Хімічні властивості та методи дослідження поліпропілену

Хімічний склад, будова поліпропілену, способи його добування та фізико-механічні властивості виробів. Визначення стійкості поліпропілену та сополімерів прополену до термоокислювального старіння. Метод прискорених випробувань на корозійну агресивність.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Размещено на

ЗМІСТ

Вступ

Розділ 1. Огляд літератури

1.1 Хімічний склад та будова поліпропілену

1.2 Способи добування поліпропілену

1.3 Способи переробки поліпропілену

Розділ 2. Хімічні властивості та методи дослідження поліпропілену

2.1 Хімічні властивості поліпропілену

2.2 Визначення масової частки хлору в поліпропілені (ГОСТ 26996-86)

2.3 Визначення відхилення масової частки термостабілізатора ірганокса 1010 від вказаної у рецептурі (ГОСТ 26996-86)

Розділ 3. Фізичні властивості та методи дослідження поліпропілена

3.1 Фізичний стан поліпропілену

3.2 Фізико-механічні властивості виробів із поліпропілену

3.3 Метод №4 прискорених випробувань на корозійну агресивність (ГОСТ 9.902-81)

3.4 Визначення стійкості поліпропілену та сополімерів прополену до термоокислювального старіння (ГОСТ 26996-86)

Висновки

Список використаних джерел

ВСТУП

Поліпропілен - синтетичний термопластичний полімер, який належить до класу поліолефінів. На сьогоднішній день, цей матеріал на слуху майже у кожного пересічного громадянина. Область використання поліпропілена досить широка. Зараз неможливо уявити жодної сфери діяльності, де б не застосовувались вироби з поліпропілена. За своїми властивостями та темпами розвитку виробництва, поліпропілен посідає чи не найперше місце в світі серед полімерів. Його по праву можна назвати королем полімерів.

За будовою та властивостями поліпропілен схожий на поліетилен, і належить до поліолефінів (синтетичні полімери, продукти полімеризації олефінів).

Початковою сировиною при виробництві поліпропілену служить газ пропілен, який утворюється у великій кількості при крекінгу нафтопродуктів.

В 1957 році, після робіт італійських вчених Натта та Циглера по полімеризації пропілена, було розпочате промислове виробництво поліпропілена. З того часу і до сьогодні умовно називають ерою поліпропілена. З кожним днем виробництво і вдосконалення цього полімеру набирає обертів. Процес виробництва відбувався по йонному механізму, з використанням так званих стереоспецифічних каталізаторів (розчину металоорганічної сполуки), що складається з твердої та рідкої фаз.

Вироби з поліпропілену стали гідною альтернативою виробам з металу і не тільки, в багатьох сферах виробничої діяльності, таких як: будівництво, хімічна промисловість, легка промисловість, електротехніка, медицина та багато інших.

1. ОГЛЯД ЛІТЕРАТУРИ

1.1 Хімічний склад та будова поліпропілена

CH3

(C3H6)n - хімічна формула поліпропілену

n

Рис. 1. Структурна формула поліпропілена

Молекулярна будова - по типу молекулярної будови виділяють три основні типи: ізотактичний, сіндіотактичний, атактичний:

Ізотактичниа та сіндіотактична структури можуть характеризуватись різною ступінню досконалості просторової регулярності. Стереоізомери суттєво відрізняються по механічним, фізичним та хімічним властивостям. Атактичний поліпропілен являє собою каучукоподібний матеріал з високою текучістю.

Молекулярна маса поліпропілену коливається в широких межах - від 35 000 до 150 000. Полімери з молекулярною масою нижче 35000 володіють більшою крихкістю

Поліпропілен характеризується доволі складною молекулярною структурою, так як окрім хімічного складу мономера, середньої молекулярної маси та молекулярного розподілу на його структуру більший вплив надає просторове розташування бокових груп по відношенню до головного ланцюга.

За зовнішнім виглядом та багатьом іншим властивостям (хімічним, діелектричним) поліпропілен схожий з поліетиленом, але відрізняється від нього лише підвищеною жорсткістю. Як правило, промисловий поліпропілен має змішану структуру, включаючи як ізотактичні (стереорегулярні - 95-98%) так і атактичні (2-5%) ділянки ланцюга.

1.2 Способи добування поліпропілена

Промисловий випуск поліпропілен вперше організувала італійська фірма «Монтскатіні» в кінці 1957 р.

Пропілен виділяють з газів крекінга нафти або нафтопродуктів. В промисловості поліпропілен отримують полімеризацією пропілена в розчиннику (бензині, гептані, пропані) при тиску 1--4 МПа (в залежності від застосованого розчинника), в якості каталізатора застосовують комплекс триетилалюмінія Al(C2H5)3 та хлориду титана (IV) - TiCl4. Реакція проходить при 70°С в присутності каталітичного комплексу A1R3+ TiCl4. Максимальна активність каталізатора при молярному відношенні A1R3: TiCl3 > 3:2. Степінь кристалічності поліпропілен залежить від розміру часток каталізатора. Активність найбільш часто використовуваного каталітичного комплексу зменшується в присутності кисню повітря або слідів вологи, тому полімеризацію виконують в атмосфері азоту, використовуючи належно висушені розчинник та пропілен.

В апаратах приготовляють каталізатор. Компоненти каталізатора дозуються насосами і потрапляють в заданому співвідношенні в полімеризатор, куди одночасно потрапляє і мономер. Тепло полімеризації відводять за рахунок охолодження стінок реактора або охолоджуючим змійовиком. Утворена суспензія полімера потрапляє в збірник, в якому знаходиться спирт для припинення полімеризації та розкладу каталізатора. Потім виконують фільтрацію полімера та видалення залишків розчинника гострою водяною парою. В силу малої щільності поліпропілен піднімається на поверхню води. Після відокремлення від води та сушки поліпропілен піддається заключній досушці в струмі азоту.

Відомий метод виробництва ізотактичного поліпропілену в присутності окисно-хромових каталізаторів на алюмосилікаті.

Більшість уваги приділяють подальшому вдосконаленню процесу полімеризації. Так, в Англії був запропонований метод полімеризації поліпропілен в скраплених низько киплячих вуглеводнях (в чистому пропілені, пропані або бутані). При цьому спрощується очистка початкових вуглеводнів, вивід тепла полімеризації за рахунок теплоти випаровування розчинника, і з'являється можливість, високих швидкостей полімеризації.

Ведуться роботи в напрямку зменшення кількості циркулюючих розчинників в процесі полімеризації. З цією метою пропонується проводити полімеризацію газоподібного поліпропілен під дією комплексних каталізаторів: трихлористого титана + триетилалюмінія, нанесених на частки порошкоподібного полімера або при температурах вище температури плавлення поліпропілен, коли утворений полімер стікає з носія каталізатора.

Виробляють поліпропілен у вигляді білого порошку або зафарбованих (в масі) та не зафарбованих гранул, перероблених у вироби литтям під тиском, безперервним видавлюванням (екструзією).

1.3 Способи переробки поліпропілена

Вибір метода переробки зумовлений конструкцією виробу і характером зміни матеріалу при нагріванні. Поліпропілен може бути перероблений різними методами пластичної деформації:

Лиття під тиском - здійснюється на спеціальних високопродуктивних ливарних машинах. Оформлення виробів виконується в холодних формах, які не потрібно періодично підігрівати, як при гарячому пресуванні, так як затвердіння матеріалу відбувається завдяки охолодженню.

Принцип виготовлення виробів під тиском зображений на рис. 2. Термопластичний матеріал у вигляді порошку або гранул загружається через бункер в нагрітий циліндр ливарної машини, переходить в ньому у в'язко-текучий стан і за допомогою плунжера передавлюється через сопло в холодну форму. Для прискорення розплаву матеріалу в середину циліндра вставляють металеву торпеду з електричним підігрівом.

Размещено на

Размещено на

Рис. 2. Схема виготовлення виробів литтям під тиском:

1 - рухлива частина форми;

2 - нерухлива частина форми;

3 - торпеда ливарної машини;

4 - нагрівальні елементи;

5 - плунжер ливарної машини;

6 - сопло;

7 - завантажувальний бункер;

8 - гідравлічний тиск

Екструзія - (шприцювання, видавлювання) по принципу дії схожий з литтям під тиском. Твердий полімер (у вигляді порошку або гранул) надходить в екструдер (рис. 3), розігрівається в циліндрі і у вигляді в'язкої маси безперервно видавлюється шнеком через сопло, яке має різні профілі. При проходженні через сопло на виході з нього матеріал охолоджується і твердіє у вигляді профільних виробів.

Рис. 3. Схема роботи екструдера (шнекмашини): 1 - завантажувальний бункер; 2 - циліндр машини; 3 - нагрівальні елементи; 4 - формувальна головка; 5 - шнек; 6 - ґратка (сітка); 7 - сопло

2. ХІМІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ ТА МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕННЯ ПОЛІПРОПІЛЕНУ

2.1 Хімічні властивості поліпропілену

Поліпропілен хімічно стійкий матеріал. Безбарвна речовина; густина (при температурі 20°С) 920--930 кг/м3, tпл 172°С. Помітний вплив на нього чинять тільки сильні окислювачі - хлорсульфонова кислота, що димить азотна кислота, галогени, олеум. Концентрована 58%-ва сірчана кислота і 30%-вий перекис водню при кімнатній температурі діють незначно. Тривалий контакт з цим...