Отчет по лабораторной работе №3 по теме: Получение смесевого композита Дисциплина: Полимерные композиционные материалы и контроль качества полимерных материалов Раб - файл

скачать (111 kb.)




Отчет по лабораторной работе № 3

по теме: Получение смесевого композита

Дисциплина: Полимерные композиционные материалы и контроль качества полимерных материалов



Работу выполнили:







студенты гр. 2ДМ91









(Подпись)















(Подпись)








































Работу проверил:







доцент, к.х.н.









(Подпись)















(Дата)




Томск – 2020 г.

Оглавление




Теоретическая часть 3

Экспериментальная часть 7

Обсуждение результатов 8

Вывод: Были получены покрытия на основе полимер-битумной композиции, приготовленной смешением растворов полимера (НПС) и битума. Для дальнейшего изучения зависимости свойств лакокрасочных покрытий от состава композиции изменяли содержание НПС:битум (100:0; 20:80; 40:60 % масс.). В следующей работе будут проводится испытания данных покрытий. 9

Список литературы 10



Цель работы: Получение смесевого композита на основе нефтеполимерной смолы (НПС) и битума.

Теоретическая часть


Смесевые полимерные композиции – смеси, в которых один из компонентов вводится в относительно небольшом количестве в качестве модификатора для улучшения какого-либо свойства базового полимера. При этом модификатор обычно достаточно хорошо совместим с основным компонентом.

На основе этих композиций получают лакокрасочные покрытия, для этого в смесь вносят битум и растворитель. Композиционное вяжущее получают путем смешивания битумов с нефтеполимерной смолой в заранее установленных количествах.

Структура нефтеполимерной смолы характеризуется пространственной сеткой нерегулярного строения. Такие полимеры отличаются высокой термостабильностью.

Нефтеполимерная смола, получаемая из нефтяного сырья, имеет хорошую совместимость с битумом и другими нефтепродуктами. Введение нефтеполимерной смолы в маловязкие битумы и нефтяные остатки способствует возникновению в вяжущем пространственной сетки, повышающей вязкость и когезионную прочность материала.

Нефтеполимерные смолы – это продукты полимеризации непредельных (диеновых и этиленовых) углеводородов, содержащихся в отходах процесса крекинга и пиролиза нефти, которые могут быть использованы взамен дефицитных продуктов природного происхождения и, прежде всего растительных масел и канифоли, стоимость которых в 5-7 раз выше стоимости НПС.

При пиролизе углеводородов нефти, наряду с целевыми продуктами – этиленом и пропиленом, образуются жидкие продукты пиролиза (ЖПП).

Жидкие продукты пиролиза, образующиеся на этиленовых производствах, подразделяют на пироконденсат (или легкая смола пиролиза) и тяжелую смолу пиролиза. Пироконденсат выкипает до 200 °С, а тяжелая смола - свыше 200 °С. Возможно деление ЖПП на более узкие фракции, в которых концентрируются непредельные и ароматические углеводороды. Разрабатываемые и реализованные в промышленности процессы предусматривают выделение из пироконденсата следующих фракций: C5, бензол-толуол-ксилольной (БТК) или бензол-толуольной (БТ), С9. Из тяжелой смолы выделяют нафталиновый концентрат, алкил-нафталиновую, аценафтеновую, флуореновую, антрацен-фенантреновую фракции.

Фракции жидких продуктов пиролиза содержат ценные алкенилароматические, диеновые и другие углеводороды. Например, во фракции С5 (температура выкипания 30-70 °С) присутствуют изопрен, циклопентадиен, пиперилены, а во фракции С8-9 (температура выкипания 130-190 °С) - стиролы, инден, винилтолуолы. Фракция С9 (температура выкипания 150-190 °С) пироконденсата, получаемого при пиролизе бензина на промышленных установках пропиленового режима, содержит 49,4 % реакционноспособных алкенилароматических углеводородов и дициклопентадиена, при более жестких условиях пиролиза содержание этих соединений увеличивается до 60,8 %.

В зависимости от вида сырья и условий пиролиза выходы отдельных фракций и их состав значительно изменяются.

Синтез нефтеполимерных смол осуществляют полимеризацией непредельных углеводородов (мономеров), содержащихся в исходном сырье. В зависимости от участвующего в процессе полимеризации промежуточного активного центра (радикала или иона) различают радикальную и ионную полимеризации.



Ионная полимеризация

При ионной полимеризации протекает взаимодействие катализатора и мономера с образованием каталитического комплекса, который диссоциирует на ионы. В этом случае катализаторы не входят в состав полимера и поэтому не расходуются в процессе полимеризации.

Ионная полимеризация протекает с образованием либо карбкатиона, либо карбаниона с последующей передачей по цепи положительного или отрицательного заряда (катионная или анионная полимеризация).

Катализаторами анионной полимеризации служат электродонорные соединения, к которым относятся щелочные металлы и их амиды, металлоорганические соединения щелочных металлов. В анионную полимеризацию легко вступают мономеры винилового и дивинилового рядов, содержащие электроноакцепторные заместители у двойной связи (акрилонитрил, акриловые эфиры и др.) практически не присутствующие в сырье для синтеза НПС, поэтому для синтеза НПС этот способ полимеризации не используют.

В катионную полимеризацию легко вступают мономеры винилового и дивинилового рядов жидких продуктов пиролиза, содержащие электронодонорные заместители у двойной связи (α-метилстирол, изопрен, изобутен и др.), поэтому этот способ полимеризации широко используется для синтеза НПС. В качестве катализаторов катионной полимеризации применяют различные вещества, обладающие электроноакцепторными свойствами. Среди этих катализаторов можно выделить следующие основные группы:

1. Протонные кислоты (H2SO4, H3PO4, HCl, HBr, HF). До настоящего времени широко применяли H2SO4, но при использовании этого катализатора, как правило, ухудшается цвет получаемых НПС и требуется удаление из полимеризата высокомолекулярных сульфокислот и эфиров, которые способствуют образованию стойкой эмульсии. Поэтому, несмотря на высокие выходы смолы (34-40 % в расчете на сырье), от использования H2SO4 отказались.

2. Апротонные кислоты – катализаторы Фриделя-Крафтса (AlCl3, BF3, AlBr3, SnCl4, TiCl4, FeCl3. Все катализаторы Фриделя-Крафтса требуют присутствия сокатализатора – донора протона, которым может быть вода, органическая кислота и даже углеводород. Наиболее широко в практике синтеза НПС используют AlCl3 и каталитические комплексы на его основе. Он наиболее доступен, имеет невысокую стоимость, обеспечивает высокий выход целевых продуктов и скорость полимеризации, позволяет использовать в качестве исходного сырья продукты пиролиза с широкими пределами кипения и получать тугоплавкие смолы.

3. Катализаторы Циглера-Натта – комплексные соединения, образующиеся при взаимодействии алкилпроизводных металлов I-III групп Периодической системы с галогенидами переходных металлов (например, Al(С2Н5)3-TiCl4) и их достаточно редко используют при синтезе НПС. В присутствии этих катализаторов полимеризация многих непредельных мономеров протекает при атмосферном давлении и комнатной температуре и образуются полимеры с более высокими механическими показателями и теплостойкостью, чем при использовании других катализаторов.





Отчет по лабораторной работе № 3
Учебный материал
© nashaucheba.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации