Реферат: Полимеризация капролактама - текст реферата. Скачать бесплатно.
Банк рефератов, курсовых и дипломных работ. Много и бесплатно. # | Правила оформления работ | Добавить в избранное
 
 
   
Меню Меню Меню Меню Меню
   
Napishem.com Napishem.com Napishem.com

Реферат

Полимеризация капролактама

Банк рефератов / Химия

Рубрики  Рубрики реферат банка

закрыть
Категория: Реферат
Язык реферата: Русский
Дата добавления:   
 
Скачать
Microsoft Word, 1962 kb, скачать бесплатно
Заказать
Узнать стоимость написания уникального реферата

Узнайте стоимость написания уникальной работы

Федеральное Агентство по Образованию Российской Федерации Государственный Технический Университет Технологический Институт Кафедра химической технологии Отчет по НПР На тему: «Полимеризация капролактама » Выполнил: студент гр. Проверил: проф. 2008 Содержание Введение 1.Литературный обзор 2.Объекты исследований 3.Методики эксперимента 4.Результаты эксперимента Заключение Список используемой литературы Введение Магнитопласты (МП) относятся к новому классу перспективных видов полимерных композиционных материалов в техническом и экономическом планах и обладают рядом преимуществ по сравнению с цельными л и тыми и спеченными магнитами (малостадийностью технологии, высоким коэффиц и ентом использования исходных материалов, формования деталей сложной конфигурации без механической обработки, повышенные магнитные хара к теристики на единицу объема, достаточная прочность) [1]. Магнитопласты применяются в целом ряде изделий: в электродвиг а телях, магнитных системах топливных фильтров, в качестве сепараторов, газовых и тепловых счетчиках, акустических системах, медицинских пр и борах и др., благодаря сочетанию магнитных, прочностных и технологич е ских свойств [1-4]. В настоящее время МП выпускаются как на основе термореактивных, так и термопластичных связующих. Исходя из выбранной технологии переработки, определяются требов а ния, предъявляемые к полимерному связующему и МП на его основе по ре о логическим, магнитным, прочностным характеристикам, а также температу р ному диапазону эксплуатации изделий. Использование реактопластов в качестве связующих для МП оправдано только в тех случаях, когда другие полимеры не обеспечивают нео б ходимые требования к технологии их изготовления и эксплуатации. Основной недост а ток реактопластов – длительная стадия высокотемпературного отверждения. Поэтому в производстве МП наиболее широко используются полимеры, п е рерабатываемые высокопроизводительными методами: литьем под давлен и ем, экструзией и прессованием, т.е. термопласты. В настоящее время существует две тенденции развития исследовател ь ских работ в области создания полимерных магнитных материалов. Одна из них - это синтез полимеров, обладающих ферромагнитными свойствами [5], другая - использование магнитных наполнителей с полимерными связующ и ми [1-4]. Для совмещения полимерного связующего с наполнителем существует несколько способов совмещения связующего и наполнителя: механическое смешение, осаждение полимера из раствора на поверхности наполнителя, полимеризационное и поликонденсационное наполнение. Получение высокон а полненных магнитопластов с хорошими эксплуатационными свойствами м е ханическим смешением полимера с наполнителем затруднено из-за неравн о мерного распределения малых количеств высоковязкого полимера в бол ь шом объеме дисперсной фазы, поэтому для получения магнитопластов на о с нове термопластичного связующего наиболее эффективным является способ п о лимеризационного наполнения. Перспективным полимерным связующим является поликапроамид, это связано с его использованием для инженерно технических целей в машино- и приборостроении, что требует введения в исходный полимер усиливающих наполнителей, то есть наполнителей, существенно повышающих его физико-механические свойства: механическую прочность, твердость, модуль упруг о сти, ударную вязкость, улучшающих его эксплуатационные свойства (сн и жающих ползучесть) и технологические свойства (снижающих усадку при формовании). 1.Литературный обзор С целью уменьшения продолжительности процесса предлагается вести полимеризации к а пролактама по катионному или анионному механизмам. Катионная полимеризация. При катионной полимеризации капролактама, осуществляемой в безводной - среде, реакция протекает ступе н чато. В результате при полном отсутствии воды получается промежуточный продукт - гидрохлорид N -аминокапроилкапролактама: который реагирует с капролактамом, раскрывая цикл и обусловливая полим е ризацию по схеме [6] Катализаторами катионной полимеризации капролактама являются минеральные кислоты. Однако большинство кислот не может быть использов а но, так как при высоких температурах они окисляют, или разлагают мономер или полимер (азотная и серная кислота). Кроме того, при высоких температ у рах резко возрастает летучесть некоторых кислот (например, хлористовод о родной). Практический интерес может представлять только фосфорная к и слота. В присутствии небольших количеств этой кислоты (0,2-0,5%) капр о лактам полимеризуется достаточно быстро при нормальном давлении. Н а пример, в присутствии 0,5% Н 3 РО 4 (в % от массы лактама) реакция полим е ризации капролактама заканчивается в течение 2-3 ч. Основным преимуществом полимеризации капролактама в присутствии фосфорной кислоты является протекание процесса при нормальном да в лении в течение непродолжительного времени. Выяснение возможности и целесообра з ности промышленного использования этого катализатора представляет значительный интерес. Полимеризация капролактама в присутствии фосфо р ной кислоты может протекать по различным механизмам. Полимеризация к а пролактама в присутствии этой кислоты протекает по гидролитическому м е ханизму. При 250°С ортофосфорная кислота переходит в пирофо с форную по схеме: 2Н 3 РО 4 Н 4 Р 2 О 7 + Н 2 О и выделяющаяся вода, является инициатором полимеризации капролакт а ма. Однако возможно, что в присутствии H 3 PO 4 , благодаря более интенси в ному окислению капролактама кислородом, находящимся в небольших кол и чествах в реакционной среде, и образованию перекисных групп, синтез пол и амида может частично протекать и по радикальному механизму. Этот вывод подтверждается, тем, что типичные ингибиторы радикальных процессов (п и рогаллол или гидрохинон), введенные в реакционную смесь, затрудняют п о лимеризацию капролактама в присут ствии H 3 PO 4 . При гидролитической п о лимеризации этот эффект не имеет места. Наличие фосфорной кислоты, взаимодействующей с конечными амин о группами макромолекул полиамида, стабилизирует молекулярный вес полиамида при последующем его плавлении, подобно тому, как это имеет м е сто при введении небольших количеств карбоновых кислот. Возможность катализа полимеризации капролактама (КЛ) фосфорной кислотой и высокая активность этого катализатора хорошо известны [9-12], но четкие представления о механизме его действия до сих пор отсутс т вуют. Поэтому выделяются три случая: 1) полимеризация, катализируемая 100%-ной Н 3 РО 4 ; 2) полимеризация, катализируемая водным раствором Н 3 РО 4 , в том чи с ле в присутствии сокатализаторов; 3) полимеризация, к а тализируемая 100%-ной Н 3 РО 4 в присутствии сокатализаторов. Каждый из этих вариантов характеризуется определенными ос о бенностями. Выяснение особенностей реакции в присутствии той или иной катал и тической системы на основе Н 3 РО 4 сводится к установлению строения этих активных центров и причины быстрого достижения их стационарной конце н трации. Анализ полимеризатов, полученных с использованием 100%-ной Н 3 РО 4 , позволил установить [9]: - макромолекулы полимера, освобожденного от катализатора, содержат три кислые группы и имеют линейное строение; - концентрация свободного катализатора достигает стационарного зн а чения (16-26% от исходного), когда выход поликапроамида не превышает нескольких процентов, и не зависит от того, найдена ли она прямым титрован и ем раствора полимеризата в дифференцируемом растворителе (спиртовой хлоральгидрат) или водно-пиридинового экстракта (нивелирующий раств о ритель). Первому условию в принципе отвечают следующие структуры: Но, учитывая тот факт, что молекулярная масса полимера после прогр е ва в вакууме в условиях, спо собствующих образованию полифосфорных к и слот, не изменяется, макромолекулам было приписано строение ( II ). Свободная форма катализатора может быть представлена в виде мет а фосфорной кислоты (НРО 3 ), а вся схема процесса - тремя последовательно-параллельными реакциями: , согласно которым каталитическими функциями обладает НРО 3 , а и с ходная форма катализатора принимает участие лишь в зарождении цепей. Если допустить далее, что концентрация бис- -аминокапроилфосфата мала вследс т вие его быстрого исчезновения по реакции (3), то реакцию (2) можно считать практически необратимой. Таким образом, полимеризация КЛ в присутствии 100%-ной Н 3 РО 4 представляет собой катализируемый НРО 3 ступенчатый ацидолиз мономера карбоксильной группой растущей цепи, при котором быстрое достижение стационарной концентрации реакционно-способных групп определяется высокой ск о ростью и практической необратимостью реакций (1) и (2). В соответствии с предложенной схемой можно было ожидать, что э ф фективной каталитической системой с раздельной функцией компонентов (ката лизатор и агент зарождения цепей) будет смесь метафосфорной и карб о новых кислот. Однако, как показал эксперимент, НРО 3 , получаемая обычн ы ми методами и являющаяся набором циклических олигомеров полиангидри д ного типа, способна активировать полимеризацию без участия кабоновых к и слот, по-видимому, за счет реакции , что приводит к проявлению недостатка, характерного и для 100% -ной Н 3 РО 4 как катализатора, - с высокой скоростью могут быть получены лишь относ и тельно низкомолекулярные (Р=50-75) полимеры, не представляющие практ и ческого интереса [9]. Авторами [9,13] в качестве катализатора использована система H 3 PO 4 – H 2 O . Показано, что при содержании влаги в расплаве 0,05-0,08% (масс.) и температуре 250-280°С за время не более 40-45 ч может быть синт е зирован ПКА со ст е пенью полимеризации (Р) равной 250. Продолжительность реакции может быть значительно сокращена (по ч ти в 2 раза) при переходе от аппарата колонного типа с преимущественным движением реакционной массы сверху вниз к горизонтальным аппаратам эк с трудерного типа за счет устранения параболитического распределения скоростей дв и жения слоев расплава по сечению аппарата. Специфика ПКА, получаемого с помощью тройной активирующей системы, состоит, с этой точки зрения, в том, что в процессе экстракции низк о молекулярных соединений удаляется и H 3 PO 4 , выполнявшая, помимо катал и тических функций, роль регулятора молекулярной массы. В результате концевые амидиниевые группы, не способные участвовать в реакции полико н денсации, переходят в амидиновые, гидролиз которых дает активные в этой реакции ам и ногруппы. Следовательно, устойчивость полученных полимеров к дополнительной поликонденсации зависит как от концентрации концевых групп [- NH 2 ] c и [- COOH ] c , так и от концентрации и скорости гидролиза амидин о вых групп. Исследованиями кинетики реакций и характера функциональных групп, возникающих при полимеризации капролактама, активируемой безводной H 3 PO 4 в присутствии полиэтиленгликоля с молекулярной массой 400, было показано, что истинным катализатором в этом случае являются образующи е ся на начальной стадии реакции полиэтиленгликольфосфаты. Показано, что с увеличением продолжительности синтеза ПКА относ и тельная вязкость увеличивается. Поликапроамид, полученный в присутствии кислого эфира полиэт и ленгликоля и фосфорной кислоты (ДПЭГФ), в силу очень низкой равновесной вла ж ности расплава, близкой к влажности полимера после экстракции и сушки, отличается более высокой устойчивостью к дополнительной конде н сации по сравнению с промышленными образцами полик а проамида. Согласно литературным данным [9] эффективным инициатором гидролитического полиамидирования капролактама (КЛ) является система фо с форная кислота – вода – полиэтиленгликоль (ПЭГ). Применение такой сист е мы является достаточно эффективным способом при одностадийном синтезе ПКА со ст е пенью полимеризации 150-200. Образование амидных групп в процессе синтеза ПКА способствует п о вышению его устойчивости к дополнительной поликонденсации. Снижение влажности расплава ПКА на стадии его синтеза до 0,05-0,08%масс должно устранить эффект дополнительной поликонденсации при форм о вании нитей практически любого ассортимента [14]. Показано, что скорость образования поликапроамида из продукта ол и гомеризации - капролактама тем выше, чем при использовании в качестве сырья - капролактама, и равна скорости поликонденсации -аминокапроновой кислоты. Нить, изготовленная из поликапроамида, полученного путем полиам и дирования продукта олигомеризации - капролактама при 260 в течение 5 ч, по ф и зико-механическим показателям превосходит серийную нить[7]. Анионная полимеризация. При анионной полимеризации капрола к тама наиболее широко применяемыми катализаторами являются Na , NaOH , N a HCO 3 , Na 2 CO 3 , обычно в присутствии сокатализаторов [6]. Этот метод полимеризации капролактама, который в некоторых случаях, является единственно приемлемым при полимеризации пяти- и шест и членных циклов, представляет значительный интерес. Анионная полимеризация капролактама осуществляется в присутствии металлического натрия, щелочных металлов или щелочных солей карбон о вых кислот по механизму нуклеофильной атаки анионом лактама атома угл е рода карбонильной группы лактама, являющейся наиболее электрофильной гру п пой в полимеризующейся системе. Для получения воспроизводимых резул ь татов при щелочной полимеризации капролактама, так же как и других лактамов, необходимо связать незначительное количество воды, находяще й ся в реакционной среде. Для этого в реакционную смесь добавляют небольшое количество алкиламинов, например ациллактамов. Эти реагенты, явля ю щиеся сокатализаторами в процессе анионной полимеризации, получили ш и рокое применение при щелочной полимеризации капролактама. Количес т во сокатализатора в 1,5-2 раза превышает содержание Na -капролактама. Механизм действия катализаторов основан на образовании с капрола к тамом или его анионом производного, содержащего полярный заместитель у ат о ма азота в амидной группе капролактама. Образующиеся в незначительных количествах производные капрола к тама принимают участий в начале роста цепи при условии присутствия сильного о с нования и большого избытка безводного свободного лактама. В качестве сокатализаторов можно применять также эфиры карбон о вых и минеральных кислот, амиды и спирты. Наиболее активными сокатализат о рами являются ацилкапролактам и, в частности, бензоилкапролактам и ацетилкапр о лактам: Анионная полимеризация капролактама протекает ступенчато при взаимодействии аниона капролактама с конечными имидными группами ра с тущей цепи. Очень эффективными активаторами полимеризации капролактама являются аминокислоты. В присутствии этих соединений полимеризация капролактама протекает без индукционного периода, благодаря чему знач и тельно ускоряется процесс. Под действием аминокислот капролактам пол и меризуется при нормальном давлении. Существенное влияние на скорость полимеризации ок а зывает состав аминокислоты. Так же, эффективными катализаторами реакции анионной полимериз а ции капролактама являются металлический натрий, едкий натр или щелочные соли. В присутствии небольшого количества этих реагентов (0,2-0,5%) пр о должительность процесса полимеризации сокращается с 6-8 ч до 5-15 мин. При применении в качестве катализатора щелочной соли кислого эфира щ а велевой кислоты, которая при 230-260°С декарбоксилируется, полимеризация капролактама заканчивается в т е чение 30-60 с. Быстрая полимеризация капролактама в присутствии щелочей может быть осуществлена только в безводной среде. Содержание мономера и низкомолекулярных фракций в поликапроамиде, получаемом этим методом, т а кое же, как в полиамиде, синтезируемом обычным методом. Одной из основных особенностей процесса быстрой полимеризации капролактама в присутствии щелочей является характер изменения степени п о лимеризации получаемого полиамида в про цессе полимеризации. При полимеризации в присутствии Na или щелочных соединений в н а чальной стадии процесса (через 10-15 мин после начала полимеризации) об разуется высокомолекулярный полиамид, степень полимеризации ко торого в 3-4 раза превышает сте пень полимеризации полиамида, получаемого при синтезе капролактама в присутствии воды (при той же температуре). При дальнейшем увеличении продолжительности по лимеризации начинается постепенное сн и жение молекулярного веса этого полиамида. Примерно через 6 ч выдерживания полиамида при 260°С среднее значение степени полимер и зации полимера снижается в 4 раза. Поэтому при синтезе методом быстрой полимеризации поликапроамида, используемого для формования волокна, необходимо после завершения процесса полимеризации выдерживать ра с плавленный полимер несколько часов для получения сравнительно одноро д ного по молекулярной массе продукта. Такое увеличение продолжительности процесса значительно снижает эффективность метода быстрой полимериз а ции капролактама. Необходимо, однако, отметить, что указанный недостаток может быть устранен при добавлении к реакционной смеси ацетилкапролактама. Напр и мер, если при щелочной полимеризации добавить 0,005 моль ацетилкапр о лактама, то вязкость расплава в течение длительного выдерживания не изм е няется. Полимеризация, катализируемая натриевой солью капролактама, имеет индукционный период. При проведении этой реакции в присутствии N -алкиламида (например, ацетилкапролактама) индукционного периода нет, и п о этому скорость реакции полимеризации в этом случае значительно выше, чем в отсутствие амида. С целью интенсификации процесса полиамидирования капролактама в работе [8] исследована реакция образования поликапроамида (ПКА) при введении в реакционную среду диметилтерефталата (ДМТ), способного образ о вывать имидные группы при взаимодействии с капролактамом. Выбор этого соединения для испытаний обусловлен его доступностью, низкой стоимостью, хорошей растворимостью в расплавленном капролакт а ме. Полиамидирование капролактама с добавками проводили в запаянных стеклянных ампулах в среде азота при температуре 260± l ° C . Результаты исследований показывают (рис.1), что влияние ДМТ на процесс полиамидирования капролактама аналогично действию N -ацетилкапролактама. В присутствии этих соединений процесс характе ризуется малой продолжительностью индукционного периода и высокой ск о ростью конверсии мономера. В отсутствие N -ацетилкапролактама и ДМТ р е акция полиамидирования в аналогичных условиях практически не идет, и только при с о держании воды в реакционной среде 1% (масс.) достигается тот же эффект, что при введении N -ацетилкапролактама или ДМТ. Однако при ведении процесса полиамидирования в производственных условиях бол ь шое содержание воды в реакционной среде вызывает определенные технологич е ские трудности. Важным технологическим показателем полимера, полученного в присутствии ДМТ, является его способность сохранять свойства при нагр е вании. Так, отн ПКА, полученного в присутствии 1% (масс.) ДМТ после выдержив а ния при 260°С в течение 6 ч в среде азота, повысилась незначительно - с 1,76 до 1,96. Для выбора оптимального соотношения воды и ДМТ в реакционной среде исследовали свойства ПКА, полученного при различном соде р жании воды и ДМТ в течение 4 ч при 260°С. Реакция полиамидирования у с коряется при увеличении содержания одного из этих компонентов в изученных пред е лах при неизменном содержании другого. Рис.1. Зависимость продолжительности процесса полиамидирования капролактама от состава добавок: 1 - 0,2 %воды от массы капролактама + 0,04 моль N -ацетилкапролактама + 0,04 моль бензойной кислоты на 1 кг см е си; 2 - 0,2 % воды + 0,04 моль ДМТ; 3 - 0,2 % воды + 0,04 моль бензойной кислоты; 4 - 0,26 % во ды; температ у ра полиамидирования 257,5°С На основании результатов, полученных в лабораторных условиях, были разработаны рекомендации по использованию ДМТ для ускорения реакции полиамидирования и одновременно в качестве регулятора молекулярной ма с сы ПКА вместо уксусной кислоты в производственных условиях Курского объед и нения «Химволокно». Предварительные испытания проводились при получении ПКА, предн а значенного для производстве капроновой щетины. В аппарате АНП-1 к к а пролактаму добавляли 0,5% (масс.) воды (вместо 3% по про изводственному режиму) и ДМТ в количестве 0,2-0,4% от массы капролактама. При введ е ние 0,2% (масс.) воды отн составляла 2,21, содержание НМС 13% (масс), производител ь ность аппарата повысилась с 480 до 630 кг/сут, т.е. на 30%, при этом свойства полимера не ухудшились. Таким образом, ДМТ может быть рекомендован для использования в производственных условиях в качестве активатора и регулятора молекуля р ной массы ПКА. Эффективность использования ДМТ заключается в ускор е нии процесса полиамидирования капролактама, повышении производител ь ности аппаратов непрерыв ной полимеризации, улучшении ка чества полимера за счет повышения стабильности его показателей. Кроме того, ДМТ имеет важные преимущества перед уксусной и бензойной кислотами, заключа ю щиеся в его доступности, более низкой стоимости и простоте введения в р е акционную массу [8]. 2.Объекты исследований Сырьем для получения магнитопласта являются: -капролактам, вода, фосфорная кислота и сплав Nd - Fe - B . Капролактам Капролактам
1Архитектура и строительство
2Астрономия, авиация, космонавтика
 
3Безопасность жизнедеятельности
4Биология
 
5Военная кафедра, гражданская оборона
 
6География, экономическая география
7Геология и геодезия
8Государственное регулирование и налоги
 
9Естествознание
 
10Журналистика
 
11Законодательство и право
12Адвокатура
13Административное право
14Арбитражное процессуальное право
15Банковское право
16Государство и право
17Гражданское право и процесс
18Жилищное право
19Законодательство зарубежных стран
20Земельное право
21Конституционное право
22Конституционное право зарубежных стран
23Международное право
24Муниципальное право
25Налоговое право
26Римское право
27Семейное право
28Таможенное право
29Трудовое право
30Уголовное право и процесс
31Финансовое право
32Хозяйственное право
33Экологическое право
34Юриспруденция
 
35Иностранные языки
36Информатика, информационные технологии
37Базы данных
38Компьютерные сети
39Программирование
40Искусство и культура
41Краеведение
42Культурология
43Музыка
44История
45Биографии
46Историческая личность
47Литература
 
48Маркетинг и реклама
49Математика
50Медицина и здоровье
51Менеджмент
52Антикризисное управление
53Делопроизводство и документооборот
54Логистика
 
55Педагогика
56Политология
57Правоохранительные органы
58Криминалистика и криминология
59Прочее
60Психология
61Юридическая психология
 
62Радиоэлектроника
63Религия
 
64Сельское хозяйство и землепользование
65Социология
66Страхование
 
67Технологии
68Материаловедение
69Машиностроение
70Металлургия
71Транспорт
72Туризм
 
73Физика
74Физкультура и спорт
75Философия
 
76Химия
 
77Экология, охрана природы
78Экономика и финансы
79Анализ хозяйственной деятельности
80Банковское дело и кредитование
81Биржевое дело
82Бухгалтерский учет и аудит
83История экономических учений
84Международные отношения
85Предпринимательство, бизнес, микроэкономика
86Финансы
87Ценные бумаги и фондовый рынок
88Экономика предприятия
89Экономико-математическое моделирование
90Экономическая теория

 Анекдоты - это почти как рефераты, только короткие и смешные Следующий
Какая-то тварь за зиму ушила весь мой весенний гардероб... Ни одной вещи не пропустила, сука трудолюбивая...
Anekdot.ru

Узнайте стоимость курсовой, диплома, реферата на заказ.


Банк рефератов - РефератБанк.ру
© РефератБанк, 2002 - 2016
Рейтинг@Mail.ru