Сировина для отримання поліформальдегіду
Вступ
Поліформальдегідом є високомолекулярний полімер, що отримується полімеризацією газоподібного формальдегіду в середовищі інертних розчинників у присутності каталізатора. Полімер термічно стоек, може перероблятися методом литва під тиском і екструзію (витискуванням) при температурах, що перевищують його температуру розм'якшення. Випускають полімер у вигляді листів, смуг, стрижнів і труб, а також у вигляді білого кристалічного порошку або гранул кремового кольору.
З поліформальдегіду виготовляють зубчасті колеса, шарикопідшипники, втулки, рукоятки важелів управління і інші деталі машин. Деталі з поліформальдегіду непрозорі.
Вироби з поліформальдегіду зберігають міцність і жорсткість до температури 80 °С. При нормальних температурах полімер володіє високою хімічною стійкістю, стійок до кисню, води, мінеральних масел. Розчиняється полімер в концентрованих неорганічних кислотах і лугах. Найкращим розчинником полімеру є фенол.
Вироби з поліформальдегіду відрізняються стабільністю розмірів. Це дає можливість при виробництві деталей застосовувати допуски на металеві матеріали, не збільшуючи зазори і натяг деталей, що сполучаються, як це робиться для інших пластичних мас. Поліформальдегід відрізняється від більшості пластмас і тим, що має строго певну межу щільності, нижче за яке не відбувається руйнування зразку, скільки б разів не прикладали навантаження.
Поліформальдегід володіє високою стійкістю на стирання; коефіцієнт тертя по сталі без мастила 0,1—0,3, при мастилі маслом 0,05—0,1.
Істотними недоліками поліформальдегіду є недостатня світлостійкість і здатність руйнуватися під дією ультрафіолетових променів. Забарвлені вироби з часом змінюють свій колір, на виробах з'являється білий матовий наліт. Крім того, пластмаса володіє дуже низькою адгезією до металів.
Проте завдяки високій міцності, зносостійкості і термостійкості поліформальдегід може знайти широке вживання в машинобудуванні. Джерела сировини для здобуття полімеру практично не обмежені, і він може стати одним з найдешевших машинобудівних матеріалів.
І. Методи та умови синтезу
Сировина для отримання поліформальдегіду
Основна сировина для виробництва поліформальдегіду: формальдегід, триоксан і діоксолан.
Формальдегід - безбарвний газ з різким специфічним запахом. Отримують його окисленням синтетичного метилового спирту (метанолу) або метану.
Метиловий спирт окислюють киснем повітря при 400-600? З у присутності каталізаторів (срібло, мідь).
Газоподібний формальдегід, що утворюється, завжди забруднений великою кількістю всіляких домішок і безпосередньо не використовується. Формальдегід добре розчинимо у воді, і в промисловості зазвичай використовують 37%-ний водний розчин формальдегіду, званий формаліном. У формаліні, окрім води і формальдегіду, містяться метиловий спирт і мурашина кислота. Формальдегід, використовуваний для синтезу поліформальдегіду, повинен мати високу міру чистоти - 99,9%, не більше 0,05% вологи і до 0,03% мурашиної кислоти.
Зневоднений формальдегід отримують декількома способами. При полімеризації або сополімеризації газоподібного формальдегіду в інертному розчиннику формальдегід отримують з формаліну. Цей процес є одній із стадій здобуття поліформальдегіду. Процес здобуття очищеного і зневодненого формальдегіду складний.
На відміну від формальдегіду триоксан стійкіший і його можна очищати загальноприйнятими способами. Це дає можливість успішно застосовувати триоксан для виробництва поліформальдегіду.
Триоксан, що утворився з формаліну, витягують з водного розчину екстрагуванням органічними розчинниками (бензолом) або кристалізацією при охолоджуванні. Обезводнення отриманого триоксану виробляють ректифікацією або водовіднімаючими засобами. Зневодненим триоксаном є кристалічна речовина білого кольору з температурою плавлення 62О С і температурою кипіння 113О С. Триоксан стійкий в лужній і нестійкий в кислому середовищі. Чистий триоксан витримує нагрівання до 200-250О С без розкладання.
Діоксолан (формальгліколь) отримують взаємодією формальдегіду з етилгліколем у присутності кислих каталізаторів (бісульфату натрію, сірчаної кислоти, бензолсульфокислоти).
Допоміжною сировиною, вживаною для виробництва поліформальдегіду, є розчинники, каталізатори, стабілізатори та ін.
Як розчинники використовуються аліфатичні, ароматичні і циклоаліфатичні вуглеводні, наприклад уайт-спіріт і бензин. Поліформальдегід з молекулярною масою більше 10 ТОВ може бути отриманий лише в зневодненому середовищі, оскільки вода служить агентом передачі ланцюга.
Як каталізатор застосовують різні підстави, аміни, солі лужноземельних металів, фосфіни, а також розчин стеарата кальцію в уайт-спірітові, бутілефірат трифтористого бору.
Як стабілізатори служать ароматичні аміни (діциандіамін), феноли, гидразіни, солі, поліамід ПА-54.
Для ацеталювання кінцевих гідроксильних (- ОН) груп застосовують оцтовий ангідрид.