Шикізаттың сипаттамасы

Жоспар

Кіріспе

Полиуретандар дегеніміз негізгі тізбектерінде уретанды топтардың макромолекулалары бар жоғары молкулалық қосылыстар болып табылады.

. N.C.O.
I II
Н О

Өзінің құрылысы және қасиеттері бойынша полиуретандар полиамидтерге ұқсас болып келеді, себебі уретанды топтамағ амидті топ кіреді.

. N .C.
I II
Н О

Полиуретандарды синтездеудің ең кең таралған әдістері болып ди және полиизоцианаттарды, яғни екі немесе одан да көп ггидроксильді топтарға ие полиизоцианаттарды сатылы (миграциялық) полимерлену есептеледі. Мұндай құрамында гидроксильді топтары бар қосылыстар ретінде көпшілік жағдайларда жай және күрделі құрылыстағы полиэфирлер пайдаланылады. Бұл жағдайда алынатын полиуретандарды полиэфируретандар деп атайды.
Алғаш рет полиуретандар гликольдер және диизоцианаттар негізінде шамамен 30 жыл бұрын алынған, ал изоцианаттар саласындағы алғашқы зерттеулерді 1848 жылдарға жатқызуға болады, ол кезде Вюрц және Гофман алифатты және ароматты изоцианаттарды синтездеп және олардың қасиеттерін суреттеді.

Пән: Өнеркәсіп, Өндіріс
Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 14 бет
Таңдаулыға:

Кіріспе

Полиуретандар дегеніміз негізгі тізбектерінде уретанды топтардың
макромолекулалары бар жоғары молкулалық қосылыстар болып табылады.

- N-C-O-
I II
Н О

Өзінің құрылысы және қасиеттері бойынша полиуретандар полиамидтерге
ұқсас болып келеді, себебі уретанды топтамағ амидті топ кіреді.

- N -C-
I II
Н О

Полиуретандарды синтездеудің ең кең таралған әдістері болып ди және
полиизоцианаттарды, яғни екі немесе одан да көп ггидроксильді топтарға ие
полиизоцианаттарды сатылы (миграциялық) полимерлену есептеледі. Мұндай
құрамында гидроксильді топтары бар қосылыстар ретінде көпшілік жағдайларда
жай және күрделі құрылыстағы полиэфирлер пайдаланылады. Бұл жағдайда
алынатын полиуретандарды полиэфируретандар деп атайды.
Алғаш рет полиуретандар гликольдер және диизоцианаттар негізінде
шамамен 30 жыл бұрын алынған, ал изоцианаттар саласындағы алғашқы
зерттеулерді 1848 жылдарға жатқызуға болады, ол кезде Вюрц және Гофман
алифатты және ароматты изоцианаттарды синтездеп және олардың қасиеттерін
суреттеді.
Изоцианаттарды ұзақ уақыт бойы кеңінен зерттеу осы заттардың кіші
шығымымен шектеліп отырды, олар ол кезде белгілі әдістермен алынатын болды.
Осы кластағы қосылыстарды зерттеуге деген қызығушылық Хентшель жоғары
шығыммен изоцианаттарды алудың ең қарапайым әдісін ашқаннан кейін қайта
жаңғырды, ол кезде полиизацианаттарды алу біріншілік аминдерді фосгендеуге
негізделді.
1937 жылы Байер диизоцианаттар қатысуымен сатылы полимерлеу реакциясын
ашты, ал бірнеше одан кейін сызықты полиуретандардың өнеркәсіптік өндірісі
жолға қойылды, ол кезде алынған сызықты уретандар талшықтар және
пластикалық массалар алу үшін қолданылды.
Қазіргі уақытта полиуретандардың және оның негізіндегі әртүрлі
материалдардың өндірісі едәуір масштабтарға жетті, әсіресе техникалық
дамыған елдерде жоғары болды. Полиуретандар эластикалық және қатаң
пенопластарды, талшықтарды, каучуктер, резиналар, желімдер, лактар және
т.б. алу үшін кеңінен қолданылады.

Шикізаттың сипаттамасы, полимерді алу механизмі

Полиуретандарды өндіру үшін негізгі шикізат болып изоцианаттар және
құрамында кемінде екі функционалды тобы бар гидроксильді қосылыстар
есептеледі.
Изоцианттар. Алифатты және ароматты қатардағы ди- және
триизоцианаттарды синтездеудің өнеркәсіптік тәсілдері сәйкес ди және
триаминдерді фосгендеуге негізделген:

Н2N – R – NH2 + СІ – С – СІ О = С = N – R – N
= С = О
-4НСІ
Диизоцианат
Н2N – R – NH2 + 3СІ – С – СІ О = С = N – R – N
= С = О
І ІІ -6НСІ
І
N
ІІ
С
ІІ
О
Триизоцианат

Реакцияны еріткіштер ортасында (толуол, о- және п-хлорбензол)
жүргізеді. Реакция аяқталған соң фосгеннің артық мөлшерін азотпен немесе
көміртегінің қос тотығымен үрлеу арқылы аластатады және еріткіштерді айдап
болған соң изоцианатты вакуумдық айдаумен тазалайды.
Изоцианаттар негізінен түссіз сұйықтықтар болып келеді, және күрт
иіске және жасауратушы әрекетке ие.
Полиуретандар өндірісінде ең кеңінен қолданылатындарға толуилен – 2,4
– диизоцианат (І) және гексаметилендиизоцианат (ІІ) жатады:
СН3
N=C=O
1) ІІ)
О=C=N-(CH2)6-N=C=O

N=C=O
Бұлармен қатар басқа да диизоцианаттар (толуилен – 2,6 – диизоцианат,
толуилен-2,4- және толуилен-2,6-диизоцианаттар, нафтилен – 1,5 –
диизоцианат және т.б.) пайдаланылады, ал триизоцианаттардан – трифенилметан
-4,4, А-триизоцианат пайдаланылады.
Алғаш рет полиуретандар негізіндегі лак бояушы материалдар қырықыншы
жылдары дайындала бастады. 1963 жылдан бастап полиуретанды сырлар жне
эмальдар өндірісі шет елдерде жаңа типтегі полиуретандардың ашылуына
байлансты қарқынды дами бастады, ол олардың қолданылу аймағына едәуір
дәрежеде кеңюіне ықпал етті. ТМД елдерінде соңғы жылдары бірқатар
полиуретанды лак бояғыш материалдардың өндірістері салынды.
Полиуретанды материалдардың негізгі компоненттері болып
полиизоцианаттар және полигидроциклді қосылыстар (полиолдар) есептеледі.
Полиизоцианаттарда бос изоцианатты топтардың болуы олардың сутегінің
қозғалғыш атомы бар қосылыстар мен жақсы әрекеттесуге қабілеттілігін
қамтамасыз етеді:

R-N=C=O + Н-R →R−NH−CO−R

Көпшілік жағдайларда реакцияның өнімі тұрақты, бірак кейде газ тәрізді
бөлшектерді бөле отырып ыдырауы мүмкін.
Сутегінің қозғалғыш атомына ие қосылыстар ретінде біріншілік аминдер,
біріншілік спирттер, су, мочевина, екіншілік және үшіншілік спирттер,
уретандар және карбонды қышқылдар (қосылыстар өздерінің реакцияға түсу
қабілеттілігінің кему тәртібіне сәйкес орналасқан) қолданылады.
Изоцианаттар біріншілік аминдер тіпті 00с температурада да
әрекеттеседі және бұл жағдайда екі орынбасарлы мочевиналар түзіледі:

RNCO+RNH2 →RNHCONHR

Изоцианаттардың спирттермен реакциясына стерикалық кедергілер өте
жоғары дәрежеде әсер етеді. Алып қарайтын болсақ, біріншілік спирттер
изоцианаттармен жылдам әрекеттеседі, ол 25-500С аралығындағы температурада
байқалады және реакция нәтижесінде түзілетін өнімдер карбаматтар деп
аталады:

RNCO+RОН →RNHCO
‌‌‌ ‌ΙΙ
О
Изоцианаттардың екіншілік спирттермен әрекеттесуі біріншілік
спирттермен әрекеттесуге ұқсас жүреді, бірақ 3 рет ыдырау жүреді.
Изоцианаттардың сумен әрекеттесуі карбамин қышқылының түзілуіне алып
келеді, ол аминге және көміртегінің қос тотығына жылдам ыдырайды:

RNCO+Н2О → [RNHCOН] → RNH2 + СО2↑
ІІ
О

Мочевиналар изоцианаттармен осы тәрізді жылдамдықпен әрекеттеседі,
және мұнда орынбасарлы биурет түзіледі:

СОNHR
Ι
RNCO+ R NHCONHR → RNCONHR

Изоцианаттардың уретандармен әрекеттесуі реакциялық массаны 1000с
төмен температураға дейін қыздырғанда жүреді, және орынбасқан аллофанат
түзіледі:
СОNHR
Ι
RNCO+ R NHCONHR → RNCOОR

Изоцианаттар карбон қышқылдарымен аралас ангидридтер түзеді, олар
орынбасқан аминдер түзе отырып ыдырайды:

RNCO+ R COОH →[RNHCO- O - OСОR] → RNHCOR + СО2

Жоғарыда келтірілген реакциялар өнімдерінің тұрақтылығы әртүрлі болып
келеді; уретандар және мочевиналар химиялық тұрақтылығы жөнінен
аллофанаттар және биуреттерден басып озады.
Гидроксильді қосылыстар. Полиуретандарды синтездеу үшін шикізаттар
ретінде гидроксильді қосылыстардың әтүрлі типтер – жай және күрдлі
полиэфирлер, жай политиоэфирлер, полиацетальдар, кастролы май, және оның
туындылары, сонымен қатар төмен молекулалы гликольдар пайдаланылады.
Жай полиэфирлер этиленнің немесе пропиленнің және төменмолекулалы екі-
, үш-, және көп атомды спирттердің жоғары молекулалы екі және одан да көп
гидроксиль топтарына ие туындылары болып келеді.
Полиуретандарды синтездеу үшін көбінесе олигомерлі сұйық, молекулалық
массасы 500-3000 арасында болатын полиэфирполиолдар пайдаланылады.
Полиоксипропилендиол – гидроксильді соңғы топтары бар жай полиэфир
болып табылады, ол пропиленнің тотығын сілтілер немесе сілтілік металдардың
алкоголяттарының қатысында полимерлеу арқылы алынады. Инициаторлар ретінде
пропиленгликоль немесе дипропиленгликоль пайдаланылады.

Полимерлерд алу технологиясы және процестің параметрлері

Изоцианаттар жоғаы реакцияға түсу қабілетіне ие. Олардың гидроксильді
қосылыстармен әрекеттсуі жылудың едәуір мөлшерінің бөлінуімен күзетіледі
және полиуретандардың түзілуіне алып келеді. Полимерлердің молекулалық
массас бастапқы компоненттердің функционалдылығына, олардың қатынасына,
температураға және реакцияның жалғасу ұзақтығына, араластыру
интенсивтілігіне және басқа да факторларға байланысты болады.
Бифункционалды мономерлер әрекеттескенде, мысалы диизоцианаттар және
гликольдер, сызықты құрылымдағы полимерлер түзіледі. Гликольдердің
гидроксильді топтарының қозғалғыш сутегі атомдары изоцианатты топ азот
атомына миграцияланады, және гликоль молекуласының қалдықтары изоцианатты
топтың көміртегі атомдарына қосылады. Реакциялар сатылы полимерлеу
механизмімен жүреді және полимердің молекулалық массасының баяу ұлғаюымен
күзетіледі:

O = С = N – R – N = C = O + HO - R - OH

O = С = N – R – NН - C = O - R - OH
ІІ
О

O = С = N – R – NН - C = O - R - OH + O = С = N – R – N = C = O →

O = С = N – R – NН - C = O - R - O – NH – R – N = С = О
ІІ ІІ
... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.