Учебно-методический комплекс дисциплины «Технология производства полимеров и пластмасс» для специальности 5В072100— Химическая технология органических веществ (стр. 13 )

Процесс производства ПЭТФ периодическим способом состоит из операций: переэтерификация, поликонденсация, охлаждение и измельчение полиэфира (рис.1).

Рис. 1. Технологическая схема производства ПЭТФ: 1,6-реакторы, 2-насадочная колонна, 3,7-конденсаторы, 4,8-приемники, 5-фильтр, 9-охлаждающий барабан, 10-резательный станок.

Применяется в виде пленок и волокон. Пленки используются в фото - и кинотехнике, для электроизоляции кабелей.

3. Поликарбонаты (ПК) – полиэфиры угольной кислоты и дигидроксисоединений, содержащие в основной цепи карбонатную связь

В промышленности ПК получают двумя методами: переэтерификацией в расплаве ароматических диэфиров угольной кислоты (диарилкарбонатов) дифенилолпропаном и фосгенированием дифенилолпропана на границе раздела фаз. В первом случае общее уравнение реакции:

Процесс получения ПК по этому методу проводят в присутствии катализаторов в 2 стадии: сначала при 150-2000С и давлении 4 кПа до удаления 80-90% образовавшегося фенола, затем температуру поднимают до 250-2800С и пониженном давлении 133 Па. Расплав готового полимера выдавливают из реактора инертным газом.

Основной промышленный метод синтеза ПК – фосгенирование дифенилолпропана:

Технологический процесс получения ПК этим методом состоит из операций: фосгенирование дифенилолпропана, промывка полимера, осаждение и выделение ПК из суспензии (рис.2). Основные достоинства ПК – высокая ударная вязкость, стабильность размеров получаемых изделий, повышенные термостабильность и диэлектрические свойства, оптическая прозрачность. ПК применяется для изготовления деталей в машиностроении и электротехнике, от которых требуется высокая ударная прочность, теплостойкость и точность размеров.

Рис.2. технологическая схема производства ПК: 1-смеситель, 2-реактор, 3-фильтр, 4-обратный холодильник, 5-промыватель, 6-аппарат для обезвоживания, 7-насадочная колонна, 8-дефлегматор, 9-осадитель, 10-мерник, 11-фильтр, 12-сушилка, 13-экструдер-гранулятор

4. Полиарилаты – полиэфиры, получаемые взаимодействием бисфенолов с дихлорангидридами ароматических кислот. Для синтеза полиарилатов используют смесь дихлорангидридов терефталевой и изофталевой кислот, а также бисфенолов – дифенилолпропана (полиарилаты Д) или фенолфталеина (полиарилаты Ф). В промышленности полиарилаты синтезируют двумя способами поликонденсацией в высококипящем растворителе в атмосфере инертного газа при повышенной температуре и межфазной поликонденсацией при комнатной температуре. При получении полиарилатов попоследнему методу бисфенолы растворяют в водном растворе щелочи, а дихлорангидриды – в несмешивающемся с водой органическом раствориетеле:

Основное применение полиарилатов – изготовление конструкционных самосмазывающихся пластмасс, пленок, лаков. Пленки используются в электро - и радиопромышленности, в приборостроении. Лаки применяются для получения противокоррозионных покрытий на металлах, в качестве клеев.

Основные понятия, которые необходимо знать после изучения материала данной лекции: сырье для производства сложных эфиров, производство полиэтилентерефталата, поликарбоантов, полиарилатов, технологические схемы, оборудование

Вопросы для самоконтроля:

Перечислите виды сырья для производства сложных полиэфиров? Опишите технологический процесс производства полиэтилентерефталата. Какими методами в промышленности получают поликарбонаты? Перечислите области применения полиарилатов

Рекомендуемая литература:

1 , , и др. Технология полимерных материалов. Учебное пособие. – Киев.: Профессия, 2008. С. 356-389. 

1 . Технология пластических масс. – М.: Химия, 2008. С. 198-212.

Лекция 15 – Производство эпоксидных смол

План лекции:

Сырье для производства эпоксидных смол Получение эпоксидных смол Отверждение эпоксидных смол. Свойства и применение эпоксидных смол

1. Эпоксидными смолами называют олигомеры или мономеры, содержащие в молекуле не менее 2 альфа-окисных групп и способные превращаться в полимеры пространственного строения. Основной вид эпоксидных смол – эпоксидиановые, получаемые из эпихлоргидрина и дифенилолпропана.

Эпихлоргидрин в промышленности получают из аллилхлорида обработкой хлорноватистой кислотой. Образуется 1,3-дихлоргидрин глицерина, который под действием соды или щелочи переходит в эпихлоргидрин:

Дифенилолпропан

В промышленности дифенилолпропан получают конденсацией фенола с ацетоном в присутствии серной или соляной кислоты:

2. Получение эпоксидных смол. При совместном нагревании эпихлоргидрина и дифенилолпропана образуется дихлоргидрин дифенилолпропана, который в присутствии щелочи дегидрохлорируется и дает диэпоксид – диглицидиловый эфир дифенилолпропана:

Далее диглицидиловый эфир последовательно взаимодействует с дифенилолпропаном и эпихлоргидрином, в результате чего образуется олигомер – эпоксидная смола. Строение эпоксидиановых смол:

Эти эпоксидные смолы представляют смесь молекул различной длины (с разным значением n), в том числе они содержат и диглицидиловый эфир дифенилолпропанола (n=0). Последний в больших количествах присутствует в низкомолекулярных эпоксидных смолах. Поэтому среднее значение n меньше 1. ММ эпоксидных смол определяется мольным соотношением эпихлоргидрин:дифенилолпропан; чем выше это соотношение, тем меньше средняя молекулярная масса смолы.

Технологический процесс получения эпоксидных смол по периодическому способу состоит из операций: загрузка сырья, конденсация, промывка, фильтрование и сушка (рис.1).

Рис. 1. Технологическая схема производства эпоксидных смол периодическим способом: 1-мерник, 2-реактор, 3-холодильник, 4-сосуд, 5-отстойно-промывная колонна, 6,7-патронные фильтры, 8-сборник, 9-аппарат для отгонки толуола, 10-конденсатор.

Эпоксидные смолы с ММ 600-1500 получают при мольном соотношении дифенилолпропан:эпихлоргидрин = 1:(1,5:1,9). Процесс проводят в растворе толуола, бутилового спирта и т. д. для получения высокомолекулярных эпоксидных смол сплавляют низкомолекулярную смолу с дифенилолпропаном при 140-210 0С в присутствии катализаторов – третичных аминов, щелочи, соды.
       Получение эпоксидных смол непрерывным способом проводят по технологической схеме, приведенной на рис.2.

Рис. 2 . Технологическая схема производства эпоксидных смол непрерывным способом: 1,2 – смесители, 3-реактор, 4,7-отстойники, 5,9-циклонные аппараты, 6,10-холодильники, 8-фильтр, 11-сборник смолы

3. Эпоксидные смолы, содержащие реакционноспособные эпоксидные группы, отверждаются низкомолекулярными соединениями, олигомерами и полимерами. С этой целью используются первичные алифатические и ароматические ди - и полиамины, дициандиамид, треичные амины и т. д. Наиболее часто используют полиэтиленполиамины общей формулой H2N(CH2CH2NH)nH, где n=1:4. При использовании полиаминов с эпокисдными группами смолы взаимодействуют все подвижные атомы водорода амина:

где R-остаток смолы, R/ - алифатический или ароматический радикал.

При отверждении ангидридами дикарбоновых кислот вначале с ангидридом реагируют гидроксильные группы смолы, а затем образовавшиеся карбоксильные группы взаимодействуют с эпоксидными:

Достоинства эпоксидных смол: механическая прочность, химическая стойкость, высокие диэлектрические свойства после отверждения, малая усадка, хорошая адгезия к металлам, стеклу, дереву.

В зависимости от свойств эпоксидные смолы применяются для получения клеев, литых изделий и слоистых пластиков, стеклопластиков, покрытий. Клеи на основе эпоксидных смол могут быть жидкими, в виде порошка и прутков. На основе эпоксидных смол изготовляют электроизоляционные компаунды горячего и холодного отверждения. Их применяют для заливки контурных катушек, трансформаторов, дросселей, электроизоляции мест соединения проводов.

Эпоксидные смолы широко применяются для получения лакокрасочных покрытий. В этих случаях смола отверждается в виде нанесенной пленки.

Основные понятия, которые необходимо знать после изучения материала данной лекции: сырье для производства эпоксидных смол, получение смол, отверждение эпоксидных смол. Свойства и применение эпоксидных смол

Вопросы для самоконтроля:

В каких областях промышленности используются эпоксидные смолы? Как протекает отверждение эпоксидных смол? Перечислите области использования олефинов в качестве сырья Каковы преимущества эпоксидных смол?

Рекомендуемая литература:

1 , , и др. Технология полимерных материалов. Учебное пособие. – Киев.: Профессия, 2008. С.415-438.