Кристалдану дәрежесі жоғары полиэтиленді алу жағдайын көрсетіңіз
Өндірісте полиэтиленді келесі жолдармен алады: а) этиленнің жоғары қысымда полимерленуі (төмен тығыздықты полиэтилен), б) этиленнің төмен қысымда полимерленуі (жоғары тығыздықты полиэтилен), в) этиленнің орташа полимерленуі (жоғары тығыздықты полиэтилен).
Жоғары қысымды полиэтилен – бұл молекулалық массасы 30 000 полимер. Кристалдану дәрежесі жоғары - 60% жуық. Температура жоғарлаған сайын кристалдану дәрежесі төмендеп, 115°С полиэтилен аморфты полимерге айналады.
Полиэтилен макромолекулалары —СН2—СН2— буындарынан тұратын тізбектер. Тізбектердің соңында біраз —СН3 топтары және бұйір тармақтары (этил, пропил, бутил және т.б.) болуы мүмкін. 1000 көміртек атомдарына 20—30 СН3-топ келуі мүмкін. Ұзын тармақтар негізгі тізбекке паралель орналасқан және полимердің кристалдануына бөгет болмайды, ал қысқа тармақтар кристалдану дәрежесін төмендетеді.
Рис.1. Жоғары қысымда этилен полимерленуінің сызбанұсқасы: 1 – этилен қоймасы, 2,4 – араластырғыш, 3- бірінші каскад компрессоры, 5 – екінші каскад компрессоры, 6 – түтікше реактор, 7 – жоғары қысымды бөлгіш, 8 – төмен қысымды бөлгіш, 9 – экструдер-гранулятор, 10 – циклон, 11 – бункер, 12 – дозатор, 13 – таразы, 14 – қап тігетін машина
Төмен және орташа қысымды полиэтиленнің құрылымытөмен тармақталуымен ерекшеленеді, сондықтан олардың кристалдану дәрежелері жоғары (75—90%). Сондықтан төмен және орташа қысымды полиэтиленнің тығыздығы, тұрақтылығы, жылуға төзімділігі жоғары. Олардың молекулалық массалары да жоғары —80000—500 000 болады. Сонымен қатар орташа және төмен қысымды полиэтилендер органикалық еріткіштер мен қышқылдар әсеріне тұрақты және олардың газ өтімділігі төмен. Кемшіліктері: 1. Бұйымдарға өндеу қиынға түседі, 2. Эластиктігі төмен. Олардың өндеу температуралары 30 °С жоғары. Диэлектрлік қасиеттерінің айырмашылығы төмен.
Полиэтилен — қалын қабатта ақ түсті, ал жұқа қабатта түссіз және мөлдір қатты материал. Аморфты фазаның шыналану температурасы төмен болғандықтан (80 °С жуық) полимердің аязға тұрақтылығын жоғарлатады.
Қасиеттері: 1. Жоғары диэлектрлік қасиеттері, сондықтан жоғарыжиілікті диэлектрик ретінде қолданады.
2. Полиэтилен суға және су буына тұрақты. Қалыпты температурада минералды қышқылдар (тұз, күкірт және фторсутек), сілтілер, көптеген ерітікіштер әсеріне тұрақты. Ароматты және хлорланған көмірсутектерде 70—80 °С температурада ериді.
3. Ауада ұзақ уақыт қыздырғанда полиэтилен баяу тотығады. Мұнда оның жартылай деструкциясы және жартылай тігілуі жүреді, бұл балқыманың тұтқырлығын жоғарлатады және полимерді бұйымдарға өндеу процестерін қиындатады. Тотығуды алдын ала алу үшін полиэтиленге стабилизаторларды, мысалы ароматты аминдерді (0,1%) енгізеді. Полимердің техникалық қасиеттері өзгермейді. Ескіруді техникалық көміртектің 2—3% енгізуі де төмендетеді.
4.Полистиролдан алынған материалдарға тән технологиялық параметрлер. Полистирол –(СН2-СН)n алғаш рет Германияда 1839 жылы алынған, ал өнеркәсіптік өндірісі 1920 жылы игерілген.
Полистирол шыныға ұқсас қатты мөлдір материал. Иісі жоқ, физиологиялвқ залалсыз және жеңіл. Алу жолына қарай молекулалық массасы 50000-300000 аралығында болады. Полистиролдың диэлектрлік көрсеткіштері жоғары, химиялық тұрақты суға төзімді. Бензолда, төртхлорлыкөмірсутекте, жай және күрделі эфирлерде жақсы ериді.
ПС тармақталу дәрежі жоғары. Молекулалық тізбегінің ретсіздіне байланысты ол тығыздығы 1050-1080 кг/м3 және шынылану температурасы 100 °С аморфты полимер. Қалыпты жағдайда ПС – қатаң материал. Кристалдық фазасының болмауы оны мөлдір, жарықөткізу коэффициенті 90%-ға дейін болуын қамтамасыз етеді.
ПС жалпытехникалық қолдануға арналған термапластар қатарына жатады. Жақсы беріктілік, мөлдірлік және керемет сыртқы пішінге ие, ол жарықтандыру техникасында және мәдениет-тұрмыстық бұйымдарда кеңінен қолданылады.
ПС керемет диэлектрлік қасиеттерге ие, электротехникада қолданылады, сонымен біргежіңішке бағдарланған конденсаторлы қабықшалар дайындауға қолданылады. Уытсыз, «тамақ» өндірісіне қолданылатын ПС маркалары қалдық стиролдан (0,3%-ға дейін) жуылады. Медициналық техникада қолданылады. ПС суға және радиацияға төзімді .
ПС кемшіліктері: қалыпты жағдайда омырылғыш, соққыға беріктілігі төмен, бұл қасиеттері олардың қолданылу мүмкіндіктерін шектейді. Жылуғатөзімділгі, химиялық тұрақтылығы және УК сәулелердің әсеріне тұрақтылығы төмен. ПС алынған үлдірлер күшті электрленеді. ПС жанғыш.
ПС термопластарды өңдеудің барлық әдістерімен өңдеуге болады, жақсы жапсырылады (сваривается и склеивется), пластификаторлармен жақсы үйлеседі, жақсы боялады.
АБС – пластики - стиролдың акрилонитрилмен және бутадиенмен немесе бутадиен-стиролды каучукпен жалғанған сополимерлеу өнімдері.
Мономердің каучукпен сополимерлеу процесін пероксидті инициаторлардың қатысында эмульсияда жүргізеді. Біруақытта мономерлер – стирол мен акрилонитрилдің сополимерленуі жүреді. Соңғы өнімнің құрамында орташа есеппен 65% стирол, 20% акрилонитрил және 15% каучук болады.
Материал стирол мен акрилонитрилдің статикалық сополимерінің қатаң матрицасынан, каучуктің эластикалық бөлшектерінен (1 мкм) және жалғанған сополимердің жұқа қабатынан тұратын композиция. Ол САН-ның және соққыға төзімді ПС-ның жақсы қасиеттерін біріктіреді. АБС-пластиктердің тығыздығы 1020-1050 кг/м3. Жылуға төзімділік, қатаңдық және беріктілік деңгейі жалпы қолдануға арналған ПС-дың қасиеттерінің шамасында сақтала отырып соққыға төзімділік қасиеттері, майға және бензинге төзімділігі артады.
АБС мөлдір емес, жоғары жиіліктерде төмен электроизоляциялық қасиеттерге ие. АБС-пластиктерді өңдеу алдында кетіру ұсынылады.
5.Полистиролды түрлендіру әдістерін атаңыз. Өндірісте (негізінен автомобилжасауда) стиролдың акрилонитрилмен (80:20) – САН, метилметакрилатпен (40:60) МС, метилметакрилат пен акрилонитрилмен (40:52,5:7,5) - МСН оптикалық мөлдір сополимерлері кеңінен қолданылады. Бұл құйылған материалдардың ПС салыстырғанда бензинге төзімділігі және майысуға беріктілігі жоғары (130 МПа-ға дейін). Соққыға төзімді полистирол (УПС СТС) – стиролды бутадиен немесе бутадиен-стиролды каучукпен жалғанған сополимерлеудің өнімі.
Полимерлеу процесін пероксидті инициаторлар мен регуляторлардың қатысында жүргізеді. ММ=70÷100 мың. Бұл кезде стиролдың гомополимерленуі және стиролдың каучукпен сополимерленуі біруақытта жүреді. Сополимердің үлесі 15% шамасында.
Соққыға төзімді полистирол тұрақтандырылған ақ түйіршіктер түрінде өндіріледі. Бұл материалды қатты полистиролдың матрицасынан тұратын көлемдері 1-5 мкм каучуктердің бөлшектерін құрайтын, жалғанған сополимердің жұқа қабығымен қоршалған композициялық деп атауға болады. Полистирол матрицасының молекулалық массасының төмен шамасына қарамастан, құрамында каучуктың болуына байланысты соққыға төзімді полистиролдың тұтқырлығы жалпы қолдануға арналған ПС-тің тұтқырлығына жақын.
Каучукті ендіру УПС-тың қатаңдығын, беріктілігін және қаттылығын төмендетеді. Жылуғатөзімділік 20-25 °С-ға төмендейді. Электроизоляциялық смпаттамалар өзгереді. Радио-, электро- және приборжасауда, негізінен қомақты корпусты детальдарды, техникалық бұйымдар мен фурнитураларды жасауға, біррет қолдануға арналған таралар мен ыдыстарды жасауда кеңінен қолданылады.
Негізгі өңдеу әдістері – қысыммен құю, бетті экструзиялап, әрі қарай пневмо- немесе вакуум-қалыптау.
АБС – пластики - стиролдың акрилонитрилмен және бутадиенмен немесе бутадиен-стиролды каучукпен жалғанған сополимерлеу өнімдері.
Мономердің каучукпен сополимерлеу процесін пероксидті инициаторлардың қатысында эмульсияда жүргізеді. Біруақытта мономерлер – стирол мен акрилонитрилдің сополимерленуі жүреді. Соңғы өнімнің құрамында орташа есеппен 65% стирол, 20% акрилонитрил және 15% каучук болады.
Материал стирол мен акрилонитрилдің статикалық сополимерінің қатаң матрицасынан, каучуктің эластикалық бөлшектерінен (1 мкм) және жалғанған сополимердің жұқа қабатынан тұратын композиция. АБС-пластиктердің тығыздығы 1020-1050 кг/м3. Жылуға төзімділік, қатаңдық және беріктілік деңгейі жалпы қолдануға арналған ПС-дың қасиеттерінің шамасында сақтала отырып соққыға төзімділік қасиеттері, майға және бензинге төзімділігі артады.
АБС мөлдір емес, жоғары жиіліктерде төмен электроизоляциялық қасиеттерге ие. АБС-пластиктерді өңдеу алдында кетіру ұсынылады.
АБС-пластиктерді негізгі өңдеу әдістері – қысыммен құю және экструзия. Балқымасының тұтқырлығының өте жоғары болуына байланысты, соққыға төзімді ПС-мен салыстырғанда жоғары температура мен кернеуді қолдану қажет.мАБС-пластиктер жақсы металданады. Олар авто- және машиножасауда қомақтыгабаритті корпусты детальдарды, беттерді және фурнитураларды жасауда қолданылады.
6.Тұрақтандыру – бұл жүйелі қасиеттердің полимерлердің қайта қалпына келу процессі.Бұл процесс көбінесе құрылымның және молекулалық массаның қайта қалпына келуімен тығыз байланысты.Стабилизацияның мынадай түрлері бар:
1. Антиоксиданттар. + АН → RH + бұл механизм бойынша сутек бос радикалға қосылады,соның нәтижесінде аз жылжымалы,реакцияға түсу қабілеті төмен антиоксидант молекуласы түзіледі.Реакцияға түсу қабілеті төмен антиоксидант молекуласы зарят есебінен түзіледі.
τ –индукцияпериоды,осы көрсеткіш бойынша стабилизатор активтілігін анықтауға болады.
2. Қышқылдану ингибиторлары – қышқылдану реакциясын мына стадияларға бөледі:тотықтар түзілу стадиясы және тотықтық радикалдар түзілу стадиясы.Яғни, полимер құрылымын мына реакциялар бойынша өзгертулер жүргізеді.
RO + IH → RH + IO Пайда болған радикалдар ингибиторлармен өзара әретеседі.Яғни, тігілген құрылым түзеді.Кейін қанығу есебінен немесе тұрақты радикалдарды түзу есбңнен бұл құрылымды бұзады.Бұл механизм бойынша лигнин, ароматты аминдер реакцияласады.
3. Тотықсыздындырғыштар – бос радикалдар молшері өте аз немесе тіпті жок гидрототықтармен реакцияласады.Бұл механизм бойынша көбінесе сульфидтер немсе фосфидтер жүреді.
4. Дезактиваторлар– олар көбінесе айнымалы валентті болып келетін тез тотығуға бейім металл иондарынан тұратын заттар.Ең жиі қолданылатын дезактиваторлар:темірқұрамды болып кледі, себебі олар экономикалық тиімді
5. Жалпы түрдегі стабилизаторлар– бұл стабилизатордың ерекшелігі: ол оттек молекуласымен полимер бетінде реакцияласып оны полимер құрамы кіргізбейді.Соның нәтижесінде реакцияласу қабілеті төмн тұрақтандырғыш радикалдары түзіледі, олардығ құрамында О – О тобы болады.
G + O2 → GO Тұрақтандырғыш мөлшері зайғаннан кейін тотығу процессінің жылдамдығы өседі.Нәтижесінде төмнмолекулалы компонентер құрамында кездесді .