Поликарбонат Выполнил: студент ХФФ группы Х-31 -09 Спиридонов И. С.
Что такое ПОЛИКАРБОНАТ? Поликарбонатом называются группа термопластов, сложные полиэфиры угольной кислоты и двухатомных спиртов общей формулы (-O-R-O-CO-)n. В зависимости от природы поликарбонаты бывают алифатическими, жирноароматическими и ароматическими. Наибольшее промышленное значение имеют ароматические поликарбонаты, в первую очередь, поликарбонат на основе Бисфенола А, благодаря ее доступности, синтезируемого конденсацией фенола и ацетона.
Применение Благодаря высокой прочности и ударной вязкости (250— 500 к. Дж/м 2) поликарбонаты применяются в качестве конструкционных материалов в различных отраслях промышленности, используются при изготовлении защитных шлемов для экстремальных дисциплин вело и мотоспорта. При этом для улучшения механических свойств применяются и наполненные стекловолокном поликарбонатные композиции. Так же благодаря сочетанию высоких механических и оптических качеств монолитный поликарбонат также применяется в качестве материала при изготовлении линз, компакт-дисков и светотехнических изделий; листовой ячеистый поликарбонат применяется в качестве светопрозрачного материала в строительстве. К примеру, в автомобилестроении объем потребления равен 20%, оконные и оптические стекла- 20%, оборудование-15%, товары народного потребления-10%, индустрия отдыха- 10%, медицина- 5%, и т. д.
Производство в Казани 3 августа 2008 года ОАО “Казаньоргсинтез” торжественно объявил о запуске завода по выпуску поликарбоната мощностью 65 тыс. тонн/год. Из поликарбонатов изготавливают прецизионные детали (шестерни, втулки и др. ), фары автомобилей, оптические линзы, компакт-диски, защитные шлемы, фильтры для крови. Листы поликарбоната применяют для остекления зданий и спортивных сооружений, теплиц, для производства высокопрочных многослойных стекол. В настоящее время заводом производится от 6 до 7 тысяч тонн поликарбоната в год. Производственные мощности «Казаньоргсинтеза» загружены на 100%. Часть поликарбонатов, производимых предприятием, идет на экспорт, причем доля экспорта зависит от положения вещей на внутреннем рынке и оценить ее достаточно проблематично.
Промышленные способы получения Основными промышленными способами получения поликарбонатов: 1. фосгенирование бисфенолов в органическом растворителе в присутствии третичных органических оснований, связывающих соляную кислоту — побочный продукт реакции (поликонденсация в растворе); 2. фосгенирование бисфенолов, растворенных в водном растворе щелочи, на поверхности раздела фаз в присутствии каталитических количеств третичных аминов (межфазная поликонденсация); 3. переэтерификация ароматических эфиров угольной кислоты (диарилкарбонатов) бисфенолами (поликонденсация в расплаве). В промышленности наибольшее распространение получил метод межфазной поликонденсации. Но к этому методу большие претензии у экологов из-за использования при межфазной поликонденсации в качестве основного сырья фосгена – вещества, даже стоявшего в свое время на вооружении ряда стран в качестве боевого отравляющего вещества. Поэтому под давлением «зеленых» межфазная поликонденсация сдает свои позиции бесфосгенной технологии. Но пока по бесфосгенной технологии нельзя получить ряд марок поликарбоната, в частности, высокомолекулярный поликарбонат и сополимеры на основе поликарбоната.
1) поликонденсация в растворе. Фосгенирование бисфенола А в растворе в присутствии пиридина при температуре менее 25 °С. Пиридин, служащий одновременно катализатором и акцептором выделяющегося в реакции хлористого водорода, берут в большом избытке (не менее 2 молей на 1 моль фосгена). Растворителями служат безводные хлорорганические соединения (обычно метиленхлорид). Регуляторами молекулярной массы – одноатомные фенолы. Из полученного реакционного раствора удаляют гидрохлорид пиридина, оставшийся вязкий раствор поликарбоната отмывают от остатков пиридина соляной кислотой. Выделяют поликарбонат из раствора с помощью осадителя (например, ацетона) в виде тонкодисперсного белого осадка, который отфильтровывают, а затем сушат, экструдируют и гранулируют. Достоинство метода – низкая температура процесса, протекающего в гомогенной жидкой фазе. Недостатки – использование дорогостоящего пиридина и невозможность удаления из поликарбоната примесей бисфенола А.
2) межфазная поликонденсация. Технология основана на методе межфазной поликонденсации, когда реакция полимеризации идет на границе раздела двух фаз — жидкости и газа (метод изобретен в России). Достоинства метода — низкая температура реакции, применение одного органического растворителя, возможность получения поликарбоната высокой молекулярной массы; недостатки — большой расход воды для промывки полимера и, следовательно, большой объем сточных вод, применение сложных смесителей. После синтеза поликарбонатную массу необходимо очистить от растворителей и побочных продуктов реакций, а затем еще теплым пропустить через экструдер для получения прутьев или гранул. Межфазная поликонденсация бисфенола А с фосгеном в среде водной щелочи и органического растворителя, например метиленхлорида или смеси хлорсодержащих растворителей: n. Na. O-C 6 H 4 -C-(CH 3)2 -C 6 H 4 -ONa+ n. COCl 2+Na. OH -> [-O-C 6 H 4 -C-(CH 3)2 -C 6 H 4 O-CO-]n+ 2 n. Na. Cl+H 2 O
3) поликонденсация в расплаве Переэтерификация дифенилкарбоната бисфенолом А в вакууме в присутствии оснований (напр. , метилата Na) при ступенчатом повышении температуры от 150 до 300 град. и постоянном удалении из зоны реакции выделяющегося фенола: n. HO-C 6 H 4 -C(CH 3)2 -C 6 H 4 -OH+ n. H 5 C 6 -O-CO-O-C 6 H 5<=>[-O-C 6 H 4 C(CH 3)2 -C 6 H 4 -O-CO-]n +(2 n-1) C 6 H 5 OH Процесс проводят в расплаве по периодической схеме. Получаемый вязкий расплав удаляют из реактора, охлаждают и гранулируют. Достоинство метода — отсутствие растворителя; недостатки — невысокое качество поликарбоната вследствие наличия в нем остатков катализатора и продуктов деструкции бисфенола А, а также невозможность получения поликарбоанта с молекулярной массой более 50000.
Переработка поликарбонатов При переработке поликарбонатов применяют большинство методов переработки и формовки термопластов: литьё под давлением (производство изделий), выдувное литьё (разного рода сосуды), экструзию (производство профилей и плёнок), формовку волокон из расплава. При производстве поликарбонатных плёнок также применяется формовка из растворов - этот метод позволяет получать тонкие плёнки из поликарбонатов высокой молекулярной массы, формовка тонких плёнок из которых затруднена вследствие их высокой вязкости, в качестве растворителя обычно используют метиленхлорид.
Заключение Поликарбонат по праву считается идеальным материалом для остекления павильонов, бассейнов, зимних садов, производственных и промышленных зданий, парников, теплиц и многого другого. Сегодня популярны красивые цветные навесы и козырьки из сотового поликарбоната, устанавливаемые над входом в коттеджи, офисы, на автобусных остановках и пр. Например, навес для машины рядом с дачей или коттеджем, не только прослужит долгое время, но органично дополнит архитектуру здания. Таким образом поликарбонат применяется во многих областях промышленности, а изделия из него в настоящее время пользуются огромным спросом у потребителей
Скачать презентацию Поликарбонат Выполнил студент ХФФ группы Х-31 -09 Спиридонов
Спиридонов И. С. Поликарбонат.pptx