Курсовая работа: Физико-химические закономерности получения полиамидов (полиамид-6, полиамид-6,6, полиамид-10)
Полиамид ПА66-ЛТО-СВ30
Полиамид ПА66-ЛТО-СВ30 –
термостабилизированная стеклонаполненная композиция, отличающаяся стойкостью к
действию антифризов, минеральных масел, бензина. Имеет высокие
физико-механические показатели. Рекомендуется для изготовления деталей в
автомобилестроении.
ТЕХНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА
Ударная вязкость по Шарпи, КДж/м2,
не менее
|
|
- в исходном состоянии |
40 |
- после выдержки в антифризе в
течение 20 часов
при температуре 150'С
|
40 |
Прочность при растяжении после
выдержки в этиленгликоле
в течение 72 часов при температуре
135 'С, МПа, не менее
|
50 |
Изгибающее напряжение при
разрушении, МПа, не менее |
200 |
Температура изгиба под нагрузкой
1,8 МПа, С, не менее |
200 |
Модуль упругости при растяжении,
МПа |
8000-11000 |
Полиамид ПА610-Л
Полиамид ПА610-Л - литьевой
термопласт, получаемый поликонденсацией гексаметилендиамида и себациновой
кислоты. Обладает высокими физико-механическими и электроизоляционными
свойствами, повышенной размерной стабильностью, низким влагопоглощением.
Материал масло-, бензиностоек. Применяется для изготовления деталей
конструкционного, антифрикционного назначения, прецизионных деталей точной
механики (мелкомодульные шестерни, золотники, манжеты и т.д.). Разрешен для
изготовления изделий, контактирующих с пищевыми продуктами, и игрушек.
ТЕХНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА
Ударная вязкость по Шарпи, КДж/м2
|
|
- на образцах без надреза |
не разрушается |
- на образцах с надрезом, не менее |
4,9 |
Изгибающее напряжение при заданной
величине прогиба, МПа, не менее |
44,1 |
Водопоглощение за 24 часа, %, не
более |
0,5 |
Электрическая прочность, КВ/мм, не
менее |
20 |
ПА610-Л-СВЗО
ПА610-Л-СВЗО – стеклонаполненная
композиция на основе полимидной смолы ПА610. Отличается повышенной прочностью,
теплостойкостью, износостойкостью, малым коэффициентом теплового расширения.
Изделия могут работать при температуре до 150°С и кратковременно до 180°С. Рекомендуется для конструкционных
деталей, работающих в условиях повышенных нагрузок и температуры.
ТЕХНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА
Ударная вязкость по Шарпи, КДж/м2,
не менее
|
29,4 |
Модуль упругости при изгибе, МПа |
7000-9000 |
Температура изгиба под нагрузкой
при напряжении |
|
- 1,8 МПа, 'С |
190-200 |
-0, 45 МПа, 'С |
200-205 |
Электрическая прочность, КВ/мм, не
менее |
25 |
ПА610-ЛПО-Т20
Тальконаполненный окрашенный
пластифицированный композиционный материал ПА610-ЛПО-Т20 отличается повышенной
стабильностью размеров, стойкостью к деформации, износостойкостью.
Рекомендуется для изготовления деталей конструкционного, антифрикционного и
электроизоляционного назначения, требующих повышенной размерной точности. При переработке
обеспечивает низкий износ литьевых машин и оснастки. [3]
ТЕХНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА
Ударная вязкость по Шарпи, КДж/м2,
не менее
|
30 |
Модуль упругости при изгибе, МПа |
2000-3000 |
Водопоглащение за 24 часа, %, не
более |
1 |
Электрическая прочность, КВ/мм |
20-30 |
Усадка, % |
0,8-1,7 |
2. ПОЛУЧЕНИЕ
ПОЛИАМИДОВ
Аналоги полипептидов можно получить
синтетически из w-аминокис-лот,
причем практическое применение находят соединения этого типа, начиная с
«полипептида» w-аминокапроновой
кислоты. Эти полипептиды (полиамиды) получаются нагреванием циклических
лактомов, образующих посредством бекмановской перегруппировки оксидов
циклических кетонов.
Из расплава этого полимера капроновой
смолы вытягиванием формуют волокно капрон. В принципе этот метод применим для
получения гомологов капрона. Полиамиды можно получать и поликонденсацией самих
аминокислот (с отщеплением воды):
nNH3×(CH2)6
– C – O ® …–NH(CH2)6–CNH(CH2)6–CNH(CH2)6–C–…
||
|| || ||
O O O O
Фрагмент макромолекулы энант
nNH3×(CH2)10
– C – O ® …–NH(CH2)10–CNH(CH2)10–CNH(CH2)10–C–…
||
|| || ||
O
O O O
Фрагмент макромолекулы полиамида рильсана
Полиамиды указанного типа идут для
изготовления синтетического волокна, искусственного меха, кожи и пластмассовых
изделий, обладающих большой прочностью и упругостью (типа слоновой кости).
Наибольшее распространение получил капрон, вследствие доступности сырья и
наличие давно разработанного пути синтеза. Энтант и рильсан обладают
преимуществом большой прочности и легкости.
Стеклонаполненная
термостабилизированная, ударопрочная полиамидная композиция, стойкая к действию
масел и бензина, ПА6-ЛТ-СВУ4 рекомендуется для изготовления корпусных деталей
электро- и пневмоинструментов, строительно-отделочных и других машин,
работающих в условиях ударных нагрузок и вибраций. [4]
Общим
методом получения алифатических гибкоцепных полиамидов является поликонденсация
дикарбоновых кислот и диаминов или аминокислот:
В промышленности для получения алифатических полиамидов применяются
в основном применяются следующие методы.
2.1.1
Поликонденсация дикарбоновых кислот и диаминов – полиамидирование
Поликонденсацию проводят преимущественно в расплаве, реже в
растворе высококипящего растворителя или в твердой фазе. Для получения полиамидов
высокой молекулярной массы из дикарбоновых кислот и диаминов полиамидирование
проводят при эквимолярных соотношениях исходных веществ. Для производства
стабильных по свойствам полиамидов и регулирования их молекулярной массы
процессы ведут часто в присутствии регуляторов молекулярной массы – чаще всего
уксусной кислоты.
Для производства алифатических полиамидов из дикарбоновых
кислот и диаминов сначала в водной среде получают соль кислоты и амина. Например,
соль АГ – соль адипиновой кислоты и гексаметилендиамина. Кристаллизуют ее.
После чего нагревают при температуре не выше 260-280 °С в токе инертного газа
или в вакууме для возможно более полного удаления выделяющейся при
поликонденсации воды, которая сдвигает равновесие реакции полимеразиции вправо.
Повышение температуры поликонденсации выше 280 °С, а также ее продолжительность
более 6 часов приводят к образованию разветвленных и сшитых полимеров
вследствие протекания побочных реакций, каковыми могут быть:
а) взаимодействие концевых аминогрупп между собой и
последующее ацилирование вторичных аминогрупп концевыми группами COOH;
б) декарбоксилирование концевых карбоксильных групп растущих
полимерных цепей, которое возможно при темперарах не ниже 300 °С.
Катализаторами являются, например, кислородные соединения
фосфора и бора, в частности смеси фосфористой и борной кислот. Процесс проводят
при 260-300 °С. Начало процесса вначале ведется под давлением, необходимо
периодически выпускать из зоны реакции выделяющийся аммиак. Заканчивают
поликонденсацию при атмосферном давлении.
Гидролитическая или каталитическая полимеризация аминокислот
лактамов – следующий пример реализации процесса получения алифатических
полиамидов, главным образом, капролактама. Процесс проводят в присутствии воды,
спиртов, кислот, оснований и других веществ, способствующих раскрытию цикла,
или в присутствии каталитических систем, состоящих из лактаматов металлов I-II
группы и активаторов: ациламидов, изоцианатов, в растворе или расплаве при
220-260 °С в случае гидролитической полимеризации или 160-220 °С в случае
каталитической полимеризации. [2-5]
3. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛИАМИДОВ
При поликонденсации,
называемой еще ступенчатой полимеризацией, макромолекулы образуются в результате
молекулярных реакций функциональных групп мономеров без участия возбужденных
частиц типа свободных радикалов или ионов. Промежуточный продукт – смесь
олигомеров различной молекулярной массы – может быть выделен на любой стадии
реакции. В настоящее время понятия ступенчатой полимеризации и поликонденсации
не разделяют.
Согласно
принципу Флори, реакционная способность функциональных групп в реакциях роста
цепи ступенчатой полимеризации не зависит от молекулярной массы реагента.
Все
реакции поликонденсации обратимы, однако, константа равновесия этой реакции
может изменяться в широких пределах. Например, из наиболее практически важных
реакций переэтерификации, полиэтерификации и поли-амидирования:
последняя
имеет большую константу равновесия, главным образом, вследствие большей
константы скорости прямой реакции. Это обстоятельство облегчает процесс
получения полимера в производственных условиях.
Рассмотрим
влияние константы равновесия на глубину протекания реакции. Последняя
характеризуется степенью завершенности реакции X:
(1)
где [М]0,[М]
- исходная и текущая концентрации мономеров. Когда полимер получается из двух
мономеров, принимается, что их концентрации равны, т. е. [М1]0
= [М2]0 = [М]0.
Константа
равновесия приведенной выше реакции полиэтерификации описывается выражением:
(2)
которое
может быть представлено в виде:
(3)
или
(4)
Далее
рассмотрим связь константы равновесия со степенью полимеризации, т. е.
количеством повторяющихся звеньев (остатков мономеров) в цепи, Очевидно, что в
отсутствие реакции ограничения роста цепи , откуда:
(5)
Соотношение (5), связывающее
среднечисловую степень полимеризации со степенью завершенности, называется уравнением
Карозерса. Сочетание уравнений (4) и (5) приводит к зависимости, связывающей
константу равновесия со степенью полимеризации:
(6)
Уравнения
(4) и (6) позволяют оценить предельно достижимые Х и , т.е. выход и молекулярную массу
при поликонденсации. Из табл. 6 следует, что продукт равновесной
поликонденсации может быть назван полимером лишь при K »
104, хотя глубина протекания прямой реакции вполне приемлема при K » 103.
Поэтому с практической точки зрения равновесная поликонденсация может считаться
необратимой и использоваться для синтеза полимеров при K ³ 103
– 104.
Таблица 6. Влияние константы
равновесия К на степень завершенности реакции поликонденсации X и среднечисловую степень полимеризации
K, л/моль |
X |
|
1×10-4
|
0,001 |
1,01 |
1×10-2
|
0,096 |
1,1 |
1 |
0,50 |
2 |
10 |
0,76 |
4,16 |
1×102
|
0,91 |
11 |
1×103
|
0,97 |
32,6 |
1×104
|
0,99 |
101 |
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5
|