2 Сурет. Пентапласт өңдірісінің схемасы: 1-араластырғыш, 2-реактор, 3-ерітікіштерді бөліп алу аппараты, 4-нутч-фильтр, 5-кептіргіш, 6-елеуіш, 7-араластырғыш, 8-экструдер-гранулятор

ПВО — молекулалық массасы 200 000 дейін қатты түссіз полимер, кристалдық фаза 30% құрайды. Поливинил- и поливинилиденхлоридтерден айырмашылығы - ПВО қыздыру кезінде хлорлы сутекті бөлмейді. ПВО жұмсару температурасы 180 °С, деструкция 285 °С басталады. Ол суға абсолютті тұрақты, жоғары химиялық тұрақтыққа және жылуға тұрақтылығына ие. ПВО концентрлі күкірт және азот қышқылдарынан басқа, бейорганикалық қышқылдарға тұрақты. ПВОдан жасалған бұйымдар 150 °С ұзақ уақыт тұрақтылығын сақтайды.

ПВО қысым астында құю немесе экструзия әдістерімен өңдіріледі. Одан химиялық және тоңазытқыш аспаптарының детальдарын жасайды. ПВО химиялық аппаратураны және құбырларды футеровкалау үшін қолданылады.

Өзін-өзі бақылауға арналған сұрақтар:

1. Полиметиленоксидті алу үшін қандай мономерлер қолданылады?

2. Полиметиленоксид өндірісінің негізгі стадияларын сипаттаныздар

3. Полиэтилен- полипропиленоксидтер өнеркәсіптік өндірісін сипаттаныздар

4. Пентапласттың 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 11, 12 - Фенолоальдегидті шайырлар және олардың негізінде пластмассалар

Мазмұны:

1. Фенолоальдегидті шайырларды алу үшін шикізаттар

2. Фенолоформальдегидті шайырлар түзілу реакциялары

3. Новолактік және резольды шайырлардың қатаюы

4. Жартылай үздіксіз әдіспен новолакті шайырлардың өңдірісі

5. Үздіксіз әдіспен новолакті шайырлардың өңдірісі

6. Резольды шайырлардың өңдірісі

1. Фенолальдегидті шайырлар (ФФШ) негізінде алынатын пластикалық массаларды фенолопласттар деп атайды. ФФШ өңдірісінде негізгі шикізат ретінде фенолдар, крезолдар және формальдегидпен фурфурол қолданылады.

Фенол С₆Н₅ОН, өзіне тән иісі бар түссіз кристалдық зат, балқу т. 40,9, қайнау т. 181,8, тығыздығы 1031 кг/м³. Фенолдың химиялық активтілігі 3 қоғалғыш сутек атомдарына негізделген – гидроксил тобына қатысты екі орто-қалыпта және бір пара-қалыпта. Өндірісте фенол синтезі 4 әдіспен алынады: сульфирлеу, хлорлау, кумолды және тотықтырып хлорлау. Сульфирлеу әдісі келесі стадиялардан тұрады: бензолды сульфирлеу, бензолсульфоқышқылды нейтралдау, сілтілі балқу, фенолятты күкіртті ангидридтің сулы ерітіндісімен өңдеу:

Хлорбензольды әдіс екі операциядан тұрады – бензолды хлорирлау және алынған хлорбензолды гидролиздеу:

Тотықтырып хлорлау әдісі бойынша бензолды хлорлап, оны 420 ⁰С алюминий оксиді қатысында гидролиздейді:

Кумолды әдіс бойынша фенолды бензол және пропиленнен алады. Аралық өнім - изопропилбензол:

Изопропилбензол одан әрі оттегімен гидроасқынтотыққа дейін тотығады:

Изопропилбензолдың гидроасқынтотығы күкірт қышқылымен қыздырғанда фенол мен ацетон түзілуімен ыдырайды:

Фенол мен ацетон қоспасын ректификациямен бөліп алады.

Крезолдың үш изомері бар:

Олардың ішінді функционалдығы жоғары м-крезол, құрамында үш қозғалғыш сутек атомдары бар және термореактивті олигомерлер түзеді. О- и п-крезолдар термопластикалық олигомерлерді түзеді. Үш изомерлерді бөліп алу қиын болғандықтан, олардың қоспасын – трикрезолды қолданылады.

Ксиленол С₆Н₃(СН₃)₂ОН алты изомер түрінде болады. Ксиленол – майлы тұтқыр сұйықтық. Түсі қонырдан қараға дейін, күшті жағымсыз иісі, қайнау т. 200-220 ⁰С, тығыздығы 1040 кг/м³, 10%-сілтілі ерітіндіде ериді. Ксиленолды алудың негізгі көзі – отындарды термиялық өндеуінде түзілетін шайырлардың крезолды фракциялары.

Резорцин

Ақ кристалдық зат, балқу т. 110,8 ⁰С, қайнау т. 276,5 ⁰С, суда, спиртте, диэтил эфирінде және глицеринде ериді. Алу әдісі: бензолды м-бензолсульфоқышқылдарға дейін сульфирлейді, қышқылды кальций, содан соң натрий тұзына аударады. Оны күйдіргіш натрмен балқытады. Алынған қатпаның сулы ерітіндісіне қышқыл қосады, нәтижесінде резорцин бөлінеді.

2. ФФШды қайтымсыз поликонденсация арқылы алады. Фенол альдегидтермен поликонденсацияланғанда шикізіттың табиғатына және реакция жағдайларына байланысты термопластикалық немесе термореактивті шайырлар алынады. Термопластикалық ФФШ новолакты, ал термореактивті – резолды деп аталады. Балқитын және де бастапқы стадияда ерігіш шайыр резол немесе А стадиясындағы шайыр депе аталады. Қыздыру кезінде резол В стадиясына немесе резитолға, ал соңғы немесе С стадиясында резитке өтеді. Резитол қыздыру кезінде балқымайды, тек жұмсарады, еріткіштер әсерінен існеді, бірақ ерімейді. Соңғы С стадиясында шайыр мүлдем ерімейді және де қыздыру кезінде жұмсармайды.

Новолакты (НС) және резолды (РС) шайырларды алу әдістері арасындағы айрмашылық фенол мен формальдегид қатынастары мен катализатор типіне негізделген. НС алу үшін мольдік қатынасы фенол : формальдегид >1 және қышқылдық катализатор қажет. РС алу үшін мольдік қатынасы фенол : формальдегид < 1, негіздік катализатор қажет және де фенол үшфункциональды болуы тиіс.

1 : 1 мольдік қатынасында алынған фенол мен формальдегид п- и о-монооксибензил спирттерін түзеді:

Ары қарай реакцияның бағыты рН мәнімен анықталады. Қышқыл ортада фенолоспирттер фенолмен әрекеттесіп, дигидроксидифенилметандарды түзеді:

Түзілген дигидроксифенилметандар формальдегидпен немесе фенолоспиртпен әрекеттеседі. Тізбектің әрі қарай өсуі формальдегидтің біртіндеп қосылуы және конденсациялану арқылы жүреді. Қышқыл ортадағы поликонденсацияның жалпы теңдеуі:

мұндағы n=4-8.

Новолакты конденсацияның қалыпты жағдайында формальдегидтің фенол ядросына қосылуы пара-жағдайда жүреді. Келтірілген формула НС шынайы құрылысын көрсетпейді. Ортоноволактар поликонденсацияның арнайы әдістерімен алынады.

Сілтілі ортада формальдегидтің артық мөлшерінде фенолдың моно-, ди- и триметилол туындылары түзіледі (фенолоспирттер):

70 ⁰С артық температурада фенолоспирттер бір бірімен әрекеттесіп, екі- және үшядролы қосылыстарын түзеді:

Түзілген димерлер моноспирттермен немесе бір бірімен әрекеттесіп, жоғары дәрежелі олигомерлер түзеді:

Бұл жағдайда поликонденсацияның жалпы теңдеуі:

Мұндағы m=4-10, n=2-5.

3. НС термопластикалық олигомерлер болып табылады. Кейбір заттар көмегімен олар қатаюі мүмкін. Ол үшін гексаметилентетраминді (уротропин) шайыр массасынан 6-14% мөлшерінде қолданылады.

Резолдар жоғары температурада біртіндеп резитолға және резитке өтеді. Бұл айналымдар фенил ядросындағы орто- және пара- қалыптарындағы қозғалғыш сутек атомдарының метилол топтарымен конденсация нәтижесінде өтеді

Соңымен қатар метилол топтарының өзара әрекеттесуінен:

Резиттер құрылысы:

4. НС мерзімді әдіспен өңдіру. НС алу үшін шикізат ретінде фенол, крезолдар және олардың қоспасы, құрамында 37% формальдегид бар формалин қолданылады. Катализатор ретінде түз қышқылын, қымыздық немесе құмырсқа қышқылдарын қолданылады. Поликонденсацияны мольдік қатынасы фенол : формальдегид = 7:6 өткізеді. НС өндірісінде негізгі операциялары: шикізат пен катализаторды дайындау, реакциялық қоспаны дайындау, конденсация, шайырды кептіру, құйылу, шайырды суыту және ұсақтау.

Шикізатты дайындау стадиясы фенолды балқытуға, ал катализаторды дайындау - 10%- тұз қышқылының ерітіндісін алуына негізделген.

Технологиялық схема (1 сурет).