Polistirolning polimerlanish tenglamasini yozing. Stirolning emulsion polimerizatsiyasi
Yaxshi ishingizni bilimlar bazasiga yuborish oddiy. Quyidagi shakldan foydalaning
Talabalar, aspirantlar, bilimlar bazasidan o‘z o‘qishlarida va ishlarida foydalanayotgan yosh olimlar sizdan juda minnatdor bo‘lishadi.
E'lon qilingan http://www.allbest.ru/
Mavzu: Stirolning emulsiyada polimerlanishi
Ishning maqsadi: stirolni emulsiya usulida polimerizatsiya qilish, polistirol unumining vaqtga bog’liqligini grafigini tuzish, polimerning molekulyar massasini viskometrik usulda aniqlash.
Nazariy qism
Polimerlanish - bu ko'p miqdordagi monomer molekulalarining bir makromolekulaga birlashishi natijasida makromolekulyar birikmalarning hosil bo'lish jarayoni. Bunda monomer va polimer molekulalari bir xil elementar tarkibga ega. Umuman olganda, polimerizatsiya reaktsiyasini quyidagicha ifodalash mumkin:
polimerizatsiya stirol emulsiyasi usuli
bu erda X - o'rinbosar. U hech qanday qo'shimcha mahsulotlarni chiqarmaydi.
Polimerlanish reaktsiyasiga qo'sh yoki uch bog'langan birikmalar, shuningdek, karbo- va geterosikllar kirishi mumkin.
Aksariyat polimerizatsiya jarayonlari zanjirli xarakterga ega bo'lib, zanjirning boshlanishi, o'sishi va tugashi bosqichlaridan o'tadi.
Zanjirning boshlanishi faol markazni monomer molekulasiga bog'lash orqali sodir bo'ladi, natijada uning reaktiv aloqalari gemolitik yoki geterolitik parchalanadi. Yangi hosil bo'lgan faol markaz faol radikal yoki iondir:
Zanjir jarayonini boshlaydigan faol markazlarning turiga qarab, mavjud radikal va ionli polimerizatsiya.
Zanjirning o'sishi - monomer molekulalarining zanjir oxiridagi faol markazga biriktirilish harakatlarining bir necha marta takrorlanishi, natijada faol polimer hosil bo'ladi.
Zanjirning tugashi odatda ikkita o'sib borayotgan zanjirning o'zaro ta'siri (rekombinatsiya) yoki o'sib borayotgan makromolekulaning nopoklik yoki erituvchi molekulalari bilan o'zaro ta'siri natijasida (zanjir ko'chishi) sodir bo'ladi.
Radikal polimerizatsiya
Radikal polimerlanishda faol joy erkin radikal hisoblanadi. Radikallarning hosil bo'lish usuliga (boshlanish) qarab, termal polimerlanish, fotokimyoviy, radiatsiya (gamma nurlari, rentgen nurlari, tezlashtirilgan elektronlar ta'sirida), shuningdek kimyoviy tashabbuskorlar ishtirokida sodir bo'ladigan kimyoviy boshlangan polimerlanishni ajratish mumkin. - erkin radikallar hosil bo'lishi bilan reaksiya sharoitida oson parchalanadigan birikmalar.
Kimyoviy boshlangan polimerizatsiya radikal polimerizatsiyaning eng keng tarqalgan usullaridan biridir. Initsiator sifatida peroksidlar, gidroperoksidlar, azo va diazo birikmalar, oksidlanish-qaytarilish sistemalari va boshqalar ishlatiladi.Masalan, benzol peroksidning parchalanishi ikkita radikal hosil bo`lishi bilan boradi:
Azobisizobutirik kislota dinitrili azot ajralib chiqishi bilan parchalanadi va ikkita radikal hosil qiladi:
Aksariyat inisiatorlarning parchalanishi uchun aktivlanish energiyasi 120 kJ/mol dan yuqori.
Polimerizatsiyada oksidlanish-qaytarilish ko'pincha ishlatiladi. Ushbu boshlashning o'ziga xos xususiyati past haroratlarda jarayonni amalga oshirishga imkon beradigan past faollashtirish energiyasidir. Vodorod peroksidning temir tuzlari bilan o'zaro ta'siri, natijada erkin radikallarning paydo bo'lishiga misol bo'ladi:
Oksidlanish-qaytarilish tizimlarida aktivlanish energiyasi o'rtacha 40 kJ/mol ni tashkil qiladi.
Polimerlanish reaktsiyasi monomer molekulalariga erkin radikallarning qo'shilishi bilan boshlanadi, bu reaktsiya zanjirining shakllanishiga olib keladi:
Olingan birikma ham erkin radikal bo'lib, keyin ko'p miqdordagi monomer molekulalari bilan reaksiyaga kirishadi, ya'ni. zanjir o'sadi:
Shunday qilib, zanjirning o'sish bosqichi erkin radikalning monomer molekulalari bilan o'zaro ta'sirining ketma-ket ketma-ketligidan iborat. Radikal polimerlanish tezligi tenglama bilan aniqlanadi
bu erda k p - o'sish tezligi konstantasi; k - boshlash tezligi konstantasi; k o - zanjirning uzilish tezligi konstantasi; [I] -boshlovchining konsentratsiyasi; [M] - monomer konsentratsiyasi.
Zanjir tugashi yoki zanjirning tugashi odatda ikkita radikalning o'zaro ta'siri natijasidir va makroradikallarning rekombinatsiyasi yoki nomutanosiblik natijasida yuzaga keladi. Makroradikallarning rekombinatsiyasi jarayonida keyingi o'sishda ishtirok eta olmaydigan bitta polimer molekulasi hosil bo'ladi:
Disproporsiya vaqtida makromolekulalar soni o'zgarmaydi.
Zanjirning uzilishi zanjirni uzatish reaktsiyasi natijasida ham sodir bo'lishi mumkin. Zanjirni uzatish o'sib borayotgan makroradikallarning monomer, polimer molekulalari, shuningdek aralashmalar yoki erituvchilar bilan o'zaro ta'siri orqali amalga oshiriladi:
Olingan faol R radikali monomer molekulalari bilan reaksiyaga kirishib, yangi zanjir hosil qiladi:
Reaksiya zanjirini davom ettira olmaydigan faol bo'lmagan radikal hosil bo'lgan taqdirda polimerizatsiya to'xtaydi.
Ion polimerizatsiyasi
Ionli polimerlanishning faol markazlari qutbsiz erituvchilarda ion juftlarini hosil qiluvchi ionlardir. Qutbli erituvchilarda solvat bilan ajratilgan ion juftlari va erkin ionlar paydo bo'ladi.
Katalizatorlarning tabiatiga va hosil bo'lgan ionlarning zaryadiga qarab, katyonik va anion polimerizatsiya farqlanadi.
Kationik polimerlanish
Kationik polimerizatsiya kislotalar va Fidel-Crafts katalizatorlari (AlCl 3, BF 3, SnCl 4, FeCl 3 va boshqalar) ta'sirida davom etadi, ya'ni. elektron qabul qiluvchi moddalar. Suv, kislotalar, efirlar va ko-katalizator rolini o'ynaydigan boshqa moddalar mavjud bo'lganda, reaktsiyani boshlaydigan faol katalitik kompleks hosil bo'ladi:
Ushbu kompleks monomer molekulasi bilan o'zaro ta'sirlashganda, faol karboneniy markaz:
O'sish reaktsiyasi monomer molekulalarining faol karbeniy markaziga biriktirilishi bilan zanjirning oxirida ushbu faol markazning yangilanishidan iborat:
O'sish tezligi tenglama bilan tavsiflanadi
bu erda [C] - katalizator konsentratsiyasi.
Kationik polimerizatsiya, qoida tariqasida, juda yuqori tezlikda davom etadi, bu jarayonni past haroratlarda amalga oshirishga imkon beradi. Masalan, izobutilenning polimerlanishi suyuq etilenda t= -100°C da amalga oshiriladi.
Zanjirning tugashi karbeniy ioniga ulashgan uglerod atomidan protonning yo'q qilinishi va katalitik kompleksning ajralishi bilan molekulyar reaktsiya sifatida sodir bo'ladi:
Anion polimerizatsiyasi
Anion polimerizatsiyasi ishqoriy metallar, metallorganik birikmalar, natriy amid, gidroksidi metall alkogolatlar va boshqa elektron qo'llab-quvvatlovchi birikmalar ishtirokida davom etadi. Ishqoriy metallar yoki ularning alkinlari ta'sirida polimerizatsiya jarayoni eng katta amaliy ahamiyatga ega.
Suyuq ammiakda kaliy amid ta'sirida akrilonitrilning polimerizatsiyasi amidning dissotsiatsiyasi tufayli erkin ionlar tomonidan sodir bo'ladi:
Uglerod anionining hosil bo'lishi amid ioni monomer molekulasi bilan o'zaro ta'sirlashganda sodir bo'ladi:
Zanjir o'sishi hosil bo'lgan karbanionning monomer molekulasi bilan o'zaro ta'siri natijasida yangi anion hosil qiladi. Zanjirning tugashi karbanionning ammiak molekulasi bilan o'zaro ta'sirida amid ionining regeneratsiyasi bilan sodir bo'ladi, ya'ni. zanjir ko'chirish reaktsiyasi sodir bo'ladi.
Ion-koordinatsion polimerizatsiya
Ion-koordinatsion polimerlanish Ziegler-Natta kompleks katalizatorlari tomonidan sodir bo'ladi. Ko'pincha katalizator sifatida organometalik alyuminiy birikmalari va titan xloridlari ishlatiladi.
Ion-koordinatsion polimerizatsiyadagi faol markazlar o'tish metallining organometalik birikmalaridir. Ular kokatalizator ishtirokida yoki boshlang'ich monomerlarning katalizator yuzasida metall gidrid joylari bilan o'zaro ta'sirida paydo bo'ladi.
Faol metallografik birikmaning hosil bo'lishi quyidagicha sodir bo'ladi:
Polimer zanjirining o'sishi monomer molekulasini bog' orqali o'tish metall-uglerodga kiritish orqali amalga oshiriladi:
Monomer molekulasining kiritilish bosqichidan oldin uning metall ustida beqaror p-komponent hosil bo'lishi bilan muvofiqlashtirish amalga oshiriladi. Shuning uchun murakkab katalizatorlar deyiladi ion sifatida -muvofiqlashtirish. Zanjirning tugashi vodorod atomining uglerod atomidan metallga o'tish metall gidridi va polimer molekulasi hosil bo'lishi natijasida sodir bo'ladi.
Polimerizatsiya uchun murakkab organometalik katalizatorlardan foydalanish hosil bo'lishiga olib keladi stereoregular polimerlar. Bu katalizatorlar juda yuqori stereospesifiklik.
2. POLİMERIZASH USULLARI
Sanoatda polimerizatsiya quyidagi asosiy usullarda amalga oshiriladi: gaz fazasida, blokli (massali), eritma, emulsiya va suspenziyada.
2.1 Gaz polimerizatsiyasi
Gazsimon monomerlar (etilen, propilen) gaz fazali polimerlanishga uchraydi. Jarayon kislorod bilan boshlanadi, u monomerga oz miqdorda (0,002 x 0,008% hajm) qo'shiladi va yuqori bosim ostida amalga oshiriladi.
Etilen kislorod bilan reaksiyaga kirishganda, etilenning peroksid yoki gidroperoksil birikmalari hosil bo'ladi:
Issiqlik ta'sirida beqaror peroksid aloqasi - O - O bi- va monoradikallarning shakllanishi bilan buziladi: OCH 2 -CH 2 O · va CH 2 = CHO ·. Erkin radikallar etilenning polimerizatsiyasini boshlaydi.
2.2 Ommaviy polimerlanish
Ommaviy polimerizatsiya yoki ommaviy polimerizatsiya erituvchi bo'lmaganda kondensatsiyalangan fazada amalga oshiriladi. Polimerlanish natijasida monomerdagi polimerning konsentrlangan eritmasi (yoki eritmasi) yoki monolit qattiq massa (blok) hosil bo'ladi.
Odatda blokli polimerizatsiya tashabbuskorlar yoki termal boshlash ishtirokida amalga oshiriladi. Monomerning polimerlanish darajasi ortishi bilan muhitning molekulyar og'irligi va uning yopishqoqligi ortadi, bu esa reaksiya zonasidan issiqlikni olib tashlashni qiyinlashtiradi. Natijada, reaksiya massasining mahalliy qizib ketishi mumkin, buning natijasida polimer molekulyar og'irlikda bir hil bo'lmagan holda olinadi. Shuning uchun blokli polimerizatsiya past tezlikda amalga oshiriladi.
2.3 Eritmaning polimerlanishi
Eritmada polimerizatsiyani amalga oshirishning ikki yo'li mavjud. Birinchi usulda monomerni ham, polimerni ham erituvchi erituvchi ishlatiladi. Olingan polimer eritmasi (lak) shunday ishlatiladi yoki polimer izolyatsiya qilinadi. Ikkinchi usulda monomerni erituvchi, lekin polimerni eritmaydigan erituvchi ishlatiladi. Olingan polimer cho'kmaga chiqadi.
Eritma polimerizatsiyasi jarayonida reaksiya jarayonida hosil bo'lgan issiqlikni olib tashlash sezilarli darajada yaxshilanadi, lekin erituvchi orqali zanjirli uzatish reaktsiyalari natijasida hosil bo'lgan polimerlar kamroq molekulyar massaga ega bo'ladi.
2.4 Emulsiya polimerizatsiyasi
Emulsiya polimerizatsiyasida dispersiya muhiti sifatida odatda suv ishlatiladi. Emulsiyani barqarorlashtirish uchun turli emulsifikatorlar (oleatlar, palmitatlar va yog 'kislotalarining boshqa tuzlari) qo'llaniladi. Emulsiya polimerizatsiyasi suvda eruvchan inisiatorlar (kaliy persulfat, bikarbonat pirofosfatlar) ishtirokida amalga oshiriladi. Zanjirning shoxlanishini kamaytirish uchun merkaptanlar qo'shiladi.
Yupqa emulsiya hosil qilish uchun reaksiya aralashmasi kuchli aralashtiriladi, buning natijasida monomer emulsifikator qatlami bilan qoplangan kichik tomchilarga bo'linadi.
Polimerlanish polimer-monomer zarrachalari yuzasida emulsifikatorning adsorbsion qatlamlarida boradi. O'sib borayotgan makromolekulaning atrofida lateks zarrasi hosil bo'ladigan markazdir. Olingan lateks tizimga elektrolitlar eritmasini kiritish orqali koagulyatsiya qilinadi va cho'kma polimer ajratiladi. Emulsiya polimerizatsiyasi natijasida yuqori molekulyar og'irlikdagi va polidisperslik darajasi past bo'lgan polimer olinadi.
Emulsiya usulini qo'llash imkoniyati ayrim hollarda zaharli monomerlardan tozalashni talab qiluvchi ko'p miqdorda oqava suv hosil bo'lishini, shuningdek, nozik polimerni quritish bosqichining murakkabligini cheklaydi. Bundan tashqari, ushbu usulning kamchiliklari polimerning emulsifikator va boshqa qo'shimchalarning qoldiqlari bilan ifloslanishi bo'lib, bu uning elektr xususiyatlarini yomonlashtiradi.
2.5 Suspenziya polimerizatsiyasi
Suspenziya polimerizatsiyasi suvda ham amalga oshiriladi. Olingan qo'pol emulsiyaning barqarorligini oshirish uchun kuchsiz emulsifikatorlar - polivinil spirti, suvda eruvchan tsellyuloza efirlari, jelatin, gil, alyuminiy oksidi va boshqalar ishlatiladi, qo'llaniladigan inisiatorlar monomerda eriydi.
Polimerlanish tomchilarda sodir bo'ladi, ular mohiyatiga ko'ra kichik bloklardir, shuning uchun bu polimerlanish ba'zan tomchi (donali) polimerlanish deb ataladi.
Emulsiya polimerizatsiyasidan farqli o'laroq, bu holda koagulyatsiyaga ehtiyoj qolmaydi, chunki hosil bo'lgan polimer granulalari suvli fazadan erkin chiqariladi.
Ish tartibi
Stirolni emulsiya usulida polimerlash sxemasi 1-rasmda keltirilgan laboratoriya zavodida amalga oshiriladi.
Stirolni polimerizatsiya qilish quyidagi retsept bo'yicha amalga oshiriladi (og'irlik bo'yicha):
Stirol 50 g.
Distillangan suv 90 ml
Ammoniy persulfat 0,35 g
kaliy stearati 2,3 g
Emulgatorning suvdagi eritmasi reaksiya kolbasida 70°C da tayyorlanadi. Stirol yaxshi aralashtirib, tomchilab qo'shiladi va 10-15 daqiqadan so'ng 10 ml suvda eritilgan inisiator kiritiladi. Initsiator kiritilgandan keyin 30, 60 va 90 daqiqadan so'ng reaksiya massasining namunalari har biri 10 ml dan pipetka bilan olinadi. Namunalardagi emulsiya 10 - 15 ml NaCl eritmasi va 2 tomchi 1N nitrat kislota qo'shilishi bilan yo'q qilinadi.
Emulsiyaning parchalanishida hosil bo'lgan polimer cho'kmasi oldindan tortilgan filtrda filtrlanadi va suv bilan yuviladi. Polimer doimiy og'irlikda havoda quritiladi.
1 - isitish mantiyasi; 2 - uch bo'yinli kolba; 3 - teskari muzlatgich; 4 - suv muhri; 5 - mikser; 6 - termometr; 7 - LATR
1-rasm - Laboratoriyani o'rnatish sxemasi
Eksperimental ma'lumotlarni qayta ishlash
Har bir namunadagi polimer unumi tenglama bilan aniqlanadi
bu erda G n - namunadagi polimer massasi;
G M - tajriba boshlanishidan oldingi namunadagi monomerning massasi.
1-jadval - Polimer massasi va unumining vaqtga bog'liqligi
Olingan ma'lumotlarga asoslanib, biz polimer unumining vaqtga bog'liqligini quramiz
2-rasm - Polimer unumining vaqtga nisbatan grafigi
Polimerning molekulyar og'irligini aniqlash
Olingan polistirolning molekulyar og'irligi viskometrik usul bilan aniqlanadi. Buning uchun quritilgan uchinchi namunadan 0,1 og'irlikdagi polimerning uchta tortilgan qismi olinadi; 0,2 va 0,3 g va har biri 20 ml toluolda eritiladi.
Molekulyar og'irlikni aniqlash uchun ikkita xavfga ega shisha viskozimetr ishlatiladi. 20 ml sof toluol va polimer eritmalarining yaroqlilik muddatini yuqori va pastki belgilar orasidagi polimer konsentratsiyasini oshirish tartibida ketma-ket aniqlang.
Yaroqlilik muddatini aniqlash har bir namuna uchun uch marta takrorlanadi va vaqtning o'rtacha qiymati aniqlanadi.
2-jadval - polimer oqim vaqti va sof toluol.
Hisoblashda sof toluol va uchta eritmaning amal qilish muddatining olingan qiymatlari qo'llaniladi. Har bir eritmaning nisbiy viskozitesini quyidagi formula bo'yicha aniqlang:
bu erda t - polimer eritmasining amal qilish muddati;
t o - sof erituvchining amal qilish muddati.
Maxsus yopishqoqlik:
Kamaytirilgan yopishqoqlik:
bu yerda C polimerning eritmadagi konsentratsiyasi (g/100 ml erituvchi).
Keling, konsentratsiyalarni topamiz:
Tenglamani almashtirsak, biz quyidagilarni olamiz:
Har bir eritma uchun kamaytirilgan yopishqoqlikni aniqlagandan so'ng, kamaytirilgan yopishqoqlikning polimer konsentratsiyasiga bog'liqligi chiziladi. Olingan bog'liqlikni nol polimer konsentratsiyasiga ekstrapolyatsiya qilish natijasida olinadi Xarasteristik yopishqoqlik.
Kamaytirilgan qovushqoqlikning polimer konsentratsiyasiga grafik bog’liqligini tuzish va o’ziga xos yopishqoqlikni aniqlash misoli 3-rasmda keltirilgan.
3-jadval - uchta namuna uchun yopishqoqlik
E'lon qilingan http://www.allbest.ru/
3-rasm - Ichki yopishqoqlikni aniqlash
Polimerning molekulyar og'irligini aniqlash uchun Mar-ka-Hooving tenglamasi qo'llaniladi:
Polimer eritmasi yopishqoqligining konsentratsiyaga to'g'ridan-to'g'ri bog'liqligi tenglamasiga asoslanib, biz = 1,2767 ni ko'ramiz va 25 ° C haroratda polistirol-toluol tizimi uchun konstantalar quyidagi qiymatlarga ega: a = 0,69, K = 1,7· 10 -4. O'rnini bosgan holda biz quyidagilarni olamiz:
M = 413875,3 g/mol
Bu ish jarayonida stirol polimerizatsiyasi emulsiya usulida olib borildi, polistirol unumining vaqtga bog’liqligi chizildi va polimerning molekulyar og’irligi viskometrik usulda aniqlandi: M = 413875,3 g/mol.
Jarayon uchun tavsiya sifatida shuni hisobga olish mumkinki, aralashtirish elementining konstruktsiyasini o'zgartirish nozik emulsiya hosil qilish uchun talab qilinadi, bu stirol polimerizatsiya reaktsiyasi mahsulotlarini yaxshiroq ishlab chiqarishga olib keladi.
Jarayonning haroratini aniq nazorat qilish va jarayonning rejimga eng yaxshi chiqishi uchun yanada rivojlangan isitgichdan foydalanish kerak.
Allbest.ru saytida joylashgan
Shunga o'xshash hujjatlar
Polimerlanish tushunchasi va ahamiyati, radikal mexanizm misolida bu jarayon bosqichlarining xususiyatlari. Polistirol ishlab chiqarishning mohiyati va usullarini ko'rib chiqish, uning modda sifatida fizik va kimyoviy xossalari. Qo'llash sohalari va qayta ishlash texnologiyasini tahlil qilish.
taqdimot, 11/17/2011 qo'shilgan
Politetrafloroetilen olish usullarini tavsiflash: emulsiya, nurlanish, suspenziya polimerizatsiyasi, fotopolimerizatsiya. Tetrafloroetilenning suvda suspenziyali polimerlanish kinetikasi va mexanizmi, uning zichligi molekulyar massaga bog'liqligi.
kurs qog'ozi, 2010 yil 12/13 qo'shilgan
Molekulyar og'irlik va tsellyuloza polimerizatsiya darajasining sun'iy tolalar va plyonkalarni olish texnologik jarayonining alohida bosqichlariga ta'siri. Tsellyulozaning polimerlanish darajasini va uning molekulyar massasini aniqlashning kimyoviy va fizik-kimyoviy usullari.
referat, 2009-09-28 qo'shilgan
Polimerlanish jarayonini amalga oshirishning amaliy usullari, inisiator va stabilizatorni tanlash tamoyillari. Suspenziya polistirol ishlab chiqarishdagi innovatsiyalar. Xom ashyo, yarim tayyor mahsulotlar va tayyor mahsulotlarning xarakteristikalari. Texnologik rejim normalari.
muddatli ish, 25.01.2014 qo'shilgan
"Jonli" boshqariladigan radikal polimerizatsiya. Olingan polimerning xarakteristikalari. Polimerizatsiya belgilari boshqariladigan tarzda davom etadi. Fisher diagrammasi usuli. Hidrofil monomerlarning radikal "jonli" polimerizatsiyasi. Termoliz mahsulotlarini tahlil qilish.
dissertatsiya, 10/17/2013 qo'shilgan
Poliizoprenning molekulyar zanjirining hosil bo'lishini belgilovchi asosiy reaksiyalarni o'rganish va ularni miqdoriy baholash. Polimerizatsiya jarayonida faol joylarning konsentratsiyasini aniqlashda monomer molekulalari va poliizoprenning to'yinmagan bo'laklarining ishtiroki.
referat, 2010-yil 18-03-da qo'shilgan
Polivinilxlorid ishlab chiqarish usullarini analitik ko'rib chiqish. Vinilxlorid ishlab chiqarishning fizik-kimyoviy asoslari. Blok polimerizatsiyasi orqali polivinilxlorid ishlab chiqarish. Vinilxloridning emulsion polimerizatsiyasi. Vinilxloridning suspenziyali polimerizatsiyasi.
referat, 24.05.2012 qo'shilgan
Faqat kristall holatda polimerlanadigan diasetilen monomerlarining konjugatsiyalangan bog'langan cho'zilgan zanjirlardan tashkil topgan polimerlar hosil bo'lishi bilan polimerlanishini tekshirish. Y nurlanish ta'sirida termal polimerlanish va polimerlanish.
referat, 22.02.2010 qo'shilgan
Akril monomerlarning emulsion polimerizatsiyasi va sopolimerlanishi, reaksiya tezligi va kinetikasi, ta’sir etuvchi omillarni amaliy amalga oshirish. Konsentrlangan emulsiyani oldindan yaratish usuli, mikroemulsiya hosil qilish va uning dispersligini tahlil qilish.
maqola, 22.02.2010 qo'shilgan
Polistirol tushunchasi va umumiy tavsifi, kimyoviy tuzilishining xususiyatlari, fizik xususiyatlari va qo'llanilishi. Ushbu birikmani olish usuli, ishlatiladigan xom ashyo va ishlab chiqarishning texnologik jarayoni. Polimerlanish bosqichlari.
Polistirol turli xil polimerik materiallarda alohida o'rin tutadi. Ushbu materialdan maishiy va sanoat maqsadlarida foydalanish uchun juda ko'p turli xil plastmassa buyumlar ishlab chiqariladi. Bugun biz polistirolning formulasi, uning xususiyatlari, olish usullari va foydalanish yo'nalishlari bilan tanishamiz.
umumiy xususiyatlar
Polistirol termoplastiklar sinfiga mansub sintetik polimerdir. Nomidan ko'rinib turibdiki, bu vinilbenzolning (stirol) polimerizatsiya mahsulotidir. Bu qattiq shishasimon materialdir. Polistirolning umumiy formulasi quyidagicha: [CH 2 CH (C 6 H 5)] n. Qisqartirilgan versiyada u shunday ko'rinadi: (C 8 H 8) n. Polistirolning qisqartirilgan formulasi keng tarqalgan.
Kimyoviy va fizik xossalari
Polistirolning strukturaviy birligi formulasida fenolik guruhlarning mavjudligi makromolekulalarning tartibli joylashishiga va kristall tuzilmalarning shakllanishiga to'sqinlik qiladi. Shu nuqtai nazardan, material qattiq, ammo mo'rt. Bu past mexanik kuchga ega va yuqori yorug'lik o'tkazuvchanligiga ega bo'lgan amorf polimerdir. Shaffof silindrsimon granulalar shaklida ishlab chiqariladi, ulardan kerakli mahsulotlar ekstruziya orqali olinadi.
Polistirol yaxshi dielektrikdir. U aromatik uglevodorodlar, aseton, efirlar va o'zining monomerida eriydi. Polistirol quyi spirtlar, fenollar, alifatik uglevodorodlar va efirlarda erimaydi. Moddani boshqa polimerlar bilan aralashtirganda "o'zaro bog'lanish" sodir bo'ladi, buning natijasida yuqori strukturaviy sifatlarga ega bo'lgan stirol sopolimerlari hosil bo'ladi.
Modda namlikning past singishi va radioaktiv nurlanishga chidamliligiga ega. Biroq, u muzlik sirka va konsentrlangan nitrat kislotalar ta'sirida yo'q qilinadi. Ultraviyole ta'sirida polistirol yomonlashadi - sirtda mikro yoriqlar va sarg'ishlik paydo bo'ladi va uning mo'rtligi ortadi. Modda 200 °C ga qizdirilganda monomer ajralib chiqishi bilan parchalana boshlaydi. Bunday holda, 60 ° C haroratdan boshlab, polistirol shaklini yo'qotadi. Oddiy haroratda modda zaharli emas.
Polistirolning asosiy xususiyatlari:
- Zichlik - 1050-1080 kg / m 3.
- Minimal ish harorati noldan 40 daraja sovuq.
- Maksimal ish harorati 75 daraja Selsiy.
- Issiqlik quvvati - 34*10 3 J/kg*K.
- Issiqlik o'tkazuvchanligi - 0,093-0,140 Vt / m * K.
- Issiqlik kengayish koeffitsienti - 6 * 10 -5 Ohm sm.
Sanoatda polistirol stirolni radikal polimerlash orqali olinadi. Zamonaviy texnologiyalar ushbu jarayonni minimal miqdorda reaksiyaga kirishmagan moddalar bilan amalga oshirishga imkon beradi. Stiroldan polistirol olish reaktsiyasi uchta usulda amalga oshiriladi. Keling, ularning har birini alohida ko'rib chiqaylik.
Emulsiya (PSE)
Bu eng qadimgi sintez usuli bo'lib, sanoatda hech qachon keng qo'llanilmagan. Emulsion polistirol 85-95 ° S haroratda ishqorlarning suvli eritmalarida stirolni polimerizatsiya qilish jarayonida olinadi. Ushbu reaktsiya uchun quyidagi moddalar kerak: suv, stirol, emulsifikator va polimerizatsiya jarayonining tashabbuskori. Stirol oldindan inhibitorlardan (gidrokinon va tributil pirokatekol) chiqariladi. Reaksiyaning tashabbuskorlari suvda eruvchan birikmalardir. Qoida tariqasida, bu kaliy persulfat yoki vodorod dioksididir. Emulsifikator sifatida ishqorlar, sulfonik kislotalarning tuzlari va yog 'kislotalari tuzlari ishlatiladi.
Jarayon quyidagicha. Kastor yog'ining suvli eritmasi reaktorga quyiladi va polimerizatsiya tashabbuskorlari bilan yaxshilab aralashtirilgan stirol qo'shiladi. Olingan aralash 85-95 darajaga qadar isitiladi. Emulsiya tomchilaridan kelib chiqqan sovun mitsellalarida erigan monomer polimerlasha boshlaydi. Polimer-monomer zarrachalari shu tarzda olinadi. Reaksiya vaqtining 20% davomida miselyar sovun adsorbsion qatlamlar hosil bo'lishiga o'tadi. Bundan tashqari, jarayon polimer zarralari ichiga kiradi. Aralashmadagi stirol miqdori taxminan 0,5% bo'lganda reaksiya tugallanadi.
Keyinchalik, emulsiya yog'ingarchilik bosqichiga kiradi, bu esa qoldiq monomer tarkibini kamaytirishga imkon beradi. Shu maqsadda u tuz eritmasi (stol) bilan koagulyatsiya qilinadi va quritiladi. Natijada 0,1 mm gacha bo'lgan zarracha hajmi bo'lgan kukunli massa hosil bo'ladi. Ishqorning qolgan qismi olingan materialning sifatiga ta'sir qiladi. Nopoklarni butunlay yo'q qilish mumkin emas va ularning mavjudligi polimerning sarg'ish rangini keltirib chiqaradi. Bu usul eng yuqori molekulyar og'irlikdagi stirolning polimerlanish mahsulotini olish imkonini beradi. Shu tarzda olingan modda PSE belgisiga ega, uni vaqti-vaqti bilan texnik hujjatlarda va polimerlar bo'yicha eski darsliklarda topish mumkin.
To'xtatib turish (PSS)
Ushbu usul davriy sxema bo'yicha, aralashtirgich va issiqlik o'chiruvchi ko'ylagi bilan jihozlangan reaktorda amalga oshiriladi. Stirolni tayyorlash uchun emulsiya stabilizatorlari (polivinil spirti, natriy polimetakrilat, magniy gidroksidi), shuningdek polimerizatsiya tashabbuskorlari yordamida kimyoviy toza suvda to'xtatiladi. Polimerizatsiya jarayoni bosim ostida, haroratning doimiy o'sishi bilan, 130 ° S gacha bo'ladi. Natijada bokira polistirol santrifüjlash orqali ajratilgan suspenziyadir. Shundan so'ng, modda yuviladi va quritiladi. Bu usul ham eskirgan. U asosan stirol kopolimerlarini sintez qilish uchun javob beradi. U asosan kengaytirilgan polistirol ishlab chiqarishda qo'llaniladi.
Bloklash (PSM)
Ushbu usul doirasida umumiy maqsadli polistirolni olish ikkita sxema bo'yicha amalga oshirilishi mumkin: to'liq va to'liq bo'lmagan konvertatsiya. Uzluksiz sxema bo'yicha termal polimerizatsiya 2-3 ketma-ket ulangan ustunli apparat-reaktorlardan iborat tizimda amalga oshiriladi, ularning har biri aralashtirgich bilan jihozlangan. Reaktsiya haroratni 80 dan 220 ° C gacha oshirib, bosqichma-bosqich amalga oshiriladi. Stirolning konversiya darajasi 80-90% ga yetganda, jarayon to'xtaydi. To'liq bo'lmagan konvertatsiya usuli bilan polimerlanish darajasi 50-60% ga etadi. Reaksiyaga kirmagan stirol monomerining qoldiqlari eritmadan vakuum orqali chiqariladi, uning miqdori 0,01-0,05% ga yetkaziladi. Blok usuli bilan olingan polistirol yuqori barqarorlik va tozalik bilan ajralib turadi. Ushbu texnologiya eng samarali hisoblanadi, chunki u deyarli chiqindiga ega emas.
Polistirolni qo'llash
Polimer shaffof silindrsimon granulalar shaklida ishlab chiqariladi. Ular 190-230 ° S haroratda ekstruziya yoki quyish yo'li bilan yakuniy mahsulotga aylanadi. Ko'p miqdordagi plastmassalar polistiroldan ishlab chiqariladi. U oddiyligi, arzonligi va brendlarning keng assortimenti tufayli tarqaldi. Kundalik hayotimizning ajralmas qismiga aylangan moddadan juda ko'p buyumlar olinadi (bolalar o'yinchoqlari, qadoqlash, bir marta ishlatiladigan idishlar va boshqalar).
Polistirol qurilishda keng qo'llaniladi. Undan issiqlik izolyatsion materiallar ishlab chiqariladi - sendvich panellar, plitalar, qattiq qoliplar va boshqalar. Bundan tashqari, ushbu moddadan pardozlash materiallari ishlab chiqariladi - ship bagetlari va dekorativ plitkalar. Tibbiyotda polimer bir martali ishlatiladigan asboblar va qon quyish tizimlarining ba'zi qismlarini ishlab chiqarish uchun ishlatiladi. Kengaytirilgan polistirol suvni tozalash tizimlarida ham qo'llaniladi. Oziq-ovqat sanoati ushbu polimerdan tayyorlangan tonnalab qadoqlash materiallaridan foydalanadi.
Butadien va stirol-butadien kauchuk qo'shilishi bilan formulasi o'zgartiriladigan yuqori ta'sirli polistirol ham mavjud. Ushbu turdagi polimer polistirolli plastmassa ishlab chiqarishning 60% dan ortig'ini tashkil qiladi.
Benzoldagi moddaning qovushqoqligi o'ta past bo'lganligi sababli harakatchan eritmalarni chekka konsentratsiyalarda olish mumkin. Bu napalm turlaridan birining bir qismi sifatida polistiroldan foydalanishga olib keladi. U quyuqlashtiruvchi rolni o'ynaydi, unda polistirolning molekulyar og'irligi oshgani sayin, yopishqoqlik va haroratga bog'liqlik kamayadi.
Afzalliklar
Oq termoplastik polimer PVX plastmassa uchun, shaffof esa plexiglas uchun ajoyib o'rinbosar bo'lishi mumkin. Modda asosan moslashuvchanligi va ishlov berish qulayligi tufayli mashhurlikka erishdi. U mukammal shakllangan va qayta ishlangan, issiqlik yo'qotilishining oldini oladi va eng muhimi, arzon narxga ega. Polistirol yorug'likni yaxshi o'tkazishi mumkinligi sababli, u hatto binolarni oynalashda ham qo'llaniladi. Biroq, bunday oynalarni quyoshli tomonga joylashtirish mumkin emas, chunki modda ultrabinafsha nurlanish ta'sirida yomonlashadi.
Polistirol uzoq vaqtdan beri ko'piklar va tegishli materiallarni ishlab chiqarish uchun ishlatilgan. Ko'pikli holatdagi polistirolning issiqlik izolyatsion xususiyatlari uni turli maqsadlar uchun binolarda devorlar, pollar, tomlar va shiftlarni izolyatsiyalash uchun ishlatishga imkon beradi. Ko'pikli polistirol boshchiligidagi izolyatsiya materiallarining ko'pligi tufayli oddiy odamlar biz ko'rib chiqayotgan modda haqida bilishadi. Ushbu materiallardan foydalanish oson, chirishga va agressiv muhitga chidamli, shuningdek, mukammal issiqlik izolyatsiyasi xususiyatlari.
Kamchiliklar
Har qanday boshqa materiallar singari, polistirol ham kamchiliklarga ega. Avvalo, bu ekologik xavfsizlik (biz xavfsiz yo'q qilish usullarining yo'qligi haqida gapiramiz), mo'rtlik va yong'in xavfi.
Qayta ishlash
Polistirolning o'zi atrof-muhit uchun xavf tug'dirmaydi, ammo undan olingan ba'zi mahsulotlar maxsus ishlov berishni talab qiladi.
Chiqindilar va uning sopolimerlari eskirgan mahsulotlar va sanoat chiqindilari shaklida to'planadi. Polistirolli plastmassalarni qayta ishlash bir necha usul bilan amalga oshiriladi:
- Og'ir ifloslangan sanoat chiqindilarini utilizatsiya qilish.
- Texnologik chiqindilarni quyish, ekstruziya va presslash yo‘li bilan qayta ishlash.
- Eskirgan mahsulotlarni utilizatsiya qilish.
- Aralash chiqindilarni utilizatsiya qilish.
Polistiroldan ikkilamchi foydalanish atrof-muhitni ifloslantirmasdan eski xom ashyolardan yangi yuqori sifatli mahsulotlarni olish imkonini beradi. Polimerni qayta ishlashning istiqbolli yo'nalishlaridan biri kam qavatli binolarni qurishda qo'llaniladigan polistirolli beton ishlab chiqarishdir.
Termik degradatsiya yoki termal-oksidlanish degradatsiyasi paytida hosil bo'lgan polimer parchalanish mahsulotlari zaharli hisoblanadi. Polimerni qayta ishlash jarayonida qisman parchalanish natijasida benzol, stirol, etilbenzol, uglerod oksidi va toluolning bug'lari ajralib chiqishi mumkin.
Yonayotgan
Polimer yondirilganda karbonat angidrid, karbon monoksit va kuyik ajralib chiqadi. Umuman olganda, polistirolning yonishi uchun reaktsiya tenglamasi quyidagicha ko'rinadi: (C 8 H 8) n + O 2 \u003d CO 2 + H 2 O. Qo'shimchalarni o'z ichiga olgan polimerning yonishi (kuch, bo'yoqlar va boshqalarni oshiradigan komponentlar) .) qator boshqa zararli moddalarning chiqishiga olib keladi.
Blok polistirol ommaviy polimerizatsiya orqali ishlab chiqariladi. Stirolni massada (blokda) polimerlash hozir keng tarqalgan. U tashabbuskorning ishtirokida ham, yo'qligida ham amalga oshirilishi mumkin.
polimerizatsiya tashabbuskorlari lekin odatda benzoil peroksid, azobisizobutirik kislota dinitril va boshqalar. Inisiatorlarning parchalanish mahsulotlari polistirol makromolekulalari tarkibiga kiradi, buning natijasida bu usul bilan yuqori dielektrik qiymatlarga ega polistirolni olish mumkin emas.
Sanoatda yuqori toza polistirolni olish uchun polimerizatsiya inisiatorsiz (termik polimerizatsiya) amalga oshiriladi.
Stirolning chuqur konversiyaga qadar radikal polimerlanish kinetikasi boshqa monomerlarning polimerlanish kinetikasiga qaraganda ancha to'liq o'rganilgan. Bu kerakli xususiyatlarga ega polistirolni olish uchun polimerizatsiyaning harorat rejimini juda aniq hisoblash imkonini beradi.
To'liq konvertatsiya qilish uchun stirolning termal polimerizatsiyasi monomer uzluksiz yo'l aralashtirishsiz ustun tipidagi apparatlarda ("ideal" siljish printsipi) hozirda qo'llanilmaydi, chunki bu jarayon bir qator jiddiy kamchiliklarga ega. Stirolni monomerni to'liq konvertatsiya qilish bilan massaviy polimerizatsiya qilish texnologik jarayonining asosiy kamchiliklari uning uzoq davom etishi, jarayonni yuqori haroratlarda o'tkazish zaruratidir. (200-230 °S) oxirgi bosqichlarda yuqori konversiyaga (99%) erishish, shuningdek, past molekulyar og'irlikdagi (1-rasm) va keng molekulyar og'irlik taqsimotiga ega bo'lgan polimerni olish. Bundan tashqari, konversiya chuqurligi bilan reaksiya massasining viskozitesi sezilarli darajada oshadi va jarayonning oxiriga etadi. 1 10 3 – 1 10 4 Pa s. gacha stirolni termik polimerizatsiya qilish to'liq bo'lmagan monomer konvertatsiyasi (80-95%) aralashtirish ("ideal" aralashtirish printsipi) va qoldiq monomerni olib tashlash bilan ishlaydigan kaskadida reaktsiyani past haroratlarda amalga oshirishga imkon beradi. (140-160 °S) va polistirolni olish torroq molekulyar og'irlik taqsimoti. Bu jarayonning sezilarli darajada faollashishini va yuqori sifatli polistirol ishlab chiqarishni ta'minlaydi.
Stirolni monomerning to'liq bo'lmagan konversiyasiga polimerizatsiya qilishning sanoat jarayonlari matematik modellashtirish usullari yordamida ishlab chiqilgan.
Jarayonni modellashtirishning birinchi bosqichi stirolning termik polimerlanish reaktsiyasining matematik tavsifi (modelidir). Sanoat jarayonlarini hisoblash uchun to'liq kinetik modeldan foydalanish mumkin emas, balki umumiy reaktsiya tezligining konversiyaga bog'liqligi.
Ishlash oralig'ida polistirol uchun harorat 110-150 ° S polimerning molekulyar og'irligi faqat haroratga bog'liq va monomerning konversiya darajasiga bog'liq emas: 
Jarayonni modellashtirishning ikkinchi bosqichi polimerizatsiya jarayonlarini amalga oshirish uchun reaktorlarning matematik tavsifidir. Unda reaksiya muhitining xossalari va reaktordagi issiqlik almashinuvi sharoitlari tavsifi mavjud.
Reaksiya muhitining xususiyatlariga quyidagilar kiradi:
- yopishqoqlik,
- issiqlik o'tkazuvchanligi,
- issiqlik quvvati,
- polimer eritmasi ustidagi bug 'bosimi.
Stirolning polimerizatsiya xususiyati reaksiya muhitining yuqori viskozitesi dan reaktorlarda o'zgarib turadi 1 oldin 1 10 3 Pa s.
Reaktorlarda ma'lum issiqlik uzatishni ta'minlash uchun ma'lum turdagi mikserlar qo'llaniladi va aralashtirish uchun quvvat xarajatlari hisoblanadi. ga aylantirilganda 40% gacha reaksiya muhitining qovushqoqligi va 10 Pa s murojaat qiling varaq aralashtirgichlari(birinchi reaktorda), yuqori yopishqoqliklarda foydali bo'ladi spiral (lenta) mikserlar.
Izotermik reaktorda polimerlanishning asosiy masalalaridan biri issiqlik tarqalishi. Stirol polimerizatsiya jarayonining yuqori intensivligiga bug'lanish va monomerni polimerizatsiyaga qaytarish orqali issiqlikni olib tashlash orqali erishish mumkin. Bundan tashqari, qisman issiqlikni olib tashlash apparatning ko'ylagi orqali amalga oshiriladi. Reaktor ko'ylagidagi reaktsiya massasi va sovutish suvi o'rtasidagi talab qilinadigan harorat farqi issiqlik balansi tenglamasidan aniqlanadi.
Q E + Q N - Q BX -Q X \u003d 0
qayerda Q e- ekzotermik reaksiya issiqligi; Qn- mikserning ishlashi paytida chiqarilgan issiqlik; QBX- reaksiya muhitining kirish oqimini isitish uchun sarflangan issiqlik; Qx- reaktor devori orqali issiqlikni olib tashlash.
Reaktorda barqaror rejimni ta'minlash uchun quyidagi shartga rioya qilish kerak: haroratga qarab issiqlikni olib tashlashning o'zgarishi issiqlik chiqishi o'zgarishidan tezroq sodir bo'lishi kerak.
Reaktorlarning barqaror ishlashi uchun shart-sharoitlarni aniqlagandan so'ng, ularni boshqarish imkoniyati va avtomatik boshqaruvning tegishli vositalarini tanlash masalasi hal qilinadi.
Hozirda stirolning blok polimerizatsiyasi monomerning polimerga to'liq bo'lmagan konvertatsiyasi ikki variant bo'yicha aralashtirilgan reaktorlar kaskadida amalga oshirilgunga qadar:
- erituvchilar yo'qligida;
- erituvchilar yordamida.
Ishlab chiqarish umumiy maqsadli blokli polistirol etilbenzol (15-20%) ishtirokida amalga oshiriladi, bu jarayonda mavjudligi issiqlikni olib tashlashni osonlashtiradi, asbob-uskunalarning, ayniqsa nasoslarning ishlashi, reaktsiya massasining yopishqoqligining pasayishi tufayli, shuningdek, jarayonni boshqarish kabi bir butun.
Quyida umumiy maqsadli blokli polistirolni olish uchun texnologik jarayonlarning tavsifi keltirilgan.
Aralashtirilgan reaktorlar kaskadida monomerni qisman konvertatsiya qilishgacha bo'lgan umumiy maqsadli polistirol bloklarini ishlab chiqarish
Ikki aralashtirilgan reaktor kaskadida blokli umumiy maqsadli polistirol ishlab chiqarishning texnologik sxemasi eng keng tarqalgan bo'lib qo'llaniladi. Jarayon o'z ichiga oladi bosqichlar:
- dastlabki stirolni tayyorlash,
- 1 va 2-bosqich reaktorlarida stirol polimerizatsiyasi,
- olib tashlash va tuzatishreaksiyaga kirishmagan monomer,
- polistirol eritmasini bo'yash,
- polistirol granulyatsiyasi,
- polistirol granulalarini qadoqlash va qadoqlash.
Aralashtirilgan reaktorlar kaskadida blok polistirol ishlab chiqarish sxemasi 1-rasmda ko'rsatilgan.
Kimdan konteynerlar 1 stirol doimiy ravishda dozalash pompasi orqali yuboriladi 1-bosqich reaktor, bu 16 m 3 hajmli konusning pastki qismiga ega vertikal silindrsimon apparatdir. Reaktor tezlikka ega bo'lgan varaq aralashtirgich bilan jihozlangan 30-90 aylanish tezligi. Polimerizatsiya 1-bosqich 2 reaktorida haroratda ishlaydi 110-130 ° S oldin konvertatsiya 32-45% mahsulot brendiga qarab. Reaksiyaning ortiqcha issiqligini olib tashlash reaktsiya massasidan stirolning bir qismini bug'lanishi tufayli sodir bo'ladi.
Reaktor 2-bosqich 3 konstruktsiyasi va o'lchamlari bo'yicha 1-bosqich reaktoriga o'xshash, lekin tezlikda lenta aralashtirgich bilan jihozlangan. 2-8 aylanish tezligi. Bu yuqori viskoz reaktsiya muhitini samarali aralashtirishni ta'minlaydi. 2-bosqich reaktorida polimerlanish ga qadar davom etadi 75-88% haroratdagi konversiya stavkalari 135-160 ° S hosil bo'lgan polimerning darajasiga qarab.
2-bosqich reaktoridan polistirolning stiroldagi eritmasi tushirish nasosi 5 da xizmat qilgan vakuum kamerasi 6 kamida bosim ostida bug 'bilan isitiladigan quvur orqali 2,25 MPa. Shu bilan birga, bu sodir bo'ladi prepolimerizatsiya stirol 90% gacha konversiya darajasi.
Polistirol eritmasi ichkariga kiradi vakuum kamerasi 6 harorat bilan 180-200 ° S. Vakuum kamerasining o'ta qizdirgichining trubkasida polistirol eritmasi isitiladi 240 ° S gacha va 2,0-2,6 kN / m 2 qoldiq bosimi bilan 10 m 3 hajmli ichi bo'sh kameraga kiradi. Bu sodir bo'lganda, eritmadan stirolning bug'lanishi va qoldiq monomer tarkibi 0,1-0,3% gacha kamayadi. Stirol bug'lari regeneratsiya uchun yuboriladi va keyin qaytib keladi sig'im 1.
Polistirol eriydi vakuum kameralari 6 boradi ekstruder 7 va granulyatsiya uchun.
Umumiy maqsadli polistirolni olgandan keyin etilbenzol ishtirokida, ikkinchisi stirol bilan aralashtirilgan yopiq tsiklda. Qurilmalardagi reaktsiyaning ortiqcha issiqligining hajmi stirol va etilbenzolning bir qismini vakuum ostida bug'lantirish orqali amalga oshiriladi. Bug'langan aralashma kondensatsiyalanadi va reaksiya zonasiga qaytadi. Polimerizatorlardagi aralashtirgichlarning normal ishlashini ta'minlash uchun reaktsiya massasining yopishqoqligi doimiy ravishda nazorat qilinadi. Belgilangan yopishqoqlik stirol va etilbenzol aralashmasini etkazib berishni o'zgartirish orqali avtomatik ravishda saqlanadi.
Ikkala polimerizator ham vakuum ostida ishlaydi, jarayon harorati o'zgarib turadi 115-135 ° S va 140-160 ° S mos ravishda. Polimer tarkibi 1-bosqich reaktor yetadi 30-40% , ichida 2-bosqich reaktori - 65-70%. Eritma tarkibiga kiradi 15-20% etilbenzol. 2-bosqich reaktoridan polimer eritmasi vakuum saqlanadigan evaporatatorga kiradi (qoldiq bosim taxminan 2,6 kPa). Stirol va etilbenzol bug'lari chiqariladi va polimer eritmasi evaporatatorning pastki qismida to'planadi, bu erdan 200-230 ° S binoni va granulyatsiya uchun yuboriladi.
Evaporatatordan stirol va etilbenzol bug'lari tozalash uchun skrubberga kiradi, keyin kondensatsiyalanadi va stirol va etilbenzolning dastlabki idishiga qaytadi.
Shunday qilib, jarayonda etilbenzoldan foydalangan holda blokli umumiy maqsadli polistirol ishlab chiqarishning texnologik sxemasi 1-rasmda ko'rsatilgan texnologik sxemadan farq qiladi, faqat tozalagich va stirol va etilbenzol bug 'kondensatori.
To'liq va to'liq bo'lmagan monomer konversiyasi bilan stirolning blokli polimerizatsiyasini qiyosiy baholash
To'liq bo'lmagan monomer konvertatsiyasi bilan stirolni blokli polimerizatsiya qilish usuli stirolni to'liq konvertatsiya qilish bilan blokli polimerizatsiya usuliga nisbatan bir qator afzalliklarga ega:
1) polimerizatsiya qilish muddatining qisqarishi hisobiga polimerizatsiya blokining mahsuldorligi 2 baravardan ko'proq oshadi, bu esa kapital qo'yilmalar va energiya xarajatlarining kamayishiga olib keladi;
2) apparat konstruksiyasi jarayonning texnologik parametrlarini moslashtirish va iste’molchi talablariga qarab turli sifatdagi mahsulotlarni olish imkonini beradi;
3) vakuum kamerasidan chiqadigan polistirol monomerning to'liq konvertatsiyasi (0,5%) bilan ustundan chiqadigan mahsulotga qaraganda kamroq qoldiq monomerni (0,2% gacha) o'z ichiga oladi.
Biroq, monomerning to'liq bo'lmagan konvertatsiyasi bilan jarayonni amalga oshirayotganda, chiqindi mahsulotlar muqarrar - stirolni tozalash kondensatlari. Keng miqyosdagi ishlab chiqarishni amalga oshirishda tozalovchi kondensatlardan foydalanish kerak bo'ladi. Yiliga 100-120 ming tonna polistirol ishlab chiqarish quvvati bilan yiliga 10-12 ming tonna tozalovchi kondensat olinadi.
Yalang'och kondensatlardan foydalanish ikki yo'nalishda amalga oshiriladi:
1) standart tozalikdagi stirolni olish uchun tozalovchi kondensatlarni tozalash (rektifikatsiya);
2) distillangan kondensatlarni polimerizatsiya qilish, bir oz pastroq sifatli polistirolni olish, lekin undan kamroq muhim mahsulotlarni ishlab chiqarish uchun ishlatilishi mumkin. Sanoatda ikkala yo‘nalish ham rivojlanmoqda.
Adabiyotlar ro'yxati:
Zubakova LB, Tvelika AS, Davankov AB Sintetik ion almashinadigan materiallar. M., Kimyo, 1978. 183 b.
Saldadze K M., Valova-Kopylova VD Kompleks hosil qiluvchi ion almashinuvchilar (komplekslar). M., Kimyo, 1980. 256 b.
Kazantsev E. Ya., Paxolkov VS, Kokoshko 3. /O., Chupaxin O. Ya. Ion almashinadigan materiallar, ularning sintezi va xossalari. Sverdlovsk. Ed. Ural politexnika instituti, 1969. 149 b.
Samsonov G. V., Trostyanskaya E. B., Elkin G. E. Ion almashinuvi. Organik moddalarning sorbsiyasi. L., Nauka, 1969. 335 b.
Tulupov PE Ion almashinadigan materiallarning barqarorligi. M., Kimyo, 1984. 240 b. Polyanskiy Ya.G. Ionitlar tomonidan kataliz. M., Kimyo, 1973. 213 b.
Kassidi G. Dj.u Kun K A. Oksidlanish-qaytarilish polimerlari. M., Kimyo, 1967. 214 b. Hernig R. Chelatlovchi ion almashinuvchilar. M., Mir, 1971. 279 b.
Tremillon B. Ion almashinadigan qatronlar bo'yicha ajratish. M., Mir, 1967. 431 b.
Laskorin B. Ya., Smirnova Ya. M., Gantman M. Ya. Ion almashinadigan membranalar va ularning qo'llanilishi. Moskva, Gosatomizdat, 1961. 162 b.
Egorov EV, Novikov PD Ion almashinadigan materiallarga ionlashtiruvchi nurlanishning ta'siri. M., Atomizdat, 1965. 398 b.
Egorov E. V., Makarova S. B. Radiokimyoda ion almashinuvi. M., Atomizdat,
449-topshiriq (w)
Sanoatda stirol qanday ishlab chiqariladi? Uning polimerlanish sxemasini keltiring. Polimerlarning chiziqli va uch o‘lchovli tuzilmalarini diagrammalar yordamida chizing.
Yechim:
Stirolning olinishi va polimerlanishi
Ko'pchilik stirol(taxminan 85%) sanoatda dehidrogenatsiyani oladi m
etilbenzol 600-650 ° S haroratda, atmosfera bosimida va o'ta qizdirilgan suv bug'lari bilan 3-10 marta suyultiriladi. Kaliy karbonat qo'shilgan oksidli temir-xrom katalizatorlari ishlatiladi.
Qolgan 15% ni olishning boshqa sanoat usuli suvsizlanishdir. metilfenilkarbinol, etilbenzol gidroperoksiddan propilen oksidi ishlab chiqarish jarayonida hosil bo'ladi. Etilbenzol gidroperoksidi etilbenzoldan havoni katalitik bo'lmagan oksidlanish yo'li bilan olinadi.
Stirolning anionoid polimerlanish sxemasi:
Polistirol- formulaga ega termoplastik amorf polimer:
[CH 2 \u003d C (C 6 H 5) H] n------------> [-CH 2 - C (C 6 H 5) H -] n
stirol polistirol
Stirolning polimerizatsiyasi suyuq ammiakdagi natriy yoki kaliy amidlari ta'sirida yuzaga keladi.
Polimer tuzilmalari:
O'ziga xoslik chiziqli va tarmoqlangan polimerlar- makromolekulyar zanjirlar orasida birlamchi (kimyoviy) bog'larning yo'qligi; ular orasida maxsus ikkilamchi molekulalararo kuchlar harakat qiladi.
Chiziqli polimer molekulalari:
Tarmoqlangan chiziqli molekulalar:
Agar a makromolekulyar zanjirlar bir qator ko'ndalang ko'priklar (uch o'lchovli ramka) hosil qiluvchi kimyoviy bog'lar bilan o'zaro bog'langan bo'lsa, unda bunday murakkab makromolekulaning tuzilishi fazoviy deb ataladi. Fazoviy polimerlardagi valent bog'lanishlar barcha yo'nalishlarda tasodifiy ravishda ajralib chiqadi. Ular orasida o'zaro bog'lanishlarning kam uchraydigan joylashuviga ega polimerlar mavjud. Ushbu polimerlar tarmoq deb ataladi.
Polimerlarning uch o'lchovli tuzilmalari:
Polimerning tarmoq tuzilishi:
Polistirol
Guruch. 1. Polistirolning chiziqli tuzilishi
Poliyorganosiloksan
Guruch. 2. Poliorganosiloksanning uch o'lchovli tuzilishi
Sintetik polimerlar
Yigirmanchi asrda sintetik yuqori molekulyar birikmalar - polimerlarning paydo bo'lishi texnik inqilob bo'ldi. Polimerlar turli amaliy sohalarda keng qo'llaniladi. Ularga asoslanib, materiallar yangi, ko'p jihatdan, ilgari ma'lum bo'lgan materiallardan sezilarli darajada ustun bo'lgan g'ayrioddiy xususiyatlarga ega yaratilgan.
Polimerlar molekulalari takrorlanuvchi birliklar - monomerlardan tashkil topgan birikmalardir.
ma'lum tabiiy polimerlar . Bularga polipeptidlar va oqsillar, polisaxaridlar, nuklein kislotalar kiradi.
Sintetik polimerlar past molekulyar og'irlikdagi monomerlarning polimerizatsiyasi va polikondensatsiyasi (pastga qarang) natijasida olingan.
Polimerlarning strukturaviy tasnifi
a) chiziqli polimerlar
Ular chiziqli zanjirli tuzilishga ega. Ularning nomlari prefiks qo'shilgan monomer nomidan olingan poli-:
b) tarmoq polimerlari:
c) tarmoqli uch o'lchovli polimerlar:
Turli monomerlarning sopolimerlanishi beradi sopolimerlar . Masalan:
Polimerlarning fizik-kimyoviy xossalari polimerlanish darajasi (n qiymati) va polimerning fazoviy tuzilishi bilan belgilanadi. Ular suyuqlik, gum yoki qattiq bo'lishi mumkin.
Qattiq polimerlar qizdirilganda turlicha harakat qiladi.
Termoplastik polimerlar- qizdirilganda ular eriydi va sovutgandan so'ng istalgan shaklni oladi. Bu cheksiz ko'p marta takrorlanishi mumkin.
Termoset polimerlari- Bu suyuq yoki plastmassa moddalar bo'lib, ular qizdirilganda ma'lum bir shaklda qotib qoladi va keyin qizdirilganda erimaydi.
Polimer hosil bo'lish reaksiyalari polimerlanish
Polimerizatsiya monomer molekulalarining o'sib borayotgan zanjirning oxiriga ketma-ket biriktirilishi. Bunday holda, barcha monomer atomlari zanjirning bir qismidir va reaktsiya davomida hech narsa ajralib chiqmaydi.
Polimerlanish reaksiyasini boshlash uchun inisiator yordamida monomer molekulalarini faollashtirish kerak. Boshlovchining turiga qarab, bor
radikal
katyonik va
anion polimerizatsiyasi.
Radikal polimerizatsiya
Termoliz yoki fotoliz jarayonida erkin radikallarni hosil qila oladigan moddalar radikal polimerizatsiya tashabbuskorlari sifatida ishlatiladi, ko'pincha bu organik peroksidlar yoki azo birikmalar, masalan:
UV nurlari bilan qizdirilganda yoki yoritilsa, bu birikmalar radikallarni hosil qiladi:
Polimerizatsiya reaktsiyasi uch bosqichni o'z ichiga oladi:
boshlash,
zanjir o'sishi,
Zanjirning uzilishi.
Masalan, stirolning polimerizatsiyasi:
reaktsiya mexanizmi
a) boshlash:
b) zanjir o'sishi:
c) ochiq tutashuv:
Radikal polimerlanish monomerlar bilan oson kechadi, ularda hosil bo'lgan radikallar qo'sh bog'dagi o'rinbosarlarning ta'sirida barqarorlashadi. Keltirilgan misolda benzil tipidagi radikal hosil bo'ladi.
Radikal polimerlanish natijasida polietilen, polivinilxlorid, polimetilmetakrilat, polistirol va ularning sopolimerlari olinadi.
Kationik polimerlanish
Bunda monomer alkenlarning faollashuvi suv ishtirokida protik kislotalar yoki Lyuis kislotalari (BF 3, AlCl 3, FeCl 3) tomonidan amalga oshiriladi. Reaktsiya qo'sh bog'ga elektrofil qo'shilish sifatida davom etadi.
Masalan, izobutilenning polimerizatsiyasi:
reaktsiya mexanizmi
a) boshlash:
b) zanjir o'sishi:
c) ochiq tutashuv:
Kationik polimerlanish elektron beruvchi o'rinbosarlari bo'lgan vinil birikmalari uchun xosdir: izobutilen, butilvinil efir, a-metilstirol.
