Диплом. ОсиповДИПЛОМ (1). Дипломная работа на тему " Физикомеханические и эксплуатационные свойства полипропилена " Заведующий кафедрой
 Скачать 1.3 Mb.
|
2.1.1.Технология производства.Сырьем для производства полиэтилена (ПЭ) является этилен, выделяемый из газовых смесей, получаемых при пиролизе и крекинге нефтепродуктов, попутных и природных газов. Впервые полиэтилен в промышленном масштабе получен в Англии в 1937 г.; в настоящее время его производство достигло 55000 т в год. До 1954—1955 гг. производство полиэтилена велось только при высоком давлении (до 1500 атм.) и температуре до 180° с использованием кислорода в качестве инициатора процесса полимеризации. Вслед за открытием полиэтилена высокого давления (ПЭВД)-низкой плотности (ПЭНП)- следующий наиболее важный шаг был сделан в начале 1950-х гг., когда профессор Циглер (Ziegler) в процессе работ по металлорганическим соединениям открыл катализаторы, которые позволили проводить полимеризацию этилена при давлениях и температурах, близких к атмосферным. Примерно в то же время в США фирма Phillips Petroleum и StandardOIL были разработаны два другие метода низкого давления. Эти открытия были важны не только из-за применения другого метода, но и потому, что получаемые продукты существенно отличались от обычного полиэтилена. Катализаторы, примененные Циглером, были получены в процессе его работы с алюмоорганическими соединениями; первыми из них, давшими положительные результаты, были комбинации триэтилалюминия и производных титана, таких как тетрахлорид титана. Активный катализатор является фактически продуктом реакции двух материалов, ни на одном из которых, если брать их по отдельности, этилен не будет полимеризоваться с образованием высокомолекулярных продуктов. В процессе фирма Phillips используются такие катализаторы, как частично восстановленный оксид хрома, нанесенный на алюмосиликат, в то время как в процессе фирма StandardOIL of Indiana применен оксид никеля на активированном угле. Используемые принципы можно рассмотреть, обращаясь к процессу Циглера. Каталитическая система суспендирована в жидком углеводороде, через который пропускают газообразный этилен. Давление близко к атмосферному, температура около 50-75 °С. ПЭ выпадает в виде зернистого порошка, образовавшуюся суспензию перемешивают до тех пор, пока вязкость ее не станет настолько высока, что будет препятствовать эффективному диспергированию. Смесь затем проходит стадии выделения полимера и регенерации растворителя. Процесс в целом состоит из стадий дезактивации катализатора, его разложения и удаления, регенерации растворителя, сушки, экструзии и грануляции полимера. Эффективное удаление остатков катализатора чрезвычайно важно, поскольку последние оказывают большое влияние на электрические свойства полимера. Один из используемых для этого методов включает пропускание сухого хлорида водорода и образование растворимого в спирте комплексного соединения с титаном (наиболее трудный для удаления металл). После предварительной отмывки спиртом полимер тщательно промывают водой. Полученную в результате суспензию фильтруют и центрифугируют, а затем сушат. Процесс фирмы Phillips проводят при более высоких температурах около 100475 °С и давлениях (2750-3450 кН/м2). В качестве растворителя используют циклогексан при температурах растворения ПЭ и удаляют примерно 100% раствора. Катализатор удаляют простым центрифугированием. ПЭ получают в процессе охлаждения, гранулирования и сушки. Сравнительно недавно (в 1960 гг.) фирма Union Carbide Corp. создала газофазный процесс производства ПЭВП с использованием созданной фирмой каталитической системы. Этилен, небольшое количество водорода, катализатор и сомономер (если таковой используется) подают непрерывно в газофазный реактор, в котором идет полимеризация при давлении около 1960 кН/м2 и температуре 85-100 °С. Продукт полимеризации из реактора выгружают в резервуар для очистки и затем направляют через газозапорный вентиль в силосы - хранилища. Из силосов продукт отбирают для смешения и грануляции. Поскольку при газофазной полимеризации не используется растворитель, его не нужно отделять от полимера и регенерировать. Не требуется и удаления остатков катализатора, так как, как сообщается, эффективность его очень высока. Благодаря этому не требуются промывка и сушка продукта полимеризации, а также регенерация растворителя от промывки, отсутствуют и сточные воды. За последние 2—3 года крупнотоннажное производство полиэтилена начало развиваться по двум новым методам: - при низком давлении (1—5 атм.) и температуре до 60° с использованием в качестве катализатора процесса полимеризации солей тяжелых металлов переменной валентности в смеси с алкилами или гидридами некоторых металлов; - при давлении 35—40 атм. и температуре 125—150° с использованием в качестве катализатора окислов металлов. Производство полиэтилена при низком давлении не требует сложной аппаратуры и компрессорного хозяйства. Однако, в свою очередь, производство полиэтилена при высоком давлении имеет то преимущество, что оно не нуждается в синтезе катализатора, очистке полимера от остатков катализатора и регенерации растворителей. Выбор метода должен осуществляться в каждом отдельном случае с учетом конкретных условий — существующей системы газоразделения и газоочистки, наличия оборудования и требований, предъявляемых к полиэтилену. 2.1.2. Полиэтилен низкого давления (НDPE, ПЭНД- полиэтилен высокой плотности). Легкий эластичный кристаллизующийся материал с теплостойкостью отдельных марок до 110 0С . Допускает охлаждение до -800С. Температура стеклования около -20 0С. ПЭНД обладает следующими свойствами: - высокой твердостью, объясняемой высокой кристалличностью вещества, - высокой прочностью при растяжении и сжатии, - практически абсолютной паровой и жидкостной непроницаемостью, - хорошей химической стойкостью по отношению к большинству агрессивных сред с содержанием кислот, щелочей, жиров и масел, - отличными диэлектрическими свойствами, - дает блестящую поверхность. - характеризуется хорошей ударной прочностью и большей теплостойкостью по сравнению с другими видами ПЭ, - возможностью переработки термическими методами, легкостью сварки и склейки. Остальные физико-химические характеристики приведены в таблице. Свойства ПЭ сильно зависят от плотности материала. Увеличение плотности приводит к повышению прочности, жесткости, твердости, химической стойкости. В то же время при увеличении плотности снижается ударопрочность при низких температурах, удлинение при разрыве, проницаемость для газов и паров. Наблюдается высокая ползучесть при длительном нагружении. Имеет очень высокую химическую стойкость. Обладает отличными диэлектрическими характеристиками. Биологически инертен. Легко перерабатывается.
2.1.3. Основные марки ПЭНД, области их применения и производители. Используемые марки ПЭНД
Подробные свойства ПЭНД и его марок представлены в ГОСТ 16338-85. Полиэтилен ПЭНД применяется преимущественно для выпуска тары и упаковки. За рубежом примерно третья часть выпускаемого полимера используется для изготовления контейнеров выдувным формованием (емкости для пищевых продуктов, парфюмерно-косметических товаров, автомобильных и бытовых химикатов, топливных баков и бочек). При этом стоит отметить, что по сравнению с другими областями, опережающими темпами растет использование ПЭНД для производства упаковочных пленок. ПЭНД находит также применение в производстве труб и деталей трубопроводов, где используются такие достоинства материала как долговечность (срок службы — 50 лет), простота стыковой сварки, дешевизна (в среднем на 30% ниже по сравнению с металлическими трубами). Зарубежные производители полиэтилена:
Отечественные производители полиэтилена:
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||