Информация о торгах полимерными материалами

Марка
Пос. цена
Изм.
% Изм.

Смотреть все марки >
Марка 1РУБ.
1 месяц3 месяца6 месяцев1 годвсё время
    Россия

    Полиакрилонитрил

    Сокращения: ПАН, полинак

    Тип полимера: Полиакрилаты

    Химическая формула: (-CH2-CH(CN)-)n

    Полиакрилонитрил (поливинилцианид, полинак, ПАН) – каучукоподобный полимер, получаемый полимеризацией акрилонитрила – нитрила акриловой кислоты (НАК).

    Структура полиакрилонитрила определяется звеном:

    Физические свойства

    Параметр

    Значение

    Кристаллическая решетка

    Как правило, аморфная

    Молекулярная масса

    30000-100000

    Плотность, кг/м3

    1130-1170

    Показатель преломления, nD20

    1,49-1,52

    Температура стеклования, °C

    80-90

    Температура размягчения и разложения, °C

    220-230

    Разрывное напряжение, МПа

    250-400

    Прочность при растяжении, кгс/мм2

    60

    Растяжимость (относительное удлинение), %

    10-35

    Гигроскопичность, %

    0,9-1,0

    Устойчивость к истиранию

    Малая

    Удельная теплоемкость, кДж/кг*К

    1,51

    Удельное объемное электрическое сопротивление, Ом*см

    1014

    Диэлектрическая проницаемость при 50 Гц

    6,5

    Тангенс угла диэлектрических потерь при 50 Гц

    0,11

    Полимеры акрилонитрила являются полупроводниками.

    Химические свойства

    Химические превращения полиакрилонитрила указывают на то, что цианогруппы находятся в нем в положении 1,3:

    При температурах, равных температурам деструкции, полиакрилонитрил размягчается и разлагается с выделением аммиака (главным образом). При повышении температуры до 270°C деструкция сопровождается выделением цианистого водорода (паров синильной кислоты).

    По аналогии с поливинилацетатом наблюдается отщепление нитрильной группы, что влечет за собой образование полиацетиленовых фрагментов:

    В случае продолжительного нагревания при более низких температурах (до 100 °С) изменяется окраска полимера, уменьшается: его растворимость.

    При нагревании ПАН в температурном интервале 180 - 300°C (резкое, связи в цепи не успели разорваться с выделением низкомолекулярных продуктов) происходит циклизация с последующим дегидрированием и ароматизацией структурной цепи:

    В результате внутримолекулярной циклизации возникают участки полимера с лестничной структурой, межмолекулярная циклизация приводит к сшивке цепей линейного полимера с образованием черного пространственно-сшитого полимера, который, в отличие от исходного полиакрилонитрила, неплавок и нерастворим.

    Фрагменты вероятно получающихся структур:

    Иными словами, при эксплуатации полиакрилонитрила в условиях, провоцирующих структурные изменения (температуры от 180 градусов Цельсия и выше) будут наблюдаться ухудшения механико-физических свойств материала и уменьшение его массы ввиду выделения низкомолекулярных соединений.

    По этим же причинам полиакрилонитрил является токсичным полимером: синильная кислота чрезвычайно токсичное вещество с предельно допустимой концентрацией (разовой) 0,3 мг/м3, аммиак также опасен при попадании в дыхательную систему в больших количествах.

    Полиакрилонитрил растворим в некоторых полярных апротонных органических растворителях:

    • Диметилформамид

    • Диметилацетамид

    • Диметилсульфоксид

    • Лактамы

    • Водный нитрометан

    При нагревании растворяется в следующих растворителях:

    • N-формилпиперидин

    • Цианацетамид

    • Этиленциангидрин

    • N-метилцианацетамид

    В водных растворах электролитов с высокой ионной силой:

    • Роданиды калия, натрия и аммония

    • Бродид лития

    • Хлорид цинка

    Разрушаются вфеноле, м-крезоле, формалине.

    С гидролизом нитрильных групп – в водных растворах сильных кислот и щелочей. В процессе гидролиза образуется сополимер, содержащий фрагменты акрилонитрила, акриловой кислоты и акриламида. Это означает, что гидролиз идет не полностью, в две стадии: сначала гидролизуются нитрильные группы до амидных (селективность выше, чем для второй стадии), а затем уже амидные группы гидролизуются до карбоксильных.

    Варианты получения мономера

    Мономер получают несколькими способами:

    1. Из ацетилена и цианистого водорода

    2. Из ацетальдегида и цианистого водорода

    3. Из пропилена и аммиака

    4. Из окиси этилена

    Наиболее эффективными и применимыми в производстве являются 2 и 3 варианты.

    Полимеризация полиакрилонитрила

    Полимеризация винилцианида осуществляется по уравнению:

    Получают методом эмульсионной радикальной полимеризации акрилонитрила в присутствии перекисных инициаторов или диазосоединений (те же, что и при полимеризации винилацетата).

    Технологическая схема производства полиакрилонитрила в эмульсии

    Полимеризация, как правило, осуществляется водо-эмульсионным способом. Технологическая схема производственного процесса приведена ниже.

    Непрерывный технологический процесс состоит из следующих этапов:

    1. Приготовление растворов

    2. Полимеризация НАК

    3. Демономеризация суспензии и конденсация НАК

    4. Фильтрация

    5. Промывка и сушкаполимера

    Полимеризация осуществляется в реакторе 1 непрерывного действия в водной среде в присутствии окислительно-восстановительной системы из персульфата калия и метабисульфита натрия.

    Мономер дозируется из напорной емкости 2 в смесительный аппарат 3. Водные растворы вышеупомянутых солей готовятся в аппаратах 4 и 5, из которых самотеком поступают в емкости 6 и 7, после чего поступают к мономеру в аппарат 3.

    Нормы загрузки компонентов для аппарата 4:

    Персульфат калия, кг

    3,0

    Обессоленная вода, л

    440

    Нормы загрузки компонентов для аппарата 5:

    Метабисульфат натрия, кг

    0,1

    Обессоленная вода, л

    50

    Нормы загрузки компонентов для аппарата 3:

    Акрилонитрил, л/ч

    22,4

    Раствор персульфата калия, л/ч

    73

    Раствор метабисульфита натрия, л/ч

    24,6

    Температуры полимеризации позонально (°C):

    1 зона

    30-32

    2 зона

    35-37

    3 зона

    25-30

    Степень конверсии мономер составляет 80-85%.

    Полимеризат из реактора поступает в промежуточную емкость 8, а затем в колонну 9 для отделения непрореагировавшего винилцианида.

    Демономеризация полимеризата проводится при 50-60°C и остаточном давлении 0,6-2,0 Кпа. Пары НАК и воды конденсируются в холодильнике 10 и поступают в отстойник 11. В отстойнике происходит разделение конденсата на 2 фазы: верхняя – чистый мономер, нижняя – 7% раствор мономера в воде.

    Суспензия, выделенная в колонне 9, поступает в сборник 12. Из сборника поток направляется на вакуум-барабанный фильтр 13 для отделения полимера от маточного раствора. После фильтра отделенный полимер поступает на репульпатор 14. В нем продукт отмывается от остатков мономера и инициатора. Из репульпатора полимер направляется на фильтрацию 15 и сушку 16. Сушка происходит в кипящем слое вакуум-гребешковой сушилки до содержания влаги 0,7-1,5%.

    В промышленности применяют и так называемый метод «статической полимеризации» мономера, при котором процесс ведут почти без перемешивания (мешалку реактора включают на 2—3 мин через каждые 10 мин), без нагревания и охлаждения. Продолжительность реакции составляет 70— 80 мин.

    Реакторы полимеризации

    Реактор полимеризации представляет собой аппарат емкостного типа с мешалкой и рубашкой (стандартный для большинства процессов полимеризации).

    Полимеризация акрилонитрила в растворе минеральных солей

    Для полимеризации акрилонитрила могут использоваться водные растворы роданида натрия, перхлоратов натрия, кальция, алюминия и магния.

    Процесс проводят непрерывным способом в аппарате, снабженном мешалкой, системой обогрева и охлаждения, при 79—80,5 °С и атмосферном давлении.

    В реактор, содержащий 50,5%-ный водный раствор роданида натрия, вводят смесь 92% акрилонитрила, 6% метилакрилата, 1% итаконовой кислоты, 0,1% инициатора— динитрила азобисизомасляной.

    Реакционная смесь непрерывно подается в аппарат снизу, а раствор полимера отводится сверху. Продолжительность полимеризации 1—1,5 ч.

    Конверсия мономер составляет около 78%. Образующийся полимер растворяется в водном растворе роданида натрия. В результате полимеризации получается раствор полиакрилонитрила с характеристической вязкостью 1,2.

    Раствор применяют для изготовления синтетического волокна «Нитрон» и пленок. Молекулярная массаполимера, полученного этим способом, равна 40000—45000.

    Полимеризация акрилонитрила в среде растворителя

    При получении полиакрилонитрила в среде органического растворителя (лаковый метод) полимеризации протекает в условиях, при которых мономер и образующийся полимер находятся в растворе. Применяют диметилформамид (в большинстве случаев), диметилацетамид, N - пирролидон и этиленкарбонат. Инициатором обычно служит окислительно-восстановительная система, состоящая из гидропероксида кумола и триэтаноламина. Технологический режим и аппаратурное оформление процесса мало отличаются от таковых при полимеризации акрилонитрила в водном растворе солей.

    Полимеризация акрилонитрила в массе (блочная полимеризация)

    Полимеризация в массе является доступным методом, но он ограничен в применении из-за высокой вязкости (сложно контролировать молекулярную массу получаемого полимера). В случае термического инициирования полимеризация акрилонитрила в массе протекает автокаталитически. Это отличает ее от гомогенной полимеризации, когда скорость полимеризации монотонно падает со временем. При гетерогенной полимеризации рост цепей может происходить: в фазе выпадающего в осадок полимера; в фазе свободного мономера; на границе раздела фаз полимера и мономера.

    Процесс ведут до конверсии мономера 40-50% и не применяют в крупнотоннажных производствах. При полимеризации винилцианида в массе получается твердый продукт.

    Такой способ ведения процесса применим в основном для получения сополимеров полиакрилонитрила.

    Радиационная полимеризация

    Радиационная полимеризация акрилонитрила под действием -лучей (60°C) и рентгеновских лучей, а также быстрых электронов может протекать как по радикальному, так и по анионному механизму в зависимости от температуры реакционной среды (жидкая или твердая фаза).

    С помощью такого метода можно получать синдиотактический полиакрилонитрил при температурах от -130 до -94°C.

    Способы модификации полимера

    Непластифицированный полиакрилонитрил является очень хрупким. Поэтому в чистом виде его практически не используют. Чтобы улучшить его эксплуатационные характеристики вводят пластификаторы.

    Применение

    Из полиакрилонитрила получают синтетическое волокно нитрон, являющееся лучшим заменителем шерсти и шелка, устойчивым к атмосферным воздействиям и гниению. Из него изготовляют технические ткани, трикотажные изделия, искусственный мех, брезент, транспортерные ленты, рыболовные сети и др. Также получают волокна, используемые в строительстве (армирующий материал вместо асбеста).

    Явление деструкции полиакрилонитрила при повышенных температурах используют в производстве углеволокна. Углеволокно получают путем окислительной деструкции в 2 стадии: 1 стадия – циклизация и ароматизация полиакрилонитрильных структур, 2 стадия – обугливание цепей при температуре 1000-2000°C.

    Также акрилонитрил (мономер) используют в производстве сополимеров и блок-сополимеров: бутадиен-нитрильные каучуки, акрилонитрил-бутадиен-стирол, сополимеры с винилхлоридом, винилацетатом, винилпиридином, акриламидом.

    Государственные стандарты

    Так как полиакрилонитрил не используют в чистом виде, а применяют для производства сополимеров различного строения или как вспомогательный материал или полупродукт, то ГОСТ 30713-2000 контролирует только концентрацию миграции нитрила акриловой кислоты в воздух. В вышеуказанном документе четко прописаны алгоритмы анализа полиакрилонитрильных волокон.

    Анализ необходимо проводить ввиду высокой токсичности мономера – акрилонитрила. При длительном вдыхании паров этого вещества даже в небольших концентрациях возможны отравления; при высоких – летальный исход. При действии акрилонитрила на кожные покровы вероятно развитие экземы и химических ожогов. ПДК м.р.= 1 мг/м3, ПДК с.с.= 0,5мг/м3.

    moskva
    moskva
    moskva
    moskva
    voronezh
    vladivostok
    cheboksaryi
    moskva
    moskovskij
    moskovskij
    Другие доски объявлений
    plastinfo.rue-plastic.ru
    Рейтинг@Mail.ru