Берлин Ал.Ал., Прут Э.В. - Химические реакторы (1093065), страница 3
Текст из файла (страница 3)
В данном процессе при смешениитермопластичных полимеров (полиолефины, полиамид и др.) и эластомеров (тройной этилен-пропилендиеновый сополимер, полиизопреновый каучук) происходят диспергирование эластомерной фазы до частиц размером 0,1–5 мкм и одновременно реакция вулканизации, то есть сшивка линейных макромолекулкаучука в трехмерную структуру резины. При этом получается материал, который состоит из однородно распределенного завулканизованного эластомера (дисперсная фаза) и термопластичного полимера (матрица).Такие материалы обладают резиноподобными свойствами при комнатных температурах, а перерабатываются как термопластичные полимеры. Их производство ипереработка являются экологически более чистымипроцессами по сравнению с традиционной переработкой резин.
Основной метод переработки резин в изделия – это прессование при высоких температурах в течение достаточно большого времени. Переработка ТПЭпроводится на оборудовании, которое широко применяется для переработки термопластов (литье под давлением, экструзия). Кроме того, изделия и отходы изтермопластичных эластомеров могут перерабатыватьсямногократно без ухудшения механических характеристик. Для получения ТПЭ с наилучшими свойстваминеобходимо создать условия для формирования оптимальной структуры эластомеров, которая существеннозависит от степени вулканизации, являющейся функцией многих параметров.
Скорость сшивания опреде-ляется природой компонентов смеси, температурой ивременем теплового воздействия. Особенно перспективным является вариант, когда весь процесс динамической вулканизации протекает в одном экструдере-реакторе.Теперь еще об одном применении экструдера – высокотемпературном сдвиговом измельчении полимерных материалов, резин. Если расплав полиэтилена охлаждать в экструдере, то при определенной температуревысыпается тонкий порошок твердого полиэтилена.Что очень важно, оказались невелики затраты энергиина процесс измельчения. Заметим, что обычно для измельчения таких мягких материалов, как полимеры, ихпринято замораживать, после чего они становятсяхрупкими, легко разбиваются и могут быть превращеныв порошок под действием обычных ударных мельниц.При этом много энергии тратится на замораживаниеисходного материала, и процесс в экструдере оказалсяэнергетически более выгодным.
Эксперименты показали, что в экструдере или других специально сконструированных для этих целей аппаратах можно измельчать множество различных материалов: резину, старыешины, зерно, целлюлозу, терморективные и термопластичные полимеры, смеси полимеров, полимеров с металлами и пр. Этот способ особенно перспективен длявторичной переработки полимерных материалов. Исследования также показали, что в экструдере могут идти химические реакции, даже если исходные веществаи продукты находятся в твердом состоянии. Под действием давления и сдвиговых деформаций, осуществляющихся в аппаратах типа экструдера, мельниц, веществаперемешиваются на молекулярном уровне и между ними возможно химическое взаимодействие.
Примерыхимических реакций полимеров в таких условиях приведены в табл. 2.Таблица 2Тип реакцииПрисоединениеЭтерификацияИсходные веществаРеакторПродукты1. бис-Фурановые соединения, бис-малеимиды Экструдер, наковальниБриджменаОлигоимиды2. Соли аммония, α,β-непредельные кислотыα-АминокислотыПолисахариды (хитозан, целлюлоза)Органические кислотыНаковальни Бриджмена, шаровая мельницаНаковальни БриджменаЭкструдерКомплексообразование 1.Соли аммония, оксиды меди, железа, хрома, Шаровая мельницаникеля2.
Соли аммония, оксиды меди, железа, хрома, Экструдерникеля, полимеры (ПЭ, ПП, ПС)ОбменСульфат аммония, оксиды щелочноземельных Шаровая мельницаметаллов (СаО ⋅ ВаО)Б Е РЛ И Н А л . А л . , П Р У Т Э . В . Х И М И Ч Е С К И Е Р Е А К Т О Р ЫСложные эфирыПолиэфирыАммиакаты металловМеталлсодержащиеполимерыАммиак, сульфатыметаллов35ХИМИЯПодробно о различного типа механохимическихреакциях в твердой фазе рассказано в статье В.В. Болдырева [7].ЗАКЛЮЧЕНИЕТаким образом, подбор реактора для конкретного химического процесса, его расчет, оптимизация конструкции и условий проведения – задача очень сложная,требующая глубоких знаний в различных областях физики и химии. Применение идеальных моделей химических реакторов, конечно, значительно упрощает расчеты, однако требует внимательного и осторожногоподхода, поскольку необходимо следить за соблюдением условий идеальности в каждом конкретном случае.Особые трудности возникают при проведении реакцийв сильно вязких средах, где значительно ухудшаютсяусловия массо- и теплообмена.
Глубокий научный подход, с одной стороны, и случайные открытия – с другой, играют большую роль в развитии современной химической технологии.ЛИТЕРАТУРА1. Крамерс Х., Вестертеп К. Химические реакторы. М.: Химия, 1967. 264 с.2. Денбиг К.Г. Теория химических реакторов. М.: Наука, 1968.120 с.363. Берлин Ал.Ал., Вольфсон С.А. Кинетический метод в синтезеполимеров.
М.: Химия, 1973. 360 с.4. Гуль. В.Е., Акутин М.С. Основы переработки пластмасс. М.:Химия, 1985. 400 с.5. Берлин Ал.Ал. Макрокинетика // Соросовский Образовательный Журнал. 1998. № 3. С. 48–54.6. Гершуни Г.З. Гидродинамическая неустойчивость: Изотермические течения // Там же. 1997. № 2. С. 99–106.7. Болдырев В.В. Использование механохимии в создании “сухих” технологических процессов // Там же. № 12.
С. 48–52.Рецензент статьи Г.В. Лисичкин***Александр Александрович Берлин, доктор химическихнаук, профессор, член-корреспондент РАН, директорИнститута химической физики РАН. Область научныхинтересов – химия и физика полимеров и композиционных материалов. Автор восьми монографий и более400 научных работ.Эдуард Вениаминович Прут, доктор химических наук,профессор кафедры общей физики Московского физико-технического института, зав. лабораторией “Физико-химические процессы в твердом состоянии” Института химической физики РАН.
Область научныхинтересов – макрокинетика различных процессов,структура и свойства полимеров и композитов, механизм деформации и разрушения полимеров. Авторболее 200 публикаций.С О Р О С О В С К И Й О Б РА З О В АТ Е Л Ь Н Ы Й Ж У Р Н А Л , Т О М 6 , № 4 , 2 0 0 0.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
