تحقیق درباره پلی استرلیف پلیمری خطی

تحقیق درباره پلی استرلیف پلیمری خطی

فصل اول
مواد اوليه
1-1- تاريخچه
پلي استرليف پليمري خطي مصنوعي بوده كه در انگلستان توسط شيميدان هايي بنام ژ.آر.وين فيلد و ژ.ت.ديكسون عضو جامعه كاليكو پرنيتر Calico Printer كشف و توسعه يافت . اين اقدام در واقع توسط مستقيم كارهاي دبليو . اچ . كاروترز بروي
پلي استرها محسوب مي گردد. در اين رابطه كارخانه هايي براي توليد پلي استر تاسيس گشت . كمپاني دوپونت امريكا امتياز اين كارخانه ها را خريداري نمود و شماره ثبتي در امريكا يعني 2465319 را بخود اختصاص داد . پليمروليف ريسيده شده آن در كارخانه كينستون Kinston واقع در كاروليناي شمالي در تاريخ مارس 1953 ساخته شد . نام تجارتي پلي استر در امريكا به داكرون موسوم گرديد . ليف و نخ فيلامنت توليدي در انگليس تري لن نام داشت .تري لن و داكرون از نظر ساختار شيميايي يكي هستند . اين فرآورده از همان اوان توليد در بازار جذب گرديد و هر روزه نيز به شهرتش افزوده گرديد و امروزه در سرتاسر دنيا ، آن هم به اوزان نجومي توليد و به مصرف مي رسد . اين ليف با ساختار شيميايي برابري توسط هوخست انگلستان( ترويرا) ، انكالون انگليس ( ترلنكا ) وكيل روت واقع در ايرلند شمالي بنام (ليرل ) با ماهيت شيميايي پلي ( اتيلن ترفتالات ) توليد مي گردد . داكرون ساخت آمريكا و هم چنين فورترل توليدي به وسيله Fibe industry نيز از شهرت كافي برخوردار است . [1]
پلي اتيلن ترفتالات كه به طور معمول PET ناميده مي شود يكي از مهمترين پليمرهاي مهندسي است كه براي توليد محصولات مختلفي از جمله الياف نساجي ، نخ تاير ، بطري و ظروف ، فيلم هاي نواري صوتي و تصويري ، فيلمهاي پزشكي اشعه ايكس ، فيلمهاي بسته بندي ، اجزاي مواد تزريقي و ورقه ها استفاده مي شود . ميزان مصرف پلي استر بر حسب كيلو تن در جدول زير آمده است :
سال 1990 سال 1994 سال 1998
الياف 8500 11157 16500
بطري 1200 2460 4200
فيلم 900 1000 1200
غيره 900 1000 850
كل 11500 15617 22570

جدول (1-1) مصرف پلي استر [2]

همانطور كه ملاحظه شده است نرخ رشد مصرف پلي استر 98% در سال است . الياف پلي استر 60% الياف مصنوعي را تشكيل مي دهد .

تحقیق درباره پلی استرلیف پلیمری خطی

بررسي خواص اين محصول از اهميت خاصي برخوردار است . وزن ملكولي يكي از اين خواص مهم است كه تاثير بسزايي در كيفيت محصول ايفا مي كند. [2]

شكل (1-1 ) توليد ماهيانه الياف پلي استر ( الياف استيپل)[2]

شكل (1-2 ) توليد ماهيانه فيلامنت پلي استر[2]
1-2- ماهيت شيميايي :
پلي استريك استرپليمريك است. استري كه در اثر ايجاد واكنش بين يك دي اسيد و يك دي الكل بوجود مي آيد اسيد مذكور ترفتاليك اسيد و الكل مذكور اتيلن گلايكول
مي باشد.

فرمول شيميايي اين دو ماده اصلي پلي استر بصورت زير مي باشد :
T.P.A اسيد ترفتاليك COOH-C6H4-COOH
EG اتيلن گلايكول OH-C2H4-OH
همان گونه كه مشاهده خواهد شد الكل و اسيد هر دو داراي دو ظرفيت بوده، اسيد محتوي دو گروه اسيد كربوكسيليك –COOH و الكل نيز داراي دو گروه هيدروكسيل –OH مي باشند .
در صورتيكه اسيد و الكل، هر دو يك ظرفيتي بودند ، واكنش در همان مرحله مونومري متوقف مي گردد يعني:

شكل (1-3 )
اتيل بنزوات داراي گروههاي انتهايي فعال نبوده و نهايتاً واكنش از اين مرحله فراتر نمي رود. حتي اگر يكي از تركيبات فوق، مثلاً الكل دوظرفيتي بوده ولي ديگر جزء چنين حالتي را نداشته باشد، تنها يك استرمونومري ساده بوجود مي آيد يعني :

شكل (1-4 )

و بعلاوه مقدار كمي اتيلن دي بنزوات بفرمول زير تشكيل مي گردد :

شكل (1-5 )[1]
اما اگر هر دو ، يعني اسيد و الكل دوظرفيتي باشند ، آنگاه واكنش مي تواند ادامه يافته و پليمري را ايجاد كند يعني:

شكل (1-6 )[1]
محصول ، يعني دي مر هنوز محتوي گروههاي فعال در هر دو سر انتهايي ملكولش بوده ، لذا پليمريزاسيون مي تواند تداوم يافته و يك پليمر سنگين ، در حدود هشتاد هسته بنزني بوجود آيد و ليف هاي خوبي را توليد نمايد . ليف آمريكايي ، داكرون از اسيد توليد گشته و واكنش كامل را مي توان بصورت زير نوشت :

شكل (1-7 ) داكرون[1]
در مورد توليد ليف تري لن بجاي استفاده از ترفتاليك اسيد از دي متيل استر ترفتاليت استفاده مي گردد. احتمالاً استفاده از استربجاي اسيد بدليل اساسي بودن درجه خلوص مواد فعل و انفعال كننده، ارجحيت داشته و اصولاً خالص سازي دي متيل ترفتالات در مقايسه با اسيد ترفتاليك توسط تقطير درجه حرارت هاي پائين ساده تر است ولي روشهاي توليد اسيد ترفتاليك خاص بنحو گسترده اي بهبود يافته و در حال حاضر از اين اسيد براي پليمريزاسيون استفاده مي كنند. [3، 1]
در سال قبل از دهه 80 بدليل عدم دسترسي به فن آوري توليد اسيد ترفتاليك از دي متيل ترفتالات (DMT ) بعنوان ماده اصلي اوليه استفاده ميشد . ولي اكنون از اسيد ترفتاليك استفاده مي شود و بدليل از بين يردن بسياري از فرآيند هاي جهت توليد DMT ، محصول T.P.A ارزانتر و ايده آلتر تهيه شده و راندمان كاري بالاتري را ارائه مي نمايد . در يك تحقيق بررسي شد كه در صورت استفاده از اسيد ترفتاليك ، 17% كمتر از DMT ، مواد مصرف مي شود . به عبارت ديگر براي توليد يك تن پليمر ، 865 كيلوگرم اسيد ترفتاليك مورد نياز است در صورتيكه 1030 كيلوگرم DMT مورد نياز است . همچنين مصرف كاتاليزور نيز بسيار كمتر مي باشد . از طرفي آلودگي جانبي حاصل از انجام واكنش ها كمتر است . [4]

1-3- توليد مواد اوليه چيپس پلي استر
1-3-1- اسيد ترفتاليك
اين اسيد از پارا – زايلن فاقد هر گونه ايزومر اورتوومتا ساخته مي شود . پارا زايلن از برش C8 نفتا كه توسط تقطير از نفت خام جدا شده ، بدست مي آيد . زماني
نمي توانستند آنرا از ايزومرهاي اورتوومتا توسط تقطير جدا سازند . دليل آن نزديك بودن نقطه جوش هاي سه ايزومربيك ديگر بوده است .

تحقیق درباره پلی استرلیف پلیمری خطی

در نهايت و با استفاده از كريستاليزاسيون اين جداسازي صورت پذيرفت . پارازايلن در دماي 13 و متازايلن در دماي 48- و اورتوزايلن در دماي 25- منجمد مي شوند .[1]
در نهايت با اكسيداسيون پارازيلن در مجاورت اسيد نيتريك (HNO3 ) و در درجه حرارت 220 و فشاري در حدود 30 اتمسفر و با بازده 90-80% توليد مي گردد. انواع ديگري T.P.A در شرق آسيا و ژاپن مصرف مي شود كه اصطلاحاً H.T.A يا Q.T.A نام دارند . اما اين محصولان داراي ناخالصي هستند . روش ديگري كه احتمالاً در انگلستان بكار مي رود ، اكسيد كردن پارا-زايلن با هوا در 200 در و در مجاورت تولوات كبالت بعنوان كاتاليزور بوده كه ابتدا اسيد تولوئيك توليد گشته آنگاه استري شده و تولوات ميتل را توليد مي كند كه با تداوم اكسيد اسيون ، مونوميتل ترفالات توليد مي گردد . [4و1]

شكل (1-8 ) مراحل توليد اسيد ترفتاليك[1]
1-3-2- اتيلن گلايكول الكل
براي توليد اين الكل نفت را كراكينك كرده و از اين طريق اتيلن را بدست مي آورند . اتيلن در مجاورت كاتاليزور هوا اكسيد اتيلن داده و تحت فرآيند هيدراتاسيون به اتيلن گلايكول تبديل مي گردد .

شكل (1-9 ) مراحل توليد اتيلن گلايكول[1]
اكثر كارخانه هاي توليد كننده چيپس در ايران ، مونومراتيلن گلايكول الكل را از كارخانه پتروشيمي اراك خريداري كرده و اسيد ترفتاليك را خود تهيه مي كنند.
1-3-3- مواد ديگر دخيل در توليد چيپس پلي استر
الف – كاتاليزور :
كاتاليزور مورد مصرف چيپس پلي استر بيشتر نمك هاي عناصر منيزيم (mg ) ، منگنز (mn ) ، روي (zn ) و كلسيم (ca ) وآنتيموان (sb ) مي باشد. اكثراً از استات آنتيموان جهت كاتاليزور استفاده مي گردد. فرمول اين كاتاليزور بصورت زير مي باشد:
Sb(CH3COO)3 در صورت اضافه نمودن تري استات آنتيمون اسيد استيك هم توليد مي گردد .[5]
هدف از استفاده كاتاليزور تسريع در پيشرفت واكنش بدون تاثير در مواد واكنش
مي باشد .
در سالهاي اخير شركت ICI اعلام كرده است به كاتاليزورهايي دست پيدا كرده است كه موجب افزايش ميزان توليد تا 25% شده است .[4]
ب – مواد كدر كننده پليمر :
جهت كدر كردن رنگ چيپس هاي پلي استر از دي اكسيد تيتانيوم Tio2 استفاده مي شود . نحوه استفاده از

تحقیق درباره پلی استرلیف پلیمری خطی

پسورد فایل: www.bazaarfile.ir

مطالعه بیشتر