Полиамид-6,6. Мономеры. Промышленные методы их получения. Технология получения полимера. Свойства полимера и области его применения. (Решение → 34463)

Заказ №38770

Полиамид-6,6. Мономеры. Промышленные методы их получения. Технология получения полимера. Свойства полимера и области его применения.

Ответ:

Исходными продуктами для получения ПА являются лактамы и аминокислоты, а также диамины и дикарбоновые кислоты: - -аминокапроновая кислота. Капролактам легко растворяется в воде и в большинстве органических растворителей. При гидролизе образуется  - -Додекалактам (лауриллактам) хорошо растворяется в спирте, бензоле, ацетоне, плохо — в воде. Полимеризуется он хуже, чем капролактам. - -Аминоэнантовая кислота (7-аминогептановая кислота) NH2(CH2)6COOH растворяется и воде и нерастворима в спирте, ацетоне и других органических растворителях. Производство и свойства полигексаметиленадипамида (анид, найлон 66, П-66) Полигексаметиленадипамнд (П-66, найлон 66) в промышленности получают из гексаметилендиамина и адипиновой кислоты реакцией поликонденсации: nH2N(CH2)6NH2 + nНООС(СН2)4НООС-HN(CHH2)6NHCO(CH2)4COnOH+(2n-1)Н2О Образование ПА из аминокислот, а также из дикарбоновых кислот и диаминов протекает с выделением воды, и ввиду небольших значений константы равновесия реакция поликонденсации имеет обратимый и равновесный характер. Равновесие можно сдвинуть в сторону образования полимера, если из сферы реакции удалять побочный продукт – воду. Молекулярная масса ПА определяется временем и температурой реакции. Соотношение исходных компонентов сильно влияет на завершение реакции поликонденсации и молекулярную массу полимера. Избыток одного из реагентов способствует образованию цепей полимера, на концах которых находятся группы, присутствующие в избыточном компоненте, что приводит к прекращению реакции роста цепи: nНООС(СН2)4СООН+(n+1)NH2(CH2)6NH2H[NH(CH2)6NHCO(CH2)4CO]nNH(CH2)6NH2 + 2nН2О При избытке диамина концевыми группами полимера будут — NH2, а при избытке кислоты —COOH. Для получения наиболее высокомолекулярного полимера при взаимодействии дикарбоновых кислот с диаминами оба компонента должны присутствовать в реакционной среде в строго эквимолекулярных количествах. Mолекулярная масса ПА находится в пределах 10 000-25 000. Избыток одного из реагентов в реакционной смеси приводит к ограничению молекулярной массы. Такой же эффект наблюдается при добавлении к реакционной смеси, составленной из эквимолекулярных количеств компонентов, монофункциональных соединений, которые способны реагировать с концевыми группами ПА. В зависимости от количества добавляемого монофункционального вещества, называемого стабилизатором или регулятором вязкости, можно получать ПА определенной степени поликонденсации вследствие прекращения роста цепей. Технологический процесс получения полигексаметиленадипамида состоит из следующих стадий: приготовление соли адипиновой кислоты и гексаметилендиамина (соль АГ), поликондеисация соли АГ, фильтрование расплава полиамида, охлаждение, измельчение и сушка полимера: Соль АГ готовят смешением 20 %-ного метанольного раствора адипиновой кислоты с 50-60%-ным метанольным раствором гексаметилендиамина в смесителе 1. При охлаждении выделяются кристаллы соли АГ, которые осаждаются в промежуточной емкости 2 и отделяются от метилового спирта в центрифуге 3. Затем соль АГ подают в реактор-автоклав 4, в который загружают также уксусную кислоту из расчета 0,2-0,5 % от массы соли. Соль АГ — белый кристаллический порошок с температурой плавления 190-191°С, нерастворимый в холодном метиловом спирте, но хорошо растворимый в воде. Реактор-автоклав представляет собой цилиндрический аппарат объемом 6-10 м3С и давлении 16- 17 МПа, выполненный из хромоникелевой стали и снабженный рубашкой для обогрева высокотемпературным теплоносителем (динилом или паром). Поликонденсацию проводят в атмосфере азота при постепенном нагреве реакционной смеси до 220 в течение 1-2 ч, от 220 до 270-280 °С в течение 1-1,5 ч, а затем снижают давление до атмосферного на 1 ч и снова повышают давление до 16-17 МПа. Такие операции проводят несколько раз. При снижении давления выделяющаяся в реакции вода закипает, пары ее удаляются из автоклава, перемешивая расплав полимера. Общая продолжительность процесса поликонденсации составляет 6-8 ч. Контроль процесса ведут по количеству выделившейся воды, пары которой конденсируются в холодильнике 5, а конденсат стекает в мерник 6. По окончании реакции расплав ПА с помощью сжатого азота через обогреваемую фильеру в виде лент продавливается в ванну 7 с проточной водой, в которой быстро охлаждается, и поступает на измельчение в резательный станок 8. Гранулы полиамида сушат в сушилке 9 струей горячего воздуха и затем подают на упаковку. Свойства Полиамид-6,6 относится к полимерам. Как известно, полимеры (от греч. polymeres – состоящий из многих частей, многообразный) – это химические соединения с высокой молекулярной массой (от нескольких тысяч до многих миллионов), молекулы которых (макромолекулы) состоят из большого числа повторяющихся групп (мономерных звеньев). Атомы, входящие в состав макромолекул, соединены друг с другом силами главных и (или) координационных валентностей. К полиамидам (ПА) относятся как синтетические, так и природные полимеры, содержащие амидную группу –СОNH2 или –СО–NН–. Из синтетических полиамидов практическое значение имеют алифатические и ароматические ПА. Алифатические ПА являются гибкоцепными кристаллическими (Скр = 40–70%) термопластами; молекулярная масса 8–40 тыс., плотность 1010– 1140 кг/м3 , температура плавления (кристалличности) 210–260 °С; расплав обладает низкой вязкостью в узком температурном интервале. ПА – гидрофильные полимеры, их водопоглощение достигает нескольких процентов (в отдельных случаях до 8%) и существенно влияет на прочность и ударную вязкость. Комплекс свойств ПА зависит от химического строения, определяемого соотношением амидных и метиленовых групп, количественно отражаемым числовым индексом марок (ПА-6,6; ПА-6,10). Полиамиды относятся к термопластичным материалам, то есть после формирования они могут быть расплавлены и снова сформованы. Это свойство является очень существенным для применения полиамидов в самых разных отраслях экономики, в том числе и в производстве оправ. Полиамиды (PA, Nylon) – наиболее широко применяемый класс конструкционных термопластичных материалов. Область применение – получение синтетического волокна и некоторых конструкционных деталей.