Файл: Рассмотрим компонентный состав рецептуры флексографической краски на основе органических растворителей (табл. ).docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 23.11.2023
Просмотров: 54
Скачиваний: 2
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
2 Технологическая часть
Рассмотрим компонентный состав рецептуры флексографической краски на основе органических растворителей (табл. ).
Таблица - Рецептура краски для флексографической печати [].
| Компоненты | Содержание компонентов, масс. % |
| Сополимер стирола с метилметакрилатом | 15 |
| Сополимер винилхлорида с винилбутиловым эфиром и метилметакрилатом | 5 |
| Пигмент голубой фталоцианиновый БУ43У | 8 |
| Бутилбензилфталат | 1 |
| Метилэтилкетон, этилацетат, бутилацетат (1:1:2) | 71 |
В качестве связующего в данной рецептуре используются два компонента - сополимер стирола с метилметакрилатом и сополимер винилхлорида с винилбутиловым эфиром и метилметакрилатом. Именно эти соединения обеспечивают перенос и фиксирование красящего вещества на запечатываемый материал, поэтому для изучения и расчётов рассмотрим реакцию получения одного из компонентов связующего – сополимера стирола с метилметакрилатом.
2.1 Термодинамический анализ реакции
Проведем расчет и анализ термодинамических функций реакции стирола и метилметакрилата по следующей основной реакции:
Справочные данные присутствуют только для стирола, поэтому следует воспользоваться эмпирическими методами для расчёта термодинамических характеристик метилметакрилата (ММА) и сополимера стирола с метилметакрилата (МС-40) [].
Рассчитаем групповые вклады в мольную теплоёмкость по методу Сато для твердого агрегатного состояния и по Шоу для жидкого агрегатного состояния при Т=298 К.
Таблица – Групповые вклады в мольную теплоёмкость.
| ММА | МС-40 | |||||
| Групповые вклады | С1p, кал/ (моль∙гр.) | Групповые вклады | Сsp, кал/ (моль∙гр.) | |||
| Количество | Группа | Количество | Группа | |||
| 2 | -СH3 | 8,80 | 2 | -СH3 | 7,38 | |
| 1 | =СН2 | 5,20 | 2 | -СН2- | 6,05 | |
| 1 | =C< | 3,80 | 1 | >СН- | 4,45 | |
| 1 | -COO- | 15,50 | 1 | -COO- | 11,00 | |
| - | - | - | 1 | >С< | 2,50 | |
| - | - | - | 1 | С6Н5- | 20,44 | |
| ∑ | 42,10 | ∑ | 65,25 | |||
Приближение для температурной зависимости теплоёмкости для метилметакрилата (ММА) записывается в следующем виде (1):
(1)
Для перевода калорий в Джоули воспользуемся коэффициентом Россини (1 кал=4,184 Дж):
Приближение для температурной зависимости теплоёмкости для сополимера МС-40 записывается в следующем виде (2):
(2)
Для перевода калорий в Джоули воспользуемся коэффициентом Россини (1 кал = 4,184 Дж):
Рассчитаем изобарно-изотермический потенциал образования целевого продукта. Для этого суммируем групповые вклады.
Таблица – Групповые вклады в изобарно-изотермический потенциал.
| ММА | МС-40 | |||||||
| Групповые вклады |  ,(кал/моль) | Групповые вклады | , (кал/моль) | |||||
| Коли-чество | Группа | Коли-чество | Группа | |||||
| 2 | -СH3 | -11500 + 22,9Т | 2 | -СH3 | -11500 + 22,9Т | |||
| 1 | =СН2 | 5900 + 8,0Т | 2 | -СН2- | -5300+25,0Т | |||
| 1 | =C< | 10000+14,0Т | 1 | >СН- | -750+30,0Т | |||
| 1 | -COO- | -80000+27,0Т | 1 | -COO- | -80000+27,0Т | |||
| - | - | - | 1 | >С< | 3000+36,5Т | |||
| - | - | - | 1 | С6Н5- | 20800+40,4Т | |||
| ∑ | -75600+71,9Т | ∑ | -73750+181,8Т | |||||
Получаем для метилметакрилата (ММА):
,или:
,
.Получаем для сополимера МС-40:
,или:
,
.В таблицу занесем все рассчитанные термодинамические характеристики и справочные данные веществ реакции для дальнейших расчетов.
Таблица – Термодинамические свойства веществ целевой реакции.
| Вещество | ∆Н°f,298 кДж/моль | S°298, Дж/моль·К | Ср =f(T) | ||
| а | b | c' | |||
| Исходные вещества | |||||
| Стирол | 103,89 | 237,57 | 182,59 | - | - |
| ММА | -316,31 | 300,83 | 112,73 | 0,21 | - |
| Продукты реакции | |||||
| Сополимер | -308,57 | 760,65 | 28,94 | 0,82 | - |
По входным данным рассчитаем значения энатльпии (3), энтропии (4) и энергии Гиббса (5) при 298 К:
(3) 
(4)
(5)
По следствию изменения закона Гесса рассчитаем вириальные изменения коэффициентов теплоёмкости по уравнению (6):
∆i=i(продукт)-(
i(стирол)+
i(ММА)), (6)
,
,
.При помощи уравнения Кирхгофа рассчитаем аналитическую зависимость энтальпии от температуры
(7):
(7)Рассчитываем аналитическую зависимость изменения энтропии от температуры
(8):
(8)По уравнению изотермы Вант-Гоффа рассчитываем изменение энергии Гиббса (9):
(9)Из уравнения (10) выводим зависимость константы равновесия от температуры
. (10)Получаем (11):
(11)Найдём зависимость значений
в температурном интервале 298-398 К, результаты занесем в таблицу .Таблица – Результаты расчётов термодинамических характеристик реакции.
| Т, К |  Дж | Дж/К |  Дж |  |
| 298 | -151550,00 | 497,78 | -299888,44 | 121,04 |
| 308 | -150564,48 | 501,03 | -304882,40 | 119,06 |
| 318 | -149509,56 | 504,40 | -309909,48 | 117,22 |
| 328 | -148385,24 | 507,88 | -314970,81 | 115,50 |
| 338 | -147191,52 | 511,47 | -320067,48 | 113,90 |
| 348 | -145928,40 | 515,15 | -325200,49 | 112,40 |
| 358 | -144595,88 | 518,92 | -330370,78 | 111,00 |
| 368 | -143193,96 | 522,79 | -335579,26 | 109,68 |
| 378 | -141722,64 | 526,73 | -340826,78 | 108,45 |
| 388 | -140181,92 | 530,75 | -346114,13 | 107,29 |
| 398 | -138571,80 | 534,85 | -351442,09 | 106,21 |
Построим графики зависимостей
УБЕРИ МОЛЬ
Рисунок - График зависимости теплового эффекта реакции от температуры.