|
3-§.Полимерланиш смолалари ва улар асосида олинадиган пластик
массалар
Полиолефинлар. Номидан. кўриниб турибдики, юқори молекуляр
бирикмаларнинг молекуляр массаси жуда катта бўлади. Бу ўн минглаб, юз
минглаб ва ҳатто миллионлаб бош-ланғич молекулалардан таркиб топган улкан
молекулалар (макромолекулалар) дир. Бошланғич молекулаларнинг бундай кўп
миқдори ўзаро бирикиши натижасида макромолекулада тегишли равишда янги
сифат хусусиятлар пайдо бўлади. Бундай улкан молекулалар кимѐвий бирикиш
реакцияси натижасида ҳосил бўлади. Шу типдаги одатдаги реакциялардан фарқли
равишда, бу ерда бир хил, оддий тузилган қуйи молекуляр органик
бирикмаларнинг мономерларнинг жуда кўп молекулалари ўзаро бирикади.
317
Олефинлар инициаторлар
1
таъсирида (инициаторли полимерланиш) инерт газлар
иштирокида фақат ҳарорат таъсирида (термик полимерланиш) занжирли
механизм бўйича полимерланиши мумкин. Олефинларни полимерлашда
мономерларни полимерлашнинг барча асосий учала вариантидан — соф ҳолидаги
мономернинг блокли полимерланиши, эритмада полимерланиши ва эмульсион
полимерланиш усулларидан фойдаланиш мумкин.
Саноатда соф мономерларнинг блокли полимерланиши ва эмульсия усули
қўлланилади. Юқори молекуляр бирикмалар (полимерлар) ҳосил бўлишига олиб
келувчи реакциянинг умумий схемаси қуйидагича:
пМ
(М)п, бу ерда М—мономер молекуласи,
п—полимерланиш даражаси (олинган молекулалар сони). Бу деган сўз, мрномер
М нннг п молекуласи ўзаро кимѐвий бирикиб, битта катта занжирли мрлекулани
ҳосил қилади демакдир; бу занжирда мономер бирликмалари п марта
такрорланган бўлади:
М
1
+М
2
+М
3
+М
4
+... +М
п
М
1
- М
2
- М
3
- М
4
-... —М
п
Бундай бирикиш реакциялари полимерланиш реакциялари деб аталади ва
каррали боғланган (қўшбоғли ва учламчи боғли) бирикмаларда содир бўлади.
Кўпинча, бу бирикмалар икки қўшни углерод атоми, масалан, худди этилен
молекуласидаги Н
2
С =СН
2
каби қўшбоғ билан бириккан органик моддалардир.
Тўйинмаган бундай бирикмаларни (олефинларни) полимерлаш бўйича
дастлабки тажрибалар ўтган асрдаѐқ А.М. Бутлеров томонндан олиб борилган.
Бу билан полимерланиш процессларини ўрганишга асос солинди. Қўшбоғли
бирикмалар энергияга бой ва уни қўшбоғнинг узилиши вақтида ажратиб чиқара
олади. Молекуладаги қўшбоғ, одатда, бўш валенти бўлганлиги туфайли реакцияга
киришиш хусусияти кучли бўлган эркин радикал таъсирида узилади. Эркин
радикал (метил, этил, пропил, фенил ва шу кабилар) ушбу мисолда этилен
молекуласига бирикиб, уни бир учида бўш валенти бўлган янги радикалга
айлантиради:
I) R
•
+ СН
2
=СН
2
→
R
•
+- СН
2
-СН
2
- → R- СН
2
-СН
2
•
Бундай радикал (I) жуда актив ва ўз навбатида этиленнинг бошқа
318
молекуласини бириктириб олиб, ўзида эркин валенти бўлган янада узунроқ
радикал (I I) ҳосил қилиш хусуслятига эга:
(II) R-СН
2
-СН
2
•
+ СН
2
=СН
2
R-СН
2
-СН
2
•
+ -СН
2
-СН
2
-
R—СН
2
-
СН
2
—СН
2
-СН
2
•
Этиленнинг учинчи, тўртинчи ва бошқа молекулалари ҳам худди шу тарзда
бирикади. Бунда айнан занжирли реакция содир бўлади, бу реакциянинг
механизми Н.Н. Семенов ва унинг ходимлари томонидан кашф этилган ва
ўрганилган. Бундай тез борадиган занжирли реакция натижасида полимер
занжири «ўсади» ва полимерларга алоҳида хоссалар берадиган макромолекула
ҳосил бўлади. Кўрилаѐтган мисолда газсимон этилендан полиэтилен деб
аталадиган қаттиқ, эгилувчан полимер ҳосил бўлади. Молекуляр массаси 140000
га тенг бўлган полиэтиленнинг ҳосил бўлишини қуйидаги схема билан ифодалаш
мумкин:
mСН
2
= СН
2
(-СН
2
-СН
2
-)
m
m=5000
Бу деган сўз, газсимон этилен — мономернинг (молекуляр массаси 28) 5000
молекуласи полимерланиш реакциясида ўзаро бирикиб полиэтиленнинг битта
мураккаб макромолекуласини ҳосил қилади демакдир. Унинг асосий занжири
ўзаро мустаҳкам карбозанжирли кимѐвий боғ билан боғланган 5000 - этилен
звеносидан таркиб топган бўлади.
Этилен молекулаларини полимерланиш реакциясига киритиш, яъни бир-
бири билан бирикиб узун занжир ҳосил қилши учун махсус катализаторлар зарур.
Олимлар узоқ вақтгача полиэтиленнинг узун занжирини олишга муваффақ бўла
олмадилар. Махсус катализаторлар бўлмаганда этиленнинг бир неча (10—20)
молекуласи ўзаро бирикиб, жуда калта занжир ҳосил қилади. Натижада қуйи
молекуляр суюқ маҳсудотлар ҳосил бўлади. Юқори босим (1000—2000 атм.),
юқор ҳарорат (180 — 200°С) ва инициатор сифатида оз миқдорда кислород
(0,005—0,05%) ишлатиб, тадқиқотчилар ва ишлаб чиқариш ходимлари молекуляр
оғирлиги 20000 — 40000 бўлган, қаттиқ, эгилувчан плѐнка ҳолидаги юқори
319
молекуляр полиэтилен олишга муваффақ бўлдилар. Этиленни босим остида
полимерлаш (15-расм) трубали аппаратларда ѐки аралаштиргичли реакторларда
олиб борилади. Этилен зарур миқдордаги кислород билан бирга газгольдердан
компрессор 1га келади, бу ерда 1500 атм. гача сиқилади, кейин мой ажраткич 2 га
юборилади. Полимерланиш процесси реактор 4 да 200°С да боради. Суюқ
полиэтилен ва реакцияга киришмай қолган этилен аралашмаси сепаратор 6 га
кейин йиғгич 7 га ўтади. Босим пасайгач газ полимердан ажралади, полимер
стабилизацияга, бўяшга ва грануляцияга юборилади. Этилен тутиб қолгич 8 дан
ювишга юборилади. Этилен бир марта ўтганда унинг 10—12 проценти
полимерланади. Этиленнинг бир неча марта айланиши натижасида умумий
полимерланиш 95—97% га етади. Ишлаб чиқариш технологияси узоқ вақт жуда
мураккаблигича қолаверди. Полиэтилен полимерланишнинг кимѐвий реакция
тенгламасида ифодаланганига нисбатан анча мураккаб тузилган бўлиб, бу ўз
навбатида, унинг физик-механикавий ва электр хоссаларини ѐмонлаштирар эди.
Металл-органик катализаторлардан (титан (IV)-хлорид ва триэтилалюминий)
фойдаланиш полиэтиленни паст босимда атмосфера босими ѐки 2 — 6 атм.
босимда ва унча юқори бўлмаган ҳарорат (60 —70°С) да олишнинг оддий
усулини ишлаб чиқаришга имкон берди. Инерт суюқликда муаллақ ҳолдаги
катализатор бўлган реакторга қиздириб ва аралаштириб турган холда газсимон
этилен берилади. У жуда тез полимерланади ва оқ кукун ҳолида реактор тубига
чўкади. Бу кукун аралашмалардан ювиб тозаланади, қуритилади ва тайѐр
буюмларга айлантирилади.
Атмосфера босимида олинган полиэтиленнинг таркиби полимернинг
кимѐвий формуласига айнан мос келади ва юқори босим остида олинган
полиэтиленга нисбатан зичлиги, молекуляр массаси (3 млн. гача) катта ва юмшаш
ҳароратси анча юқори бўлади.
320
Do'stlaringiz bilan baham: |
