Производство полимеров

Полимеры представляют собой химические соединения высокой молекулярности, мономеры которых соединены валентными связями. Впервые изучение полимеров и определение «полимерия» упоминаются в 1833 году в работах И. Берцелиуса. Полимерные химические составы начали широко рассматриваться учеными после введения в научный свет теории о химическом строении веществ А. М. Бутлерова. Далее полимерная химия была сориентирована на выведении искусственного каучука. Это дало толчок развитию полимерной химии, как отдельной научной ветви.

Разнообразие полимеров

Абсолютно все виды полимеров разделены на системные группы соответствующие своим определенным характеристикам и возникновению. Существуют следующие типы полимеров:

1. Неорганические;
2. Органические;
3. Кристаллические;
4. Аморфные.

По происхождению полимерные вещества бывают:

1. Биополимерными;
2. Искусственно выведенными;
3. Синтетического происхождения.

В промышленной обработке используют искусственные и синтетические виды полимерных материалов.

Зависимо от структурного соединения полимеры различают:

• Линейного соединения, у которых атомные группы размещаются цепочкой или в последовательной цикличности, расположение их находится в линейном соотношении. Пример такого типа полимера каучук.
• Соединение в виде цепочки с разветвлениями. Материалы такого типа отлично плавятся при высоких температурах и могут растворяться. Как пример можно рассматривать амилопектин.
• Соединения в виде трехмерной сетки или пространственного вида. Растворяются плохо и очень тяжело плавятся.

Зависимо от типа звеньев мономеров полимеры разделяют:

1. На гомополимерные;
2. Сополимерные.

Сополимеры в свою очередь разделяются на две группы. К первой группе относят длинные мономеры с последовательным беспрерывным положением, которые классифицируют как блокирующие сополимеры. Ко второй группе относят привитые связи, у которых элементы, расположенные с внутренней стороны могут иметь дополнительные цепи иного строения.

Если в составе одной цепи есть атомы разного полимерного происхождения, то такие соединения называют гетероцепными. К ним можно отнести углеродные, фосфорные, азотные и кремниевые разряды атомов. Гомоцепные полимеры характеризуются строением атомов из чистого углеродного состава. Широко известными гетероцепными полимерами являются полиэтилентерефталаты, полиамидные материалы и белки. Часто встречающиеся гомоцепные полимеры — это полиэтилен и полиметилметакрилат. Полимерные вещества, состоящие из углеводородной группы и неорганических элементов, носят название элементорганические. Неорганические полимеры относятся к самостоятельной категории материалов.

Производство штучных полимеров

Синтетические полимеры производятся только с помощью человеческого вмешательства. Исходя только из названия «синтетические», можно сразу понять, какой природный мономер взят за основу: этилен — полиэтилен; пропилен — полипропилен…

Процесс полимеризационной выработки синтетического полимера происходит методом многоразового и поочередного подсоединения мономерных составляющих к постоянно нарастающей центральной части полимерного вещества. В свою очередь процессы полимеризации делят на два вида: радикального и ионного. Радикальный тип инспирируется свободными радикалами. Все процессы происходят за несколько этапов. В первую очередь организовываются активные центры полимеризационных процессов. Данный этап называется инициирование (возникает вследствие различных воздействий: химических, радиоактивных, тепловых и т. п). Далее наблюдается рост цепочки из-за прикрепления новых звеньев мономера к растущему центру. Так образуются новые радикалы. На третьем этапе происходит передача цепочки. Активный центр переходит на другую молекулу, образуя еще несколько активных центров с разветвлением цепи. На конечном четвертом этапе происходит разрыв цепи и гибель активных центров. Данная стадия может осуществиться лишь в условиях, когда малоактивные радикалы не способны инспирироваться. Радикалы такого типа относят к ингибирующим веществам. Рост и молекулярная масса макромолекулы зависит от роли ингибиторов, инициаторов и иных элементов. Радикальная полимеризация необходима при производстве полиэтиленов, полистирола и аналогичных видов полимера.

Ионная полимеризация происходит в течение нескольких стадий:

1. Возникновение активно растущих центров;
2. Наращивается цепочка, которая впоследствии гибнет.

В указанном случае функцию активных центров выполняют анионы и катионы. Зависимо, какой именно элемент брал участие, определится и название процесса: анионный или катионный. Проводят полимеризацию обычно в эмульсии, массе, растворе, газовой фазе, суспензии.

В эмульсионном типе полимеризационного процесса участие берут мономеры, которые предварительно измельчили в жидкости.

Полимеризация в массе подразумевает использование жидкого неразбавленного мономера. В данных условиях создают идеальные полимерные материалы.

При суспензионной полимеризации мономер пребывает в жидкостях разного состава в виде капель. Методика предназначена для выпуска гранулированных полимеров.

При газовой полимеризации звенья мономеров находятся в газообразном виде, а сам полимерный материал приобретает твердый или жидкий вид.

Поликонденсация — это изготовление полимеров из многочисленных функциональных соединений. От таких материалов может испаряться побочная продукция в виде спирта, воды и д. т. Поликонденсацию разделяют на: линейную и трехмерную. В первом варианте выступает один мономер, имеющий две функциональные категории и аналогичное число мономеров с разными функциональными группами. Трехмерный тип включает мономеры, состоящие более чем с двух функционирующих групп у которых формируются сшитые трехмерные полимеры. Чтобы произвести вещества подобного типа к мономерам подсоединяют «сшивающие» функциональные группы.

Полимеры, применяемые в производстве, могут конфигурироваться как простые или сложные вещества. Первые характеризуются наполненностью, а вторые — ненаполненные. Более сложные по составу полимеры могут иметь в содержании специальные добавки для улучшения свойств.

Производство полимеров не стоит на месте и постоянно развивается, выпуская новые материалы с усовершенствованными характеристиками. Сегодня с помощью полимерных материалов удалось заменить большую часть изделий, которые раньше выпускались только из цветного металла. Преимуществом такой замены есть значительное уменьшение общей массы изделия, увеличение сроков эксплуатации и снижение цен на детали.

Электронагреватели для полимерных материалов

Провести качественную тепловую обработку полимерных материалов можно только с помощью качественных электронагревателей. Обычно для оборудования по переработке и созданию полимерных материалов применяют патронные нагреватели, пластинчатые/плоские ТЭНы, хомутовые электронагреватели и т. д. Каждый тип нагревателя устанавливается на определенную зону оборудования и обеспечивает высококачественную подачу равномерной температуры.

Устройства для промышленного нагрева могут выполняться в разной конфигурации и в среднем вырабатывать температуры от 50 до 1800 градусов Цельсия. Все конструкционные особенности и параметры конкретного нагревателя зависят от задач, которые должны выполняться при нагреве. Провести правильный подбор нагревателя и подобрать его оснастку с дополнительными элементами (датчики, термопара и т. д.) можно обратившись к профессионалам «Полимернагрев».