Переробка полімерів у вироби

Характеристика продукції хімічної промисловості

Хімічна промисловість є однією із основних галузей. На її підприємствах виробляють близько 50000 назв продукції.

Хімічна промисловість використовує різноманітну сировину: вугілля, нафту і газ, кам'яну і калійні солі, сірку і гра­фіт, гіпс, вапняки і доломіти, глини і каоліни, природні і морські води.

Продукцію хімічної промис­ловості умовно поділяють на 7 класів:

· продукція неорганічної хімії і гірничо-хімічна сировина;

· полімери — синтетичні каучуки, пластмаси і хімічні волокна;

· лакофарбні матеріали і продукти;

· синтетичні барвники й органічні напівпродукти;

· продукти органічного синтезу (нафто-, коксо- та лісохімія);

· хімічні реактиви і особливо чисті речовини;

· медикаменти і хіміко-фармацевтична продукція.

Основу хімічної промисловості України становить виробництво неорганічних кислот, соди, глинозему, мінеральних добрив, проду­ктів нафтоперероблення, полімерів, медикаментів і фармпрепаратів.

Виробництво пластмас

Характеристику пластмас, як матеріалів, ми розглядали раніше.

Виробництво пластмас проводиться трьома методами: на основі продуктів ланцюгової полімеризації; на основі продуктів поліконденсації і ступеневої полімеризації; на основі природних полімерів.

Виробництво пластмас на основі продуктів ланцюгової полімеризації.

Реакцією полімеризації називається процес з'єднання багатьох молекул мономера в одну велику молекулу полімера, за рахунок розриву подвійних зв'язків або розкриття циклу.

Побічні продукти реакції при цьому відсутні.

Процес ланцюгової полімеризації складається із трьох етапів: збудження, росту і обривання ланцюга.

Практично полімеризацію проводять трьома основними способами:

І. У водяних емульсіях. Процес полімеризації проводять в такій послідовності:

· Спочатку із мономеру і емульгатора отримують стійку, як молоко, емульсію.

· Потім в емульсію вводять ініціатор (спеціальні перекісні сполуки) і відбувається полімеризація, в результаті якої рідка фаза мономеру переходить у тверду фазу полімеру. При цьому емульсія перетворюється у суспензію.

· Потім суспензію обробляють електролітами і полімер випадає в осадок.

· Відокремивши осадок від полімеру, його відмивають водою від залишків емульгатора.

ІІ. Блочна полімеризація у масі. При цьому мономер з домішками ініціатора, пластифікатора і барвника заливають у форму, нагрівають і витримують до утворення полімерного блоку.

Пластифікатори – речовини, що надають полімеру пластичності, водо- та морозо­стійкості. Роль пластифікаторів виконують речовини, хімічно інертні до інших складників пластмаси (гліцерин, олеїнова кислота, ефіри тощо).

ІІІ. В розчиннику.

· У ємності з мішалкою і змійовиком нагрівають і перемішують суміш мономера і ініціатора, яка розчинена в органічному розчиннику.

· В результаті перемішування відбувається полімеризація.

· Розчинник розчиняє мономер, а полімер, що утворюється, випадає з розчину.

· Полімер відокремлюється центрифугуванням чи фільтруванням від розчинника.

Цим способом одержують лаки.

Виробництво пластмас на основі продуктів поліконденсації і ступеневої полімеризації.

Процес поліконденсації це хімічний процес сполучення однакових чи різнорідних молекул з утворенням ВМС.

В ході реакції виділяється побічна низькомолекулярна речовина: вода, аміак, хлористий водень. При цьому сполука елементарної ланки полімеру не відповідає сполуці вихідних мономерів.

Ріст ланцюга носить ступеневий характер: пари молекул утворюють димери; димери, приєднуючи третю молекулу – тримери і т.д. Реакція поліконденсації перебігає за допомогою каталізаторів.

При ступеневій полімеризації побічні продукти не утворюються, сполука елементарної ланки полімеру відповідає сполуці вихідного мономера. Молекули збільшуються від перескоку атому водню чи групи атомів від однієї молекули до іншої. В ролі каталізаторів застосовують воду, іноді з лугом чи кислотою, що сприяє рухливості атому водню.

Поліконденсацією отримують фенопласти, на основі фенолоальдегідних смол, різноманітні смоли – поліефірні, епоксидні, поліаміди, тощо.

Виробництво пластмас на основі природних полімерів.

До пластмас на основі природних полімерів належать:

1. Целулоїд – твердий розчин нітрату целюлози в камфорі.

Целюлоза – головна основа кліток рослин.

Процес отримання целулоїду проходить в такій послідовності:

· При обробці целюлози азотною кислотою в присутності сірчаної отримують нітрат целюлози.

· Потім його перемішують із спиртовим розчином камфори при температурі 80-90°.

· Отриману масу фільтрують на фільтпресах, для вилучення домішок.

· Потім масу поміщають у перемішувач і роблять відкачку спирту.

· Одержану масу пропускають через гарячі вальці, куди подають також барвники і наповнювачі.

· Пластини провальцьованої маси накладають одна на одну, пресують на блокпресах при температурі 90° і тиску 15 Мпа.

· Блоки розрізають на листи, сушать гарячим повітрям, а потім правлять для гладкості у поверхових пресах.

Целулоїд буває технічний – для виготовлення шкал вимірювальних приладів, лінійок, косинців, кінострічок і галантерейний – для іграшок і галантереї.

2. Галаліт – виготовляють на основі казеїну, що є продуктом споживання знежиреного молока спеціальними ферментами чи кислотами.

Його використовують на виготовлення гудзиків, а також для імітації виробів з коштовної природної сировини.

3. Асфальтопічні пластмаси – отримують сполученням бітуму із кам’яновугільним пеком, а також наповнювачами (бавовняні очоси, інфузорна земля та ін.)

Ці пластмаси стійкі у воді і кислотах. З них роблять акумуляторні баки, кислототривкі труби і ємності, теплоізолятори, тощо.

Переробка полімерів у вироби

З полімерних матеріалів роблять усілякі вироби будь-якої форми, а також нитки, плівки, аркуші, труби, зерна.

Основними методами переробки полімерів є:

· екструзія – витискання полімеру через мундштук з отвором, перетин якого визначається формою виробу. Одержують стрижні, труби, аркуші, плівки;

· звичайне лиття та лиття під тиском – для виготовлення складних виробів;

· пресування – здійснюють на гідравлічних пресах у закритих пресформах і одержують аркуші, плити.

· формування – застосовують рознімні форми, у яких розігрітий відрізок труби роздувають повітрям. Так виробляють ємності – фляги, сулії.

· вальцювання – для виготовлення різноманітних профілей;

· спінювання – для виготовлення плавучих засобів, тепло- та електроізоляції, губки, матеріали для подушок, пакування меблів тощо;

· зварювання – для зварювання використовують гаряче повітря, що нагрівається електричним струмом чи газовим полум’ям, струмами високої частоти або ультразвуком.

· гаряче напилювання – пластик у виді пасти чи порошку під тиском повітря пропускається через повітряно-ацетиленове полум’я. Розм’якшені частки попадають на захищену поверхню і покривають її суцільним рівним шаром. Покриття наносять з метою захисту і для прикрас.

· обробка на верстатах зняттям стружки.