98899

Поліаміды. Поліамідні волокна. Синтез поліамідних волокон

Реферат

Химия и фармакология

Технічні характеристики Ударна в'язкість по Шарпі кДж м2 не менше 60 Вигинаюча напруга при руйнуванні МПа не менше 190 Температура вигину під навантаженням при напрузі 18 МПа ˚С не менше 180 Електрична міцність. кВ мм не менше - у початковому стані 22 - після витримки у воді 24 години 22 Питомий об'ємний опір Ом∙см не менше - у початковому стані 110 4 - після витримки у воді 24 години 1104 ПОЛІАМІД ПА6-ЛПО-Т18 - тальконаполненний забарвлений пластифікований композиційний материал. Технічні характеристики Ударна в'язкість по Шарпі...

Украинкский

2016-07-14

159 KB

0 чел.

Вступ

Серед багатьох речовин, що зустрічаються у природі, виділяється група сполук, які відрізняються від інших особливими фізичними властивостями, високої в’язкості розчинів, що здатні утворювати волокна, плівки і т.д. До цих речовин відносять високомолекулярні сполуки, що широко розповсюджені в рослинному та тваринному світі, де вони утворюються у результаті життєдіяльності організмів.

Високомолекулярні сполуки складають основну частину сухої маси рослинних та тваринних організмів. За розрахунками геохіміків, суха маса усіх тваринних та рослинних організмів складає приблизно 1017 m, що в 2,5 рази більше всього запасу в земній корі нікелю, хрому, міді, цинку, свинцю, срібла та золота. Тому легко зрозуміти, яке виключне значення мають вказані речовини для життя та життєдіяльності людини. Не дивлячись на такий тісний зв'язок їх з життям людини, на ї розповсюдженість і доступність, будова та природа цих сполук була виявлена порівняно недавнл.

В результаті численних досліджень, була встановлена не тільки будова деяких природних високомолекулярних сполук, але й знайдені шляхи синтезу замінників їх із доступних видів сировини.

Прикладами таких замінників є поліаміди, на яких зупинимось докладніше.

Поліаміди - високомолекулярні сполуки, що відносяться до гетероланцюгових полімерів, в основному ланцюзі яких містяться амідні зв'язки, за допомогою яких сполучені між собою мономерні залишки.

Фізичні властивості поліамідів

Більшість поліамідів — тверді рогоподібні кристалічні речовини білого кольору (ступінь кристалічності до 40—60%), деякі поліаміди — в'язкі рідини (смоли). Температури топлення аліфатичних поліамідів 150—260 °С, ароматичних — близько 400 °С та вище. Поліаміди — легкі термопластичні полімери, що характеризуються високою механічною стійкістю, твердістю, еластичністю (відносне подовження аліфатичних поліамідів 100—400%), зносостійкістю, теплостійкістю, хімічною стійкістю (при кімнатній температурі стійкі у воді, розчинах кислот, лугів, амінів і ін.).

Більшість ароматичних поліамідів розчиняються в обмеженому числі розчинників, що помітно звужує області їх застосування і ускладнює технологію переробки. Введення в поліамідний ланцюг сульфогруп позначається на розчинності полімерів. При певному вмісті сульфогруп ароматичні поліаміди набувають здатності розчинятися у воді. Для поліамідів цей перехід приблизно відповідає діапазону обмінної ємкості 2,6–3,2 г-экв/г. У амідних розчинниках при значеннях обмінної ємкості 2,6 г-экв/г і нижче вони утворюють стабільні розчини з концентрацією 5–15% мас. Слід зазначити, що майже всі поліаміди незалежно від будови і кількості сульфогруп розчинні в 96%-ній сірчаній кислоті.

Поліаміди легко переробляються пресуванням, литвом під тиском, екструзією, добре обробляються на верстатах; при формуванні з розплавів або розчинів утворюють волокна.

Завдяки поєднанню таких властивостей поліамди широко використовують в промисловості, головним чином для виробництва синтетичних волокон, плівок, а також як конструкційний матеріал для виготовлення різних деталей машин (шестерень, втулок, підшипників і ін.).

Поліамідні волокна. Синтез поліамідних волокон

Поліамідні волокна, що у багатьох відношеннях перевершують за якістю всі природні і штучні волокна, завойовують все більше і більше визнання. До найбільш поширених поліамідних волокон, що випускаються промисловістю, відносяться капрон і нейлон. Порівняно недавно отримано поліамідне волокно енант.

Капрон - поліамідне волокно, що отримується з полікапроаміда, капролактаму, який утворюється при полімеризації (лактаму амінокапронової кислоти):

Початковий капролактам практично виходить двома шляхами:

1. З фенолу:

Далі оксим циклогексану в кислому середовищі (олеум) зазнає перегрупування Бекмана, характерне для оксимів багатьох кетонів. В результаті такого перегрупування відбувається розрив вуглець-вуглецевого зв'язку і розширення циклу; при цьому атом азоту входить в цикл:

2. Із бензолу:

Окислення циклогексану проводять киснем повітря в рідкій фазі при 130-140˚С у присутності каталізатора - стеарату марганцю. При цьому утворюються циклогексанон і циклогексанол в співвідношенні 1:1. Циклогексанол дегенерує до циклогексанону, а останній перетворюється на капролактам описаним вище способом.

При будівництві нових і розширенні існуючих виробництв капролактаму використовуватиметься переважно друга схема його отримання. При цьому окислення циклогексанону повітрям буде інтенсифіковано за рахунок підвищення температури реакції до 190-200˚С, що істотно скоротить тривалість реакції.

Полімеризацію капролактаму ведуть на тих заводах, які виробляють синтетичне волокно. Капролактам перед полімеризацією розплавляють. Для запобігання окисленню лактаму процес полімеризації протікає при температурі біля 260˚С, проводять в атмосфері азоту. Полімер, що утворився в результаті полімеризації капролактаму, застигає в білу рогоподібну масу, яку потім подрібнюють і обробляють водою при підвищеній температурі для подрібнення мономера, що не прореагував, і димерів, що утворилися, і тримерів.

Для формування волокна капрону висушений полімер завантажують в закриті сталеві апарати, забезпечені гратами, на яких він розплавляється при 260-270˚С в атмосфері азоту. Відфільтрований під тиском сплав поступає у філ'єри. Що утворюються після виходу з філ'єри волокна охолоджують в шахті і намотують на бобіни. Відразу з бобін пучок волокон направляють на витяжку, крутку, промивку і сушку.

Волокно капрон на вигляд нагадує натуральний шовк; по міцності воно значно перевершує його, але декілька менш гігроскопічно. Це волокно знаходить широке застосування для виготовлення високоміцного корду, тканин, панчішних і трикотажних виробів, канатів, мереж і ін.

Волокно нейлон (анід поліамід-6,6) отримується з поліаміду - продукту поліконденсації так званої солі АГ (гексаметілендіамінадіпінат). Цифри в назві "поліамід-6,6" означають число атомів вуглецю між амідними групами -NH-CO- в структурній ланці.

Сіль АГ виходить взаємодією адіпінової кислоти з гексаметилендіаміном в метанолі:

Поліконденсація проводиться у автоклаві при 275-2800С у атмосфері азоту:

Поліамід, отриманий в результаті поліконденсації солі АГ, в розплавленому вигляді продавлюють через лужний отвір у ванну з холодною водою. Застиглу смолу сушать, подрібнюють, плавлять і з розплаву формують волокно.

Останнім часом російськими хіміками створено нове поліамідне волокно енант, що відрізняється еластичністю, світлостійкістю і міцністю. Енант отримують поліконденсацією ω-аміноенантової кислоти. Технологічні процеси отримання волокон капрон і енант схожі між собою.

Характеристики деяких поліамідів

ПОЛІАМІД ПА6-ЛТ-СВУ4 - склонаповнена термостабілізована, удароміцна поліамідна композиція, стійка до дії масел і бензину. ПА6-ЛТ-СВУ4 рекомендується для виготовлення корпусних деталей електро- та пневмоінструментів, будівельних та інших машин, що працюють в умовах ударних навантажень і вібрацій.

Технічні характеристики

Ударна в'язкість по Шарпі, кДж/м2, не менше

60

Вигинаюча напруга при руйнуванні, МПа, не менше

190

Температура вигину під навантаженням при напрузі 1,8 МПа, ˚С, не менше

180

Електрична міцність. кВ/мм, не менше

- у початковому стані

22

- після витримки у воді 24 години

22

Питомий об'ємний опір, Ом∙см, не менше

- у початковому стані

1*10 4

- після витримки у воді 24 години

1*104 

ПОЛІАМІД ПА6-ЛПО-Т18 - тальконаполненний забарвлений пластифікований композиційний материал. ПА6-ЛПО-Т18 відрізняється підвищеною стабільністю розмірів, стійкістю до деформації, зносостійкістю. Рекомендується для виготовлення деталей конструкційного, антифрикційного і електротехнічного призначення, що вимагають підвищеної розмірної точності. При переробці забезпечує низький знос литних машин і оснащення.

Технічні характеристики

Ударна в'язкість по Шарпі, кДж/м2, не менше

30

Вигинаюча напруга при руйнуванні, МПа, не менше

- при напрузі 1,8 МПа

80

- при напрузі 0, 45 МПа

179-200

Міцність при розриві, МПа, не менше

77

Електрична міцність, кВ/мм, не менше

25,0

Напруга, що вигинає, при заданій величині прогину, МПа, не менше

90

ПОЛІАМІД ПА66-1А - конструкційний поліамід, термостабилизированный продукт поліконденсації гексаметилендіаміду і адіпінової кислоти. Відрізняється високими стійкими властивостями, теплостійкістю, деформаційною стабільністю. Стійкий до дії лугів, масел, бензину. Використовується для виготовлення деталей, що працюють при підвищених механічних навантаженнях (шестерні, вкладиші підшипників, корпуси і т. д.)

Технічні характеристики

Температура топлення, ˚С

254-260

Ударна в'язкість по Шарпі, кДж/м2

- на зразках без надрізу

не руйнується

- на зразках з надрізом, не менше

7,5

Вигинаючи напруга при заданій величині прогину, МПа, не менше

78

Електрична міцність, кВ/мм

20-25

ПОЛІАМІД Па66-2 - конструкційний поліамід, термостабілізований продукт поліконденсації гексаметилендіаміду і адіпінової кислоти. Відрізняється високими стікими властивостями, теплостійкістю, деформаційною стабільністю. Стійкий до дії лугів, масел, бензину. Використовується для виготовлення деталей, що працюють при підвищених механічних і теплових навантажень в електротехнічній промисловості.

Технічні характеристики

Температура топлення, ˚С

254-260

Ударна в'язкість по Шарпі, кДж/м2

- на зразках без надрізу

не руйнується

- на зразках з надрізом, не менше

7,2

Вигинаючи напруга при заданій величині прогину, МПа, не менше

81

Електрична міцність, кВ/мм, не менше

20

ПОЛІАМІД ПА66-1-Л-СВ30 - склнаповнена композиція на основі полімідної смоли. Рекомендується для виготовлення виробів конструкційного, електроізоляційного призначення, що використовуються в машинобудуванні, електроніці, автомобілебудуванні, приладобудуванні, працюють в умовах підвищених температур.

Технічні характеристики

Вигинаючи напруга при руйнуванні, МПа, не менше

200

Ударна в'язкість по Шарпі, кДж/м2, не менше

40

Температура вигину під навантаженням при напрузі 1,8 Мпа, ˚С, не менше

200

Електрична міцність, кВ/мм, не менше

20

Питомий об'ємний електричний опір, Ом∙см, не менше

2*10 4

ПОЛІАМІД ПА66-ЛТО-СВ30 - термостабілізована склонаповнена композиція, що відрізняється стійкістю до дії антифризів, мінеральних масел, бензину. Має високі фізико-механічні показники. Рекомендується для виготовлення деталей в автомобілебудуванні.

Технічні характеристики

Ударна в'язкість по Шарпі, кДж/м2, не менше

- у початковому стані

40

- після витримки в антифризі протягом 20 годин при температурі 150˚С

40

Міцність при розтягуванні після витримки в етилгліколі протягом 72 годин при температурі 135˚С, МПа, не менше

50

Вигинаючи напруга при руйнуванні, МПа, не менше

200

Температура вигину під навантаженням 1,8 МпПа, ˚С, не менше

200

Модуль пружності при розтягуванні, МПа

8000-11000

ПОЛІАМІД ПА610-Л - литний термопласт, що отримується поліконденсацією гексаметилендіаміду і себацинової кислоти. Володіє високими физико-механическими і електроізоляційними властивостями, підвищеною розмірною стабільністю, низьким вологопоглинанням. Матеріал масло-, бензиностійкий. Застосовується для виготовлення деталей конструкційного, антифрикційного призначення, прецизійних деталей точної механіки (дрібномодульні шестерні, золотники, манжети і так далі). Дозволений для виготовлення виробів, що контактують з харчовими продуктами, і іграшок.

Технічні характеристики

Ударна в'язкість по Шарпі, кДж/м2

- на зразках без надрізу

не руйнується

- на зразках з надрізом, не менше

4,9

Вигинаючи напруга при заданій величині прогину, МПа, не менше

44,1

Водопоглинання за 24 години %, не більш

0,5

Електрична міцність, кВ/мм, не менше

20

ПОЛІАМІД Па610-л-св30 - стеклонаполненная композиція на основі полимидной смоли Па610. Відрізняється підвищеною міцністю, теплостійкістю, зносостійкістю, малим коефіцієнтом теплового розширення. Вироби можуть працювати при температурі до 150'С і короткочасно до 180'С. Рекомендується для конструкційних деталей, що працюють в умовах підвищених навантажень і температури.

Технічні характеристики

Ударна в'язкість по Шарпі, кДж/м2, не менше

29,4

Модуль пружності при вигині, МПа

7000-9000

Температура вигину під навантаженням при напрузі

- 1,8 МПа, ˚С

190-200

-0, 45 МПа, ˚С

200-205

Електрична міцність, кВ/мм, не менше

25

ПОЛІАМІД Па610-л-т20 - тальконаполненний забарвлений пластифікований композиційний матеріал Па610-лпо-т20 відрізняється підвищеною стабільністю розмірів, стійкістю до деформації, зносостійкістю. Рекомендується для виготовлення деталей конструкційного, антифрикційного і електроізоляційного призначення, що вимагають підвищеної розмірної точності. При переробці забезпечує низький знос литних машин і оснащення.

Технічні характеристики

Ударна в'язкість по Шарпі, кДж/м2, не менше

30

Модуль пружності при вигині, МПа

2000-3000

Водопоглинання за 24 години %, не більш

1

Електрична міцність, кВ/мм

20-30

Усадка %

0,8-1,7

Застосування

Поліаміди використовують в вигляді волокон, плівок і наповнених пластмас. Поліамідні волокна – найбільш поширені синтетичні волокна.

Поліаміди застосовують для оболонок ковбас, упаковки і зберігання масла і жирів, м’яса і риби та інших заморожених продуктів, стерилізації медичних інструментів, в якості електроізоляційного, прокладочного і герметичного матеріалу.

Із  наповнених поліамідів виготовляють антифрикційні вироби: шестерні, підшипники, втулки і інші деталі вузлів тертя з затрудненою змаскою або без неї, підвищеної твердості конструктивні деталі приборів і механізмів (веретена, каркаси, болти, гайки); труби і шланги застосування; петлі, крани, воронки, вішалки, одежну фурнітуру, предмети прикрас, каблуки для взуття і інші вироби.

В більш обмежени масштабах поліаміди використовують у виробництві клеїв та лаків.

Висновки

Завдяки своїм фізичним властивостям поліаміди мають широку область застосування. Вони широко використовуються у промисловості, головним чином для виробництва синтетичних волокон, плівок, а також як конструкційний матеріал для виготовлення різних деталей машин (шестерень, втулок, підшипників і ін.).

Для синтезу поліамідів в промисловості користуються переважно трьома методами:

1) поліконденсація діамінів з двохосновними кислотами;

2) поліконденсація ω-амінокислот;

3) полімеризація лактамів.

Таким чином, можна зробити висновок, що поліаміди відіграють в житті людини значну роль. А тому їх вивчення є досить актуальним на даний час.

Література

1. Енциклопедія полімерів, т. 2, М., 1974.

2. Шур А.М. Високомолекулярні сполуки. Вид. 2, М., «Вища школа»,1971.

3. Дронова Ю.Г. та ін. Капролон. «Техніка», Київ, 1964.

4. Ніколаєв А.Ф. Синтетичеі полімери. «Хімія»,1966.

5. Коршак В. В.Хімія і технологія синтетичних високомолекулярних сполук: Гетероланцюгові полімери. М.: Наука, 1966.

6. Лосєв І.П. Хімія синтетичних полімерів. М. : Хімія, 1971.

PAGE  3

СH2

H2C       C = O

 |            |

H2C      NH

 |            |

H2C — CH2 

n

                                                          O

                                                           ||

CH2   CH2  CH2  CH2  CH2 C NH

Поликапроамід

H2C

    |

H2C

CH2

 |

CH2

H2

циклогексан

OH

  |

CH

 +3H2

H2C

    |

H2C

CH2

 |

CH2

CH2

циклогексанон

O

 |

C

-H2

4000C

H2C

    |

H2C

CH2

 |

CH2

CH2

циклогексаноноксим

HON

          ||

         C

 +NH2OH

OH

  |

H2C

    |

H2C

CH2

 |

CH2

CH2

циклогексаноноксим

HON

          ||

         C

H2C       NH

 |            |

H2C      CH2

 |            |

H2C CH2 

капролактам

O

||

C

перегрупування Бекмана

H2C

    |

H2C

CH2

 |

CH2

CH2

CH2

H2C

    |

H2C

CH2

 |

CH2

CH2

O

||

C

H2C

    |

H2C

CH2

 |

CH2

CH2

OH

 |

CH

H2C

    |

H2C

CH2

 |

CH2

CH2

O

||

C

+3H2

O2

–H2

 H2N(CH2)6NH2   +   HOOC(CH2)4COOH

 гексаметилендиамін       адипінова к-та

H2N(CH2)6NH2 • HOOC(CH2)4COOH

сіль АГ

nH2N(CH2)6NH2 • HOOC(CH2)4COOH

сіль АГ

–NH(CH2)6NH–OC(CH2)4CO–

поліамід


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

25772. Анализ производства продукции и ее качества 34 KB
  Объем производства и реализации продукции может выражаться в натуральных условнонатуральных трудовых и стоимостных измерителях. Обобщающие показатели объема производства продукции получают с помощью стоимостной оценки. Валовая продукция это стоимость всей произведенной продукции и выполненных работ включая незавершенное производство.
25773. Анализ состава и движения капитала организации 32 KB
  Величина уставного капитала объявляется при регистрации предприятия а при корректировке его величины требуется перерегистрация учредительных документов. Основным источником пополнения собственного капитала является нераспределенная прибыль предприятия. В процессе анализа необходимо детально изучить динамику и структуру собственного и заемного капитала выяснить причины изменения его отдельных слагаемых и оценить их за отчетный период.
25774. Анализ состояния расчетов с дебиторами и кредиторами 33 KB
  Несоблюдение договорной и расчетной дисциплины несвоевременное предъявление претензий по возникающим долгам приводят к значительному росту задолженности как дебиторской так и кредиторской к нестабильности финансового состояния. Анализ дебиторской задолженности и оценка ее реальной стоимости заключается в анализе задолженности по срокам ее возникновения в выявлении безнадежной задолженности и формировании на эту сумму резерва по сомнительным долгам. Анализ состояния дебиторской задолженности начинают с общей оценки динамики ее объема в...
25775. Звук: основные характеристики, свойства, распространение в среде 15.97 KB
  Сила звука зависит от величины амплитуды колебаний. чем шире размах колебаний тем звук сильнее и наоборот чем меньше размах тем меньше сила звука Высота звука зависит от частоты колебаний звучащего тела и измеряется числом полных колебаний в секунду. Тембр звука. Тембром или окраской звука называют то его свойство благодаря которому можно отличить друг от друга одинаковые по интенсивности и по высоте звуки издаваемые разными источниками.
25776. Звукопроводящий отдел слухового анализатора. Понятие о воздушном и костном звукопроведении 14.35 KB
  Звукопроведение может осуществляться 2 путями: воздушный путь; костный путь. В норме основной путь звукопроведения воздушный. Его поступление во внутреннее ухо осуществляется через ушную раковину и наружный слуховой проход барабанную полость и систему слуховых косточек воздушный путь звукопроведения где происходит усиление энергии звуковой волны. Звук также может проходить непосредственно через костные образования височной кости к кортиевому органу костный путь звукопроведения.
25777. Звуковосприятие теории слуха: резонансная, гидродинамическая, микрофонного эффекта улитки, цитохимическая 14.93 KB
  Звуковосприятие теории слуха: резонансная гидродинамическая микрофонного эффекта улитки цитохимическая. На верхнем завитке улитки натянуты длинные струны которые резонируют на низкие звуки. Гидродинамическая теория автор Бекеши её суть: При звуковосприятии на основной мембране улитки происходят сложные гидродинамические процессы. Микрофонный эффект улитки автор Уивер Брэй её суть: Улитка работает по принципу микрофона т.
25778. Методы исследования слуховой функции 12.72 KB
  Методы исследования слуховой функции Основной задачей исследования слуха является определение остроты слуха т. Методы исследования слуха: 1. субъективные предполагают активное участие ребенка: исследование слуха камертонами. Результат исследования слуха аудиометром представляется обычно в виде аудиограммы На специальную аудиометрическую сетку на которой по горизонтали откладываются звуковые частоты Гц по вертикали уровни громкости соответствующих звуков в децибелах наносятся в виде точек показания аудиометра для каждого уха...
25779. Слуховое утомление и слуховая адаптация 14.58 KB
  Минимальная сила звука называется порогом слухового ощущения. Сила звука при которой нарастание громкости звука прекращается и появляется ощущение давления или даже боли в ухе называется болевым порогом.
25780. Причины стойких нарушений слуха: врождённые и приобретенные 14.96 KB
  Причины стойких нарушений слуха: врождённые и приобретенные. Во всех случаях к значительному и стойкому понижению слуха ведет лишь полное заращение наружного слухового прохода. При атрезии наружного слухового прохода понижение слуха носит характер поражения звукопроводящего аппарата т. страдает главным образом восприятие низких звуков; восприятие высоких тонов сохраняется костная проводимость остается нормальной или даже несколько улучшается Приобретенные нарушения слуха возникают от разнообразных причин.