Stirolning polimerlanish tenglamasi. Radikal polimerlanish: mexanizmi, kinetikasi va termodinamikasi. Polimer hosil bo'lishining polimerlanish reaksiyalari

06.03.2021 | Boshqa kasalliklar

Laboratoriya 1

Stirolning eritmada polimerlanishi

Nazariy qism

Ikkita variant mavjud eritmada polimerlanish:

1. polimer va monomer erituvchida eriydi;

2. Erituvchida faqat monomer eriydi, polimer esa hosil bo’lganda cho’kmaga tushadi.

Amaliy qism

Mashq qilish.

Stirolning eritmada polimerlanishida sodir bo'ladigan kimyoviy reaksiyalar tenglamalarini yozing: stirolni ikki retsept bo'yicha 90-95°C da 4 soat davomida bajaring: a) stirol -20,0; benzoil peroksid - 0,4; benzol - 10,0 g; b) stirol-20,0; benzoil peroksid - 0,4; uglerod tetraxlorid-10,0 Polimerni ajratib oling va har bir formula bo'yicha uning unumini aniqlang (gramm va %) Turli erituvchilarda polimerlanish tezligini aniqlang Hosil bo'lgan polimerning organik erituvchilarda eruvchanligini, uning issiqlik bilan aloqasini, kislotalar va asoslarning ta'sirini tekshiring Polistirolning depolimerizatsiyasini amalga oshiring. Stirol chiqishini hisoblang

Ishning 1-bosqichi. Polistirolning turli erituvchilarda sintezi.

Reaktivlar

Stirol (yangi distillangan), 20,0 g

Benzoil peroksid, 0,4 g

Benzol, 10,0 g

Tetraklorid uglerod, 10,0 g

Neft efiri, 100 ml

etanol

Konsentrlangan sulfat kislota

Konsentrlangan nitrat kislota

Natriy gidroksidi, konsentrlangan eritma

Qurilmalar

100 ml sig'imli tuproqli bo'g'inli dumaloq tubli kolba - 2 dona.

Balli reflyuksli sovutgich - 2 dona.

Vakuum pompasi

Kimyoviy stakan, 200 ml

Chinni bug'lanish chashka - 2 dona.

Petri idishi - 2 dona

Suv hammomi yoki isitish mantiyasi

Elektr pechka

Tajriba o'tkazish

Og'irligi 10,0 g stirol ikkita kolbaga solinadi, ularga 0,2 g benzoil peroksid, shuningdek erituvchilar qo'shiladi: birida 10,0 g benzol, ikkinchisida 10,0 g uglerod tetraxlorid. Har bir kolba qayta oqim kondensatoriga ulanadi va suv hammomida yoki qizdiruvchi mantiyada 90-95°C 4 soat davomida isitiladi. Keyin isitish o'chiriladi, har bir kolbaning tarkibi sovutiladi. Neft efiri yoki etanol qo'shing. Polimer cho'kmasi paydo bo'ladi. Yog'ingarchilikning to'liqligini tekshiring. Polimer cho'ktiruvchi vosita bilan yuviladi. Cho‘kma suyuqlikdan ajratiladi, tortilgan chinni idishga (Petri kosasi) o‘tkaziladi va avval xona haroratida havoda, so‘ngra termostatda 60-70°C yoki vakuumli quritish shkafida 30- haroratda quritiladi. 40°C dan doimiy vaznga.*

* barcha operatsiyalar: polimerni sintez qilish, cho'ktirish va quritish bitta kolbada (oldindan tortilgan) amalga oshirilishi mumkin. Olingan polimerdan keyingi tajribalar uchun foydalaning.

Natijalarni jadval shaklida taqdim eting.

1-jadval

jadval 2

Hisoblash misoli. Stirolning polimerizatsiyasi (molekulyar og'irligi 104,14 g / mol; zichligi r = 0,906 g / ml) siklogeksanda AIBN (molekulyar og'irligi 164,20 g / mol) tashabbuskori bilan amalga oshirildi. Umumiy yuklash hajmi 30 ml: 20 ml stirol va 10 ml sikloheksan. Initiator massasi 0,6 g Polimerizatsiya vaqti 4 soat. Olingan polistirolning massasi 13,2 g.

1. Keling, hisoblab chiqamiz stirol moddasining massasi va miqdori:

mstirol = 20 0,906 = 18,12 g

ntirol = 18,12/104,14 = 0,174 mol

2. Initsiatorning monomerga nisbatan og‘irligi % ni hisoblang:

ōDAK = (0,6/18,12) 100 = 3,31% og'irligi (stiroldan)

3. Toping monomer konsentratsiyasi eritmada:

s (stirol) = (18,12/30) 1000 = 604 g/l yoki 604/104,14 = 5,80 mol/l

4. Toping tashabbuskor konsentratsiyasi eritmada:

s(DAK) = (0,6/30) 1000 = 20 g/l yoki 20/164,20 = 0,122 mol/l

5. Keling, hisoblab chiqamiz polistirol chiqishi:

Polistirol chiqishi = (13,2/18,12) 100 = 72,8%

6. Keling, hisoblab chiqamiz polimerizatsiya tezligi:

y = 72,8/4 = 18,2%/soat yoki 18,2/60 = 0,303%/min

y = (5,80 0,728)/(4 3600) = 29,32 10-5 mol/l sek.

Ishning 2-bosqichi. Polistirolning fizik-kimyoviy xossalarini aniqlash.

Tajriba 1. Tashqi ko'rinish. Kuch.

Polistirol namunalarini diqqat bilan tekshiring, rangga e'tibor bering, ularni mo'rtlik uchun sinab ko'ring.

*Polistirol shaffof, turli rangda bo'lishi mumkin va mo'rt. Chayqalganda, polistirol plyonkalari nozik metall chiziq kabi qo'ng'iroq tovushini chiqaradi.

Tajriba 2. Isitish bilan bog'liqligi

Yupqa polistirol bo'lagi issiqqa chidamli mash ustiga qo'yiladi va biroz isitiladi. 80-90 ° S haroratda polistirol yumshaydi va > 250 ° S da parchalana boshlaydi. Yumshatilgan polistirol bo'lagi tashqi ta'sir ostida shaklini osongina o'zgartiradi. Yumshatilgan polistiroldan iplar tortilishi mumkin. Agar siz polistirolning ikkita yumshatilgan qismini ulasangiz, ular payvandlanadi.

*Polistirol termoplastik (qaytariladigan plastmassa).

Tajriba 3. Issiqlik izolyatsiyasi xususiyatlari.

Issiqlik izolyatsiyasi xususiyatlarini o'rganish uchun polistirol ko'pik ishlatiladi. Ko'pikli plastmassaning bir qismini (uzunligi 6-7 sm, qalinligi 4 sm) 10 sm uzunlikdagi temir tayoq yoki simga qo'yish kerak. Ko'pikni qo'lingiz bilan ushlab, temir tayoqni 1-2 daqiqa davomida olovga olib keling. Rod va ko'pikni isitish (u bir oz qiziydi) termometr bilan o'rnatiladi. Birinchidan, ular unga ko'pikni, keyin esa tayoqni olib kelishadi.

Tajriba 4. Erituvchilarning ta'siri.

Polistirol yoki plyonkaning kichik qismlari benzol, aseton va uglerod tetraklorid bilan alohida probirkalarga joylashtiriladi. Yopishqoq eritmalar olinadi.

Polistirolli mahsulotlarni yopishqoq eritma yoki erituvchi bilan yopishtirish mumkin.

Tajriba 5. Polistirolning yonishi

*Tajriba dudbo'ronda o'tkaziladi!!

Olovga polistirolning bir qismi qo'yiladi va u alangalanmaguncha ushlab turiladi.

*Polistirol tutunli olov bilan yonib, o'tkir hidni tarqatadi. Tashqarida olov yonishda davom etmoqda.

Tajriba 6. Kislotalar va asoslarning ta'siri

Polistirol bo'laklari konsentrlangan kislotalarga joylashtiriladi: sulfat (zichligi 1,84 g / ml), nitrik (zichligi 1,4 g / ml), so'ngra natriy gidroksidning konsentrlangan eritmasiga. Xona haroratida va keyin qizdirilganda polistirol bilan nima sodir bo'lishini kuzating.

*Polistirol xona haroratida konsentrlangan kislotalar va ishqorlarda o'zgarishsiz qoladi. Qizdirilganda u sulfat kislotada yonadi, lekin ishqor va nitrat kislotada o'zgarmaydi.

Tajriba 7. Polistirolning depolimerizatsiyasi

Polistirol bo'laklari probirkaga uning hajmining 1/5 qismidan ko'prog'ini yopish uchun joylashtiriladi. Probirkaning teshigiga tiqinli gaz chiqarish trubkasi biriktirilgan. Qabul qilgich sovuq suvga solingan va ustiga paxta momig'i bilan qoplangan yana bir probirkadir. Polistirolli probirka burchak ostida (suyuqlik oqishi uchun) stendga mahkamlanadi. Olingan suyuqlikni (nopokliklar bilan monomer) olib tashlash uchun rezina tiqinda chetga yaqinroq teshik qilish yaxshiroqdir. Qabul qiluvchida o'ziga xos hidli rangsiz yoki sarg'ish suyuqlik to'planadi. Stirol 141-146 ° S haroratda qaynaydi.

Polimerizatsiya nima?

Keling, asosiy narsani ko'rib chiqaylik

va ular bilan bog'liq jarayonlar, chunki bizning deyarli butun dunyomiz polimer ekanligi ma'lum bo'ldi.

Polimerlanish - past molekulyar og'irlikdagi yuqori molekulyar birikma hosil bo'lish reaktsiyasi. Yuqori molekulyar birikma (polimer) yuqori molekulyar og'irlikka ega bo'lgan, bir-biriga bog'langan qayta-qayta takrorlanadigan segmentlardan (struktura birliklaridan) tashkil topgan moddadir.

Polimerlarni kundalik hayotda qayerdan topish mumkin?

Hamma joyda. Qaerga qarasang. Polimerlar bizning hayotimiz bilan chambarchas bog'liq, aslida ular uni yaratdilar.

Polimerlardan gazlamalar (sintetik va tabiiy), plastmassalar, kauchuklar hosil bo'ladi. Bundan tashqari, biz o'zimiz ham polimerlardan tayyorlanganmiz.

Engelsning hayot haqidagi ta'rifini eslaylik:

"Hayot - bu oqsil tanasining mavjud bo'lish usuli ..."

Sincaplar- bular tabiiy biopolimerlardir; nuklein kislotalar Va polisakkaridlar.

Polimerlanish reaksiyasiga qanday moddalar kirishi mumkin?

Javob oddiy: moddalar, bir nechta (ikki, uch) bog'lanishni o'z ichiga oladi.

Birinchisini ko'rib chiqaylik - polietilen hosil bo'lish uchun reaktsiya sxemasi (sumkalar, shishalar, qadoqlash plyonkasi va boshqalar undan tayyorlanadi):

Ko'rib turganimizdek, p bog'i uziladi va bir molekulaning uglerod atomlari qo'shni molekulalarning uglerod atomlari bilan bog'lanadi. Bu uzun polimer zanjirini hosil qiladi. Polimerning uzunligi bir necha yuzlab struktura birligiga yetishi mumkinligi sababli, ularning aniq sonini oldindan aytib bo'lmaydi, chunki u turli molekulalarda har xil bo'ladi va butun zanjirni yozmaslik uchun polimerizatsiya reaktsiyasi quyidagicha yoziladi:

Bu erda n - molekuladagi strukturaviy birliklar soni.

Polimerlanish reaksiyasiga kiradigan dastlabki past molekulyar moddaga monomer deyiladi.

Strukturaviy birlikni monomer bilan aralashtirib yubormaslik kerak.

Monomer va strukturaviy birlik bir xil sifat va miqdoriy tarkibga ega, ammo kimyoviy tuzilish boshqacha (ular bir-biridan bir nechta bog'lanish soni bilan farqlanadi).

Polimerlanish tenglamalari:

Eng keng tarqalgan polimerlarni olish uchun reaktsiyalar:

Ta'lim izopren kauchuk 2-metilbutadien-1,3 (izopren) dan (tabiiy kauchuk ham izopren, lekin qat'iy sis-tuzilishda):

Ta'lim polistirol(plastik) vinilbenzoldan (stirol):

Ta'lim polipropilen propendan (propilen):

Kauchuklar- bu umumiy sifatlar (elastiklik, elektr izolyatsiyasi va boshqalar), kauchuk ishlab chiqarish uchun xom ashyo bilan birlashtirilgan polimerlar guruhi. Ilgari buning uchun kauchuk deb ataladigan o'simliklar sharbatidan tabiiy kauchuk ishlatilgan. Keyinchalik ular sun'iy kauchuklarni ishlab chiqarishni boshladilar.

SSSRda 1926 yilda sintetik kauchuk ishlab chiqarishning eng yaxshi usuli uchun tanlov e'lon qilindi. Tanlovda Lebedev S.V.

Uning usuli quyidagicha edi:

Etil spirtidan 1,3 butadien ishlab chiqarilgan. Etil spirti SSSRda ko'p bo'lgan o'simlik materiallaridan fermentatsiya yo'li bilan olingan, bu ishlab chiqarishni arzonlashtirdi. Butadien-1,3 polimerlanishdan so'ng sintetik kauchuk hosil bo'ladi:

Kauchukni kauchukga aylantirish uchun u vulkanizatsiyaga uchraydi.

Vulkanizatsiya - bu polimer-kauchuk iplarini bitta tarmoqqa tikish jarayoni, buning natijasida elastiklik, mustahkamlik va organik erituvchilarga qarshilik yaxshilanadi. .

Quyidagi diagrammada polimer molekulalari o'rtasida disulfid ko'priklarini hosil qilish orqali butadien kauchukining vulkanizatsiya jarayoni ko'rsatilgan:

Polimerlanish reaksiyalarini polikondensatlanish reaksiyalaridan farqlash kerak.

Polikondensatsiya reaksiyasi past molekulyardan yuqori molekulyar birikma hosil bo‘lish reaksiyasi bo‘lib, unda qo‘shimcha mahsulot (suv, ammiak, vodorod xlorid va boshqalar) ajralib chiqadi.

Moddaning polikondensatsiya reaktsiyasiga kirish qobiliyati ekstremalning mavjudligi bilan belgilanadikamida ikki xil funktsional guruh .

Keling, bir misolni ko'rib chiqaylik aminokislotalar:

Ikki aminokislotalar bir-biri bilan qo'shilib, peptid bog'ini hosil qiladi va yon mahsulot - suvni chiqaradi. Agar jarayon davom etsa - bu zanjirga aminokislota qoldiqlarini qo'shish - biz oqsil olamiz. Aminokislotalarning polikondensatsiya reaktsiyasiga kirishish qobiliyati ularning tuzilishida ikkita funktsional guruh: karboksil va aminokislotalarning mavjudligini aniqlaydi. Polikondensatsiya reaksiyasi natijasida polipeptidlardan (oqsillardan) tashqari nuklein kislotalar va polisaxaridlar hosil bo'ladi.

Mahsulot sifatiga intilib, inson bir necha ming yil davomida parchalanmaydigan shunday bardoshli polimerlarni yaratishni o'rgandi. Va ba'zan, parchalanganda, ular atrof-muhitga xavfli moddalarni chiqaradilar. Bu katta ekologik muammo. Hozirda plastmassani qayta ishlash markazlari ochilmoqda.

U yerga hammamiz birgalikda plastik chiqindilarni olib ketsak, umumiy uyimiz – Yer sayyorasi va uning tabiatini asrab-avaylashga ulkan hissa qo‘shgan bo‘lamiz.

Ushbu mavzu bo'yicha ko'proq:

Stirolning blok polimerizatsiyasi jarayonida sintezlangan polimerning reaksiyaga kirishmagan monomerda eritmasi hosil bo'ladi. Jarayonning chuqurlashishi (monomerning konversiya darajasi) ortishi bilan diqqat yechim va shunga mos ravishda o'sadi sindirish ko'rsatkichi. Polimerlanish jarayonida eritmaning sindirish ko'rsatkichini o'lchab, jarayonning kinetikasi (bu holda stirolning polimerlanishi) haqida ma'lumot olish mumkin.

5 ml stirol maydalangan tiqinlari bo'lgan uchta probirkaga solinadi va analitik tarozida olingan inisiatorning tortilgan qismlari - AIBN - taxminan 10, 25 va 50 mg miqdorida qo'shiladi (eritmalarning konsentratsiyasi mos ravishda taxminan 0,2, 0,5 va 1% og'irlik). Probirkalar 5 daqiqa davomida inert gaz bilan tozalanadi va taxminan 70 0 haroratli termostatga joylashtiriladi. 10 daqiqada. Termostatizatsiya boshlangandan so'ng har bir probirkadan bir necha tomchi eritmadan shisha tayoqchali soat oynasiga olinadi va sindirish ko'rsatkichi aniqlanadi. Har bir probirkadan olinadi kamida beshta namuna, har safar qayd etish polimerizatsiya boshlanishidan boshlab vaqt.

Monomerning konversiya darajasi quyidagi jadvaldan aniqlanadi.

Sindirish ko'rsatkichining n D ning stirolning aylanish darajasiga (p) bog'liqligi

p,%	n D	p, %	n D	p, %	n D
	1,5420		1,5475		1,5518
	1,5429		1,5482		1,5519
	1,5435		1,5488		1,5523
	1,5441		1,5492		1,5525
	1,5446		1,5495		1,5528
	1,5451		1,5500		1,5531
	1, 5455		1,5504		1,5534
	1,5461		1,5508		1,5537
	1,5465		1,5511		1,5540
	1,5468		1,5515		1,5543

Boshlovchi konsentratsiyasi(mol/l da) quyidagi formula bilan topiladi:

Bu erda g - tashabbuskorning og'irligi (g da)

V – polimerlashtiruvchi aralashmaning hajmi (bu holda – 5 ml)

M 1 - tashabbuskorning molekulyar og'irligi (AIBN M 1 = 164 uchun)

Olingan to'g'ri chiziqning qiyalik burchagi tangensi teng Boshlovchiga qarab reaksiya tartibi.

STROLNING KATSION POLİMERLANISHI

Stirolning polimerizatsiyasi turli yo'llar bilan sodir bo'lishi mumkin, shu jumladan katyonik mexanizm. Noorganik Lyuis kislotalari ko'pincha katyonik polimerizatsiya uchun katalizator sifatida ishlatiladi - bu holda, TiCl 4. Ushbu katalizatordan foydalanish reaktsiyani namlikning kirib kelishini istisno qiladigan sharoitlarda amalga oshirishni talab qiladi - birinchi navbatda, mutlaqo quruq uskunalar.

Yangi distillangan stirol 3,5 ml

Distillangan titan tetraklorid 1 ml

Dixloroetan quruq 70 ml

70 ml quruq dikloroetan aralashtirgich, termometr va tomchi voronka bilan jihozlangan uch bo'yinli kolbaga solinadi va 3-5 minut davomida inert gaz bilan tozalanadi va sovutish aralashmasi solingan vannada 0 0 S gacha sovutiladi.

Quruq pipetka yordamida 15-20 minut davomida tomchilatib yuboriladigan voronkadan 1 ml TiCl 4 qo'shing. Monomer, stirol, harorat 0 0 dan oshmasligiga ishonch hosil qilib, tomchilab yuboriladi. Monomer kiritilgandan so'ng, aralashma yana 30 daqiqa aralashtiriladi va keyin 80 ml spirt qo'shiladi (reaksiya aralashmasini parchalash uchun). Bir necha daqiqadan so'ng, hosil bo'lgan yog'li reaktsiya mahsulotidan erituvchini ehtiyotkorlik bilan to'kib tashlang, yana 10-15 ml spirt qo'shing va qattiqlashguncha tayoq bilan ishqalang. Qattiq polimer filtrlanadi, spirt bilan yuviladi va quritiladi. Polimer unumi va monomerga aylanish darajasi, shuningdek g/g polimerdagi katalizator sarfi aniqlanadi.

Kengaytiriladigan polistirol (EPS), zarrachalarni sirt bilan ishlov berish bilan pentan va ommaviy polimerizatsiya ishtirokida stirolning suspenziyali polimerizatsiyasi orqali ishlab chiqariladi. Polistirol sharsimon zarrachalar (munchoqlar) shaklida ishlab chiqariladi, uning yuzasi qayta ishlash jarayonida polimerning qayta ishlanishini yaxshilaydigan va unga yangi xususiyatlar (masalan, antistatik xususiyatlar, yonmaydigan) beruvchi turli moddalar bilan ishlov beriladi.

Ko'pikli polistirol ishlab chiqarishda asosiy usullar mavjud suspenziya polimerizatsiyasi va ommaviy polimerizatsiya. Eng zamonaviy va samarali IPN olishning ikkinchi usuli.

Ko'pikli polistirolning ommaviy polimerizatsiyasi

Polistirollarni monomerlarning to'liq bo'lmagan konvertatsiyasi bilan ommaviy polimerizatsiya (blokli polistirol) yo'li bilan olish usuli yuqori texnik-iqtisodiy ko'rsatkichlari tufayli hozirgi vaqtda eng keng tarqalgan usullardan biridir. Aksariyat zamonaviy sanoat korxonalari ushbu sxema bo'yicha aniq ishlaydi, chunki u eng samarali hisoblanadi. Bu usul optimal uzluksiz jarayon oqimiga ega. Jarayon mikserlar bilan ketma-ket ulangan 2-3 qurilmada amalga oshiriladi; jarayonning yakuniy bosqichi ko'pincha ustun tipidagi apparatlarda amalga oshiriladi.

Reaksiyaning dastlabki harorati 80-100 ° S, oxirgi harorat 200-220 ° S. Polimerlanish stirolning konversiya darajasi 80-90% bo'lganda to'xtaydi. Reaksiyaga kirmagan monomer eritmadan vakuum ostida, so‘ngra suv bug‘i bilan polimer tarkibidagi stirol miqdori 0,01-0,05% bo‘lguncha chiqariladi. Stabilizatorlar, bo'yoqlar, yong'inga qarshi vositalar va boshqa qo'shimchalar polistirolga qo'shiladi va granullanadi. Polistirol yuqori tozaligi bilan ajralib turadi. Ushbu texnologiya eng tejamkor (bu nozik dispers mahsulotlarni yuvish, suvsizlantirish va quritish operatsiyalarini o'z ichiga olmaydi) va amalda chiqindisiz (reaksiyaga kirmagan stirol polimerizatsiya uchun qaytariladi).

Jarayonni monomerning to'liq konvertatsiyasiga qadar (80-90%) amalga oshirish yuqori polimerlanish tezligini qo'llash, harorat parametrlarini nazorat qilish va polimerlangan muhitning maqbul viskozitesini ta'minlash imkonini beradi. Jarayonni monomer konvertatsiyasining chuqurroq darajalariga o'tkazishda yuqori yopishqoq reaktsiya massasidan issiqlikni olib tashlash qiyinlashadi va polimerizatsiyani izotermik rejimda amalga oshirish mumkin bo'lmaydi. Yalpi polimerlanish jarayonining bu xususiyati boshqa ishlab chiqarish usullariga, birinchi navbatda suspenziya usuliga e’tiborning kuchayishiga olib keldi.

Suspenziya polimerizatsiyasi

Suspension polimerizatsiya vinil monomerlarining suvda past eruvchanligiga va radikal polimerizatsiya reaktsiyalarida ikkinchisining neytralligiga asoslangan raqobatdosh texnologik jarayondir. Suspenziya ishlab chiqarish usuli reaktorda amalga oshiriladi, bu qo'shimcha texnologik bosqichlarning mavjudligi (reaktsiya tizimini yaratish, hosil bo'lgan polimerni izolyatsiya qilish) va polimerizatsiya paytida asbob-uskunalarni davriy ishlatish bilan tavsiflangan yarim uzluksiz jarayon; bosqich. Stirol emulsiya stabilizatorlari yordamida demineralizatsiyalangan suvda to'xtatiladi; Polimerizatsiya tashabbuskori (organik peroksidlar) monomer tomchilarida eritiladi, bu erda polimerizatsiya sodir bo'ladi. Natijada, polimerning suvdagi suspenziyasida yirik granulalar hosil bo'ladi. Polimerizatsiya 8-14 soat davomida bosim ostida haroratni 40 dan 130 ° C gacha bosqichma-bosqich oshirish orqali amalga oshiriladi. Polimer hosil bo'lgan suspenziyadan santrifüjlash yo'li bilan ajratiladi, shundan so'ng u yuviladi va quritiladi. Keyin ular vibratsiyali ekranlarda navlari bo'yicha saralanadi. Ushbu jarayonda issiqlikni olib tashlash va tizim komponentlarini aralashtirish sezilarli darajada osonlashadi.

Qo'llanilishi mumkin:

har qanday maqsadda (devorlar, tomlar, pollar, omborlar, pavilyonlar, turar-joy binolari, garajlar, podvallar, lojikalar) binolar va binolarning turli xil konfiguratsiyasidagi polistirol ko'pikli bloklari va plitalarini ishlab chiqarishda;
saqlash va tashish paytida zarbadan himoya qilishni talab qiladigan turli xil qurilmalar uchun murakkab shakllarni qadoqlashda;
avtomobil komponentlarini ishlab chiqarishda;
polistirolli beton ishlab chiqarishda - tsement biriktiruvchi va ko'pikli polistirol plomba asosidagi engil beton, issiqlik izolyatsiyalovchi bloklar va plitalar ishlab chiqarishda, chodirlar, tomlar, tashqi devorlar, pollar va boshqalarni monolitik issiqlik izolatsiyasida ishlatiladi;

Shift uchun pardozlash materiallari ishlab chiqarishda - plitkalar, tagliklar, rozetlar;

monolit uy-joy qurilishi va quvurlarni issiqlik izolatsiyasi uchun qobiqlar uchun.
metall quyishda ishlatiladigan ko'pikli polistirol gazlangan modellarni ishlab chiqarish uchun.

Akrilonitril SAN bilan stirolning sopolimerlari

Akrilonitril (SAN) bilan stirolning sopolimeri odatda ikkinchisining 24% ni o'z ichiga oladi, bu monomerlar aralashmasining anizotrop tarkibiga mos keladi va doimiy tarkibli mahsulotni olish imkonini beradi. SAN issiqlikka chidamliligi, tortishish kuchi, zarba kuchi va agressiv suyuqlik muhitida yorilishga chidamliligi bo'yicha ustundir, lekin dielektrik xususiyatlari va shaffofligidan past. SAN narxi polistiroldan sezilarli darajada yuqori. Uchlik kopolimer stirol-akrilonitril-metil metakrilat (SAM) shunga o'xshash xususiyatlarga ega, ammo UV nurlanishiga nisbatan yaxshi shaffoflik va qarshilik; ammo uning narxi SAN dan ham yuqori.

SAN kopolimerlari odatda PS ishlab chiqarishga o'xshash suspenziya yoki emulsiya polimerizatsiyasi orqali ishlab chiqariladi.

SAN kopolimerlari gomopolimerga qaraganda yuqori kimyoviy qarshilik va sirt qattiqligiga ega. Boshlang'ich material sarg'ish rangga ega va mavimsi bo'lishi kerak. Ob-havoga chidamliligi yaxshi, bu uni, masalan, qoplama uchun va mo'rt va sovuqqa chidamli bo'lmagan umumiy maqsadli polistirol o'rniga qimmatbaho maishiy texnikada ishlatishga imkon beradi.

Akrilonitril, butadien va stirolning sopolimerlari: ABS plastmassa

Bunday sopolimerlar "ABS plastmassa" deb ataladi. Uch birlikli polimer (terpolimer) olishning bir necha usullari mavjud, lekin ularning asosiy tamoyillari quyidagi misollardan aniq: 1) polibutadienli emulsiyaga stirol va akrilonitril qo‘shiladi, aralashtiriladi va 50C gacha qizdiriladi; keyin kaliy persulfat kabi suvda eruvchan tashabbuskor qo'shiladi va aralashma polimerlanadi; 2) stirol akrilonitril lateksga butadien akrilonitril lateks qo'shiladi, aralashma koagulyatsiya qilinadi va purkagich bilan quritiladi.

Xususiyatlari tarkibi va ishlab chiqarish usuliga qarab juda katta farq qiladi. Umuman olganda, ABS plastmassalari yuqori zarba kuchi, kimyoviy qarshilik va egiluvchanlikka ega; metil etil keton va efirlarga chidamli emas.

ABS texnologik jihatdan juda ilg'or va uni inyeksion kalıplama va ekstruziya bilan osongina qayta ishlash mumkin. Ishlab chiqaruvchilar turli xil eritmalar oqimi ko'rsatkichlariga ega, yorqinligi va matligi yuqori bo'lgan ABS plastmassa navlarini ishlab chiqaradilar. Yupqa choyshablar idishlar va tovoqlar ichiga termoformlanadi. ABS plastmassalari maishiy texnika ishlab chiqarishda keng qo'llaniladi, bu erda yuqori quvvat, yuqori porloqlik, masterbatchlar bilan bo'yashda ishlab chiqarish qobiliyati, atrof-muhitning neytralligi va issiqlikka chidamliligi talab qilinadi. Dekorativ qoplamalar va dizaynlar polistirolli mahsulotlarga qaraganda ABS plastmassasidan tayyorlangan mahsulotlarga yaxshi qo'llaniladi.

Polistirol ishlab chiqarish texnologiyasi

Sanoatda polistirol stirolning radikal polimerizatsiyasi natijasida ishlab chiqariladi. Polistirollarni ishlab chiqarish usullari ish aylanishida, birlik hajmida mahsulotni olib tashlashda va polimerizatsiya jarayoni uchun sharoitlarda farqlanadi. Olingan polistirolning xususiyatlari maxsus ishlab chiqarish usuliga bog'liq. Stirolni polimerlashning 4 ta usuli mavjud: monomer massasida (blokida) polimerlanish, monomerni emulsiyada polimerlash (asosan ABS plastmassalarini ishlab chiqarish), suspenziya polimerizatsiyasi (zarbga chidamli polistirol va kengaytirilgan polistirol) va polimerizatsiya. eritma (butadien va stirolning blokli kopolimerlari).

Umumiy maqsadli polistirol ishlab chiqarishda asosiy usullar suspenziyali polimerizatsiya va ommaviy polimerizatsiya hisoblanadi. Emulsiya polimerizatsiyasi nisbatan kichik miqyosda qo'llaniladi.

Stirolning kauchuk bilan ta'sirga chidamli sopolimerlarini olish uchun eng ko'p qo'llaniladigan usul blok-suspenziya polimerizatsiyasi bo'lib, unda polimerizatsiya birinchi navbatda ommaviy (20% - 40% konversiyaga erishilgunga qadar), so'ngra suvda amalga oshiriladi. dispersiya.

Sintez texnologiyasini rivojlantirishning umumiy tendentsiyasi reaksiya hajmlarining oshishi hisobiga ham, sintez rejimlarining kuchayishi hisobiga ham alohida birliklarning quvvatini oshirishdan iborat. Hozirgi vaqtda alohida sintez agregatlarining mahsuldorligi yiliga 15-30 ming tonna polimerga etadi.

Ommaviy polimerizatsiya

Monomerlarni to'liq bo'lmagan konvertatsiya qilish bilan ommaviy polimerizatsiya yo'li bilan ishlab chiqarish usuli yuqori texnik va iqtisodiy ko'rsatkichlari tufayli hozirgi vaqtda eng keng tarqalgan usullardan biridir. Mahalliy sanoatda 70-yillarda asosiy usul sifatida ommaviy polimerizatsiya usuli tanlangan va hozirgi vaqtda mahsulotning 60% ga yaqini ushbu usul yordamida ishlab chiqariladi. Ushbu usul optimal jarayon oqimi diagrammasiga ega. Jarayon mikserlar bilan ketma-ket ulangan 2-3 ta qurilma tizimida uzluksiz sxema bo'yicha amalga oshiriladi; jarayonning yakuniy bosqichi ko'pincha ustun tipidagi apparatlarda amalga oshiriladi. Reaksiyaning dastlabki harorati 80-100 ° S, oxirgi harorat 200-220 ° S. Polimerlanish stirolning konversiya darajasi 80% - 90% bo'lganda to'xtatiladi. Reaksiyaga kirmagan monomer polistirol eritmasidan vakuum ostida, so'ngra suv bug'i bilan polimerdagi stirol miqdori 0,01% - 0,05% bo'lguncha chiqariladi.

Stabilizatorlar, bo'yoqlar, yong'inga qarshi vositalar va boshqa qo'shimchalar polistirolga qo'shiladi va granullanadi. Blok polistirol yuqori tozaligi bilan ajralib turadi. Ushbu texnologiya eng tejamkor (bu nozik dispers mahsulotlarni yuvish, suvsizlantirish va quritish operatsiyalarini o'z ichiga olmaydi) va amalda chiqindisiz (reaksiyaga kirmagan stirol polimerizatsiya uchun qaytariladi). Jarayonni monomerning to'liq konvertatsiyasiga qadar (80% - 90%) amalga oshirish yuqori polimerizatsiya tezligini qo'llash, harorat parametrlarini nazorat qilish va polimerlangan muhitning maqbul viskozitesini ta'minlash imkonini beradi. Jarayonni monomer konvertatsiyasining chuqurroq darajalariga o'tkazishda yuqori yopishqoq reaktsiya massasidan issiqlikni olib tashlash qiyinlashadi va polimerizatsiyani izotermik rejimda amalga oshirish mumkin bo'lmaydi. Yalpi polimerlanish jarayonining bu xususiyati boshqa ishlab chiqarish usullariga, birinchi navbatda suspenziya usuliga e’tiborning kuchayishiga olib keldi.

Suspenziya polimerizatsiyasi

Suspenziya polimerizatsiyasi ommaviy polimerizatsiya bilan parallel ravishda rivojlanadigan raqobatdosh texnologik jarayon bo'lib, vinil monomerlarining suvda past eruvchanligiga va radikal polimerizatsiya reaktsiyalarida ikkinchisining neytralligiga asoslangan. Jarayon polistirolning maxsus navlarini, asosan kengaytirilgan polistirolni ishlab chiqarish uchun ishlatiladi. Suspenziya ishlab chiqarish usuli yarim uzluksiz jarayon bo'lib, qo'shimcha texnologik bosqichlarning mavjudligi (reaktsiya tizimini yaratish, hosil bo'lgan polimerni izolyatsiya qilish) va polimerizatsiya bosqichida asbob-uskunalarni davriy ishlatish bilan tavsiflanadi.

Jarayon 10-50 m 3 hajmli, aralashtirgich va ko'ylagi bilan jihozlangan reaktorlarda amalga oshiriladi. Stirol emulsiya stabilizatorlari yordamida demineralizatsiyalangan suvda to'xtatiladi; Polimerizatsiya tashabbuskori (organik peroksidlar) monomer tomchilarida eritiladi, bu erda polimerizatsiya sodir bo'ladi. Natijada, polimerning suvdagi suspenziyasida yirik granulalar hosil bo'ladi. Polimerizatsiya 8-14 soat davomida bosim ostida haroratni 40 dan 130 ° C gacha bosqichma-bosqich oshirish orqali amalga oshiriladi. Polimer hosil bo'lgan suspenziyadan santrifüjlash yo'li bilan ajratiladi, shundan so'ng u yuviladi va quritiladi. Suspenziya polimerizatsiyasi qonunlari monomer massasida polimerlanish qonunlariga yaqin, ammo tizim komponentlarini issiqlik bilan olib tashlash va aralashtirish sezilarli darajada osonlashadi.

Emulsiya polimerizatsiyasi

Polistirol ishlab chiqarishda polimerizatsiyaning emulsiya usuli massa yoki suspenziyada polimerizatsiya kabi rivojlanishni olmagan. Buning sababi, emulsiya polimerizatsiyasi juda yuqori molekulyar og'irlikdagi mahsulotni ishlab chiqaradi. Ko'pincha, keyingi ishlov berish uchun uni o'rash yoki boshqa usul bilan molekulyar og'irligini kamaytirish kerak. Uni qo'llashning asosiy yo'nalishi ekstruziya usuli yordamida polistirol ko'pikini keyinchalik ishlab chiqarish uchun oraliq mahsulotni ishlab chiqarishdir Emulsiya polimerizatsiya tizimi stirol, dispersiya muhiti sifatida suv, suvda eruvchan tashabbuskor (kaliy persulfat), ion. emulsifikator va turli qo'shimchalar, xususan, atrof-muhitning pH darajasini tartibga solish uchun mo'ljallangan.

Polimerlanish monomerni o'z ichiga olgan emulsifikator mitsellarda sodir bo'ladi. Olingan polimer juda dispersli suspenziya (lateks), suvda erimaydi. Butun tizim ko'p komponentli bo'lib, bu polimerni sof shaklda ajratib olishni qiyinlashtiradi. Shuning uchun uni yuvishning turli usullari qo'llaniladi. Usuldan foydalanish asta-sekin kamaymoqda, chunki u ko'p miqdorda chiqindi suvni o'z ichiga oladi.

Ximich Irina

Sintetik polimerlar

Yigirmanchi asrda sintetik yuqori molekulyar birikmalar - polimerlarning paydo bo'lishi texnik inqilob bo'ldi. Polimerlar turli xil amaliy sohalarda juda keng qo'llaniladi. Ularga asoslanib, ilgari ma'lum bo'lgan materiallardan sezilarli darajada ustun bo'lgan yangi va ko'p jihatdan g'ayrioddiy xususiyatlarga ega materiallar yaratilgan.

Polimerlar molekulalari takrorlanuvchi birliklar - monomerlardan tashkil topgan birikmalardir.

Ma'lum tabiiy polimerlar . Bularga polipeptidlar va oqsillar, polisaxaridlar va nuklein kislotalar kiradi.

Sintetik polimerlar past molekulyar og'irlikdagi monomerlarning polimerizatsiyasi va polikondensatsiyasi (pastga qarang) yo'li bilan olinadi.

Polimerlarning strukturaviy tasnifi

a) chiziqli polimerlar

Ular chiziqli zanjirli tuzilishga ega. Ularning nomlari prefiks qo'shilgan monomer nomidan olingan poli-:

b) tarmoq polimerlari:

c) tarmoqli uch o'lchovli polimerlar:

Turli xil monomerlarning birgalikda polimerizatsiyasi natijasida olinadi sopolimerlar . Masalan:

Polimerlarning fizik-kimyoviy xossalari polimerlanish darajasi (n qiymati) va polimerning fazoviy tuzilishi bilan aniqlanadi. Bu suyuqliklar, qatronlar yoki qattiq moddalar bo'lishi mumkin.

Qattiq polimerlar qizdirilganda turlicha harakat qiladi.

Termoplastik polimerlar– qizdirilganda eritiladi va sovigandan keyin istalgan shaklni oling. Bu cheksiz ko'p marta takrorlanishi mumkin.

Termoset polimerlari- Bu suyuq yoki plastmassa moddalar bo'lib, ular qizdirilganda ma'lum bir shaklda qotib qoladi va keyingi qizdirilganda erimaydi.

Polimer hosil bo'lishining polimerlanish reaksiyalari

Polimerizatsiya - Bu o'sayotgan zanjirning oxiriga monomer molekulalarining ketma-ket qo'shilishi. Bunda barcha monomer atomlari zanjirga kiradi va reaksiya jarayonida hech narsa ajralib chiqmaydi.

Polimerlanish reaksiyasini boshlash uchun inisiator yordamida monomer molekulalarini faollashtirish kerak. Boshlovchining turiga qarab, mavjud

radikal,

katyonik va

anion polimerizatsiyasi.

Radikal polimerizatsiya

Termoliz yoki fotoliz jarayonida erkin radikallar hosil qilish qobiliyatiga ega bo'lgan moddalar radikal polimerizatsiyaning tashabbuskorlari sifatida ishlatiladi, masalan, organik peroksidlar yoki azo birikmalar;

UV nurlari bilan qizdirilganda yoki yoritilsa, bu birikmalar radikallarni hosil qiladi:

Polimerizatsiya reaktsiyasi uch bosqichni o'z ichiga oladi:

Boshlash,

Zanjirning o'sishi

O'chirish uzilishi.

Misol - stirolning polimerizatsiyasi:

Reaktsiya mexanizmi

a) boshlash:

b) zanjir o'sishi:

c) ochiq tutashuv:

Radikal polimerizatsiya eng oson monomerlarda sodir bo'ladi, ularda hosil bo'lgan radikallar qo'sh bog'dagi o'rinbosarlarning ta'sirida barqarorlashadi. Keltirilgan misolda benzil tipidagi radikal hosil bo'ladi.

Radikal polimerlanish natijasida polietilen, polivinilxlorid, polimetilmetakrilat, polistirol va ularning sopolimerlari olinadi.

Kationik polimerlanish

Bunda monomer alkenlarning faollashuvi suv ishtirokida protik kislotalar yoki Lyuis kislotalari (BF 3, AlCl 3, FeCl 3) tomonidan amalga oshiriladi. Reaktsiya qo'sh bog'lanishda elektrofil qo'shilish sifatida davom etadi.

Masalan, izobutilenning polimerizatsiyasi: