Кіріспе
Пластмассалар, пластикалық
материалдар — құрамында бұйымдарды дайындау
кезінде созылғыштық немесе жоғары иілгіштік,
пайдалану барысында шыны тәріздес немесе
кристалдық қалпын сақтайтын полимерлі
материалдар, диэлектерлік қасиеті жоғары,
атмосфера әсеріне тұрақты, мех. жағынан
берік болады. Пластмассалардың кез келгенінің
түп негізін полимерлер құрайды. ПЛАСТМАССАЛАР,
пластикалық м а с с а л а р) — сыртқы жағдай
әсерінен белгілі бір пішінге келтіруге
қабілетті және сол ПІШІНІН сақтайтын,
шыны тәрізді не криссталды күйде болатын
материалдар.Полимерлерден басқа пластмассалардың
құрамына пластификаторлар, толықтырғыштар, стабилизаторлар, бояғыш заттар енеді. Макромолекуласы
сызықты, тармақталған немесе торланған
құрылымды болады. Пластмассалар гомогенді
(бір фазалы) немесе гетерогенді (көп фазалы)
материалдар болуы мүмкін. Гомогенді пластмассаларда полимер материалдың қасиетін анықтаса,
гетерогенді пластмассаларда полимер
байланыстырғыш қызметін атқарады, қалған
құрам бөліктері өз бетінше жеке фазалар
түзеді.
Пластмассалар 4 топқа бөлінеді:
полимерлену
өнімдері (полиэтилен,полипропилен, полистирол, т.б.)
негізіндегі пластмассалар;
поликонденсациялану
(полиамидтер, полиэфирлер, т.б.) негізіндегі пластмассалар;
хим.
модификацияланған табиғи полимерлер
негізіндегі пластмассалар (протеин, целлюлоза, галалит);
табиғи
және мұнай асфальттары мен шайыр негізіндегі
пластмассалар Сонымен қатар, термопластикалық және термореактивті пластмассалар
болады.
Термопластикалық Пластмассалар
қыздырғанда пластикалық күйге химиялық
өзгеріссіз өтеді. Оларды бірнеше қайтара
қыздырып, әр түрлі пішінге келтіруге
болады. Термореактивті пластмассалар
жылу әсерінен алғашқы кезде пластикалық,
одан әрі қыздырғанда химиялық өзгеріске
ұшырайды. Оларды алу үшін құрылысы торланған
қосылыстарға тез өтетін полимерлер (эпоксид, анилин, фенол-альдегид, т.б.) қолданылады.
Пластмассалардың бұл түрінен жасалған
бұйымдар шыны тәрізді, сол қалпын терм.
деструкция басталғанға дейін сақтайды.
Олар 100 — 500oС аралығындағы температурада өзгеріске
ұшырамайды. Пластмассалар электртехника,
машина жасау, құрылыс өнеркәсіптерінде,
ауыл шаруашылығында, медицинада кеңінен
қолданылады. Пластмассалар өндіру зауыттары
Қазақстанда Маңғыстау,Атырау облыстарында
бар.
Қолданысы:
Пластмасса негізгі қолданылу
саласына қарай бірнеше топқа бөліп қарастыруға
болады:
Электр
және радио техникалық
Антикоррозиялық
және бүлдіргіш орталарға тұрақтылық
Дыбыс
және жылу оқшаулағыштар
Әр алуан материлдардың жақсы
қасиеттері пластмассаладран табылады.
Сондықтан техникалық көптеген мәселелерді
шешкенде, пластмассалар ең керекті, тіпті
баламасы жоқ материал болып саналады.
Мысалы, болатты алатын болсақ, ол өте
берік, бірақ меншікті салмағы ауыр, мөлдір
емес, электрден қорғай алмайды. Ағашты
алсақ, ол жеңіл, бірақ берік емес, шіритін
материал. Ал пластмассалар осы күрделі
талаптардың барлығына жауап бере алады.
Олардың арасынан берік те жеңіл. мөлдір
және сынбайтын, электрден қорғағыш қасиеттері
жоғары және басқа да сапалы қасиеттері
бар түрлері кездеседі. Мысалы, химиялық
төзімділігі алтын мен платинадан жоғары,
үйкеліс коэффициенті өте төмен немесе
өте жоғары, тағы басқа материалдар да
бар.
Пластмассадан
жасалған бұйымдар тығыздығы төмен, диэлектрик
қасиеті жоғары, температура өзгерістеріне,
атмосфера, агрессивті орта әсеріне тұрақты,
механикалық берік болады.Пластмассадан
негізгі құрам бөліктеріне байланыстырғыш
заттар — табиғи не синтездік полиморлер,
полимср материалдары толықтырғыш, плистификатор,
полимер материалдар стабилизаторлары,
бояғыш заттар және тағы басқалары жатады.
Пластмасса бір фазалы (гомогенді) не көп
фазалы (геторогенді) материалдар бола
алады. Гомогенді пластмассаларда полимер
— материал қасиетін анықтайтын негізгі
құрам бөлігі, қалган құрам бөліктері
полимерде еріген күйде болады. Готерогенді
плстмассада полимер дисперсиялық орта
(байланыстырғыш) қызме-тін атқарады. Мұндағы
басқа құрам бөліктер өздері жеке фаза
құрады. Пластмассалардың барлық түрін
төртке бөледі:
1)полимерлеу өнімдері (полиэтилен полистирол
т. б.) негізіндегі пластмассалар;
2)поликонденсаиялану өнімдері (полиамидтер,полиэфирлер
т. б.) негізіндегі пластмассалар:
3) химиялық модификацияланған табиғи
полимерлер (протеин, целлюлоза, галалит)
негізіндегі пласмассалар;
4) табиғи және мұнай асфальттары мен шайыр
Термопластикалық және термореактивті
пластмассалар болып табылады. Термопластикалық
пластмассалар қыздырғанда пластикалық
жағдайға химиялық өзеріссіз өтеді. Оларды
бірнеше рет қыздырып, әр түрлі пішінге
келтіруге болады. Термопластикалық пластмассалардың
ішінде кең қолданылатындары — полистирол,
полиэтилен, поливинилхлорид тәрізді
құрылысы түзу СЫЗЫҚТЫ полимерлер негізіндегі
материалдар. Термопластикалық пластмассалардың
көбі механиалық, берік, диэлектрикалық
қасиеттері жоғары және пішіні күрделі
бөлшектерге жеңіл қалыптасады. Пластмасса
электротехника, машина жасау, құрылыс
өнеркәсібіпде, ауыл шаруашылығында көп
қолданылады. Медицинада пластмасса арнайы
ыдыстар жасау және дәрі орау үшін қолданылады;
хирургияда жүрек қақпақшаларын, стоматологиялық
протездер, коз бұршағын жасауда пайдаланады.
1973 ж. пластмасса алу үшін дүние жүзінде
полимерлер өндірісі ~ 43 млн. тоннаға жетті.
Құрамында қажетті қосылыстардың дұрыс
және белгілі мөлшерде алынуын қадағалай
отырып, тех. әр түрлі мақсаттарға сай
пластмасса шығаруға болады.
.
.
1.1ДАЙЫНДАЛАТЫН ӨНІМ СИПАТТАМАСЫ
Полипропилен құрылымы
2.Полипропиленнің мономері
-пропилен
Бір түрлі қанықпаған көмірсутек,оның
молекуласында көміртегі
мен көміртегі қос байланысы бар. Пропиленнің
молекулалық формуласы С3Н6
құрылыс формуласы
, СН3-СН=CН2 .
Салыстрмалы
молекулалық массасы:42
Пропиленнің
құрылысы:
n CH2 = CH
-CH2 – CH
Пропиленді
де этилен сияқты этан мен пропан қоспасын
термиялық ыдыратып алады. Этилен сияқты
бөліп алып, тазартады. Пропилен – 47,70С сұйықтыққа айналатын және -185,20С қататын газ. Қайнау температурасындағы
тығыздығы 610 кг/м3. Негізгі өнім мөлшері- 99,9% кем болмауы
тиіс..
1.Полимерлену
реакциясы
n CH2 = CH
... -CH2 – CH – CH2 – CH –....
|
CH3
CH3
CH3
Пропиленнің полимерлену катализаторлары
алюминий алкилдері мен кристалды үш хлорлы
титаннан тұрады (үш этилүшизобутилалюминий,
диэтилалюминийхлорид) комплексті металооргинкалық
қосылыстар болып табылады.
Пропилен
негізінен мұнай өңдеу процестерінде
бөлінетін газдардың негізгілерінің бірі
болып табылады. Газ өңдеу зауыттарының
(ГӨЗ) тұрақсыз және тұрақты газды бензині,
мұнайды тұрақтандырудың жеңіл көмірсутектерінің
кең фракциясы немесе газ конденсаттары
тауарлы өнімдер болып табылмайды. Мұнай
химиясында қолдану үшін оларды құрамында
бірқатар басты компоненттері мен басқа
да көмірсутектердің бөгде қоспалары
бар тар көмірсутекті фракцияларды бөле
отырып оларды фракциялайды. Тар көмірсутекті
фракциялардан басқа газ фракциялаушы
қондырғыларда (ГФҚ)
n CH2 = CH
-CH2 – CH тұрмыстық отын ретінде қолданылатын
пропан мен бутанның техникалық қоспаларын
алады.
ГФҚ мұнай-
және газ өңдеу зауыттарының, мұнай химиясы
кәсіпорындарында және өздігінше синтетикалық
каучук өнеркәсібінде мономерлерді алуға
арналған шикі зат блоктары ретінде жұмыс
істейді.
Мономерлердiң полимерлену қабiлетi термодинамикалық
және кинетикалық факторларға байланысты.
Термодинамикалық факторлар полимерлену
кезiнде бөлiнiп шығатын бос энергия мөлшерi
және энтропиямен,
ал кинетикалық
- активтi орталықтардың табиғаты және
процесс жағдайымен анықталады. Термодинамикалық
және кинетикалық факторлар бiр-бiрiмен
байланысты емес: мысалы, ең полимерлену
жылуы көп этилен, бiрақ Циглер-Натта катализаторы
ашылғанға дейiн ол инерттi мономер болып
саналып келген; керiсiнше изобутиленнiң
полимерлену жылуы этиленге қарағанда
анағұрлым төмен, бiрақ тiптi төмен температурада
да (93 К) тез полимерленедi.
Пропилен кеңістіктік құрылымы ретті
болуының арқасында және арнайы катализаторлар
қолдана отырып жоғары кеңістіктік реттелген,
макромолекулалар кристалдануына алып
келетін құрылымды полимер алуға мүмкіндік
береді.
Полимер полипропиленді алу үшін қолданылатын
негізгі шикізат мономер пропилен полимерлену
реакциясына түсу үшін жоғары активтілікке
ие, пропиленнің мұндай активтілігі оның
құрамында қос байланыстың болуымен түсіндіріледі.
Пропилен мұнай өңдеу процесінде көптеп
бөлінеді, сонымен қатар табиғи газ кен
орындарындағы табиғи газдың құрамында
шамамен 20 пайызға дейінгі мөлшерде пропан
газы болады. Пропанды дегидрлеу арқылы
пропилен мономерін алуға болады.
1.3. Полипропилен құрылымының
ерекшелігі, молекулалық массасының
сипаттамалары.
Полипропиленнің
құрылымы деп, оны құрайтын пропилен
элементтерiнiң кеңiстiкте өзара тұрақты
орналасуын, олардың iшкi құрылысын және
өзара әрекеттесу сипатын атайды.
Газдарда
құрылымдық бiрлiк - атомдар, төмен молекулалы
сұйық және қатты денелерде - молекулалар,
ал полимерлiк денелерде - макромолекулалар
болып табылады. Макромолекулалар барынша
энергетикалық тиiмдi, бiр-бiрiне қарағанда
тепе-тең, молекуладан үлкен құрылым деп
аталатын күйдi түзедi.
Полипропилен
макромолекула аралығында көзінде оны
сәулелендіру жолымен көлбеулі химиялық
байланыстылығын пайда болуына әрекет
еткенімен, бәрібір нәтижесі өзгермеді.
Полипропилен макромолекула аралығында
химиялық байланысты пайда болуы үшін
125-150Мрад тең дозада сәулелендіру қажет.
Мұндай байланыс, әсіресе, талшықты ыстық
суда бастыру барысында пайда болуымен
сипатталады. Бірақ бұндай жағдайда талшық
интенсивті деструкцияға ұшырайды. Сондықтанда
осының нәтижесінде талшықтың беріктілігі
талшықтың созылу кезіндегі беріктілігінен
2-2,5 есеге төмендейді. Сондықтанда мұндай
әдісті тәжірибе жүзінде қолдануға рұқсат
бермейді.
Макромолекуланың
химиялық құрылысының сипаттамасы оның
қайталанатын құрамды буындарының химиялық
құрылысы болып табылады.
Қайталанатын
буындардың химиялық құрылысына байланысты
полимерлердi қолданылатын тұрақтандырғыштарға
фенолмен орынбасқан қоспалар дилаурил-β,
β/ - тиодипропинат жатды.
Полипропиленнің
аязға төзімділігін аздаған мөлшерде
полибутадиенді каучук қосу арқылы жақсартуға
болады (омырылғыштық температурасы 20-300С дейін төмсендейді) және этилен
аздаған мөлшері енгізіледі (15%ке дейін)
Антиоксиданттар қатысуымен 140°С
полииропиленнің тотығуының кинетикалық
қисықтары (эквимолярлы мөлшерде): 1-антиоксидантсыз;2-бензидин;
3-дифениламии; 4 - фенил-ß-нафтиламин
Осы температурада
оттегінің сіңірілу қисығында индукциялық
кезең шамасымен сипатталатын антиоксиданттардың
қорғау әсері қолданылған аитиоксидант
мөлшеріне тәуелді. Одан төмендегенде
полимерде оның қорғау әсері білінбейтін
кризистік концентрация және индукциялық
кезең өте ұзын болып келетін оптималды
концентрация болады. Оптималды концентрациядан
төмендесе және жоғарыласа индукциялық
кезең шамасы елеулі төмендей түседі (4-
сурет).
Екінші
топтың антиоксиданттары (превентивті
әрекетті) сульфидтер, тиофосфаттар, дитиокарбаматтар
- тұрақты молекулалық қосылыстар түзе
гидропероксидтерді ыдыратады:
Егер
осы топтардың екі әлсіз антиоксиданттарын
қолданса, онда индукциялық кезең шамасы
онша жоғары болмайды. Егер полимердегі
жалпы концентрациясы тұрақты болатын
олардың қоспасын қолданса, онда осы антиоксидантардың
жуық молярлы концентрацияларында айқын
максимумы бар аддитивті шамасымен салыстырғанда
индукциялық кезеңнің артуы байқалады
(5- сурет).
Егер осы
топтардың екі әлсіз антиоксиданттарын
қолданса, онда индукциялық кезең шамасы
онша жоғары болмайды. Егер полимердегі
жалпы концентрациясы тұрақты болатын
олардың қоспасын қолданса, онда осы антиоксидантардың
жуық молярлы концентрацияларында айқын
максимумы бар аддитивті шамасымен салыстырғанда
индукциялық кезеңнің артуы байқалады
(5- сурет).
Мысалы,
полипропиленді тұрақтандыруға арналған
дилаурилтиодипропионат (превентивті
әрекетті антиоксидант) пен ионолд(тотықтыру
тізбегін үзетін антиоксидант) қоспасы
және қанықпаған полимерлерге
арналған фосфат пен
фенолдың қоспасы осындай әрекетке ие.
5-сурет. Бірге қолданғандағы аминді
(InH) және сульфидті (RSR) типті антиоксиданттардың
қорғау әрекетінің сингеризмінің
білінуі ( индукциялық кезең –
ингибиторлардың концентрациялары).Полимерлерді
тотықтырғандағы антиоксидантардың әрекет
ету мысалдарын қарастырамыз. Фенолдар
мен ароматты аминдердің өздерінің молекулаларының
құрамында
тотығу тізбектерін үзетін әлсіз сутегі
атомы болады. Дегенмен антиоксидант молекуласындағы
ІnН сутегі оның үлкен концентрацияларында
тек тотықтыру тізбегіндегі бос радикалдармен
ғана емес, сонымен бірге молекулалық
оттегімен де әрекеттесе алады:
Одан басқа, антиоксидантпен тізбек үзілгенде
түзілстін полимердің гидропероксидті
тобы (RO2* + ІnН → ROOH + Іn") тізбектің тума
тарамдануына апарып соғатын екі активті
радикалдарды
( ROOH→ RО* + ОН*) түзе ыдырай алады.
Ингибитордың
радикалдарының активтілігі төмен және
не бір-бірімен не басқа радикалдармен
реакциялық тізбекті үзе әрекеттесе алады: