Производство блочного, суспензионного, эмульсионного полиакрилатов, их свойства и области применения

Лекция 11. Акриловые полимеры: полимеры и сополимеры акриловой и метакриловой кислот и их эфиров.

Особенности земляного полотна в районах Сибири

1.Большое количество водотоков и водоемов.

Линия Сургут- Уренгой (580 км) – это болота с плохо разложившимся торфом + островки песка. Решение. Намыв земляного полотна гидромеханизированным способом (с помощью земснарядов.) Откосы формируются при растекании пульпы (песка, взвешенного в воде) в подтапливаемой зоне с уклоном 1:9 – 1:40.(пляжные откосы0).

2. Суровый климат. Большая часть года температура отрицательная, грунт мерзлый., после оттаивания дает просадки. Решение. Поэтапное возведение земляного полотна: нижняя часть зимой, верхняя - летом.

3.Вечная мерзлота. Вечномерзлыми грунтами называются грунты, имеющие отрицательную температуру и содержащие лед в течении трех и более лет. На территории России температура вечномерзлых грунтов от -0.1 до -12 градусов. Вечномерзлые грунты очень болезненно реагируют на вмешательство человека в сложившиеся условия. Для сохранения грунтов в мерзлом состоянии в практике транспортного строительства приняты следующие решения:

- Проектирование насыпей оптимальной высоты (1,5 – 3м).

- Сооружение насыпей из крупнообломочных и скальных пород.

- Покрытие откосов выемок крупнообломочной обсыпкой толщиной 1-3м;

- Замена слабых грунтов в основании выемок дренирующими на глубину до 2м.

4.Высокая сейсмичность.Решение: сооружение присланенных насыпей.

Акрилаты - обширный и разнообразный класс полимеров и сополимеров акри­ловой и метакриловой кислот, их эфиров, амидов и нитрилов. Высокомолекулярные соединения на основе производных акриловой кислоты известны под названием по-лиакрилатов, а на основе производных метакриловой кислоты -полиметакрилатов.

Наибольшее промышленное значение имеют полимеры и сополимеры эфиров метакриловой кислоты (полиметилметакрилат, полибутилметакрилат, сополимеры метилметакрилата), полиакрилонитрил и сополимеры акрилонитрила, полиакрил-амид и сополимеры эфиров акриловой кислоты (метилакрилат, бутилакрилат).

Полиакрилаты занимают особое место среди современных термопластов благо­даря ценному комплексу свойств: прозрачности, высокой стойкости к атмосферным воздействиям, стойкости к различным видам топлива и маслам, хорошим физико-механическим свойствам.

Обычно полиакрилаты выпускают либо в виде листов (органическое стекло), либо в виде гранул (бисер, дробленый продукт), предназначенных для литья под дав­лением и экструзии. Листовые материалы - основной вид полиакрилатов - по­лучают методом блочной полимеризации в формах. Разработан также непрерывный процесс полимеризации и формования изделий в одном агрегате - реакторе-экструдере. Из полиакрилатов самое широкое применение нашел полиметилметакрилат (ПММА).

Разнообразие исходных непредельных соединений - производных акриловой и метакриловой кислот- позволяет получать па их основе ценные техни­ческие продукты, относящиеся не только к пластмассам, но и к каучукам, лакокрасоч­ным материалам, клеям, синтетическим волокнам, поверхностно-активным веще­ствам, флокулянтами др.

Производство полиметилметакрилата в массе. В промышленности применяется процесс получения полимера в формах, в кото­рые загружают либо мономер, либо раствор ПММА в ММА (сироп). Образующийся полимер имеет вид блока, отличающегося высокой прозрачностью и твердостью. Для окрашивания блоков в сироп вводят красители, а для снижения жесткости - пластификаторы (5-15 % от массы полимера).

Технологический процесс производства ПММА в массе в виде листового органи­ческого стекла включает ряд стадий: приготовление сиропа, изготовление форм, по­лимеризация сиропа в формах (рис. 11.1). Формы изготовляют, например, из сили­катного стекла в соответствии с заданными размерами листов органического стекла (от 1200 х 1400 до 1600 х 1800 мм и толщиной 5-11 мм).

В аппарат 1 загружают ММА, «дробленку» (отходы органического стекла), ини­циатор, пластификатор и краситель. Дробленку получают путем измельчения обрез­ков или бракованных листов органического стекла на станке 2, просеивания через сито и термообработки в течение 1-8 ч при 140-150°С в шкафу 3 до образования продукта необходимой молекулярной массы (при нагревании происходит частичная деструкция ПММА).

Матовость стеклам придается введением 6-8 масс. ч. полистирола.

В. аппарате 1 при перемешивании сначала растворяют дробленку в ММА при 45-50°С в течение 2-3 ч, затем вводят инициатор в виде раствора в пластификаторе, пластификатор и другие компоненты. Полученный сироп после перемешивания в те­чение 30 мин сливают в вакуумизатор 8 и в течение 2 ч отсасывают воздух. Затем сироп с помощью сжатого азота пропускают через тканевый фильтр и заливают в фор­мы 9, которые после заклейки отверстия для подачи сиропа помещают в последова­тельно соединенные обогреваемые камеры 10 для полимеризации.

. Температуру полимеризации в камерах изменяют в зависимости от тол­щины получаемого листа, постепенно повышая ее с 25 до 90 °С:

Общая продолжительность полимеризации зависит от толщины изготавливае­мого листа органического стекла и колеблется от 20 до 100 ч. После окончания про­цесса формы из силикатного стекла охлаждают водой или воздухом и разбирают. Силикатные стекла моют теплой водой, протирают 2-3 %-ным раствором соляной кислоты, обрабатывают мыльной, а затем чистой водой и повторно используют, а органическое стекло подают на разбраковку, обрезку и упаковку в деревянные ящики. Перед упаковкой стекла перекладывают бумагой для защиты поверхности от царапин.

Пластификатор

Раствор инициатора ММА

2 3 4

Рис. 11.1. Схема производства листового полиметнлметакрилата (органического стекла): 1 — аппарат для растворения; 2 — станок для получения крупки; 3 — шкаф для термообработки; 4 — сборник вторичного ПММА; 5 — весовой мерник для ра­створа инициатора; б — весовой мерник ММА; 7 — весовой мерник пластифика­тора; 8 — вакуумизатор; 9 — формы; 10 — обогреваемая камера

Из листового стекла можно склеивать блоки толщиной до 100 мм. Блоки толщи­ной до 300 мм и более получают путем последовательной фотополимеризации ММА, в котором растворен ПММА.

При блочной полимеризации вследствие низкой теплопроводности мономера и полимера и высокой вязкости раствора образующегося полимера в мономере трудно контролировать молекулярную массу полимера и отводить теплоту реак­ции, которая выделяется в количестве 57,1 кДж/моль. При недостаточном отводе тепла резко повышается температура реакционной смеси, что приводит к ускоре­нию реакции, образованию полимера с более низкой молекулярной массой и худ­шими механическими свойствами, а также к возникновению пузырей в изделиях. ПММА, полученный в форме, имеет молекулярную массу более 1 000 000. Поли­меризация ММА и других акриловых и метакриловых мономеров сопровождается усадкой.

Дата добавления: 2014-01-20