Реферати українською » Химия » Полі-е-капроамід


Реферат Полі-е-капроамід

Страница 1 из 2 | Следующая страница

року міністерство освіти Російської Федерації та

Російської Федерації

Державне освітнє установа вищого професійної освіти

“>Алтайский Державний Технічний Університет

їм. І.І.Ползунова”

>Реферат.

По дисципліни «органічна хімія» на задану тему:

«>Поли-е-капроамид»

 

 

 

>Виполнил студент грн.ПКМ-71:

>Беляшкин М. І.

Перевірила викладач

кафедриФиТКМ:

>Арсентьев С.

Підпис:


>Барнаул 2008 р.


Зміст

Запровадження

Опис й властивостіполи-е-капроамида

Структура і конформаціяполи-е-капроамида. Схема реакцій отримання

Одержанняполи-е-капроамида

Застосуванняполи-е-капроамида

Укладання

Список


Запровадження.

Життя сучасної людини важко уявити без різноманітних штучних і синтетичних матеріалів. У тому числі зроблено більшість предметів нашому повсякденному житті. Натуральні ж, природні, матеріали давно перейшли з розряду найпростіших і доступних до розряду розкоші, доступною далеко ще не кожному. Одна з основних місць серед штучних матеріалів нашому житті займають полімерні речовини. Ми зустрічаємося із ними щодня: корпусу побутової техніки й електроніки, упаковка продуктів, одяг тощо. п. Природні і штучні полімери відіграли велику роль сучасній техніці, а деяких сферах залишаються незаменимими і досі пір, наприклад, у целюлозно-паперової промишленности. Проте різке зростання виробництва та споживання органічних матеріалів стався з допомогою синтетичних поли мерів – матеріалів, отриманих синтезом знизкомолекулярних речовин і мають аналогів у природі. Розвиток хіміческой технології високомолекулярних речовин – невід'ємна і значна частина сучасної промисловості. Без полімерів не міг відбутися жодна галузь техніки, тим паче нової.

>Полимером називається органічна речовина,молекули якого складаються з однакових, багаторазово повторюющихся, ланок – мономерів. Розмір молекули полімеру визначаєтьсячилом цихзвеньев(степеньюполимеризации n). Якщо n= від 10 і від, то такі речовини називаютьолигомерами. Якщо n значно більше 10, то речовини називаютьполимерами.С зростанням nувеличивается в'язкість, речовина стаєвоскообразним, нарешті, приn=1000 утворюється твердий полімер. Ступінь полімеризації необмежена: може бути 104, і тоді довжина молекулдостигает мікрометрів. Молекулярна маса полімеру дорівнюєпроизведению молекулярної маси мономера і рівня полімеризації. Зазвичай вона не більше від 103 до3105. Настільки велика довжина молекул перешкоджає їх правильної упаковці, і структура полімерів варіює відаморф іншої до частково кристалічною. Часткакристалличности взначительной мірою визначається геометрією ланцюгів. Чим ближче доукладиваются ланцюга, тим пачекристалличним полімер стає.Кристалличность може бути ідеальної, завжди залишаються аморфні ділянки.

>Аморфние полімери плавляться буде в діапазоні температур,зависящем тільки від їх природи, а й від довжини ланцюгів;кристаллические мають точку плавлення.

Незалежно від виду та складу вихідних речовин та способів отримання матеріали з урахуванням полімерів можнаклассифицировать так: пластмаси,волокнити, шаруваті пластики, плівки, покриття, клеї.

Однією з найбільш популярних в промисловому і побутовому використанніволокнитов єполи-е-капроамид, що широкого кола як капрон.Необичайную популярність даний полімер придбав завдяки, переважно, своїмпрочностним характеристикам і відносній дешевизні отриманні. І нині важко уявити, наприклад, нашу одяг без капронових складових.

>Поли-е-капроамид уперше був в отримано у 1899 р.Габриелем іМаасом при поліконденсаціїе-аминокапроновой кислоти. У цьому було зроблено дуже важливе спостереження, що нагріванняе-аминокапроновой кислоти призводить до утворення поруч із полімером ще йнизкомолекулярного циклічного продукту -е-капролактама.

>Поли-е-капроамид згодом відіграв велику роль розвитку промисловості синтетичних волокон: почали широко запровадити у ролі вихідний матеріал для волокна. Це сталося після того, якШлак відкрив 1938 р., щое-капролактам при нагріванні із жовтою водою здатнийполимеризоваться, створюючи у своїйвисоко-молекулярний полімер. За підсумками цьогоцолиамида було створено синтетичне волокно, отримав назвуперлон чикапрон.[8]

Опис й поліпшуючи властивостіПоли-е-капроамида:

>Поли-е-капрамид за своєю будовою належить дополиамидам.

>Полиамиди – високомолекулярні сполуки, містять під аркушами ланцюга макромолекули повторюваніамидние групи –С(О) –NH –. Суттєвою рисоюполиамидов є у основний молекулярної ланцюга повторюваноїамидной групи –>C(O)–NH–. Розрізняютьалифатические і ароматніполиамиди. Відоміполиамиди, містять в основний ланцюга якалифатические, іароматическиефрагменти.

Звичне позначенняполиамидов російському ринку ПА чиPA. Уалифатическихполиамидов після слова «>полиамид» ставлять цифри, які позначають число атомів вуглецю в речовинах, використаних для синтезу поліаміду. Так,полиамид з урахуванням-капролактама називаєтьсяполиамидом-6 чиPA 6. Поліамід з урахуваннямгексаметилендиамина іадипиновой кислоти –полиамидом-6,6 чиPA 66 (перша цифра показує число атомів вуглецю вдиамине, друга – вдикарбоновой кислоті). Крім звичайних позначень дляполиамидов можна використовувати назви торгових марок: капрон, нейлон,анид,капролон,силон,перлон,рильсан.[4]

>ПОЛИ-e-КАПРОАМИД (>полиамид-6, капрон,капролон,перлон,силон,амилан,найлон-6,пласкон тощо. буд.) [—>HN— —(СП2)5ЗІ—]n, безбарвнарогоподобная, в тонких шарах прозора маса; ступінькристалличности до 60%;среднемассовая мовляв. м. (10-35) · 103;т.пл. 2250З, температура розм'якання - 2100З, температура тендітності від -25 до -300З; щільність 1,13г/см3; розчиняється в концентрованих H2>SO4 і концентрованихHCOOH,крезоле,фторированнихспиртах та інших.сильнополярних розчинниках. Володіє високимводопоглощением (до 12% щодо маси залежно від рівнякристалличности).

Дляполи-е-капроамида характерні висока зносостійкість, стійкість форми при підвищених температурах. Для промисловогоПоли-е-капроамида:s>раст=400-850МПа (орієнтованийПоли-е-капроамид),90МПа; ударна в'язкість 150-170кДж/м2; модуль пружності при розтягненні 500-750МПа; відносить. подовження 20-35% (орієнтований);теплостойкость по Віка 160-1800З, поМартенсу 40-45 0З; 1,7-2,1кДж/(кг·К); 4,5-11,0 при 60 гц та 3,6-4,3 при 1 МГц, 0,03-0,07 при 60 гц та 0,03-0,13 при 1МГц.[4]

>Устойчив до впливу вуглеводнів, масел, спиртів,кетонов, ефірів, лугів, слабких кислот. Не піддається корозії, може працювати у солоною воді. Екологічно чистий. Має гігієнічний сертифікат на контакти з харчовими продуктами і питної води.Растворяется вкрезолах,фенолах, концентрованих неорганічних кислотах, мурашиною і оцтовоїкислотах.[6]

У інертної атмосфері не розкладається навіть за його температурі плавлення. При тривалому зберіганні надворі, особливо в підвищених температурах, і навіть при обробці озоном він окислюється із заснуваннямпероксидних груп (це властивість використовують із щеплення доПоли-е-капроамиду вінілових мономерів).Поли-е-капроамид негидролизуется водою; помітний гідроліз відбувається за нагріванні і пришвидшується у присутності лугів і особливо кислот.

>Поли-е-капроамид входить у реакцію заміщення по атома Hамидной групи, наприклад, при взаємодії з етиленоксидом утворюєтьсяоксиетилированнийПоли-е-капроамид, з амідомNa -натрийсодержащийПоли-е-капроамид.

>Поли-е-капроамид довговічний навіть за постійної механічної навантаженні. Високі діелектричні властивостікапролона використовувати їх у радіо- й електротехнічній галузі промисловості. Володіє низьким коефіцієнтом тертя разом з будь-якими металами, добре і швидкоприрабативается. Може працювати без мастила в вузлах тертя. Забезпечує надійну і безшумну роботу пристроїв і творення механізмів. Зазвичай, в 1,5 -2 разу знижує знос пар тертя, підвищуючи їхресурс.[5]

Структура і конформаціяПоли-е-капроамида. Схема реакцій отримання:

[9]

>Рис. 1 Структура

>Поли-е-капроамид є полімером лінійної структури. Йогомакромолекула має вигляд кривою, пилкоподібної пласкою лінії. Така конформація утрудняє близьку вкладання ланцюгів, при цьому полімер єволокнитом, але це також зумовлює лінійну вкладання ланцюгів: Отже капрон є речовиною аморфним.

ОдержанняПоли-е-капроамида:

У промисловостіПоликапроамид отримуютьполимеризацией мономера (>Капролактама); переробляють методами, звичайними дляполиамидов. При полімеризації в інших формах отримують великогабаритні вироби зПоликапроамид, які потребують механічного оброблення.Поликапроамид використовують у основному задля виробництва волокон (див.Полиамидние волокна), і навіть виготовлення різних деталей машин.Поликапроамид випускають під назвою капрон,капролон (СРСР),перлон (ФРН),дедерон (НДР),силон (ЧССР),амилан (Японія),найлон-6,пласкон,капролан (США).

[8]

>Рис. 2 Одержаннякапроамида

->КАПРОЛАКТАМ (>гексагидро-2-азепинон, лактамe-аминокапроновой кислоти,2-оксогексаметиленимин), молекулярна маса 113,16; безколірнігигроскопические кристали, т. пл. 68,8 °З, т. стосів. 262,5 °З; щільність при 70 °З 1,02г/см3;nD70 1,4790,nD20 (>50%-ний воднийр-р.1,4795; vкрит 339,5.10-6м3/моль,tкрит 750 і 805,7 До,

[8]

>Рис. 3поли-е-капроамид

>pкрит 47,62.105Па; температурний коефіцієнт об'ємного розширення 0,00104 К-1 (80 90 °З);С0p при 60 і 70 °Зсоотв. 1,67 і 1,76кДж/(кг.К);DH0обр -269,63кДж/моль,DH0сгор - 3605,2кДж/моль;S0298 1,49Дж/(моль.К). Рівняння температурної залежності тиску пара: для твердого (308-333 До)lgp (мм рт. ст.) = 13,06 +4,73.10-3/T, рідкого (>353-413К)lgp (ммрт.ст.) = 6,78 +2344/T; h 0,009 і 0,0047Па.с відповідно при 78 і 100 °З; g 33,4.10-3Н/м (>130°С); теплопровідність 0,2326Вт/(м.К); e 74 (20 °З,20%-ний водний р-р). Капролактам добре розчинний у питній воді, органічних розчинниках й у розведеною H2>SO4; теплота розчинення у воді 35,17Дж/кг, в концентрованої H2>SO4 611,27Дж/кг (298-305 До). По хімічним властивостями Капролактам - типовий представниклактамов. При нагріванні з концентрованими мінеральними кислотами утворює солі; у присутності невеликих кількостей води, спиртів, амінів, карбонових кислот при 250-260 °Зполимеризуется із заснуванням поліамідної смоли, з якою потім отримують волокно капрон (>Поли-e-капроамид). У промисловості Капролактам отримують з бензолу, фенолу чи толуолу за схемами:

>Рис.4 ОдержанняКапролактама [7]

У промисловості найбільшого поширення отримав метод синтезуКапролактана з бензолу. Технологічна схема включає гідрування бензолу вциклогексан у присутностіPt/Al2O3 чиникель-хромового каталізатора при 250-350 і130-220°С, відповідно.Жидкофазное окислюванняциклогексана вциклогексанон здійснюють при140-160°С, 0,9-1,1МПа у присутностінафтената чистеарата З.Получающийся внаслідок окисленняциклогексанол перетворюють нациклогексанон шляхомдегидрирования нацинк-хромових (360-400 °З),цинк-железних (400 °З) чимедь-магниевих (260-300 °З) змішанихкатализаторах. Перетворення наоксим проводять дією надлишку водного р-ра сульфатугидроксиламина у присутності луги чиNH3 при0-100°С. Завершальна стадія синтезуКапролактама - обробкациклогексаноноксимаолеумом чи концентрованої H2>SO4 при 60-120 °З (перегрупуванняБекмана). ВихідКапролактама для бензол 66-68%. Прифотохимическом методі синтезуКапролактама з бензолуциклогексан піддаютьфотохимическомунитрозированию воксим під впливомNOCl при СФ опроміненні. Метод синтезу До. з фенолу включає гідрування справи доциклогексанол у газовій фазі надPd/Al2O3 при120-140°С, 1-1,5МПа,дегидрирование отриманого продуктуциклогексанон і подальшу обробку як і методі синтезу з бензолу. Вихід 86-88%. Метод синтезу До. з толуолу включає: окислювання толуолу при165°С у присутностібензоата З; гідруванняполучающейся бензойної кислоти при170°С, 1,4-1,5МПа у присутності5%-ной суспензіїPd намелкодисперсном вугіллі;нитрозированиециклогексанкарбоновой кислоти під впливомнитрозилгидросульфата (>нитрозилсерной кислоти) при 75 80 °З доКапролактама-сирца. Деякі стадії цієї схеми недостатньоселективни, що зумовлює необхідності складної очищення одержуваного До. Вихід До. 71% для вихідний продукт. Отриманий будьяким зі перелічених методів Капролактам попередньо очищають з допомогою іонообмінних смол,NaClO іКМnО4, та був переганяють.Побочний продукт виробництва (>NH4)2>SO4 (2,5-5,2 т на 1 т До.), що використовується сільському господарстві як мінерального добрива. [2]

>Поли-е-капроамид отримують переважногидролитическойполимеризациейКапролактама, плинною під впливом води у присутності каталізатора (сірчана, фосфорна, бензойна, оцтова чиадипиновая кислота,гексаметиленадипинамид):

[8]

Процес проводять за періодичної чи безупинної технологічної схемою при240-2700C і 1,5-2,5МПа. Зміст вПоли-е-капроамиде низькотемпературноїводорастворимой фракції (>Капролактама та їїолигомера) сягає 5-11%.

>Анионную полімеризаціюКапролактама у промисловості проводять у присутностіNa-соли До. (каталізатор) і спроби деякихN-алкилимидов (активатор), наприклад,N-ацетилкапролактама.Реакцияция протікає практично без індукційного періоду (на відмінугидролитич. полімеризації) при140-2000C і нормальному тиску.Анионную полімеризацію До. проводять у форми і отримуютьполиамидние вироби методом хімічного формування за схемою "мономер - виріб".Остаточное зміст мономера вПоли-е-капроамиде вбирається у 1,5-2,5%, його міцність при стискуванні і статичному вигині, і навіть твердість в 1,5-1,6 разу вищу, ударна в'язкість в 3-5 разів більше, аводопоглощение в 2,5 рази менше, ніж вПоли-е-капроамида, одержуваногогидролитическойполимеризацией. Використовуючи прианионной полімеризаціїКапролактама поліфункціональні активатори (наприклад,толуилендиизоцианат,N-метакри-лоил-е-капролактам, N, N',N:-тримезиноил-тер-e-капролак-там та інших.), отримують розгалужений і лише частково шитийПоли-е-капроамид, механічна міцність якого вище, ніж вобичного.[1]

Визначення динамічних властивостей полімеру, їх обробка дозволяє оцінити й кількісно описати орієнтацію, наведену у процесі формування в зразках, отриманихгидроекструзией у твердій фазі. Прикладгидроекструдатовполи-е-капроамида встановлено, що залежність параметра порядку орієнтації макроструктури зі зміною коефіцієнтаекструзии у певному діапазоні має інший фазового переходу. З метою визначення наявності або відсутність фазового переходу підготовлений МЗС і проведено експеримент з визначення удільної теплоємностігидроекструдатовполи-е-капроамида буде в діапазоні температур до2300С, отриманих що за різних коефіцієнтиекструзии. Використовувався методелектротеплового мосту. Метод грунтується на нагріванні двох зразків у однакових умов з однаковим швидкістю, одна з яких – еталон з відомою удільноїтеплоемкостью, інший – випробовуваний зразок. Проведено аналіз кривих удільної теплоємностігидроекструдатовполи-е-капроамида від коефіцієнтаекструзии. Відзначений зрушення піка удільної теплоємності у сфері температурТ=74-760С. Отримані експериментальні дані показали, що характер зміни удільної теплоємності зразків залежить від коефіцієнтаекструзии, які поки що передчасно говорити, що зі зміною коефіцієнтаекструзии у вихідному матеріалі має місце фазовийпереход.[7]

Застосуванняполи-е-капроамида:

>Поли-е-капроамид застосовують для волокон, і навіть зубчастих ічервячних коліс, втулок, болтів, гайок та інших деталей машин, плівок, ізоляційних матеріалів електро- і радіотехніці.Поли-е-капроамид переробляють пресуванням,екструзией, литтям під тиском.Формование волокна здійснюється з розплаву капрону. Полімер як гранул чи крихти подають у камеру, де відбувається його плавлення. Потім розплавлений полімер продавлюють черезфильеру, у своїй відбувається орієнтація макромолекул вздовж осі волокна. Виходячи зфильери, нитки полімеру, омивані потоком повітря, стають твердими. Наступна витяжка волокна призводить до додаткової орієнтації макромолекул, що дає волокну підвищену міцність. З капрону можна отримати роботу найтоншу нитку: її довжина в9км важитиме всього1г. [5]

Застосовується також, наприклад, в експериментальної науці, і створення нових технологій, через особливості властивостей.

>КОМПЕНСАЦИОННЫЙДАТЧИКВЛАЖНОСТИ НАКВАРЦЕВОМРЕЗОНАТОРЕ:

Експериментальні дані. Для датчика вологості було обрано кварцові резонаториAT-среза з резонансної частотою 6,67 МГц, які попередньо страждали хімічної очищенні. Як чутливого елемента був обраний поли- ->капроамид, оскільки це полімер зберігає свою чутливість до волозі широтою діапазону температур. Зазначимо, що він практично нечуттєвий до водню і кисню. З метою нанесення полімеру на кристал був приготовлений2,5-процентний розчин поли- ->капроамида в мурашиною кислоті. Тонкі полімерні верстви завдавалися на обидві поверхні кристала з допомогою центрифугування зі швидкістю 3000 об./хв за тридцяти хв. Потім здійснювалася операція полімеризації плівок при 250 0З і наступного полімеризації. Зрушення резонансної частоти після нанесення плівок становив 1900 гц.[8]

>Рис. 5. Електрична схема кварцевого датчикавлажности[8]

>Qz1;Qz2 – чутливийелемент(Поли-е-капроамид).

Але найбільше популярним, в повсякденного життя, залишається використання волокон, відомого всім капрону.Капроновое волокно є цінним матеріалом для багатьох особливо міцних виробів – автомобільного корду, парашутних тканин, канатів, мотузок, конвеєрних стрічок тощо. буд. Це волокно використовують із виготовлення тканин, килимів, штучного хутра, одягу.


Укладання

 

Вивчення полімерів, їх фізичних, хімічних властивостей, а як і взаємодія різних полімерів друг з одним, призводить до появи нових сполук, які відповідали б за потрібне властивостями. Наприклад, можнаударопрочние сполуки, чи сполуки поєднують кілька потрібних властивостей, наприкладударопрочность, морозостійкість, стійкість до впливу сонячних променів. Хоча вивчення капронових волокон віддавна практично немає, але у деяких сферах їм перебувати більш гідну заміну, нехай і дорога, але виправдана у багатьох ситуаціях, як, наприкладкевларовие волокна,обладаюшие на порядки вищимипрочностними характеристиками. Хоча, з часом, і самеПоли-е-екапроамид знаходить ширше застосовуються у промисловості й у житті, замінюючи собою, у часто, природні волокна.

Проаналізувавши всю вивчену інформацію можна дійти одного висновку великий висновок про перспективи полімерів: слід неодмінно вивчати нові матеріали, оскільки, по-перше, натуральні матеріали в світі – це економічно, а й екологічно розкіш: природні запаси сильно виснажені. По-друге, вивчаючи полімери можна матеріали, які у рази перевершують натуральні

Страница 1 из 2 | Следующая страница

Схожі реферати:

Навігація