Кузина ОХТ полимеров
.pdfВ реактор из нержавеющей стали 1 с рамно-якорной мешалкой, снабженный рубашкой для обогрева и охлаждения, подводом инертного газа (углекислый газ) и обратным холодильником 2, заливают эпихлоргидрин, а затем загружают дифенилолпропан. Включают мешалку, добавляют 15%- ный раствор едкого натра (примерно 60% от рецептурного количества), нагревают смесь до 65 °С и в течение нескольких часов, не прекращая перемешивания, постепенно повышают температуру до 75 °С, после чего добавляют оставшееся количество щелочи. По окончании стадии синтеза проводят очистку продукта от хлорида натрия, для чего массу 3-5 раз промывают горячей водой (50-60 °С), а затем сливают в реактор 4, снабженный обратным холодильником с разделительной емкостью, добавляют толуол, включают обогрев и отгоняют водно-толуольную смесь. Конденсат из холодильника 2 поступает в разделительную емкость 5, откуда толуольный слой направляют на очистку и возвращают в процесс, а очищенный олигомер поступает в емкость 8, а затем в тару. Сточные воды собирают в емкость 7 и направляют на очистку.
Среднемолекулярные эпоксиды получают по аналогичной схеме, но по другой рецептуре, при более высокой температуре (95-100 °С) и с несколько иным порядком загрузки компонентов.
Высокомолекулярные эпоксиды (в частности, Э-44, Э-49) получают сплавлением низкомолекулярных эпоксидов (например, ЭД-5) с дифенилолпропаном при 200 °С в течение 1,5-2 ч. Горячий полимер сливают на противни, а после остывания «плав» размалывают в дезинтеграторах.
При производстве и применении эпоксидов следует особое внимание уделять технике безопасности, а также герметизации и механизации всех операций, так как эпихлоргидрин, частично остающийся в олигомере, обладает высокой токсичностью (вызывает дерматиты и отравления).
61
3 МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ КОНТРОЛЬНЫХ РАБОТ
Контрольные работы студенты должны выполнять согласно учебного графика.
Выполнение контрольных работ является итогом самостоятельной работы студентов заочной формы обучения над соответствующими разделами учебной дисциплины «Общая химическая технология полимеров».
При выполнении контрольных работ студент должен руководствоваться следующими требованиями:
1.Студент самостоятельно выбирает задания контрольных работ согласно первой буквы фамилии студента и последней цифре в номере зачетной книжке (таблица 9).
2.Студент должен подготовить и заблаговременно сдать на проверку контрольные работы.
3.Контрольные работы могут быть написаны от руки на листах формата А 4 или представлены в распечатанном виде. Листы должны быть скреплены. На титульном листе указывается фамилия, имя, отчество студента, номер учебной группы, название учебной дисциплины, номер контрольной работы, номер варианта и ставится дата сдачи и личная подпись студента.
4.Вариант контрольных работ может быть изменен по согласованию с преподавателем. Могут быть предложены новые варианты, но только в рамках дисциплины «Общая химическая технология полимеров».
62
Таблица 9 – Распределение вариантов заданий контрольных работ
Первая буква |
|
|
|
Последняя цифра в номере зачетной книжки |
|
|
|
||||||
фамилии |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Номер варианта заданий |
|
|
|
|
|
||||
студента |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
1 |
2 |
3 |
|
4 |
5 |
|
6 |
|
7 |
8 |
9 |
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
А, П |
1 |
2 |
3 |
4 |
|
5 |
6 |
|
7 |
|
8 |
9 |
10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Б, Р |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
6 |
7 |
|
8 |
|
9 |
10 |
11 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
В, С |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
7 |
8 |
|
9 |
|
10 |
11 |
12 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Г, Т |
4 |
5 |
6 |
7 |
|
8 |
9 |
|
10 |
|
11 |
12 |
13 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Д, У |
5 |
6 |
7 |
8 |
|
9 |
10 |
|
11 |
|
12 |
13 |
14 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Е, Ф |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
10 |
11 |
|
12 |
|
13 |
14 |
15 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ё, Х |
7 |
8 |
9 |
10 |
|
11 |
12 |
|
13 |
|
14 |
15 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ж, Ц |
8 |
9 |
10 |
11 |
|
12 |
13 |
|
14 |
|
15 |
1 |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
З, Ч |
9 |
10 |
11 |
12 |
|
13 |
14 |
|
15 |
|
1 |
2 |
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
И, Ш |
10 |
11 |
12 |
13 |
|
14 |
15 |
|
1 |
|
2 |
3 |
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
К, Щ |
11 |
12 |
13 |
14 |
|
15 |
1 |
|
2 |
|
3 |
4 |
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Л, Э |
12 |
13 |
14 |
15 |
|
1 |
2 |
|
3 |
|
4 |
5 |
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
М, Ю |
13 |
14 |
15 |
1 |
|
2 |
3 |
|
4 |
|
5 |
6 |
7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Н, Я |
14 |
15 |
1 |
2 |
|
3 |
4 |
|
5 |
|
6 |
7 |
8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
О |
15 |
1 |
2 |
3 |
|
4 |
5 |
|
6 |
|
7 |
8 |
9 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
63
4 КОНТРОЛЬНЫЕ РАБОТЫ
4.1 Контрольная работа № 1
Задание № 1 контрольной работы № 1
Согласно выбранному варианту контрольной работы напишите формулу полимера (таблица 10) и рассчитайте параметр растворимости полимера (по Смоллу), исходя из мольных констант взаимодействия атомных группировок (см. таблицу 1).
Таблица 10 – Варианты задания № 1 контрольной работы № 1
Вариант |
Задание |
|
|
1 |
Полистирол |
|
|
2 |
Полибутадиен |
|
|
3 |
Поливинилацетат |
|
|
4 |
Поливинилбутираль |
|
|
5 |
Поливинилхлорид |
|
|
6 |
Полиизобутилен |
|
|
7 |
Полиизопрен |
|
|
8 |
Полиметилметакрилат |
|
|
9 |
Полипропилен |
|
|
10 |
Полиэтилметакрилат |
|
|
11 |
Полибутилметакрилат |
|
|
12 |
Поливинилиденхлорид |
|
|
13 |
Полиметилакрилат |
|
|
14 |
Полиакриловая кислота |
|
|
15 |
Полиакриламид |
|
|
Примервыполнения задания № 1 контрольной работы № 1:
Напишите формулу полимера – полиакрилонитрила и рассчитайте параметр растворимости полимера (по Смоллу), исходя из мольных констант взаимодействия атомных группировок (см. таблицу 1).
Решение: Формула полиакрилонитрила:
Молекулярная масса элементарного звена полиакрилонитрила М=53,
64
его плотность ρ=1,15 г/см3 [Краткий хим. справочник Хавин-Рабинович]. Рассчитываем параметр растворимости полиакрилонитрила. В
соответствии с таблицей:
γ- СН2- = 133; γ=СН- = 28; γ-СN= 410 (кал/см3)0,5.
Поэтому
Σγi= 133 + 28 + 410 = 571 (кал/см3)0,5.
δ= (р·Σγi)/M= 571·1,15/53 = 12,4 (кал/см3)0,5=24,8 (Дж/см3)0,5.
Задание № 2 контрольной работы № 1
Согласно выбранному варианту контрольной работы проверить расчетом с использованием трехмерного параметра растворимости (параметра Хансена) возможность растворения полимера (олигомера) в органическом растворителе:
Таблица 11 – Варианты задания № 2 контрольной работы № 1
Вариант |
Полимер (олигомер) |
Органический |
|
растворитель |
|||
|
|
||
|
|
|
|
1 |
Алкид тощий |
Толуол |
|
|
|
|
|
2 |
Алкид жирный |
Толуол |
|
|
|
|
|
3 |
Ацетат целлюлозы |
Этиловый спирт |
|
|
|
|
|
4 |
Мочевиноформальдегидная |
Бутиловый спирт |
|
смола |
|||
|
|
||
|
|
|
|
5 |
Нитрат целлюлозы |
Ацетон |
|
|
|
|
|
6 |
Полибутадиен |
Толуол |
|
|
|
|
|
7 |
Поливинилацетат |
Ацетон |
|
|
|
|
|
8 |
Поливинилбутираль |
Бутиловый спирт |
|
|
|
|
|
9 |
Поливинилхлорид |
Бутилцеллозольв |
|
|
|
|
|
10 |
Полиизобутилен |
Толуол |
|
|
|
|
|
11 |
Полиизопрен |
Ацетон |
|
|
|
|
|
12 |
Полиметилметакрилат |
Бутилацетат |
|
|
|
|
|
13 |
Полистирол |
Ацетон |
|
|
|
|
|
14 |
Полиэтилметакрилат |
Этилацетат |
|
|
|
|
|
15 |
Фенолформальдегидная |
Бутилацетат |
|
смола (новолак) |
|||
|
|
||
|
|
|
Сравните полученные расчетные данные с имеющимися в литературе
65
экспериментально полученными данными о растворимости полимера (олигомера) в органических растворителях.
Пример выполнения задания № 1 контрольной работы № 1:
Проверить расчетом с использованием трехмерного параметра растворимости (параметрам Хансена) возможность растворения полимера поливинилхлориде в органическом растворителе – хлороформе.
Решение:
По таблицам находим параметры Хансена для поливинилхлорида и
хлороформа: |
|
|
Для поливинилхлорида: |
|
|
δd |
δр |
δh |
18,10 |
10,00 |
3,10 |
Для хлороформа: |
|
|
δd |
δр |
δh |
17,80 |
2,50 |
6,10 |
Разницу в параметрах растворимости растворителя (L) и полимера (P), находим по следующему уравнению:
δ = ( [δd(L) - δd(P)]2 + [δp(L) - δp(P)]2 + [δh(L) – δh(P)]2 ) 0.5= ([17,80 – 18,10]2 + [2,50 – 10,00]2 + [3,10 – 6,10]2 )0,5 = 8,08 (Дж/см3)0,5
Как видно, из расчетов разница трехмерных параметров растворимости (больше 6 единиц) показывает плохую растворимость поливинилхлорида в хлороформе, что согласуется со справочными данными.
66
4.2 Контрольная работа № 2
Задание № 1 контрольной работы № 2
Согласно выбранному варианту контрольной работы рассчитайте молекулярную массу полимера или олигомера и массовую долю составляющих его элементов при заданной степени полимеризации или поликондненсации n.
Таблица 12 – Варианты задания № 2 контрольной работы № 1
Вариант № |
Общая формула полимера или олигомера |
n |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
50 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
100 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
20 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
150 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
105 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
30 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
95 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
70 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
9 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
83 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
67
Продолжение таблицы 12
Вариант № |
Общая формула полимера или олигомера |
n |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
50 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
11 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
25 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
12 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
32 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
13 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
100 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
14 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
35 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
15 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
60 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
68
4.3 Контрольная работа № 3
Задание № 1 контрольной работы № 1
Согласно выбранному варианту контрольной работы ответьте на вопрос:
Таблица 13 – Варианты задания № 1 контрольной работы № 3
Вариант № |
Вопрос |
|
|
|
|
1 |
Опишите области применения перхлорвинила и основные |
|
технологические стадии его получения |
||
|
||
|
Опишите технологию получения поливинилацетатных |
|
2 |
дисперсий с содержанием полимера 50-55 % и размером частиц |
|
|
0,1-3 мкм |
|
3 |
Опишите химические основы синтеза алкидов и используемое |
|
для этого сырье |
||
|
||
4 |
Опишите основные технологические стадии получения алкидов |
|
методом алкоголиза, укажите условия их проведения |
||
|
||
5 |
Опишите стадию этерификации при синтезе алкдида |
|
моноглицеридным методом и способы ее ускорения |
||
|
||
6 |
Опишите особенности получения алкиды жирнокислотным |
|
методом |
||
|
||
7 |
Опишите отличие алкидов, полученных жирнокислотным |
|
методом и методом алкоголиза |
||
|
||
8 |
Опишите основные стадии технологического процесса |
|
получения резолов |
||
|
||
9 |
Опишите особенности получения фенолформальдегидов на |
|
основе п-трет-бутилфенола |
||
|
||
10 |
Опишите технологию получения аминоформальдегидных |
|
олигомеров |
||
|
||
11 |
Опишите технологию получения новолаков |
|
|
|
|
12 |
Опишите технологический процесс получения |
|
низкомолекулярных эпоксидов |
||
|
||
|
Объясните почему при получении эпоксидов на степень |
|
13 |
поликонденсации и молекулярную массу олигомера влияет |
|
|
избыток эпихлоргидрина |
|
14 |
Опишите получение высокомолекулярных эпоксидов |
|
15 |
Опишите технологическую схему производства перхлорвинила |
|
и укажите основные узлы данной схемы. |
||
|
69
Литература
1.Савельянов В.П. Общая химическая технология полимеров: учеб. пособие для вузов. – М.: ИКЦ «Академкнига», 2007. – 336 с.
2.Тагер А.А. Физико-химия полимеров: учеб. Пособие для вузов. – М.: «Научный мир», 2007. – 573 с.
3.Т. Брок, М. Гротеклаус, П. Мишке. Европейское руководство по лакокрасочным материалам и покрытиям/ Пер. с англ. под ред. Л. Н. Машляковскго. – М.: ООО «Пэйнт-Медиа», 2007. – 548с.
4.Д. Стойе, В. Фрейтаг. Краски, покрытия и растворители. Пер. с англ. под ред. Э.Ф. Ицко. – СПб.: Профессия, 2007. – 528 с.
5.Охрименко И.С., Верхоланцев В.В. Химия и технология пленкообразующих веществ. Учебное пособие для вузов. – Л.: Химия,
1978. – 392с.
6.Сорокин М.Ф. и др. Химия и технология пленкообразующих веществ: Учебник для вузов. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Химия. 1989. – 480 с.
Кафедра химической технологии органических покрытий
Учебное пособие
для студентов заочного отделения специальности «Химическая технология высокомолекулярной соединений»
специализации «Химическая технология органических покрытий»
ОБЩАЯ ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛИМЕРОВ
Надежда Георгиевна Кузина Анна Леонидовна Ковжина Иван Владимирович Королев Леонид Николаевич Машляковский
____________________________________________________________
Отпечатано с оригинал-макета. Формат 60х90. 1/16 Печ.л. 4,375. Тираж 50 экз.
____________________________________________________________
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет)
____________________________________________________________
190013, Санкт-Петербург, Московский пр., 26
70