2— буындарынан тұратын тізбектер. Тізбектердің соңында біраз —СН3 топтары және бұйір тармақтары (этил, пропил, бутил және т.б.) болуы мүмкін. 1000 көміртек атомдарына 20—30 СН3-топ келуі мүмкін. Ұзын тармақтар негізгі тізбекке паралель орналасқан және полимердің кристалдануына бөгет болмайды, ал қысқа тармақтар кристалдану дәрежесін төмендетеді.
17. Жоғары тығыздықты полиэтиленді (ЖТПЭ) өндірісте алу жағдайларының (температура, қысым, катализатор) түзілетін полимердің физика-химиялық қасиеттеріне әсерін болжаңыз.
Жоғары тығыздықты полиэтилен алу үшін этиленді радикалды механизм арқылы 180-300С аралығында және де 150-300МПа қысымда жүргізеді. Процесс инициатор ретінде молекулярлы оттегі немесе ди-трет-бутил тотығының қатысанда жүреді. Химиялық реакциясы: Бұл реакцияда аралық оттекті тотық қосылысының түзілуімен өтеді.
Түзілген радикалдар этиленді полимеризация реакциясын иницирлейді:
Этиленнің полиэтиленге айналу конверсиясы және де полимерді алу қасиеттері физикалық қасиеттер: температура, қысым, инициатор концентрациясы және де полимеризация процессі өтетін уақытқа да байланысты болады. Яғни:
Температура 180-300С
Қысым: 150-300МПа
Инициатор концентрациясы: оттегі 0,003% және т.б.
Кристалдану дәрежесі: 50-60%
Тығыздығы: 913-929 кг/м3
Созылу кезіндегі беріктігі: 12-16 МПа
Майсыу кезіндегі беріктілік модулі: 150-200МПа
Брииелль бойынша тығыздығы: 14-25МПа
Осы әдіспен алынған полиэтиленнің орташа молекулалық массасы: 80 000-500 000
18.Соққыға төзімді полистиролды алу жолдарын түсіндіріңіз
Соққыға төзімді полистирол (УПС СТС) – стиролды бутадиен немесе бутадиен-стиролды каучукпен жалғанған сополимерлеудің өнімі.
Полимерлеу процесін пероксидті инициаторлар мен регуляторлардың қатысында жүргізеді. ММ=70÷100 мың. Бұл кезде стиролдың гомополимерленуі және стиролдың каучукпен сополимерленуі біруақытта жүреді. Сополимердің үлесі 15% шамасында.
Соққыға төзімді полистиролдың маркалық ассортименті алыну әдісіне және қолданылу саласына байланысты анықталады. Полимерлеуді массада жүргізгенде – УПМ, суспензиялық полимерлеуде – УПС, компоненттерді механикалық араластырғанда (компаундтағанда) – УПК. Соққыға төзімділігіне байланысты маркалар соққыға төзімділі жоғары (мысалы, УПС - 1104) немесе соққыға төзімділігі төмен, бірақ мөлдірлігі жоғары болып ажыратылады.
Соққыға төзімді полистирол тұрақтандырылған ақ түйіршіктер түрінде өндіріледі. Төрттаңбалы номердің алдыңғы екі цифрлары тұтқырлықтың (кДж/м2) мәніне тура келеді, ал соңғы сан – қалдық мономердің мөлшері (%).
Бұл материалды қатты полистиролдың матрицасынан тұратын (ММ=70÷100 мың), көлемдері 1-5 мкм каучуктердің бөлшектерін құрайтын, жалғанған сополимердің жұқа қабығымен қоршалған композициялық деп атауға болады. Полистирол матрицасының молекулалық массасының төмен шамасына қарамастан, құрамында каучуктың болуына байланысты соққыға төзімді полистиролдың тұтқырлығы жалпы қолдануға арналған ПС-тің тұтқырлығына жақын.
Каучукті ендіру УПС-тың қатаңдығын, беріктілігін және қаттылығын төмендетеді. Жылуғатөзімділік 20-25 °С-ға төмендейді. Электроизоляциялық смпаттамалар өзгереді. Каучук бөлшектерінің болуы соққыға берік полстиролдың мөлдірлігін төмендетеді. Радио-, электро- және приборжасауда, негізінен қомақты корпусты детальдарды, техникалық бұйымдар мен фурнитураларды жасауға, біррет қолдануға арналған таралар мен ыдыстарды жасауда кеңінен қолданылады.
Негізгі өңдеу әдістері – қысыммен құю, бетті экструзиялап, әрі қарай пневмо- немесе вакуум-қалыптау.
19) Көбікті полистиролды қасиеттеріне әсер ететін параметрлерді анықтаңыз. Көбіктендіргіштер ретінде қолданылатын қосылыстарды айтыңыз.
Көбікті полистиролдың құрылысы қатып қалған көбік сияқты. Көбікті полистирол агрессивтік ортаның әсеріне тұрақты, шірімейді, кеміргіштер құртпайды. Көбікті полистиролдың мықтылық қасиеттері құрылысының кеуектілігіне байланысты. Оның негізгі кемшілігі ішінде изопентан болғандықтан өте жанғыш келеді. Антипирендер қосу арқылы жанғыштығын төмендетеді. Механикалық қасиеттері оның тығыздығымен анықталады: тығыздығы жоғары болған сайын оның беріктілігі жоғары, суды сіңіруі төмен болады. Көбікті полистирол суды сіңіріп алады. Пластмассаға судың енуі жылына 0,25 мм-ді құрайды. Сондықтан да көбікті полистиролдың суды сіңіруі құрылысының ерекшелігіне, тығыздығына, жасау технологиясына байланысты. Көбікті полистиролдың еріткіштерге тұрақтылығы төмен болып келеді. Ол бастапқы стиролда, ароматты көмірсутектерде, күрделі эфирлерде, ацетонда, күкіртсутекте жақсы ериді және спирттерде, алифатты көмірсутектерде, жай эфирлерде ерімейді. Көбікті полистиролдың тығыздығы жоғары емес 0,015-0,5 г/см3. Осыған қарамастан көбікті полистирол жоғары беріктілікке, сығылуға және иілуге ие. Көбікті полистиролдың дұрыс эксплуатациясы жүрген жағдайда олардың физикалық қасиеттері көп уақытқа дейін сақталады. Көбікті полистиролды зерттеу барысында олар көп уақытқа дейін механикалық және физикалық қасиеттерін сақтайтыны анықтылған. Кейбір органикалық заттар ылғал мен ауаның әсерінен бұзылуы мүмкін. Көбікті полистирол мұндай әсерлерден бұзылмайды.
Көбіктендіргіш агент ретінде қолданылатын заттар: жеңіл қайнайтын көмірсутектер : пентан, изопентан, дихлорметан, петролейнді эфир; газ түзуші қосылыстар: диаминобензол, аммоний нитраты, азобисизобутиронитрил. Сонымен қатар көбікті полистиролдың құрамына антипирендер, бояғыштар, пластификаторлар және әртүрлі толықтырғыштар кіреді.
20) Полимерлі материалдар өндірістерінің дамуына шолу жасаңыз. Сол кезеңдердегі тарихи оқиғалармен байланысын тағайындаңыз.
А.М.Бутлеров формальдегидті ашып және оның негізгі физика-химиялық касиеттерін зерттеу аркылы, қазіргі заманғы химия мен техникада улкен мәнге ие жоғары молекулалық қосылыстар саласына жол ашты. Барлық полимерлі материалдар негізгі полимерлер болып табылатын күрделі жуйелер немесе әртурлі әдістермен өңделген полимерлер. Сондықтан да полимерлі материалдар тарихы полимерлердің тарихымен бipre дамыған. Ол XIX г. Екінші жартысынан басталады. Оны екі кезеңге бөлуге болады.
1 кезең (1839-1900 ж.ж.).табиғи полимерлер – табиғи каучукті,
акуыздық (белоктік) заттарды қолданумен сипатталады. Осы жылдардағы ipi ғылыми жетістіктер – ыстық және суық әдіспен каучукті вулкандау, эбониттті синтездеу, оқ дәрі жасау, түрлендірілген казеин – галолитті жасау (1897) болып табылады. 1884 ж. целлюлозаның негізінде жасанды химиялық талшықтар: нитрожібек (Г.Шардане), вискоза, мыс-аммиакты талшықтар өндірісі ашылды. Осы кезеңде БутлеровA.M. изобутиленнің синтезі мен полимерленуін, А.Е.Фаворский каныкпаған көмірсуларының полимерлену механизмін (1891), Ф.Гофман мен К.Гарриес метилкаучукты (1909) синтездеуді зерттеп, синтетикалық каучукты алу жолдарын зерттеді.
Полимерлердің химиясы мен технологиясының дамуының екінші кезеңі 1902 ж. басталды. Бұл кезеңде табиғи полимерлерді түрлендіру реакциясымен қатар оларды мономерлерден синтездеу дамыды. Кажетті касиеттерге ие, яғни ПМ жаңа түрлерін жобалауға үлкен кадамдар жасалды. 2-кезең теориялық және қолданбалы органикалық химияның мономерлерді синтездеу және олардың полимерлеу мен поликонденсациялауда үлкен жетістіктерге жетуіне байланысты. Бұған А.В.Лебедевтің бутадиенді полимерлеу (1908-1912), Остромысленскийдің каучукті синтездеу (1911-1917), Бызов Б.В. каучук пен резинаның химиясы мен технологиясындағы (1913-1915), Л.Бэкеленд пен Г.Петровтың (1906) фенолформальдегидті полимерлерді синтездеу жұмыстары жатады.
ХХ г. Соңында полимерлер мен полимерлі материалдар өндірісіхалык шаруашылығының жеке әріжетекші саласы болып калыптасты. Әpi карай ПМ өндірісі үш негізгі бағытпен: пластикалық массалар өндірісі, химиялық талшықтар өндірісі және жасанды каучуктер өндірісідамыды.
21. Төмен тығыздықты полиэтилен (ТТПЭ) мен жоғары тығыздықты полиэтилен (ЖТПЭ)
Полиэтилен – этиленді олимеризация арқылы алынған жоғары молекулалы өнім. Өндірісте жоғары қысымда және төмен қысымда алады.
Осы екі әдіспен алынған полимерлер өздерінің қасиеті бойынша, бұйымға өңделуіне байланысты айырмашылықтар болады. Бұл айырмашылықтар полимерлі тізбектің құрылысына байланысты., ал ол құрылыстар полимерлеу процесінің мехагизмне тәуелді. Мысалы, жоғары қысымды полиэтилен макромолекуласы тармақталған болып келеді, көміртектің 1000 атомына CH3 топтың ең көп мөлшері келеді. Көп тармақталған болу себебі кристалдану дәрежесі төмегн 55-67 % құрайды және тығыздығы төмен болып келеді.
Жоғарғы қысымды полиэтиленнің полимерлеу реакциясы үш сатымен жүреді: инициирлеу, тізбектің өсуі және тізбектің үзілуі. Жоғарғы қысымды полиэтилен қасиеті оның кристалдану дәрежесімен, молекулалық салмағының өлшемімен анықталады. Кристалдну дәрежесі температураның жоғарлауынан төмендейді.
Төмен қысымды полиэтиленнің молекулалық салмағы үлкен, кристалдану дәрежесі жоғары болуына байланысты тығыздығы үлкен болады. Төмен қысымды полиэтилен алу үшін металорганикалық катализаторлар, диэтил алюминий хлорид, этилалюминий дихлорид қолданылады
22. Этиленнің полимерлену жылдамдығы мен алынатын жоғары тығыздықтағы полиэтиленнің қасиеттеріне әсер ететін параметрлерді анықтаңыз?
Полиэтилен - Термопластикалық, кристалды құрылым, Химиялық тұрақты, Иісі жоқ, дәмі жоқ, Жоғары диэлектрлік қасиет көрсететін қосылыс.
Қасиеттері: 1. Жоғары диэлектрлік қасиеттері, сондықтан жоғарыжиілікті диэлектрик ретінде қолданады.
2. Полиэтилен суға және су буына тұрақты. Қалыпты температурада минералды қышқылдар (тұз, күкірт және фторсутек), сілтілер, көптеген ерітікіштер әсеріне тұрақты. Ароматты және хлорланған көмірсутектерде 70—80 °С температурада ериді.
3. Ауада ұзақ уақыт қыздырғанда полиэтилен баяу тотығады. Мұнда оның жартылай деструкциясы және жартылай тігілуі жүреді, бұл балқыманың тұтқырлығын жоғарлатады және полимерді бұйымдарға өндеу процестерін қиындатады. Тотығуды алдын ала алу үшін полиэтиленге стабилизаторларды, мысалы ароматты аминдерді (0,1%) енгізеді. Полимердің техникалық қасиеттері өзгермейді. Ескіруді техникалық көміртектің 2—3% енгізуі де төмендетеді.
Полиэтилен өндірісінің негізгі шикізаты – этилен.
Этилен СН2=CH2
Ыдырау реакциялары:
3C2H4 2CH4 + C2H2 + Q
C2H4 H2 + C2H2 + Q (127,37кДж/моль)
C2H4 2C + 2H2 + Q (46,51кДж/моль)
Жоғары тығыздықты полиэтиленнің қасиеттеріне әсер ететін негізгі параметрлерлеріне – температура, қысым, тығыздығы және т.б.
Төмен қысымды полиэтилен (ТҚПЭ), немесе Жоғары тығыздықты полиэтилен (ЖТПЭ), келесі шарттар бойынша түзіледі:
температура 120 – 150°C;
қысым 0,1 – 2 МПа дейін;
катализатор қатысында (Циглер – Натта катализаторы, мысалы, TiCl4 қоспасы және AlR3);
Суспензиядағы полимеризация ионды – координациялы механизм бойынша жүреді. Осы әдіспен алынған полиэтиленнің орташа молекулалық массасы 80 000 – 300 000, кристалдану дәрежесі 75 – 85%.
Төмен және орташа қысымды полиэтиленнің құрылымытөмен тармақталуымен ерекшеленеді, сондықтан олардың кристалдану дәрежелері жоғары (75—90%). Сондықтан төмен және орташа қысымды полиэтиленнің тығыздығы, тұрақтылығы, жылуға төзімділігі жоғары. Олардың молекулалық массалары да жоғары —80000—500 000 болады. Сонымен қатар орташа және төмен қысымды полиэтилендер органикалық еріткіштер мен қышқылдар әсеріне тұрақты және олардың газ өтімділігі төмен. Кемшіліктері: 1. Бұйымдарға өндеу қиынға түседі, 2. Эластиктігі төмен. Олардың өндеу температуралары 30 °С жоғары. Диэлектрлік қасиеттерінің айырмашылығы төмен.
Полиэтилен — қалын қабатта ақ түсті, ал жұқа қабатта түссіз және мөлдір қатты материал. Аморфты фазаныңшыналану температурасы төмен болғандықтан (80 °С жуық) полимердің аязға тұрақтылығын жоғарлатады.
23.Жоғары қысымды полиэтилен алу әдістерінде екікаскадты сығу әдісі кең таралған.Полиэтиленды тұрақтандыру мен бояу арнайы бөлімде жүреді, оған полиэтилен түйіршіктері пневмотранспорт арқылы жеткізіледі.
Түтікше реакторында этилен конверсиясы 6—20% құрайды; (жиі8—10%).
Жоғары қысымда этиленнің полимерленуі араластырғышпен жабдықталған автоклавта жүргуі де мүмкін. Технологиялық схемасы жоғарыда қарастырылған өндіріске сәйкес, бірақ реакто рдың құрылысы өзгеше. Реактор - винтті араластырғышпен және суытқыш қоршамамен жабдықталған вертикалді автоклав. Полимерленуді иницирлеу үшін 0,2—0,5% (об.) мөлшерінде тотықтар қолданылады. Этилен реакторға 35— 40°С енгізіледі, реакция температурасы 180—280°С, қысым 100—300 МПа. Этилен конверсиясы 14—16%.
Түтікше реактордың артықшылығы: 1. Реактордын қызмет көрсетуі қарапайым, 2. Полимер ластануының азаюы, 3. Бұл әдіспен этиленнің винилацетатпен және басқа мономерлермен сополимерлерін алу мүмкіндігі. Автоклав процесі аппаратураның аз мөлшерімен және алынған полимердің төмен полидисперстілігімен ерекшеленеді.
24.Төмен қысымда полиэтиленді өндірудің технологиялық процесінің негізгі сатыларын бағалаңыз.
1 – диэтилаллюминийхлоридтің салмағын өлшегіш, 2 – титан тетрахлоридінің өлшеуіші, 3 –катализатор комплексінің араластырғышы, 4 –комплексті сұйылтуға арналған аппарат, 5 – аралық ыдыс, 6 – полимеризатор, 7 – газүрлегіш, 8 –насос (центробежный), 9 – скруббер, 10 – суытқыш, 11 – газбөлгіш, 12 – суспензияны жинағыш, 13 – катализаторды ыдыратқыш, 14,17 – центрифуги, 15 – қондырғыш (аппарат для нейтрализации маточника), 16 – жуғыш, 18 – кептіргіш
Компоненттердің ерітінділері 1 және 2 өлшегіштерден үздіксіз түрде 3 комплексті араластырғыштарға түседі, содан 4-те әбден сұйық күйге түседі. Бұл аппарат қондырғысы контактілеу уақытын және реакция температурасын басқаруға мүмкіндік береді. Дайын каталитикалық комплекс аралық ыдыстан өтіп, 6 полимеризаторға түседі, ол жерге барботерлер арқылы циркульдеуші этилен берілді, қажет болса сутегі мен сомономер енгізіледі.
Реакция жылуы 7 газүрлегіш көмегімен 9 скруббер арқылы этилен мен бензиннің булануы арқылы алынады. Скрубберде булы-газды қоспа бензинмен 10 суытқышта суытылады, содан кейін 8 насос аркылы скрубберге барады.
После окончания водной про мывки бензин отделяется от ПЭ на отстойных центри фугах 14 и 17. Для нейтрализации хлора в полимере первая водная промывка проводится с добавлением щелочи. Си стема автоматизации отделения обработки осуществляет контроль и регулирование следующих параметров: тем пературы, расхода воды и щелочи, необходимых для процесса промывки и получения ПЭ заданного качества, а также уровня в разделительных колоннах.
25. Эмульсиялық полистиролды периодты әдіспен алу үрдісінің сызба-нұсқасы.
Мономер-стирол алдымен 5% (3-10%) сілті ерітіндісімен (ингибитордан құтылу үшін), содан кейін минералсыздандырылған сумен сілті қалдығы кеткенше мұқият жуылып қаптамамен, араластырғышпен және 4-суытқышпен жабдықталған 3-полимеризаторға жіберіледі. Полимеризаторға осы кезде 50 градус темп дейін қызған минералсыздардырылған су келеді, үздіксіз араластырып тұрып қоспаны 65-70 градусқа дейін қыздырады. Одан әрі реакцияның экзотермиялығына байланысты өздігінен 85-90градус темп көтеріледі. Реакция 5-6 сағ бойы жүреді. Алынған полимер суспензиясын 6-шы тұндырғышта ортаның рН=5,5-6 жеткізіп, алюминий ашудасымен коагуляциялайды. Өткір бумен үрлеп 75-85градус дейін қыздырады, 1,5-5 сағ араластырады, үстіне аммиак суын құйып үстіндегі ерітіндіден полимерді бөліп алып 7-ші қондырғыда ыстық сумен жуып шаяды. Сосын 9-шы центрифугада сығады, 10-шы кептіргіш қабатқа жібереді. Дымқылдығы 0,5% кепкен полимерді 11-шы вибрациялық електе елеп, гранулдеуге ары қарай қаптауға жібереді.
Стирол сақтағыш; 2-Өлшеуіш; 3-Полимеризатор; 4- Тоңазытқыш;5- Аралық көлемді ыдыс; 6- Тұндырғыш;7 - ПС жуғыш; 8- қақпан; 9-Центрифуга; 10- Қайнаған қабатты кептіргіш; 11 – виброелек.
26.Полистиролды массада алу технологиясын түсіндіріңіз
1 – стирол өлшеуіштері; 2 – фильтрлер; 3 – реакторлар; 4-полимерлеу колоннасы; 5 – кері тоңазытқыш; 6 – ванна; 7 – ұнтақтағыш.
ПС массада толық конверсияға дейін алудың технологиясы
1. Стиролды қоспалардан тазарту;
2. Стиролды алдын ала қыздыру (Т= 75-85°С);
3. Стиролдың полимерленуі;
4. ПС салқындату, кесу, майдалау. Қаптау.
Стиролдың полимерленуінің температуралық режимдері (толық конверсияға дейін)
Стиролды 1 –ші стирол өлшегіштері арқылы 2 – ші фильтрлеу аппаратына келіп түседі, фильтрлеу нәтижесінде ірі бөлшектерін ұстап қалады. Фильтрлегеннен кейін 3 – форполимерлеу реакторына келіп түседі.
Полимерлеу 2 сатыда жүреді. 1 – ші сатыда – форполимерлеу- 3 реакторға периодты жағдайда стирол түседі. Реактор температурасы 60 – 80С аралығында. Алюминийлі реакторлар қалақты араластырғышпен және жылытқыш жыланшалармен жабдықталған. Форполимерлеу инициаторсыз, термиялық, азот қатысында және процесс 30% полимер қалғанша 80С – та 30 сағатта жүреді.
Полистиролдың стиролдағы ерітіндісі форполимерлеу реакторынан соңғы полимерлеу сатысы 4 – ші 6 немесе царгтан тұратын колоннаға келіп түседі. Царгтың жоғарғы жағы – койлекпен жылытылады, ал қалғандары көйлекпен және жыланшалармен жылытылады. Көйлекпен жыланшаларда жылушығарғыш ретінде дифенильді қоспа және дитолилметан қолданылады. Полимерлеу температурасы алғашқы царгта 100С – тан басталып, соңғы царгта 230 – 235С – та аяқталады. Буланған стирол 5 – ші кері тоңазытқыш арқылы конденсацияланып, қайтадан 4 – ші колоннаға келеді. Конус түпті колоннадан ерітілген полистирол полимерленуге түспеген стиролды бөліп алу үшін қолданылатын вакуумдық насоспен жабдықталған экструдерге келіп түседі. Экструдерден полистирол шыбықша(в виде прутков) түрінде шығып, 6 – ші салқындатқыш ваннада салқындатылып, 7 – ші ұнтағыш арқылы ұнтақтап, ары қарай гранулдейміз.
Кемшіліктер: 1. Реакциялық массаның жоғары тұтқырлығы нәтижесінде полимерлену жылулығының жоғары мөлшері (685 кДж/кг), 2. Процесстің журу мерзімі үлкен, себебі конверсия 97-98% дейін жеткенде, процесс баяуланады.
Полимерленудің жарым жартылай конверсиялы блок әдісі өнімді, осы әдіс бойынша полимерленуді реакторлар батареясында 80-95% конверсияға дейін жеткізіп, бос стиролды айдап, өндіріске қайта жібереді.
27. Суспензиялық полистиролды периодты әдіспен алу процесінің сызбасын түсіндіріңіз:
Суспензиялы полистирол алудың сызба-нұсқасы:1-Инициатор ерітіндісін дайындауға арналған аппарат; 2- стиролға арналған ыдыс; 3-полимеризатор реакторы; 4- аралық ыдыс; 5- елек; 6- центрифуга; 7- кептіргіш.
Суспензиялық əдіспен стиролды полимерлеудің негізгі кезеңдері:
1. Шикізатты дайындау;
2. Стабилизатордың судағы, стиролдың инициатордағы ерітінділерін дайындау;
3. Стиролдың полимерленуі;
4. Полистиролды жуу;
5. ПС кептіру;
6. ПС түйіршіктеу жəне бумалау.
Шикізатты дайындау үшін стабилизатордың сулы ерітіндісін, суспензия, сонымен қатар, инициатор ерітіндісін және басқа стиролда еритін қосылыстарды дайындау керек. Суспензиялық полимерлеуде органикалық және бейорганикалық стабилизаторлар қолданылады, олар: поливинил спирті, магний және алюминий гидроксидтері. Инициатор ретінде перекистер (бензоил, лаурил және т.б.) және динитрил азобисизомай қышқылы қолданылады. Төменде компоненттерді жүктеудің нормалары келтірілген:
Стирол – 100
Су – 100 – 200
Стабилизатор – 0,1 – 5,0
Инициатор – 0,1 – 1,0
3 – ші реакторға стабилизатордың сулы ерітіндісін және 1 – ші және 2 – ші араластырғыш аппаратарда дайындалған мономерлі фазаны жүктейміз. Реактор – қышөылға төзімді болаттан жасалған, көйлекпен және қалақты араластырғышпен жабдықталған тік цилиндрлі аппарат. Реактор көлемі шамамен 10 – 30 м3. Полимерлеу процесі өнімнің маркасына байланысты және процесс 9 – 12 сағат 50–130 °С – та жүреді.
Алынған суспензия ірі бөлшектерін ұстап қалатын елек (4) арқылы 5 –ші аралық ыдысқа ағады. Суспензия сумен араласқаннан кейін аққыштығын жоарлату үшін сығу және полимерді жуу механизмі жүретін 6 – шы центрифугаға түседі. Сосын ылғал полистиолды 7 – ші кетіргіште кептіреміз.
Суспензиялық полимерлеудің негізгі кемшілігі – көпсатылығы және ағынды сулардың көптігі
28. Полиэтилен —ақ түсті термопластикалық полимер. Полиэтиленді алғаш AlBr3 катализаторынқолданып, Г.Г. Густавсоналған (1884). 1933 — 36 ж 100 мПа қысым мен 200С температурада Англия мен КСРО-да, кейінірек Германия мен АҚШ-та өндірілебастады.
Өндірісте полиэтиленді келесі жолдармен алады:
а) этиленнің жоғары қысымда полимерленуі (төмен тығыздықты полиэтилен),
б) этиленнің төмен қысымда полимерленуі (жоғары тығыздықты полиэтилен),
в) этиленнің орташа полимерленуі (жоғары тығыздықты полиэтилен).
Жоғары қысымды полиэтилен (ЖҚПЭ) немесе Төмен тығыздықты полиэтилен (ТТПЭ) келесі шарттар бойынша түзіледі:
температура 200 – 260˚C;
қысым 150 – 300 МПа;
инициатор қатысында(оттегі немесе органикалық пероксид)
Реакция радикалды механизм бойынша жүреді. Осы әдіс бойынша алынатын полимердің орташа молекулалық массасы 80 000 – 500 000 және кристалдану дәрежесі 50 – 60%. Алынатын сұйық өнімді гранулдейді. Реакция балқымада өтеді.
Орташа қысымды полиэтилен (ОҚПЭ), келесі шарттар бойынша түзіледі:
температура 100 – 120°C;
қысым3 – 4 Мпа;
катализатор қатысында (Циглер – Натта катализаторы, мысалы TiCl4 немесеAlR3);
Ерітіндіден өнім дән түрінде түседі. Осы әдіспен алынған полиэтиленнің орташа молекулалық массасы 300000 – 4000 000, кристалдану дәрежесі 80 – 90%.
Төмен қысымды полиэтилен (ТҚПЭ), немесе Жоғары тығыздықты полиэтилен (ЖТПЭ), келесі шарттар бойынша түзіледі:
температура 120 – 150°C;
қысым 0,1 – 2 МПа дейін;
катализатор қатысында (Циглер – Натта катализаторы, мысалы, TiCl4 қоспасы және AlR3);
Суспензиядағы полимеризация ионды – координациялы механизм бойынша жүреді. Осы әдіспен алынған полиэтиленнің орташа молекулалық массасы 80 000 – 300000, кристалдану дәрежесі 75 – 85%.
ЖҚПЭ және ТҚПЭ қасиеттеріне салыстырмалы анализ жасасақ, ТҚПЭ ЖҚПЭ – ге қарағанда тығыздығы жоғары, өте беріктік қасиетін көрсетеді: жылуға тұрақты (теплостойкость), қаттылығы, көптеген еріткіштерге тұрақты, бірақ суыққа шыдамдылығы шамалы.
Төмен және орташа қысымды полиэтиленнің құрылымы төмен тармақталуымен ерекшеленеді, сондықтан олардың кристалдану дәрежелері жоғары (75—90%). Сондықтан төмен және орташа қысымды полиэтиленнің тығыздығы, тұрақтылығы, жылуға төзімділігі жоғары. Олардың молекулалық массалары да жоғары —80000—500 000 болады. Сонымен қатар орташа және төмен қысымды полиэтилендер органикалық еріткіштер мен қышқылдар әсеріне тұрақты және олардың газ өтімділігі төмен.
Кемшіліктері: 1. Бұйымдарға өндеу қиынға түседі, 2. Эластиктігі төмен. Олардың өндеу температуралары 30 °С жоғары. Диэлектрлік қасиеттерінің айырмашылығы төмен.
Полиэтилен — қалын қабатта ақ түсті, ал жұқа қабатта түссіз және мөлдір қатты материал. Аморфты фазаның шыналану температурасы төмен болғандықтан (80 °С жуық) полимердің аязға тұрақтылығын жоғарлатады.
29. Полипропиленді алуға арналған бастапқы шикізаттарды табыңыз және реакция теңдеулерін жазыңыз. Полипропилен — пропилен полимерленуінің өнімі. nCH2=CH(CH3) → [-CH2-CH(CH3)-]n
Пропилен полимерленуі металорганикалық Циглер — Натта катализаторлар, мысалы диэтилалюминийхлориді үшхлорлы титан қоспасы (TiCl4 и AlR3) қатысында жүреді. Катализатор компоненттерінің қатынасы оның активтілігі мен стереоспецификалығын — полипропиленде стереоретті изотактикалық полимердің мөлшерін анықтайды. Диэтилалюминийхлорид : треххлористый титан = 3:1 қатысында катализатор максималды стереоспецификасын көрсетеді және құрамында изотактикалық полимердің мөлшері 85— 95% полипропиленді алуға мүмкіндік береді. Мұндай полипропилен жақсы физика механикалық қасиеттерге ие.
Полипропилен өндіру процесі 70—80 °С, еріткіш (бензин) ортасында және 1 МПа қысымда жүреді. Келесі негізгі операциялардан тұрады: 1. Катализатор комплексін дайындау, 2. Пропиленді полимерлеу, 3. Бос мономерді бөліп алу, 4. Катализатор қалдықтарының ыдырауы, 5. Полимерді шаю, сығу және түйіршіктеу (1 сурет).
1 сур. Полипропиленді үздіксіз өндірудің технологиялық схемасы: 1-араластырғыш, 2-полимеризатор, 3-газбөлгіш, 4-ыдырату аппараты, 5,7-центрифугалар, 6-шаю аппараты, 8-кептіргіш
Полипропилен – кристалды полимер, оның кристалдану дәрежесі 73—75%, молекулалық массасы 80 000—200000, төмен тығыздықпен,жоғары жылуға тұрақтылықпен және төзімділікпен ерекшеленеді.
Полипропилен қолданылуы.
1. полипропиленнен ыдыс, қабықшалар және талшықтар дайындайды. Полипропилен талшықтарының суға төзімділігі жоғары, олар эластикке және механикалық тұрақтылыққа ие. Полипропиленнің химиялық тұрақтылығы полиэтиленнің химиялық тұрақтылығына жақын. Полипропиленнен жасалған қабықшалар мөлдір, бу және газды өткізбейді.
2. Полипропилен, полиэтиленмен салыстырғанда, жоғары механикалық беріктілігімен және қаттылығымен ерекшеленеді, сондықтан оны агресивті сұйықтарды транспорттау құбырларын, арматура, насостар және химиялық аппаратураны дайындау үшін қолдалынады.
3. Коррозияға қарсы және декоративті міндеттері баз сыртқы (облицовочный) материал ретінде қолданылады.
4. жоғары электризоляциялық қабілеттеріне байланысты электр-, радио- және теледидар қондырғыларының бөлшектрін дайындау.
Пропилен кемшіліктері – аязға төзімділігі төмен және жоғары температурада тез оттегімен тотығады.
Полипропилен бүйымдарға полиэтиленге сәйкес қысыммен құю, экструзия, вакуумформолай және престеу әдістермен өнделеді.
30. Полимер (полипропилен) құрылымының қалыптасуына (кристалды, аморфты) әсер етуші факторларды анықтаңыз.
Кристалды түрдегі полмерлерді ерітінділерден немесе құймалардан кристалдау арқылы алады. Монокристалды полимерлер және кристаллиттерден тұратын полмерлер болады. Полимерлердің кристалдануға ұшырауы көптеген жағдайларға байланысты: кристалданудың температурасы мен жылдамдығына, термиялық пайда болуына, бөгде заттардың қатысында. кристалданудың жағдайына байланысты көптеген сол полимерге арналған кристалды құрылымдардың морфологиялық формасы түзілуі мүмкін.
Пропиленнің полимерленуі металорганикалық комплекстердің (Циглер-Натта катализаторлары) қатысуымен жүзеге асады. Осының нәтижесінде стереоретті (изотактикалық) полипропилен түзіледі. Бұл полимер жеңіл кристалданады және жоғарғы балқу температурасына (175 °С) ие болады. Кристалды полипропилен – басқа қатты полимерлермен салыстырғанда жеңіл болып келеді (тығыздығы 0,9); ол бөлінуге жоғары мықтылығымен және қаттылығымен ерекшеленеді. Кристалдық құрылымының арқасында стереоретті полипропилен балқу температурасына дейін формасын және жақсы механикалық қасиеттерін сақтайды және сол себептен жай стерилденуге түсуі мүмкін.
Көптеген полимерлер аморфты күйде болады. Аморфты полимерлердің құрылымы макромолекулалардың буындары мен сегменттерінің жақын орналасуымен сипатталады. Аморфты күй сұйық құйманың жоғары жылдамдықпен қатаюы (сууы) немесе балқу температурасынан төмен болатын булардың конденсациясы кезінде алынады.
Пропиленнің эмульсиялық полимерленуінде аморфты полипропилен түзіледі.
31)Полиолефиндер өндірісінде назар аударуға қажет техника қауіпсіздігі мен адам ден-саулығы арасындағы байланысты табыңыз. Полиолефиндердің өндірісі көп мөлшерде оталғыш және жарылғыш заттардың қолданылуымен жүзеге асады. Мысалы,төменгі тығыздықты полиэтилен өндірісінде бензин, спирттер, металлорганикалық қосылыстарды пайдаланады. Аталған қосылыстың әрқайсысы қолданғанда аса ұқыптылықты қажет етеді. Химиялық өнеркәсіптерде оталғыш және жарылғыш заттарды қолданарда өртке қарсы режиммен және статикалық тоқ көзінен қорғану ережелерімен толықтай танысып алу керек. Полиолефиндердің транспортировкасы кезінде шаңның жиналуынан сақтану керек, себебі ондағы ауада жарылғыш қоспалардың болуы бізге қауіп туғызады. Этиленді метанолмен жуғанда этилен, бензин ж\е метанолдың көп мөлшерде қолданылуы, металлорганикалық катализатор- лардың қолданылуы адам өміріне үлкен қауіп туғызады, себебі метанолдың өзі у болып табылады. ПЭ өндірісінде жан жағынан сигнализация болу керек. Ол сигнализацияның жұмысын апта сайын тексеріп тұру керек, себебі сол сигнализация адамдарға жарылыс қаупі туралы хабар береді және өрттің алдын алады. Этилен қоспасының ауамен жарылу шегі 2,5-35%.Полиолефиндер өндірісіндегі ең қауіпті сатылар:ктализаторды араластыру, полимеризация, центрифугада сығылуы, кептіру, құрғақ өнімді тасымалдау. Инициатор ретінде органикалық перекисьті қоладну адам үшін өте қауіпті(теріге тигенде дерматит туғызады, тез оталғыш). Полиолефиндер өндірісінде өрт болған жағдайда әдеттегі өрт сөндіргіш пен суды қолдануға болмайды, тек құм мен азотты пайдалану керек.
32. Полимерлердің синтезінің өндірістік әдістерін атаңыз. Полимерлеудің түрлі әдістерін салыстырыңыз. Полимерлерді алудың негізгі екі әдісі бар: полимерлену және поликонденсациялану. Полимерлеу – белгілі бір активті орталыққа тізбекті түрде мономер молекуласының қосылуы нәтижесінде алынатын процесс. Полимерлену-мономерлердің активті орталыққа тізбектеліп қосылуының нәтижесінде макромолекулалардың түзілу (nM(—M—)n) процесі. Полимерленуге еселі байланысты (CC, C=C, C=O, CN, т.б.) немесе байланыстары ашылу мүмкіндігі жоғары циклді топтар қатысады. Полимерленуге қатысқан мономерлердің санына қарай бір мономер қатысса гомополимерлену (стиролдың полимерленуі), екі немесе бірнеше мономерлер қатысса сополимерлену (стирол мен метилметакрилаттың біріккен полимерленуі) болып бөлінеді.
Полимерлену тізбекті реакцияға жатады және негізгі төрт сатыдан тұрады:
Полимерлену активті орт-тың табиғатына байланысты радикалды және ионды деп бөлінеді. Полимерленуде полимердің молекула мөлшері ұлғая бермейді, ол реакция жағдайына қарай белгілі мөлшерге дейін тез өсіп, тізбек үзілгенде тұрақтанады. Полимерлену кезінде тізбек ұзындығына әсер ететін реттегіштер және процесті тежейтін ингибиторлар қолданылады. Жанасу ортасы ретінде қолданылатын “Полигель” материалы өндіріске енгізілді.
Поликонденсация деп көп функционалды қосылыстардың функционалды топтарының әрекеттесуінен жоғары молекулалы қосылыстар түзілу реакцияларын айтады. Поликонденсация реакциясының нәтижесінде әрқашан төменгі молекулалық қосалқы заттар бөлініп шығады, сондықтан түзілген полимердің құрамы алғашқы мономердің құрамынан өзгеше келеді. Кейде төменгі молекулалық қосылыс бөлінбейтін де жағдай болады, бірақ ол реакциялардың барлық жүру заңдылықтары поликонденсациялауға тән.
Поликонденсацияның типтік үлгісі — күрделі полиэфир синтезі:
nHOAOH+nHOOCA'COOH[-OAOOCA'CO-]n+2nH2O,
мұндағы A мен A' — гликоль мен дикарбон қышқылының қалдықтары. Мономерлердің табиғатына байланысты поликонденсация гомо- және гетеро, ал түзілген полимердің құрылымына қарай сызықты, торланған деп бөлінеді. Гомополиконденсация бір түрлі мономерлер (мыс., амин немесе оксиқышқылдар), ал гетерополиконденсация әр түрлі мономерлер (мыс., дикарбон қышқылдары және диаминдер) қатысуымен жүретін реакциялар. Поликонденсацияға екі функционалды тобы бар мономер қатысса түзу тізбекті немесе сызықты, ал үш және одан көп функционалды топ қатысқанда торланған немесе тармақталған құрылысты полимерлер алынады. Поликонденсация жылдамдығы мен алынатын өнімнің қасиеті негізінен бастапқы мономерлердің құрылысына, температураға, катализатор мөлшеріне, кіші молекулалы заттардың бөліну жылдамдығына, т.б. факторларға байланысты. Поликонденсация — сатылап жүретін процесс. Өнеркәсіпте Поликонденсация әдісімен полиэфир, полиамид, полиуретан, поликарбонат, полиарилат, полигетероарилен, фенол, т.б. алынады. Поликонденсацияның биополимерлер (белок, нуклеин қышқылдары, целлюлоза, т.б.) синтездеуде маңызы зор.
Полимерлеу және поликонденсация реакциялары көбіне катализатор қатысында жүргізіледі.
33. Поливинилспирті алудын үздіксіз және периодты өндірісінің басты критерийлерін салыстырыңыз.
Поливинил спиртін өндірісте алудың екі жолы бар: Периодты және үздіксіз.
Бұл суретте көрсетілген ПВС периодты әдіспен өндіру. Мұндағы: 1 – реактор омыления; 2 – холодильник; 3 – центрифуга; 4 – кептіргіш. Бұл әдіс воливинилацетатын сабындауға негізделген. ПВАның концентрлі 28…33 % метанолдағы ерітіндісі алдымен сабындану реакторына түседі, ол реактор араластырғышпен, кері холодильникпен жабдықталған. ПВА сабындануы 40…50 С температурада, 3…5сағат аралығында жүреді. ПВА сабындану шегінде метанолдағы ПВС ұнтақ түрінде шығады. Метанол ерітіндісіндегі ПВС суспензиясын және түзілген метилацетатты центрифугаға жібереді, осы жерде сұыйқ фазадан шайылған жаңа метанолды бөліп аламыз. Ұнтақты әрі қарай кептіргішке жібереді, осы жерде 40…50 С температурада және 0,02 МПа қысымда кебеді. Содан соң шыққан қнімді бөліп, қаптайды.
Екінші суретте ПВСны үздіксіз әдіспен өндіру. Мұндағы:
1 – сабындануға арналған аппарат; 2,4 – дробилки ножевого типа; 3 – сығу аппараты;
5 – шнекті транспортер; 6 – бункер; 7 – кептіргіш; 8 – вакуум-насос. Құрамында 25% ПВА бар метанолдағы ерітінді сабындануға жіберіледі. Оған бір уақытта бірдей мөлшерде сулы метанолды құяды. 50-60С температурада ПВА сабындануы 1-2 минутқа созылады. Үздіксіз ПВС түзетін суспензия дробилкаға жіберіледі, содан соң шнекті сығу аппаратына келеді. Қосымша фильтраттағаннан соң қабылдағышқа түсетін фильтрат бөлік әрі қарай метанолды регенерациялау аппаратына жіберіледі. Сығу аппаратындағы ПВСны дробилкаға жібереді, содан кейін шнекті транспортермен 6шы бункерге аударылады. Бункерден шыққан ПВС 50-60С температурада кебетін вакуумды кептіргішке (7) келеді де, әрі қарай ақ ұнтақ түрінде шығады. Оны бөлген соң тарда қаптауға жібереді.
Өндірісте ПВС екі түрі шығарылады:
*толық гидролизденген және де құрамындағы ацетатты топтардың үлесі: 0,8-3%
*толық гидролизденбеген, яғни құрамындағы ацетатты топтардың мөлшері: 8-27%
34.Поливинилхлорид негізіндегі композициялық материалдарды (винилпласт пен пластикат) өзгешіліктерін түсіндіріңіз.
Жоғары молекулалық көмірсутек галогентуындыларының ішінен маңыздылары–
поливинилхлорид,поливинилиденхлорид, поливинилиденфторид жəне оның сополимерлері.Олардың ішіндегі техникалық тұрғыдан маңыздысы электротехникалықжəне химиялық өнеркəсіпте, құрылыста, жұмыста, техниканың басқа салаларында көп қолданыс табатын ПВХ.ПВХ[-CH2-CHCl-]n шынылану температурасы70-80 ºС. Аморфты құрылымды, түссіз, иіссіз, жанбайтын, термопластикалық хлорлы полимер.
Винипласт – қатты, термопласты, құрамында пластификаторлары жоқ, поливинилхлорид пен перхлорсинил шайыры негізіндегі пластикалық масса. Немесе пластифицирленбеген ПВХ. Беріктілігі – 80-90% құрайды. Эксплутациялық қасиеттерін жақсарту үшін 35% -ке дейін модификаторлар-хлорланнған полиэтилен, каучук ж/е 20%-ке дейін толықтырғыштар-бор,күл,аэросил, 10% пластификаторлар қосады.Ол бетонды, ағаш ж/е металлдарға жабысуы мүмкін.Жанбайды,иісі жоқ.230-250С-та оңай қайнайды.20
-80С-та ол жақсы диэлектрлік қасиет көрсетеді.Ал одан жоғары температурада оның диэлектрллік қасиеті жоғалады. В/т қышқылдар, сілтілер ж/е алифатты көмірсутектер әсеріне тұрақты, ал ароматты ж/е хлорлы көмірсутектер әсеріне тұрақсыз.
Қолданылу аялары:құбырлар жасауда, табақшалар-лист, құрылыс материалдарын, химиялық ж/е машина жасау өнеркәсіптерінде қолданылады.
Пластикат-ПВХ негізіндегі жұмсақ, 60-100С арасында жоғары эластикалық қасиетке ие зат. П/т композициясында 100% полимер,20-80% пластификатор,2-5% стабилизатор, кей жағдайларда 0,1-3% бояғыштар болады. Олар гранул,табақша,лента ж/е пленкалар түрінде болады.Каландрлеу,экструзия ж/е қысыммен құю әдістері арқылы өңделеді. Ол диэлектрлік,су өткізгіштік қасиеттерге ие ж/е майларға,органикалық еріткіштерге тұрақты.
Кемшілігі:эксплутция процесі барысында эластикалық ж/е аязға тұрақтылық қасиеті жоғалады.
Қолданылу аялары:оқшаулағыш заттар ретінде, медецинада,аяқ киім өнеркәсібінде,т.б. салаларда.
35. Суспензиялық поливинилхлорид өндірісі
Винилхлоридтің полимерлену реакциясы бұлғауышпен қыздыруға жəне суытуға арналған қаптамасы бар таттанбайтын болаттан жасалған не іші əйнектелген реакторда жүргізіледі. Инициатор ретінде бензоил, лаурил, хлорацетил пероксидтері, азоизомай қышқылының динитрилі ж.б. қолданылады. Ортаның рН-ын тұрақты ұстап тұру үшін реакцияға буферлі қоспалар – суда ерімейтін қосылыстар не фосфаттар, металдар гидроксидтері, каолин ж.б. не суда еритін жоғары молекулалық қосылстар – фенолформальдегид шайырлары – винилацетаттың сополимерлері, поливинил спирті ж.б. енгізіледі.
Поливинилхлоридті периодты əдіспен алу технологиялық процесі бастапқы компоненттерді дайындау, винилхлоридті полимерлеу, суспензиядағы газдарды кетіру, центрифугалау, полимерді кептіру, елеу, қаптау, реакцияға түспей қалған винилхлоридті бөліп алу, пайдаланылған ағын суларды жəне қажетсіз газдарды тазарту сатыларынан тұрады.
1 – реактор-полимеризатор; 2 – стабилизатор ерітіндісіне арналған сауыт; 3 – фильтр; 4 – бөлгіш; 5 – суспензия дегазаторы; 6 –суспензияны біркелкілеуші ; 7 – центрифуга; 8 – кептіргіш; 9 – бункер; 10 – ұнтақты елегіш (виброелек).
Бастапқы компоненттерді дайындау дегеніміз винилхлоридті тазарту, суды иониттермен тұзсыздандыру, инициаторды мономерді еріту жəне суспензия стабилизаторды суда еріту жəне суспензия стабилизаторын суда еріту.
Реактор–полимеризаторға 1 өлшеуіш арқылы дименералданған су, 2 сауыттан 3 фильтр арқылы стабилизатор ерітіндісі жəне инициатор ерітіндісі құйылады. Сонан реакторды вакуумдайды немесе азотпен үрлейді де, араластырып тұрып сұйық винилхлорид қосады. Барлық компоненттерді құйғаннан кейін реактордың қаптамасы арқылы реакциялық қоспаны қажетті температураға дейін қыздыру үшін ыстық су жібереді. 45-70 .С температура мен 0,5-1,4 мПа қысымда реакция 5-10 сағаттай жүреді, мономердің конверсиясы 80-90%. Реактордағы қысым 0,05-0,2 мПа дейін төмендегенде процесс аяқталады. Реакцияға түспей қалған винилхлоридті алдымен үрлеп шығарады, содан кейін вакууммен реактордан газгольдерге айдайды да, регенерациялайды.
Регенерацияланған винилхлорид қайтадан полимерленуге қолданылады. Винилхлорид суспензиясы 4 бөлгіш арқылы құрамындағы реакцияға түспей қалған винилхлорид, хлорды сутек жəне басқа да қосындылар газдарынан құтыл үшін 5 қондырғыға түседі. Регенерацияланған винилхлоридті полимерлеуге қайтарады. Содан кейін суспензияны 6 қабылдағыш біркелкілеушіге жібереді. Біркелкі араластырғышта суспензияны винилхлоридтің полимерлену процесінің басқа операцияларында алынған суспензиямен араластырады да, полимерді сулы фазадан бөлу үшін 7 центрифугаға жібереді. Дымқылдығы 20-30% ұнтақ полимер 8 кептіргіште кептірілді, 10 виброелектерде бөлшектердің өлшеміне қарай сортталады да, қаптарға салынып, сақтауға жіберіледі.
36. Полиуретан өндірісінің технологиялық сызбанұсқасын жасаңыз. Полиуретандардың негізгі тізбегінде буындарында уретан топтары —N(R)—C(O)O— мұндағы R = Н болады. Полиуретандарды өнеркәсіпте диизоцианаттардың ди немесе триолдармен полиқосылу реакциясы нәтижесінде алады;
- ROH + OCNR’ - → - [ROCNH – R’O]n – Жиі қолданылатын мономерлер; гексаметилендиизоцианат, толуилендиизоцианат, 1,5-нафтилендиизоцианат, 4,4-дифенилметандиизоцианат, 1,4-бутандиол, 1,6-гександиол және т.б. Преполимерлерді алудың технологиялық процесі екі сатыдан турады: Глицериннің кастор айымен переэрификациясы; преполимердің переэтирификат пен 2,4-толуилендиизоцианаттың негізіндегі синтез.
Полиуретанды преполимер дайындаудың технологиялық сызба-нұсқасы.Глицериннің кастор айымен переэрификациясын 11 реакторда азеотропты әдіспен компоненнттірдің келесі қатынасында алады, кастор майы 75,6; глицерин 12,6; толуол 11,8. Переэтирификацияны катализаторсыз инертті газда 240ºС жүргізеді. Алкоголиз соңында реакциялық массаны 30 - 40ºС дейін суытады да әрекеттеспеген глицериннен шаяды. Алынған переэтирификатты толуол мен судың қоспасын азеотропты айдау арқылы сусыздандырады. Айдалған эмульсияны 9 бөлгіш ыдысқа жинайды да одан шыққан толуол 11 реакторға қайтадан жіберіледі. Соңғы сатыда толығымен сусыздандыру үшін су толуол қоспасын тура айдап 8 қабылдағышқа жинайды.Переэтирификаттағы судың мөлшері 0,15% аспау керек. Преполимерді толуол ерітісінде инертті газда алады. Процесті 50 - 55ºС, - 55ºС, ақырындап 2,4-толуилендиизоцианатына кастор майының переэтирификатын қосу арқылы жүргізеді. Процесті салқындатқыш сумен жабдықталған 12 реакторда берілген параметрлерге сәйкес келетін өнім алғанша дейін жүргізеді де оны тараға құяды.
37.Химиялық талшықтарды классификациялаңыз. Талшық түзгіш полимерлер қандай талаптарға сай болу керектігін жобалаңыз
Химиялық талшық, жасанды талшық — табиғи органикалық және синтездік полимерлерден алынатын талшықтар. Шикізатқа байланысты оның синтездік (синтездік полимерлерден) және жасанды (табиғи полимерлерден) жолмен алынатын түрлері болады. Кейде бейорганикалық қосылыстардан (шыны, металл, базальт, кварц) алынатын талшықтарды да химиялық талшық деп атайды. Жасанды химиялық талшыққа ацетат, вискоза, мыс-аммиакты талшық, штапель, т.б., ал синтездік химиялық талшыққа полиамид, полиэфир, полиакрилнитрил, полипропилен, т.б. көптеген талшықтар жатады.Табиғи материалдардан: мақта, кенеп, жүн, табиғи жібектен бірден алынатын талшықтарды табиғи талшықтарға, ал химиялық әдістер көмегімен көмегімен өндірілетін талшықтарды химиялық талшықтарға жатқызады.
Химиялық талшықтарды , ары қарай, жасанды және синтетикалық деп бөледі.Жасанды деп, табиғи жоғары молекулалық заттарды (мысалы, клетчаткалар, белоктар) өңдеу жолымен алынатын талшықтарды атайды. Оларға вискоза, ацетат, казеин және басқа да талшықтар жатады.
Синтетикалық деп синтетикалық полимерлерден жасалатын талшықтарды атайды.Синтетикалық талшыққа мысал ретінде капрон талшығын алуға болады. Синтетикалық талшықтарды алу үшін алдымен мономерлерге синтездейді; мономерлерден полимер, ал полимерлерден синтетикалық талшық жасап шығарады.
Химиялық талшықтар алу үшін полимерлер еріген немесе балқыған синтетикалық полимерлер болулары керек. Оларды жоғары қысыммен тар фильерлерден өткізгенде ауа арқылы түзілген талшықтар кебеді, сонан соң оларды орауға немесе созуға келеді. Химиялық талшықтарды түзгіш полимерлерге қойылатын негізгі техникалық талап жоғары механикалық беріктік. Ол затта әсер ететін, молекула аралық тартылыс күштеріне байланысты. Молекулалар неғұрлым үлкен және бір біріне жақын орналасқан болса, соғұрлым ол күштер көп болады. Химиялық талшықтар өндірісінде пайдаланылатын полимерлер тәртіпсіз орналасқан сызықты молекулалардан тұрады. Полимерге беріктігі жоғары талшықты структура беру үшін, олардың түзу бойына орналасуын тәртіптеу керек. Полимер макромолекулаларының, олардың қайта орналасу процесінде, көбірек қозғалғыштық пайда болу үшін, алдын ала молекула аралық күштерін кеміту қажет. Бұл заттарды еріту немесе балқыту жолымен іске асырылады. Осыған химиялық талшықтар өндірудің екі әдісі негізделген: ерітіндіден иіру және балқымадан иіру. Көптеген синтетикалық талшықтарды, пластмассалар қай мономерден алынатын болса, сол мономерден алады (полителен, полипропилен, поливинилхлорид, полистирол және басқа да талшықтар)
38. Жасанды талшықтарға анықтама беріңіз. Целлюлозаны түрлендіру жолдарын қарастырыңыз. Қажетті реакция теңдеулерін жазыңыз.
Химиялық талшықтар деп табиғи немесе синтетикалық полимерлерді химиялық өңдеу арқылы алынған талшықтарды айтады. Жасанды талшық ең алғаш өнеркәсіптік масштабта Францияда целлюлоза нитратынан өндірілді. Жасанды талшыққа вискозалы, мыс аммиакты, ацетатты, белоктық жасанды талшықтар жатады. Жасанды талшықтарды табиғи полимерлерден-целлюлоза, хитин және белоктардан алады. Жасанды талшықтың кемшілігі-гигиеналық және гигроскопиялық қасиеттерінің төмендігі. Алайда берік, төзімді әрі арзан болғандықтан жасанды талшық өндіру артуда.
Целлюлоза – табиғи, буындары түзу сызықты, арнайы ретті тізбектелген полисахарид.
Сілтінің конц ерітіндісімен әсер еткенде молекулалық ірі құрылымы өзгереді де жаңа хим қос-с п.б. оны сілтіленген целлюлоза д.а.
Сілтілік целлюлоза сумен әрекеттескенде оңай гидролизденеді де гидратцеллюлоза немесе мерсерленген целлюлоза түзеді. Сілтімен өңдеу нәтижесінде талшықтың гигроскопиялық қасиеті жақсарады, оңай боялады, химиялық белсенділігі жоғарылайды. Целлюлоза ксантогенатын (целлюлозаның күрделі эфирінің натрий тұзы) сілтіленген целлюлозаға күкіртті көміртек қосып алады:
Целлюлоза ксантогенаты минералды қышқылдар қатысында жылдам ыдырайды. Аммоний сульфаты немесе натрий сульфаты қосылған сұйытылған күкірт қышқылы бар ыдысқа қысым арқылы диаметрі кішкене түтіктер арқылы өткізгенде талшық немесе қабыршық түзіледі. Мұнда ерігіш целлюлоза ксантогенаты ерімейтін нитратцеллюлозаға айналады:
Целлюлозадан ацетат талшықтарын алады. Күкірт н/е тұз қышқ. Катализаторлары қатысында сірке ангидридімен әрекеттестіреді.
39) Синтетикалық талшықтардың артықшылықтары мен кемшіліктерін бағалаңыз. Мысал келтіріңіз (полиамид, полиэфир, полиуретан және т.б. талшықтар). Химияялық талшықтар деп табиғи немесе синтетикалық полимерлерді химиялық өндеу арқылы алынған талшықтарды айтады. Бастапқы полимерлердің табиғатына байланысты талшықтар жасанды және синтетикалық болып бөлінеді. Синтетикалық пталшықтарды синтетикалық полимерден алынады. Соңғы жылдары син\қ талшықтарды өндіру қарқынды дамуда. Мұндай талшықтардың алуан түрлі қасиеттері техникада, ғылымда, медицинада, тұрмыста кеңінен қоланыылуына арқау болды. Син.тал\ң артықшылықтар:
өте берік, меншікті салмағының аздығы, олардан берік, жеңіл бұйымдар дайындауға болады.
гигроскопиялық мәнінің төмендігі бұйымдарды тез жууға ж\е кептіруге мүмкіндік береді.
иіліс пен үйкеліске төзімділігі бұйымдарды ұзақ пайдалануға септігін тигізеді. микроорганизмдер мен хим\қ реагенттерге төзімділігі олардың пайдалану ауқымын кеңейтеді.
Кемшіліктері: Электрленуші болып келеді. Кейбір өнімдердің боялуы нашар. Температура мен жарыққа тұрақтылығы төмен.
Син\қ талшықтарға полиамид, полиэфир, полиуретан, полакрилонитрил, поливинил спирт, полиолефин талшықтары жатады. Соның ішінен полиамид талшыығына тоқталсақ. Полиамид молекулалары қайталанатын метилен (-CH2-)n ж\е оларды байланыстыратын амид –CONH- топтарынан тұрады. Басқаша оларды нейлон деп те атайды. Буында метилен тобы артқан сайын Тб төмендейді, иіліске, жарыққа, үйкеліске төзімділігі артады. Ең көп тараған полиамид талшықтары: капрон(нейлон-6), нейлон-6,6, энант(нейлон-7). Артықшылықтыр: өте берік, ылғал күйінде аз қысқарады, серпімділігі жоғары, сондықтан деформацияға тұрақты. Кемшіліктері: гигроскопиялық қасиеттері төмен(3,5-5%), сондықтан олардан дайындалатын материалдың гигиеналық қасиеті нашар болады.Жоғары температураға төзімсіз, 160°C-та беріктігі 40-50% кемиді. Осы себеппен полиамид талшықтары жарыққа төзімсіз, тез ескіреді, сарғайып, беріктігін жояды.
40)Полимерлі материалдарды өңдеу әдістерін классификациялаңыз және термопластарды дайын өнімге өңдеу тәсілін таңдаңыз. Heгізгі құрамын (матрицасын) жоғары молекулалық косылыстар немесе полимерлер құрайтын бip немесе көпкомпонентті жүйелерді полимерлі материалдар деп атайды. Полимерлі материалдардың құрамы әр түрлі болады: жекеленген полимерлермен катар өте күрделі жүйелер де болады. Олардың құрамына материалдың технологиялық және тасымалдау қасиеттерін реттейтін әр түрлі компоненттер болады. Мұндай компоненттер ретінде химиялық инертті немесе активті заттар: еріткіштер, пластификаторлар, коюлатқыштар, бояулар, антипирендер, антиоксиданттар, жылу- және жарықтұрактандырғыштар, антирадалар, курылым- және кеуек-тузгіштер қолданылады.
Полимерлі материалдарды өңдеу әдістерінің классификациясы полимерлі материалдың пішіндеу кезіндегі физикалық жағдайына байланысты болады:
-Тұтқыр аққыш күйдегі полимерді пішіндеу: қысыммен құю экструзия, пресстеу;
-Жоғары эластикалық күйдегі полимерді пішіндеу: вакуумпішіндеу, пневмопішіндеу, ыстық штамповка;
-Қатты күйдегі полимерді пішіндеу:бөлме температурасындағы штамповка, прокаттау.
Термопластар дегеніміз қайта өңдеуге жарайтын, қыздыыру кезінде тұтқыраққыш немесе жоғары эластикалық күйге тез ауысатын полимерлі материал.
Термопластарды өндеуде мынадай әдістер қолданылады:
-Қысыммен құю-материалды қысым қатысында тұтқыраққыш күйге ауыстыру арқылы пішіндеу түрі. Бұл әдісте құю машиналары қолданылады. P=40-150МПа, Т=200-400°С.
-Экструзия(латыннан итеру)-экструдер машинасы арқылы материалдың балқымасын қысумен пішін беру. Арнайы ұнтақтарды экструлерге салып температура мен қысымның көмегімен тұтқыр аққыш күйге айналдырады, сосын пішіндейді. Бұл әдіс арқылы пленка, труба ж\е т.б. аламыз.
-Каландрлеу дегеніміз каландр машинасы арқылы полимерлі материалды өндеу және пішіндеу процесі. Каландр машинасын да валк болады. Валкта тегістелген бет бар ж\е ол белгілі бір температураға дейін қызады полимерге байланысты.
41. Акрил- және метакрил қышқылдары полимерлерінің шикізаттарын алу жолдарын ұсыныңыз.
Акриламид түссіз кристаллды ұнтақ, иіссіз, суда, төмен спирттерде және ацетонда жақсы ериді. Өнеркәсіпте күкірт қышқылының моногидраты қатысында акрилонитрил гидролизімен алынады:
Полиакриламид (ПАА) әдетте тотығу – тотықсыздану иницирлеуші жүйелері қатысында 50°С-қа дейінгі температураларда радикалды полимиризациямен алады. Полимеризацияны сулы ерітінділерде жүргізеді. ПАА –ны алу үшін акриламидтің гетерогенді полимерленуі қолданылуы мүмкін.
ПАА-ақ суда ерігіш ұнтақ – қағаздың беріктігі үшін қолданылады. Акриламидтың сополимерлері мен акрил қышқылдары құрылымтүзуші ретінде қолданады.
Метакрил қышқылы СН2=С(СН3)СООН — өткір иісті сұйықтық.
Өндірісте метакрил қышқылын төмендегідей алады:
1)ацетонциангндриннан
2) ацетон мен хлороформом конденсациясының өнімінен
Метакрил қышқылының эфирлерін өндірісте ацетонциангидриннан 1 немесе 2 сатыда алады:
Полиметилакрил қышқылын массада органикалық ерітінділерде, көбінесе сулы ерітінділерде радикалды полимерлеу арқылы алады.
Полиметакрил қышқылының тұздарын эмульгаторлар ретінде қолданады. Метакрил қышқылының сополимерлерін бутадиенмен, винилацетатом, сонымен қоса үштік сополимерлері стиролмен және метилакрилатпен клей ретінде қолданады. Метакрил қышқылы сомономер ретінде каучук , органикалық шыны, ионалмастырушы шайыр алуда қолданады.
42. Акрил- және метакрил қышқылдарының эфирлерін полимерлеу әдістерін ұсыныңыз және салыстырыңыз.
1.Акрил қышқылыСН2=СН—СООН — түссіз, өткір иісті, кайнау температурасы 141 °С, балқу температурасы 13,5 0С, тығыздығы 1051 кг/м3.
Өнеркәсіпте акрил қышқылын бірнеше әдіспен алады:
Этиленциангидринға өткір бу әсерімен күкірт қышқылының сулы ерітіндісі қатысында
2) Ацетиленнен (Реппе синтезі)
3) пропиленді ауалы оттекпен буфазалы тотықтыру
Акрил қышқылы радикалды механизм бойынша перикистер мен азо-қосылыстар қатысында жеңіл полимерленеді. Процесті сумен сұйылтылған ерітінділерде жүргізеді.
Акрил қышқылының полимерлері мен сополимерлерін флокулянт ретінде, қағаздардың арнайы сорттары үшін қолданады. Девинилбензолмен байланыскан сополимерлер ионалмастырушы шайыр ретінде қолданады. Полиакрил қышқылының тұздарын эмульгатор мен қоюландырғыш ретінде қолданады.
Акрил қышқылының нитрилі немесе акрилонитрил CH2=CHCN— түссіз сұйықтық, кайнау температурасы 77,3 0С, балқу температурасы 83-тен 84°С -ге дейін. Барлық қатынастарды көптеген полярлы және полярлы емес ерітеіштермен араласа береді.
Өнеркәсіпте акрилонитрилды бірнеше әдіспен алады:
Ацетиленді цианидті сутекпен тікелей әрекетестіру арқылы:
2) Этилен және цианидті сутек тотықтарынан этиленциангидрин арқылы:
3) пропилен тотығу – оммонолизі арқылы:
2. Метакрил қышқылы СН2==С(СН3)СООН — өткір иісті сұйықтық, қайнау температурасы 160,5°С, балқу температурасы 16 0С, тығыздығы 1015кг/м3.
Өндірісте метакрил қышқылын төмендегідей алады:
1)ацетонциангндриннан
2) ацетон мен хлороформом конденсациясының өнімінен
Метакрилді қышқылының эфирлерін өндірісте ацетонциангидриннан 1 немесе 2 сатыда алады:
Полиметилакрил қышқылын массада органикалық ерітінділерде, көбінесе сулы ерітінділерде радикалды полимерлеу арқылы алады.
Полиметакрил қышқылының тұздарын эмульгаторлар ретінде қолданады.
43.Химиялық түрлендірілген және түрлендірілмеген целлюлозаның қасиеттерін салыстырыңыз.
Целлюлоза да крахмал сияқтытабиғи полимер — полисахарид. Оның молекулалық формуласы да крахмалдікі сияқты (С6Н10О6)n.Целлюлозаны клетчатка деп те айтады. Ол — өсімдіктер клеткасы кабықшасының негізгі кұрам бөлігі. Едәуір көп таралған биополимер. Мақта талшығында 98%-ке дейін, ағаш сүрегінде 50%-ке жуық, жасыл жапырақтарда, шөпте (10—25%) болады. Целлюлозаның макромолекуласы циклді (3- глюкозаның қалдықтарынан тұрады, түзу құрылымды Целлюлозаның макромолекулалары бір бағытта орналасқандықтан, талшық түзеді (зығыр, мақта, кендір, т.б.).
Целлюлозаның қасиеттері Целлюлоза ақ немесе сүр түсті талшықты қатты зат. Целлюлоза суда, спиртте, эфирде, ацетонда жәнет.б. органикалық еріткіштерде ерімейді.
Табиғатына қарай ц/а 2-ге бөлінеді:1.табиғи –химиялық түрлендірілмеген 2.жасанды-химиялық түрлендірілген
Химиялық түрлендірілмеген ц/ға табиғи ц/лар ж/ды. Олардың қасиеттері химиялық түрлендірілгенге қарағанда өзгеше. Олар өте қатты, көптеген еріткіштерде ери қоймайды. Тек кейбір еріткіштерде ғана ісінеді. Сондықтан оларды қолдану қиындау ж/е тиімсіз болып келеді.
Химиялық түрлендірілгенц/ға яғни табиғи ц/ларды химиялық түрлендіріп не модифицирлеу арқылы жана түрін алу.Олардың қасиеттері химиялық түрлендірілмегенге қарағанда ерекше. Олар табиғиға қарағанда жұмсақ, әртүрлі қасиеттерге ие болып келеді. Сондықтан оны пайдалану да тиімді.Мысалыреакцияға бір, екі, үш гидроксил топтары қатысуы мүмкін. Реакцияны жүргізу жағдайына байланысты целлюлозаның әр түрлі нитраттары алынады:
Целлюлозаның нитраттары өте жанғыш және қопарылғыш заттар. Целлюлозадан толық емес нитрлеп, нитросырлар және лак алады.
Целлюлозаға сірке кышқылымен (немесе сірке ангидридімен) күкірт қышқылы қатысында әсер етіп, целлюлозаның диацетатын немесе триацетатын алуға болады:
Целлюлоза ацетатын ацетонда ерітіп, кішкентай тесіктер арқылы (фильер) өткізіп, жылы ауамен үрлеп кептіргенде, жіңішке жылтыр жіпке айналады Бұл жіп ацетаты жібек талшығы деп аталады.
44. Блокты полиметилметакрилат сызбасы
Метилметакрилаттың блокты полимерленуі өңделген силикатты шыныдан жасалған формада периодты әдіспен жүзеге асады. Кейде блокты полиметилметакрилат өндіру процесін жылдамдату үшін және реакциялық массаның тұнуын болдырмау мақсатында полимерлеу процесіне мономерді емес, полиметилметакрилаттың метилметакрилаттағы ерітіндісінен тұратын сиропты пайдаланады. Табақты органикалық шыныны периодты алу технологиялық процесі мынандай сатылардан тұрады: шыны формаларды даярлау; мономерді не сиропты дайындап оны формаға құю; мономерді формаларда полимерлеу; суыту; формадан шығару; өңдеу; сақтау.
Блокты полиметилметакрилат өндірісінің технологиялық сызбанұсқасы.
1 – ұсақтағыш аспап, 2 - термотартпа, 3 – жинақтағыш сыйымдылық, 4 – еріткіш аппарат,5 - мерник, 6 — вакуумизатор, 7 - арба, 8 – термокамера
Формалар алдын –ала жуылған, кептірілген екі силикатты шыныдан жасалынады. Форманы шынының периметрі бойынша резиналы немесе поливинилхлоридті трубаны төсеу және шеттеріне қағаз жабыстыру арқылы құрастырады. Шыны арасындағы қашықтығы алынатын блокты полиметилметакрилаттың қалыңдығын анықтайды. Форманың жоғарғы бөлігінен сиропты құю үшін саңылау қалдырады. Сиропты дайындау үшін полиметилметакрилаттың қалдығын пайдаланады және оны (1) ұсақтағыш аспапта майдалайды. Кейін ұсақталған полиметилметакрилатты оның молекулалық массасын төмендету мақсатында термотартпада (2) термоөңдеуге ұшыратады. Сосын оны жинақтағыш сыйымдылыққа(3) жібереді. Сироп еріткіш аппаратта (4) дайындалады, оған (5) мерниктан метилметакрилатты енгізеді. 45°С температурада полиметилметакрилат ұнтағын 2- 3 сағ араластырады,кейін инициатор, пластификатор қосып тағы 30 мин араластырады.Дайын болған сиропты вакуумизаторға (6) құяды,дегаздайды. Дегаздалған сиропты арбадағы (7) орнатылған формаларға құяды, сосын термокамераға (8) жібереді, ол жерде полимерлеу процесі жүзеге асады. Полимерлену процесі аяқталған соң, форманы салқындатып, шығарды. Алынған шыныны зақымданудан сақтау үшін қағазбен орап, сақтайды.
45.Фенол-альдегидті полимерлерді синтездеу процестерінің ерекшеліктерін бағалаңыз. Новолакты және резолды олигомерлердің түзілу механизмін келтіру.
Фенолформальдегидті шайырлар – фенол мен формальдегидтің поликонденсациясының өнімі. Реакция қышқылды (тұз қышқылы, күкірт қышқылы, щавел қышқылы және т.б.) немесе негізді (аммиак, натрий гидроксиді, барий гидроксиді) катализатор қатысында жүргізіледі. Қышқыл катализатордыа фенодың артық мөлшерінде сызықты полимер – новолак түзіледі. Оның тізбегі өзара метиленмен жалғанған шамамен 10 шақты фенол қылдықтарынан құралған.
Новолактар – балқымайтын және ерімейтін жағдайға өздігінен көше алмайтын термопластикалық полимерлер. Алайда оны қосымша формальдегидпен негіздік ортада қыздырғанда үш өлшемді полимерге айналады. Негіздік катализатор мен альдеидтің артық мөлшерін бастапқы сатыда қолданғанда резолдың сызықты тізбектері пайда болады. Оларды ары қарай қыздыру нәтижесінде, олар өзара фенол сақынасының пара орында орналасқан CH2OH тобы арқылы тігіліп, үш өлшемді полимер - резитті құрайды.
Сонымен резолдар термореактивті полимер болып табылады.
Термореактивті полимерлер деп қыздыру кезінде кеңістікті құралымға айналып балқымайтын және ерімейтін полимерледі атайды.
Қышқыл катлизатормен фенолформальдегидті шайырды алудың механизмі:
ФФ полимерді престеуші түрлі толықтырушылармен композит ретінде, сонымен қатар, лак пен клей өндіруде кеңінен қолданылады.
46.Талшықты қалыптауға кететін жартылай өнімнің (вискоза) шамасын анықтау.
Берілгені:
Q = 25000 кг/тәу
Н.зат =8.35 %
шығын = 2.2%
ылг = 11.4%
Табу керек: Р= ?
Шешуі:
47.Нитрон талшығын өндіруге қажетті пропиленнің теориялық шығымын есептеу
Берілгені:
Q = 100000 кг/тәу
н.з = 93%
шығын = 7.0%
ылғ=3.0 %
Табу керек: Р= ?
Шешуі:
48.Полиамидті талшықты қалыптауда майлағыш қолданылады. Қолданылған майлағыштың эмульсия шығымын анықтаңыз.
Берілгені:
Q = 18000 кг/тәу
н.з = 1,2%
шығын = 4,3%
ыл = 2,5%
Табу керек: Р= ?
Шешуі:
49.Ацетатты жіптің өндірісінде өңделетін ерітінді көлемін анықтау.
Берілгені:
Q = 18000 кг/тәу
с = 25%
ρ=980кг/м3
ыл = 5.6 %
н.з = 2,1%
Табу керек: V= ?
Шешуі:
Ацетил цел.мөлшері: N=18000*1.021/1.056=17403.4кг
50.Вискозды талшық өндірісінде өңделетін сілтілік целлюлозаның мөлшерін анықтау.
Берілгені:
Q = 15000 кг/тәу
н.з = 32%
шығын = 2,3%
ыл = 14,2%
Табу керек: Р= ?
Шешуі:
51.ПВХ - талшық өндірісі бойынша кәсіпорынның тәуліктік өнімділігін анықтау.
Берілгені:
Q = 98000 кг/тәу
С = 21.0 %
шығын = 3.2%
майл = 2.1%
Табу керек: Р= ?
Шешуі:
52.Талшықты қалыптауға кететін жартылай өнімнің (вискоза) шамасын анықтау.
Берілгені:
Q = 25000 кг/тәу
Н.зат =8.35 %
шығын = 2.2%
ылг = 11.4%
Табу керек: Р= ?
Шешуі:
53.Вискозды талшық өндірісі бойынша кәсіпорынның өнімділігін анықтау.
Берілгені:
Q = 74500 кг/тәу
н.з = 93%
шығын = 2.1%
ыл = 14.5%
Табу керек: Р= ?
Шешуі:
54.Ацетатты талшық өндірісіндегі ацетонды ұстап қалатын адсорберлердің мөлшерін анықтау.
Берілгені:
υ = 15000 кг/тәу
υқайта өңд= 90%
mкөмір = 7000кг
дин.белс = 20%
жұм.цик = 12 саг
Табу керек: υ ад= ?
Шешуі:
Ацетон бойынша өнімділік:
7000•20•24/(100•12)= 2800кг/тәу
Регенирленетін ацетон мөлшері:
15000•90/100= 13500 кг/тау
Адсорберлердің қажет мөлшері
13500/2800= 4.8
Жауабы : 4.8
55.Вискозды талшық өндірісінде сілті ерітіндісін дайындайтын бактардың санын анықтау
Берілгені :
W сілті= 260м3 /тәу
Vбак = 200м3
Ер.цир = 5 сағ
Қал.цир= 36саг
Қал.түсуі = 1.5саг
Vконкс = 13м3
Табу керек: nбак= ?
Шешуі:
Бакты ерітіндімен таолтырылуының максимальды ұзақтығы:
200•24/260=18.4
Ерітіндінің шығындалуының ұзақтығы
(200-13) •24/260=17.26
Бак жұмысының циклі:
18.4+17.26+5+36+1.5=78.1
Бак ұзақтығы:
200•24/78.1=61.4
Сілті ерітіндісін ұстап қалатын адсорбер мөлшері:
260/61.4=4.2
56.Нитрон талшығын өндіруге қажетті ацетиленнің теориялық шығынын және сополимердің жалпы шығынын есептеу.
Берілгені:
Q = 75000 кг/тәу
н.з = 92.1%
шығын = 3.9%
ыл = 4.2%
Табу керек: Р= ?
Шешуі:
57.Поликапроамидті талшық өндірісінде орнатылған үздіксіз жұмыс жасайтын экстракторлар санын анықтау.
Берілгені :
V = 4.6 м3
τ = 100сағ
ρ=650кг/м3
m = 26000 кг/тәу
Табу керек: n= ?
Шешуі:
58.Нитрон талшығы өндірісіне қажетті пропиленнің теориялық шығынын анықтау.
Берілгені:
Q = 92000 кг/тәу
н.з = 90.5%
шығын = 6,3%
ыл = 2,0%
Табу керек: Р= ?
Шешуі:
59.Вискозды талшық өндірісіндегі күкіртті көміртектің меншікті шығынын анықтау.
Берілгені:
Wкүк.көм= 35%
Wнег.зат =0.96 %
υ = 72.0%
Wкүк.көм.сақтау = 1.06%
Табу керек: Wменш= ?
Шешуі:
60.Полиэфирлі талшық өндірісіндегі тауарлы терефтал қышқылының шығынын есептеу.
Берілгені:
Q = 85000 кг/тәу
н.з = 93.2%
шығын = 1.2%
май = 12,7%
ылғ=10.8%
Табу керек: Р= ?
Шешуі: