Технические решения для промышленности
Закрыть
Технические решения для промышленности
Технологии

Разновидности инженерных пластиков. Поликарбонаты. Часть 4

26 мая 2020
Разновидности инженерных пластиков. Поликарбонаты. Часть 4

Процесс межфазной полимеризации является старейшим и наиболее широко используемым из всех коммерческих процессов по производству многих поликарбонатов. Хотя разные компании и даже разные предприятия, принадлежащие одному владельцу, могут иметь различные варианты межфазного процесса, в целом они очень похожи. Практикуются как периодические, так и непрерывные межфазные процессы. Общая реакция включает конденсацию BPA с фосгеном. Основание, обычно едкое, используется для удаления образующейся соляной кислоты. Конденсация катализируется третичным амином и / или межфазным катализатором или обоими. Конденсация осуществляется в двухфазной среде, такой как метиленхлорид и вода. Для более глубокого изучения механизма реакции рекомендуем обратиться к специальной литературе. Здесь же заметим, что молекулярная масса и, следовательно, вязкость расплава полученного полимера контролируются путем добавления заранее определенного количества стопорного вещества для полимерной цепи.

Как правило, используются монофенолы, такие как фенол, п-кумилфенол, п-трет-бутилфенол и октилфенол. Как будет описано далее при изучении общих свойств BPA-PC, на подвижность концевых групп может повлиять сохранение пластичности, измеренное с помощью надреза по Изоду. Таким образом, для низкомолекулярных и высокоплавких сплавов обычно используются большие объемные концевые группы. Хлорформиатные процессы развивались как вариация межфазного процесса. Эти процессы могут выполняться непрерывно или партиями. Преимущество процесса состоит в том, что он может быть запущен таким образом, чтобы резко снизить уровни диарилкарбоната. Молекулы диарилкарбоната образуются в результате реакции двух концевых звеньев молекул монофенола с молекулой фосгена. Высокие уровни диарилкарбонатов в получающейся в результате смоле могут вызывать выпадение на поверхности формы. Это затрудняет извлечение деталей ПК из пресс-формы, потенциально вызывает проблемы с поверхностью на эстетически чувствительных деталях и – в случае, например, с дисками – может привести к плохой репликации дорожек и выбраковке деталей, что уменьшает КПД оборудования.

Разновидности инженерных пластиков. Поликарбонаты. Часть 4

В процессе хлорформиата BPA позволяет реагировать с фосгеном в отсутствие (или на более низких уровнях) катализатора конденсации амина. В процессе образуются олигомеры с хлорформиатом. После полного потребления фосгена добавление и включение концевой молекулы монофенола гарантирует, что диарилкарбонаты не образуются или образуются в низких концентрациях. После завершения присоединения добавляют катализатор конденсации и дополнительную едкую щелочь для завершения полимеризации. Раствор смолы может быть промыт и выделен, как обсуждалось выше. Процесс расплавления, который не использовался коммерчески до конца 1980-х годов, переживает настоящий «ренессанс» за последние 20 лет. В 1950-х и 1960-х годах, когда процесс плавления впервые был изучен для производства высококачественного поликарбоната, этому препятствовало отсутствие как исходного сырья BPA, имеющего достаточную чистоту по отношению к определенным загрязнителям, так и реакторов расплава, способных перерабатывать расплавы высоковязких полимеров в условиях высокой вязкости и вакуума. К 1980-м годам улучшенные конструкции реакторов и коммерческая доступность BPA достаточной чистоты и, в сочетании с улучшенными каталитическими системами, помогли процессу расплавления наконец стать коммерчески реальным.

Разновидности инженерных пластиков. Поликарбонаты. Часть 4

В процессе плавки ВРА конденсируется с дифенилкарбонатом при повышенной температуре и пониженном давлении. Реакция катализируется по основанию и доводится до высокой молекулярной массы путем удаления фенола при пониженном давлении. В ходе процесса температуры постоянно повышаются, так что мономеры, олигомеры и полученный полимер сохраняются в расплавленном состоянии. Давление реакции изменяется с 760 до 200 Торр на начальных стадиях реакции и от 0,1 до 1,0 Торр на конечной стадии. Молекулярная масса смолы контролируется количеством удаляемого фенола. Большое разнообразие катализаторов было изучено и использовано с процессом плавления. Даже сегодня разработка новых и улучшенных катализаторов остается чрезвычайно активной темой исследований. Были исследованы каталитические системы, отличные от гидроксидов щелочных металлов (например, NaOH), включая соли фторидов, карбоксилатов, фосфоний, нейтральные амины, фосфаты и гуанидин. Сообщается, что многие из коммерчески эффективных катализаторов используются в диапазоне концентраций от 10 до 250 частей на миллиард.

Механизмы периодического и полупериодического процессов уже описаны. Самые последние работы показывают, что эффективная конденсационная полимеризация требует поддержания надлежащего соотношения реакционноспособных концевых групп. Зависимость от конечной группы особенно важна на более поздних этапах процесса обработки нескольких партий. Чтобы компенсировать потерю DPC из расплава на стадиях поликонденсации при низком давлении, результаты показывают, что полезно добавление несколько избыточного количества DPC. Фактически, преимущества использования избытка DPC были известны с начала 1960-х годов. Существуют значительные различия между этими двумя процессами, и в определенных ситуациях один оказывается более выгодным, чем другой. С точки зрения производства, межфазный процесс является капиталоемким для очистки раствора смолы, выделения и сушки смолы, а также переработки растворителей.

Разновидности инженерных пластиков. Поликарбонаты. Часть 4

При переэтерификации в расплаве, поскольку это процесс без растворителя, единственными рециркулирующими потоками, которые необходимо учитывать, являются те, которые связаны с извлечением фенола для повторного использования при производстве DPC. Следовательно, нет необходимости вкладывать средства в инфраструктуру извлечения растворителя с помощью процесса плавления, а также можно избежать установок для очистки полимеров и сушилок. Однако эти инвестиции несколько уменьшаются из-за проблем, необходимых для подготовки и очистки DPC. С точки зрения продукта, основным преимуществом подхода к переэтерификации расплава является то, что он дает смолу с наиболее вероятным (термодинамическим) молекулярно-массовым распределением. Следовательно, при нормальных условиях обработки безводная смола не проявляет тенденции к изменению молекулярной массы или индекса текучести расплава (MFI) (посредством перераспределения). В следующей части завершим рассмотрение химических аспектов и более подробно поговорим о свойствах поликарбонатов.

Разновидности инженерных пластиков. Поликарбонаты. Часть 4

Для получения более полной информации, надо обратиться к нашим специалистам по телефону
+7 (495) 268-0242, или почте info@nomitech.ru, они окажут помощь в подборе необходимого оборудования, которое будет соответствовать вашим требованиям как в части технических характеристик, так и в ценовом плане.

комментарии
Комментариев нет

Прежде, чем Вы сможете добавить свой комментарий, он будет проверен администратором.
вернуться назад