Поливинилхлоридті алу технологиясы
КІРІСПЕ
1.1 ШЫҒЫС ӨНІМДЕРІ. СИПАТТАМАСЫ
ВИНИЛХЛОРИДТІҢ ХИМИЯЛЫҚ ҚАСИЕТТЕРІ
Винилхлоридтің қоршаған ортаға әсері.
Негізгі Бөлім
2. ПОЛИВИНИЛХЛОРИДТІ АЛУДЫҢ ФИЗИКА . ХИМИЯСЫ. АЛУ ӘДІСТЕРІ
2.1 ПОЛИВИНИЛХЛОРИДТІ АЛУ
2.2 ВИНИЛХЛОРИДТІ ПОЛИМЕРЛЕУ ЗАҢДЫЛЫҚТАРЫ
2.3 ГЕЛЬ.ЭФФЕКТ
2.3 ТІЗБЕККЕ БЕРІЛУІ ЖӘНЕ ПОЛИМЕРДІҢ МОЛЕКУЛАЛЫҚ МАССАСЫ
3. ПОЛИВИНИЛХЛОРИДТІ АЛУ ТЕХНОЛОГИЯСЫ
3.1 ВИНИЛХЛОРИДТІ МАССАДА ӨНДІРУ
Эмульсиядағы поливинилхлорид өндірісі
3.2 ҚАТТЫ ПОЛИВИНИЛХЛОРИД ӨНДІРІСІ
3.5 Эластикалық поливинилхлорид өндірісі
3.3 ПВХ ӨНДІРУ КЕЗІНДЕГІ ҚАУІПСІЗДІК ТЕХНИКАСЫ
4. ПВХ ҚАСИЕТТЕРІ
4.1 ПВХ ФИЗИКА . МЕХАНИКАЛЫҚ ҚАСИЕТТЕРІ
Поливинилхлоридтің қолданылуы
1.1 ШЫҒЫС ӨНІМДЕРІ. СИПАТТАМАСЫ
ВИНИЛХЛОРИДТІҢ ХИМИЯЛЫҚ ҚАСИЕТТЕРІ
Винилхлоридтің қоршаған ортаға әсері.
Негізгі Бөлім
2. ПОЛИВИНИЛХЛОРИДТІ АЛУДЫҢ ФИЗИКА . ХИМИЯСЫ. АЛУ ӘДІСТЕРІ
2.1 ПОЛИВИНИЛХЛОРИДТІ АЛУ
2.2 ВИНИЛХЛОРИДТІ ПОЛИМЕРЛЕУ ЗАҢДЫЛЫҚТАРЫ
2.3 ГЕЛЬ.ЭФФЕКТ
2.3 ТІЗБЕККЕ БЕРІЛУІ ЖӘНЕ ПОЛИМЕРДІҢ МОЛЕКУЛАЛЫҚ МАССАСЫ
3. ПОЛИВИНИЛХЛОРИДТІ АЛУ ТЕХНОЛОГИЯСЫ
3.1 ВИНИЛХЛОРИДТІ МАССАДА ӨНДІРУ
Эмульсиядағы поливинилхлорид өндірісі
3.2 ҚАТТЫ ПОЛИВИНИЛХЛОРИД ӨНДІРІСІ
3.5 Эластикалық поливинилхлорид өндірісі
3.3 ПВХ ӨНДІРУ КЕЗІНДЕГІ ҚАУІПСІЗДІК ТЕХНИКАСЫ
4. ПВХ ҚАСИЕТТЕРІ
4.1 ПВХ ФИЗИКА . МЕХАНИКАЛЫҚ ҚАСИЕТТЕРІ
Поливинилхлоридтің қолданылуы
КІРІСПЕ
Мақсаты: Поливинилхлорид жайлы жалпы түсінік беру, оның алыну әдістері мен өндірісте алу технологияларымен танысу, өндіру кезіндегі қауіпсіздік техникасын, сол сияқты физика – химиялық және физика – механикалық қасиеттерін қарастыру.
Тақырыптың өзектілігі:
• Қазіргі таңда поливинилхлоридті жоғары экономикалық эффективтілігі мен өндірістің түрлі салаларында қолдану көптеген әлем елдерінде кеңінен етек жаюы оның шикізатының арзан қол жетімді болуы.
• поливинилхлорид алу әдісі мен синтездеу технологиясына бірінші дәрежелі қызығушылық тудырып қана қоймай, сонымен қатар тұрақтандыру, оптималды құрам принципін жасау, поливинилхлоридтен алынған материалдар мен өнімдердің ұзақ уақыт қызмет етуін қамтамасыз ету принциптері.
Поливинилхлорид (ПВХ) – винилхлоридті полимерлеу, этиленді хлормен орынбасу арқылы алынған термопластикалық материал. Әлемдік өндірісте шығарылатын полимерлік өнімдердің ішіндегі жетекші орынды иеленеді. Бұл полимердің негізінде алуан түрлі мақсатқа негізделген үш мыңнан астам түрлі материалдар алынады және олар жыл өткен сайын жаңа қолданысқа ие болуда.
Алғаш рет хлорлы винилді 1935 жылы Реньо дихлорэтанды сілтінің спирттік ерітіндісімен әрекеттестіріп алған болатын. 1912 жылы полимерлерді алу үшін винил – галогенидтерді өнеркәсіпте қолдануға бірінші патент берілді. Бірақ поливинилхлорид тек 1935 жылы ғана сауда өніміне айналды. Поливинилхлоридпен жұмыс істеу барысында басты қиыншылық – оның макромолекуласының аз тұрақты болуы [1].
Полимерлерді қайта өндіру, сақтау және эксплуатациялау процесі кезінде көптеген химиялық, биологиялық және физикалық факторларға ұшырайды: жылу, жарық, оттегі, озон, ылғалдылық, агрессивті химиялық және биохимиялық реагенттер, механикалық күштер полимердің физикалық және химиялық қасиеттерінің қайтымсыз өзгеруіне, тозуына, пайдалы эксплуатационды комплекстің қасиеттерінің жойылуына және бұзылуына әкеледі. Дегенмен, поливинилхлоридті жоғары экономикалық эффективтілігі мен өндірістің түрлі салаларында қолдану көптеген әлем елдерінде кеңінен етек жаюы оның шикізатының арзан қол жетімді болуы.
Поливинилхлоридтен материалдар мен бұйымдарды жасау кезінде полимерді пластификатор, тұрақатандырғыш, лубрикант (майлағыш),
Мақсаты: Поливинилхлорид жайлы жалпы түсінік беру, оның алыну әдістері мен өндірісте алу технологияларымен танысу, өндіру кезіндегі қауіпсіздік техникасын, сол сияқты физика – химиялық және физика – механикалық қасиеттерін қарастыру.
Тақырыптың өзектілігі:
• Қазіргі таңда поливинилхлоридті жоғары экономикалық эффективтілігі мен өндірістің түрлі салаларында қолдану көптеген әлем елдерінде кеңінен етек жаюы оның шикізатының арзан қол жетімді болуы.
• поливинилхлорид алу әдісі мен синтездеу технологиясына бірінші дәрежелі қызығушылық тудырып қана қоймай, сонымен қатар тұрақтандыру, оптималды құрам принципін жасау, поливинилхлоридтен алынған материалдар мен өнімдердің ұзақ уақыт қызмет етуін қамтамасыз ету принциптері.
Поливинилхлорид (ПВХ) – винилхлоридті полимерлеу, этиленді хлормен орынбасу арқылы алынған термопластикалық материал. Әлемдік өндірісте шығарылатын полимерлік өнімдердің ішіндегі жетекші орынды иеленеді. Бұл полимердің негізінде алуан түрлі мақсатқа негізделген үш мыңнан астам түрлі материалдар алынады және олар жыл өткен сайын жаңа қолданысқа ие болуда.
Алғаш рет хлорлы винилді 1935 жылы Реньо дихлорэтанды сілтінің спирттік ерітіндісімен әрекеттестіріп алған болатын. 1912 жылы полимерлерді алу үшін винил – галогенидтерді өнеркәсіпте қолдануға бірінші патент берілді. Бірақ поливинилхлорид тек 1935 жылы ғана сауда өніміне айналды. Поливинилхлоридпен жұмыс істеу барысында басты қиыншылық – оның макромолекуласының аз тұрақты болуы [1].
Полимерлерді қайта өндіру, сақтау және эксплуатациялау процесі кезінде көптеген химиялық, биологиялық және физикалық факторларға ұшырайды: жылу, жарық, оттегі, озон, ылғалдылық, агрессивті химиялық және биохимиялық реагенттер, механикалық күштер полимердің физикалық және химиялық қасиеттерінің қайтымсыз өзгеруіне, тозуына, пайдалы эксплуатационды комплекстің қасиеттерінің жойылуына және бұзылуына әкеледі. Дегенмен, поливинилхлоридті жоғары экономикалық эффективтілігі мен өндірістің түрлі салаларында қолдану көптеген әлем елдерінде кеңінен етек жаюы оның шикізатының арзан қол жетімді болуы.
Поливинилхлоридтен материалдар мен бұйымдарды жасау кезінде полимерді пластификатор, тұрақатандырғыш, лубрикант (майлағыш),
Кіріспе
Мақсаты: Поливинилхлорид жайлы жалпы түсінік беру, оның алыну әдістері мен өндірісте алу технологияларымен танысу, өндіру кезіндегі қауіпсіздік техникасын, сол сияқты физика - химиялық және физика - механикалық қасиеттерін қарастыру.
Тақырыптың өзектілігі:
* Қазіргі таңда поливинилхлоридті жоғары экономикалық эффективтілігі мен өндірістің түрлі салаларында қолдану көптеген әлем елдерінде кеңінен етек жаюы оның шикізатының арзан қол жетімді болуы.
* поливинилхлорид алу әдісі мен синтездеу технологиясына бірінші дәрежелі қызығушылық тудырып қана қоймай, сонымен қатар тұрақтандыру, оптималды құрам принципін жасау, поливинилхлоридтен алынған материалдар мен өнімдердің ұзақ уақыт қызмет етуін қамтамасыз ету принциптері.
Поливинилхлорид (ПВХ) - винилхлоридті полимерлеу, этиленді хлормен орынбасу арқылы алынған термопластикалық материал. Әлемдік өндірісте шығарылатын полимерлік өнімдердің ішіндегі жетекші орынды иеленеді. Бұл полимердің негізінде алуан түрлі мақсатқа негізделген үш мыңнан астам түрлі материалдар алынады және олар жыл өткен сайын жаңа қолданысқа ие болуда.
Алғаш рет хлорлы винилді 1935 жылы Реньо дихлорэтанды сілтінің спирттік ерітіндісімен әрекеттестіріп алған болатын. 1912 жылы полимерлерді алу үшін винил - галогенидтерді өнеркәсіпте қолдануға бірінші патент берілді. Бірақ поливинилхлорид тек 1935 жылы ғана сауда өніміне айналды. Поливинилхлоридпен жұмыс істеу барысында басты қиыншылық - оның макромолекуласының аз тұрақты болуы [1].
Полимерлерді қайта өндіру, сақтау және эксплуатациялау процесі кезінде көптеген химиялық, биологиялық және физикалық факторларға ұшырайды: жылу, жарық, оттегі, озон, ылғалдылық, агрессивті химиялық және биохимиялық реагенттер, механикалық күштер полимердің физикалық және химиялық қасиеттерінің қайтымсыз өзгеруіне, тозуына, пайдалы эксплуатационды комплекстің қасиеттерінің жойылуына және бұзылуына әкеледі. Дегенмен, поливинилхлоридті жоғары экономикалық эффективтілігі мен өндірістің түрлі салаларында қолдану көптеген әлем елдерінде кеңінен етек жаюы оның шикізатының арзан қол жетімді болуы.
Поливинилхлоридтен материалдар мен бұйымдарды жасау кезінде полимерді пластификатор, тұрақатандырғыш, лубрикант (майлағыш), толтырғыш, бояғыш заттар рөлін атқаратын түрлі қоспалармен әрекеттестіріп, поливинилхлоридтен алынған материалдар мен бұйымдарға спецификалық қасиет береді.
Поливинилхлоридтен пластиктелген (жұмсақ және жартылай жұмсақ) және сол сияқты пластиктенбеген (қатты ) бұйымдар алынды.
Пластиктелген поливинилхлоридтерді изоляция және электрөткізгіштер мен кабельдердің қабығы, қаптағыштар, линолеум, жасанды былғары алу үшін, иілгіш құбырлар жасауда қолданылады.
Пластиктенбеген поливинилхлорид қатты құбырлар мен фитингтер өндірісінде (канализация, газ және су жабдықтағыштар), декоративті, конструктивті, тартпа шкафтар, электротехникалық бұйымдар, пенопласт (дыбыс, жылу изоляция, толтырғыш материалдар), сыйымдылықтар (банка, бөтелке, ыдыстар), панель, талшықтар және т.б. алуда қолданыс табады.
Поливинилхлоридті химиялық аппараттардың құбыр өткізгіштерін, цистерна немесе қорларды хлор, тұз және күкірт қышқылы және басқа да агрессивті орталардан сақтау үшін қолдануға көп мән беріледі.
Басында айтып өткеніміздей, поливинилхлорид басқа да полимерлер сияқты сақтау кезінде, қайта өндіруде және эксплуатациялау кезінде тозудың көптеген түрлеріне ұшырайды. Сомен бірге поливинилхлоридтің түрлі химиялық айналуларын бақылауға болады. Тозу процесінің дамуында ішкі факторлар - макротізбектердің құрылысы мен құрылымы үлкен рөл атқарады. Көбіне поливинилхлоридтің құрылысының өзгеруін молекуланың қайта бағытталуы, ішкі кернеудің азаюы, полимерлі тізбектің үзілуі мен тігілуіне байланысты деуге болады. Сол секілді ұшқыш компоненттердің булануы, пластификаторлардың экстракциясы, суды жұтуы, еріп кетуі, ісінуі және т.б. себептері болуы мүмкін.
Жоғарыда айтылғандар тек поливинилхлорид алу әдісі мен синтездеу технологиясына бірінші дәрежелі қызығушылық тудырып қана қоймайды. Сонымен қатар тұрақтандыру, оптималды құрам принципін жасау, поливинилхлоридтен алынған материалдар мен өнімдердің ұзақ уақыт қызмет етуін қамтамасыз ету болып табылады.
1.1 Шығыс өнімдері. сипаттамасы
Поливинилхлорид өндірісінің бастапқы шикізаты ретінде винилхлорид қолданылады. Ол сұраныс және қолданылуы бойынша этилен мономерінен кейін екінші орынды алады.
Бөлме температурасында және атмосфералық қысым жағдайындағы винилхлорид эфир иісті түссіз газға ұқсайды. Қайнау температурасы - 13, 9ºС және тығыздығы 970 кгм3. Винилхлорид ацетонда, этил спиртінде, ароматты және алифатты көмірсутектерде ериді, бірақ суда мүлдем ерімейді.
Винилхлорид - тез тұтанғыш зат. Оның ауамен қоспасы қопарылыс береді; жанған кезде түршіктіргіш, улы және коррозиялық - белсенді заттар (улы фосген) бөледі.
Жарықтану температурасы: −78°С, өздігінен тұтану температурасы 472°С. Ауада тұтану шегі 3,6-33%. Винилхлоридтің жануы кезінде жалынды сөндіруді тек газ беруді тоқтатқаннан кейін жүргізеді. Бұған көп мөлшерде су қолданылады, сол кезде ыстық беткі қабатты салқындата отырып, тығыз тұман тәріздес перде түзіледі.
Винилхлорид адам ағзасының орталық нерв жүйесіне, сүйек, тері, ми, жүрек - қантамыр жүйесіне комплексті улы әсер тигізеді. Иммундық өзгерістер мен түрлі ісік ауруларына әкеледі. Сол сияқты канцерогенді, мутагенді және тератогенді әсер береді. Көптеген зерттеушілер винилхлоридтің әсері тері мен ағзаларда түрлі ісік ауруларын тудыруы мүмкін дейді. Сонымен қатар ми, өкпе, лимфалық және гемапоэтикалық (қан түзуге қатысатын ағзалар мен тері) ауруларын тудырады. Сол сияқты этанолды қолдану винилхлоридтің канцерогенді эффектісін тек үдетуі мүмкін.
Винилхлоридті әр түрлі әдістермен алады:
oo Ацетиленді катализатор қатысында гидрохлорлау.
oo Дихлорэтанды пиролиздеу немесе спирт ерітіндісінде сілтімен дегидрохлорлау.
oo Этиленді жоғары температурамен хлорлау.
oo Этиленді тотықпен хлорлау.
Винилхлоридті алу дәл қазіргі уақытта жалғыз ғана мысал көмірсутектерді тотықтырып хлорлау әдісі жүзеге асады.
Бірінші сатыда 1,2 - дихлорэтан түзіледі.
Кейін алынған дихлорэтанды пиролизге ұшыратып, винилхлорид пен HCl аламыз.
HCl қолдануда ПВХ алу үшін этиленді тотықтырып хлорлау сатысына жібереді.
Винилхлоридті жылу мен от көзінен, сұйық күйде 1422°C температура қатынасында - үлкен сфералы металды, аздап тұрақтандырғыш қосылған (мысалы: гидрохинон) сыйымдылықтарда сақталады. Сыйымдылықтар өздігінен бекітілетін клапанды, қысымды реттегіш құралмен және жалын өшіргішпен жабдықталуы керек [2].
Зат салынған контейнер жақсы желдетілген жерде сақталынып, сыртқы температурасы 50°C - тан төмен жағдайында болуы керек. Мыспен әрекеттесуінен аулақ болу керек, кез келген от немесе жылу көздерінен, тотықтырғыштар, каустикалық сода мен активті металдармен жанаспауын бақылау қажет. Тұрақтандырылған хлорлы винил сұйық күйде, суытқышы бар болат цистерналар арқылы жеткізіліледі.
Винилхлоридтің химиялық қасиеттері
Винилхлоридтің қатысуымен болатын реакцияларды екі топқа бөлеміз. Бірінші топқа галоген қатысатын реакциялар, ал екінші топқа еселі байланыстардың орналасуына байланысты жүретін реакциялар.
Галоген атомының қатысуымен жүретін реакция.
Галоген атомы галогентуындылардың ішінде (галоген көміртек атомы негізінде қос байланысты болады) ең аз жылжымалы келеді, сондықтан мұндай реакциялар активті реагенттер мен катализаторларды қолдану алқылы жүзеге асады.
Галогенсутектерді ыдырату
HCl - ды отщепление өте күшті негіздер, соның ішінде натрий металының сұйық аммиак (NH3) ортасындағы әсері арқылы өтеді.
Процесс:
Бензолмен әрекеттесуі.
Фридель - Крафтс катализаторы қатысында өтеді. Бензолда AlCl3 суспензиясын дайындайды да оған винилхлоридті енгізеді.
1-хлор-1-фенилэтан 1,1-дифенилэтан
Дәл осы қорытындыны түзілген HCl - дың хлорды винилмен әрекеттестіріп алуға болады.
Нәтижесінде, 1,1-дихлорэтан түзіледі, ол кейін бензолмен әрекеттесіп, 1,1-дифинилэтан түзілуіне әкеледі.
Винил эфирлерінің түзілуі.
Винил эфирлері өте бағалы мономерлер болып табылады, олардың жалпы формуласы:
Олар винилхлоридтің тотыққан қосылыстармен (спирттер, фенолдар) немесе дайын алкоголяттармен әрекеттесу нәтижесінде түзіледі.
Спирттермен осыған ұқсас реакциялар 80 - 100 [º]С температурасы шамасында эфирдің жоғары шығымымен жүреді. Карбон қышқылдарын винилдейтін болсақ, күрделі винил эфирлерін алуымызға болады.
Схема бойынша:
Сусыз ортадағы галогендердің қосылуы, галоген еселі байланыс орны бойынша үш галогентуындыны түзе отырып қосылады.
1,1,2-трихлорэтан
Судың қатысында хлордың судағы еруі нәтижесінде хлорлы қышқыл түзіледі.
Галогенсутектің қосылуы. Винилхлоридке қосылатын галоген кейбір металдар қатысында сутек хлоридімен қышқыл түзеді.
Қосылу реакциясы Морковников ережесіне сәйкес келеді.
Аналогты түрде аралас галогентуындыларды алуға болады:
3) Тотыққан галогентуындылардың қосылуы.
Әсіресе маңызды реакциялардың бірі хлорметил спиртінің қосылу реакциясы, нәтижесінде HCl - дың формальдегидке қосылу реакциясы жүреді.
Қосылу реакция тағы да Морковников ережесімен жүреді. Реакция өнімі хлорметил спирті болып табылады.
3,3-дихлор-1-1пропан
Винилхлоридтің қоршаған ортаға әсері.
Винилхлорид қоршаған ортада оны өндіру кезінде және қайта өңдеудегі қалдықтары нәтижесінде пайда болады. Мамандардың бағалауы бойынша, винилхлоридтің 99% - нан көбі ауада қалып кетеді. Сол кезде гидроксил - радикалдар әсерінен оның фотохимиялық деградациясы өтеді. Оның жартылау ыдырау периоды 18 сағатқа тең.
Топырақтың беткі қабатындағы винилхлорид тез буланады, бірақ ол грунт сулары арқылы тереңдікке өтіп кетуі мүмкін. Өсімдіктер мен жануарларда жиналмайды. Топырақ пен суда винилхлорид микроағзалардың әсерімен аэробты биодеградацияға ұшырауы мүмкін.
Негізгі Бөлім
2. Поливинилхлоридті алудың физика - химиясы. Алу әдістері
0.1 Поливинилхлоридті алу
Поливинилхлоридті кәсіпорын өндірісінде үш әдіспен алады:
1) Периодты схемада суспензионды полимерлеу.
Құрамында 0,02-0,05% инициатор массасы бар (диазоқосылыстар) винилхлоридті құрамында 0,02-0,05% қорғаныш коллоид (метилгидроксипропилцеллюлоза, поливинил спирті) массасымен сулы ортада қарқынды түрде араластырамыз. Қоспаны 45-65ºC температураға дейін қыздырады (винилхлоридтің қажетті молекулалық массасына тәуелді) және поливинилхлоридтің біртекті массасын алу үшін берілген температураны тар көлемде ұстап тұрады. Полимерлену винилхлорид тамшысында өтеді, бұл кезде бөлшектердің агрегаттануы өтеді. Нәтижесінде өлшемі 100-300 мкм болатын кеуекті түйіршіктер алынады. Реактордағы қысым төмендеген соң (винилхлоридке айналу дәрежесі шамамен 85-90%) әрекеттеспей қалған мономерді жойып, поливинилхлоридті фильтрлеп алады, токтың ыстық ауасында кептіріп, електен өткізіп, өлшеніп оралады. Полимерлену үлкен көлемді (200м3 дейін) реакторда өткізіледі. Жаңа өндіріс орындары толығымен автоматтандырылған. Винилхлоридтің меншікті шығысы 1,03-1,05 тт.
Бұл әдістің артықшылығы: реакция жылуын оңай бөлуі, жоғары өнімділік, поливинилхлоридтің біршама тазалығы, өндіру кезінде компоненттерімен жақсы араласады, поливинилхлоридке түрлі қоспаларды қосып және көрсеткіштерін модификациялауды кең ауқымда өзгерту мүмкіндігінде.
2) Массадағы полимерлеуді периодтық схема бойынша екі сатыда жүргізеді: Бірінші сатыда винилхлоридтің құрамында 0,02-0,05% инициатор массасын 10% - дық дәрежесіне айналғанға дейін қарқын түрде араластырып полимерлейді. Нәтижесінде екі сатыда реакторға кеп түсетін поливинилхлоридтің мономердегі жұқа бөлшектері алынады. Осы жерге қосымша мономер мен инициатор санын қосып, берілген температурада жай араластыра отырып винилхлоридті 80% - ға дейін айналу дәрежесіне жеткенше полимерлеуді жүргізе береміз. Екінші сатыда поливинилхлорид бөлшектерінің өсуі және олардың бөлшектік агрегаттануы жүреді (жаңа бөлшектер түзілмейді). Бірінші сатыда температура мен араластыру жылдамдығына байланысты өлшемі 100-300 мкм кеуекті поливинилхлорид түйіршіктері алынады. Полимерленбей қалған винилхлоридті жойып,поливинилхлоридті азотпен үрлеп електеп өткізеді. Ұнтақ сусымалы және оңай өңделеді.
Суспензиялық әдістің артықшылығы: сулы фазаны дайындау сатысының болмауы, поливинилхлоридті бөлу және кептіру, нәтижесінде аз капитал жұмсалады,энергия шығыны мен қызмет ету шығындары азяды.
Кемшіліктері: реакция жылуын бөлу және аппаратура қабырғасында қыртыстың пайда болуын қиындатады; түзілген поливинилхлорид молекулалық массасы бойынша біртекті емес; оның термотұрақтылығы бірінші әдіспен алынған поливинилхлоридке қарағанда төмен [3].
3) Периодты және үздіксіз схема бойынша эмульсионды полимерлеу. Бұған суда еритін инициаторлар (сутек пероксиді, персульфат), эмульгаторлар ретінде - ПАВ (алкил немесе арилсульфат,сульфонат) қолданылады. Құрамында 0,5% - ға дейін инициатор массасы мен 3% - ға дейін эмульгатор әрекеттесіп, сулы фазада радикал тудырады, кейін полимерлену процесі эмульгатор мицелласында жалғасады. Үздіксіз технология бойынша сулы фаза мен винилхлорид реакторға түседі. Полимерлену 45-60ºC температурасында және жай араластыру арқылы жүреді. 0,03-0,5 мкм поливинилхлорид бөлшектерінен өлшемді түзілген 40-50% - ды латекс реактордың төменгі жағынан енгізіледі. Винилхлоридтің айналу дәрежесі 90-95%. Периодты технология кезінде компоненттерді (сулы орта, винилхлорид және әдеттегі латекстің біршама саны, т.б. қоспалар) реакторға артып, оларды барлық көлемде араластырады. Алынған латекс винилхлоридті жойғаннан кейін бүріккіш камераларында кептіреді және поливинилхлорид ұнтағын електен өткізеді. Үздіксіз процесі жоғары өнімді болғанымен, артықшылығы периодтылығына байланысты немесе ол арқылы поливинилхлоридті қажетті түйіршіктелген құрамда (бөлшектердің өлшемі шамамен 0,5-2 мкм) алуға болады. Эмульсионды поливинилхлорид полимерлену кезінде енгізілген қосымша заттармен біршама ластанған, сондықтан бұдан тек пасталар мен пластизолдар жасайды.
Суспензиялық полимерлеумен әлемде поливинилхлоридтің 80% өндіреді, ал қалған екі әдіспен ~10% - дан келеді.
0.2 Винилхлоридті полимерлеу заңдылықтары
Бірінші полимерлеу деген не екенін есімізге түсірейік.
Полимерлеу дегеніміз - мономерлердің активті орталыққа тізбектеліп қосылуының нәтижесінде макромолекулалардың түзілу әдістері. Реакция нәтижесінде қосалқы заттар бөлінбейді, ал алынған полимерлердің құрамы мономерге сай келеді.
Поливинилхлоридті радикалды полимерлену арқылы алады. Полимерлеуді иницирлеу тотықтар мен азоқосылыстардың ыдырауы кезінде түзілетін бос радикалдарға байланысты болады.
Пайда болған бос радикалдар мономермен активті орталық түзе отырып полимерленуді иницирлейді.
Поливинилхлорид синтезі кезінде тізбектердің берілуі тек радикал арқылы ғана емес, мономер немесе полимерде мына схема бойынша өтеді:
Винилхлоридті фотополимерлеу жарық қатысында инициаторсыз өте жай өтеді, ал ультракүлгін сәулесі әсерінен тез өтеді. Полимерлену жылдамдығы реакция температурасын жоғарылату ментотықтарды қосу арқылы біршама жоғарылатуға болады [4].
Оттегі мен инициатор қатысынсыз винилхлоридтің термиялық полимерленуі өтпейді, бірақ оттек қатысында полимер кейбір индуктивті периодтан кейін анағұрлым тез өтеді.
Индуктивті период кезінде оттегі винилхлоридпен тотық түзе отырып әрекеттеседі, кейін радикалдарға ыдырап, полимер процесін туғызады. Шамамен 20 - 110ºС температурада 50 - 100 сағ қыздырған кезде оттегі қатыспайтын болса, полимер түзілмейді. Винилхлоридті полимерлеуді тотықтар қатысында блокта немесе эмульсияда өткізетін болсақ, ауадан қарағанда азот атмосферасында тез өтеді.
Полимерлеу реакциясы түрлі қоспаларға өте сезімтал.Ацетилен, метил мен этил спирті, тұз қышқылы процесс жылдамдығын қатты баяулатса, ал стирол,гидрохинон, резорцин, анилин, фенол, бром және калий перманганаты тоқтатып тастайды. Мысалы, стиролдың мардымсыз қоспасы полимерлену реакциясының жылдамдығын бірден төмендетеді және полимердің молекулалық массасын айтарлықтай азайтады, ал стиролды 1% - дан жоғары енгізетін болсақ, онда реакция мүлдем тоқтап қалады.
Винилхлоридті ерітіндіде полимерлегенде реакция жылдамдығы төмендеп, полимердің молекулалалық массасы азаяды. Еріткіш полимер тізбектерінің орналасу жүйесіне әсер етеді. Көптеген еріткіштерде (метил және этил спирті, бензол, толуол, ацетон, сірке қышқылы және т.б.) поливинилхлорид түзілуде ерітіндіден мономерлерге ыдырап кетеді. Ыдыраған полимер салыстырмалы түрде таза, құрамында инициатор мен төменмолекулалы фракциялар жоқ.
Винилхлорид мономерін винилацетат мономерімен ерітіндіде полимерлеу арқылы әрекеттестіріп алынған сополимерлер кең қолданылады.
Винилхлоридті полимерлеу кезінде бастапқы түзілген полимердің өзгерісіне әкелетін екіншілік реакциялар өтуі мүмкін. Егер процесс 75ºС - тан жоғары температурада өтетін болса, түзілген полимер бастапқы кезде көп уақыт қыздырылған күйде болады, полимер молекуласынан хлорлы сутек ыдырайды. Әсіресе бұл процесс еріткіштер қатысында тез өтеді.
Егер винилхлоридті полимерлеуді жұмсақ жағдайда (70ºС және одан төмен) өткізсе, онда құрамында хлор мен алынған өнімдер теорияға сәйкес болады.
Винилхлоридтің блокта, яғни, сұйық фазада инициатор қатысында полимерлену механизмі жақсы зерттелген. Бұл зерттеулердің нәтижесіне сүйенсек, полимерлену әдеттегідей радикалды - тізбекті механизмі бойынша жүреді, бірақ оның екі спецификалық қасиеттері бар:
1) Реакцияның басталған кезінен бастап полимерлену жылдамдығын жоғарылатқан кезде ~50% дейін мономердің айналуы, яғни гель эффектінің пайда болуы.
2) Басқа винил қосылыстарын полимерлеуге қарағанда, тізбектің берілу реакциясының жылдамдығына үлкен мән берілуі.
Винилхлоридті полимерлеудегі осы екі қасиеттер практикалық қолданысқа ие. Біріншісі, эмульсионды және суспензионды полимерленудегі жылдамдықтың тұрақтанбауының себебі болып табылады. Екінші қасиеті алынатын полимердің молекулалық массасына үлкен әсерін тигізеді.
2.3 Гель-эффект
Винилхлорид тотықтар мен азоқосылыстар қатысында 30 - 80ºС температурада жылдам полимерленеді. Полимер мономерде мүлдем ерімейтіндіктен, полимерлену бастала сала оның ыдырауы жүреді. Мұндай процесс гетерогенді деп аталады [5]. Мономерге айналуы ~50% болғанда, полимерлену жылдамдығы 50ºС температурада бензоил перексидінің түрлі санында максималды болып келеді, бастапқы сатыда реакция жылдамдығы үздіксіз жоғарылайды, ал 50% - ға айналғанда біртіндеп азаяды.
Бұған ұқсас нәтижелерді винилхлоридті сутек пероксидімен иницирлеп, эмульсионды полимерлеу арқылы алады. Көптеген зерттеулерге сүйенсек, полимерленудің жылдамдығының ұлғаюы, ингибитор немесе бәсеңдеткіштердің қатысуының салдары емес. Ол қоспаның бар - жоғына тәуелді емес. Гель - эффект сөзіне бірнеше түсінік бар, бірақ олар нақты дәлелденбеген.
0.3 Тізбекке берілуі және полимердің молекулалық массасы
Көптеген зерттеулер винилхлоридті бензоил пероксиді қатысында полимерлегенде, полимердің молекулалық массасы мыналарды көрсетті:
1) Инициатор концентрациясына тәуелді емес, бірақ неғұрлым жоғары концентрацияда бірден төмендейді;
2) Мономердің айналу дәрежесіне тәуелді болмайды;
3) Полимерленудің температурасы өскен сайын азаяды.
Өндірісте алынатын поливинилхлоридтің молекулалық массасын инициатор концентрациясын өзгертпей, полимерлену температурасын өзгерту арқылы реттейді.
Поливинилхлоридтің полимерлену дәрежесі Pn тек температураға тәуелді, яғни температураны жоғарылатқан сайын салмағы аз молекулалы полимерлер түзіледі. Поливинилхлоридтің орташасанды молекулалық салмағы осмостық әдіс арқылы зерттегенде, оның температурасын 30 дан 130ºС - қа дейін жоғарылатқанда, Mn 85000 - нан 14000 - ге дейін өзгереді.
Полимердің молекулалық массасын реттеу тек температурасын өзгертуден басқа, тізбектің берілуі немесе реакциялық қоспадағы мономердің эффективті концентрасын азайту үшін оған қоспаларды қосуға болады. Соңғы жағдайда винилхлоридті полимерлеу әдісін эмульсияда берілген температурада винилхлоридтің қаныққан буы қысымына қарағанда төмен қысымда қолдануға болады. Бұл сулы фазадағы мономердің концентрациясының азаюына, полимердің молекулалық массасы мен полимерлену жылдамдығының төмендеуіне әкеледі. Блокта полимерлеуде қарқынды араластыру үлкер бөлшектердің механикалық бұзылуына әкеледі, ал ол полимер тізбектерінің тармақталуын ұлғайтады. Винилхлоридтің тармақтарының ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Мақсаты: Поливинилхлорид жайлы жалпы түсінік беру, оның алыну әдістері мен өндірісте алу технологияларымен танысу, өндіру кезіндегі қауіпсіздік техникасын, сол сияқты физика - химиялық және физика - механикалық қасиеттерін қарастыру.
Тақырыптың өзектілігі:
* Қазіргі таңда поливинилхлоридті жоғары экономикалық эффективтілігі мен өндірістің түрлі салаларында қолдану көптеген әлем елдерінде кеңінен етек жаюы оның шикізатының арзан қол жетімді болуы.
* поливинилхлорид алу әдісі мен синтездеу технологиясына бірінші дәрежелі қызығушылық тудырып қана қоймай, сонымен қатар тұрақтандыру, оптималды құрам принципін жасау, поливинилхлоридтен алынған материалдар мен өнімдердің ұзақ уақыт қызмет етуін қамтамасыз ету принциптері.
Поливинилхлорид (ПВХ) - винилхлоридті полимерлеу, этиленді хлормен орынбасу арқылы алынған термопластикалық материал. Әлемдік өндірісте шығарылатын полимерлік өнімдердің ішіндегі жетекші орынды иеленеді. Бұл полимердің негізінде алуан түрлі мақсатқа негізделген үш мыңнан астам түрлі материалдар алынады және олар жыл өткен сайын жаңа қолданысқа ие болуда.
Алғаш рет хлорлы винилді 1935 жылы Реньо дихлорэтанды сілтінің спирттік ерітіндісімен әрекеттестіріп алған болатын. 1912 жылы полимерлерді алу үшін винил - галогенидтерді өнеркәсіпте қолдануға бірінші патент берілді. Бірақ поливинилхлорид тек 1935 жылы ғана сауда өніміне айналды. Поливинилхлоридпен жұмыс істеу барысында басты қиыншылық - оның макромолекуласының аз тұрақты болуы [1].
Полимерлерді қайта өндіру, сақтау және эксплуатациялау процесі кезінде көптеген химиялық, биологиялық және физикалық факторларға ұшырайды: жылу, жарық, оттегі, озон, ылғалдылық, агрессивті химиялық және биохимиялық реагенттер, механикалық күштер полимердің физикалық және химиялық қасиеттерінің қайтымсыз өзгеруіне, тозуына, пайдалы эксплуатационды комплекстің қасиеттерінің жойылуына және бұзылуына әкеледі. Дегенмен, поливинилхлоридті жоғары экономикалық эффективтілігі мен өндірістің түрлі салаларында қолдану көптеген әлем елдерінде кеңінен етек жаюы оның шикізатының арзан қол жетімді болуы.
Поливинилхлоридтен материалдар мен бұйымдарды жасау кезінде полимерді пластификатор, тұрақатандырғыш, лубрикант (майлағыш), толтырғыш, бояғыш заттар рөлін атқаратын түрлі қоспалармен әрекеттестіріп, поливинилхлоридтен алынған материалдар мен бұйымдарға спецификалық қасиет береді.
Поливинилхлоридтен пластиктелген (жұмсақ және жартылай жұмсақ) және сол сияқты пластиктенбеген (қатты ) бұйымдар алынды.
Пластиктелген поливинилхлоридтерді изоляция және электрөткізгіштер мен кабельдердің қабығы, қаптағыштар, линолеум, жасанды былғары алу үшін, иілгіш құбырлар жасауда қолданылады.
Пластиктенбеген поливинилхлорид қатты құбырлар мен фитингтер өндірісінде (канализация, газ және су жабдықтағыштар), декоративті, конструктивті, тартпа шкафтар, электротехникалық бұйымдар, пенопласт (дыбыс, жылу изоляция, толтырғыш материалдар), сыйымдылықтар (банка, бөтелке, ыдыстар), панель, талшықтар және т.б. алуда қолданыс табады.
Поливинилхлоридті химиялық аппараттардың құбыр өткізгіштерін, цистерна немесе қорларды хлор, тұз және күкірт қышқылы және басқа да агрессивті орталардан сақтау үшін қолдануға көп мән беріледі.
Басында айтып өткеніміздей, поливинилхлорид басқа да полимерлер сияқты сақтау кезінде, қайта өндіруде және эксплуатациялау кезінде тозудың көптеген түрлеріне ұшырайды. Сомен бірге поливинилхлоридтің түрлі химиялық айналуларын бақылауға болады. Тозу процесінің дамуында ішкі факторлар - макротізбектердің құрылысы мен құрылымы үлкен рөл атқарады. Көбіне поливинилхлоридтің құрылысының өзгеруін молекуланың қайта бағытталуы, ішкі кернеудің азаюы, полимерлі тізбектің үзілуі мен тігілуіне байланысты деуге болады. Сол секілді ұшқыш компоненттердің булануы, пластификаторлардың экстракциясы, суды жұтуы, еріп кетуі, ісінуі және т.б. себептері болуы мүмкін.
Жоғарыда айтылғандар тек поливинилхлорид алу әдісі мен синтездеу технологиясына бірінші дәрежелі қызығушылық тудырып қана қоймайды. Сонымен қатар тұрақтандыру, оптималды құрам принципін жасау, поливинилхлоридтен алынған материалдар мен өнімдердің ұзақ уақыт қызмет етуін қамтамасыз ету болып табылады.
1.1 Шығыс өнімдері. сипаттамасы
Поливинилхлорид өндірісінің бастапқы шикізаты ретінде винилхлорид қолданылады. Ол сұраныс және қолданылуы бойынша этилен мономерінен кейін екінші орынды алады.
Бөлме температурасында және атмосфералық қысым жағдайындағы винилхлорид эфир иісті түссіз газға ұқсайды. Қайнау температурасы - 13, 9ºС және тығыздығы 970 кгм3. Винилхлорид ацетонда, этил спиртінде, ароматты және алифатты көмірсутектерде ериді, бірақ суда мүлдем ерімейді.
Винилхлорид - тез тұтанғыш зат. Оның ауамен қоспасы қопарылыс береді; жанған кезде түршіктіргіш, улы және коррозиялық - белсенді заттар (улы фосген) бөледі.
Жарықтану температурасы: −78°С, өздігінен тұтану температурасы 472°С. Ауада тұтану шегі 3,6-33%. Винилхлоридтің жануы кезінде жалынды сөндіруді тек газ беруді тоқтатқаннан кейін жүргізеді. Бұған көп мөлшерде су қолданылады, сол кезде ыстық беткі қабатты салқындата отырып, тығыз тұман тәріздес перде түзіледі.
Винилхлорид адам ағзасының орталық нерв жүйесіне, сүйек, тері, ми, жүрек - қантамыр жүйесіне комплексті улы әсер тигізеді. Иммундық өзгерістер мен түрлі ісік ауруларына әкеледі. Сол сияқты канцерогенді, мутагенді және тератогенді әсер береді. Көптеген зерттеушілер винилхлоридтің әсері тері мен ағзаларда түрлі ісік ауруларын тудыруы мүмкін дейді. Сонымен қатар ми, өкпе, лимфалық және гемапоэтикалық (қан түзуге қатысатын ағзалар мен тері) ауруларын тудырады. Сол сияқты этанолды қолдану винилхлоридтің канцерогенді эффектісін тек үдетуі мүмкін.
Винилхлоридті әр түрлі әдістермен алады:
oo Ацетиленді катализатор қатысында гидрохлорлау.
oo Дихлорэтанды пиролиздеу немесе спирт ерітіндісінде сілтімен дегидрохлорлау.
oo Этиленді жоғары температурамен хлорлау.
oo Этиленді тотықпен хлорлау.
Винилхлоридті алу дәл қазіргі уақытта жалғыз ғана мысал көмірсутектерді тотықтырып хлорлау әдісі жүзеге асады.
Бірінші сатыда 1,2 - дихлорэтан түзіледі.
Кейін алынған дихлорэтанды пиролизге ұшыратып, винилхлорид пен HCl аламыз.
HCl қолдануда ПВХ алу үшін этиленді тотықтырып хлорлау сатысына жібереді.
Винилхлоридті жылу мен от көзінен, сұйық күйде 1422°C температура қатынасында - үлкен сфералы металды, аздап тұрақтандырғыш қосылған (мысалы: гидрохинон) сыйымдылықтарда сақталады. Сыйымдылықтар өздігінен бекітілетін клапанды, қысымды реттегіш құралмен және жалын өшіргішпен жабдықталуы керек [2].
Зат салынған контейнер жақсы желдетілген жерде сақталынып, сыртқы температурасы 50°C - тан төмен жағдайында болуы керек. Мыспен әрекеттесуінен аулақ болу керек, кез келген от немесе жылу көздерінен, тотықтырғыштар, каустикалық сода мен активті металдармен жанаспауын бақылау қажет. Тұрақтандырылған хлорлы винил сұйық күйде, суытқышы бар болат цистерналар арқылы жеткізіліледі.
Винилхлоридтің химиялық қасиеттері
Винилхлоридтің қатысуымен болатын реакцияларды екі топқа бөлеміз. Бірінші топқа галоген қатысатын реакциялар, ал екінші топқа еселі байланыстардың орналасуына байланысты жүретін реакциялар.
Галоген атомының қатысуымен жүретін реакция.
Галоген атомы галогентуындылардың ішінде (галоген көміртек атомы негізінде қос байланысты болады) ең аз жылжымалы келеді, сондықтан мұндай реакциялар активті реагенттер мен катализаторларды қолдану алқылы жүзеге асады.
Галогенсутектерді ыдырату
HCl - ды отщепление өте күшті негіздер, соның ішінде натрий металының сұйық аммиак (NH3) ортасындағы әсері арқылы өтеді.
Процесс:
Бензолмен әрекеттесуі.
Фридель - Крафтс катализаторы қатысында өтеді. Бензолда AlCl3 суспензиясын дайындайды да оған винилхлоридті енгізеді.
1-хлор-1-фенилэтан 1,1-дифенилэтан
Дәл осы қорытындыны түзілген HCl - дың хлорды винилмен әрекеттестіріп алуға болады.
Нәтижесінде, 1,1-дихлорэтан түзіледі, ол кейін бензолмен әрекеттесіп, 1,1-дифинилэтан түзілуіне әкеледі.
Винил эфирлерінің түзілуі.
Винил эфирлері өте бағалы мономерлер болып табылады, олардың жалпы формуласы:
Олар винилхлоридтің тотыққан қосылыстармен (спирттер, фенолдар) немесе дайын алкоголяттармен әрекеттесу нәтижесінде түзіледі.
Спирттермен осыған ұқсас реакциялар 80 - 100 [º]С температурасы шамасында эфирдің жоғары шығымымен жүреді. Карбон қышқылдарын винилдейтін болсақ, күрделі винил эфирлерін алуымызға болады.
Схема бойынша:
Сусыз ортадағы галогендердің қосылуы, галоген еселі байланыс орны бойынша үш галогентуындыны түзе отырып қосылады.
1,1,2-трихлорэтан
Судың қатысында хлордың судағы еруі нәтижесінде хлорлы қышқыл түзіледі.
Галогенсутектің қосылуы. Винилхлоридке қосылатын галоген кейбір металдар қатысында сутек хлоридімен қышқыл түзеді.
Қосылу реакциясы Морковников ережесіне сәйкес келеді.
Аналогты түрде аралас галогентуындыларды алуға болады:
3) Тотыққан галогентуындылардың қосылуы.
Әсіресе маңызды реакциялардың бірі хлорметил спиртінің қосылу реакциясы, нәтижесінде HCl - дың формальдегидке қосылу реакциясы жүреді.
Қосылу реакция тағы да Морковников ережесімен жүреді. Реакция өнімі хлорметил спирті болып табылады.
3,3-дихлор-1-1пропан
Винилхлоридтің қоршаған ортаға әсері.
Винилхлорид қоршаған ортада оны өндіру кезінде және қайта өңдеудегі қалдықтары нәтижесінде пайда болады. Мамандардың бағалауы бойынша, винилхлоридтің 99% - нан көбі ауада қалып кетеді. Сол кезде гидроксил - радикалдар әсерінен оның фотохимиялық деградациясы өтеді. Оның жартылау ыдырау периоды 18 сағатқа тең.
Топырақтың беткі қабатындағы винилхлорид тез буланады, бірақ ол грунт сулары арқылы тереңдікке өтіп кетуі мүмкін. Өсімдіктер мен жануарларда жиналмайды. Топырақ пен суда винилхлорид микроағзалардың әсерімен аэробты биодеградацияға ұшырауы мүмкін.
Негізгі Бөлім
2. Поливинилхлоридті алудың физика - химиясы. Алу әдістері
0.1 Поливинилхлоридті алу
Поливинилхлоридті кәсіпорын өндірісінде үш әдіспен алады:
1) Периодты схемада суспензионды полимерлеу.
Құрамында 0,02-0,05% инициатор массасы бар (диазоқосылыстар) винилхлоридті құрамында 0,02-0,05% қорғаныш коллоид (метилгидроксипропилцеллюлоза, поливинил спирті) массасымен сулы ортада қарқынды түрде араластырамыз. Қоспаны 45-65ºC температураға дейін қыздырады (винилхлоридтің қажетті молекулалық массасына тәуелді) және поливинилхлоридтің біртекті массасын алу үшін берілген температураны тар көлемде ұстап тұрады. Полимерлену винилхлорид тамшысында өтеді, бұл кезде бөлшектердің агрегаттануы өтеді. Нәтижесінде өлшемі 100-300 мкм болатын кеуекті түйіршіктер алынады. Реактордағы қысым төмендеген соң (винилхлоридке айналу дәрежесі шамамен 85-90%) әрекеттеспей қалған мономерді жойып, поливинилхлоридті фильтрлеп алады, токтың ыстық ауасында кептіріп, електен өткізіп, өлшеніп оралады. Полимерлену үлкен көлемді (200м3 дейін) реакторда өткізіледі. Жаңа өндіріс орындары толығымен автоматтандырылған. Винилхлоридтің меншікті шығысы 1,03-1,05 тт.
Бұл әдістің артықшылығы: реакция жылуын оңай бөлуі, жоғары өнімділік, поливинилхлоридтің біршама тазалығы, өндіру кезінде компоненттерімен жақсы араласады, поливинилхлоридке түрлі қоспаларды қосып және көрсеткіштерін модификациялауды кең ауқымда өзгерту мүмкіндігінде.
2) Массадағы полимерлеуді периодтық схема бойынша екі сатыда жүргізеді: Бірінші сатыда винилхлоридтің құрамында 0,02-0,05% инициатор массасын 10% - дық дәрежесіне айналғанға дейін қарқын түрде араластырып полимерлейді. Нәтижесінде екі сатыда реакторға кеп түсетін поливинилхлоридтің мономердегі жұқа бөлшектері алынады. Осы жерге қосымша мономер мен инициатор санын қосып, берілген температурада жай араластыра отырып винилхлоридті 80% - ға дейін айналу дәрежесіне жеткенше полимерлеуді жүргізе береміз. Екінші сатыда поливинилхлорид бөлшектерінің өсуі және олардың бөлшектік агрегаттануы жүреді (жаңа бөлшектер түзілмейді). Бірінші сатыда температура мен араластыру жылдамдығына байланысты өлшемі 100-300 мкм кеуекті поливинилхлорид түйіршіктері алынады. Полимерленбей қалған винилхлоридті жойып,поливинилхлоридті азотпен үрлеп електеп өткізеді. Ұнтақ сусымалы және оңай өңделеді.
Суспензиялық әдістің артықшылығы: сулы фазаны дайындау сатысының болмауы, поливинилхлоридті бөлу және кептіру, нәтижесінде аз капитал жұмсалады,энергия шығыны мен қызмет ету шығындары азяды.
Кемшіліктері: реакция жылуын бөлу және аппаратура қабырғасында қыртыстың пайда болуын қиындатады; түзілген поливинилхлорид молекулалық массасы бойынша біртекті емес; оның термотұрақтылығы бірінші әдіспен алынған поливинилхлоридке қарағанда төмен [3].
3) Периодты және үздіксіз схема бойынша эмульсионды полимерлеу. Бұған суда еритін инициаторлар (сутек пероксиді, персульфат), эмульгаторлар ретінде - ПАВ (алкил немесе арилсульфат,сульфонат) қолданылады. Құрамында 0,5% - ға дейін инициатор массасы мен 3% - ға дейін эмульгатор әрекеттесіп, сулы фазада радикал тудырады, кейін полимерлену процесі эмульгатор мицелласында жалғасады. Үздіксіз технология бойынша сулы фаза мен винилхлорид реакторға түседі. Полимерлену 45-60ºC температурасында және жай араластыру арқылы жүреді. 0,03-0,5 мкм поливинилхлорид бөлшектерінен өлшемді түзілген 40-50% - ды латекс реактордың төменгі жағынан енгізіледі. Винилхлоридтің айналу дәрежесі 90-95%. Периодты технология кезінде компоненттерді (сулы орта, винилхлорид және әдеттегі латекстің біршама саны, т.б. қоспалар) реакторға артып, оларды барлық көлемде араластырады. Алынған латекс винилхлоридті жойғаннан кейін бүріккіш камераларында кептіреді және поливинилхлорид ұнтағын електен өткізеді. Үздіксіз процесі жоғары өнімді болғанымен, артықшылығы периодтылығына байланысты немесе ол арқылы поливинилхлоридті қажетті түйіршіктелген құрамда (бөлшектердің өлшемі шамамен 0,5-2 мкм) алуға болады. Эмульсионды поливинилхлорид полимерлену кезінде енгізілген қосымша заттармен біршама ластанған, сондықтан бұдан тек пасталар мен пластизолдар жасайды.
Суспензиялық полимерлеумен әлемде поливинилхлоридтің 80% өндіреді, ал қалған екі әдіспен ~10% - дан келеді.
0.2 Винилхлоридті полимерлеу заңдылықтары
Бірінші полимерлеу деген не екенін есімізге түсірейік.
Полимерлеу дегеніміз - мономерлердің активті орталыққа тізбектеліп қосылуының нәтижесінде макромолекулалардың түзілу әдістері. Реакция нәтижесінде қосалқы заттар бөлінбейді, ал алынған полимерлердің құрамы мономерге сай келеді.
Поливинилхлоридті радикалды полимерлену арқылы алады. Полимерлеуді иницирлеу тотықтар мен азоқосылыстардың ыдырауы кезінде түзілетін бос радикалдарға байланысты болады.
Пайда болған бос радикалдар мономермен активті орталық түзе отырып полимерленуді иницирлейді.
Поливинилхлорид синтезі кезінде тізбектердің берілуі тек радикал арқылы ғана емес, мономер немесе полимерде мына схема бойынша өтеді:
Винилхлоридті фотополимерлеу жарық қатысында инициаторсыз өте жай өтеді, ал ультракүлгін сәулесі әсерінен тез өтеді. Полимерлену жылдамдығы реакция температурасын жоғарылату ментотықтарды қосу арқылы біршама жоғарылатуға болады [4].
Оттегі мен инициатор қатысынсыз винилхлоридтің термиялық полимерленуі өтпейді, бірақ оттек қатысында полимер кейбір индуктивті периодтан кейін анағұрлым тез өтеді.
Индуктивті период кезінде оттегі винилхлоридпен тотық түзе отырып әрекеттеседі, кейін радикалдарға ыдырап, полимер процесін туғызады. Шамамен 20 - 110ºС температурада 50 - 100 сағ қыздырған кезде оттегі қатыспайтын болса, полимер түзілмейді. Винилхлоридті полимерлеуді тотықтар қатысында блокта немесе эмульсияда өткізетін болсақ, ауадан қарағанда азот атмосферасында тез өтеді.
Полимерлеу реакциясы түрлі қоспаларға өте сезімтал.Ацетилен, метил мен этил спирті, тұз қышқылы процесс жылдамдығын қатты баяулатса, ал стирол,гидрохинон, резорцин, анилин, фенол, бром және калий перманганаты тоқтатып тастайды. Мысалы, стиролдың мардымсыз қоспасы полимерлену реакциясының жылдамдығын бірден төмендетеді және полимердің молекулалық массасын айтарлықтай азайтады, ал стиролды 1% - дан жоғары енгізетін болсақ, онда реакция мүлдем тоқтап қалады.
Винилхлоридті ерітіндіде полимерлегенде реакция жылдамдығы төмендеп, полимердің молекулалалық массасы азаяды. Еріткіш полимер тізбектерінің орналасу жүйесіне әсер етеді. Көптеген еріткіштерде (метил және этил спирті, бензол, толуол, ацетон, сірке қышқылы және т.б.) поливинилхлорид түзілуде ерітіндіден мономерлерге ыдырап кетеді. Ыдыраған полимер салыстырмалы түрде таза, құрамында инициатор мен төменмолекулалы фракциялар жоқ.
Винилхлорид мономерін винилацетат мономерімен ерітіндіде полимерлеу арқылы әрекеттестіріп алынған сополимерлер кең қолданылады.
Винилхлоридті полимерлеу кезінде бастапқы түзілген полимердің өзгерісіне әкелетін екіншілік реакциялар өтуі мүмкін. Егер процесс 75ºС - тан жоғары температурада өтетін болса, түзілген полимер бастапқы кезде көп уақыт қыздырылған күйде болады, полимер молекуласынан хлорлы сутек ыдырайды. Әсіресе бұл процесс еріткіштер қатысында тез өтеді.
Егер винилхлоридті полимерлеуді жұмсақ жағдайда (70ºС және одан төмен) өткізсе, онда құрамында хлор мен алынған өнімдер теорияға сәйкес болады.
Винилхлоридтің блокта, яғни, сұйық фазада инициатор қатысында полимерлену механизмі жақсы зерттелген. Бұл зерттеулердің нәтижесіне сүйенсек, полимерлену әдеттегідей радикалды - тізбекті механизмі бойынша жүреді, бірақ оның екі спецификалық қасиеттері бар:
1) Реакцияның басталған кезінен бастап полимерлену жылдамдығын жоғарылатқан кезде ~50% дейін мономердің айналуы, яғни гель эффектінің пайда болуы.
2) Басқа винил қосылыстарын полимерлеуге қарағанда, тізбектің берілу реакциясының жылдамдығына үлкен мән берілуі.
Винилхлоридті полимерлеудегі осы екі қасиеттер практикалық қолданысқа ие. Біріншісі, эмульсионды және суспензионды полимерленудегі жылдамдықтың тұрақтанбауының себебі болып табылады. Екінші қасиеті алынатын полимердің молекулалық массасына үлкен әсерін тигізеді.
2.3 Гель-эффект
Винилхлорид тотықтар мен азоқосылыстар қатысында 30 - 80ºС температурада жылдам полимерленеді. Полимер мономерде мүлдем ерімейтіндіктен, полимерлену бастала сала оның ыдырауы жүреді. Мұндай процесс гетерогенді деп аталады [5]. Мономерге айналуы ~50% болғанда, полимерлену жылдамдығы 50ºС температурада бензоил перексидінің түрлі санында максималды болып келеді, бастапқы сатыда реакция жылдамдығы үздіксіз жоғарылайды, ал 50% - ға айналғанда біртіндеп азаяды.
Бұған ұқсас нәтижелерді винилхлоридті сутек пероксидімен иницирлеп, эмульсионды полимерлеу арқылы алады. Көптеген зерттеулерге сүйенсек, полимерленудің жылдамдығының ұлғаюы, ингибитор немесе бәсеңдеткіштердің қатысуының салдары емес. Ол қоспаның бар - жоғына тәуелді емес. Гель - эффект сөзіне бірнеше түсінік бар, бірақ олар нақты дәлелденбеген.
0.3 Тізбекке берілуі және полимердің молекулалық массасы
Көптеген зерттеулер винилхлоридті бензоил пероксиді қатысында полимерлегенде, полимердің молекулалық массасы мыналарды көрсетті:
1) Инициатор концентрациясына тәуелді емес, бірақ неғұрлым жоғары концентрацияда бірден төмендейді;
2) Мономердің айналу дәрежесіне тәуелді болмайды;
3) Полимерленудің температурасы өскен сайын азаяды.
Өндірісте алынатын поливинилхлоридтің молекулалық массасын инициатор концентрациясын өзгертпей, полимерлену температурасын өзгерту арқылы реттейді.
Поливинилхлоридтің полимерлену дәрежесі Pn тек температураға тәуелді, яғни температураны жоғарылатқан сайын салмағы аз молекулалы полимерлер түзіледі. Поливинилхлоридтің орташасанды молекулалық салмағы осмостық әдіс арқылы зерттегенде, оның температурасын 30 дан 130ºС - қа дейін жоғарылатқанда, Mn 85000 - нан 14000 - ге дейін өзгереді.
Полимердің молекулалық массасын реттеу тек температурасын өзгертуден басқа, тізбектің берілуі немесе реакциялық қоспадағы мономердің эффективті концентрасын азайту үшін оған қоспаларды қосуға болады. Соңғы жағдайда винилхлоридті полимерлеу әдісін эмульсияда берілген температурада винилхлоридтің қаныққан буы қысымына қарағанда төмен қысымда қолдануға болады. Бұл сулы фазадағы мономердің концентрациясының азаюына, полимердің молекулалық массасы мен полимерлену жылдамдығының төмендеуіне әкеледі. Блокта полимерлеуде қарқынды араластыру үлкер бөлшектердің механикалық бұзылуына әкеледі, ал ол полимер тізбектерінің тармақталуын ұлғайтады. Винилхлоридтің тармақтарының ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Ұқсас жұмыстар
Пәндер
- Іс жүргізу
- Автоматтандыру, Техника
- Алғашқы әскери дайындық
- Астрономия
- Ауыл шаруашылығы
- Банк ісі
- Бизнесті бағалау
- Биология
- Бухгалтерлік іс
- Валеология
- Ветеринария
- География
- Геология, Геофизика, Геодезия
- Дін
- Ет, сүт, шарап өнімдері
- Жалпы тарих
- Жер кадастрі, Жылжымайтын мүлік
- Журналистика
- Информатика
- Кеден ісі
- Маркетинг
- Математика, Геометрия
- Медицина
- Мемлекеттік басқару
- Менеджмент
- Мұнай, Газ
- Мұрағат ісі
- Мәдениеттану
- ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности)
- Педагогика
- Полиграфия
- Психология
- Салық
- Саясаттану
- Сақтандыру
- Сертификаттау, стандарттау
- Социология, Демография
- Спорт
- Статистика
- Тілтану, Филология
- Тарихи тұлғалар
- Тау-кен ісі
- Транспорт
- Туризм
- Физика
- Философия
- Халықаралық қатынастар
- Химия
- Экология, Қоршаған ортаны қорғау
- Экономика
- Экономикалық география
- Электротехника
- Қазақстан тарихы
- Қаржы
- Құрылыс
- Құқық, Криминалистика
- Әдебиет
- Өнер, музыка
- Өнеркәсіп, Өндіріс
Қазақ тілінде жазылған рефераттар, курстық жұмыстар, дипломдық жұмыстар бойынша біздің қор #1 болып табылады.
Ақпарат
Қосымша
Email: info@stud.kz