Полиакрилонитрильді талшықтардың өндірісі


Карботізбекті полимерлердің ішіндще ең кең таралғаны болып полиакрилонитрильден және полиакрилонитрильдің екінші компонент әртүрлі мөлшеріне ие сополимерлерінен алынатын талшықтар ие.
Қолданылатын полимердің құрамына байланысты осы түрдегі талшықтарды шартты түрде екі топқа бөлуге болады: полиакрилонитрильді, яғни акрилонитрильдің полимерлерінен немесе екінші компонент мөлшері 15 пайыздан көп болмайтын сополимерлерінен алынатындар, және медакрильді, яғни, екінші компоненттің 40-60 пайыз мөлшеріне ие болатын акрилонитрил сополимерлерінен алынатын талшықтар.
Полиакрилонитрильдің негізгі массасы бірінші топ сополимерлерінен алынады. Сополимерлерді қолдану қажеттілігі таза полиакрилонитрильден алынатын талшықтарды бояудың қиындығымен және талшықты жоғары қатаңдығымен байланысты. Модакрильді талшықтар зған мөлшерлерде шығарылады, себебі бірқатар көрсеткіштер бойынша (жарыққа төзімділігі және кейбір басқалары) олар полиакрилонитрильді талшықтардан төмен болып келеді. Модакрильді талшықтарды жасау үшін акрилонитриль және винилхлоридтер сополимерлері іс жүзінде қолданысқа ие.
Полиакрилонитрильді талшықтардың өнеркәсіптік өндірісі полиакрилонитрильдің синтезделгеніне көп уақыт болғанына қарамастан салыстырмалы түрде жақын уақыттарда басталды. Бұл политакрилонитрильдің ыдырамастан балқымайтындығымен, және сондықтан да одан алынатын талшықтар тек ерітінділерден қалыптау арылы алынатындығымен түсіндіріледі. Полиакрилонитрил органикалық еріткіштерде еритіндіктен тура келетін еріткішті таңдау үшін аз уақыт жұмсалған жоқ.
Полиакрилонитрилді талшық шығаратын зауыт бірінші рет 1950 жылы АҚШ-та құрылды. Сонымен бір мезгілде осы талшықтың шығарылуы ГДР

Пән: Өнеркәсіп, Өндіріс
Жұмыс түрі: Материал
Көлемі: 15 бет
Бұл жұмыстың бағасы: 400 теңге




Полиакрилонитрильді талшықтардың өндірісі

Карботізбекті полимерлердің ішіндще ең кең таралғаны болып
полиакрилонитрильден және полиакрилонитрильдің екінші компонент әртүрлі
мөлшеріне ие сополимерлерінен алынатын талшықтар ие.
Қолданылатын полимердің құрамына байланысты осы түрдегі талшықтарды
шартты түрде екі топқа бөлуге болады: полиакрилонитрильді, яғни
акрилонитрильдің полимерлерінен немесе екінші компонент мөлшері 15 пайыздан
көп болмайтын сополимерлерінен алынатындар, және медакрильді, яғни, екінші
компоненттің 40-60 пайыз мөлшеріне ие болатын акрилонитрил сополимерлерінен
алынатын талшықтар.
Полиакрилонитрильдің негізгі массасы бірінші топ сополимерлерінен
алынады. Сополимерлерді қолдану қажеттілігі таза полиакрилонитрильден
алынатын талшықтарды бояудың қиындығымен және талшықты жоғары қатаңдығымен
байланысты. Модакрильді талшықтар зған мөлшерлерде шығарылады, себебі
бірқатар көрсеткіштер бойынша (жарыққа төзімділігі және кейбір басқалары)
олар полиакрилонитрильді талшықтардан төмен болып келеді. Модакрильді
талшықтарды жасау үшін акрилонитриль және винилхлоридтер сополимерлері іс
жүзінде қолданысқа ие.
Полиакрилонитрильді талшықтардың өнеркәсіптік өндірісі
полиакрилонитрильдің синтезделгеніне көп уақыт болғанына қарамастан
салыстырмалы түрде жақын уақыттарда басталды. Бұл политакрилонитрильдің
ыдырамастан балқымайтындығымен, және сондықтан да одан алынатын талшықтар
тек ерітінділерден қалыптау арылы алынатындығымен түсіндіріледі.
Полиакрилонитрил органикалық еріткіштерде еритіндіктен тура келетін
еріткішті таңдау үшін аз уақыт жұмсалған жоқ.
Полиакрилонитрилді талшық шығаратын зауыт бірінші рет 1950 жылы АҚШ-та
құрылды. Сонымен бір мезгілде осы талшықтың шығарылуы ГДР және ФРГ – да
ұйымдастырылды. Кеңес одағында полиакрилонитрилді талшық өндірісі
өнеркәсіптік масштабта 1963 жылы құрылды.
Қазіргі уақытта полиакрилонитрилді талшық көптеген елдерде әртүрлі
атаулармен шығарылады: нитрон (Кеңес Одағында); орлон, акрилон және дарлан
(АҚШ); прелана (ГДР); ПАН, дралан (ФРГ); куртель (Англия); кашмилон
(Жапония) және т.б.
Полиакрилонитрилді талшықтың өндірісі жылдам қарқынмен дамып келе
жатыр, және осы көрсеткіш бойынша да поолиэфирлі және полипропиленді талшық
өндірістерінен ғана қалады. Соңғы 20 жылда полиакрилонитрилді талшықтың
өндірісі 15 еседен жоғары өсті, және 1982 жылдарға таяу 2076 мың тоннаға
жетті. Полиакрилонитрилді талшықтың өндірісінің мұншалықты тез өсуі
негізінен талшықтың бағалы тұтынушылықтық қасиеттеріне байланысты, ол жүнді
талшықтарды толықтай алмастырушы ретінде пайдаланыла алады деп айтуға
болады.
Полиакрилонитрилден алынатын өнімдердің негізгі түрі болып (шамамен 95
пайыз) талшық есептеледі, ал техникалық жіп өте аз мөлшерде (не бәрі 5
пайыз) ғана шығарылады.
Полиакрилонитрилді талшықтарды алу үшін шикізат ретінде негізінен
пропиленнен және аммиактан синтезделетін акрилонитрил (акрил қышқылыныңы
нитрилі) қолданылады.
Акрилонитрил (СН2 =СНСN) – жеңіл ұшатын түссіз улы сұйықтық, ол 780С
температурада қайнайды және 83,60С температурада ериді. Акрилонитрилдің
булары ауамен араласып 30-170 гм3 концентрацияларда жарылысқа қауіпті
қоспа түзеді. Акрилонитрилдің өздігінен тұтану температурасы – 4810С.
Техникалық өнімдегі негізгі заттардың мөлшері кемінде 99,9 пайыз болуы
қажет.
Акрилонитрилдің сополимерлеріне алуда екінші компонент ретінде
метилакрилат, винилацетат, акриламид, итакон қышқылы және винилхлорид
пайдаланылады.
Акрилонитрил полимерлерін және сополимерлерін синтездеу талшықтарды
қалыптау үшін пайдаланылады, ол қағида бойынша синтитикалық талшықтар
зауыттарында жүзге асырылады.
Акрилонитрилдің полимерлерін және сополимерлерін алудың негізгі әдісі
болып полимерлеудің лакты әдісі есептеледі. Лакты әдіспен қатар суспензиялы
полимерлеу әдісі де пайдаланылады. Полиакрилонитрил ақ ұнтақ тәрізді зат
болып келеді, ол 220-2300С температурада жұмсарып және сонымен бір мезгілде
ыдырайды; диметиформамидте, диметилсульфоксидте, этиленкарбонатта, натрий
роданидінің концентрленген сулы ерітінділерінде, концентрленген азот
қышқылында ериді. Екінші компоненттің жоғары мөлшерлеріне ие сополимерлері
ацетанда ериді.
15 пайызға дейінгі мөлшерде екінші компоненттен тұратын сополимерлері
қасиеттерінің негізгі көрсеткіштері бойынша (ерігіштігі, термотөзімділігі)
іс жүзінде таза полиакрилонитрилден сәл ғана ерекшеленеді. Полимерлердің
және сополимерлердің молекулалық массасы 40 000 – 60 000 құрайды.
Полиакрилонитрилді талшықтарды тек ерітінділерден қалыптау әдісімен
ғана алады. Осы талшықтар өндірісінің технологиялық процесі бірнеше
сатылардан тұрады: олардың негізгілері болып келесілер есептеледі:
1) иіру ерітіндісін алу және оны қалыптауға дайындау;
2) талшықты қалыптау;
3) талшықтарды одан ары өңдеу (керу, термофиксациялау және басқа
операциялар).
Полиакрилонитрилден талшықты өндірудің технологиялық процесі
Полиакрилонитрилді талшықты өндірудің технологиялық процесі негізінен
басқа да карботізбекті талшықтарды ерітінділерден қалыптау процестеріне
ұқсас және келесі негізгі операциялардан тұрды:
1) иіру ерітіндісін алу;
2) сүзу және ауаны аластату;
3) талшықтарды қалыптау, ерітікішті регенерациялау;
4) кептіру (сулы әдіспен қалыптау кезінде);
5) керу;
6) термофиксациялау;
7) бұрау (жіптерді алуда);
8) өру (жіптер алуда);
9) сұрыптау және маркілеу.
Басқа да карботізбекті талшықтарды алу сияқты полимерлерді синтездеу
негізінен көп жағдайларда химиялық өнеркәсіп зауыттарында жүзеге асырылады,
және синтеттикалық талшықтар зауытына дайын полимерлер келіп түседі.
Соңғы жылдары өндірістік шарттарда акрилонитрилді алудың үздіксіз
әдісі жасалып енгізілді, және талшықтарды қалыптау полимерлеу кезінде
алынатын тұтқыр ерітінділерден жүргізіле бастауда.
Олай болса, мұндай жолмен мысалы, крутель талшығы алынады, ол
акрилонитрилдің метиакрилатпен және роданидті натрийдің концентрленген
ерітіндісіндегі итаконды қышқылмен сополимері ерітіндісінен түзіледі.
Акрилонитрилдің полимерленуі сол ерітіндіде жүргізіледі.
Прогрессивті әдіс арқасында сополимерлерді алудың технологиялық
процесі және одан талшықтарды қалыптау едәуір қарапайымдатылады.

Акрилонитрилді алу
Акрил қышқылының нитрилін, яғни полиакрилонитрилді алу үшін бастапқы
мономер болып саналатын затты синтездеу осы мақсатта көптонналы
оргшаникалық шикізаттардың әртүрін қолдана отырып әртүрлі әдістермен жүзеге
асырылуы мүмкін. Ең жоғары практикалық қызығушылыққа акрилонитрилді
синтездеудің келесі әдістері ие: этилен тотығынан, ацетальдегидтен,
ацетиленнен және әсіресе пропиленнен.
Этилен тотықтарынан акрилонитрил алу. Акрилонитрилдің синтезделуі
этилен тотығынан екі сатыда жүргізіледі.
Бірінші сатыда этилен тотығының синильді қышқылмен әрекеттесуінен
этиленциангидрин түзіледі:

СН2–0–СН2+НСN СУ → -катализатор → НО – СН2 – СН2-СN

Екінші сатыда этиленциангидридтің 180-2000С температурада
дегидратациялану нәтижесінде металдар тотықтары қатысында (АI2O3) немесі
сілтілі металдар тұздары қатысында акрилонитрил түзіледі:

НО – СН2 – СН2 – СN (-Н2О) → СН2 – СНСN

Бұл әдіс бірақта үнемділігі аз болып саналады. 1 тонна акрилонитрил
алу үшін 1,05-1,4 тонна этилен тотығы және 0,62 тонна синил қышқылы қажет
болады.
Ацетальдегидтен акрилонитрил алу. Бұл әдіс бойынша бастапқыда а –
оксипропионнитрил (сүт қышқылының нитрилі) түзіледі, ол (50-600С )
температурада сірке альдегиді және синил қышқылы қатысында алынады:

СН3 – СОН + НCN → Na2СО3 → СН3 – СНСN – ОН

Одан соң а – оксипропионнитрил 6500С температурада катализатор
қатысында – 85 пайыздық Н3РО4 дегидратацияланады:

СН3 – СНСN – ОН → СН2 = СНСN

Бұл әдіс сірке альдегидін этиленді тікелей тотықтыру арқылы алуда
белгілі бір қызығушылықтар туғызады. 1 тонна акрилонитрил алу үшін 0,93
тонна ацетальдегид және 0,56 тонна синил қышқылы жұмсалады.
Ацетиленнен акрилонитрилді алу. Акрилонитрилді ацетиленнен синтездеу
ең ең өнеркәсіптік маңызға ие болған, ол НСN – ның С2Н2 тікелей қосылуына
негізделген.

СН = СН + НСN → СН2 = СНСN

Полиакрилонитрилді алу

[-СН2 = СНСN-]
Бұл полиакрилонитрил акрилонитрилді асқын тотқты инициаторлар
қатысында немесе диазоқосылыстар қатысында эмулсиялы радикалды полимерлеу
жолымен алынады.
Полиакрилонитрил макромолекуоласында буындардың орналасуы жайлы
әдебиеттерде мәліметтер жоқ, бірақ оның химиялық түрленулері циантоптары
1,3 жағдайда екендігін көрсетеді.

...- СН2 – СНСN – СН2 – СНСN – СН2 – СНСN - ...
полиакрилонитрил 40000 – 70 000 арасындағы молекулалық массаға ие,
тығыздығы 1,13 – 1,16 гсм3; шынылану температурасы 800С; 2200С
температурада ыдырайды. Диметилформамидте, лактамдарда, сулы нитрометанда,
КСNS сулы ерітінділерінде, мырыш хлориді сулы ерітіндісінде, литий бромиді
сулы ерітіндісінде және басқа да тұздарда ериді. Полиакрилонитрил жақсы
термотөзімділікке және жоғары физика – механикалық көрсеткіштерге ие.
Жарыққа төзімділігі бойынша ол барлық дерлік белгілі полимерлерден асып
түседі.
Сонымен бірге стереоретті (синдиотактикалық) полиакрилонитрил
карилонитрилдің радиациялық полимерленуімен алынған, оны алу температурасы
– 94 тен 1300С дейінгі аралықты құрайды. Бұл полимердің қасиеттері әлі
толық суреттелмеген.
Полиакрилонитрил талшықтар өндірісінде, сонымен қатар пластикалық
массалар алуда пайдаланылады. Өнеркәсіптің қолдануға акрилонитрилдің
бутадиенмен, винилхлоридпен, винилацетатпен, винилпиридинмен, акриламидпен
сополимерлері ие.
Акрилонитрилдің полимерленуі
Акрилонитрилдің полимерленуінде және талшық түзетін полиакрилонитрилді
алуда әлі күнге тек радикалды тізбекті полимерлену пайдаланылады.
Акрилонитрилдің сипаттық ерекшелігі болып басқа карботізбекті
мономерлермен салыстырғанда ерігіштігі есептеледі, соған қарамастан ол суда
шекті ерігіштікке ие. 200С температурада суда тек 7 пайыз ғана акрилонитрил
ериді. Соның арқасында суда еритін полиакрилонитрилді полимерлеу әдісін
жасауға мүмкіндік туды. Реакция гомогенді жүйеде басталып және гетерогенді
жүйеде аяқталады, себебі алынатын полиакрилонитрил суда ерімейді және
тұнбаға түседі. Акрилонитрилдің полимерленуінде келесі үш әдіс практикалық
маңызға ие:
1) эмульсиялық полимерлеу;
2) суда еріген мономердің полимерленуі (жеке алып қарағанда,
полимерлеудің статикалық әдісі);
3) талшықты қалыптау үшін тікелей пайдаланылатын полимердің
концентрленген ерітіндісі түзілетін ерітіндідегі полимерлеу (бұл
полимерлеудің лакты әдісі деп аталады).
Эмулсиялық полимерлеу. Бұл әдіс қазіргі уақытта әртүрлі синтетикалық
карботізбекті полимерлеуді өндіруде негізгі әдіс болып саналады. Ол
өнеркәсіпте полиакрилонитрилді алуда кеңінен пайдаланылады. Инициаторлар
ретінде асқын тотықтар, жеке алып қарайитын болсақ, аммоний персульфаты
және сутегі асқын тотығы пайдаланылады.
Статикалық полимерлеу. Талшықтарды өндіру үшін қолданылатын
полиакрилонитрил сонымен қатар суда еріген акрилонитрил полимерленуімен
алынады. Осы әдістің нұсқаларының бірі Кеңес Одағында жасалғаны статикалық
полимерлеу деп аталады. Полимерлеудің бұл әдісі акрилонитрилдің сулы
ерітіндісінде тотығу – тотықсыздандыру жүйесі қатысында жүзеге асырылады.
Себебі акрилонитрилдің суда ерігіштігі шектеулі және небәрі 7 пайыз ғана
құрайды, олай болса, полимерлеу көп жағдайда сұйықтықтың үлкен модулінде
жүргізіледі, және осы әдістің кемшілігі болып саналады. Түзілетін
полиакрилонитрил сулы ерітіндіден гранулалар түрінде түзіледі.
Ауаның оттегісі акрилонитрил тізбекті полимерленуінің ингибиторы болып
саналатындықтан, оттегінің әсерін азайту мақсатында осы полиакрилонитрилді
синтездеу процесі араластырусыз жүргізіледі (ерітінді статикалық үйде
болады). Полимерлеу температурасы ... жалғасы
Ұқсас жұмыстар
Полиакрилонитрильді талшықтардың өндірісі жайында
Талшықтардың классификациясы
Химиялық талшықтардың классификациясы
«Химиялық талшықтардың технологиясы» пәнінен студенттердің практикалық сабақтары
Мақта өндірісі
Жасанды талшықтардың қасиеттері мен өңдіріс технологиясы
Линолеум өндірісі
Синтетикалық талшықтар өндірісі
Синтетикалық гетерошынжырлы талшықтардың қасиеттері және өндіріс технологиясы
Консервілер өндірісі. Консервілер өндірісі технологиясы
Пәндер

Қазақ тілінде жазылған рефераттар, курстық жұмыстар, дипломдық жұмыстар бойынша біздің қор №1 болып табылады.

Байланыс

Qazaqstan
Phone: 777 614 50 20
WhatsApp: 777 614 50 20
Email: info@stud.kz
Көмек / Помощь
Арайлым
Біз міндетті түрде жауап береміз!
Мы обязательно ответим!
Жіберу / Отправить

Рахмет!
Хабарлама жіберілді. / Сообщение отправлено.

Email: info@stud.kz

Phone: 777 614 50 20
Жабу / Закрыть

Көмек / Помощь