Ідинтифікація полімеру

Ідинтифікація полімеру

НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ УКРАЇНИ

«КИЇВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ»

Хіміко-технологічний факультет

Кафедра хімічної технології композиційних матеріалів

КУРСОВИЙ ПРОЕКТ

З полімерізаційні (поліконденсаційні) матеріали

на тему:Ідинтифікація полімеру

Студента __ІІ_ курсу __ХП-41_ групи

напряму підготовки 6.051301 Хімічна технологія

спеціальності 7.05130104

Хімічні технології тугоплавких неметалевих і силікатних матеріалів

Павлункова В. В

Керівник Миронюк О.В.

Київ - 2015

Вступ

Була поставлена задача: необхідно ідентифікувати даний примірник матеріалу та зробити висновки відносно можливості експлуатації даного матеріалу у слабко- та сильнолужному середовищах. Для полегшення проведення робіт були надані фізичні характеристики матеріалу: густина, температура плавлення, температура склування та зображення ІЧ-спектру матеріалу.

Табл.1: Фізичні властивості даного полімерного матеріалу

Рис.1: ІЧ-спектр виданого матеріалу

Результатом проведеної дослідницької роботи повинен стати обгрунтований висновок відносно можливості застосування виробів з данного матеріалу у даних умовах. У разі негативного висновку, необхідно запропонувати альтернативний варіант заміни даного полімерного матеріалу, попередньо обгрунтувавши свій вибір.

1. Ідентифікація виданого зразка, методи досліджень

полімерний фізичний поліетилентерефталат молекула

Ідентифікація - встановлення, утотожнення невідомого матеріалу з іншим відомим, шляхом певних дослідних фізико-хімічних маніпуляцій.

Прості дослідження: порівняння фізичних властивостей наявного зразка полімерного матеріалу з фізичними властивостями інших відомих полімерних матеріалів, зразки яких можна знайти у відкритих джерелах.

Табл.2: Порівняльна таблиця деяких фізичних властивостей полімерів

Слід зазаначити, що в даній таблиці приведені властивості для певних марок полімерів.

·        ПЕВТ-5803-020 ГОСТ 16337-77 вищий гатунок;

·        ПВХ-С-5868ПЖ;

·        ПЕТФ-ТВЕРПЕТФ;

·        ПП-сополімерпропілену і етилену РР7540L;

·        ПС-Полістирол загального призначення 500.

З даної порівняльної таблиці можна зробити висновок, що наш зразок полімерного матеріалу схожий за своїми фізичними властивостями на Полівінілхлорид (ПВХ) та Поліетилентерефталат (ПЕТФ). Обидва матеріали, як і даний зразок, схожі за параметрами температури плавлення, температури скловання, густини та характером горіння. Щоб провести точну ідентифікацію даного зразка, необхідно використати ІЧ-спектри. Маючи ІЧ-спектр вихідного матеріалу можна порівняти його із ІЧ-спектрами Фурье передбачених матеріалів (ПВХ та ПЕТФ).

Рис.2: ІЧ спектр Фурье для ПВХ

Рис.3: ІЧ спектр Фурье для ПЕТФ

Порівнявши ІЧ-спектри ПЕТФ, ПВХ та вихідного матеріалу, можна зробити висновок, що даний полімерний матеріал більш за все є поліетилентерефталатом, ніж полівінілхлоридом.

Аналізуючи фізичні властивості та ІЧ-спектр вихідного полімерного матеріалу та різних полімерів, можна дійти висновку, що наданий зразок полімерного матеріалу є поліетилентерефталатом.

Після визначення матеріалу, можна обґрунтувати, чи варто його використовувати за наведених умов.

. Використання матеріалу

Поліетилентерефталат (ПЕТФ, ПЕТ, також дакрон, поліестер, лавсан) термопласт <https://uk.wikipedia.org/wiki/%D0%A2%D0%B5%D1%80%D0%BC%D0%BE%D0%BF%D0%BB%D0%B0%D1%81%D1%82%D0%B8>, найпоширеніший представник класу поліефірів <https://uk.wikipedia.org/wiki/%D0%9F%D0%BE%D0%BB%D1%96%D0%B5%D1%84%D1%96%D1%80%D0%B8>, відомий під різними фірмовими назвами. ПЕТФ [-(OC)-C6H4-(CO)OCH2CH2O-]n - гетероланцюговий поліестер <https://uk.wikipedia.org/wiki/%D0%9F%D0%BE%D0%BB%D1%96%D0%B5%D1%81%D1%82%D0%B5%D1%80> терефталевої кислоти <https://uk.wikipedia.org/wiki/%D0%A2%D0%B5%D1%80%D0%B5%D1%84%D1%82%D0%B0%D0%BB%D0%B5%D0%B2%D0%B0_%D0%BA%D0%B8%D1%81%D0%BB%D0%BE%D1%82%D0%B0> (OH)-(CO)-C6H4-(CO)-(OH) і етиленгліколю <https://uk.wikipedia.org/wiki/%D0%95%D1%82%D0%B8%D0%BB%D0%B5%D0%BD%D0%B3%D0%BB%D1%96%D0%BA%D0%BE%D0%BB%D1%8C> (OH)-C2H4-(OH).

Тверда, безбарвна, прозора речовина в аморфному стані і біла, непрозора в кристалічному стані. Переходить в прозорий стан при нагріванні до температури склування і залишається в ньому при різкому охолодженні і швидкому проході через т.зв. «зону кристалізації». Одним з важливих параметрів ПЕТ є характеристична в'язкість, яка визначається довжиною молекули <https://uk.wikipedia.org/wiki/%D0%9C%D0%BE%D0%BB%D0%B5%D0%BA%D1%83%D0%BB%D0%B0> полімеру <https://uk.wikipedia.org/wiki/%D0%9F%D0%BE%D0%BB%D1%96%D0%BC%D0%B5%D1%80>. Зі збільшенням властивої в'язкості швидкість кристалізації знижується. Міцний, зносостійкий, хороший діелектрик <https://uk.wikipedia.org/wiki/%D0%94%D1%96%D0%B5%D0%BB%D0%B5%D0%BA%D1%82%D1%80%D0%B8%D0%BA>. Стійкий проти дії більшості органічних розчинників, але руйнується в лужних та аміачних розчинах, розчиняється у фенолах і хлорофенолах. Стійкий проти дії мікроорганізмів, тому його природний розклад надзвичайно повільний.

Поліетилентерефталат - синтетичний лінійний термопластичний полімер, належить до класу поліефірів. Даний матеріал може викорстовуватися як в аморфному, так і в кристалічному стані. Аморфний поліетилентерефталат - твердий прозорий, кристалічний матеріал. Ступінь кристалічності може бути відрегульована випалом при температурі між температурою склування і температурою плавлення.

Товарний поліетилентерефталат випускається зазвичай у вигляді грануляту з розміром гранул 2-4 міліметра.

Звичайне позначення поліетилентерефталату на ринку - ПЕТ, але можуть зустрічатися і інші позначення: ПЕТФ або PET або PETP (поліетилентерефталат), APET (аморфний поліетилентерефталат).

У промисловому масштабі ПЕТ почав випускатися у вигляді волокноутворюючого полімеру, але незабаром зайняв одне з провідних місць і в індустрії полімерної упаковки. За темпами зростання споживання в даний час поліетилентерефталат є найбільш швидкозростаючим полімерним матеріалом.

ПЕТФ є основною складовою кіно-, фото-, аеро- та рентгенплівок. В СРСР <https://uk.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D0%A0%D0%A1%D0%A0> єдине їх виробництво було зосереджено на фірмі «Свема» (місто Шостка). Ці плівкові вироби надзвичайно токсичні в разі пожежі.

Основними сферами застосування ПЕТ у промисловості є три напрями:

·        Волоконний ПЕТ - армування шлангів, ремінних приводів, волокна для легкої промисловості;

·        Тара ПЕТ - пляшки, інша тара як для харчових, так і для технічних речовин;

·        Плівки ПЕТ - велика кількість різноманітної плівкової продукції.

Поліетилентерефталат має високу хімічну стійкість до бензину, масел, жирів, спиртів, ефіру, розбавлених кислот і лугів. Також даний матеріал не розчинний у воді,багатьох органічних розчинниках. З іншого боку ПЕТФ нестійкий до дії кетонів, сильних кислот і лугів, ацетону, хлорбензолу, хлороформу, хлоретилену, гарячої води (вище + 600С), концентрованої оцтової кислоти, 40% плавикової кислоти, 10%.

Захоронення ПЕТФ не є можливим, бо він здатний зберігатися мільйони років; цей матеріал неприпустимо спалювати, оскільки при цьому утворюються отруйні гази.

Виходячи з хімічних властивостей даного матеріалу можна зробити наступні висновки. Використання ПЕТ для транспортування харчових рідин є оптимальним рішенням, проте лужне середовище цих рідин буде руйнувати матеріал, як наслідок можливе попадання шкідливих речовин полімеру у продукт. Як альтернативний вихід можна запропонувати використовувати схожий за властивостями полімерний матеріал, проте він має бути стійким до дії сильних лугів і кислот. Таким матеріалом може бути поліетилен.

. Поліетилен

Поліетилен (-СН2-СН2-)n - є карбоцепним полімером <https://uk.wikipedia.org/wiki/%D0%9F%D0%BE%D0%BB%D1%96%D0%BC%D0%B5%D1%80> аліфатичного органічного вуглеводня олефінового ряду етилену <https://uk.wikipedia.org/wiki/%D0%95%D1%82%D0%B8%D0%BB%D0%B5%D0%BD>. Термопластичний насичений полімерний <https://uk.wikipedia.org/wiki/%D0%9F%D0%BE%D0%BB%D1%96%D0%BC%D0%B5%D1%80> вуглеводень <https://uk.wikipedia.org/wiki/%D0%92%D1%83%D0%B3%D0%BB%D0%B5%D0%B2%D0%BE%D0%B4%D0%B5%D0%BD%D1%8C>; твердий, безколірний, жирний на дотик матеріал. Він легший за воду, горить повільно синюватим полум'ям без кіптяви.

Хімічні властивості: стійкий до дії води, не реагує з лугами <https://uk.wikipedia.org/wiki/%D0%9B%D1%83%D0%B3%D0%B8_(%D1%85%D1%96%D0%BC%D1%96%D1%8F)> будь-якої концентрації, з розчинами нейтральних, кислих і основних солей, органічними і неорганічними кислотами <https://uk.wikipedia.org/wiki/%D0%9A%D0%B8%D1%81%D0%BB%D0%BE%D1%82%D0%B8>, навіть концентрованою сірчаною кислотою <https://uk.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D1%96%D1%80%D1%87%D0%B0%D0%BD%D0%B0_%D0%BA%D0%B8%D1%81%D0%BB%D0%BE%D1%82%D0%B0>, але розкладається при дії 50%-ої азотної кислоти <https://uk.wikipedia.org/wiki/%D0%90%D0%B7%D0%BE%D1%82%D0%BD%D0%B0_%D0%BA%D0%B8%D1%81%D0%BB%D0%BE%D1%82%D0%B0> при кімнатній температурі і під впливом рідкого чи газоподібного хлору <https://uk.wikipedia.org/wiki/%D0%A5%D0%BB%D0%BE%D1%80> і фтору <https://uk.wikipedia.org/wiki/%D0%A4%D1%82%D0%BE%D1%80>. При температурі вище 70°C він набухає та розчиняється у хлорованих і ароматичних вуглеводнях. При кімнатній температурі не розчиняється і не набухає в жодному з відомих розчинників. При підвищеній температурі (80° C) розчинний в циклогексані <https://uk.wikipedia.org/wiki/%D0%A6%D0%B8%D0%BA%D0%BB%D0%BE%D0%B3%D0%B5%D0%BA%D1%81%D0%B0%D0%BD> ічотирихлористому вуглеці <https://uk.wikipedia.org/wiki/%D0%A7%D0%BE%D1%82%D0%B8%D1%80%D0%B8%D1%85%D0%BB%D0%BE%D1%80%D0%B8%D1%81%D1%82%D0%B8%D0%B9_%D0%B2%D1%83%D0%B3%D0%BB%D0%B5%D1%86%D1%8C>. Під високим тиском може бути розчинений в перегрітій до 180° C воді <https://uk.wikipedia.org/wiki/%D0%92%D0%BE%D0%B4%D0%B0>. З часом, розкладається з утворенням поперечних міжланцюгових зв'язків, що призводить до підвищення крихкості на тлі невеликого збільшення міцності. Нестабілізований поліетилен на повітрі піддається термоокислювальній деструкції <https://uk.wikipedia.org/wiki/%D0%94%D0%B5%D1%81%D1%82%D1%80%D1%83%D0%BA%D1%86%D1%96%D1%8F> (термостарінню). Термостаріння поліетилену проходить за радикальним механізмом, супроводжується виділенням альдегідів, кетонів, перекису водню та ін.

Фізичні властивості: еластичний, жорсткий, залежно від ваги виробу стійкий до низьких температур до -70 ° С, ударостійкий, не ламається, з хорошими діелектричними властивостями, з невеликою поглинальною здатністю. фізіологічно нейтральний, без запаху. Поліетилен низької щільності (0,92 - 0,94 г / см3) - м'який; поліетилен високої щільності (0,941 - 0,96 г / см3) - твердий, дуже жорсткий.

Експлуатаційні властивості: поліетилен стійкий до нагрівання у вакуумі та атмосфері інертного газу. Під дією сонячної радіації, особливо УФ променів, піддається фотостарінню (в якості світлостабілізаторів використовується сажа, похідні бензофенолу). Поліетилен практично нешкідливий; з нього не виділяються небезпечні для здоров'я людини речовини.

Висновки

У висновках я б хотів зазначити, що поліетилен є більш стійким, ніж ПЕТФ. Саме інертність поліетилену до дії лужного середовища в даній ситуації є вирішальною перевагою над ПЕТ. Виходячи з цього, я б рекомендував замінити даний матеріал під назвою поліетилентерефталат на поліетилен, адже саме поліетиленова тара підходить для використання в даних умовах.

Список використаної літератури

1.      A.K. van der Vegt & L.E. Govaert, Polymeren, van keten tot kunstof, ISBN 90-407-2388-5 <https://uk.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D0%BF%D0%B5%D1%86%D1%96%D0%B0%D0%BB%D1%8C%D0%BD%D0%B0:%D0%94%D0%B6%D0%B5%D1%80%D0%B5%D0%BB%D0%B0_%D0%BA%D0%BD%D0%B8%D0%B3/9040723885>

.        В. П. Кухар -Біоресурси  потенціальна сировина для промислового органічного синтезу <http://www.nbuv.gov.ua/Portal/chem_biol/kin/07kvppos.pdf>

.        Андрушків Б., Вовк І., Погайдак О. Удосконалення економічного інструментарію пошуку нових ресурсів в умовах пострадянського суспільства <http://archive.nbuv.gov.ua/portal/soc_gum/Gev/2012_3/EC_A_MAN/012.pdf>

4.   Деркач Ф.А. Хімія.- Л.: 1968