Polümerisatsiooni reaktsioon

Polümeerid on suure molekulmassiga ühendid, mis ulatuvad mitu tuhat ühikut. Polümerisatsioonireaktsioon põhineb kaasaegsete materjalide tootmisel erinevatel eesmärkidel ja omadustel. Need on suure tihedusega madala tihedusega, neid pehmendatakse kuumutades ja neid saab kergesti vormida, mis võimaldab saada eri kujunduse ja suurusega tooteid. Polümeerid on inertsed söövitavates keskkondades, neil on elektriisolatsiooni omadused ja nad ei ole korrosioonile vastuvõtlikud. Tänu oma unikaalsetele omadustele, mida sünteesi staadiumis on kerge reguleerida, laieneb pidev kaasaegsete polümeermaterjalide kasutusvaldkond.

Kuumutamisel ja jahutamisel käivad sellised keemiatööstuse tooted kahes vormis.

Mõned soojendused pehmendavad, ja kui nad jahtuda, siis tahkuvad uuesti. Selliste materjalide hulka kuuluvad tooted, mis põhinevad näiteks alkeenide, st polüetüleeni ja polüpropüleeni polümerisatsioonireaktsioonil. Neid nimetatakse termoplastseteks materjalideks. Polüvinüülkloriid ja polüstüreen on sarnased omadused.

Erinevat tüüpi polümeere saab soojendada ainult üks kord, kuna pärast jahutamist need kõvenevad ja ei kuumutamisel enam pehmendavat. Neid materjale nimetatakse termoreaktiivseteks, need hõlmavad fenoolformaldehüüdi või karbamiidformaldehüüdvaike. Termoplastidel ja termoreaktsioonidel on oma eelised. Esimene vabaneb granuleeritud kujul. Nendest pärast kuumutamist ja pehmenemist saadakse mis tahes kujuga tooteid, kuid neid ei saa töötamise ajal kuumutada. Need on saadaval vaigulise massi kujul.

Etüleeni polümerisatsiooni reaktsiooni saab kirjutada järgmisel kujul: CH2 = CH2 → (-CH2-CH2-) n. Teatud tingimustel esineb initsiaatori juuresolekul (need on gaasiline hapnik või orgaanilise peroksiidi lahus õlis) π-sideme vahe (teisisõnu kaksikside) vahel süsinikuaatomite ja n-nda koguse vabade radikaalide vahel, mis moodustuvad koos. Polümerisatsioonireaktsioon jätkub radikaalse ahela mehhanismiga. Polümeermaterjali molekulmass sõltub otseselt n-st, kusjuures selle kasv kasvab. Polümerisatsioonireaktsiooni tingimuste reguleerimiseks võimaldab polüetüleenist sünteesi operaator valmistada etteantud omadustega materjali: voolavus (või sulavoolu indeks), tugevus, tihedus, dielektrilise kadu puutuja, dielektriline konstant jt.

Suure tihedusega polüetüleeni või polümerisatsiooni reaktsiooni süntees viiakse läbi autoklaavi või torukujulises reaktoris temperatuuridel kuni 300 ° C ja rõhul 1000-3000 atm. Samal ajal vabaneb tohutu hulga soojus. See eemaldatakse kuuma veega, mis siseneb reaktori särgidesse. Vee soojuse eemaldamiseks tarnitud vee puhtuseastmest sõltub vesi suuresti nii polümeermaterjali kvaliteedist kui ka protsessi ohutusest. Kui vesi on halvasti puhastatud ja sisaldab palju lisandeid (nt kaltsium- ja magneesiumkatioonide, silikoonhapete anioonide , kloori ja teiste kujulisi kõvadussooli), siis moodustub reaktori ümbris või hakkab metalli korrodeerima. Reaktori seinte paksuse muutumise tõttu muutub kuumuse eemaldamine kogu selle pinnal ebaühtlaseks ja polümerisatsiooni temperatuuri tingimused muutuvad kontrollimatuks. Temperatuuri järsu tõusu korral võib reaktori hävitamisega tekkida polümeeri oksüdatsioon või selle lagunemine.

Polümerisatsioonireaktsioon, mille tulemusena moodustub polüetüleen, võib toimuda ka madalamate rõhkude ja temperatuuride korral. Kuid see nõuab katalüsaatorit. Kui reaktorist kõrgsurve polüetüleen väljub reageerimata etüleeni sisaldava sulandi kujul, mis seejärel eraldatakse ja granuleeritakse polümeer, väljub polüuretaan madala rõhuna reaktorist pulbri, täpsemalt suspensioonina süsivesiniklahustis. Pulber eraldatakse lahustist ja pestakse katalüsaatori lisandeid ja seejärel granuleeritakse spetsiaalse seadme, mida nimetatakse ekstruuderisse.

Seega kasutatakse polüetüleeni sünteesimisel tööstuses etüleeni polümerisatsiooni reaktsiooni. Vastavalt GOST 16338-85 valmistatakse madala tihedusega polüetüleenist suspensiooni ja gaasifaasi klassid, vastavalt standardile GOST 16337-77 toodetakse kõrgsurve polüetüleeni nii autoklaavide kui ka torukujuliste klasside järgi.