Головна
Банківська справа  |  БЖД  |  Біографії  |  Біологія  |  Біохімія  |  Ботаніка та с/г  |  Будівництво  |  Військова кафедра  |  Географія  |  Геологія  |  Екологія  |  Економіка  |  Етика  |  Журналістика  |  Історія техніки  |  Історія  |  Комунікації  |  Кулінарія  |  Культурологія  |  Література  |  Маркетинг  |  Математика  |  Медицина  |  Менеджмент  |  Мистецтво  |  Моделювання  |  Музика  |  Наука і техніка  |  Педагогіка  |  Підприємництво  |  Політекономія  |  Промисловість  |  Психологія, педагогіка  |  Психологія  |  Радіоелектроніка  |  Реклама  |  Релігія  |  Різне  |  Сексологія  |  Соціологія  |  Спорт  |  Технологія  |  Транспорт  |  Фізика  |  Філософія  |  Фінанси  |  Фінансові науки  |  Хімія

Технологія отримання синтетичних каучуків - Промисловість, виробництво

Зміст

Введення

1. Технологічна частина

1.1 Теоретичні основи прийнятого методу виробництва

1.2 Характеристика сировини і одержуваного продукту

1.3 Опис технологічної схеми виробництва

1.4 Матеріальний розрахунок виробництва

1.5 Опис пристрою і принципу дії основного апарату

2. Фізико-хімічні методи аналізу

2.1 Колорометріческій

2.2 Гравіметричний

2.3 Потенциометрический

2.4 Спектрофотометричний

3. Застосування СКІ

Висновок

Список використаної літератури

Введення

У промисловості синтез каучуків проводиться полимеризацией мономерів з кратними зв'язками, поликонденсацией поліфункціональних сполук та хімічної модифікацією високомолекулярних сполук. Поряд з розвитком виробництва стереорегулярних каучуків СКІ-3 і СКД успішно розвиваються нові напрямки по створенню високоефективних каучуків з комплексом технічно цінних властивостей. Одним з таких нових шляхів є синтез стереорегулярних ненасичених каучуків загального призначення полимеризацией циклоолефинов з розкриттям кільця. Найбільш доступним і технологічним з таких полімерів є транс-поліпентенамер, одержуваний з циклопентил з використанням каталітичних систем на основі алюмінійорганіческіх з'єднань і галогенідів перехідних металів. Новим напрямком є і синтез чергуються, або альтернантних полімерів. Найбільший інтерес для промисловості синтетичних каучуків представляють альтернантние сополімери на основі бутадієну і пропилену. Металоорганічні каталізатори на основі сполук цинку або алюмінію використовуються для синтезу каучуків з органічних оксидів шляхом розкриття напружених кисневмісних циклів (пропіленоксідние і епіхлоргідріновие каучуки) .Основним методом отримання синтетичних каучуків є полімеризація, здійснювана технологічно в масі (блоці), емульсії і розчині. В даний час традиційна блокова полімеризація, використовувана для отримання каучуків типу СКБ, втратила своє значення, поступившись місцем полімеризації в розчині. Цим методом виробляють основні типи каучуків загального призначення і ряд каучуків спеціального призначення: 1,4-цис-ізопреновий.

(СКІ-3), 1,4-цис-бугадіеновий- (СКД), етилен-пропіленовий (СКЕП) і етилен-пропілен-дієновий (СКЕПТ), бутилкаучук (БК), статистичні співполімери бутадієну зі стиролом (ДС-СК), бутадіен- (або изопрен -) - стиролові термоеластопласти (ДСТ або ІСТ), полиизобутилен, цис- або транс-поліпентенамери (ЦПА або ТПА), альтернантние сополімери бутадієну з пропиленом (СКБП-А), епоксидні каучуки (СКПО, СКЕХГ, СКЕХГ- С), 1,2-полібутадієн (СКД-СР).

Ізопреновий синтетичний каучук є продуктом радикальної полімеризації мономера-ізопрену в розчиннику-ізопентану в присутності каталітичного комплексу Циглера-Натта.

Каучук являє собою стереорегулярний полімер і має ту ж молекулярну структуру, що і натуральний каучук.

Емпірична формула: (С5Н8) n, де n - число ланок ізопрену, що становлять молекулу полімеру.

Структурна формула:

~ CH2-C = CH-CH2- CH2-C = CH-CH2- CH2-C = CH-CH2 ~

| | |

CH3CH3CH3

Основною структурною ланкою є угруповання цис-1,4:

CH3H

'C = C

~ CH2'CH2 ~

Так само ізопреновий каучук має конфігурації 1,4-транс і 3,4:

CH3CH2 ~ ~ CH2-CH ~

'C = C; |

~ CH2' H CH3-C = CH2

Ізопреновий каучук складається з молекул різного молекулярного ваги, який коливається в широких межах від 350000 до 1000000 і вище.

Зміст цис-1,4-ланок становить не менше 96%. Зовнішній вигляд СКІ-3 - однорідна, монолітна, еластична маса темного кольору. Володіє пружними властивостями і міцність каучуки зберігають у порівняльному широкому інтервалі температур.

Питома вага каучуку - 0,91-0,92 г / см3.

Каучук горючий, не отруйний, розчинний в бензолі, бензині, хлороформі та інших розчинниках.

Залежно від фізико-механічних, хімічних властивостей і застосовуваного стабілізатора випускаються наступні види каучуку: СКІ-3, СКІ-3С, СКІ-3Д, СКІ-3Ш, СКІ-3ЛК, СКІ-3НТ. Основними споживачами каучуку є шинна промисловість і виробництво різних гумотехнічних виробів. Асортимент що випускаються в нашій країні гумових виробів перевищує 100 тис. Найменувань. Для комплектації одного сучасного автомобіля в середньому необхідно 300-500 гумових виробів (автомашина КамАЗ має 800 комплектуючих гумових виробів). Один літак містить 10-2 тис., А морське судно - до 30 тис. Гумових виробів. Для автомобіля середньої вантажопідйомності близько 30% від собівартості становить питома вартість шин, а за час роботи машини комплект шин змінюється 5-6 разів. Звідси стає зрозумілим, яку увагу сьогодні слід приділяти підвищенню якості і працездатності гумових виробів.

1. Технологічна частина

1.1 Теоретичні основи прийнятого методу виробництва

Процес отримання каучуку зазвичай складається з декількох основних стадій: 1) приготування каталізатора (або компонентів каталітичного комплексу); 2) полімеризація; 3) дезактивація каталізатора і відмивання розчину полімеру від продуктів дезактивації каталізатора; 4) отгонка мономера і розчинників (дегазація) і виділення каучуку; 5) регенерація зворотних продуктів і очищення-стічних вод.

Найбільш поширеною каталітичної системою при отриманні 1,4-цис-изопренового каучуку є титанова, що складається з b-TiCI3 і алюмінійорганіческіх з'єднання. У нашій країні каучук, одержуваний на таких каталізаторах, має марку СКІ-3.

Промислові каталітичні комплекси отримують на основі TiCl4 і алюмінійорганіческіх сполук, з яких найбільш ефективні тріізобутіл-, тріфеніл-, три-п-толілалюміній. Для промислових систем найчастіше використовують тріізобутілалюміній (Тіба), що дозволяє проводити процес з високою відтворюваністю. Привертають увагу також менш небезпечні в роботі вищі гомологи алюмінійалкілов. Такі каталітичні системи мають високу стереоселективності і менш чутливі до різних домішках.

Оптимальним співвідношенням компонентів каталітичного комплексу є 1: 1 (рис. 1), оскільки при цьому спостерігається максимальний вихід полімеру і практично не утворюється циклічних структур і олігомерів.

При надлишку тріізобутілалюмінія відбувається більш глибоке відновлення Ti4 + (до Ti2 + і навіть до елементарного Ti), що призводить до уповільнення полімеризації і утворення низькомолекулярних продуктів. При надлишку тетрахлорида титану утворюються алкілалюмінійдіхлоріди, що викликають різке зниження вмісту 1,4-цис-ланок у полімері і вторинні реакції в полімерних ланцюгах (циклізація, изомеризацию, зшивання). В результаті виходять жорсткі, малоеластічни продукти.

Зі збільшенням концентрації каталізатора помітно зростає швидкість полімеризації, але зменшується молекулярна маса утворюється полімеру (рис.2).

Рис. 1. Вплив складу каталітичного комплексу на ступінь перетворення изопрена через 30 (/) і 60 (2) хвилин полімеризації.

Рис.2. Вплив концентрації каталітичного комплексу на швидкість полімеризації і молекулярну масу поліізопрену.

У промисловому процесі концентрація каталітичного комплексу становить 1 ± 0,5% (мас.) (В розрахунку на мономер).

У процесі приготування каталізатора немаловажним виявляється порядок введення його компонентів. Якщо алюмінійорганіческіх з'єднання вводиться в розчин TiCl4, то частина тетрахлорида титану залишається Непревращенний, і при полімеризації поряд з аніонно-коордінаціонньм механізмом реалізується катионная полімеризація ізопрену. Крім того, можливі процеси цис-транс-ізомеризації, циклізації макромолекул під впливом TiCl4 Зворотний порядок введення компонентів призводить до надмірного відновленню частини титану і зниження активності каталізатора. Тому краще проводити одночасну дозування компонентів каталізатора.

Як розчинник при приготуванні каталізатора використовують толуол або інші ароматичні вуглеводні, утворюють донорно-акцепторні комплекси з каталізатором. Це не тільки підвищує активність каталізатора, але і сприяє зниженню вмісту гелю в полімері.

Підвищенню активності каталізатора сприяє введення в його склад електронодонорні модифікуючих добавок, наприклад, амінів, ефірів, спиртів, фенолів, тіоефірів. Найбільш широко використовують в якості модифікатора дифеніловий ефір (діфенілоксід) або його суміш з біфеніли (71:29), відому під назвою Діфіл або даутерм. Відомо також про використання двох і більше модифікуючих добавок, наприклад, електронодонорні і ПІ-донорного типу (ненасичені сполуки). Таким чином, найбільш активні каталітичні системи є чотирьох- або навіть п'ятикомпонентну. Оскільки такі каталізатори більш активні, їх дозування можуть бути значно меншими, ніж для двокомпонентних систем. Так, якщо дозування двокомпонентного каталізатора становить 1,5% (мас.), То для четирьохкомпонентного вона дорівнює 0,4% (мас.).

Механізм дії модифікаторів зазвичай пов'язують з двома чинниками:

1. Добавка електронодонора сприяє переведенню тріізобутілалюмінія з менш активною дімерной в мономірним форму і утворення комплексу з електронодонором.

Найбільш висока каталітична активність комплексів при співвідношенні діфенілоксід: тріізобутілалюміній = 2.

2. Введення електронодонора, здатного утворювати комплекси з

вільними d2sp3 -орбіталямі титану, сприяє активації каталізатора.

Крім того, підвищена активність модифікованих каталізаторів може бути пов'язана з пасивацією RalCl2, який по реакційної здатності при відновленні TiCl4 в b-TiCl3 значно поступається тріалкілалюмінію і діалкілалюміній-хлориду.

Оптимальним співвідношенням компонентів в модифікованої каталітичному комплексі є тріізобутілалюміній: діфенілоксід:

тетрахлорид титану = 0,9: 0,9: 1. При такому співвідношенні в каучуку міститься близько 3% олігомерів і 10% пухкого гелю. Синтез такого каучуку («безгелевого») становить значний інтерес, оскільки підвищується однорідність за властивостями для різних промислових партій каучуку і з'являється можливість формування більш досконалої вулканізаційної сітки в вулканизатов.

Отримання безгелевого каучуку можливо при використанні лантаноідсодержащіх каталітичних систем. Їх особливістю є необхідність збільшення співвідношень А1: лантаноїдами, оскільки при збільшенні цього співвідношення в інтервалі 4-20 зростає швидкість полімеризації. Але при цьому спостерігається зниження молекулярної маси поліізопрену (рис.3), так як тріалкілалюміній робить регулюючий вплив.

Полімери, що утворюються на цих каталізаторах, містять до 98% ланок 1,4-цис-, і практично всі молекули мономера приєднуються за типом «голова до хвоста». Зміст 3,4-ланок залежить від природи лантаноида і симбатно змінюється з температурою полімеризації (рис.4). Однак лантаноидному каталізатори поки не застосовуються при промисловому отриманні ізопренових каучуків, хоча привертають до себе увагу наукових центрів багатьох країн світу.

Отримання каталізатора в промисловості - це самостійна виробнича стадія. Якщо каталітичний комплекс отримують безпосередньо в полімеризаторів (каталізатор insitu), полімеризація протікає з меншою швидкістю (рис. 5). Крім того, каучук, одержуваний цим методом, містить олігомери і гель.

При отриманні каталітичного комплексу необхідно інтенсивне перемішування як для відводу теплоти, так і для формування дрібнодисперсного каталізатора. При зниженні температури отримання каталітичного комплексу зростає його активність. Наприклад, зміна температури від 30 до - 40 ° С дозволяє прискорити полімеризацію в 2 рази і одночасно знизити дозування каталізатора в 2,5 рази. При ще більш низькій температурі приготування каталітичного комплексу (-70 ° С) окрім зниження видаткових коефіцієнтів каталізатора та інтенсифікації полімеризації істотно зменшується вміст гелю в каучуку.

Для підвищення активності каталітичного комплексу необхідно час для його «дозрівання». Так, швидкість полімеризації зростає в перші 30 хв дозрівання комплексу, потім залишається на постійному рівні протягом 24 год дозрівання, при більш тривалої витримці комплексу спостерігається зниження його активності (рис.6).

До компонентів каталізатора пред'являють серйозні вимоги по чистоті, а при наявності домішок вживають заходів для них.

Рис. 3 Залежність молекулярної маси поліізопрену від ступеня перетворення при полімеризації на лантаноидному каталітичної системі при різних співвідношеннях Al: Ln.

Рис. 4. Вплив температури на мікроструктуру поліізопрену при полімеризації на різних ланганоідних каталітичних системах, видалення.

Рис.5. Кінетичні криві полімеризації ізопрену в присутності попередньо сформованого (/) і приготованого in situ (2) каталітичного комплексу Т1С14-Тіба.

Рис.6. Кінетичні криві полімеризації ізопрену на каталітичному комплексі Т1С14- Тіба (на кривих вказано час дозрівання комплексу).

Наприклад, якщо в TiCl4 присутні домішки ТЮСЬ, НС1 та інші, його піддають ректифікації в колоні з мідною насадкою. Нижче наведено вміст домішок в тетрахлориді титану до (I) і після (II) перегонки в присутності міді,% (мас.):

I II

TlOCl2 0,65 0,08

НС1 0,05 0,01-0,02

COi 0,03 Сліди

SOC12 0,001 Сліди

У складі тріізобутілалюмінія, синтезованого з реакції 3 (СНЗ) 2С = СНЗ

+ А1 + 1.5Н2 -> А1 (ізо-С4Н9) з,

можуть бути присутніми наступні домішки: ізобутилен, діізобутілалюмінійгідрід, діізобутілалюмінійхлорід, діізобутіл-ізобутоксіалюміній та ін. Изобутилен практично не впливає на полімеризацію і властивості полімеру, а сумарний вміст домішок, що є побічними продуктами синтезу тріізобутілалюмінія, не повинно перевищувати 1,0% від маси цільового продукту.

Полімеризація ізопрену може здійснюватися в різних аліфатичних і ароматичних вуглеводнях, добре розчиняють утворюється каучук.

Швидкість полімеризації в більшості випадків симбатно швидкості розчинення полімеру в розчиннику. При недостатньо високій швидкості розчинення полімер обволікає активні центри каталізатора, що призводить до уповільнення полімеризації в тим більшою мірою, чим повільніше розчиняється полімер. Найбільш висока швидкість полімеризації при використанні бензолу і ізопентану, у промисловості знайшов застосування тільки ізопентан. Перевагами цього розчинника є: порівняно невисока в'язкість полімерізата, можливість отримання високомолекулярного полімеру протягом усього періоду полімеризації, низька температура кипіння, що полегшує процес виділення каучуку і т. П.

При отриманні каталітичного комплексу необхідно інтенсивне перемішування як для відводу теплоти, так і для формування дрібнодисперсного каталізатора. При зниженні температури отримання каталітичного комплексу зростає його активність. Наприклад, зміна температури від 30 до -40 ° С дозволяє прискорити полімеризацію в 2 рази і одночасно знизити дозування каталізатора в 2,5 рази. При ще більш низькій температурі приготування каталітичного комплексу (-70 ° С) окрім зниження видаткових коефіцієнтів каталізатора і. інтенсифікації полімеризації істотно зменшується вміст гелю в каучуку.

Полімеризація ізопрену в ізопентанів здійснюється безперервним способом в батареї послідовно з'єднаних полімеризаторів, охолоджуваних через сорочку. Для ефективного відводу теплоти реакції (тепловий, ефект реакції полімеризації ізопрену становить 1,05 МДж / кг) полімеризатори забезпечені скребковими мішалками, що сприяють очищенню поверхні теплообміну.

При роботі батареї з 4-6 полімеризаторів в ізотермічному режимі перший реактор, де конверсія може досягати 30-50%, виявляється найбільш напруженим у відношенні теплос'ема, і, незважаючи на автоматичне регулювання температури, можливі місцеві перегріви, що тягнуть за собою зниження Мnкаучука і відкладення полімеру на стінках реактора. При порівнянні роботи різних батарей або однієї і тієї ж батареї протягом тривалої експлуатації спостерігається неоднорідність полімеру по Мn, ММР та фізико-механічними показниками вулканизатов.

В якості антіагломераторов можна застосовувати сополімери стиролу з малеїновим ангідридом (стіромаль), розчинні похідні целюлози, полівініловий спирт, а також тальк, барит, каолін, кізельгур, фосфат кальцію та ін. Диспергирование полімеру з одночасним нагріванням частинок здійснюють у крошкообразователях інжекторного типу.

Після першого ступеня дегазації дисперсія каучуку у воді, що містить близько 5% полімеру, концентрується до вмісту полімеру приблизно 10% у спеціальних фільтруючих пристроях. Фільтр забезпечений пульсационной камерою, куди подається азот під тиском (для запобігання відкладень каучуку на внутрішній поверхні фільтра).

Водна дисперсія каучуку після дегазатора другого ступеня направляється на виділення і сушку полімеру.

1.2 Характеристика сировини та готової продукції

Випускається промисловістю каучук СКІ-3 по пластичності підрозділяється на дві групи і повинен відповідати таким технічним вимогам:

I група II група

В'язкість по Муні, не менше 60 50

Пластичність 0,30-0,40 0,41-0,50

Стриманість золи,%, не більше 0,7 0,7

Вміст металів,%, не більше

мідь 0,0002 0,0003

залізо 0,006 0,006

титан 0,1 0,1

Втрати маси при 105 ° С,%, не більше 0,6 0,7

Зміст стеаринової кислоти,% 0,5-13 0,5-1,8

Зміст нафтама-2,% 0,4-0,8 0,4-0,8

Зміст 1,4-дифеніл-п-фенілен

-діаміна,% 0,2-0,5 0,2-0,5

Умовна міцність при розтягуванні, МПа, не менше

при 20 ° С 26,5 25,5

прі100 ° С 16,7 15,7

Відносне подовження,%, не менш 700 700

Залишкове подовження,%, не більше 16 16

Вище вже зазначалося, що каучук СКІ-3 поступається натуральному як в невулканізованому стані, так і при порівнянні властивостей гум. Розроблено нові марки ізопренових каучуків, що перевершують СКІ-3 за деякими показниками.

Каучуки СКІ-ЗА (вміст гелю до 7%) і СКІ-ЗШ (вміст гелю = 7%) більш стабільні за властивостями, ніж СКІ-3, мають підвищені фізико-механічні показники і тому призначені для заміни НК в деяких виробах.

Шляхом модифікації каучуку СКІ-3 отримано ряд нових каучуків, за окремими показниками наближаються до НК або навіть перевершують його. При введенні карбоксильних груп в каучук шляхом оксосінтеза отриманий каучук СКІ-ЗК;

СКІ-ЗЕ і СКІ-ЗМ - каучуки, що містять відповідно епоксидні і гідроксильні групи. При модифікації поліізопрену малеїновим ангідридом або іншими похідними малеїновий кислоти отримують каучук СКІ-ЗМА. Введення уже 1% модифікатора приводить до підвищення міцності зв'язку гум з кордом, поліпшенню пружних і пружно-гістерезисних показників.

Найбільш високими технічними властивостями характеризується каучук СКІ-3-01, що володіє підвищеною когезионной міцністю сирих гумових сумішей (рис.7); гуми на основі цього каучуку по еластичним властивостям практично ідентичні резинам з НК, характеризуються дещо меншим теплообразованием, але поступаються їм по опору раздиру і модулю пружності.

Рис.7. Криві напруга - подовження невулканізованому наповнених сумішей на основі різних ізопренових каучуків.

Ізопренові каучуки, які є каучуками загального призначення, застосовують замість натурального як самостійно, так верб поєднанні з іншими еластомерамі при виготовленні практично всіх гумових виробів:

шин, різноманітних гумотехнічних виробів (транспортерні стрічки, рукава, формові і неформові деталі та ін.), гумового взуття. Ізопренові каучуки, що містять неокрашіваемие і нетоксичні стабілізатори (СКІ-ЗНП), застосовують для виготовлення медичних виробів, гум, що контактують з харчовими продуктами, і виробів широкого вжитку (іграшки, м'ячі і т. Д.). Ізопреновий каучук СКІ-ЗД використовують в кабельній промисловості для виготовлення електроізоляційних гум, каучук СКІ-ЗВ призначений для вакуумної техніки. На основі СКІ-3 отримують ізопреновий латекс і ебоніту.

Крім каучуків, що містять переважно 1,4-цис-ланки, в нашій країні і за кордоном проводиться 1,4-транс-поліізопрен. Його синтез здійснюється також полімеризацією ізопрену в розчиннику на каталізаторах Циглера - Натта. В якості перехідного металу в складі таких каталізаторів найчастіше використовується ванадій.

Вітчизняний ГРАНС-поліізопрен випускається під торговою маркою СГ, його закордонним аналогом є канадський полімер Полісар-Х-414, а природними аналогами - гутаперча і балата. На відміну від природних полімерів, синтетичні мають більш високу молекулярну масу і вимагають пластикации, вони містять певну кількість гелю. Основне призначення 1,4-транс-поліізопрену - використання в якості термопластичного матеріалу в ортопедії і відновної хірургії (вітчизняний матеріал поливик), а також як клеї для різних матеріалів.

1.3 Опис технологічної схеми виробництва

До ізопентанів і ізопрену пред'являються високі вимоги по чистоті продукту. Це пояснюється тим, що більшість домішок, супутніх ізопрену і ізопентанів, істотно впливають на кінетику полімеризації і мікроструктуру утворить полімеру. Наприклад, при вмісті води в системі більше 0,001% полімеризація протікає з великим індукційним періодом і різко збільшується вміст гелю в полімері. Димери изопрена впливають головним чином на мікроструктуру полімеру, а ізобутилен знижує швидкість полімеризації. Присутність циклопентадієну в кількості 0,001% різко знижує швидкість полімеризації і молекулярна вага полімеру, а при вмісті 0,1% циклопентадієну відбувається повне отруєння каталізатора. Вуглеводні ацетиленового ряду і дієнові вуглеводні призводять до збільшення індукційного періоду і істотного зниження швидкості полімеризації.

Полімеризація ізопрену з титановими каталізаторами проводиться в ізопентанів, в'язкість розчинів полімеру в якому мінімальна. Осушена ізопентан-изопренового фракція підживлюється ізопрену до його змісту 12-15% і подається в холодильник 1 (рис.8), охолоджуваний испаряющимся при температурі - 20 ° С пропаном. Модифікований каталітичний комплекс (до 1% в розрахунку на изопрен) подається на полімеризацію за допомогою спеціального дозуючого пристрою, що регулює автоматично подачу каталізатора в залежності від в'язкості полімерізата, через холодильник 2.

Передбачається, що при полімеризації ізопрену в присутності каталізаторів Циглера-Натта протікають три елементарні реакції:

1. Зародження активних центрів полімеризації при взаємодії активних центрів каталізатора з мономером:

TiCl3 * (iC4H9) AlCl + iC5H8® TiCl3 (iC4H9) (iC5H8) nAl (iC4H9) Cl

2. Зростання полімерних ланцюгів при взаємодії активних центрів полімеризації з мономером:

TiCl3 (iC4H9) (iC5H8) nAl (iC4H9) Cl + iC5H8®TiC13 (iC5H8) + I (iC4H9) Al (iC4H9) Cl

3. Обрив зростання полімерних ланцюгів:

TiCl3 (iC5H8) n + I (iC4H9) Al (iC4H9) Cl®TiCl3 + (iC4H9) (iC5H8) n + IAl (iC4H9) Cl

Активним центром полімеризації є не комплекс, а з'єднання, яке утворюється після приєднання першої молекули мономера - на це вказує наявність індукційного періоду при полімеризації ізопрену.

Полімеризація ізопрену здійснюється в батареї, що складається з двох послідовно з'єднаних полімеризаторів 31 і З2 об'ємом 20 м3. При використанні двокомпонентного каталітичного комплексу полімеризація здійснюється в батареї з 4-6 аналогічних апаратів. Полімеризаторів служать апарати з мішалками, забезпеченими лопатями і шкребками, що забезпечують інтенсивне рівномірне перемішування у всьому обсязі полімеризатора і безперервну очищення поверхні теплообміну, що необхідно для досягнення високого коефіцієнта теплопередачі. Знімання теплоти, що виділяється при полімеризації ізопрену (питома теплота реакції полімеризації 1050 кДж / кг) здійснюється через сорочку полімеризатора, охлаждаемую розсолом. Температуру полімеризації підвищують по ходу процесу з 45 ± 5 ° С в полімеризаторів Зг до 55 ± 5 ° С в полімеризаторів З2, що забезпечує конверсію изопрена 85 - 90% при досить низькій в'язкості полімерізата. Відомий також метод охолодження реакційної маси за рахунок часткового випаровування розчинника і мономера. Тиск у полімеризаторів 1 - 1,2 МПа.

Призначення цієї технологічної стадії полягає в обриві реакції полімеризації при досягненні заданої конверсії і перетворення компонентів каталізатора в сполуки, які не викликають при подальшій обробці полімерізата вторинних процесів (деструкції і структурування), що призводять до зниження якості изопренового каучуку.

Після закінчення процесу полімеризації проводиться дезактивація (руйнування) каталітичного комплексу та заправка полімерізата антиоксидантами (стабілізація полімеру).

Процес дезактивації каталізатора проводять в основному двома способами:

1. Руйнування каталітичного комплексу, які не переводячи перехідною метал (Ti3) в неактивну форму з подальшою відмиванням полімерізата.

2. Дезактивація каталізатора за рахунок його перекладу в неактивну форму.

Перший спосіб заснований на хімічній взаємодії метанолу (метилового спирту) з компонентами каталітичного комплексу. Хімічна реакція в цьому випадку проходить відповідно до рівняння реакції:

TiCl3 + CH3OH ® TiCl3 * CH3OH

Al (iC4H9) 2Cl + 2CH3OH ® AlCl (OCH3) 2+ 2C4H10

При відмиванні полімеру водою від продуктів руйнування каталітичного комплексу отримані алкоголяти гідролізуються:

TiCl3 * CH3OH + 6H2O ® TiCl3 * 6Н2О + CH3OH

AlCl (OCH3) 2+ H2O ® AlOCl + 2CH3OH

При другому способі відбувається комплексообразование із з'єднаннями Ti3 + амінних сполук, що містять у складі застосовуваних антиоксидантів (ДФФД, ВТС-60) і з подальшим відновленням титану до TiCl у присутності HCl. При подальшій відмиванню полімерізата з'єднання Ti і Cl вимиваються водою.

Рис. 8 Схема полімеризації, дезактивації, відмивання полімерізата і стабілізації каучуку при отриманні СКІ-3:

1,2 - холодильники; 31, 32 - полімеризатори; 4, 7, 10, 13 - інтенсивні змішувачі; 5- апарат з мішалкою; 6,9, 12 - насоси; 8, 11 - отстойнікі.I - ізопентан; II - изопрен; III - каталітичний комплекс; IV - пропан; V - розсіл; VI - етилен; VII - стопер; VIII - обезсолена вода; IX - суспензія стабілізатора; Х - полімерізат на дегазацію; XI - вода на відпарювання органічних сполук.

Для дезактивації каталізатора застосовуються сполуки, що реагують з компонентами каталізатора з утворенням розчинних у воді продуктів, - аліфатичні спирти, кислоти, аміни та ін. У промисловості для цієї мети найчастіше використовують метиловий спирт, який можна регенерувати з отмивной води, або воду. Змішання полімерізата з дезактиватори (стоппером) здійснюється в інтенсивному змішувачі 4 (рис.8). Для забезпечення повної конверсії активних компонентів каталізатора стопер подається в значному надлишку в порівнянні зі стехиометрическим кількістю.

З інтенсивного змішувача 4 полімерізат надходить в апарат з мішалкою 5, де протягом 15-20 хв завершується процес дезактивації каталізатора. Цей же апарат одночасно служить ємністю, в якій здійснюється зниження тиску в системі. Полімерізат з ємності 5 насосом 6 подається в інтенсивний змішувач 7 на змішання з циркуляційної водою, що подається з відстійника 8 насосом 9, і розшаровується у відстійнику 8. Частково відмитий від продуктів дезактивації полімерізат направляється в інтенсивний змішувач 10, куди подається пом'якшена вода. Суміш розшаровується у відстійнику 11. Відмитий полімерізат подається в інтенсивний змішувач 13 на змішання зі стабілізатором, який подається у вигляді вуглеводневої розчину або водної суспензії, і направляється на дегазацію. Продукти дезактивації каталітичного комплексу виводяться насосами 9 і 12 на хімічну очистку.

Як стабілізатори для каучуку СКІ-3 використовують з'єднання аминного і фенольного типу: суміш N-феніл-р-нафтиламина (НАФТА-2) і N, N'-дифеніл-п-фенілендіамін (ДФФДА) у співвідношенні 1: 1 при дозуванні 0 , 6 -0,8% у розрахунку на каучук; для отримання світлих марок каучуку 2,6-ді-трет-бутил-4-метілфенол (ионол).

Рис. 9. Схема дезактивації каталізатора і відмивання полімерізата:

1,4,8 - інтенсивні змішувачі; 2 - апарат з мішалкою; 3, 7, 9, 10 - насоси; 5 - відстійник; 6 - промивна колона.

I - полімерізат; II - розчинник; III - стопер; IV - підкислена вода; V - полімерізат на дегазацію; VI - вода на відпарювання органічних сполук; VII - суспензія стабілізатора.

У деяких виробництвах СКІ-3 для забезпечення більш повної відмивання полімерізата від водорозчинних продуктів використовують роторну промивну колону, що має 7 турбінних мішалок на загальному валу і 8 відстійних зон. За цією схемою полімерізат надходить в інтенсивний змішувач 1 (рис. 9) на руйнування каталітичного комплексу, куди подається і стопер, найчастіше метиловий спирт.

З інтенсивного змішувача 1 полімерізат переводиться в апарат з мішалкою 2, де суміш полімерізата зі стоппером витримується 15-20 хв. Цей же апарат одночасно служить проміжною ємністю. Полімерізат з ємності 2 насосом 3 подається в інтенсивний змішувач 4, куди насосом 7 з куба промивної колони 6 вводиться частина промивної води. Суміш полімерізата з водою надходить у відстійник 5, де розділяється на два шари. Нижній водний шар насосом 10 виводиться з системи, а верхній шар, що представляє собою частково відмитий полімерізат, надходить в промивну колону б, в якій полімерізат остаточно відмивається від продуктів розкладання каталітичного комплексу. Для промивки застосовується суміш возратной води із системи дегазації та частково пом'якшеної обескіслороженной води, подкисляемой соляною кислотою до рН 3.

Відмитий полімерізат відводиться з верху колони 6 в інтенсивний змішувач 8, куди насосом 9 подається водна суспензія стабілізатора. Полімерізат, заправлений стабілізатором, надходить у відстійник-усреднітель.

1.4 Матеріальний розрахунок виробництва

1. Розрахуємо продуктивність установки по СКІ-3:

G = (500 т / добу. * 1000) / 24 = 20833 кг / год

2. Визначаємо склад каучуку після полімеризації:

полімер ізопрену:

20833 * 0,98 = 20416 кг / год

неозон Д: 20833 - 0,01 = 208 кг / год

ДФФД: 20833 - 0,01 = 208 кг / год

3. Розрахуємо необхідну кількість мономера-ізопрену з урахуванням конверсії:

20416 / 0,9 = 22684кг / год

4. Розрахуємо кількість не перетворення ізопрену:

22684 - 20416 = 2268 кг / год

5. Розрахуємо кількість изопренового шихти:

(2268-100) / 18 = 12600 кг / год

6. Розрахуємо кількість ізопентану:

12600 * 0,82 = 10332 кг / год

7. Розрахуємо масу суспензії стабілізатора:

(208 * 100) / 2 = 10400кг / год

8. Знаходимо кількість води в суспензії:

10400 - (208 * 2) = 9984

9. Складемо таблицю матеріального балансу:

 № компоненти Маса № компоненти Маса

 Кг / год%

 Кг / год%

1

 Изопрен-ізопентановая шихта в тому числі

 Изопрен

 Ізопентан

 12600

 22684

 10332

 95,65

 14,35

 81,3

 СКІ-3

 Непревращенний изопрен

 20833

 2268

 13,04

 1,43

2

 Суспензія стабілізатора в тому числі

 Неозон Д

 ДФФД

 вода

 10400

 208

 208

 9984

 4,35

 0,06

 0,06

 4,23

 Ізопентан

 Вода

 10332

 9984

 81,31

 4,21

 разом 66416 100 Разом 66416 100

1.5 Опис пристрою і принцип дії основного апарату

Відмінною особливістю процесів одержання стереорегулярних каучуків (СКД, СКІ) полімеризацією в розчині є висока в'язкість реакційного середовища, особливо до кінця процесу, що викликає великі труднощі при перемішуванні робочої маси і відвід від неї тепла.

Як показала практика і спеціальні дослідження, мішалки звичайного типу (рамні, пропелерні, турбінні, лопатеві) виявляються неефективними, так як в цьому випадку на стінці апарату залишається, досить - великий шар рідини (розчину каучуку), не перемішується мішалкою, який створює основний опір тепловіддачі.

В даний час у вітчизняній промисловості застосовуються полімеризатори зі скребковими мішалками (рис.9) об'ємом 16 і 20 м3. Полімеризатор являє собою вертикальний циліндричний апарат з охолоджувальною сорочкою 2. Усередині апарату на вертикальному валу 3 закріплена стрічкова мешалка 4, забезпечена декількома рядами (від 2 до 8) скребків 5. Вал мішалки порожнистий, і в нього можна подавати розсіл. Апарат виготовлений з двошарової сталі ст.З + 0Х13, мішалка зі сталі 1Х13. Для забезпечення герметичності полімеризатора в сальник мішалки безперервно подається трансформаторне масло, яке не містить вологи і сірчистих сполук. Сальник ущільнюють консистентним мастилом.

Рис. 9. полімеризаторів для отримання каучуків полімеризацією в розчині:

1 - корпус; 2 - сорочка; 3 - вал; 4 - стрічкова мішалка; 5 - скребки; б - мотор з редуктором; 7 - запобіжний пристрій з мембраною.

Скребкових пристрій (рис.10) складається з власне скребка, несучої рами і пружних елементів, що з'єднують скребок з рамою. В якості пружних елементів застосовуються металеві стрижні з пружинного стали. З'єднання стрижнів з рамою і скребком здійснюється за допомогою цангових затискачів, що полегшує складання та розбирання скребкового пристрою. Лезо скребка виготовляється з фторопласту. Недоліком описаного скребкового пристрою є інтенсивний знос скребка. У мішалки зі легкими скребками (рис.11) знос скребка менше. Завдяки гідродинамічного тиску клина рідини, протидії пружною силі пружини, між кромкою скребка і стінкою апарату залишається тонка плівка рідини, що виконує роль мастила і зменшує знос скребка від тертя його об поверхню апарата. Для створення клина скребок встановлюється під гострим кутом (j <90 °) до дотичної до стінки апарату.

Рис. 10. скребкових пристрій: 1 - цанговий затиск; 2 - пружина; 3 - планка; 4 - лезо скребка.

Число скребків, що встановлюються по перетину апарату, залежить від його діаметру. По висоті скребки встановлюються таким чином, щоб поверхня, сметана одним скребком, перекривалася поверхнями, сметана сусідніми скребками (рис.12).

Інтенсивний теплообмін при застосуванні скребковий мішалки є наслідком не турбулентності, створюваної шкребками, а того, що прикордонний шар безперервно віддаляється зі стінки скребками і змішується з основною масою реакційного середовища в центрі апарату.

Рис. 11. Схема ковзаючого скребка:

1- корпус; 2 - вал; 3 - каркас мішалки; 4 - пластинчаста пружина; 5 - скребок. Рис. 12. Схема розташування скребків в одній площині (а) і в різних площинах (б).

Частота обертання мішалки становить 21 - 48 об / хв.

Розчинна полімеризація, як і емульсійна, здійснюється не в одному апараті, а в батареї послідовно з'єднаних полімеризаторів (чотири, п'ять, шість або більше).

Для штучного розтягування процесу полімеризації, необхідного для забезпечення знімання тепла, може бути передбачена дробова подача мономера в полімеризатори батареї (перший, другий, третій, п'ятий і в будь-яких інших комбінаціях). Розчинник і мономер можуть подаватися попередньо охолодженими до - 15 ° С, що дозволяє знімати значну частину тепла.

В описаній конструкції полімеризаторів зі скребковими мешалками все ж спостерігається помітний перепад температур (а отже, і концентрацій) в радіальному напрямку, що залежить від в'язкості полімерізата, що може призводити до зниження фізико-механічних показників полімеру. Зменшення перепаду температур в радіальному напрямку могло б бути досягнуто за рахунок підвищення швидкості обертання мішалки, однак при цьому треба було б створення приводів виключно великої потужності та підвищення інтенсивності теплос'ема не змогло б забезпечити необхідний температурний режим через зростаючого тепловиділення внаслідок перемішування.

Рис. 13. Щоперемішує пристрій (а) і його вид зверху (б): 1-спіралі стрічкової мішалки; 2 - скребки.

Більш досконалою є одна з сучасних конструкцій полімеризатора зі скребковим пристроєм, (рис.13). Стрічкова мішалка 1 не має вала, що сприятливо позначається на збільшенні часу непрерьюной роботи апарату без його чистки. Мішалка являє собою дві спіралі, з'єднані в жорстку конструкцію; між витками спіралі укріплені скребки. Конструкція мішалки забезпечує рівномірний розподіл концентраційних і температурних полів у всьому обсязі апарата, що підвищує якість полімеру. Скребкових пристрій не має пружин і притискається до стінки апарату за рахунок сили, створюваної опором перемішуваної середовища. Внаслідок цього сила притиснення скребка 2 регулюється автоматично і величина її зростає із збільшенням в'язкості середовища. Мішалка забезпечена великою кількістю скребків, ніж в апараті, показаному на рис. 9. Завдяки цьому за один оборот мішалки кожну ділянку поверхні скребки ометаемую кілька разів, що також підвищує ефективність відведення тепла. Коефіцієнт теплопередачі в описаному апараті більш високий (до 400 Вт / (м2 * 0С), що забезпечує більшу продуктивність полімеризатора. Обсяг апарату 20 м3.

2. Фізико-хімічні методи аналізу

2.1 Колорометріческій

Визначення масової частки золи і її водорозчинній частини - ГОСТ 19816.4-91 без обробки золи водою.

Результати визначення масової частки золи округлюють до другого десяткового знака.

Два результату паралельних визначень вважають прийнятними для обчислення результату випробування, якщо розбіжність між ними не перевищує 0,03%.

За результат випробування приймають середнє арифметичне значення двох прийнятних визначень, округлене до першого десяткового знака.

Визначення масової частки міді, заліза і титану.

Обладнання і реактиви:

фотоелектроколорометр;

ваги лабораторні, 2-го класу по ГОСТ 24104-88 з найбільшою межею зважування 200г;

піч муфельна в комплекті з термопарою градуювання «ХА» і електронним потенціометром типу К.СП-4 по ГОСТ 7164-78. Межа вимірювання від 0 до 800 "С. Допускається використання засобів вимірювань іншого типу з аналогічними метрологічними характеристиками;

плитка електрична по ГОСТ 14919-83 або піщана баня;

тиглі або чашки платинові місткістю 40-100 см3по ГОСТ 6563-75;

циліндри мірні 1-25, 50 по ГОСТ 1770-74;

стакан Н-2-250 ТХС по ГОСТ 25336-82;

воронка ВФ-1-56 ХС або ВФ-1-75 ХС по ГОСТ 25336-82;

воронка ВД-2-250 29/32 ХС по ГОСТ 25336-82;

колби мірні 2-25, 100, 500, 1000 за ГОСТ 1770-74;

піпетки 1-2-1 і 2-2-5, 10, 20, 25, 50 по ГОСТ 29169-91;

бюретки 1-1-2-25-0,1 по ГОСТ 29251-91;

піпетки 1-2-1-5 і 1-2-I-10 по ГОСТ 29227-91;

калій сірчанокислий кислий (бісульфат) по ГОСТ 4223-75, ч.д.а.

або піросульфат калію за ГОСТ 7172-76;

кислота сірчана за ГОСТ 4204-77, х.ч. або ч.д, а., концентрована і розчини з концентрацією еквівалента з (1 / 2H2S04) = 0,001, 0,01 і 3 моль / дм3;

аміак водний за ГОСТ 3760-79, ч.д.а., концентрований, розчини з масовою часткою 1 і 10%;

натрію діетилдитіокарбамат по ГОСТ 8864-71, ч.д.а., розчин з масовою часткою 0,1%;

кислота азотна по ГОСТ 4461-77, х.ч. або ч.д.а., концентрована;

кислота сульфосаліцилова по ГОСТ 4478-78, ч.д.а., розчин з масовою часткою 25%;

розчини, які містять Сі, Fe3 +, Ti готують по ГОСТ 4212-76.

Для приготування стандартного розчину титану допускається використовувати двоокис титану;

хлороформ технічний, вищий сорт за ГОСТ 20015-74 або чотирихлористий вуглець за ГОСТ 20288-74, х.ч .;

перекис водню (пергідроль) по ГОСТ 10929-76, х.ч. розчин з масовою часткою 3%;

вода дистильована за ГОСТ 6709-72;

амоній сірчанокислий по ГОСТ 3769-78;

двоокис титану;

індикаторний папір «конго червоний»;

фільтри обезволенние «біла стрічка».

Підготовка до випробування:

Приготування стандартного розчину міді. Піпеткою відбирають 10 см3раствора, що містить Сі, переносять його в мірну колбу місткістю 1000 см3і розбавляють до мітки розчином сірчаної кислоти з (1 / 2Н2S04) = 0,001 моль / дм3. 1 см3етого розчину повинен містити 0,00001 г міді.

Приготування стандартного розчину заліза. Піпеткою відбирають 25 см3раствора, що містить Fe3 +, переносять його в мірну колбу місткістю 500 см3і розбавляють до мітки розчином сірчаної кислоти з (1 / 2H2S04) = 0,001 моль / дм3. 1 см3етого розчину повинен містити 0,00005 г заліза.

Приготування стандартного розчину титану.

Спосіб 1. Приготування стандартного розчину титану по ГОСТ 4212-76: 1 см3стандартного розчину титану повинен містити 0,0001 г титану.

Спосіб 2. Приготування стандартного розчину титану з двоокису титану: суміш 0,1 г двоокису титану, 5-6 г сірчанокислого амонію і 15-20 см3концентрірованной сірчаної кислоти нагрівають у склянці на плитці до розчинення, охолоджують, переводять в мірну колбу місткістю 100 см3, містить від 50 до 60 см3дистиллированной води і доливають до мітки дистильованою водою. 1 см3такого розчину містить 0,0006 г титану.

Визначення масової частки міді:

У ділильну воронку з фільтратом наливають 5 см3раствора діетилдитіокарбамату натрію з масовою часткою 0,1%, воронку закривають скляною пробкою і енергійно струшують протягом 2 хв.

Після цього в воронку наливають 15 см3хлороформа або чотирихлористого вуглецю та екстрагують забарвлений комплекс, струшуючи воронку протягом 4 хв. Після поділу шарів нижній шар зливають р мірну колбу місткістю 25 см3, стежачи за тим, щоб носик воронки був сухим.

У ділильну воронку знову наливають 10 см3хлороформа або чотирихлористого вуглецю і повторюють екстрагування, струшуючи воронку протягом 2 хв. Нижній шар зливають в ту ж мірну колбу і бракуючий до мітки обсяг доповнюють хлороформом або чотирихлористого вуглецю.

Отриманий екстракт перемішують і через 5 хв колориметрируют.

Визначення масової частки заліза:

Фільтр з осадом гидроокисей металів поміщають в стакан місткістю 200 см3, в якій відбувалося осадження аміаком доливають 50 см3раствора сірчаної кислоти з (1 / 2H2SO4м) = 3 моль / дм3і нагрівають вміст склянки до повного розчинення осаду.

Гарячий розчин фільтрують у мірну колбу місткістю 100 см3, промиваючи фільтр дистильованою водою. Коли температура вмісту колби досягне 20 ° С, його об'єм доводять до мітки дистильованою водою і перемішують.

50 см3полученного розчину переносять піпеткою в мірну колбу місткістю 100 см3, кидають у ніс шматочок паперу «конго червоний» ', і додають з бюретки повільно невеликими порціями, а до кінця по краплях розчин аміаку з масовою часткою 10% до синьо-бузкового забарвлення індикаторного паперу . Потім наливають 5 см3раствора сульфосаліцилової кислоти з масовою часткою 25% і 10 см3раствора аміаку з масовою часткою 10%, доводять об'єм водою до мітки і перемішують. Через 5 хв розчин колориметрируют.

Визначення масової частки титану:

У решту 50 см3сернокіслого розчину додають 5 см3раствора перекису водню, доводять об'єм водою до мітки, перемішують і колориметрируют.

Обробка результатів:

Масову частку міді (X) у відсотках обчислюють за формулою:

де

Т1-маса міді, знайдена за градуювальним графіком по різниці показань приладу при колориметруванні досліджуваного розчину і контрольного досвіду, г;

т - маса наважки каучуку, м

Обчислюють до п'ятого десяткового знака.

Два результату паралельних визначень вважають прийнятними (з довірчою ймовірністю 0,95) для обчислення результату випробувань, якщо розбіжність між ними не перевищує 0.00004%.

За результат випробування приймають середнє арифметичне значення двох прийнятних результатів визначень, округлене до четвертого десяткового знака.

Масову частку заліза (Х1) у відсотках обчислюють за формулою:

, Де

Т2-маса заліза, знайдена за градуювальним графіком по різниці показань приладу при колориметруванні досліджуваного розчину і контрольного досвіду, г;

2 - коефіцієнт розведення.

Обчислюють до четвертого десяткового знака.

Два результату паралельних визначень вважають прийнятними (з довірчою ймовірністю 0,95) для обчислення результату випробування, якщо розбіжність між ними не перевищує залежно від рівня показника якості наступних значень:

рівень,% розбіжність,%

до 0,0020 0,0005

від 0,0021 до 0,0030 0,0006

від 0,0031 до 0,0050 0,0007

За результат випробування приймають середнє арифметичне значення двох прийнятних результатів визначень, округлене до третього десяткового знака.

Масову частку титану (Х2) у відсотках обчислюють за формулою:

, Де

m3- маса титану, знайдена за градуювальним графіком, г

2 - коефіцієнт розведення.

Обчислюють до третього десяткового знака.

Два результату паралельних визначень вважають прийнятним (з довірчою ймовірністю 0,95) для обчислення результату випробування, якщо розбіжність між ними не перевищує 0,003%.

За результат випробування приймають середнє арифметичне значення двох прийнятних результатів визначень, округлене до другого десяткового знака.

2.2 Гравіметричний

Визначення втрати маси при сушінні

Втрату маси при сушінні визначають за ГОСТ 19338-90, при цьому каучук витримують в сушильній шафі (3,0 ± 0,1) год.

Маса відібраної проби повинна бути (1,0 ± 0,1) г. При визначенні допускається використовувати тарілочки діаметром від 40 до 60 мм.

Від різних пакувальних одиниць партії проводять по одному визначенню.

Результати округлюють до другого десяткового знака.

Групу з 10 результатів визначень окремих проб вважають прийнятною (з довірчою ймовірністю 0,95) для обчислення результату випробування партії, якщо розбіжність між найбільшим і найменшим результатами визначень окремих проб не перевищує 0,40%.

За результат випробування партії каучуку приймають середнє арифметичне результатів всіх прийнятних визначень окремих проб, округлене до першого десяткового знака.

2.3 Потенциометрический

Визначення масової частки стеаринової кислоти потенціометричним методом

Обладнання і реактиви:

рН-метр, мілівольтметр;

ваги лабораторні, 2 класу за ГОСТ 24104-88 з найбільшою межею зважування 200 г;

електрод скляний;

електрод порівняння хлорсрібний;

осередок для титрування: стакан В-2-250 ТС по ГОСТ 25336-82, забезпечений кришкою з органічного скла з трьома отворами для мікробюретки і електродів;

баня піщана;

мешалка магнітна;

колба Кн-1-250 29/32 по ГОСТ 25336-82;

бюретка 1-1-1-10-0,02 по ГОСТ 29251-91;

холодильник повітряний довжиною 120 см і діаметром 1,2 см;

циліндр мірний 1-100 за ГОСТ 1770-74;

толуол, ч.д.а., за ГОСТ 5789-78;

спирт етиловий технічний по ГОСТ 17299-78 або спирт етиловий технічний ректифікований за ГОСТ 18300-87;

кислота сірчана, х.ч, або ч.д.а., концентрована по ГОСТ 4204?77;

калію гідроокис, по ГОСТ 24363-80, х.ч. або ч.д.а., спиртовий розчин 0,1 моль / дм3;

калію гідроксид за ГОСТ 24363-80, х.ч. або ч.д.а., спиртовий розчин

С (КОН) = 0,1 моль / дм3, приготований у відповідності до вимог ГОСТ 25794.1-83 і ГОСТ 25794.3-83;

суміш спирто-толуольная - спирт: толуол == 30: 70 (за обсягом).

Підготовка до випробування:

Хлорсрібний електрод порівняння заповнюють насиченим розчином хлористого калію. Індикаторний скляний електрод перед випробуванням витримують протягом 8 год в спирто-толуольного суміші (30:70).

Проведення випробування:

3-5 г каучуку нарізають на шматочки розміром близько 0,5х0,5х0,5 см, зважують і поміщають в колбу. Доливають 100 см3спірто-толуольного суміші (30:70), додають I краплю (0,05-0,10) см3концентрірованной сірчаної кислоти і кип'ятять на песчатой бані з повітряним холодильником протягом 30 хв. Після охолодження в колбу доливають 60 см3етілового спирту, потім колбу енергійно струшують до повного виділення полімеру. Розчин зливають в клітинку для титрування. Полімер промивають ще 20 см3етілового спирту, виливають спирт в ту ж комірку, потім занурюють в ніс електроди і титрують вміст комірки розчином гідроксиду калію при безперервному перемішуванні, додаючи по 0,2 см3тітранта.

Запис результатів титрування та обчислення представляють у вигляді таблиці,

 Y см 3

 KOH

 DY см 3

 KOH E, мВ DЕ, мВ

Дві точки еквівалентності, відповідні кінця титрування сірчаної (у1) і стеаринової (У2) кислот, знаходять з даних цієї таблиці за максимальним значенням DЕ / DY- відносини збільшення потенціалу індикаторного електрода до відповідного збільшенню обсягу.

Масову частку стеаринової кислоти (X3) у відсотках обчислюють за формулою:

, Де

Y2- об'єм розчину гідроокису калію, витрачений на сумарну титрування сірчаної та стеаринової кислот, відповідний II максимуму значення -, см3;

Y1- об'єм розчину гідроокису калію, витрачений на титрування сірчаної кислоти, відповідний I максимуму значення, см3;

Н - молярна концентрація еквівалента гідроксиду калію, моль / дм3;

284 - молярна маса еквівалента стеаринової кислоти, г / моль;

т - маса наважки каучуку, м

Результат визначення, округлюють до другого десяткового знака. Два результату паралельних визначень вважають прийнятним (з довірчою ймовірністю 0,95) для обчислення результату випробування, якщо розбіжність між ними не перевищує 0,20%.

За результат випробування приймають середнє арифметичне значення двох прийнятних визначень, округлене до першого десяткового знака.

2.4 Спектрофотометричний

Визначення масової частки актіоксідантов.

Визначення масової частки антиоксиданту ДФФД- по ГОСТ 24655-81, використовуючи водяні або повітряні (довжиною не менше 1.2 м) холодильники і лабораторні ваги по ГОСТ 24104-88 2-го класу з найбільшою межею зважування 200 г і 4-го класу з найбільшою межею зважування 500 г.

Результати визначень округлюють до третього десяткового знака.

Два результату паралельних визначень вважають прийнятними (з довірчою ймовірністю 0,95) для обчислення результату випробування, якщо розбіжність між ними не перевищує 0,020%.

За результат випробування приймають середнє арифметичне значення двох результатів прийнятних визначень, округлене до другого десяткового знака.

Визначення масової частки антиоксидантів Діафен-13 або С-789.

Апаратура, посуд, реактиви:

Ваги лабораторні 2-го класу по ГОСТ 24104-88 з найбільшою межею вимірювання від 50 до 200 г або будь-які інші з аналогічними характеристиками;

фотоколориметр будь-якої марки;

плитка електрична по ГОСТ 14919-83 або баня піщана;

колби мірні 2-25, 250. 1000 по ГОСТ 1770-74;

воронка Бюхнера по ГОСТ 25336-82;

колба 1-250 за ГОСТ 25336-82 (склянка Бунзена);

ексикатор 1-100 за ГОСТ 25336-82;

колби Кн-1-100-29 / 32 ТЗ або П-1-100-29 / 32 ТС і Кн-1-50-18 по ГОСТ 25336-82;

циліндри мірні 1-25, 250 по ГОСТ 1770-74;

піпетки 1-2-1, 2-2-5 і 2-2-10 за ГОСТ 29169-91;

піпетка 1-1-2-5 за ГОСТ 29227-91;

холодильник з повітряним охолодженням довжиною 120 см діаметром

12 мм;

мідь уксуснокислий, ч. по ГОСТ 5852-79;

калій хлористий, х.ч. або ч.д.а. по ГОСТ 4234-77;

кислота соляна за ГОСТ 3118-77 розчин 1 моль / дм3;

спирт етиловий технічний по ГОСТ 17299-78 або спирт етиловий технічний ректифікований за ГОСТ 18300-87;

толуол, ч, д.а. по ГОСТ 5789-78;

диафен-13, очищений С-789, стандартні розчини;

реактив окислює;

вода дистильована;

суміш спіртотолуольная 70:30 (за обсягом);

фільтри паперові;

суміш охолоджуюча (лід + сіль).

Підготовка до випробування:

Очищення д і а ф з н л - 13

(1,0 ± 0,2) г Діафен-13 поміщають в колбу місткістю 50 см3і розчиняють в 20 см3етілового спирту. Розчин фільтрують через паперовий фільтр. Потім до фільтрату при перемішуванні піпеткою по краплях доливають 6-8 см3дистиллированной види до явного помутніння розчину. Колбу з розчином розміщую г в охолоджуючу суміш (лід + сіль) і витримують 1-2 год до випадання кристалів, які потім фільтрують під вакуумом на лійці Бюхнера.

Кристали промивають два-три рази дистильованою водою порціями по 15 см3і разом з фільтром. Поміщають в ексикатор і сушать під вакуумом.

Приготування стандартного розчину Діафен-13 або С-789:

Розчиняють (0,0250 ± 0,0005) г антиоксиданту в етиловому спирті в мірній колбі місткістю 250 см3. Отриманий розчин містить 0.0001 г антиоксиданту в 1 см3.

Проведення випробування:

Від 2 до 5 см3екстракта діафсна-13 або 5 см3екстракта С-789 поміщають у мірну колбу місткістю 25 см3, доводять окислюючими реактивом до мітки і перемішують. Оптичну щільність розчинів визначають на фотоелектроколориметр в умовах побудови градуювальних графіков.Обработка результатів:

Масову частку Діафен-13 або 0789 (X) у відсотках обчислюють за формулою:

, Де

m - маса Діафен-13 або С-789, знайдена за градуювальним графіком, г;

50 - об'єм екстракту, см3;

m1- маса наважки каучуку, г;

V - об'єм екстракту, взятий для випробування, см3.

Результат обчислюють з точністю до третього десяткового знака.

Два результату паралельних визначень вважають прийнятними (г довірчою ймовірністю 0,95) для обчислення результату випробування, якщо розбіжність між ними не перевищує 0,010% для Діафен-13 і 5% отн. до середнього значення для С-789. Розбіжність між паралельними визначеннями для С-789 не повинно перевищувати 30% отн. від знайденого середнього значення.

За результат випробувань приймають середнє арифметичне значення двох прийнятних результатів визначень, округлене до другого десяткового знака.

Визначення масової частки антиоксиданту ВТС-60

Апаратура, посуд, реактиви:

Ваги лабораторні загального призначення 2-го класу по ГОСТ 24104-88 з найбільшою межею зважування 200 г;

фотоелектроколориметр будь-якої марки;

плитка електрична по ГОСТ 14919-83 або баня піщана;

прилад для екстрагування, що складається з круглодонной колби К-1-50-29 / 32 ТС по ГОСТ 25336-82 з пришліфованою зворотним повітряним холодильником (довжина трубки 120 см, діаметр 12-14 мм);

колби 2-25-2, 2-50-2, 2-250-2 за ГОСТ 1770-74;

піпетки 1-2-1-5 або 1-2-1-10 по ГОСТ 29227-91;

піпетки 1-2-2 по ГОСТ 29169-91;

циліндри 1-25, 1-100 за ГОСТ 1770-74;

спирт етиловий ректифікований технічний за ГОСТ 18300-72;

толуол по ГОСТ 5789-78;

кислота соляна за ГОСТ 3118-77, розчин з (НС1) = 0,5 моль / дм3;

мідь уксуснокислий окісна по ГОСТ 5852-79;

калій хлористий по ГОСТ 4234-77;

антиоксидант ВТС-60, за ТУ 6-14-1013-87;

вода дистильована.

Підготовка до випробування:

Приготування окисляє реактиву

(0,50 ± 0,02) г окисною оцтовокислої міді, (4,66 ± 0,02) г хлористого калію, 10 см3раствора соляної кислоти і 250 см3дистиллированной води поміщають в мірну колбу місткістю 1000см3і повільно доливають до мітки етиловим спиртом при сильному перемішуванні . Отриманий розчин повинен бути прозорим.

Приготування спіртотолуольной суміші

Змішують етиловий спирт і толуол у співвідношенні 7: 3 (за обсягом).

Приготування стандартного розчину антиоксиданту ВТС-60

(0,0250 ± 0,0005) г антиоксиданту ВТС-60 зважують у скляному стаканчику, розчиняють в спіртотолуольной суміші, переносять кількісно в мірну колбу місткістю 250 см3, доводять до мітки спіртотолуольной сумішшю, перемішують. Отриманий розчин містить 0,0001 г ВТС-60 в 1 см3.

Проведення випробування:

Приготування спіртотолуольного екстракту каучуку

(0,50 ± 0,02) г дрібно нарізаного каучуку зважують, поміщають в колбу для екстрагування, доливають 15 см3спіртотолуольной суміші, приєднують до зворотного повітряному холодильника і кип'ятять на піщаній бані протягом 30 хв. рахуючи від моменту закипання.

Потім прилад для екстрагування знімають, охолоджують, колбу від'єднують від холодильника і екстракт зливають у мірну колбу місткістю 50 см3. Екстрагування проби каучуку проводять ще двічі, додаючи щоразу по 15 см3спіртотолуольной суміші.

Тривалість кожного наступного екстрагування 15 хв. Поїли третього екстрагування проби каучуку в екстракційної колбі промивають 5 см3спіртотолуольной сумішшю, які також об'єднай ють з екстрактами. Вміст колби доводять до мітки епіртотолуольной сумішшю і перемішують.

Визначення маси антиоксиданту ВТС-60 в спіртотолуольном екстракті каучуку:

У мірну колбу місткістю 25 см3помещают піпеткою 2-5 см3спіртотолуольного екстракту каучуку. Вміст колби доводять до мітки окислюючими реактивом і перемішують. У робочу кювету поміщають суміш екстракту з окислюючими реактивом, в кювету порівняння - дистильовану воду. Оптичну щільність вимірюють на фотоелсктроколоріметре.

За градуювальним графіком знаходять масу антиоксиданту ВТС-60, відповідну показаннями оптичну щільність і виражену в грамах в 25 см3колоріметріруемого розчину.

Обробка результатів:

Масову частку антиоксиданту ВТС-60 {X) у відсотках обчислюють за формулою:

, Де

m- маса антиоксиданту ВТС-60, знайдена за градуювальним гра фіку, г;

m1- маса наважки каучуку, г;

50 - об'єм екстракту, см3;

V - об'єм екстракту, взятий для випробування, див.

Результат визначення округлюють до третього десяткового знака. Два результату визначення вважають прийнятними (з довірчою ймовірністю 0,95) для обчислення результату випробувань, якщо розбіжність між ними не перевищує 0,014%.

За результат випробування приймають середнє арифметичне значення двох прийнятних результатів визначень, округлене до другого десяткового знака.

Примітка. Стандартний розчин ВТС-60 і спіртотолуольний екстракт каучуку мають забарвлення, яка посилюється при тривалому зберіганні. Оптичну щільність розчинів, що містять антиоксидант ВТС-60, визначають в день пріготовленія2.5 Застосування СКІ

Ізопренові каучуки, які є каучуками загального призначення, застосовуються замість натурального як самостійно, так і в поєднанні з іншими еласомерамі при иготовления практично всіх гумових виробів: шин, різноманітних резінотехнічкскіх виробів (транспортерні стрічки, рукава, формові деталі та ін.), Гумового взуття. Ізопренові каучуки, що містять неокрашіваемие і нетоксичні стабалізатори (СКІ-3НП), застосовують для виготовлення медичних виробів, гум, що контактують з піщевиміпродуктамі, і виробів широкого вжитку (іграшки, м'ячі тощо). Ізопренові каучуки СКІ-3Д використовують в кабельній промисловості для виготовлення електроізоляційних гум, каучук СКІ-3В призначений для вакуумної техніки. На основі СКІ-3 отримують ізопреновий латекс і ебоніту.

Крім каучуків, що містять переважно 1,4-цис-ланки, в нашій країні і за кордоном проводиться 1,4-транс-поліізопрен. Його синтез здійснюється також полімеризацією ізопрену в розчиннику на каталізаторах Циглера-Натта. В якості перехідного металу до складу таких каталізаторів найчастіше використовується ванадій.

Вітчизняний транс-поліізопрен випускається під торговою маркою СГ, його закордонним аналогом є Канада полімер, Полісар-Х-414, а природними аналогами - гутаперча і балата. На відміну від природних полімерів, синтетичні мають більш високу молекулярну масу і вимагає пластикации, вони містять певну кількість гелію. Основне призначення 1,4-транс-поліізопрена- використання в якості термопластичного матеріалу в ортопедії і відновної хірургії (вітчизняний матеріал поливик), а також як клеї для різних матеріалів.

Основними споживачами каучуку є шинна промисловість і виробництво різних гумотехнічних виробів. Асортимент що випускаються в нашій країні гумових виробів перевищує 100 тис. Найменувань. Для комплектації одного сучасного автомобіля в середньому необхідно 300-500 гумових виробів (автомашина КамАЗ має 800 комплектуючих гумових виробів). Один літак містить 10-2 тис., А морське судно - до 30 тис. Гумових виробів. Для автомобіля середньої вантажопідйомності близько 30% від собівартості становить питома вартість шин, а за час роботи машини комплект шин змінюється 5-6 разів. Звідси стає зрозумілим, яку увагу сьогодні слід приділяти підвищенню якості і працездатності гумових виробів.

Світові потужності з виробництва изопренового каучуку досягли 1,3 млн. Т / рік.

Висновок

Процес отримання каучуку зазвичай складається з декількох основних стадій: 1) приготування каталізатора (або компонентів каталітичного комплексу); 2) полімеризація; 3) дезактивація каталізатора і відмивання розчину полімеру від продуктів дезактивації каталізатора; 4) отгонка мономера і розчинників (дегазація) і виділення каучуку; 5) регенерація зворотних продуктів та очищення стічних вод.

Найбільш поширеною каталітичної системою при отриманні 1,4-цис-изопренового каучуку є титанова, що складається з ?-TiCI3і алюмінійорганіческіх з'єднання. У нашій країні каучук, одержуваний на таких каталізаторах, має марку СКІ-3.

Полімеризація ізопрену може здійснюватися в різних аліфатичних і ароматичних вуглеводнях, добре розчиняють утворюється каучук. Швидкість полімеризації в більшості випадків симбатно швидкості розчинення полімеру в розчиннику. При недостатньо високій швидкості розчинення полімер обволікає активні центри каталізатора, що призводить до уповільнення полімеризації в тим більшою мірою, чим повільніше розчиняється полімер. Найбільш висока швидкість полімеризації при використанні бензолу і ізопентану, у промисловості знайшов застосування тільки ізопентан.

Каучук, що містить залишки каталізатора, більш схильний термоокислительной деструкції, ніж полімер, звільнений від них. Тому полімерізат після виходу з останнього полімеризатора піддається відповідній обробці з метою руйнування каталізатора. Процеси дезактивації каталізатора поділяють на три групи:

1) процеси, в яких відбувається руйнування залишків каталітичного комплексу, але перехідний метал не переводиться в неактивну форму, і тому необхідна відмивання полімеру;

2) дезактивація каталізатора за рахунок його перекладу в неактивну форму, при цьому відпадає необхідність відмивання полімеру;

3) дезактивація шляхом руйнування каталітичного комплексу і подальшого зв'язування металів з метою переведення їх у неактивний стан.

Полімерізат після дезактивації каталізатора направляється на відмивання; при цьому недоцільно застосовувати значні кількості води, так як збільшення обсягу промивної води до 80% замість 50% не підвищує ефективність відмивання.

Дегазація проводиться за безперервною схемою і, як правило, з використанням двох ступенів дегазації, що працюють противоточно. Число ступенів може бути і великим, і зі збільшенням числа ступенів дегазації при одному і тому ж змісті залишкового розчинника витрата пари зменшується. До такого ж ефекту призводить збільшення тривалості перебування крихти каучуку в дегазатор.

Водна дисперсія каучуку після дегазатора другого ступеня направляється на виділення і сушку полімеру. Висушений каучук у вигляді крихти із залишковою вологістю 0,5% (мас.) Горизонтальним вібротранспортером подається в зону охолодження і з температурою 40-50 ° С направляється на спіральний вібропод'емнік. Тут крихта обдувається гарячим повітрям для видалення вологи з зовнішньої поверхні. Остаточно висушена крихта горизонтальним вібротранспортером і вібропітателём подається в завантажувальний бункер автоматичних ваг і далі в брикетувальний прес.

Для запобігання окислення на повітрі каучук заправлений сумішшю ДФФД (діфенілендіамін) або ВТС-60, або діафеном-13, або агідолом-1 (агідолом -2), або дусантоксом L.

Список використаної літератури

1. Болдирєв А. П., Підвальний С. Л. Управління технологічними процесами у виробництві стереорегулярность полиизопреновой каучуку СКІ-3. - М .: ЦНІІТЕнефтехім, 1982.

2. ніби В. П., Консетов В. В. Тепломассоперенос в полімеризацій процессах.-Л .: Хімія, 1983.

3. Цеглярів П.А., Береснев В.В., Попова Л.М. Альбом технологічних схем основних виробництв промисловості синтетичного каучуку. -Л.: Хімія.1986.-224с.

4. Цеглярів П.А., Авереко-Антонович Л.А., Авереко-Антонович Ю.О. Хімія і технологія сінтітічёского каучуку. -Л .. Хімія. 1987.-424с.

5. Рейсфельд В.О., Еркова Л.Н. Устаткування виробництв основного органічного синтезу і сінтітіческіх каучуків. - Л.Хімія., 1974.-440С.

6. Рейсфельд В.О., Шеїн BC, Єрмаков В.І. Реакційна апаратура і машини заводів основного органічного синтезу та синтетичного каучука.-Л.: Хімія, 1975.-392с.

7. З.Соколов Р.С. Хімічна технологія. - М.: Владос, 2000.-1.2т.

8. Синтетичний каучук / Под ред. І. В. Гармонова. - 2-е изд.-Л .: Хімія, 1983.

9. стереорегулярность каучуки / Под ред. У. Солтмена. Пров. з англ. 3. 3. Висоцького. - М .: Світ, -1981.

10. Хананашвілі Л. М., Андріанов К. А. Технологія елементорганічних мономерів і полімерів. - 2-е вид. - М .: Хімія, 1983.

11. Чаушеску Е. Нові дослідження в області високомолекулярних сполук / Пер. з румунської під ред. А. Н. Праведнікова. - М .: Хімія, 1983.

12. Емульсійна полімеризація та її застосування в промисловості Єлісєєва В. І., Іванчев С. С., Кучанов С. І., Лебедєв А. В.-М .: Хімія, 1976.
Пружна і пластична деформація металів. Способи обробки металів тиском
Білоруський ГОСУДРАСТВЕННИЙ університет інформатики і радіоелектроніки Кафедра ЕТТ РЕФЕРАТ На тему: «Пружна і пластична деформація металів. Способи обробки металів тиском » МІНСЬК, 2008 Поняття про пружною і пластичної деформації металів Деформація - зміна форми і розмірів твердого тіла під

Управління процесами технічного розвитку ВАТ "Галактон"
ЗМІСТ ВСТУП 1. ТЕОРЕТИЧНІ ЗАСАДИ УПРАВЛІННЯ ПРОЦЕСАМИ ТЕХНІЧНОГО РОЗВИТКУ 1.1 Сутність, характеристика та класифікація напрямків технічного розвитку підприємства 1.2 Поняття і зміст категорії «управління технічним розвитком підприємства» 2. АНАЛІЗ РЕЗУЛЬТАТІВ ГОСПОДАРСЬКОЇ ДІЯЛЬНОСТІ

Становлення правової держави в Росії: історія і сучасність
Становлення правової держави в Росії: історія і сучасність. 1. Поняття і принципи правової держави В суспільній свідомості правова держава означає такий тип держави, влада якого заснована на праві, їм обмежується і через нього реалізовується. Але таке уявлення, хоч і вірне по суті, зрозуміло,

Ультразвуковий контроль ближньої подступной частини осі колісної пари
Міністерство транспорту Російської Федерації Федеральне агентство залізничного транспорту Омський державний університет шляхів сполучення (ОмГУПС) Кафедра «Вагони та вагонне господарство» Ультрозвукового КОНТРОЛЬ БЛИЖНЬОЇ подступічной ЧАСТИНИ ОСІ колісної пари Студентка гр. 15 З. _ Локтєва

Політична свідомість сучасного російського суспільства
Політична свідомість сучасного російського суспільства. 1. Поняття і структура політичної свідомості Політична свідомість є суб'єктивне вимірювання політики. Воно здійснюється на двох рівнях політичної рефлексії: ідеологічному і психологічному. У першому випадку політика знаходить своє відображення

Транспортування сирцю в сушильні агрегати. Основні відомості про процес сушіння. Природна сушка в сушильних сараях
РЕФЕРАТ З ВИРОБНИЦТВА НА ТЕМУ: ТРАНСПОРТУВАННЯ СИРЦЮ В сушильного агрегату. ОСНОВНІ ВІДОМОСТІ ПРО процес сушіння. ПРИРОДНА сушіння в сушильній Сара ТРАНСПОРТУВАННЯ СИРЦЮ В сушильного агрегату Сформований сирець, покладений на сушильні рамки, транспортують в сушарки за допомогою вагонеток. Шестіполочние

Паливо та мастильні матеріали
ЗМІСТ ВСТУП 1. ПАЛИВО. ЕКСПЛУАТАЦІЙНІ ВЛАСТИВОСТІ І ЗАСТОСУВАННЯ 1.1 Види палива, властивості і горіння 1.2 Загальні відомості про нафту і отримання нафтопродуктів 1.3 Експлуатаційні властивості і застосування автомобільного бензину 2. ГІДРАВЛІЧНІ ОЛІЇ 3. ПРОМИСЛОВІ ЦЕНТРИФУГИ І декантерних

© 2014-2022  8ref.com - українські реферати