Технология полимерных материалов
Синтез, модификация, стабилизация, рециклинг, экологические аспекты: Учебное пособие
Покупка
Тематика:
Технология полимерных материалов
Издательство:
Профессия
Год издания: 2011
Кол-во страниц: 536
Дополнительно
В книге приведены сведения по физико-химии и разновидностям синтеза полимеров, дано описание промышленных технологий производства важнейших типов полимеров, современных способов получения пластмасс, технологий переработки вторичного полимерного сырья, экологии производств и методов защиты окружающей среды. Издание адресовано инженерно-техническим работникам промышленности пластмасс и специалистам по защите окружающей среды, и может быть использовано в качестве учебного пособия для студентов полимерно-технологических специальностей.
Тематика:
ББК:
УДК:
ОКСО:
Скопировать запись
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов.
Для полноценной работы с документом, пожалуйста, перейдите в
ридер.
w циц «профессия», i.ui4. see npaia «птптмы.
А. Ф. Николаев, В. К. Крыжановский, В. В. Бурлов,
Э. С. Шульгина, Н. А. Лавров, И. М. Дворко, Е. В. Сивцов, Ю. В. Крыжановская, А. Д Семенова
ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛИМЕРНЫХ
МАТЕРИАЛОВ
Под общей редакцией В.К. Крыжановского
Рекомендовановкачеств еучебного пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся по специальности
<*Химич еская техн ология в ы сокомолекулярных со един енийэ
ЦЬН !1OriFAHCXiAi^ FibH-sIX
ПРОФЕССИЯ
Санкт-Петербург
2011
w циц «профессия», i.ui4. see npaia «птптмы.
УДК 66.01
ББК 35.71
Печатаетсяпо решениюУченого Совета ГУО ВПОСанкг-Петербургский ГосударственныйТехнологическийинстигут (техническийуниверситет) от 25.12.2007 г.
Рецеюенгьс
Зав. кафедр ой технологии полимеров и композитов СПб ПУ киноителе-видения, д-р техн, наук, пр оф. С.С. Мнацаканов
Чл.-кор. FAH, засл.изобретатель РФ, д-р хим. наук, пр оф. Е.Ф. Панарин Чл.-кор.Р4Н, д-р хим. наук, пр оф. ИА. Новаков
Д-р хим. наук, пр оф. Н.В. Сиротинкин
Н63 Технология полимерных материалов: учеб, пособие / А.Ф. Николаев, В.К Крыжановский, В.В. Бурловидр.; под общ. ред. В.К. Крыжановско-го. —СПб.: ЦОП«Профессиям, 2011. — 536 с.,ил.
ISBN 978-5-93913-152-0
Вкнигеприведжы сведенияпофизико-химиии разновидностям синтеза полимеров, дано описаниепромышлэшыхтехнологий протвводстваважнач-ших типов полимеров, с овр елейных спо со б ов получения пластмас с, техноло -гийр ециклир оваиия вторичного полимерного сьфья. С о держатся сведэшя по экологии пр оизводств и методам защиты окружающ^! ср еды.
Изданиеадр ес о ван о инжжерно-тжническим работникампромышлэшо -ста пластмас с и спедиалистампо защите окружакщей среды. Оно может бьпъ и сп о льз о ван о в качестве учебного по с о бия для студаггов полим ерно -техно -логических специальности.
УДК 66.01
ББК 35.71
Все права защищены, Никакая часть данной книга не может быть воспроизведена в какой бы то ни было форме без письменного разр ешення владельцев авторских прав, Информация, содержащаяся в данной книге, получена из источников, рассматриваемых нзда тельств ом как надежные. Тем не менее, имея в виду в озможные челов ече окне или техннче окне ошибки, издательство не может гарантировать абсолютную точность и полноту приводимых сведений и не несет отв етствеино стн за возможные ошибки, связанные с использованием книга,
IS BN 978-5- 93913-152-0 Изд-во « Пр оф ессиям, 2008
© НиколаевА.Ф., КрыжановскийВ.К,
Бурлов В. В., Шульгина Э.С., Лавр ов Н А., Дворко И. М., Сивцов Е.В.,КрыжановскаяЮ.В., СеменоваА.Д., 2008
© ЦОП<Профессиям, 2011
© Оформление: ЦОП «Профессиям, 2011
w циц «профессия», i.ui4. see npaia «птптмы.
Содержание
Предисловие....................................................... 10
Основные сокращения............................................... 13
Введение.......................................................... 16
Общие понятия................................................. 16
Состояние и тенденции развития полимерной отрасли............. 17
Групповая классификация полимерных материалов ................. 21 ,
Часть I. Основные понятия химии и физикохимии полимеров........... 23
Глава 1. Химическое строение, структура и физические состояния полимеров . 24
1.1. Общие сведения о полимер ах и их номенклатур а .......... 24
1.2. Методы получения синтетических полимеров................. 29
1.3. Молекулярные характеристики полимеров ................... 31
1.4. Физическая структураи со стояния полимеров............... 33
1.5. Пластификация полимеров................................... 42 ¹
Глава 2. Получение полимеров....................................... 44 '
2.1. Полимеризация............................................ 44
2.1.1. Радикальная полимеризация .......................... 45
2.1.2. Ионная полимеризация................................ 54
2.1.3. Катионная полимеризация............................. 55
2.1.4. Анионная полимеризация.............................. 56
2.1.5. Координационно-ионная (стереоспецифическая) полимеризация .. 58
2.1.6. Ступенчатая полимеризация............................ 60 ,
2.2. Сополимеризация ......................................... 61
2.3. Технические способыпроведения гомо-и сополимеризации..... 63
2.4. Поликонденсация ......................................... 65
2.4.1. Влияние р азличных ф актор овна скор о сть п оликон ден с ации и молекулярную массу ...................................... 69
2.4.2. Совместная поликонденсация.......................... 70
2.4.3. Технические способыпрове дения поликонденсации...... 70
Глава 3. Модификация полимеров.................................... 72
3.1. Общие понятия и методы мо дификации полимеров............ 72
3.2. Модификация полимеров низкомолеку лярными веществами (на примере производних целлюлозы)................................... 77
ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА ПЛАСТМАСС
3.3. Модификация олигомеров олигомерами........................... 79
3.4. Модификация ненасыщенных полиэфирных смол полимеризующимся мономером..................................................... 80
3.5. Комбинированная химическая модификация полимеров (на примере получения материалов медицин ского назначения) ................... 82
Глава 4. Старение и стабилизация полимеров............................ 84
4.1. Процессы старения полимеров.................................. 84
4.1.1. Природа активных центров в процессах старения и их физико-химические особенности....................................... 86
4.1.2. Термическое старение в отсутствие кислорода............ 87
4.1.3. Термоокислительное старение ........................... 89
4.1.4. Термоокислительная деструкция некоторых полимеров...... 91
4.1.5. Старение поддействием света............................ 95
4.1.6. Другие виды старения................................... 96
4.2. Защита полимеров от старения................................. 97
4.2.1. Защита полимеров от термического и терм о окислительного стар ения.................................................... 98
4.2.2. Защита полимеров от светового старения.................101
4.2.3. Защита полимеров от ионизирующих излучений.............102
4.3. Методы введения стабилизаторов...............................102
Часть II. Полимеры, получаемые по реакциям полимеризации..............105
Главаб. Технология производства полиолефинов ........................106
5.1. Производство полиэтилена низкой плотности....................107
5.2. Производство полиэтилена высокой плотности...................111
5.3. Другие способыпроизводетва полиэтилена.......................115
5.4. Производств о полипропилен а.................................118
5.5. Завершающая обработка полиолефинов ..........................121
5.6. Сведенияпо технике без опасности при произ в о детве полиолефинов.122
5.7, Свойства и применение полиэтилена............................124
5.8. Получение, свойства и применение сополимеров этилена.........130
5.9. Модифицирование полиэтилена..................................132
5.10. Свойства и применение полипропилена.........................133
5.11. Свойства и применение других полиолефинов...................135
Главаб. Технология производства поли стирольных пластиков.............137
6.1. Производство полистирол а и ударопрочного полистирола в массе.....138
6.2. Производство полистирола и сополимеров стирола в суспензии...143
6.3. Производство полистирола для вспенивания блочно-суспензионным методом.......................................................145
6.4. Производство ударопрочного полистирола блочно-суспензионным методом...........................................................147
6.5. Производство полистирола в эмульсии..........................148
6.6. Производство АБС-сополимеров в эмульсии......................150
6.7, Производство пенополистирола.................................152
6.8. Сведенияпо технике без опасности при производстве полистир ольных пластиков.........................................................153
6.9. Свойства и применение полистирольных пластиков...............154
6.9.1. Полистирол и ударопрочный полистирол...................154
6.9.2. Сополимеры стирола.....................................155
6.9.3. Пенополистирол.........................................157
6.9.4. АБС-сополимеры.........................................157
СОДЕРЖАНИЕ
5
Глава?. Технология производства полимеров на основе хлорированных непредельных углеводородов.............................................159
7.1. Производство поливинилхлорида в массе.........................160
7,2. Производство поливинилхлорида в суспензии.....................162
7,3. Производство поливинилхлорида в эмульсии......................164
7,4. Производство жесткого поливинилхлорида........................166
7,5. Производство эластичного поливинилхлорида.....................168
7,6. Производство пенополивинилхлорида.............................169
7,7, Св едения по технике б ез опасно сти пр и производств е поливинилхлоридов .............................................................171
7,8. Свойства и применение поливинилхлоридных пластмасс............172
7.8.1. Жесткий ПВХ.............................................173
7,8.2. Эластичный ПВХ..........................................174
7,8.3. Пенополивинилхлорид.....................................176
7,8.4. Хлорированный ПВХ.......................................176
7,8.5. Сополимеры ПВХ..........................................177
Глава 8. Технология производства полимеров на основе фторированных непредельных углеводородов.............................................179
8.1. Производство политетрафторэтилена и сополимеров тетрафторэтилена в суспензии и эмульсии.............................................180
8.2. Пр оиэводство политрифторхлорэтилен аи сополимеров трифторхлор-этилена в суспензии................................................182
8.3. Производство поливинилфторида и сополимеров винилфторида в суспензии........................................................183
8.4. Производство поливинилиденфторида и сополимеров винилиденфто-ридав суспензии....................................................183
8.5. Сведения по технике без опасности производств ................183
8.6. Свойства и применение фторопластов............................184
8.6.1. Политетрафторэтилен и сополимеры тетрафторэтилена.......184
8.6.2. Политрифторхлорэтилен и сополимеры трифторхлорэтилена...186
8.6.3. Поливинилфторид, поливинилиденфторид и сополимеры винил-иденфторида...................................................187
8.6.4. Марочный ассортимент фторопластов ......................187
Глава 9. Технология производства поливинилацетатных пластмасс..........190
9.1. Производство поливинилацетата в растворе......................191
9.2. Производство поливинилацетата в эмульсии......................193
9.3. Производство поливинилацетата в суспензии.....................194
9.4. Производство поливинилового спирта............................195
9.5. Производство поливинилацеталей................................198
9.6. Сведения по технике без опасности производств ................201
9.7, Свойства и применение поливинил ацетатных пластмасс ..........202
9.7,1, Поливинилацетат и сополимеры винилацетата...............202
9.7,2. Поливиниловый спирт.....................................203
9.7,3. Поливинилацетали........................................203
Глава 10. Технология производства полимеров и сополимеров на основе акриловой и метакриловой кислот и их производных.......................205
10.1. Производство полиметилметакрилата в массе....................206
10.2. Производство полиметилметакрилата и сополимеров метилметакрилата в суспензии................................................210
10.3. Производство полимеров исополимеров эфиров акриловой и метакриловой кислот....................................................212
ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА ПЛАСТМАСС
10.4. Производство полиакриламида.................................213
10.5. Сведения по технике без опасности производств...............214
10.6. Свойства и применение полиакрилатов.........................214
10.6.1. Полиметилметакрилат и сополимеры метилметакрилата......214
10.6. 2. Другие полимерии сополимеры •эфиров акриловойи метакриловой кислот...............................................216
10.6.3. Полиакриламид ........................................217
Глава 11. Технология производства, свойства и применение простых полиэфиров, простых виниловых эфиров и поливинилпирролидона.........219
11.1. Простые полиэфиры...........................................219
11.1.1. Производств о полиметилен окси да и сополимеров формальдегида .......................................................220
11.1.2. Производство полиэтилен-и полипропилен оксида.........223
11.1.3. Производство поли-3,3-бис(хлорметил) оксацикло бутан а.223
11.1.4. Производство поли-2,6-диметилфенилен оксида...........225
11.1.5. Сведенияпо технике без опасности при производстве простых полиэфиров....................................................226
11.1.6. Свойства и применение полиметилен оксида..............226
11.1.7, Свойства и применение полиэтилен оксида и полипропилен-оксида........................................................228
11.1.8. Св ойств а и применение п оли-3, 3 - бис (хлор метил) оке ацикло-бутана........................................................229
11.1.9. Свойства и применение поли-2,6-диметилфенилен оксида...230
11.2. Технология производства полимеров и сополимеровпростыхвинило-вых эфиров.........................................................231
11.2.1. Сведенияпо технике безопасности.......................231
11.2. 2. Свойства и применение полимеров и сополимеров простых виниловых эфиров .............................................232
11.3. Технология производства, свойства и применение поливинилпирролидона.............................................................233
Часть III. Полимеры, получаемые по реакциям поликонденсации............235
Глава 12. Технология производства амин о альдегидных смол..............236
12.1. И сходные продукты..........................................237
12.2. Особенности взаимодействия карбамида и меламина с формальдеги дом. Строение и отверждение амидо форм альдегидных смол.......239
12.3. Производство олигомерных кар б амидо формальдегидных смол (КФ С) ..246
12.4. Пр оизв о дств о КФ С н а о сн ов е кар б амидо ф ормаль дегидных конц ен -тратов.............................................................252
12.5. Применение амин о формальдегидных смол......................253
12.6. Сведения о технике безопасности.............................254
Глава 13. Технология производства феноло альдегидных смол..............255
13.1. И сходные продукты..........................................256
13.2. Особенности взаимодействия фенологе альдегидами. Отверждение и строение феноло альдегидных смол.................................257
13.3. Производство новолачных смол................................264
13.4. Производство резольных смол периодическим методом...........268
13.5. Свойства и применение феноло альдегидных смол...............270
13.6. Сведенияпо технике безопасности.............................274
Глава 14. Технология производства фурановых смол.......................276
14.1. И сходные продукты..........................................277
СОДЕРЖАНИЕ
7
14.2. Производство смол и пластических масс на основе фурфурола.......277
14.3. Производство смол и пластических мае с на основе фурфурола и ацетона . 279
14.4. Производство смол и пластических масс на осн ове фурфурилового спирта............................................................282
14.5. Св едения по технике безопасности...............................282
Глава 15. Технология производства сложных полиэфиров .....................284
15.1. И сходные продукты..............................................285
15.2. Производств о ненасыщенных полиэфиров...........................287
15.3. Производство полиэтилент ере фталата............................291
15.4. Производств о поликарбоната.....................................293
15.5. Производство полиарилатов.......................................298
15.6. Свойствен применение ненасыще иных полиэфиров...................300
15.7, Свойства и применение полиэтилен терефталата....................302
15.8. Свойства и применение поликарбоната (ПК)........................304
15.9. Свойствен применение полиерилетов (пер) и других сложных полиэфиров .......................................................305
15.9.1. Полиерилеты..............................................305
15.9.2. Другие сложные полиэфиры.................................307
15.10. Сведения по технике безопасности...............................308
Глеве 16. Технология производстве эпоксидных смол.........................310
16.1. И сходные продукты..............................................311
16.2. Получение, отверждение, структурен свойстве эпоксидных полимер ов . .311
16.3. Производствоисвойствезпоксидно-диеновыхсмол.....................315
16.4. Производство других эпоксидных смол и их применение.............321
16.5. Сведения по технике без опесн ости производств..................329
Глеве 17, Технология производстве эпоксидно-фенольных блок-сооли-гомеров...............................................................331
17,1, И сходные продукты..............................................331
17,2. Особенностивзеимо действия компонентов, отверждение, структуре и свойстве сетчетых полимеров.....................................332
17,3. Производствоисвойствезпоксидно-новолечныхблок-соолигомеров . . . 337
17,4. Сведения по технике безопесности производств....................340
Глеве 18. Технология производстве алифетических и ароматических полиамидов ...........................................................341
18.1. И сходные продукты..............................................342
18.2. Производство и свойств а поликапр о амида (капрон, найлон 6)....344
18.3. Производство и свойства полигек с аметилен а дип амида (анид, найлон 66, П-66)................................................. 347
18.4. Производство и свойств а полидодек ан амида (полиамид 12, П-12).351
18.5. Производство и свойства полифениленизофталамида (фенилон)....352
18.6. Производство модифицир ованных полиамидов (полиамиды 54, 548, 54/10 и др.)......................................................354
18.7, Св едения по технике безопасности...............................355
Глава 19. Технология производства ароматических полиимидов ...............356
19.1. Производство и свойства полипиромеллитимида.....................357
19.2. Производство и свойств ап олиимидо амидов ......................363
19.3. Производство и свойств ап олиимидо эфиров ......................365
19.4. Св едения по технике безопасности...............................366
Глава 20. Технология производства полиуретанов............................367
20.1. И сходные продукты..............................................367
ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА ПЛАСТМАСС
20.2. Особенности получения и структурирования полиуретанов........371
20.3. Производство, свойства и применение полиуретанов.............373
20.4. Производство, свойств а и применение пенополиуретанов........375
20.5. Сведения по технике без опасности производств................378
Глава 21. Технология производства кремнийорганических полимеров........380
21.1. И сходные продукты...........................................381
21.2. Осо б енн ости получения и отверждения кремнийорганических полимеров..........................................................382
21.3. Производство полиорган о силоксанов с разветвленными и циклолинейными цепями молекул ...............................................386
21.4. Свойства и применение полиорган о силоксанов.................387
21.5. Сведенияпо технике безопасности..............................392
Часть IV. Технология производства пластических масс....................393
Глава 22. Компоненты пластмасс.........................................394
22.1. Наполнители..................................................395
22.2. Пластификаторы...............................................400
22.3. Стабилизаторы................................................404
22.4. Смазкии реологические добавки................................405
22.5. Пигменты и красители.........................................405
22.6. Целевые добавки..............................................406
Глава 23. Сведения по теории и практике смешения компонентов пластмасс . . . 409
23.1. Сведения о процессах смешения................................409
23.2. Основные технологические операции............................411
23.3. Оценка качества смешения.....................................422
23.4. По дготовкакомпонентов к смешению............................424
Глава 24. Технология производства материалов на основе термопластичных полимеров..............................................................426
24.1. Особенности термопластичных связующих........................426
24.2. Особенности наполнителей.....................................428
24.3. Технология пр оизв о детва дисп ер снонаполненных термопластов.429
24.4. Технология получения вы соконаполненных термопластов.........435
24.5. Технология введения добавок и пр оизв о детва концентратов...436
Глава 25. Технология производства порошковых и волокнистых материалов на основе термо ре активных связующих..................................440
25.1. Разновидности материалов.....................................440
25.2. Фенопласты с дисперсными наполнителями.......................441
25.2.1. Особенности состава...................................441
25.2.2. Методы пр оизв о детва................................443
25.2.3. Технические требования кпресс-порошкам................448
25.3. Фенопласты с волокнистым наполнителем........................448
25.4. Аминопласты с дисперсными наполнителями......................453
Глава 26. Технология слоистых пластиков................................458
26.1. Общие сведения...............................................458
26.2. Приготовление препрегов......................................459
26.3. Применение слоистых пластиков................................465
Часть V. Технология рециклирования вторичного полимерного сырья........469
Глава 27, Разновидности и свойства вторичного полимерного сырья (ВПС) . . . 470
27,1, Общие особенности ВПС........................................470
СОДЕРЖАНИЕ
9
27.2. Влияние старения на свойства полимерных компонентов ВПС......473
Глава 28. Восстановление свойств ВПС ..................................476
28.1. Рекуперирующие добавки для ВПС...............................476
28.1.1. Пластификаторы........................................476
28.1.2. Стабилизаторы.........................................477
28.1.3. Смазки................................................478
28.1.4. Антипирены............................................478
28.1.5. Антистатики...........................................478
28.2. Смешение со свежим сырьем....................................481
Глава 29. Технологические процессы рециклирования .....................482
29.1. Общие положения..............................................482
29.2. Типовые технологии...........................................484
29.2.1. Способы сортировки измельченного ВПС..................485
29.2.2. Удаление металлов.....................................487
29.3. Специализированные технологии................................488
Часть VI. Экологические аспекты полимерных технологий и охрана окружающей среды..........................................................493
Глава 30. Экологические аспекты........................................494
30.1. Осн овные причины и ср е д ств а з ащиты в оз души ой ср еды.495
30.1.1. Прикладные аспекты индикации вредных веществ .........496
30.1.2. Термическое обезвреживание газовыхвыбросов............498
30.1.3. Беспламенное обезвреживание газовыхвыбросов...........499
30.1.4. Обеспыливание газов...................................501
30.2. Основные способы очистки сточных вод.........................503
30.2.1. Разновидности сточных вод.............................503
30.2.2. Методы очисткии обезвреживания сточных вод............505
30.2.2.1. Термическое сжигание..........................506
30.2.2.2. Биологическая очистка.........................507
Глава 31. Сведения по зкологическому обеспечению полимерных технологий . 509
31.1. Полиолефины..................................................509
31.2. Полис тир о льны е пластики..................................511
31.2.1. Газовые выбросы.......................................511
31.2.2. Сточные воды..........................................514
31.3. Поливинилхлорид..............................................517
31.4. Фторполимеры.................................................518
31.5. Поливинилацетатные пластмассы................................520
31.5.1. О чистка газовых выбросов.............................520
31.5.2. Очистка сточных вод...................................522
31.6. Производство зпоксидных смол.................................525
31.7, Обезвреживание газовыхвыбросов в произ в о детве фенопластов.528
Литература.............................................................530
Предисловие
Большинство отечествжных специалистов-технологов в области полимерных материалов обучались по книге А.Ф. Николаева «Технология пластических мае с» (1977г.) и монографии с таким же названием, написанной коллективом ученых во главес В.В. Коршаком( 1976,1985 г.). За прошедшие десятилетия эти книги стали библиографической редкостью. Изменилисьи тр еб ования к с о держанию подо бных изданий, что вызвано принципиальными изменениями в организации и управлении отечественнойполимернойпромышлошостыо. Крупные предприятия, осуществлявшие полный цикл от синтеза шир окого спектра полимер ов и олигомер ов до пр о из -водствапластмасс наих о снове, преобразовались впроюво дстваменыше по мощно сти и специализированные по близким технологиям синтеза. Одновремошо сформировались предприятия, раб отающте на закупаздомпо лимерном сырье ипр оизводящте шир окую гамму нал о лненных и мо дифицир ованных композиционных пластиков с различными потребительскимии технологическими свойствами.
Быстр о е развитие пр оизво детва полимерной тарыи упаковки, многократно е расширение о б ласта! применения пластмас с практически во всех отрасляхпр омыш-ленности (от авиакосмических технологий до строительства и бытовой техники) наряду с положительными результатами пор о дило ипроблему утилизация вторичного полимерного сырья. Еерешшие потребовало разраб откиновых научно- иэколо -гически о б основанных техно логическихр ешений.
Наконец, вс ледстше того, что мир овое пр оизво дство синтегическихматериа-ловв начале тр етьего тысячелетия по о бъему пр евысило такие традиционные отрас -ли, как черная и цветнаяметаллургия, оформилась еще одна важнейшаяэко логическая про б лема, неразрывно связанная с полимерными технологиями, а именно — защита окружающей среды.
ПРЕДИСЛОВИЕ
11
Вс епер ечислшно ей привело к необходимо сти с оз дания нового учебного по -с о бия по технологии полимерных материалов, с о держащего как пр овер енные р вне- : ния, таки новые сведения, касающиесяуказанных вышепро б леи.
Отличия предлагаемого учебного по со бия отизвестных с остояг в следующей. Приведены краткие сведения из области химии полимер о в, методов их синтеза, структурной организации и спос о б ов стабилизации; раздел с о б ственно технологии разделеннатехнологию пр омьшпенного синтезаполимер ови технологию получения пластических мае с на их основе; даются краткие сведения по способам смешения ингредиентов. В качестве самостоятельной части рас смотрена технология р ецикли-р ования вт орично го по лимер ного с ырья и приведены свед ения по о б е спечению . экологической б ез опасно стипр едприятий пр омьшшенностипластическихмасс.
впервые врамкахгребиогопособиярассмтренаполностыов'не- : разрывнойсвязи логическая последователъиостъотхимии, физико-химии исихтеза тюлимеровдо ?грол&пилекхыхтехнологий каких получения., таки тгроизвадствапласт-масс, технологичес кого исполъзовахиявторичхогополимерногосыръя иобеспечения экологичес коибезочасностипроизвос/стпв синтетических пл астмасс.
Пр едлагаеао е читателю учебно е по с о бие с о стоит из шести частей.
Впервой части даются основополагающие понятия из о б ласти химии и физики полимер ов, сведения о спо с о бах синтеза полимер ов, методах ихмодификации. , Здесьжеприведжы основные понятия о причинах старошя, способах стабилизации ' и вое становления свойств полимеров, испытавших воз действие процессов де-струкгир ования.
Вторая итр етья части с одержат описания ставших классическими техно логи-ческихпроцес сов синтеза основных промышленных полимер ови сополимеров, олигомер ов и с о олигомер ов методами полимеризации и поликонденсации. Эти части . книги по стр о ены по схеме учебника А. Ф. Николаева «Технология пластических ' масс» с коррективами, отражающимисовременноесостояниепроблемы. В частности, технологические схемыпр оцес сов ограничены стадиями пр оизводетва о словно -го по лим ер но го пр одукта.
Ч егвертаячасть книги посвященатехнологин производства полимерныхмате-риаловна основе самостоятельного исходного синтетического о лигомерного и полимерного сырья. Здесь дается описание с о става и свойств целевых компонентов плас - ' тиков, приведены основнью технологические операции подготовки и пр оизводетва диспер ено - и во локнонапо лненных композитови полуфабрикатов на термопластич-ныхи термореактивных матрицахиз расплава, раствора и смешением.
Целевому возврату вторичного по димерного сырья по свягцжа следующая пя- , тая часть книги. Вней с о держится описание физико-химических особ енно стей вго -ричного термопластического и термореактивного сьфья. На основе анализа причин старения систематизированы сведшия о методахво с становления свойств конкрет-ныхполимеров. Приведено описаниетехно логических пр оцес сов рециклирования термопластови утилизации термор еактивных материалов.
ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА ПЛАСТМАСС
Заклкчительная, шестая часть учебного пос о бия с о держит сведашя об эко ло -гических аспектах технологий сингезапо димеров ипр оизво детва пластмас с, а также описание с овр зденныхподходов кр ешениюпр об леи охраны окружающ^ ср еды.
Предлагаемаявниманиючигателей книга ориентир ована, пр еждевсего, на студентов высших учебных заведений, обучающихся по специальности 240501 — Химическая технология вы с окомо лекулярных с о единений, а также бакалавр ов и маги стр ов техники и технологии направления 240100 — Химическая технология и биотехнология. Она будет также полезна специалистам, работающимвполимер-нойпромышлжности по направлениям сингезапо лимеров, производства полимерных материалов, ихпер ера б отки иприменения враз личных отраслях пр омышленно ста.
Над книгой раб отал ко ллекгивпр аю давателач иучжых каф едр ^Химическая технолопчяпласчмасс =:> и сИнженернаязащчта окружающей ср еды? СПб ГТИ (ТУ) и ВНИИ НЕФТЕХИМ.
Авгорывыражаюг признательно стьканд. хим. наук, ст. науч. сотр. И. В. Никм-тинойза помощь в оф ормлениикниги.
Вс еконструктивные замечания по со держанию книги будут с признательно с-тьюприняты и учт ачы при дальнейшач работе над ее с одержанием.
Засл. деятельнауки РФВ JC Ирыжаиоеский
Основные сокращения
АВ С — привитые сополимеры стирола и акрилонитрила к каучукам
ВА — винилацетат
ВДФ — винилиден фтор ид
ВДХ — винилиденхлорид
ВП — винилпирролидон
ВПС — вторичное полимерное сырье
ВФ — винилфторид
BZ — винилхлорид
ГФ П — гексафторпропилен
ДАЦ — диацетат целлюлозы
ДВЕ — дивинилбензол
ДСП — древ есн о слоистые пластики
ДФ П — дифенилолпропан
КМЦ — карбоксиметилцеллюлоза
ММА — метилметакрилат
ММР — молекулярно-массовое распределение
МС — сополимер метилметакрилата и стирола
МСН — сополимер метилметакрилата, стирола и акрилонитрила
МЛФС — мел аминоформаль дегидные смолы
ММФС — моче вин омеламин о формаль дегидные смолы
МФ С — моче вин о формальдегидные смолы
НМС — надмолекулярные структуры
НМО — надмолекулярные образования
НПЭФ — ненасыщенные полиэфиры
НС — новолачная смола
НЦ — нитрат целлюлозы
ПА — полиамиды
ПАК — поли амид оки ело та
ПАР — полиарилаты
ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА ПЛАСТМАСС
ПБ --- поли-ct-бутилен
ПБТФ --- полибутил ей тер е фтал ат
ПВА --- поливни ил ацетат
ПВАД --- поливинилацетатная дисперсия
ПВБ --- поливииилбутираль
ПВДФ --- поливинилиденфторид
ПВДК --- по ливин илиденхлорид
пвп --- ПОЛИ-М-ВИИИЛПИррОЛИДОИ
пвс --- поливиниловый спирт
ПВФ --- поливинилфторид
пвк --- поливинилхлорид
пвэ --- по лив ин иле тил аль
пи --- полиимиды
ПК --- поликарбонат
пми --- полидифенилоксидпиромиллитимид
ПММА --- полиметилметакрилат
пмо --- полиметиле нокс ид
пмп --- полиметилпентен
ПОБ --- полиоксибеи зо ат
пп --- полипропилен
ппо --- полипропилен оксид
ппс --- пенополистирол
ППУ --- пенополиуретан
ПС --- полистирол
ПЭА --- полиэфир акрилаты
пэо --- полиэтилен оке ид
ПТФКЭ --- политрифторхлорэтилен
ПТФЭ --- политетрафторэтилен
ПУ --- полиуретан
ПФО --- полидиметил фенилен ок сид
ПЭ --- полиэтилен
ПЭА --- полиэфир акрилаты
пэвп --- полиэтилен высокой плотности
пэнп --- полиэтилен низкой плотности
ПЭНФ --- полиэтилен нафталин ат
пэо --- полиэтиле нокс ид
ПЭТФ --- полиэтилен те ре фталат
ПЭФ --- полиэфиры (насыщенные)
PC --- резольная смола
САМ --- сополимер стирола с сс-метилстир олом
СНП --- продукт совмещения сополимера стирола с акрилонитрилом
и акрилонитрил-бут адиенов ого каучука
сэп --- сополимер этилена и пропилена
ТФКЭ --- трифторхлорэтилен
ТФЭ --- тетрафторэтилен
ОСНОВНЫЕ СОКРАЩЕНИЯ УПС --- ударопрочный ПС ФФС --- фенолоформальдегидные смолы кпвк --- хлорированный ПВХ цэс --- циклоалифатическая •эпоксидная смола ЭС --- эпоксидная смола ЭКГ --- эпихлоргидрин
Введение
Общие понятия
Термин полимерные материалы или пластмассы объединяет весьма значительный по о бъему и чр езвычайно о бпырный по номенклатур е и спо с о бам применения клас с синтетических материалов с разноо бразными физическими, технологическими, потр ебительскнми и эксплуатационными свойствами. В настоящее вр емяпо ли-, мерные материалы используются во всех отраслях промышленности, сельского хозяйства, в об еспечении комфортной жизнедеятелыю ста людей.
По лимерныематериалы (ПМ) характеризуются с лажным с оставом, о бязатель-: нойчастью которого, связующим, является синтетический полимер. Крометого, : в ПМ могут входить раз личные наполнит ели и вещества, о б еспечивающи е те или иные технологические и потр ебительскиекачества (тжучесть, пластичность, плот-. ность, прочность, долговечность,негорючесть, тотло-или электропроводность, зву-копоглощоше и пр.).
Успехи развития полимерной отраслив глобальном масштабе объясняются многочисленными причинами, важнешими из которых являются следующие:
1. Технология полимерных материалов позволяет варьир овагь их с о став и свойства, с оздаваяпластмассы с комплекс омтребуздыхи спщифическиххаракте-ристик, невстр ечающнхся у традиционных прир о дныхматериалов. Тгк, например, изменяя вид полимера, состав,морфологиюи с одержание наполнителе ⁴ ираз личных цел&ых добавок, получаютпластиьш,превосход$пще по пр очно стиметаллыи их сплавы, обладакщиетеплоизолирукщими и регулируемыми электр о пр ово дящими качествами и при этом легкие, ко рр озионно -стойкие « и долговечные.
2. Основно е сырье для бо льшинствапластмасс ьшр око распро странен о инедоро -го. Главным о бразомэто пр одукгынефте- и газопер еработки, ib общего о бъзда которых на пластмассыприходигсявс его около 6 %.
ВВЕДЕНИЕ
17
3. Технология синтеза полимеров и пр оизво детва пластмасс не требует значительных з атрат энергии, а стр оительство пр едприятий полимерно й отрасли и их эксплуатация окупаются значительно быстрее, чем, например, в металлургической, силикатной и других отраслях, производящих материалы.
4. Пластмас сыперерабатываются визделия шс о ко произ во дителытьтми ир ента-б ельными методами, что о б еспечивает устойчивый рост спр о са на по ступающее на рынок полимерное сырье.
Состояние и тенденции развития полимерной отрасли
В настоящеевр еая мир ово епр оизво дство пластмас с со ставляег порядка 180 млн т, в том чи еле в го судар ствах С еверной Ам ерики, Западной Евр опы, в странах Азии и Океании пр оизво дится примерно по 50 млн т.
Последние 10-15 летприр о стпроизводств синтеза пластмас с в таких странах, как Индия, Пакистан, Малайзия, Китай происходит быстрее, чем в го судар ствах Евр опы и С еверн ой Америки. Вме сте с тем по по тр еб лению плас тмас с на душу нас еления экономически разштьте страны намного опережают развивающиеся страны (табл. 1), причем кратно сть опер ежения по пр огнозам с охранигся и в 2015г.
Объем потребления полимерных материалов*'**
Потребление на душу населения, кг/под
Год Зап. Сев. Япония Авия Мировое Россия*
Европа Аме рика потребление
1980 40 45 50 2 10 20
2003 98 101 84 17 28 23,3
2015 146 152 115 32 44 40
А По данным ж-ур нала ИБ П олнмарныа материалы':-, Ла 5 (72), май 2005, JCwnsfe? tofft — Пл а ст-массы. — С. 2.
По данным журнала -нМагкдународаыа новости мира пластмасса, Ла 9-10, 2004.
Отмечается, что совокупноепотребление ПМнадушу нас еленияв регионах мира растетв процентном отношшииявно быстр ее совокупного валового шутрошо'о продукта. Этому спо с о б ствуют новые технологии полимерных материалов, благодаря । которым расширятся о б ласти применения ПМ, причем главным образ омза счетвы-теснения традиционных металлов, сплавов и керамики. В начале тр етьето тысячеле-тияименно такая ситуация отмечаетеяв автомо билестр о ении, аэр око смической от-, расли, судо стро ениии даже в стр оительстве.
В1980-е гг.измошласьи модель развигияпромышленностиПМ. Ранеепредполага-лось,что напереднийпланвьщшнегся созданиеновыхполимеровс существенно поыя-шеннойтотло стойко стыои улучшать [митер мо деформационньтмихаракгеристиками.