Автор работы: Пользователь скрыл имя, 11 Декабря 2013 в 21:53, курсовая работа
Полимерлену процестерінің өнеркәсібі қазіргі кезде анағұрлым қуатты және органикалық синтездің анағұрлым дамушы салалардың бірі болып келеді.
Полимерлік материалдар авиақұрылыста (реактопластар, термопластар, резиналар, герметиктер, лак-бояулар), көлік құрылысында ( резиналар, лак-бояулар), медицинада (медициналық-техникалық қолданыста, хирургияда, травматологияда, офтальмологияда, стомотологияда), радиоэлектроникада, құрылыста, электротехникада, темір жол көліктерінде кеңінен қолданылады.
Жылуға тұрақты полистирол. Полистиролдың жылуға тұрақтылығын жоғарылату стирол сополимерлерінің алумен жүзеге асырылады.
Техникада анағұрлым қолданылуын стиролдың (полимонохлорстирол, 2,5-полидихлорстирол) хлор туындыларының полимерлері тапты. Полидихлорстирол мономердің эмульсиялы полимерленуі арқылы алынған, жылуға тұрақтылығы (Мартенс бойынша) 110°С төмен емес және полистиролдың көптеген бағалы қасиеттерін сақтайды. Ол құрамындағы хлордың үлкен мөлшеріне байланысты жануға қабілетті болмайды.
Полимердің жылуға тұрақтылығын жоғарылату үшін стиролды модифицирлеудің анағұрлым жақсы әдісі оның аз мөлшердегі басқа винилді мономерлермен (акрилонитрилмен, дивинилбензолмен, α-метилстиролмен жне т.б.) сополимерленуі болып келеді.
Соққыға берік полистирол. Стирол мономерінің біраз мөлшерін алып, оны полибутадиенді каучукпен радикалды полимерлену жолымен сополимерлейміз. Бұл әдіс материалдың соққыға беріктілігін жоғарылатады. Тізбекті сополимерлену ― сополимерлер алудың әдістерінің бірі. Нәтижесінде алынған сополимер телінген сополимер типіне жатады немесе графт-сополимер деп аталады. Мұндай полимерлердің молекулалары бір полимердің негізгі тізбегінде басқа полимердің тізбегі жалғанған құрылымда болады.
Полистиролдың негізгі
тізбегінде жалғанған резина тәрізді
тізбектер бұл сополимерге жақсы
қасиеттер береді. Полибутадиен және
полистирол гомополимерлері араласпайды.
Сондықтан полибутадиендік
Жоғары физика-механикалық көрсеткіштерден және суға тұрақтылығынан, сонымен қатар жақсы оқшаулағыш және оптикалық қасиеттерден басқа полистиролдың бір артықшылығы оның агрессивті орталар әрекетіне жақсы тұрақтылығы болып келеді. Полистиролдың атмосфералық және химиялық тұрақтылық көміртектік тізбектің қаныққандығымен және фенилді топтардың болуымен түсіндіріледі. Бөлме температурасында полимер концентрациялық қышқылдар (мұзды сірке қышқылылынан және азот қышқылынан басқа) әрекетіне тұрақты.
Сұйылтылған және концентрлі (40% дейін) сілтілер, төмен спирттер, глицерин, майлар (минералды және табиғи) және түрлі тұздардың ерітінділері сияқты заттар полимерге әсер етпейді. Күн жарығынан немесе ультракүлгін сәулелерден басқа полистирол қанағаттанарлық жарыққа тұрақтылыққа ие. Полимердің ескіруі оттегінің қалдықты қанықпаған топтарға қосылудың фотохимиялық катализімен түсіндіріледі. Күшті органикалық аминдермен қосу арқылы полистиролды тұрақтандырады.
Химиялық қасиеттері. Стиролдың полимерлерін галоидирленуге түсіруге болады, газ тәрізді галоидты полимер ерітіндісіне жібереді. Реакция ультракүлгін сәулеленудің әсерінен жылдамдатылады. Әсіресе полистиролдың бромдануына көп көңіл бөлінген. Полибромстирол аз тұрақтылыққа ие, жарық сәулеленуі кезінде бром полимерден айырылады және оның макромолекулалары қайтіп макрорадикалдарға айналады. Макрорадикалдар торлы полимер түзе бір-бірімен әрекеттесе алады немесе қандай да болмасын мономердің полимерленуінің инииаторы ретінде бола алады. Соңғы жағдайда сополимер түзіледі:
...-СН2- СН-... …-СН2-СН-... ...-СН2-СН-...
→ →
-Вr
Вr
Галоид атомдары фенилді топ сутегісінің пара-жағдайда орнын басады. Сонда, күкірт қышқылының қатысында иод нитробензолда еріген полистирол буындарының фенил топтарының пара-жағдайына түседі. Орынбасу дәрежесі 50-55% жетеді. Бензолда еріген п-иодстиролға бутиллитийдің әсері толығымен иодтың литийге орынбасуына әкеледі:
...-СН2-СН-...
→ →
Полилитийстирол төмен молекулалы литийорганикалық қосылыстар сияқты реакциялық қабілетті. Бұл көптеген полистирол туындыларын алуға мүмкіндік берді: бензофенон әсерінен ― поливинил үшфенилметилкарбинол, нитрилдердің әсерінен ― поликетондар, күкірт әсерінен ― полимеркаптандар және т.б.
Полистиролдың және полиалкилстиролдың тотығуы макромолекулалық тізбектің деструкциясын тудыру мүмкін:
...-СН2-СН-...
О2
→
Полистиролдың бензол, метилэтилкетон, дифенил эфирінің ерітіндісінде оттегі ауасында тотығуы 50-105°С температура кезінде ұзақ уақыт бойында (700 сағ.дейін) полистиролға оттегінің қосылуы жүрмейді, бірақ полимердің мұндай жағдайда полимерлену дәрежесі төмендейді. Гидроасқын топтардың бірқатар мөлшері полистиролға кірістірген, оның ерітіндісіне диоксандағы оттегінің әсері кезінде 6 атм қысым астында 75°С кезінде жүреді. Қышқылдың әсерінен полимердің деструкциясы нәтижесінде фенол түзіледі:
О-О-Н ...-СН2-С-... ОН
Н+ ║
→ ...-СН2- С-... +
Полимер ерімейді, бірақ суда және жоғары полярлы органикалық еріткіштерде ісінеді. Еритін полистиролсульфоқышқылдарды полистиролдың төмен молекулалық фракциялардың араласқан ерітіндіде дихлорэтанда алуға болады. Анағұрлым жоғары молекулалық полистиролсульфоқышқылдарды күкірттің үш тотығы әсерінен алуға болады.
Диоксандағы полистирол ерітіндісіне азот және күкірт қышқылдардың қоспасымен әсер еткенде нитрополистирол түзіледі. Нитрленумен бірге жанама процестер жүреді. Тек қана полистиролдың төмен молекулалық фракциялары нитрлеуден кейін сызықты құрылысты сақтайды.
Сулы-аммиакты ерітіндіде суспенсияланған нитрополистирол натрий дитионитінің әсерінен толығымен аминополистиролға тотықсызданады. Аминополистиролды натрий нитритімен диазоттайды:
...-СН2-СН-.. …-СН2-СН-...
NaNO2
Полимерлі гидроасқындар макрорадикалдар түзе ысыту кезінде жеңіл ыдырайды. Сонда, поли-п-изопропил гидроасқындардың ысытылуы кезінде қиын еритін молекулалық салмағы шамамен 3 000 000 полимер түзіледі.
Химиялық түрленулер бензолға және алкилтуындыларға тән химиялық реакциялар сияқты болады. Поли-п-ксиленге қарағанда полистирол қалыпты температурада көптеген еріткіштерде ериді. Температураның жоғарылауымен полистирол тұтқыр ағу күйге өтеді. Сондықтан полистиролды әр түрлі химиялық процестерде жеңіл қолданады.
Алдын-ала еріген полистиролға күкірт қышқылының, олеумның немесе хлорсульфоқышқылының әсері кезінде полистиролдың п-сульфоқышқылы түзіледі. Бір уақытта сульфирлену процесімен бөлек макромолекулалар арасында сульфонды көпірлер түзілуі жүреді:
...-СН2-СН-СН2-СН-...
Полстиролды фосфордың хлортотығымен фосфаттауға болады. 8сағ. бойы полистирол ерітіндісін және фосфордың хлор тотығын ысытқанда 60°С дейін және келесі гидролизде құрамында 12,5% фосфор бар полимер түзіледі. Полимерде 28% монофенилфосфинді топтар (I), дифенилфосфинді (II) , және үшфенилфосфинді (III) топтар табылды:
(I)
..-СН2-СН-... ...-СН2-СН-... ...-СН2-СН-...
НО- Р-О
║
О
Полистиролды монохлорметил эфирімен SnCl2 немесе SnCl4 қатысында хлорметилдеуге болады. Монохлорметил эфирі полимердің еріткіші болып келеді. Нәтижесінде полихлорметилстирол түзіледі:
...-СН2-СН-СН2-СН-...
Аминополистирол иодты метилмен алкилдеу арқылы төртіншілік аммонийлі тұзға ауысуы мүмкін [9]:
...-СН2-СН-... …-СН2-СН-...
CH2J
→
NH2
Қолданылуы. Полистирол қымбат емес, қатты пластиктердің бірі болып табылады. Компьютерлердің корпустары полистиролдан жасалынған. Автомобиль және ұшақтардың модельдерін де полистиролдан жасайды, сонымен қатар оны пенопласт түрінде орама және оқшаулау үшін қолданады. Сусындар үшін мөлдір ыдыстар полистиролдан жасалынады. Автомобильдердің көпшілігінде полистиролдан жасалған штампталған бөліктері бар, мысалы, радиоқабылдағыштың батырмалары. Полистирол тағы ойыншықтарда, компьютер және тұрмыстық құралдардар ( фендер және асхана комбайндары) корпустарында қолданады.
Полистирол тұрмыстық қолданыстағы тауарлар өндірісінде, құрылыста және жарнамада кең қолданылады. Полистиролдың табақтарын экструзиялық әдіспен алады. Модификацияланбаған күйде полистирол – морт сынғыш материал болып келеді. Бастапқы шикізатқа соққыға беріктігін және пластикалығын жоғарылататын арнайы үстемелерді қосу жолымен соққыға берік полистирол алады. Полистиролды бояу үшін бояулардың және пигменттердің гранулаланған концентраттарының арнайы маркалары шығарылған. Полистирол үшін кейде полиолефиндер үшін шығарылған бояулар жарайды. Полистиролды визиттік карточкалар, канцелярлық тауарларды, ойыншықтарды; тамақ өнеркәсібі үшін контейнерлерді, орамаларды және ыдыстарды; косметика үшін орамаларды, техника корпустарын; сантехникалық қолданыстағы жабдықтар элементтерін; тауарлық және көрмелік жабдықтар; дизайн және сыртқы жарнамада көлемдік (пішінделген) бұйымдар; құрылыста өңделген материалдар жасауда кең қолданылады.