Файл: Курсовая работа по дисциплине Общая химическая технология.docx
Добавлен: 08.11.2023
Просмотров: 97
Скачиваний: 4
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Министерство образования Республики Беларусь
Учреждение образования
«Белорусский государственный университет пищевых и химических технологий»
Кафедра химической технологии высокомолекулярных соединений
Моделирование процесса фазового распада в системе
«полимер – растворитель – осадитель»
Курсовая работа
по дисциплине «Общая химическая технология»
Специальность 1 – 48 01 02 «Химическая технология органических веществ, материалов и изделий»
Специализация 1-48 01 02 02 «Технология волокнистых и пленочных материалов и изделий»
| Руководители работы | | Выполнил | ||||||||
| зав. кафедрой, к.т.н.,доцент | | студентка группы ТХВ-201 | ||||||||
| Л.А. Щербина | | О.В. Ханаженко | ||||||||
| « | | » | | 2023 г. | | « | | » | | 2023 г. |
| ассистент | ||||
| В.М.Чикунская | ||||
| « | | » | | 2023 г. |
Могилёв 2023
Реферат
Курсовой работы на тему «Моделирование процесса фазового распада в системе «полимер – растворитель – осадитель»
студентки группы ТХВ – 201 Ханаженко Оксаны Валерьевны
Курсовая работа содержит: стр. – 49; рис. – 43; табл. – 9; библ. – 10.
Ключевые слова: молекулярно-массовое распределение, полиакрилонитрил, турбидиметрия, гель-проникающая хромотография, титрование, порог осаждения, оптическая плотность.
В ходе выполнения курсовой работы был проведен анализ научной и научно-технической информации по теме работы, а также выполнена экспериментальная работа.
Была проведена оценка зависимости плотности упаковки,
температур агрегатных и фазовых переходов, пористости и растворимости поли[этиленгликольтерефталат-со-парафенилентерефталат] от его мономерного композиционного состава.
Были предложены диаграммы зависимости плотности упаковки, температур агрегатных и фазовых переходов, пористости и растворимости поли[этиленгликольтерефталат-со-парафенилентерефталат] от его мономерного композиционного состава.
В экспериментальной части были исследованы свойства систем «полимер-диметилформамид» методом турбидиметрического титрования водными растворами электролитов, что позволило изучить влияние на процесс фазового распада. В качестве полимеров были использованы образцы поли[этиленгликольтерефталат-со-парафенилентерефталат] синтехированные в ДМАА при температуре 75 °С. В качестве осадителей апробированы водные растворы серной кислоты и хлористого кальция.
Содержание
| Введение | 4 | ||
| 1 | Литературный обзор «Современные методы оценки молекулярно-массового распределения полимеров» | 6 | |
| 1.1 | Эксперимент | 7 | |
| 1.2 | Результаты и обсуждения эксперимента | 11 | |
| 1.3 | Определение молекулярно-массового распределения полимеров по данным аналитического суммарного фракционирования или турбодиметрического титрования | 16 | |
| 2 | Оценить зависимость от мономерного композиционного состава плотности упаковки, температур агрегатных и фазовых переходов, пористости и растворимости поли[этиленгликольтерефталат-со-парафенилентерефталат] | 14 | |
| 2.1 | Расчет коэффициента упаковки | 22 | |
| 2.2 | Расчет температуры стеклования | 23 | |
| 2.3 | Расчет температуры плавления | 25 | |
| 2.4 | Расчет температуры начала термической деструкции | 26 | |
| 2.5 | Расчет параметра растворимости | 28 | |
| 2.6 | Расчет пористости | 30 | |
| 3 | Методическая часть | 32 | |
| 3.1 | Определение полидисперсности полимера методом турбидиметрического титрования | 32 | |
| 4 | Экспериментальная часть | 36 | |
| Список использованных источников | 49 | ||
В
ведениеБеларусь располагает значительным производственным потенциалом по производству химических волокон и нитей. За шестидесятилетнюю историю своего развития полиакрилонитрильные волокна завоевали прочные позиции на текстильных рынках и среди многотоннажных синтетических волокон занимают четвертое место после полиэфирных, полипропиленовых и полиамидных [1].
Количество производимых в Беларуси химических волокон на основе сополимеров акрилонитрила (ПАН волокна) не только полностью закрывает потребности легкой промышленности страны в этом виде текстильного сырья, но и обеспечивает значительные экспортные возможности. В настоящее время ПАН волокна в мире выпускаются под 62 фирменными наименованиями, причем все они обладают одинаковым комплексом физико–механических и потребительских свойств [2].
Большое значение в развитии производства композиционных материалов для космических и авиационных, а также для наземных и водных транспортных средств имеют углеродные волокна, прекурсорами которых являются полиакрилонитрильные нити и волокна.
Особое значение в настоящее время приобретают тонкие и очень тонкие (с линейной плотностью менее 0,01 текс) волокна, волокнистые материалы со специфическими свойствами: теплофизическими (способные изменять теплоизоляционные свойства в зависимости от температуры окружающей среды), медико-биологическими (способные пролонгировать лечебный эффект фармацевтических средств, обладающие бактерицидными, антимикробными, инсектофунгицидными характеристиками), сорбционными и другими.
Термин «полиакрилонитрильное волокно» обычно употребляется по отношению к волокнам, содержащим не менее 85 % звеньев акрилонитрила (АН). По отношению к волокнам, доля АН в которых составляет от 35 % до 85 %, употребляется термин «модакриловое волокно». Модакриловые волокна содержат значительное количество галогенпроизводных мономеров и применяются в случаях, когда необходимо повысить огнестойкость материала [3].
Технология получения ПАН волокон достаточно хорошо отработана, но тем не менее ведутся непрерывные работы по снижению себестоимости, улучшению качества ПАН волокон, придания им специфических свойств, а также превращение их в высококачественные углеродные волокнистые материалы, необходимые при создании сложных инженерных сооружений, авиационной техники, робототехники и в судостроении. Процесс получения прядильного раствора осуществляется на технологических потоках методом сополимеризации нитрила акриловой кислоты (НАК), метилакрилата (МА)и натриевойсоли 2-акрилоамид-2-метилпропансульфокислоты (AMPS) в среде ДМФ и последующей дистилляции раствора полимера.
Однако ДМФ является весьма токсичным растворителем. Поэтому в последнее время в странах Европейского Союза ужесточились требования по остаточному содержанию ДМФ в волокне. Данный факт приводит к необходимости рассмотрения альтернативных вариантов дальнейшего развития и поддержания конкурентоспособности отечественной продукции, в связи с чем представляет интерес изучение возможности применения других, менее токсичных апротонных растворителей.
Молекулярные массы и молекулярно-массовое распределение относятся к основным характеристикам высокомолекулярных соединений, так как физические и химические свойства полимеров находятся в прямой зависимости от размера их молекул, построенных по определенному типу.
Взятый для исследования природный или синтетический высокомолекулярный продукт всегда представляет собой смесь молекул с различной молекулярной массой, в зависимости от условий выделения, очистки или синтеза. Для таких полидисперсных смесей макромолекул найденная тем или иным способом молекулярная масса всегда будет являться некоторой средней величиной, которая может иметь различные значения для одного и того же продукта в зависимости от принципа, лежащего в основе способа его определения.
Степень расхождения средних значений зависит от степени полидисперсности продукта или от вида функции молекулярно-массового распределения, а также от метода определения.
Характеристика высокомолекулярных веществ по их молекулярной массе относиться лишь к таким продуктам, которые имеют линейную или разветвленную структуру, вне зависимости от формы частиц (вытянутая или глобулярная). Большинство полимеров линейной и разветвленной структур удается растворить без разрушения химических связей между атомами, поэтому изучение свойств растворов является наиболее распространенным методом оценки молекулярных характеристик полимеров [4].
1 Литературный обзор: «Современные методы оценки молекулярно-массового распределения полимеров»
Проведено сравнение разрешающей способности различных методов, используемых для определения молекулярно-массового распределения линейных полимеров, таких как осаждающая хроматография, скорость элюирования и гель-проникающая хроматография, путем определения молекулярно-массовых распределений образцов, полученных путем смешивания двух образцов монодисперсного полимера поли(α-метилстирол). Метод, основанный на скорости седиментации, показал двойные пики в молекулярно-массовых распределениях немного лучше, чем метод колоночного фракционирования, но не было заметной разницы между разрешением метода элюирования и методом преципитационной хроматографии. Однако гель-проникающая хроматография, по-видимому, имеет гораздо более низкое разрешение, чем другие методы, если не делать поправку на эффект уширения[5].
Гель-проникающая хроматография (ГПХ), разработанная Муром, в настоящее время широко используется как удобный метод определения молекулярно-массового распределения линейных полимеров. Метод быстрый и имеет хорошую воспроизводимость. Однако также хорошо известно, что его разрешающая способность довольно ограничена, особенно если полимер имеет узкое молекулярно-массовое распределение. Даже если образец идеально монодисперсный, его хроматограмма выглядит не как прямая линия, а как колоколообразная кривая Гаусса. Хотя были предложены методы коррекции этого эффекта уширения, применение этих методов не может быть стандартизировано из-за неопределенности в оценке коэффициента разрешения, т. е. ширины кривой Гаусса идеально монодисперсного полимера. Таким образом, ввиду ограничения коэффициента разрешения по отношению к ГПХ эффективность различных других методов, использовавшихся до сих пор, таких как колоночное фракционирование и методы скорости седиментации, заслуживают более пристального внимания, когда образец имеет узкое молекулярно-массовое распределение или имеет неоднородность в его молекулярно-массовом распределении.
Здесь приведено сравнение разрешений методов преципитационной хроматографии, элюции, скорости седиментации и гель-проникающей хроматографии для узкого молекулярно-массового распределения. Особое внимание уделено сравнению методов преципитационной хроматографии и элюции, то есть влиянию градиента температуры, создаваемого вдоль фракционирующей колонки, на разрешение колонки. Обычно считается, что первое лучше второго, но однозначного вывода пока не получено.
Сравнение проводят путем определения молекулярно-массового распределения смесей двух образцов монодисперсного поли(α-метилстирола), каждый из которых имеет очень узкое молекулярно-массовое распределение. Образцы имеют такое узкое молекулярно-массовое распределение, что смеси должны иметь бинодиальное молекулярно-массовое распределение, даже когда отношение среднемассовой молекулярной массы к среднечисловой молекулярной массе смеси составляет всего 1,02. Следовательно, если метод определения молекулярно-массового распределения имеет высокое разрешение, полученное молекулярно-массовое распределение должно показывать двойные пики.