Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Инновационные методы и технологии переработки эластомеров (Теория и практика). Учебное пособие
.pdf
стирола (2-го блока) и получения двублочного сополимера (полистирол полибутадиен и лития) в реакционную массу дозируют
сочетающий агент — соединение, содержащее активные группы,
которые реагируют с «живыми» полимерными цепями.
В зависимости от количества функциональных групп сочетающего агента возможно получение линейного и разветвлённого
ТЭП.
Степень очистки мономеров (бутадиена, стирола) и растворителя оказывает определяющее влияние на скорость процесса,
условия синтеза, молекулярно-массовые характеристики ТЭП.
При синтезе первого блока примеси, содержащиеся в растворителе и стироле, дезактивируют н-бутиллитием, тем самым
снижают его концентрацию в реакционной массе и уменьшают
количество активных центров, повышают молекулярную массу
первого полистирольного блока. При этом снижается скорость
полимеризации.
Микропримеси, содержащиеся в бутадиене, дезактивируют
активные полимерные цепи полистироллития, и тогда в конечном
продукте увеличивается содержание неактивного гомополистирола, тем самым изменяются молекулярно-массовые
характеристики, ухудшается качество продукта.
Общий вид структуры реакции при последовательном
двухэтапном добавлении мономера сопровождается реакциями
присоединения:
а) реакция инициирования
С4Н9Li + CH = CH
2
С4Н9- CH-CH2Li
11
б) реакция роста цепи
в) получение активного двухблочного сополимера полистирол-
бутадиенлитий
г) получение разветвлённого трёхблочного термоэластопласта
(сшивка диблоксополимеров модификатором – четырёххлористым кремнием)
12
При реакции сшивки происходит дезактивация активного
лития. Химизм процесса получения термоэластопласта без применения сочетающего агента включает присоединение второй
порции стирола к активному двухблочному сополимеру с получение линейного трёхблочного термоэластопласта:
Химизм процесса получения линейного термоэластопласта
СБС Л 30-01 с применением сочетающего агента диметилдихлорсилана (ДМДХС) описывается следующим уравнением:
13
1.3. Описание технологической схемы получения
термоэластопласта
Существуют два метода получения ТЭП: непрерывный и
периодический. Из них эффективно используется периодический
метод синтеза ТЭП.
Смесь растворителей циклогексан и н-гексан, а также
влажный возвратный растворитель с узла дегазации направляют
на ректификацию для очистки от тяжёлых компонентов и растворённой влаги. Процесс ректификации проходит в аппарате
колонного типа, где в верхней части отделяется влага, а в нижней
части колонны тяжёлые компоненты. Затем смесь подвергается
дополнительной осушке. Аналогично бутадиен, содержащий влагу, подвергается осушке. Стирол, содержащий влагу и ингибитор
полимеризации, принимается на очистку и осушку.
Антиокислители загружаются в емкостной аппарат с мешалкой, в котором разбавляются растворителем до необходимой
концентрации, а затем через промежуточную ёмкость дозируются
на полимеризацию.
Полимеризация стирола с бутадиеном происходит в реакторах с перемешивающими устройствами, в которые в
определённой последовательности подаются растворитель, сти-
14
рол, катализатор НБЛ, бутадиен, аппреты. Реагенты загружаются
партиями, поэтому процесс полимеризации проходит периодически. Раствор полимеров поступает в ёмкость мгновенного
испарения, в которой за счёт сброса давления происходит частичное испарение растворителя и концентрация раствора
полимера (рис. 1. 3.)
Концентрированный раствор полимера 17,5 – 18,0 % масс.
поступает на усреднение в ёмкостные аппараты с перемешивающими устройствами, в которых различные партии ТЭП
смешиваются и далее поступают на дегазацию.
Дегазация концентрированного раствора полимера проходит в две стадии. В дегазаторах пар и концентрированный
раствор ТЭП движутся противотоком относительно друг друга.
Раствор полимера впрыскивается в разогретую воду с интенсивным перемешиванием. В результате образуется водная суспензия,
содержащая 6 % масс. крошки ТЭП. Избыток теплоты в виде паров воды и растворителя выводится с верхней части второй
стадии дегазации и направляется через куб первой ступени. Выделившиеся пары воды и растворителя конденсируются и
отправляются на склад растворителя для дальнейшей регенерации. Образовавшаяся суспензия крошки ТЭП перекачивается
насосами на участок выделения: суспензия крошки ТЭП подаётся
в буферную ёмкость для усреднения, после чего усреднённая
суспензия поступает на участок сушки.
Удаление воды из крошки происходит в несколько этапов
при помощи экспеллера и экспандера с плавным снижением влагосодержания и образованием гранулированной крошки ТЭП.
Гранулы ТЭП по пневмопроводу поступают через приёмный
бункер в камеру вибросушилки, куда подается горячий воздух.
15
Рис. 1.3. Принципиальная схема технологического процесса получения бутадиен-стирольных блок-
16
сополимеров различных марок, в том числе СБС Л 30-01 и СБС Р 30-00
Гранулы ТЭП по пневмопроводу поступают через приёмный бункер в камеру вибросушилки, куда подается горячий
воздух. Высушенные гранулы ТЭП поступают на дробление и
охлаждение с последующей транспортировкой на упаковку. Технологией предусмотрено дополнительное дробление гранул до
порошка. Упакованные в биг-бэги гранулы ТЭП и порошок, упакованный в мешки, укладываются на паллеты и направляются на
склад готовой продукции.
Лабораторная работа № 1.
Изучение реологического поведения термоэластопластов
в широком температурном и скоростном диапазоне
Цель работы: приобретение экспериментальных навыков
при переработке термоэластопластов в широком температурном
и скоростном диапазоне; получение математической зависимости, описывающей изменение вязкости исследуемого материала
от скорости сдвига с использованием программного обеспечения
«Mat hca d».
Метод исследования: капиллярная вискозиметрия.
Объект исследования: термоэластопласты марок
СБС Л 30-01 или СБС Р 30-00.
Приборы, посуда, вспомогательные устройства и
реактивы.
1. Автоматический капиллярный реометр «Smart RHEO
1000» с программным обеспечением «CeastVIEW 5.94
4D».
2. Образцы, термоэластопластов марок СБС Л 30-01 или
СБС Р 30-00.
3. Необходимая посуда, приборы, реактивы и вспомога-
тельное оборудование указаны в ISO 1133-1:2011.
17
Задание. 1. Для прогнозирования технологических свойств
термоэластопластов при переработке в высокоскоростном шнековом оборудовании провести исследования по изменению
вязкости при различных скоростях сдвига и температурах
(таблица).
Таблица
Изменение вязкости от скорости сдвига исследуемого полимерного
материала
Скорость
сдвига, с
50
100
150
200
250
Значение эффективной вязкости, Па∙с при заданной температу-
-1
120 130 140 170 190
ре
2. Используя встроенные функции Mathcad, выполнить ап-
проксимацию экспериментальных данных следующими
зависимостями:
y = b1∙x + b0,
y = b2∙x2 + b1∙x + b0,
y = b3∙x3+ b2∙x2 + b1∙x + b0,
y = b0+b1∙e
b2∙x
.
3. Построить графическую интерпретацию данных.
4. По относительному стандартному отклонению опреде-
лить оптимальное уравнение аппроксимации исходных данных.
Порядок выполнения работы
1. Запускаем программу CeastVIEW 5.94 4D на
компьютере.
2. В появившемся окне после выбора пользователя нажима-
ем кнопку «Процесс - Выполнение теста».
3. Во вкладке "правка параметров" устанавливаем темпера-
турно-скоростной режим испытаний.
4. Проводим испытания и сохраняем протокол
5. Данные протокола испытаний переносим в таблицу.
6. Следуя теоретическим сведениям и примеру расчета,
проводим математическую обработку полученных данных.
18
Аппроксимация экспериментальных данных
В практике известны 3 способа задания функции: аналитический, графический, табличный. В инженерной практике
наиболее распространенным является случай, когда вид связи
между параметрами x и y неизвестен, т.е. невозможно записать
эту связь в виде некоторой зависимости y = f(x). Как правило,
даже при известной зависимости y = f(x), она настолько громоздка, что ее использование в практических расчетах
затруднительно. Чаще всего эта связь представлена в виде таблицы, т.е. дискретному множеству значений аргумента {xi}
поставлено в соответствие множество значений функции
{yi}(i = 1, 2, .., п).
Эти значения – либо результаты расчетов, либо экспериментальные данные. На практике нам могут понадобиться
значения величины y и в других точках, отличных от узлов xi.
Часто эти значения можно получить лишь путем сложных расчетов или проведением дорогостоящих экспериментов. Таким
образом, необходимо использовать имеющиеся табличные данные для приближенного вычисления искомого параметра y при
любом значении (из некоторой области) определяющего параметра х, поскольку точная связь y = f(x) неизвестна. Задачи
исследования в большинстве случаев требуют установить определенный вид функциональной зависимости между
характеристиками изучаемого явления.
Этой цели и служит задача о приближении функции. Т.е.
задача о приближении (аппроксимации) функции состоит в том,
чтобы данную функцию f(x) приближенно заменить (аппроксимировать) некоторой функцией φ(х), значения которой в
заданной области мало отличались от опытных данных –
f(x) ≈ φ(х). Методы решения такой задачи относятся к категории
численных методов или методов вычислительной математики.
Один из способов аппроксимации функций – интерполяция. Он используется в тех случаях, когда основная информация
о приближаемой функции дается в виде таблицы ее значений. В
результате решения задачи интерполяции линия, соответствующая интерполирующей функции, будет обязательно проходить
19
через все точки исходных данных. В этом случае точки являются
узлами интерполяции. При интерполяции от приближения требуется, чтобы оно имело ту же таблицу значений, что и
приближаемая функция:
Это условие называется условием интерполяции. Функция,
удовлетворяющая условиям интерполяции, называется интерполяционной, а точки х0, х1, х2, …, хn узлами интерполяции. Чаще
всего в качестве интерполяционных функций выбирают алгебраические многочлены, так как их значения вычисляются проще
всего. Таким образом, решается следующая задача: определяется
алгебраический многочлен n-й степени:
(*)
удовлетворяющий условиям интерполяции:
Алгебраический многочлен, удовлетворяющий этим условиям, называется интерполяционным многочленом.
Геометрический смысл интерполяции состоит в том, что
графики функции у = f(x) и интерполяционного многочлена
у = Рп(x) должны проходить через все табличные точки (xi, уi),
i = 0, 1, 2, …, n. На рисинке эти точки выделены. Именно это ус-
ловие должно обеспечить близость графиков этих функций на
рассматриваемом отрезке, чтобы можно было использовать интерполяционный многочлен Pn(x) в качестве приближения для
функции f(x).
Существуют различные формы записи интерполяционного
многочлена: традиционная форма (*), многочлен Лагранжа и интерполяционная формула Ньютона. В данном учебном пособии
они не рассматриваются. Кроме построения интерполяционных
зависимостей, можно использовать более общий вариант приближения функции – построение аппроксимирующих
зависимостей на основе различных функциональных взаимосвязей между двумя рассматриваемыми величинами. Приближенная
функциональная зависимость, полученная на основании экспери-
20
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]