1 Сурет. Суспензиялық политетрафторэтилен өңдірісінің технологиялық схемасы: 1-автоклав, 2,5-центрифугалар, 3-бункер, 4-ұсақтағыш, 6-кептіргіш

Автоклавтан азот жіберіп, оған деионизирленген су, инициатор және бураны енгізеді. Вакуумнан кейін реакторды 0 ⁰С дейін суытады, тетрафторэтилен енгізіп, полимерленуді 70-80 ⁰С және қысым 4-10 МПа жүргізеді. 1 сағат ішінде мономердің 85-90% полимерленеді. Полимерлену аяқталған соң автоклавты суытып, әрекеттеспеген мономерді бөліп алады, реактордан азот жіберіп, полимер суспензиясын центрифугаға 2 құяды. Мұнда сығылған полимер бункер 3 арқылы дробилку 4 түседі. Ұсатылған полимер ыстық сумен шайылып, центрифугада 5 сығылады және 150 ⁰С ауа кептіргішінде 6 кептіріледі.

Тетрафторэтиленнің эмульсиялық полимерленуі 55-70 ⁰С және қысымы 7 МПа жүргізіледі. Эмульгатор ретінде перфторкарбон қышқылының тұздары қолданады, инициаторлар – аммоний персульфаты немесе янтар қышқылының тотығы қолданады.

2. Политетрафторэтилен – құрамында 90% кристалдық фазасы бар, ММ 10 000 000 сызықты полимер. 327 ⁰С дейін қыздырғанда кристаллдық фаза буланып, полимер аморфты күйге өтеді. Суытқанда ол қайтадан кристалданады. Кристалдану кезінде полимердің тығыздығы 1830 дан 2240 кг/м³ дейін жоғарлайды.

Суыған полимердің кристалдық және аморфты фазалардың қатынасы суыту жылдамдығына тәуелді. 327⁰С тан 250 ⁰С дейін баяу суыту жоғары кристалдануына, ал тез арада суыту – шыңдалуға (закалка) әкеледі. Шыңдалған полимер 250 ⁰С төмен температурада төменкристалданған құрылымын сақтап қалады. Политетрафторэтиленнің аморфты фазасының шынылану температурасы 120 ⁰С, бірақ полимердің эластиктігі нольге жуық температураларында да сақталады. Осы полимерден жасалған бұйымдар +250 тан – 270 ⁰С дейін қолданылуы мүмкін. 415 ⁰С жоғары температурада политетрафторэтилен тетрафторэтилен бөлінуімен ыдырайды.

Политетрафторэтиленнің химиялық тұрақтылығы өте жоғары, ол асыл металдар – алтын мен платинанын тұрақтылығынан жоғары. Барлық сұйытылған және концентрлі қышқылдар, соның ішінде сұйықтық патшасы, сұйытылған сілтілер мен тотықтырғыштар тіпті жоғары температурада политетрафторэтиленге әсерін тигізбейді. Фторирленген керосиннен басқа полимер еш бір белгілі еріткіштерде немесе пластификаторларда ерімейді және ісінбейді.

3. Тефлон балқымасының тұтқырлығы өте жоғары, бұл полимердің бұйымдарға өндеуін қиындатады. Сондықтан тефлоннан бұйымдарды алу әдістері спецификалық. Бастапқы полимер – борпылдақ талшықты ұнтақ, үйінді тығыздығы 400-450 кг/м³, 360-380 ⁰С температура аралығында балқиды. Тефлонды өндеу процессі келесі стадиялардан тұрады: ұнтақты формолауға дайындау, дайындамаларды (заготовки) пресстеу, дайындамаларды балқыту, оларды суыту және механикалық станокта суыту. Полимерді формалауға дайындау – бұл оны шнек дозаторымен және калибрлейтін дискімен жабдықталған ортадантепкіш машинада қопсыту. Бұл қажетті, себебі фторопласт-4 сақтау кезінде кесектеледі. Дайындамаларды формолауын (суық пресстеу) алмалы-салмалы пресс-формаларда қыздырусыз 20-40 МПа қысымда жүргізеді. Дайындамалардың тығыздығы 1830 кг/м³ құрайды.

Пресс-формалардан алынған дайындамалардың балқытуы 360-380 ⁰С арнайы электр пештерінде жүреді. Пештердің құрамында ауалы циркуляциясы болады, ол температураны теністіреді. Қысым бұл жағдайда 40 МПа жуық болады.

Суыту шыңдалумен сондай ақ шыңдалусыз жүруі мүмкін. Соңғы жағдайда дайындамаларды немесе бұйымдарды тікелей пеште 250 ⁰С дейін суытады. Бөлме температурасына дейін суытқаннан соң дайындамаларды механикалық станоктарда өндейді.

Қабықшаларды алу үшін бастапқыда полимерден цилиндрлік блокты алады, ал одан сүргілеумен қабықшаны дайындайды. Қабықшаның жуандығы 15-1000 мкм, бағдарланбаған және қыздыру кезінде өз мөлшерлерін сақтайды. Бірақ оның электр тұрақтылығы жоғары емес, себебі құрамында ұсақ саңылаулар бар. Саңылауларды жою үшін қабықшаны ыстық валкалар арасынан өткізеді, нәтижесінде электр тығыздығы 100-250 кВ/мм қалындығы 7 мкм қабықша алынады.

Органикалық еріткіштердегі тефлон суспензияларын қаптамаларды алу үшін қолданады. Суспензияларды пульверизатор, шоқ көмегімен жағады немесе малып алады.

Фторопласт-4 электризоляциялық материал ретінде 250 ⁰С дейінгі теміратурада жұмыс істейтін жоғары жиілікті кабел өндірісінде қолданады. Фторпластті изоляциясы бар сымдар электромотордарда, трансформаторларда, радарлі қондырғыларда, бақылау-өлшегіш приборларда қолданылады. Химиялық аппаратурада фторопласт-4 құбырларды, прокладкаларды, фильтрлейтін аралықтарды дайындауда қолданылады.

Кемшіліктері: 1. Бұйымдарға өндеудің қиындығы, 2. Суықта аққыштығы, 3. Төмен қаттылығы.

4. Политрифторхлорэтиленді трифторхлорэтилен полимеризациясы арқылы алады. Трифторхлорэтилен полимеризациясын суспензиялық және эмульсиялық әдістермен, сонымен қатар массада алады. Суспензиялық полимерленуді инициатордан – калий персульфаты және тотықсыздандырғыштардан – темір сульфаты (ІІ) және натрий бисульфиті тұратын тотығу-тотықсыздану жүйесі қатысында жүргізеді.

Политрифторхлорэтиленнің молекулалық массасы 200 000 дейін, кристалдық фазаның мөлшері 80%, 208-210 ⁰С балқиды. Шынылану температурасы 50 ⁰С жуық.

Политрифторхлорэтиленнің химиялық тұрақтылығы жоғары, бірақ тефлонмен салыстырғанда одан төменірек. Ол күкірт, азот және тұз қышқылдары, сұйықтық патшасы, сілтілер әсеріне тұрақты, бірақ жоғары температурада хлорсульфон қышқылының және сілтілер балқымасына тұрақсыз. Фторпласт-3 тетрахлорэтилен, этилацетат және ксилол ерітінділерінде ісінеді, кейбір бензолдың галогентуындыларында олардың қайнау температурасынан жоғары температураларында ериді.

Фторпласт-3 бұйымдарға пресстеу, қысыммен құю, экструзия әдістермен өндейді. Бұйымдарды температуралық интервалы -195нан 135 ⁰С дейін қолдануға болады. Полимерден электротехникалық детальдарды, тығыздағыштарды, химиялық аппаратура элементтерін жасайды. Фторпласт-3 суспензияларын металдар үстінде термотұрақты (до 260-270 ⁰С) қаптамаларды алу үшін қолданады.

Өзін-өзі бақылауға арналған сұрақтар:

1. Суспензиялық политетрафторэтилен өндірісінің негізгі стадияларын сипаттаныздар.

2. Суспензиялық политетрафторэтиленнің қасиеттері қандай?

3. Политрифторхлорэтиленнің политетрафторэтиленмен салыстырғанда қасиеттері қандай?

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 8 - Поливинилацетат және поливинил спиртінің өңдірісі

Мазмұны:

1. Винилацетат полимерленуі. Поливинилацетаттың қасиеттері мен қолдануы.

2. Поливинил спиртін алу. Поливинил спиртінің қасиеттері мен қолдануы.

1. Винилацетат СН₂=СНОСОСН₃ – түссіз сұйықтық, қайнау т. 72,5⁰С, балқу т. – 100,2⁰С, тығыздығы 934 кг/м³.

Өндірістік алу әдістері: ацетилен мен сірке қышқыланан синтез:

және этилен мен сірке қышқылынан:

Винилацетат катализаторлар қатысында, жарық, жылу әсерінен жеңіл полимерленеді. Полимерлену жылу бөлінуімен жүреді (89,5 кДж/моль). Өндірісте полимерленудің үш әдісін қолданады: ерітіндіде, эмульсияда және суспензияда. Кең тараған – ерітіндіде полимерлену. Ерітіндіде полимерлену үздіксіз немесе жартылай үздіксіз әдістерімен өтеді. Негізгі операциялар – полимерлену және еріткіш пен мономерді бөліп алу. Полимерлену 60-70⁰С азот атмосферасында өтеді (1 сурет).

.