рефераты бесплатно
 

МЕНЮ


Курсовая работа: Физико-химические закономерности получения полиамидов (полиамид-6, полиамид-6,6, полиамид-10)

Курсовая работа: Физико-химические закономерности получения полиамидов (полиамид-6, полиамид-6,6, полиамид-10)

Физико-химические закономерности получения полиамидов (полиамид-6, полиамид-6,6, полиамид-10)


ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. Общая характеристика алифатических полиамидов

1.1 Технические характеристики некоторых полиамидов

2. Получение полиамидов

2.1 Получение алифатических полиамидов

2.1.1 Поликонденсация дикарбоновых кислот и диаминов – полиамидирование

2.1.2 Поликонденсация диаминов, динитрилов и воды в присутствии катализаторов

2.1.3 Гидролитическая или каталитическая полимеризация аминокислот лактамов

3. Физико-химические закономерности получения полиамидов

4. Влияние геометрических размеров стекловолокна на прочность полиамидов

5. Изменение структуры и свойств наполненного полиамида ПА-6

Литература

 


ВВЕДЕНИЕ

Полиамиды представляют огромный по числу представителей и очень важный по своему научному и практическому значению класс высокомолекулярных соединений.

Почти полтора века, которые прошли со дня получения Харбордтом в 1862 г, первого синтетического полиамида, представляют историю непрерывного научного развития этой области, результаты которого находят все более широкое применение на практике.

Выдающееся значение, которое приобрели полиамиды в современной промышленности, видно из того, что производство их в мире исчисляется сотнями тысяч тонн и непрерывно увеличивается.

Среди синтетических высокополимеров по масштабу производства полиамиды занимают одно из первых мест.

Ассортимент материалов, изготавливаемых из различных видов полиамидов, весьма велик. В него входят как синтетические волокна, широко используемые для производства текстильных изделий бытового и технического назначения, так и разнообразное литье и пленки.

На примере полиамидов впервые было установлено, что линейные полимеры определенного молекулярного веса способны образовывать волокна, Первые синтетические волокна практического значения были получены из полиамидов. Полиамидные волокна отличаются чрезвычайно высокой прочностью и занимают первое место по масштабу производства среди всех других синтетических волокон.

В настоящее время химия и физика полиамидов составляют большой раздел во всей науке о высокомолекулярных соединениях. Если на первом этапе развития химии высокомолекулярных соединений их особенности изучались в основном на целлюлозе, то в настоящее время эти исследования проводятся с широким использованием полиамидов.

Основные закономерности поликонденсации, а также полимеризации циклических соединений установлены главным образом при получении полиамидов. Ориентация и кристаллизация полимеров широко изучены на примере многих полиамидов.

Полиамиды широко представлены в природе. Это – разнообразные белки и многочисленные другие биологически важные вещества, входящие в состав организмов животных и растений.

Первый синтетический полиамид был получен в 1862 г, Харбордтом, который, подвергая м-аминобензойную кислоту действию хлористого водорода при 200°, выделил порошок серого цвета, не растворимый в щелочах и кислотах за исключением концентрированной серной кислоты, В последней этот продукт хорошо растворялся и высаживался при добавлении воды, Таким образом был получен поли-м-бензамид – первый представитель синтетических полиамидов.

В 1881 г, Михлер и Циммерман при насыщении фосгеном раствора м-фенилендиамина в хлороформе получили полифениленмочевину. В настоящее время указанная реакция широко применяется в межфазной поликонденсации, Курциус и Гебель в 1888 г, впервые выделили полиамиды при поликонденсации эфиров a-аминокислот.

В 1889 г, синтезировали полиамиды, известные под названием карбамидных или мочевино-формальдегидных смол, путем поликонденсации мочевины с формальдегидом. Эти продукты вскоре приобрели большое практическое значение и уже в 20-х годах нашего века было начато промышленное производство карбамидных смол. Таким образом, карбамидные смолы – первые представители полиамидов, производство которых и до настоящего времени играет большую роль в промышленности пластических масс.

Поли-e-капроамид (поликапролактам) впервые был получен в 1899 г, Габриэлем и Маасом при поликонденсации e-аминокапроновой кислоты. При этом было сделано очень важное наблюдение, что нагревание e-аминокапроновой кислоты приводит к образованию наряду с полимером также и низкомолекулярного циклического продукта – e-капролактама.

Поли-e-капроамид впоследствии сыграл большую роль в развитии промышленности синтетических волокон: его широко применяют в качестве исходного материала для производства волокна. Это произошло после того, как Шлак в 1938 г открыл, что e-капролактам при нагревании с водой способен полимеризоваться, образуя при этом высокомолекулярный полимер. На основе этого полиамида было создано синтетическое волокно, получившее название перлон или капрон.

В 1906 г, Лёйхс синтезировал соединения нового класса – N-карбангидриды a-аминокислот, из которых стало возможным получать синтетические полипептиды с большим молекулярным весом.

В 1935 г, Карозерс синтезировал полигексаметиленадипинамид путем поликонденсации гексаметилендиамина с адипиновой кислотой, Из этого полиамида было получено первое синтетическое волокно.

Особенно бурное развитие исследований по синтезу и применению полиамидов началось после работы Карозерса по синтезу полиамидов из различных диаминов и дикарбоновых кислот. Карозерс показал, что из синтезированных им полиамидов путем вытяжки из расплавленной смолы могут быть получены прочные волокна. В 1938 г в США приступили к производству синтетического волокна из полигексаметиленадипинамида, которое приобрело мировую известность под названием нейлон. В настоящее время нейлон-66 занимает ведущее место среди всех синтетических волокон и масштаб производства этого волокна исчисляется сотнями тысяч тонн.

В конце 1939 г. в Германии приступили к производству перлонового волокна. Затем производство полиамидных волокон было начато в других странах.

Полиамиды представляют собой высокомолекулярные соединения линейной структуры с молекулярным весом до 30 тысяч. Макромолекулы состоят из гибких метиленовых цепочек и регулярно расположенных вдоль цепи полярных амидных групп.

Наличие амидных групп, способных образовывать водородные связи, определяет физико-химические свойства, общие для всех полиамидов.

В настоящее время практическое значение имеют лишь некоторые из большого числа синтезированных полиамидов.

Основные марки полиамидов, выпускаемые на сегодняшний день:

Алифатические кристаллизующиеся (гомополимеры и сополимеры): PA 6 - полиамид 6, поликапроамид, капрон, PA 66 - полиамид 66, полигекса-метиленадипамид, PA 610 – полиамид 610, полигексаметиленсебацинамид, PA 612 - полиамид 612, PA 11 - полиамид 11, полиундеканамид, PA 12 - полиамид 12, полидодеканамид, PA 46 - полиамид 46, PA 69 - полиамид 69, PA 6/66 (PA 6,66) - полиамид 6/66 (сополимер), PA 6/66/610 - полиамид 6/66/610 (сополимер), PEBA (TPE-A, TPA) - термопластичный полиамидный эластомер, полиэфирблокамид.

Алифатические аморфные: PA MACM 12 - полиамид MACM 12, PA PACM 12 - полиамид PACM 12.

Полуароматические и ароматические, кристаллизующиеся - (PAA): PPA (PA 6T, PA 6T/6I, PA 6I/6T, PA 6T/66, PA 66/6T, PA 9T, HTN) –полифталамиды (полиамиды на основе терефталевой и изофталевой кислот), PA MXD6 - полиамид MXD6, полуароматические и ароматические, аморфные (PAA), PA 6-3-T (PA 63T, PA NDT/INDT) - полиамид 6-3-T [1].


1.  ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА АЛИФАТИЧЕСКИХ ПОЛИАМИДОВ

Алифатические полиамиды являются гибкоцепными кристаллизующимися (Скр = 40-70%) термопластами. Молекулярная масса - 8-40 тысяч, плотность 1010-1140 кг/м3, температура плавления (кристаллизации) - 210-260°С, расплав обладает низкой вязкостью в узком температурном интервале. Полиамиды – гидрофильные полимеры, их водопоглощение достигает нескольких процентов (иногда до 8) и существенно влияет на прочность и ударную вязкость. Наибольшее значение имеют полиамиды общих формул

[-HNRNHOCR'CO-]n и [-HNR"CO-]n, где R, R' = Alk, Ar, R" = Alk.

В термопластах макромолекулы связаны между собой водородными связями, что обусловливает относительно высокие температуры плавления полиамида.

Таблица 1. Показатели пожароопасности (Тв – температура воспламенения, Тсв – температура самовоспламенения)

Полиамид Температура, С Теплота сгорания, МДж/кг

Тв

Тсв

ПА 6(капрон) 395 424 31
ПА 66 (нейлон) 355 435 31-32

Полиамид: Поведение пламени - горит и самозатухает, окраска пламени - голубая, желтоватое по краям, запах - жженого рога или пера.

Таблица 2. Пределы изменений механических свойств полиамидов:

Наименование Предел прочности, МПа Относительное удлинение, % Модуль упругости, МПа Твердость, МПа

Ударная вязкость, кДж/м2

σв

σсж

σи

ε

Ε*10-3

Εи*10-3

НВ а

а1

ПА 6

55-77 - 90-100 100-150 1,2-1,5 - 100-120 90-130 5-10

Полиамид 610

50-60 - 45-70 100-150 - - 100-150 100-125 5-10

Полиамид 612

160 - - 26 - 2,2-2,3 130 140 -3

Полиамиды стеклонаполненные

69-132 - 100-230 2-12 9,0 - 90-100 9-44 5-10

Полиамиды (ПА) – это группа пластмасс, выпускаемая промышленностью под торговыми марками: "капрон", "найлон", "анид" и др. Полиамиды применяются для производства изделий всеми способами переработки пластмасс. Наиболее часто – литьем под давлением для выпуска конструкционных деталей и экструзией для получения пленок, труб, стрежней и других профилей.

Кроме того, ПА широко применяется в текстильной промышленности для производства волокон, нитей, пряжи, тканей и т.д.

Таблица 3. Основные свойства полиамидов и стеклонаполненных (НС) материалов на их основе

Свойства Полиамид ПА 6 Полиамид ПА 6,6 ПА 6,10 Капролон В ПА 6НС ПА 610НС ПА66НС
Плотность кг/м3 1130 1140 1100 1150 1350 1350 1300

Температура пл, С

215 260 220 220-225 207-211 230 250
Разрушающее напряжение МПа, при:
 растяжении 66-80 80-100 50-58 90-95 120-150 120-140 160-250
 изгибе 90-100 100-120 80-90 120-150
 сжатии 85-100 100-120 70-90 100-110
Относительное удлинение при разрыве, % 80-150 80-100 100-150 6-20 2-7 2-5 2-4

Ударная вязкость кДж/м2

100-120 90-95 80-125 100-150 30-50 35-55 20-30
Твердость по Бринеллю, МПа 150 100 120 130-150 130-150 150-250 110-180
Теплостойкость по Мартенсу, С 55 75 60 75 80 100-140 110-140
Морозостойкость, С -30 -30 -60 -60 -40 -50 -50
Водопоглощение за 24 часа , % 3,5 7-8 До 4 2-7
Коэффициент трения по стали 0,14 0,15 0,15 0,13 0,27 0,3-0,4 0,4

Диэлектрическая проницаемость при 106 Гц

3,6 4 4,5 3,4-4,7 3,8 3,0-3,5 4,0

Тангенс угла диэлектрических потерь при 106Гц

0,03 0,02 0,04 0,03 0,025 0,025 0,04

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5


ИНТЕРЕСНОЕ



© 2009 Все права защищены.