Технология Производства Фенопластов

| | | | | |

Обозначение марки фенопласта состоит из названия марки «фенопласт»,

обозначения группы, смолы, наполнителя и цвета в соответствии с ОКП РБ.

В соответствии с ГОСТ 5689-79 (Массы прессовочные фенольные. Технические

условия) определяются следующие показатели качества для некоторых видов

фенопластов, которые приведены в данной таблице:

|Наименование |02-010-02|03-010-02|Сп1-342-0|Сп3-342-0|Э2-330-02|Э9-342-73|Э10-342-6|

|показателя | | |2 |2 | | |3 |

|Коэффициент |2,8 |2,8 |2,6 |2,6 |4,0 |2,3 |2,1 |

|Удельный объём, |2,2 |2,2 |2,2 |2,2 |2,8 |2,2 |2,2 |

|Ударная вязкость|1,9-2,3 |2,1-2,8 |1,86 |2,5-3,0 |2,0-2,2 |2,41 |1,96 |

|Разрушающее |150-160 |150-170 |137 |145-165 |145-170 |147 |147 |

|Относительное |0,6-0,8 |0,6-0,8 |- |1,4-2,1 |0,6-0,7 |2,2-2,5 |2,0-2,7 |

|Модуль упругости|(6,9-7,8)|(7,4-7,8)|(6,9-8,8)|(5,9-7,4)|(8,1-8,6)|(8,8-9,8)|(7,8-8,8)|

|при изгибе, Мпа |*103 |*103 |*103 |*103 |*103 |*103 |*103 |

|Твёрдость, Мпа |245-294 |245/294 |196 |304-343 |294-243 |363-392 |294 |

|Коэффициент |- |0,410-0,4|0,495-0,5|0,300-0,3|0,450-0,4|0,340-0,3|0,340-0,3|

|трения | |20 |00 |25 |60 |65 |70 |

|Износ (по |- |5-6 |9-10 |26-27 |60-65 |4-5 |2-3 |

|Удельное |1*1012 |1*1012 |1*1013 |5*1013 |5*1013 |1*1013 |1*1013 |

|Удельное |1*1011 |- |- |- |- |- | |

|Электрическая |10 |14 |- |- |- |- |- |

|Тангенс угла |0,03-0,05|0,20-0,30|0,06 |0,04-0,05|Не более |0,02-0,03|0,02-0,03|

|диэлектрических | | | | |0,04 | | |

|Диэлектрическая |6,0-9,0 |6,0-9,0 |10,2-10,8|5,0-6,0 |7,5-9,6 |8,2-8,9 |8,0-8,9 |

|Диэлектрическая |5,0-6,0 |4,5-8,0 |5,0-6,0 |4,0-5,0 |5,0-6,0 |5,4-5,5 |5,4-5,5 |

|106Гц | | | | | | | |

|Маслостойкость |0,03 |0,03 |0,03 |0,03 |0,03 |0,03 |0,03 |

|за 24ч, % | | | | | | | |

|Бензиностойкость|0,05 |0,05 |0,05 |0,05 |0,05 |0,04 |0,04 |

|за 24 ч, % | | | | | | | |

|Температура |-60 |-60 |- |- |- |- |- |

|Удельная |1340-1382|1340-1382|2345 |1160 |1465-1507|12885 |- |

|20-30єС | | | | | | | |

|Теплопроводность|0,21-0,23|0,21-0,23|0,16 |0,21 |0,21-0,23|0,42 |0,41 |

|20-30єС | | | | | | | |

|Коэффициент |(4,5-5,3)|(4,6-5,3)|(3,5-4,0)|- |(4,6-5,3)|(5,0-7,0)|2,5*10-5 |

|линейного |*10-3 |*10-5 |*10-5 | |*10-5 |*10-5 | |

|30-150єС | | | | | | | |

|Температуропрово|- |0,20*10-6|0,18*10-6|0,13*10-6|0,18*10-6|0,19*10-6|- |

|температура, єС | |+110 |+115 |+110 |+115 |+125 |+125 |

|Коэффициент |- |(8-20)*10|(14-20) |14*106 |(20-40) |(10-15) |(4-8) |

|вязкости при | |6 |*106 | |*106 |*106 |*106 |

|Время |- |50-80 |120-150 |115 |120-140 |120-140 |110-140 |

|170єС и | | | | | | | |

|с | | | | | | | |

|Время выдержки, |80 |70 |- |- |- |- |- |

|Теплостойкость |- |- |130 |130 |- |- |- |

|Водопоглощение, |- |- |55 |55 |- |- |- |

|Плотность, |1,45 |1,40 |1,40 |1,40 |1,37-1,42|1,85 |1,85 |

|Насыпная |0,50 |0,45-0,75|0,50 |0,50 |0,30 |0,80 |0,80 |

|Ударная вязкость|- |3,3-6,0 |- |- |2,6-3,2 |- |- |

|Температура |- |140-170 |- |130-140 |135-140 |- |- |

|Усадка, % |0,4-0,8 |0,4-0,8 |0,4-0,8 |0,4-0,8 |0,4-0,8 |0,4-0,8 |0,4-0,8 |

Характеристика используемого сырья.

Основным сырьём для получения фенопластов являются фенолы (в том числе

замещённые), крезолы, ксиленолы и резорцин, а также формальдегид и фурфол.

Фенол – бесцветное кристаллическое вещество с характерным запахом,

температура плавления равна 40,9єС, кипения – 181,8єС, плотность – 1032

кг/м3. Примеси, например вода и крезолы, значительно снижают температуру

плавления фенола. Водные растворы щелочей легко растворяют фенол с

образованием фенолятов. Фенол растворяется также в формалине, этиловом

спирте, диэтиловом эфире, глицерине, бензоле, скипидаре, жирных кислотах и

их эфирах.

Химическая активность фенола при синтезе фенопластов определяется наличием

в его молекуле трёх подвижных атомов водорода – двух орто- и одного в пара-

положении к гидроксильной группе.

Крезол имеет три изомерные формы: 0-крезол (температура плавления равна

31єС, а кипения - 191єС), м-крезол (температура плавления равна 12,2єС, а

кипения – 202,2єС), n-крезол (температура плавления равна 34,7єС, а кипения

– 201,9єС).

Поскольку фенолы присоединяют формальдегид лишь в орто- и пара-положения к

гидроксильной группе, наибольшей функциональностью обладает м-крезол,

имеющий три подвижных водородных атома и образующий вследствие этого

термореактивные олигомеры: о- и n-крезолы, имеющие по два подвижных атома

водорода, образуют термопластичные олигомеры.

Ксиленолы существуют в виде шести изомеров. Технический ксиленол – смесь

изомеров – вязкая маслянистая жидкость от коричневого до чёрного цвета с

сильным неприятным запахом, температура кипения равна 200 – 220єС,

плотность – 1040кг/см3, растворяется в 10%-ном водном растворе щёлочи.

Основными источниками получения ксиленола являются крезольные фракции

смол, образующихся при термической обработке топлив.

Резорцин - белое кристаллическое вещество, с температурой плавления

равной 110,8єС, кипения – 276,5єС. он растворим в воде, спирте, диэтиловом

эфире и глицерине.

Характеристика технологии производства продукции.

Фенопласты представляют собой продукты поликонденсации, которые образуются

в результате взаимодействия фенолов и альдегидов.

Образование нерастворимых и неплавких продуктов поликонденсации

достигается с помощью реакций отверждения (Отверждение – это доведение

процесса поликонденсации до стадии, на которой достигаются необходимые

свойства продукта), в результате которой происходит смешивание молекул.

Эта реакция может проводится в несколько стадий – до состояния резита, т.е.

продукта полного отверждения, или до получения частично отверждённого

продукта.

Процесс поликонденсации зависит от следующих факторов, которые существенно

влияют на строение и свойства конечного продукта:

. Функциональность и реакционная способность исходных фенолов;

. Тип катализатора;

. Мольное соотношение фенол:альдегид;

. Продолжительность и температура реакции;

. pH реакционная среда.

При поликонденсации фенолов с альдегидами в зависимости от природы сырья и

условий реакции могут быть получены либо термопластичные, либо

термореактивные смолы.

Поликонденсацию в любой момент можно приостановить и при необходимости

продолжить. Стадии поликонденсации классифицируют по общим свойствам

фенопластов:

. стадия А – резолы или новолаки, плавкие и нерастворимые;

. стадия В – резолиты, ещё формующиеся при нагревании и способные к

набуханию;

. стадия С – резиты – конечные продукты поликонденсации, неплавкие,

нерастворимые.

Обычно для производства фенолоальдегидных смол применяют герметичные

вакуумные реакторы, соединённые с трубчатым холодильником и оборудованные

устройством для обогрева, анкерной мешалкой, термометром, манометром,

смотровым стеклом. Для сбора отгоняемого в ходе поликонденсации дистиллята

имеются два сборника, из которых дистиллят отводится в общую ёмкость.

Реакторы изготавливают из материалов, обладающих хорошей теплопроводностью

– медь, легированные стали, никель, сплавы, легированные молибденом, и

эмалированное железо.

Поликонденсацию можно проводить в одну или несколько стадий, при этом

можно изменять количество вводимых формальдегида и катализатора, а также

регулировать рН в ходе реакции.

В конце поликонденсации после образования эмульсии смолы в воде проводят

обезвоживание и удаление низкомолекулярных или летучих компонентов. Это

следует проводить особенно тщательно. При этом происходит укрупнение

молекул, что приводит к повышению вязкости и сокращению стадии В.

Обезвоживание проводят при пониженном давлении или в обычных условия.

Готовые смолы (фенопласты) затем выгружают из реактора в холодильные

агрегаты для затвердевания. Твёрдую смолу, имеющую температуру плавления 50

– 100єС, выгружают из охлаждающих устройств и загружают в деревянные

барабаны или мешки.

Для получения растворов смол или фенопластов в реактор в конце

обезвоживания вводят растворитель (этанол, метанол), а затем раствором

наполняют бочки или железнодорожные цистерны.

Об окончании поликонденсации часто судят по вязкости, являющейся важным

показателем для её дальнейшей переработки.

Блок-схема технологического процесса производства фенопластов:

|Катализатор |

Резолиты

|Резиты |

1. – перемешивание в герметическом вакуумном реакторе с

одновременным нагревом.

2. – поликонденсация в трубчатом холодильнике, сбор дистиллята и

отвод в общую емкость (стадия А).

3. – обезвоживание и удаление низкомолекулярных (летучих)

компонентов (стадия В).

4. – затвердевание в холодильном агрегате (стадия С).

5. –получение растворов.

2.Динамика трудозатрат при развитии технологического процесса производства

фенопласта.

Тж (x) = 2500/(17x2+4250)

Tп (x) = 0.002x2+0.5

1. Определим вариант развития технологического процесса.

Для этого по имеющимся зависимостям Тж (t) и Тп (t) построим график

изменения затрат живого, прошлого и совокупного труда.

[pic]

Исходя из поведения кривых, вариант развития технологического процесса

будет являться ограниченным.

2. Выявим характер развития технологического процесса. В данном случае

при экономии живого труда за счет роста прошлого процесс развития всегда

имеет трудосберегательный характер.

3. В случае наличия ограниченного варианта развития технологического

процесса установим момент времени, до которого такое развитие целесообразно

(т.е. экономический предел накопления прошлого труда).

Тс (t) = Тж (t) + Tп (t)

(Тс (t))/ = 0

(2500/(17x2+4250)+0.002x2+0.5)/=0

[pic]

4.Определим тип отдачи от дополнительных затрат прошлого труда.

Тж (x) = 2500/(17x2+4250)

Tп (x) = 0.002x2+0.5

[pic]

При увеличении Tп Тж будет уменьшаться. Значит тип отдачи – убывающий.

3.Уровень технологии технологического процесса.

Ограниченный путь развития называется рационалистическим. Он связан с

уменьшением затрат живого труда за счет роста затрат прошлого труда

Воспользуемся моделью рационалистического развития технологического

процесса:

[pic] , где L- производительность живого труда, B- технологическая

вооруженность, Y- уровень технологии.

Все параметры в данном соотношении являются функциями затрат живого и

прошлого труда.

[pic]

Дадим расчет параметров технологического процесса L, B, Y для момента

времени t = 3 года:

[pic]

С целью упрощения определения границы рационалистического развития

рекомендуется использовать понятие относительного уровня технологии:

Y* = Y/L = 1/Тп

[pic]

Это означает, что рационалистическое развитие целесообразно.

4.Структура технологического процесса.

Структура технологического процесса строится по принципу «матрешки»,

т.е. низшие по иерархии элементы структуры являются составной частью более

высоких. Таким образом, технологический процесс состоит из технологических

операций, которые, в свою очередь, подразделяются на технологические и

вспомогательные переходы. Технологические же переходы включают рабочие и

вспомогательные ходы.

Теперь дадим графическое изображение структуры технологического процесса.

Пооперационная структура технологического процесса производства фенопласта:

Предметные связи ( ), временные связи ( ).

Структура операции поликонденсации процесса производства фенопласта:

Предметные связи ( ), временные связи ( ).

Структура технологического перехода операции поликонденсации производства

фенопласта:

Предметные связи ( ), временные связи ( ).

По характеру технологического цикла технологический процесс производства

фенопласта является непрерывным. Данный процесс характеризуется

одновременным осуществлением и рабочих и вспомогательных действий (они

совместны во времени, но разнесены в пространстве). Именно по этой причине

такие процессы обладают наивысшей производительностью.

Заключение.

Объём производства и переработки фенопластов весьма значителен и

продолжает увеличиваться, хотя по темпам роста производства эти материалы

уступают ряду других поликонденсационных и особенно полимеризационных

пластмасс.

Переработкой фенопластов заняты во всех отраслях народного хозяйства:

химической промышленности, в машино-, приборо-, судо-, авиастроении.

Десятки тысяч рабочих разных профессий, бригадиров, мастеров создают

изделия из фенопластов. Главная их задача – обеспечить качество изделий

при наивысшей производительности. На это направлены усилия и технологов,

разрабатывающих прогрессивные, интенсивные технологические процессы; и

конструкторов, которые создают автоматически действующее оборудование,

которые сберегают время и освобождают рабочего от тяжёлых нагрузок.

Развитие промышленности фенопластов характеризуется бурным ростом. Если в

20 годах производство фенопластов исчислялось всего лишь десятками тысяч

тонн, к настоящему времени оно приблизилось к 70 млн. тонн.

В нашей стране темпы роста производства можно охарактеризовать следующими

данными: если в 1940 г было выпущено всего лишь около 24 тыс. т, то в

1990 – около 40000 тыс.т.

Непрерывное расширение областей применения фенопластов обусловлено их

преимуществом по сравнению с другими материалами их высокой экономической

эффективностью использования во всех отраслях народного хозяйства:

сокращаются капиталовложения в промышленность и затраты на материалы,

понижается стоимость изделий и во многих случаях увеличивается их

долговечность. Одна тонна пластмасс заменяет, как правило, несколько тонн

металла. В тоже время снижаются энергетические затраты. Так, на

производство и переработку пластмасс требуется нефти как энергетического

сырья в 5 раз меньше, чем для того же количества алюминия, и в 3 раза

меньше, чем для жести.

Список литературы:

1. А. В. Войчак ''Товароведение промышленного сырья и

материалов'' Киев, 1989.

2. Бахман А. , Мюллер К. ''Фенопласты'' М,1978.

3. Архангельский Б. А. ''Пластические массы. Справочное

пособие'' Л, 1961.

4. Г. И. Кутятин ''Пластические массы и товары бытовой

химии'' М, 1982.

5. Е. А. Брацыхин ''Технология пластических масс'' Л,1982.

6. ''Технология важнейших отраслей промышленности'' под

редакцией А. М. Гинберга М, 1985.

7. Никифоров ''Технология металлов и других конструкционных

материалов'' Сп,2000.

8. ТН ВЭД РБ Мн, 1992.

9. ОКП РБ

10. ГОСТ 5689-79 (Массы прессовочные фенольные. Технические

условия).

-----------------------

Фенол

Альдегид

Резол

новолаки

Низкомолекулярные (летучие) компоненты

Вода

Резолиты

Этанол

Метанол

Растворы смол или фенопластов

Перемешивание фенола и альдегида совместно с катализатором

Нагрев компонентов

Поликонденсация

Обезвоживание и удаление низкомолекулярных (летучих) компонетов

Затвердевание

Получение растворов

Вспомогательный переход

Подача смеси нагретых компонентов в трубчатый холодильник

Технологический процесс

Физико-химическое превращение исходного сырья

Вспомогательный переход

Сбор дистиллята и отвод в общую ёмкость

Вспомогательный ход

Движение разогретой смеси компонентов по трубчатому холодильнику

Рабочий ход

Действие холода на разогретую смесь компонентов

Вспомогательный ход

Движение дистиллята к выходу из трубчатого холодильника

Страницы: 1, 2

МЕНЮ

Технология Производства Фенопластов

ИНТЕРЕСНОЕ