Хімізм процесу отримання пластмаси АСТ-Т

 

 

 

 

 

 

 

 

Закінчення  таблиці 1.1 – Склад пластмаси  АСТ-Т 

Різновид порошку	Найменування компоненту	Структурна формула	Відносна молекулярна маса	Вміст компоненту
Порошок   АСТ-Т-Т  (карбокрил)	Сополімер ПММА і МА кислоти         Пероксид бензоїлу  Окис цинку	CH3      [-CH2-C-]n –     O=COCH3           CH3      [-CH2-C-]m      O=COH (C6H5COO)2       ZnO	120 –130тыс.              242        81.4	97.7+0.3       1.8+0.2 0.5+0.1
Рідина  АСТ-Т  АСТ-Т-Т  АСТ-Т-Н	ММА     Діметиланілін Гідрохінон	CH3 CH2=C – C=0                 OH C6H5N(CH3) 2 C6H602	110   121 110	96.966+0.3   3.0+0.3 0.04+0.061

 

 

На практиці застосовують формувальну масу одержану змішенням порошку і рідини в  співвідношенні 1:0,75.

Тверднення  акрилових пластмас відбувається при 293+4 К протягом 75 хв.

Взаємодія пероксиду бензоїлу з діметиланіліном приводить до утворення комплексу аміду з пероксидом з одночасним утворенням бензоатного радикалу. Відомо, що ініціюючим агентом при полімеризації виступає тільки бензоатний радикал, який приєднується по подвійному зв’язку, і дає початок росту полімерного ланцюга.

 Фізико-хімічні  властивості акрилових самотвердіючих пластмас зведені в табл.1.2.

 

 

 

 

Таблиця 1.2 – Властивості пластмаси АСТ-Т 

Показник	Порошок	Рідина
Зовнішній вигляд	Бісерний порошок різної дисперсності і кольорів	Злегка жовтувата з різким запахом  рідина
Розчинність	Розчиняється в діхлор-етані, ацетоні, хлорофор-мі, складних ефірах, мурашиній, янтарній і оцтовій кислотах, аро-матичних в/в ; не розчиняється в спиртах, оліфатичних в/в і простих ефірах	Змішується з органіч-ними розчинниками
Розчинність у воді при 293 К	Не розчиняється	1.56 +0.06/100гр.
Насипна густина	700 кг/м3
Дія мінеральних кислот і лугів	Стійкий до дії мінеральних кислот і лугів	Піддається омиленню в кислих і  лужних середовищах

 

 

1.4 Характеристика  сировини і  допоміжних матеріалів

1.4.1 Ефір метакрилової кислоти (ГОСТ 20570 – 74)

C₅H₈O₂ – молекулярна маса =100,11

Безбарвна, прозора рідина    

Густина при 293 К – 0,942 +0,03

Пари  ефіру з повітрям утворюють вибухонебезпечну суміш.

Межа  запалювання пари в повітрі 1,15-1,16% .

Температурні  межі запалювання пари в повітрі :

нижній 275 К

верхній 230 К  

Гранично  допустима концентрація в повітрі  робочої зони складає 10мг/м³

 

 

1.4.2 Пероксид  бензоїлу (ГОСТ – 14888 – 78)

C₁₄H₁₀O₄ – молекулярна маса 242,16

Білі  або злегка жовтуваті гранули  розміром до 5 мм без грудок.

Нестійка  речовина розкладається з вибухом  при ударі.

Масова  частка води, 22-28 %.

Масова  частка в сухому продукті, 98.2 %.

Температура топлення сухого пероксиду бензоїлу 394 К.

 

1.4.3 Крохмаль  картопляний ГОСТ – 7699-78

(С₆ Н₁₀ О₅)_n

Білий порошок, нерозчиний у холодній воді, спирті, ефирі. У гарячій воді набухає і утворює колоїдний розчин – клейстер.

Питома вага – 1,5 – 1,6 г/мл.

 

1.4.4 Дибутилфталат ГОСТ –8728 –77Е

Горюча  безбарвна рідина з отруйними  властивостями.

Температура кипіння 340 К.

Температура спалаху 321 К.

Температура самозаймання 390 К.

Концентровані пари викликають роздратування верхніх  дихальних шляхів.

 

1.4.5 Гідрохінон  ГОСТ –19627 –74

C₆H₄(OH)₂ – молекулярна маса =110,11.

Білий або  сіруватий кристалічний порошок, розчинимо  у воді, спирті, ефірі.

При тривалій дії світла, кристали гідрохінону  темніють і втрачають блиск.

 

 

 

1.5 Опис технологічного процесу  виробництва пластмаси АСТ-Т

1.5.1 Приготування суміші рідких  компонентів для порошку АСТ-Т

Порошкові суміші рідких компонентів (ММА і ДБФ) проводять в збірнику змішувачі. Перед завантаженням  збірник змішувач перевіряють на міцність і справність вентилів комунікацій  шляхом створення вакууму при  закритих вентилях. За допомогою спеціального ключа відкриваємо пробку на бочці  з ДБФ і опускаємо всередину  бочки гнучкий шланг. В змішувач через терези за допомогою вакууму  завантажують наважку ДБФ (5 % від  суміші ММА). Потім за допомогою спеціального омідненого ключа відкривають пробку на бочці з ММА і виймають прокладку. На мідний накінечник шлангу, сполучений з матеріальною лінією за допомогою накидної шайби, укріплюють бронзову сітку і наконечник з сіткою опускають всередину бочки. У випадку якщо ММА поступає на завод не в бочках, а в цистернах, то гнучкий шланг опускають в цистерну.

Збірник і гнучкий шланг захищені заземленням  від статичної електрики.

ММА за допомогою  вакууму перекачують з бочки  або цистерни в збірник. Заповнення збірнику необхідною кількістю суміші визначають за загорянням сигнальної лампочки, що визначає верхню межу заповнення рідини в збірнику.

Перемішування ММА і ДБФ в збірнику здійснюється за допомогою вакууму, який контролюється  за допомогою вакууметру, встановленого на збірнику змішувачі.

 

1.5.2 Приготування  стабілізатору 

При суспензійній полімеризації як стабілізатор застосовують крохмальний  клейстер. Його готують безпосередньо  перед завантаженням реактора. Для  заварювання крохмалю, невелику кількість  води перемішують з крохмалем. Зважування крохмалю проводять на терезах. Потім  воду нагрівають до 358 К, яку контролюють  лабораторним ртутним термометром  з межею розподілу 273-373 К. Перемішуючи  крохмаль вливають гарячу воду. Перемішування  відбувається протягом 5-7 хв.

Контроль  часу проводиться механічним секундоміром за ГОСТ 5072 – 79 або механічним наручним годинником за ГОСТ 19733-73 .

Якість  колоїдного розчину крохмалю визначається візуально; він повинен бути однорідним, без згустків, напівпрозорим з  голубуватим відтінком.

 

1.5.3 Подготовка ініціатору

Як ініціатор полімеризації  застосовують пероксид бензоїлу. Зберігають пероксид бензоїлу під водою в скляних балонах, поліетиленових бочках або поліетиленових мішках.

Пероксид  бензоїлу зневоднюють фільтрацією на нутч-фільтрі крізь бязь протягом 2.5-3.0 годин (час контролюється за годинником).

Після збезводнення пероксид бензоїлу повинен містити 75 % основної речовини, інакше пероксид перераховують на 75 %-ву.

 

1.5.4 Полімеризація 

Полімеризацію проводять в реакторі-полімеризаторі. Перед завантаженням реактор  промивають водою очищають стінки реактора, перевіряють обертання мішалки.

Завантаження  здійснюють в такому порядку 

1) Демінералізована вода;

2) Крохмальний клейстер;

3) Мономер; 

4) Пероксид бензоїлу.

Після закінчення завантаження проводять перемішування  реакційної маси. Через 10 хв при Р=0,3 МПа починають нагрів реакційної маси. Нагрів проводять протягом 35 хв до температури 358 К. Досягши заданої температури проводять охолодження реакційної маси на 5-10 К і за допомогою пробомеру беруть пробу суспензії.

Однорідність  і стабільність суспензії вказує на нормальний хід процесу. При швидкому розшаруванні суспензії пробу вважають поганою. У такому разі пробу нагрівають на 5-10 К. При досягненні позитивної проби, реакцію продовжують.

У цей  період відбувається (за 30-40 хв.) мимовільний  підйом температури до 353-358 К за рахунок  екзотермічної реакції полімеризації. Рівномірність підйому температури  забезпечується періодичною подачею  теплоносія (води) в сорочку реактора. При припиненні підйому температури  припиняють подачу теплоносія (води) в  сорочку реактора, зупиняють мішалку  і відбирають пробу суспензії. Явне відділення порошку від маточнику, відсутність клейкості і різкого  запаху мономеру свідчать про закінчення процесу полімеризації. При негативній пробі продовжують перемішування  реакційної маси ще 15-20 хв., а при  необхідності підвищують температуру  на 5-10 К до позитивної проби.

При закінченні полімеризації суспензію охолоджують  до 323 К. Охолоджену суспензію перекладають в проміжний мірник під вакуум протягом 10-15 хв.

Відкривають завантажувальний люк, занурюють в  реактор шланг, відкривають вентиль  вакуумної машини і проводять  вивантаження. По закінченню вивантаження реактор ретельно промивають водою  з шланга, потім воду перекачують  в проміжний збірник, а великі гранули відбирають вручну. Весь процес складає 2.5-3.0 години.

 

 

 

 

 

1.5.5 Руйнування  залишків стабілізатору суспензії  після полімеризації 

У порожній збірник суспензії, через  люк завантажують наважку амілолітичного ферменту амілосубтиліну, заздалегідь зваженого в цеховій лабораторії на лабораторних терезах ГОСТ 19491 –74 .

Перекачування суспензії з одної операції синтезу  проводять протягом 10-15 хв., після чого реактор-полімеризатор промивають водою, яку також перекачують в збірник суспензії.

Суспензію з ферментом витримують при працюючій  мішалці протягом 20 хв., а потім вакуумом перекачують в напірні збірники. В один напірний збірник закачують одну операцію синтезу. Допускається проводити руйнування крохмалю в напірних збірниках, час витримки суспензії при цьому збільшується до 45 хв. Кінець реакції ферментативного гідролізу контролюється в пробі суспензії.

На білу пластинку (кахель, пластик) наносять небагато суспензії і додають одну краплю 0.02 н розчину йоду. Жовте забарвлення  проби вказує на повноту реакції. За відсутності повноти реакції (колір проби суспензії з синім  відтінком) продовжують перемішування  суспензії.

У випадку  якщо протягом 60 хв. з часу завантаження ферменту не досягнута повнота реакції, додають ще невелику кількість ферменту і продовжують перемішування  протягом 20 хв.

 

1.5.6 Центрифугування  і промивка полімеру

Відділення полімеру від маточника  проводять центрифугуванням суспензії. Для видалення з поверхні порошку  залишків маточнику, що містить водорозчинні продукти гідролізу крохмалю, одночасно  з центрифугуванням проводять промивку порошку водою. Центрифугування  і промивку порошку проводять  на центрифузі, встановленій під напірним збірником.

Вогкість  порошку після центрифугування  складає до 10 %.

Через 8-10 хв. після початку центрифугування  разом із суспензією подають воду для промивки. Подачу води припиняють за 3-5 хв. після закінчення спуску суспензії. Центрифугування проводять до повного  припинення виходу промивних вод. Вогкість порошку після центрифугування  і промивки складає 10-12 %.

Механічні втрати на операцію складають 0.5 % (дрібна частина порошку, що проходить крізь  фільтр разом з маточником). Після  кожної зміни перевіряють пастку збірнику суспензії, після кожної операції пастку напірних збірників.

Вологий порошок за допомогою вакууму  поступає в збірник вологого порошку, в тому випадку, якщо сушка проводиться  на сушці “Петцольд”. Якщо порошок сушиться на сушці безперервної дії, то вологий порошок поступає відразу в приймальний бункер сушки, в якому передбачено стушуючий пристрій для запобігання зависанню осаду. З бункеру порошок безперервно поступає в шнековий живильник. Самоплив поступає в збірник маточнику, де його намочують, а потім боронять протягом 7-8 годин. Води крізь спускну трубу спускають в каналізацію. В нижній частині збірнику нагромаджується осад дрібного порошку, що пройшов крізь бязевий фільтр. Періодично (раз на тиждень) цей порошок подають на центрифугування. Вихід найдрібнішої фракції 0.05-0.07 %. Втрати на операцію складають 0.43-0.45 %.

 

1.5.7 Сушка  порошку

Сушка вологого порошку проводиться  в пневматичній сушарці безперервної дії протягом 30-45 хв. До початку сушки  включають калорифер сушарки. Температура  пари, що виходить 403-413 К. Через 15-20 хв. включається  вентилятор високого тиску і перевіряють  наявність тяги через контрольний  люк. Досягши температури 398 К приступають  до сушки порошку. Подачу вологого порошку  проводять самопливом з приймального бункеру через шнековий живильник. Шнек подає вологий порошок в  сушильну трубу. Сушиться порошок в  зваженому стані гарячим повітрям при температурі 398 К.Сухой порошок поступає в збірник дозатор сухого порошку. Втрати порошку складають 1.5-2 %.

 

1.5.8 Просів  і фасування порошку 

Зі збірників сухий порошок  самопливом падає в завантажувальну  камеру вібраційного сита. Швидкість  подачі порошку регулюється за допомогою  пробкового крану, встановленого на матеріальній лінії від збірника до сита.