1 Сурет. Мерзімді әдіс бойынша новолакты шайырлар өндірісінің технологиялық схемасы: 1-3 – өлшегіштер, 4-реактор, 5-тоңазытқыш, 6-конденсат жинағышы, 7-суыту барабан, 8-транспортер.

Процестің жалпы ұзақтығы 1,5-2 сағат құрайды. Конденсацияны фенолды шикізаттың табиғатына байланысты эмульсияның тығыздығы 1170-1200 кг/м³ жеткенде тоқатады. Шайырдың гель түзуге қабілетін арнайы электр плиткасында 200 ⁰С дейін қыздырып анықтайды. Егер гель түзілу процесі жүрсе, онда шайыр термореактивті болып шығады және кептіру режимі басқа болуы керек.

5. Идеальды араластыру аппараттарында жүзеге асырылады (2 сурет).

2 сурет. Үздіксіз әдіспен НС өндірісінің технологиялық схемасы: 1-реактор, 2,4-тоңазытқыштар, 3-араластырғыш, 5-кептіру аппараты, 6-шайырқабылдағыш, 7-тұндырғыш, 8-флоренциялық сыйымдылық, 9-насос, 10-суыту барабаны, 11-транспортер.	3 сурет. 4царгті реактордың құрылысы: 1-царга, 2-араластырғыш, 3-вал, 4-патрубок, 5-құбыр, 6-қоршама

Фенол, формалин және тұз қышқылының бөлігінен араластырғышта 3 дайындалған қоспа үш- немесе төртсекциялы реактордың 1 жоғарғы царгасына түседі (3 сурет). Қалған тұз қышқылын әрбір царгаға жібереді. Процесс 98-100 ⁰С жүреді. Жартылай реакцияласқан қоспа бірінші царгадан құбыр арқылы царганың төменгі жағына түседі және т.б. Соңғы царгадан су-шайырлы эмульсия шығады, ол флоренциялық сыйымдылықта 8 айдалады. Жоғарғы (сулы) бөлік қосымша айырылуға тұндырғышқа 7 түседі, одан бөлінген суды тазартуға жібереді, ал шайырлы бөлігін флоренциялық сыйымдылықтағы 8 сулы шайырмен қосып, насос 9 арқылы кептіргіш аппаратына 5 жібереді. Жылуалмастырғыштың құбыраралық кеністікте 2,5 МПа қысым астында жылытқыш бу, ал құбырлардың ішінде - 140-160 ⁰С дейін қыздырылған шайыр өтеді. Жылуалмастырғыш 5 шайыр құбыр қабырғаларынан қатты қабықша түренде өтетіндей режимінде істейді. Бұл шайырдан ұшқыш заттарды аластатады.

Ұшқыш заттар мен шайыр қоспасы шайырқабылдағыш – стандартизаторға 6 түседі. Мұнда шайыр ұшқыш заттардан бөлінеді, олар тоңазытқышта 4 конденсирленеді. Түзілген конденсат циклге, яғни араластырғышқа 3 оралады. Балқыған шайыр шайырқабылдағыштан сырттан және іштен суытылған барабанға 10 түседі. Жартылай суытылған шайырдың қабықшасы барабаннан трансопртеға 11 түседі. Транспортерда шайыр суытылады және судан босатылады. Ұсатылған шайырды қағаз қаптарына тиеп, қажетті қосымшалармен жабдықталу үшін ваккум-транспорт арқылы араластырғышқа жібереді.

6. РС фенол, сирек трикрезол және ксиленол негізінде алады. Мольдік қатынас фенол:формальдегид 6 : 7, катализатор ретінде сулы аммиак қолданылады. Формальдегидтің артық мөлшерінде катализатор NaOH, KOH, Ba(OH)₂ болып табылады. РС қатты және лак немесе сұыйқ эмульсиялық шайырлар түрінде шығарылады.

Технологиялық процестің стадиялары: шикізатты дайындау, реакциялық қоспаны дайындау, конденсация және кептіру. РС реакторының айырмашылығы – бу қоршамасымен жабдықталған, себебі РС төмен температураларында кептіреді. Көміртекті болаттан жасалған реакторға фенол, формальдегидті және катализаторды түсіреді. Қоспаны 70-75 ⁰С дейін қыздырады, ары қарай температураның 90-92⁰С дейін көтерілуі реакцияның экзотермиялығына байланысты. Процесті реакциялық массаның тұтқырлығы мен сыну көрсеткіші бойынша бақылайды. Поликонденсациядан кейін кептіруді жүргізеді. Оны вакуумда қысымы 93 кПа және 80 ⁰С температурада жүргізеді. Кептірудің сонында температура 90-100⁰С дейін көтеріледі. Кептіруді шайырдың 150⁰С гель түзілу уақытымен бақылайды. Кептірілген шайырды тез арада суытады. Ол үшін тоңазытқыш-вагондар қолданылады.

Лакты алу үшін кептірілген РС этил спиртінде ерітеді. РС пресс-ұнтақтар, коррозияға қарсы лактар өндірісінде қолданады.

Өзін-өзі бақылауға арналған сұрақтар:

1. Фенолформальдегидті шайырлардың құрылысына фенол:формальдегид қатынасы қалай әсер етеді?

2. Новолакті шайырлардың резольды шайырлардан айырмашылығы неде?

3. Новолакті шайырлар өндірісін сипаттаныздар

4. Резольды шайырлар өңдірісін сипаттаныздар

Ұсынылған әдебиеттер:

1 Николаев А.Ф., Крыжановский В.К., Бурлов В.В. и др. Технология полимерных материалов. Учебное пособие. – Киев.: Профессия, 2008. -544с.

2 Галыгин В.Е. Технология переработки полимерных материалов.:Лабораторный практикум – М.: Химия, 2001. -132с.

3 Заикин А.Е. Практикум по технологии переработки и испытаниям полимеров и композиционных материалов. Колос, 2011.-191с.

Лекция 13 - Аминоформальдегидті шайырларының және олардың негізінде пластмассалар өңдірісі

Мазмұны:

1. Аминоформальдегидті шайырларды алу шикізаттары

2. Мочевина- және меламин-формальдегидті шайырлардың түзілу реакциялары және олардың қасиеттері

3. Жартылай мерзімді және үздіксіз әдіспен мочевиноформальдегидті пресс-ұнтақтардың өңдірісі

1. Аминоформальдегидті шайырларға мочевина мен меламин формальдегидпен конденсация арқылы түзілген олигомерлер жатады.

Мочевина (карбамид) (NH₂)₂CO – иіссіз түссіз кристалдар, балқу т. 132,7 ⁰С, тығыздығы 1335 кг/м³. Мочевина суда, метил және этил спирттерінде, сұйық аммиакта, күкіртті ангидридте жақсы ериді. Өндірісте мочевинаны негізгі алу әдісі – 160-200 ⁰С температурада және 10-40 мПа қысымда аммиак пен көміртек қос тотығынан синтезі.

Екі реакция бір мезгілде жүреді, процесс үздіксіз синтез колоннасында жүреді.

Меламин – түссіз кристалдар, балқу т.354 ⁰С, тығыздығы 1471 кг/м³:

Өндірісте меламинді дициандиамидтен

немесе сұйық аммиак ортасында мочевинадан алады

2. Аминоформальдегидті шайырлар (АФШ) қайтымсыз поликонденсация реакциясымен алынады. Ортаның РН, бастапқы компоненттердің қатынасына, температура мен реакция ұзағына байланысты әртүрлі өнімдер алынуы мүмкін. Күшті сілтілі ортада (рН 11-13) тек монометилолмочевина түзіледі. Компоненттер қатынасы мұнда әсер етпейді:

NH₂CONH₂ + CH₂O → NH₂CONH – CH₂OH

Нейтралды немесе әлсіз сілтілі ортада (рН 7-8) мольдік қатынасы мочевина : формальдегид = 1:1, 20-50⁰С температурада монометилолмочевина түзіледі, ол температура жоғарлағанда сызықты олигомерлерге айналады:

Диметилолмочевинадан сызықты олигомерлер

немесе циклді буындары бар олигомерлер түзілуі мүмкін:

Бірінші жағдайдағы поликонденсацияның жалпы теңдеуі:

екінші жағдайда:

Әлсіз қышқыл ортада (рН 5-6,5) мочевинаны артық мөлшерінде метилендимочевина, триметиленмочевина және пентаметиленмочевина түзілуі мүмкін. Олардың жалпы формулары:

Күшті қышқыл ортада (рН<3) монометилолмочевина, ол тез арада дегидратацияланып, метиленмочевинаны түзеді:

мочевиноформальдегидті ерітіндінің рНы поликонденсация кезінде төмендейді, бұл ерімейтін заттар түзілуіне әкеледі. рНты қалыпты шегінде ұстау үшін буферлер немесе уротропин қажет. Синтез кезінде температура 40⁰С аспайды. МФШ қатаюы бос метилол топтарына байланысты:

Катализаторлар ретінде күшті минералды қышқылдар, ароматты сульфоқышқылдар, тұздар болып табылады. Қатайған МФШ құрылысы:

МФШ қасиеттері: 1. Түссіз, жарыққа тұрақты және мөлдір, сондықтан барлық ашық түстерге боялуы мүмкін.

2. жоғары адгезиялық қасиеттері – МФШ желімдер, лактар өндірісінде қолданылады.

3. МФШ сулы ерітінділерін иленбейтін маталар дайындау үшін текстиль өндірісінде қолданылады.

4. МФСті сіңірген органикалық материалдардың жаңғыштығы төмендейді.

Меламин формальдегидпен нейтралды немесе әлсіз сілтілі ортада әрекеттескенде 40⁰С триметилол туындыларын түзеді, ары қарай метилол топтардың түзілуі формальдегидтің артық мөлшерінде және жоғары температурада – 80⁰С өтеді:

Қышқыл ортада жоғары жылдамдықпен ерімейтін олигомерлер түзіледі. Сондықтан поликонденсация процесін рН=8 бастап, содан соң әлсіз қышқыл катализаторды қосады. Бұл жағдайда меламиннің ерігіш туындылары түзіледі. Тігілмеген МЛФШ құрылысы:

МЛФШ қышқыл катализаторлар қатысында қыздыру кезінде (130-150⁰) тез қатаяды. Қатайған МЛФШ жылуға тұрақты, механикалық тұрақтылыққа және суға төзімділікке ие. Меламиноформальдегидті пресс-материалдардан ыстық суға тұрақты ыдыстар, электротехникалық бұйымдар жасайды.

3. Мочевина-формальдегидті пресс-ұнтақтарды (аминопласттар) алу үшін конденсациялық ерітінділерді (моно- және диметилолмочевинаның сулы ерітінділері) немесе МФШ ерітінділерін қолданады. Конденсациялық ерітінділер үшін шикізат ретінде мочевина, формалин, уротропин, мырыш стеараты және бояғыштарды қолданады. Мольдік қатынас мочевина : формальдегид 1(1,5-2) құрайды. Бояғыштарды ұнтақтын жалпы массасының 0,5-1% мөлшерінде қосады. Технологиялық процесс келесі стадиялардан тұрады: конденсациялық ерітіндіні дайындау, араластыру, кептіру, ұнтақты ұсату және елеу.

1 сурет. Мерзімді әдіспен мочевина-формальдегидті пресс-ұнтақтар өңдірісінің технологиялық схемасы: 1-қыздырғыш, 2,5-өлшегіштер, 3-реактор, 4-фильтр, 6-араластырғыш, 7-вакуум кептіргіш, 8-шар диірмені, 9-виброелеуіш.

Өзін-өзі бақылауға арналған сұрақтар:

1. Аминоформальдегидті шайырларды алу үшін қандай шикізаттарды қолданады?

2. Мочевиноформальдегидті шайырлардың қасиеттері қандай? Мысалдар келтіріңіздер

3. Мочевиноформальдегидті шайырлар өңдірісінң негізгі стадияларын сипаттаныздар.

4. МФШ артықшылықтары мен кемшіліктері?

Ұсынылған әдебиеттер:

1 Николаев А.Ф., Крыжановский В.К., Бурлов В.В. и др. Технология полимерных материалов. Учебное пособие. – Киев.: Профессия, 2008. -544с.

2 Галыгин В.Е. Технология переработки полимерных материалов.:Лабораторный практикум – М.: Химия, 2001. -132с.

3 Заикин А.Е. Практикум по технологии переработки и испытаниям полимеров и композиционных материалов. Колос, 2011.-191с.

Дәріс 14 - Күрделі полиэфирлер өңдірісі

Мазмұны:

1. Күрделі полиэфирледі алу шикізаттары

2. Полиэтилентерефталат өңдірісі

3. Поликарбоанттар өңдірісі

4. Полиарилаттар өңдірісі

1. Полиэфирлерді алу үшін гликольдар, глицерин, бисфенолдар, екінегізді қышқылдар және олардың ангидридтері қолданылады.

Этиленгликоль НОСН₂СН₂ОН – түссіз сұйықтық, қайнау т. 197,6⁰С, тығыздығы 1113 кг/м³. Өндірісте күкірт қышқылы қатысында этилен тотығының гидратациясы арқылы алады

Немесе 1,2-дихлорэтан гидролизі арқылы:

1,2-пропиленгликоль НОСН₂ – СНОН – СН_3. Өндірістік алу әдісі – пропилен тотығының гидратациясы.

Диэтиленгликоль НОСН₂СН₂ОСН₂СН₂ОН. Өндірісте этиленгликоль этилен тотығымен әрекеттесуімен алады

немесе этиленгликольдің этиленхлоргидринмен:

Триэтиленгликоль НОСН₂СН₂ОСН₂СН₂ОСН₂СН₂ОН. Өндірісіте триэтиленгликольді этиленгликольмен этилен тотығынан алады.

Глицерин НОСН₂СНОНСН₂ОН. Өндірісте майлар ыдырауы нәтижесінде алады, сонымен қатар пропиленнен синтездейді

Пентаэритрит С(СН₂ОН)₄. Пентаэритритті сілті қатысында сулы ерітіндідегі формальдегидтің ацетальдегидпен әреекттесу негізінде алады:

Фумар қышқылы – этиленкарбон қышқылының транс изомері

Барлық еріткіштерде нашар ериді. Оны 30-40% малеин қышқылының сулы ерітіндісі тұз қышқылымен қайнату нәтижесінде алады.

Терефтал қышқылы пиридин мен диметилформамидте ериді, суда мүлдем ерімейді. п-ксилол немесе п-толуил қышқылдың тотығуымен алады.

Фтал ангидриді:

Фтал ангидридін нафталинді немесе о-ксилолды газ фазасында және V₂O₅ қатысында алады.

Малеин ангидриді:

Оны бензол немесе фурфуролды бу фазада V₂O₅ қатысында тотықтырып алады.

2. Өндірісте диметилтерефталатты этиленгликольмен переэтерификациялап алады. Алу процессі екі стадияда өтеді. Бастапқыда катализатор қатысында қыздырып переэтерификацияны жүргізеді:

Катализаторлар – мырыш, кальций, магний, кобальт, қорғасын ацетаттары. Түзілген ди(бета-гидроксиэтил)-терефталат вакуумда қыздырғанда поликонденсацияға түсіп, полиэтиленгликольді бөледі:

Мерзімді әдіспен ПЭТФ өңдіру келесі операциялардан тұрады: переэтерификация, поликонденсация, полиэфирді суыту және ұсату (1 сурет).