165901 (Производство и переработка масличного сырья)

Федеральное агентство по образованию Российской Федерации

государственный технический университет

технологический институт

Кафедра химической технологии

Курсовая работа по ХТПКМ

на тему:

«Производство и переработка масличного сырья»

Выполнил:

Проверил:

2008

Введение

Отрасль переработки пластмасс находится в стадии структурной перестройки. Будучи самым тесным образом связанной со всеми отраслями хозяйства страны, проникая во все сферы хозяйственной жизни, она успешно преодолевает как последствия общего падения производства в России, так и конкуренцию со стороны импортной готовой продукции (таблица 1).

Таблица 1.

Динамика производства важнейших видов продукции по переработки пластмасс в России (тыс. т)

Узость отечественного ассортимента выпускаемого сырья с одной стороны сдерживала развитие отрасли переработки пластмасс, а с другой стимулировала импорт сырья. В настоящее время в связи с повышением цен на импортное сырье и материалы открылась возможность для отечественных производителей увеличивать выпуск продукции. По предварительным оценкам выпуск смол и пластмасс в России в 2005г. увеличился на 2-3% по сравнению с 2004г.

Спрос на продукцию из пластмасс на рынке внутри России не снижается, и собственное производство продукции переработки пластмасс продолжает развиваться особенно в условиях роста цен па импортную продукцию.

Можно выделить несколько основных направлений, по которым идет создание современных новых мощностей в России:

1. Создание новых мощностей по переработке пластмасс на современном зарубежном оборудовании частными фирмами и акционерными обществами для обеспечения пищевых отраслей упаковочными, обвязочными и т.п. материалами.

2. Развивается производство тары (бутылок) для индивидуальной упаковки воды, масла, соков и прочих пищевых жидкостей. В РФ фактически возникла целая специализированная отрасль по выпуску преформ и выдувных изделий.

В связи с продолжающимся строительным бумом возник целый ряд новых направлений в производстве строительных материалов и комплектующих изделий.

Современный научно-технический прогресс в различных отраслях промышленности базируется на широком использовании различных типов полимерных материалов. К приоритетным представителям масштабных полимерных материалов относятся полиолефины. Им определяется особое место в спектре продукции и технологическом реформировании химической отрасли [1,2.]. Это связано с уникальными свойствами основных представителей полиолефинов - полиэтилена (ПЭ) и полипропилена (ПП), у которых малая плотность и высокая химическая инертность сочетаются с повышенными механическими свойствами и другими качественными характеристиками. Поэтому продолжение исследований в этой области является актуальным.

1. Наполнение, как метод модификации полимеров

В качестве наполнителей термо - и реактопластов чаще всего применяют твердые вещества: дисперсные (порошкообразные) или волокнистые в виде волокон, нитей, жгутов, холстов, нетканых материалов, тканей, бумаги, пленок, сеток, шпона. И композиционные материалы называют дисперсно-наполненными и волокноармированными.

В связи с эффектами, достигаемыми при введении наполнителей в полимерную матрицу, существует условное разделение наполнителей на активные, то есть усиливающие (в основном, улучшающие физико-механические свойства) и неактивные, и при введении которых происходит изменение цвета материала, снижается его стоимость, но не наблюдается заметного улучшения свойств материала.

По химической природе дисперсные наполнители подразделяют на:

• минеральные (неорганические)- мел, каолин, тальк, слюда,

• силикаты (асбест, вермикулит, пемза), порошки металлов или их сплавов и другие

• органические - древесная мука, мука из скорлупы орехов, сажа (технический углерод), кокс, графит и другие.

К неорганическим волокнистым наполнителям относят: стеклянные, борные, асбестовые волокна; волокна из кварца базальта, керамики, молибдена и вольфрама.

К природным органическим волокнам относят: хлопок, лен, джут, рами.

Химическими волокнами являются: полиамидное, полиэфирное, полиакрилонитрильное, вискозное, полиолефиновое (из полиэтилена и полипропилена), полиимидное, углеродное, стеклянное.

В зависимости от текстильной структуры волокнистых армирующих систем композиционные материалы на их основе подразделяют на волокиты (холсты, маты), текстолиты (ткани), гетинаксы (бумага).

В зависимости от химической природы наполнителей композиционные материалы подразделяют на: стеклопластики, асбопластики (асбест), древесно-слоистые пластики (древесный шпон), органопласты (химические, кроме стеклянного или природные волокна), углепластики (углеродные волокна), боропласты (борные волокна).

По величине свободной поверхностной энергии наполнители бывают: с высокой энергией поверхности (металлы, оксиды металлов и другие неорганические наполнители); низкой (полимерные волокна и дисперсные органические наполнители).

Величина поверхностной энергии является важной характеристикой, поскольку характер межфазного взаимодействия зависит от соотношения величин поверхности энергии матрицы и наполнителя.[3]

Разнообразие наполнителей, рекомендуемых многочисленными продуцентами для производства современных композиционных материалов, нередко затрудняет их выбор.

Отсутствие единой системы показателей качества наполнителей, а также использование различных стандартов, методик и инструментальной базы измерений, усложняет потребителю принятие объективного решения при выборе подходящей марки наполнителя. Главная причина недоразумений в разночтении, приводимых в технической или рекламной информациях, терминов, характеристик, показателей и методик их определения.

Используемые в настоящее время приборы для измерения размера частиц и плотности их распределения нередко дают значительные расхождения при измерении одних и тех же образцов. Это связано как с различными методами изме­рения (седиментационными, дифракционными, оптичес­кими и др.), так и особенностями приборов различных фирм, хотя и относящихся к одному типу (принципу измерения).

Предварительная специальная поверхностная обработка наполнителей не только облегчает процесс диспергирования, но создает благоприятные условия для физико-химического взаимодействия модифицированной поверхности наполнителя с полимером, обеспечивая в ряде случаев, существенное улучшение физико-механических свойств. Таким образом, повышение качества и конкурентоспособности современных композитов, наряду с использованием активных наполнителей, может быть существенно продвинуто за счёт использования наполнителей с органомодифицированной поверхностью, обеспечивающих оптимизацию свойств пластиков при производстве и переработке в изделия.[4]

Имеет смысл оценить особенности трех типов наполнителей:

• инертных. Это - наполнители (природный мел, мрамор, доломит, барит и др.), использование которых обусловлено стремлением удешевления конечного продукта, когда до­пустимо некоторое ухудшение свойств пластика особенно в сравнении с ненаполненной композицией или при использовании других типов наполнителей;

• активных. Это - наполнители, улучшенные технологические свойства которых определяются "природнообусловленными" факторами - формой частиц, уровнем их ани­зотропности и технологией производства, учитывающей эту специфику, а также химией поверхности частиц в отношении конкретных типов полимеров. В основном это материалы на основе природных силикатов - тальк, волластонит, каолин, слюда. Все они представляют собой агрегаты пластинчатого или игольчатого (столбчатого) строения. Особенности кристаллической решетки таких минералов опре­деляют не только геометрическую анизотропность частиц, но и достаточно высокую химическую инертность и ряд спе­цифических свойств, особенно востребованных в современных пластиках. Среди них - свойства, влияющие на физико-механические, технологические, реологические характеристики перерабатываемых композитов, а также на потребительские особенности и внешний вид готовых изделий; [2]

- функционализированных. Это поверхностно-модифицированные наполнители. Для повышения качества и конкурентоспособности композиционных материалов особое значение приобретает функциональное модифицирование поверхности наполнителей органическими аппретами и/или неорганическими соединениями. Это позволяет искусственно придать наполнителю такие дополнительные характеристики, которые смогут улучшить или оптимизировать многие важные параметры пластмасс. Таким образом, наполнитель становится носителем специальных свойств, является функционализированным наполнителем и призван дополнять, заменять или экономить соответствующие технологические целевые добавки. В качестве базы для таких наполнителей могут быть как исходно инертные, так и активные наполнители. По уровню предпочтительности для конечного применения именно эта группа наполнителей является особенно перспективной, в частности для конструкционных пластмасс. Вводимые, как правило, на начальных стадиях переработки пластиков дисперсные минеральные компоненты (наполнители и пигменты) должны быть хорошо распределены в массе полимера, обеспечивая нужное взаимодействие поверхности твёрдой фазы и полимерной матрицы. Это может быть обеспечено только при использовании высокоэффективных смесителей и экструдеров, с одновременным применением специальных добавок.

Предварительная специальная поверхностная обработка наполнителей не только облегчает процесс диспергирования, но создает благоприятные условия для физико-химического взаимодействия модифицированной поверхности наполнителя с полимером, обеспечивая в ряде случаев, су­щественное улучшение физико-механических свойств. Таким образом, повышение качества и конкурентоспособности современных композитов, наряду с использованием активных наполнителей, может быть существенно продвинуто за счёт использования наполнителей с органо-модифицированной поверхностью, обеспечивающих оптимизацию свойств пластиков при производстве и переработке в изделия.[5]

1.2.1. Требования к наполнителям

Общими требованиями к наполнителям являются [3]: способность совмещаться с полимером или диспергировать в нем с образованием однородных композиций: хорошая смачиваемость расплавами или растворами полимеров или олигомеров; стабильность свойств, при хранении, при переработке и эксплуатации.

Наполнители для реактопластов могут быть более грубодисперсными и менее однородными по размеру частиц, чем наполнители для термопластов; не должны ускорять или замедлять процессы отверждения. Желательно, чтобы наполнители содержали функциональные группы, способные участвовать в образовании химических связей со связующим.

Частицы наполнителей для термопластов должны иметь шероховатую поверхность, для обеспечения сцепления с поверхностью полимера, быть более дисперсными и менее полидисперсными.

Для пластифицированных матриц наполнители выбирают с меньшей пористостью, чтобы предотвратить поглощение пластификатора наполнителем.

1.2.2.Характеристики свойств дисперсных наполнителей

Для оценки свойств дисперсных наполнителей известны свыше 40 различных показателей, включающих физико-механические, электрические, теплофизические, оптические характеристик.