Polistirol rangsiz, qattiq shishaga o'xshash modda bo'lib, ko'rinadigan spektrning nurlarining 90% gacha uzatadi

1. Polistirol ishlab chiqarish usulini tanlashning asoslari


.1 Polimerlanish jarayonini amalga oshirishning amaliy usullari

Polimerga qo'yiladigan talablarga va uni keyingi qayta ishlash va foydalanish shartlariga qarab turli polimerizatsiya usullari qo'llaniladi: blok yoki massa polimerizatsiyasi, eritma polimerizatsiyasi, emulsiya polimerizatsiyasi, suspenziya yoki granüler polimerizatsiya.

Texnologiyaga ko'ra ular quyidagilarga bo'linadi:
) Blok yoki massada polimerlanish: blokda polimerlanishni amalga oshirish uchun monomerdagi inisiatorning eritmasi qattiq belgilangan haroratda shaklda saqlanadi; agar kerak bo'lsa, reaktsiya massasiga ko'proq regulyatorlar va plastifikatorlar qo'shiladi. Tayyor monomer blok, novda yoki kolba shaklida bo'lishi mumkin. Shu tarzda organik shisha sifatida keng qo'llaniladigan eng shaffof materiallar ishlab chiqariladi. Usul oddiy va deyarli ifloslantiruvchi moddalarsiz polimerlarni ishlab chiqaradi.
Reaksiya massasining yuqori yopishqoqligi va issiqlik o'tkazuvchanligi pastligi, shuningdek, gel effektining namoyon bo'lishi tufayli reaktsiya issiqligi etarlicha tez olib tashlanmaydi, natijada mahalliy qizib ketish sodir bo'ladi, bu esa polimerga zanjir o'tkazish rolini oshiradi va polimerlanish darajasining pasayishiga olib keladi. Shu munosabat bilan monomerning turli qatlamlarining polimerizatsiyasi turli haroratlarda sodir bo'ladi, makromolekulaning chiziqli tuzilishi buziladi va molekulyar og'irlikdagi polidisperslik kuchayadi [3].
Bundan tashqari, haddan tashqari qizib ketish natijasida yuzaga keladigan blokdagi monomerning bug 'bosimi polimerda ichki stressni hosil qiladi, eng yaxshi holatda, bunday kuchlanish blokning fizik-mexanik xususiyatlari bo'yicha heterojenligiga olib keladi, eng yomoni. holatda, shish va yoriqlar uchun.
Muayyan darajada bu kamchiliklarni kuchsiz ingibitorlardan foydalanish va polimerning erish nuqtasidan yuqori haroratlarda past tezlikda polimerizatsiya qilish orqali bartaraf etish mumkin.
Blok polimerizatsiya usuli texnologiyada asosan polimetakrilatlar, polistirol, polivinilatsetat va polietilen ishlab chiqarishda, shuningdek polimer monomerda erimaydigan (vinilxlorid yoki akrilonitrilning polimerizatsiyasi) uchun ishlatiladi.
So'nggi yillarda doimiy ommaviy polimerizatsiya usullari keng tarqaldi. Jarayon isitiladigan minoralarda amalga oshiriladi, ular ichiga "prepolimer" oziqlanadi; Eritilgan tayyor polimer, u hosil bo'lganda, lenta yoki novda shaklida ekstrudirovka qilinadi. Uzluksiz usulning afzalliklari orasida polimerni ko'proq standartlashtirish, yuqori o'tkazuvchanlik va molekulyar og'irlikni oson nazorat qilish kiradi.
) Gaz fazali polimerizatsiya: Bu turdagi polimerizatsiya amaliyotda hali keng qo'llanilishini topmagan. Bunga misol qilib, etilenning kislorod ishtirokida bosim ostida polimerlanishi sanoat ahamiyatiga ega.Gazsimon holatda polimerlanish geterofazali polimerlanish turi hisoblanadi, chunki jarayonning boshidan hosil bo‘lgan yuqori molekulyar birikmalar amalda uchuvchan bo'lmagan va gaz fazasida boshlangan reaksiya sirtda yoki hosil bo'lgan polimer hajmida davom etishi mumkin. Polimerlanish mexanizmi ionli yoki radikal bo'lishi mumkin va uni boshlash uchun uchuvchan bo'lmagan (ishqoriy metallar) va uchuvchi (kislorod) patogenlar, ultrabinafsha nurlanish va yuqori energiyali nurlanish qo'llaniladi. Tolalar va plyonkalarni modifikatsiyalash uchun gaz fazali payvand sopolimerizatsiyasi katta amaliy ahamiyatga ega. Gaz fazasidan cho'zilgan tolalar va plyonkalarda polimerizatsiya yo'naltirilgan polimerlarning shakllanishiga olib keladigan shubhasiz qiziqish uyg'otadi.
) Eritmaning polimerizatsiyasi: Agar monomer va polimer erituvchida eriydigan bo'lsa , u holda polimer eritmasi olinadi, to'qilmagan qoplamalar uchun yopishtiruvchi, lak va emdirish eritmasi sifatida ishlatiladi. Aks holda erituvchida faqat monomer eritiladi va undan yuqori molekulyar mahsulotlar olinadi.
Katalizator va monomer aralashtirilganda reaksiya deyarli bir zumda sodir bo'ladigan polimerizatsiya jarayonlari uchun erituvchining roli juda muhimdir. Bunday holda, vaqt birligida chiqarilgan issiqlik miqdori juda katta; uning ortiqcha qismi faqat suyultirish, aralashtirish va sovutish natijasida emas, balki erituvchining bug'lanishi bilan ham chiqariladi.
Afzalliklari: aralashtirish va issiqlikni olib tashlashni osonlashtiradigan tizim viskozitesini pasaytiradi, qizib ketish xavfini kamaytiradi va polimerning molekulyar og'irlikdagi polidispersiyasini kamaytiradi.
) Emulsiya polimerizatsiyasi: erituvchi sifatida suv ishlatiladi. Polimer ham, monomer ham suvda erimaydi. Jarayon emulsiyada sodir bo'ladi. Monomerni emulsiyalash va polimerning barqarorligini oshirish uchun tizimga monomer eritilgan suvli eritmada mitsellalar hosil qiluvchi emulsifikatorlar kiritiladi [4].



Guruch. 1.1. Emulsiya polimerizatsiyasi sxemasi
polimerizatsiya suspenziyasi polistirol
Boshlovchi sifatida kaliy persulfat va vodorod periks kabi suvda eruvchan inisiatorlardan foydalaniladi. Polimerlanish mitsellalarda sodir bo'ladi, ularda monomer miqdori ancha yuqori. Reaksiyani boshlaydigan erkin radikallar suvli fazada paydo bo'ladi , bu erda qo'zg'atuvchi mitsel yuzasida joylashgan. Natijada emulsifikator tomonidan stabillashtirilgan polimer zarrachalari hosil bo'ladi. Monomer polimerlashganda, uning emulsiya tomchilaridan keladigan yangi qismlari polimer zarrachalarida eriydi va polimer-monomer zarrachalarini hosil qiladi, bunda keyingi reaktsiya sodir bo'ladi.
Afzalliklari: emulsiya polimerizatsiyasi tezligi bir jinsli tizimlarga qaraganda yuqori, polimerning molekulyar og'irligi katta.
Kamchiliklari: polimer emulsifikatorning qoldiqlari bilan ifloslangan, bu elektrolit bo'lib, polimerning dielektrik xususiyatlarini sezilarli darajada yomonlashtiradi. Lateks polimerlarining ifloslanishi ulardan foydalanishni cheklaydi.
) Suspension polimerlanish: suspenziyali polimerlanishda reaksiya xuddi emulsiyali polimerlanishdagi kabi monomerni suv bilan aralashtirish orqali, lekin emulgatorlar o‘rniga polivinil spirt, poliakril kislota, kraxmal, shuningdek, alumina oksidi kabi gidrofil polimerlarni aralashtirish orqali amalga oshiriladi. , talk va nozik loy qo'shiladi. Ushbu turdagi polimerizatsiya ba'zan granula, boncuk yoki marvarid polimerizatsiyasi deb ataladi.
Nisbatan yuqori konsentratsiyalarda (3-5%) qo'llaniladigan stabilizatorlar aralashtirish jarayonida hosil bo'lgan tomchilar yuzasiga adsorbsiyalanadi va ularning birlashishini oldini oladi.
Initsiatorlar odatda monomerda eriydi, polimerizatsiya tomchilar ichida sferik zarrachalar hosil bo'lishi bilan sodir bo'ladi, ular aralashtirishni to'xtatganda maxsus koagulyatsiyasiz osongina joylashadi.
Nisbatan katta granulalarning kichik o'ziga xos sirt maydoni va zaif adsorbsion kuchlar tufayli stabilizator osongina yuviladi va tayyor polimerda deyarli yo'q. Shuning uchun bunday polimerlar yuqori dielektrik xususiyatlarga ega va ulardan tayyorlangan mahsulotlar yaxshi shaffoflik bilan ajralib turadi.
Suspenziya polimerizatsiyasi asosan blok polimerizatsiyasining bir turidir, chunki granulalar "mikrobloklar" ga o'xshaydi; tomchilar ichidagi polimerizatsiya kinetikasi blokli polimerizatsiyadan farq qilmaydi. Ushbu "mikrobloklarning" kichik o'lchamlari tufayli ularning suvda tarqalishi va yaxshi aralashtirish imkoniyati, haddan tashqari qizib ketish yo'q qilinadi; etarli issiqlikni olib tashlash tufayli yuqori konversiya va molekulyar og'irliklarga erishiladi, shuningdek polimerning past polidispersiyasiga erishiladi. .
) Qattiq fazali polimerlanish: keyingi yillarda qattiq fazali polimerlanishni intensiv o‘rganish jarayoni suyuqlik fazada olib borilgandan ko‘ra, ayrim hollarda hosil bo‘ladigan polimerlarning reaksiya tezligi va sifati yaxshi bo‘lishi bilan bog‘liq. Ushbu polimerizatsiya usuli xona haroratida qattiq bo'lgan monomerlar, masalan, akrilamid uchun alohida ahamiyatga ega [5].
Birikmalarni kristall holatda polimerizatsiya qilishning eng keng tarqalgan usullari radiokimyoviy (kristalning asosiy qismida) va fotokimyoviy (kristal yuzasida).
Tayoq shaklidagi molekula va ba'zi aylanish erkinlik darajasiga ega bo'lgan kristalli monomerlarda termal boshlash mumkin. Reaksiya mexanizmi, sharoitga qarab, radikal yoki ionli bo'lishi mumkin. Ko'pincha reaktsiya nurlanish to'xtatilgandan keyin davom etadi, bu reaksiyaga kirishuvchi zarrachalarning past harakatchanligi bilan bog'liq bo'lib, bu zanjirning tugashini qiyinlashtiradi.
) Suyuq kristallarda polimerlanish: bu polimerizatsiya usuli bilan monomerda qattiq kristall panjara mavjudligi bilan bog'liq bir qator noqulay omillar bartaraf qilinadi. Suyuq kristallarda polimerlanish tezligi bir xil sharoitda eritmadagi suyuq fazaga qaraganda 5-6 baravar yuqori , molekulyar og'irligi esa kattaroqdir.
) Matritsalarda polimerlanish: matritsalarda polimerlanish yoki polikondensatsiyani amalga oshirishda ular tirik hujayralar tashqarisida biosintezning juda ilg‘or tamoyillaridan foydalanishga, berilgan fizik va kimyoviy tuzilishdagi polimerlar hosil bo‘lishi bilan yuqori reaksiya tezligiga erishishga intiladi.
BF 3 gaz yoki benzoil peroksid bilan boshlanishi mumkin ; Hosil boʻlgan polimerlar monomer molekulalarining reaksiya jarayonida maxsus yoʻnalganligi tufayli blok yoki eritmada polimerlanish natijasida olingan mahsulotlardan tuzilishi jihatidan farq qilishi mumkin.
To'g'ridan-to'g'ri mahsulot yoki substrat yuzasida monomerlar va to'yinmagan oligomerlarni polimerizatsiya qilish yo'li bilan polimer qoplamalari va plyonkalarini ishlab chiqarishning shunga o'xshash usullari juda istiqbolli bo'lib, quritish moslamalaridan foydalanish zaruratini bartaraf qiladi va jarayonni avtomatlashtirish imkonini beradi.
Har bir polimerizatsiya usulining afzalliklari va kamchiliklarini hisobga olgan holda, men suspenziya polimerizatsiyasini tanlayman.