Ылѓалды катализ єдісімен к‰кіртті сутектен к‰кірт ќышќылын µндіру 4 страница

Кремнийорганикалық полимерлер, олардың негізіндегі материалдар.

Полиорганосилоксандар - Si – O – Si түріндегі термореактивті шайырлар. Пресс-ұнтақтар шайырмен слюда, кварц, фторпласт араластырылған жақсы ағымды, құю және компрессорлы престеу арқылы электр және радиотехникалық бұйымдар өндіреді. Ылғалды ортада диэлектрик қасиетін сақтайды, 250 – 300⁰С температурада 1000 сағат бойынша бөлшектер қасиетін жоғалтпайды.

Волокниттер КШ мен асбест, шыны, кремнезем, кварц талшықтары (50-59%) қатайтатын катализаторлар үшэтаноламин араласқан пластиктер металлокерамика. Волокниттен жасалған бөлшектер, бұйымдар минус 60⁰С –тан 400⁰С дейін, ыстыққа 250-300⁰С шыдамды, майыстыруға мықтылығы 40-60 Мпа.

Шынытекстолиттерді электроизоляциялық жабдықтар мен жылусақтағыш қондырғылар жасауда пайдаланылады.

Алкидті шайырлар гетеротізбекті күрделі полиэфирлер, оларды көпнегізді спирттердің көпнегіздерді қышқылдармен және бірнегізді жоғарымайлы қышқылдармен әрекеттестіру арқылы алады. Мысалы, глицерин, пентаэритрит және үшметилолпропан (этриол) спирттердің фталь ангидрид және изофталь қышқылымен әрекеттесуі.

Глифталь шайырларын глицерин, фталь ангидридін және жоғарымайлы қышқылдың переэтерификация арқылы алады.

Пентафталь шайырларын пентаэритрита [С(СН₂ОН)₄] негізінде алады. Суда, ауада төзімді, қаттылығы жоғары. Эрифталь шайырларын үшметилолпропан негізінде алады. Алкидті шайырларды пленка түзуші (эмаль, лактар), грунтовка және шпаклевка түрінде қолданады.

Пластмассалардың ескіруі және тұрақтануы.

Пластмассаның ескіруі – бұл ұзақ сақтағанда өңдеу мен пайдалану кезінде қасиеттерінің өзгеруі химиялық және физикалық процестер. Ескірудің инициаторы ретінде қыздыру, механикалық күштер, тотықтырғыштар, түрлі сәулелену факторы әсер етеді. Полимерлердің тотығудан ескіруі оттегімен әрекеттесуінен жүреді.

1. Бос радикалдың түзілуі және тізбектің пайда болуы:

RH + O₂ → R + HOO, 2RH + O₂ → 2R + H₂O₂

2. Реакциялық тізбектің дамуы пероксидтік радикалдың және гидропероксидтің түзілуі арқылы жүреді:

R + O₂ → ROO, ROO + RH → ROOH + R

3. Реакциялық тізбектің таралуы:

ROOH → RO + OH, ROOH + RH → RO + R + H₂O

2ROOH → ROO + RO + H₂O

4. Радикалдың рекомбинациясы кезіндегі реакциялық тізбектің үзілуі және радикалдардың диспропорциялануы:

2R → R – R, 2ROO → ROOH + O₂, R + ROO → ROOR

R – CH₂ – CH₂ → R – CH = CH₂ + R – CH₂ – CH₃

Тотығу процесі радикалдық және автокаталитикалық процесс, индукциялық периоды кезінде оттектің біршама мөлшері сіңіріледі. Полимер көлемінде жиналған гидроперодсидтер мен пероксидті радикалдар оттек құрамдас өнімдер түзілуін тездетеді.

Полимер құрамындағы металды қоспалар (10^-3 – 10^-4%), мысалы мыс тотығу – тотықсыздану процестерін тездетеді.

ROOH + Cu²⁺ → ROO + Cu⁺ + H⁺

ROOH + Cu⁺ → ROO + Cu²⁺ + OH^-

Озондық ескіру кезінде О₃ полимердің макромолекуласының қосарланған байланысына қосылады да озонид және изоозонид түзеді.

Озондық ескіруге изопренді, бутадиен – стиролды, бутадиен – нитрилді каучуктер мен резиналар бейімді. Оларды ескіруден сақтау үшін вулканизация алдында антиозонанттар қосады (мүнай майы, т.б.). этилен пропилендік және фтор каучуктер, полиизобутилен негізіндегі каучуктер озондық ескіруге шыдамды.

Механикалық кернеуден ескіру кезінде құрылымдық өзгерулер болады. Сыртқы күштер әсерінен серпімділік деформация жиналады да, химиялық байланыстың деструкциясы жүреді. Сәуле әсерінен ескіру кезінде сіңген энергия химиялық реакцияларды тездетеді, бос радикалдар пайда болады.

24.2 Полиэтилен өндірісі

Полиэтилен (-СН₂-СН₂-) – ақ түсті, көміртекті термопластикалық кристалды полимер (кристалдануы 20⁰С кезінде 0,5-0,9). Қайнату кезінде, еру температурасына жақындағанда аморфты жағдайға көшеді. Полиэтилен макромолекуласы тізбектеліп қалыптасады. Полиэтилен суға тұрақты, органикалық ерітінділерде ерімейді, бірақ 70⁰С – тан жоғары температурада ісініп, ароматты көмірсуларда, галогенді көмірсуларда ериді. Жоғары концентрлі қышқылдар мен сілтілерге тұрақты. Практикалық түрде залалсыз.

Полиэтиленнің қасиеті оны алу жолындағы полимерлену әдісіне байланысты. Полиэтиленді негізінен жоғары қысымды және тығыздығы төмен(ЖҚПЭ), екіншісі төмен қысымды және тығыздығы жоғары (ТҚПЭ) болып бөлінеді. Оның қасиеттері төмендегі кестеде көрсетілген.

24.2 кесте. Полиэтилен қасиеттері

Көрсеткіштер	ЖҚПЭ	ТҚПЭ
Молекулалық масса Тығыздық, т/м^3 Кристаллдану дәрежесі Балқу температурасы, ^0С Серпім-к температурасы, ^0С Электрлік қарсылығы, Ом∙м	30-400 0,91-0,93 0,50-0,65 105-108 -80-120 10^15	50-800 0,95-0,96 0,75-0,85 120-125 -100-150 10^15

Полиэтиленді жоғары және төмен қысымда өндіру технологиясы әр түрлі. ЖҚПЭ – алу кезінде температура 180-300⁰С және қысым 150-300 МПа болады (молекулалы оттегінің қатысуында 0,003% немесе ди-трет-бутил пероксидінің қатысуында). Реакция төмендегі тізбек бойынша жүреді:

Этилен полимерзациясы кезінде өте үлкен көлемде жылу бөлінеді

nСН₂=СН₂=(-СН₂-СН₂-)n-∆Н ∆Н=96,4 кДж/моль

Өндірілген полиэтиленнің қасиеттері температураға, қысымға және полимерлену уақытына байланысты. Қысымды жоғарлатқанда этиленнің қаттылығы, беріктігі жоғарылайды. Егер температураны көтеретін болсақ конверсия көрсеткіші төмендейді, ал қасиеттері сол күйінде сақталады. Ал, егерде О₂ концентрациясын көтерсек конверсия көрсеткіші жоғарылап, молекулалық массасы төмендейді. Бұл процестің оптимальді уақыты 1-3 мин.

Этиленің полимерленуі молекулалық оттегінің қатысуымен жүруі төменгі кезеңдерден тұрады: этиленнің оттегімен араласуы, екі сатылы газбен араласуы, этиленнің полимерленуі, полимердің бөлінуі және полимердің түйіршіктелуі. Бұл процестің төменгі сызба нұсқадан көруге болады.

24.1-сурет. Жоғарға қысымда полиэтилен өндірудің технологиялық сызбанұсқасы.

1-этилен қоймасы; 2-төменгі қысымдағы этиленді араластырғыш; 3-бірінші каскадтағы компрессор; 4-этиленнің жоғарғы қысымдағы этиленді араластырғыш; 5-екінші каскадтағы компрессор; 6-май бөлгіш; 7-құбырлы реактор; 8-жоғары қысымдағы бөлгіш; 9- төмен қысымдағы бөлгіш; 10- гранулятор; 11,12- тоңазтқыштар.

Қазірге кезде ЖҚПЭ өндірісі жылына 150мың т құрайды. Бұл әдіс бойынша 75% полиэтилен өндіріледі. ТҚПЭ-ді бензин ерітіндесінде 70-80⁰С-қа 0,15-0,3МПа қысымда координатты-ионды полимерлеп, катализатор (Циглер – Натта катализаторлары) қосу арқылы алады. Олардың ішінде Al(C₂H₅)₂Cl∙TiCl₄ катализаторы кең қолданылады.

ТҚПЭ өндіру келесі кезеңдерден тұрады: катализатор комплексін дайындау, этиленді полимерлеу, ұнтақ полимерді дайындау, катализатордың ажырауы, жуу және полиэтиленді кептіру. Өндірілетін ТҚПЭ және полимерлену жылдамдығы уақытқа, қысымға және катализатор активтілігіне байланысты. Егер процесс кезінде катализатор көп болса полиэтилен шығымдылығы жылдамдайды. Полимердің молекулалық массасын реттеу үшін этиленге Н₂ қосылады. Катализаторлық комплексі О₂ және ауа ылғалдылығынан тез бұзылады. Сондықтан полимерлеу азотты ауада жүргізіледі. Бірақ бұл әдістің кемшілігі ретінде оның отқа қауіптілігі қарастырылады.

Полиэтилен негізінен барлық әдістер бойынша өңделеді. Қысымымен құю, пресстеу, экструдиялау арқылы. Ол оңай пісіріледі. Полиэтилен халық шаруашылығынде және өндірісте кеңінен қолданылады: кабельді, техникалық, химиялық, жеңіл өнеркәсіпте, медицинада және т.с.с. Полиэтиленнен көптеген құбырлар, кабельдер, қораптар және күнделікті үй құрылғыларын жасайды. Бұл өнімдердің 70% пленка ретінде шығарылады. Әлемдік өндіріс жылына 30 млн т құрайды.

Пайдаланылған әдебиеттер

1. Металлургия черных и цветных металлов. –М:Металлургия, 1993

2. Николаев А.Ф. Технология пластических масс, -М-Л.:Химия, 1997

3. Новые процессы органического синтеза. Под ред.С.П.Черных.-М.:Химия, 1989 г.

4. Лебедев Н.Н. Химия и технология основного органического и нефтехимического синтеза. –М.:Химия, 1981 г.

5. Догадкин Б.А. Химия эластомеров. –М.:Химия, 1981 г.

6. Брацихин Е.А., Шульгина Э.Б.-Технология пластических масс.-Л.:Наука, 1982 г.

7. Соколов Р.С. Химическая технология, І-том.-М.:Владивос, 2003 г.

8. Соколов Р.С. Химическая технология ІІ-том, М.:Владивос, 2003 г.

9. Основы технологии переработки пластмасс.-М.:Мир, 2006 г.

10. Ш.Молдабеков, Ж.К.Жанмолдаева, С.Қ.Қартбаев, К.З.Закиева, Б.Н.Қабылбекова. Химиялық технологияның негіздері. Оқулық.-Шымкент: М.О.Әуезов ат.ОҚМУ, 2001. – 259 б.

11. Основы химической технологии // Под ред.проф. И.П.Мухленова. – 4-ое изд. –М.:Высшая школа, 1991. -463 с.

12. Кутепов А.М., Бондарева Т.И., Беренгартен М.Г. Общая химическая технология. –М.:Высшая школа, 1990 – 520 с.

13. Расчеты химико-технологических процессов // Под ред.проф. И.П.Мухленова –Л.:Химия, 1982 – 248 с.

14. Позин М.Е. Расчеты по неорганических веществ. –Л.Химия, 1977. 496 с.

15. Дыбина П.В. и др. Расчеты по технологии неорганических веществ. – М.:Высшая школа, 1987. -527 с.

16. Физико-химические закономерности химических процессов. Учебное пособие / В.С.Бесков, Е.В.Сучкова и др./.-М.:РХТУ им. Д.И.Менделеева, 1999. -37 с.

17. Коиплексное использование сырья и отходов. Под ред. Б.М.Рабича. 1988.

18. Меньшова В.П., Тобелко И.Л. Экономика химической промышленности. 1982.

19. Путилов А.В. и др. Охрана окружающей среды. 1991.

20. Сборник задач по химической технологии. 1982.

21. Химия и современность. Под ред. Ю.Д.Третьякова. 1985.

22. Якименко Л.Н. Электрохимические процессы в химической промышленности. 1981.

23. Бирюков В.В. Основы промышленной биотехнологии.-М.:Химия, 2004 г.

24. Т.Омаралиев, Специальная технология производства топлив из нефти и газа, 2004 г, с 294.

Дата добавления: 2014-12-16