ПӘнінің ОҚУ-Әдістемелік кешені «Органикалық заттар технологиясының теориялық негіздері» 5В072100 – Органикалық заттардың химиялық технологиясы мамандығы үшін ОҚУ-Әдістемелік материалдары
жүктеу/скачать 8.85 Mb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- Дәріс 28 - Термопластарды өңдеудің теориялық негіздері
- Дәріс 29 - Термопластарды өңдеудің теориялық негіздері
- Дәріс 30 - Термопластарды өңдеудің теориялық негіздері
- Практикалық сабақтар Практикалық сабақ 1 – Мұнай, газ және көмірді өңдеу процестерінің физика-химиялық сипаттамалары
- Практикалық сабақ 2 – Мұнай, газ, көмір және олардың өңдеу өнімдерін бөлудің физика-химиялық негіздері
- Практикалық сабақ 3 – Отынның құрылымын өзгертіп өңдеу процестерінің термодинамикалық мұмкіндігі
- Практическое занятие 5
- Практикалық сабақ 6 – Мұнай шикізатының каталитикалық крекингі
- Практикалық сабақ 7 – Полимерлердің деформациялық қасиеттерінің сипаттамасы
- Практикалық сабақ 8 – Тұтқыр-серпімді денелер
- Практикалық сабақ 9 – Сыртқы жағдайларға байланысты полимер балқымаларының ағу түрлері
- Практикалық сабақ 10 – Полимерлерді экструзиямен өңдеудің теориялық негіздері
- Практикалық сабақ 11 – Қысыммен құюдың теориялық негіздері. Құюдың температуралық режимін таңдау
- Практикалық сабақ 12 – Каландрлеу процесінің теориялық негіздері
- Практикалық сабақ 13 – Диенді мономерлерді алу процестерінің теориялық негіздері
- Практикалық сабақ 14 – Винилді мономерлерді алу процестерінің теориялық негіздері
- Практикалық сабақ 15 – Функционалды топтары бар винилді мономерлерді алу процестерінің теориялық негіздері
- Студенттердің өздік жұмысы
3. Полимерлердің реологиялық қасиеттері негізінен оның тұтқырлығына байланысты. Тұтқырлық жүйеге түсірілген ығысу кернеуі мен одан туатын ығысу жылдамдығының арасындағы байланысты сипаттайды. Деформациялану жылдамдығына тәуелсіз, тұрақты температура мен қысымда кернеудің ығысу жылдамдығына қатынасы динамикалық тұтқырлыққа тең болады: η0 = σ/γ. Бұл Ньютон заңы деп аталады. Ньютон заңына бағынатын жүйелер Ньютондық жүйелер деп аталады. Мұндай сұйықтың құрылымы үздіксіз тез бұзылып және қайтадан қалыптасып үлгіріп тұрады да, іс жүзіне сыртқы әсерлер бұл процеске онша әсер етпейді. Сондықтан қалыпты кернеу мен ығысу жылдамдығында сұйықтар құрылымының өзгерісі байқалмайды. Полимерлердің ішінде монодисперсті полимерлер Ньютон заңына бағынатын идеал сұйықтарша ағады. Нақты сұйықтарда тұтқырлық тұрақты болмайды, ол кернеуге байланысты өзгеріп тұрады. Кернеу мен ығысу жылдамдығына тәуелді тұтқырлықты тиімді (эффективті) тұтқырлық дейді. Кернеуі ығысу жылдамдығына пропорционал емес өзгеретін сұйықтар Ньютондық емес немесе аномальды сұйықтар деп аталады. Аномальды тұтқыр жүйелер Ньютон формуласынан өзгеше ығысу жылдамдығы n дәрежесінде алынған 
n=1 болғанда теңдеу Ньютон теңдеуіне ауысады. Аномаль – тұтқыр ортаның тұрақталған ағысын толық сипаттау үшін ығысу кернеуіне тәуелділігін көрсететін толық ағу қисығын тұрғызады. Оның жалпы түрлі шартты үш бөлікке бөлуге болатын S тәріздес болады. Сыртқы әсерлер әлі аз болғандықтан сегменттердің қозғалысынан пайда болатын молекулалық шумақтар пішінінің өзгерісі жылулық қозғалыстың ықпалынан қайтадан қалыптасып үлгіреді де, ағу жылдамдығына әсер ете алатындай елеулі құрылымдық өзгерістер болмайдыкернеу мен ығысу жылдамдықтары бірқалыпты артып, жүйенің тұтқырлығы өзгермейді. Кернеу мен ығысу жылдамдығы қайтадан пропорционал өрістеп, тұтқырлық ығысу кернеуіне тәуелділігін жояды. Кейбір жағдайларда толық ағу қисығы алынбайды, кернеу мен ығысу жылдамдығы үлкен болғанда тұтқырлықты өлшеу мүмкін болмай қалады. Деформациялану жылдамдығы өте үлкен болған кезде макромолекулалар бір біріне қатысты қозғалып үлгермейді, олар тез арада тек конформациясын ғана өзгерте алады. Сонда сызықты полимер тұтқыраққыш күйге емес, жоғары эластикалық күйге ауысады. Полимер ағыны серпімді, ақпайтын қалыпқа келеді. Ламинарлы ағын бұзылып, полимер балқымасы қатты қоюланып, ұйып қалады. Дәріс материалдарын игергеннен кейін білуге қажетті негізгі түсініктер: тұтқыраққыш күйдегі полимерлердің реологиялық қасиеттері, полимерлердің ағу механизмі, полимерлі жүйелердің тұтқырлығы Өзін өзі бақылауға арналған сұрақтар:
Ұсынылған әдебиеттер: 1 Белоусов, А.М. Теоретические основы процессов получения и переработки полимеров. – Бийск: Изд-во Алт. гос. техн. ун-та, 2006. С.73-136 2. Жоғары молекулалық қосылыстар химиясы. Авторлар ұжымы.Алматы: Санат. – 1995. 167-179 б 3 Семчиков Ю.Д. Высокомолекулярные соединения: Учебник для вузов. М.: Академия, 2010. 368 с. С. 154-158 Дәріс 28 - Термопластарды өңдеудің теориялық негіздері Дәріс жоспары:
1. Экструзия – керекті профильді қалыптастырушы фильер арқылы полимер балқымасын сығу жолымен шексіз ұзындықтағы полимерлік материалдан жартылай фабрикаттарды немесе бұйымдарды алу тәсілі. Полимерлеік материалдардың негізгі типтерінің барлығы, термопластар, реактопластар, сондай-ақ эластомерлер де экструзияға ұшырайды. Негізінен пластмассалар экструзиясы үшін шнектік немесе червякті экструдерлер. Червякті экструдерлер бір шнекті, екі шнекті және көп шнекті болып бөлінеді. Экструзия үшін неғұрлым қарапайым құрал болып дегазация аймағы жоқ бір шнекті (бірчервякты) экструдерлер табылады (сур.1). Мұндай экструдерлер жабындар, қағаздар, түтіктер, профильдер өндірісіне кеңінен қолданылады. 
Сур.1 Біршнектіэкструдер сызбасы: 1- бункер; 2- червяк (шнек); 3- цилиндр; 4-су айналымына арналған саңылау; 5- қыздырғыш; 6- сеткалы торлар; 7-адаптері бар қалыптстырушы фильера . 2. Экструзияның технологиялық процесі сатылы пластикация мен материалдық цилиндр аймағында айналмалы шнекті материалдың орын ауысуынан тұрады. Келесі аймақтарды бөледі – қоректену (І), пластикация (ІІ), балқыманы дозалау (ІІІ). Қоректену аймағы (I). Бункерден түскен түйіршіктер шнектің І аймақ бұранда аралық кеңістігін толтырады және тығыздалады. Пластикация және балқыту аймағы (II). ІІ аймақ басында цилиндр бетіне жанасатын полимерді балқыту жүреді. Балқыма біртіндеп жиналады және ені бойынша кемуші тығынға әсер етеді. Шнек кескінінің тереңдігі материалдың І аймақтан ІІІ аймаққа жылжуына байланысты кемитіндіктен пайда болған қысым тығынды цилиндрдің ыстық қабырғасына тығыз ығысуына мәжбүрлейді, полимердің балқуы жүреді. Балқыманың қысымының P негізгі жоғарлауы І және ІІ аймақ шекарасында жүреді. Бұл шекарада тығыздалған материалдан түзілген тығын шнекпен жылжиды: І аймақта бұл қатты материал, ІІ аймақта – балқушы. Осы тығынның болуы балқыма қысымының көтерілуінің негізгі қорын құрады. Сондай-ақ қысымның жоғарылауы шнек кескінінің тереңдігінің кемуі есебінен болады. Цилиндрдан шығысында артық қысым тор қарсы күштерін, ұшының каналдарында балқыма ағымын жоюға және бұйым қалыптауға жұмсалады. Дозалау аймағы (III). Балқыған массаның гомогенденуі жалғасады, ол қатты полимер қалдықтарын соңғы рет балқытқанда, балқыған бөліктің температурасы мен тұтқырлығы орташасынан байқалады. Бұранда аралық кеңістікте балқыма ағындар қатарына ие, олардың негізгілері болып қума және циркуляциялық табылады. Қума (шнек осі бойымен) ағын шамасы экструдер өнімділігін Q, ал циркуляциялық - полимердің гомогендік немесе компоненттер ығысуын сапасын анықтайды. өз кезегінде ағын балқыманың үш ағынынан тұрады: тура, кері және кему ағыны. Тура ағын шнектің қалыптаушы фильера бағытымен қозғалысынан пайда болады. 3. Технологиялық шамаларға полимерді өңдеудің температурасы, балқыма қысымы, ұш аймақтарының температуралары және қалыптасқан экструдатты салқындатудың температуралық режимдері. Біршнекті экструдердің негізгі технологиялық сипаттамалары болып L, D, L/D, шнектің айналу жылдамдығы n, шнектің геометриялық профилі (сур.2) және сығылу (компрессия) дәрежесі – жүктеу аймағында червяктың бір виткасының көлемінің дозалау аймағындағы бір витоктың көлеміне қатынасы табылады. 
Сур. 2. Шнектің аймақтық конструкциясының сызбасы. Қысқа шнекті экструдерлерде L/D= 12-18, ұзын шнектілерде L/D> 30. Ең көп тараған L/D = 20-25 болатын экструдерлер. Экструдер жұмысының көрсеткіші болып оның эффективтілігі - өнімділіктің тұтынатын қуатқа қатынасы табылады. Дәріс материалдарын игергеннен кейін білуге қажетті негізгі түсініктер: экструдерлер типтері мен құрылғылары, экструзия кезінде өтетін процестер, негізгі параметрлері. Өзін өзі бақылауға арналған сұрақтар:
Ұсынылған әдебиеттер: 1 Белоусов, А.М. Теоретические основы процессов получения и переработки полимеров. – Бийск: Изд-во Алт. гос. техн. ун-та, 2006. С. 188-198 2. Е.А. Брацыхин. Технология пластических масс. – М.: Химия, 2008. С.275-282.
Дәріс жоспары: 1. Қысыммен құю процесінің маңызы 2. Технологиялық процес ерекшеліктері 1. Қысыммен құю процесін термопластардан бұйымдарды алу үшін қолданылады. Оны 80-140 МПа қысымда поршенді немесе винтті типті құю машиналарында жүргізеді. Құю машиналарда жүретін процестер: гранулдаланған бұйымдардың дозалауы, олардың тұтқыраққыш күйге айналуы, балқыма дозаның құю формасына инжекциясы, формада қысымның әсерінен қатаюуы, форманың ашылуы және дайын бұймды итеріп шығару. Термопласттарды өндегенде құю формасын қалыпты температурада ұстайды, ал реактопластарды өндегенде оны қату температурасына дейін қыздырады. 
Сурет 1. Құю машинасы: 1 -материальды цилиндр; 2 – жылту элементтері; 3-винт (шнек); 4-суыту каналдары; 5-бұйым үшін бункер; 6-гидродвигатель; 7-редуктор; 8-шашырату түйінінің гидроцилиндрі; 9-манометр; 10, 17-қозғалмайтын плиталар; 11 – бағыттаушы бағаналар; 12-құю форма; 13-қозғалғыш плита; 14-дөнгелек-рычагты механизм; 15-қосылу түйінінңі гидро-цилиндрі; 16-гайкалар; 18-упор; 19-сопло. 2. Құю форма полимер балқымасымен толғанда қысым баяу көтеріліп, балқыманың жоғары тұтқырлығы және суыту немесе қату кезінде оның жылдам өсуі салдарынан ішкі аумағы ұзындығында біркелкі емес таралады. Қысыммен құю бірнеше граммнан бірнеше килограм бұйымдарды алуға мүмкіндік береді. Қалыптың толу үлгісін жасау машинасын таңдауда балқыманың көлемін және қосылу күшін есептеу қажет. Қысым бірыңғай бірдей болу үшін және қалыпты толтыру жағдайларын жақсарту үшін балқыманы алдын ала қысып, қысыммен құюды, инжекті пресстеу, механикалық өзгерістері бар қысыммен құю және т.б. әдістерді қолданады. Алдын ала балқыманы қысып қысыммен құюды сопл блогы кранымен жабдықталған құю машиналарында жүргізеді. Полимер балқымасының қысуын машинаның қыздыру цилиндірінде жабық кранда жүргізеді. Кранды ашқан соң балқыма жоғары жылдамдықпен құю формасың толтырып, үйкелесу күшінің әсерінен қосымша жылынады. Полимерлі бұйымдардың механодеструкциясын алдын ала алу үшін балқыманың ағу жылдамдығын шектейді. Балқыманы алдын ала қысу қалыпты толтыру уақытын 1,5-2 есе азайтуға және оның ағу жолын ұзартуға мүмкіндік береді. Бұл ұзың жұқа қабатты бұйымдарды алуға мүмкіндік береді. Дәріс материалдарын игергеннен кейін білуге қажетті негізгі түсініктер: қысыммен құю процесі, технологиялық процес ерекшеліктері Өзін өзі бақылауға арналған сұрақтар:
Ұсынылған әдебиеттер: 1 Белоусов, А.М. Теоретические основы процессов получения и переработки полимеров. – Бийск: Изд-во Алт. гос. техн. ун-та, 2006. С. 215-233 2 Е.А. Брацыхин. Технология пластических масс. – М.: Химия, 2008. С.282-289.
Дәріс жоспары:
1. Каландрлеу – әртүрлі қабықша бұйымдарды үздіксіз қалыптау, қабықша бұйымдардың үстіне рельефты суреттерді салу үшін қолданылатын полимерлі материалдарды өңдеу әдісі. Каландрлеуді негізгі бөлігі көпвалокты каландрі болатын үздіксіз агрегаттарда жүргізеді (1 сурет). Каландрлеу процесінде полимерлі материал тесіктен бір рет өтеді. Калибрленген қаландықты қабықшаны алу үшін ол каландр вальцеларымен түзілген бірнеше тесіктерден өту керек. Сондықтан каландрде үш не одан көп валкілер болу керек. Каландр валкілері үлкен жылдамдықпен айналады. Бірінші жүп валкілерінің тесігіне ыстық гомогенизирленген және пластифицирленген материал беріледі. Вальцелардың қабаты бойымен материалдар қабаты вальцлардың сызықты жылдамдығына тең жылдамдықпен жылжиды. Материалдың ішкі қабаттары ығысу күші әсерінен, одан кейін үйкелесу күші әсерінен тесіктерге тартылады. Материалдың жеке қабаттарының жылдамдықтарының айырмашылығы әсерінен ығысу деформациясы пайда болады, оның әсерінен матриал пластикациясы жоғарылайды. Тесіктерге жақындаған соң орташа қабаттардың жылдамдығы өсіп өлшемдерге дейін максимальды жетеді, одан кейін азайып, вальцтердің жылдамдықтарына тең болады. 
1 сурет. Каландрлеу схемасы: 1 – экструдер; 2 – каландр ваоктары; 3 – суыту валоктары; 4 – тарту бұйымы; 5 – иіру бұйымы; 6 – экструзиялық бас Яғни, валок арасындағы тесіктерден балқыманың ағуы жылдамдықтың және қысым градиентімен өзгеріп жүреді. Бұл ығысудың жоғары кернеудің дамуын тұғызады, ол бір жағынан гомогенизацияны жақсартады, екіншіден – ағу бағытына макромолекулалардың жоғары ориентациясын жүргізеді. Бұл эффект «каландр эффектісі» деп аталады және жағымсыз болады. Массаны алдын ала пластикациялап және вальцілардың темепратураларын жоғарлатып каландр эффектісін азайтады. Каландрлеу темепературасы бұйымның сапасына әсер етеді. Ол полимерлердің бағытталу дәрежесін анықтайды – температура жоғары болған сайын, бағытталу дәрежесі төмен болады. Технологиялық жағдай бойынша температура каландр валкісінен қабықшаны түсіру жағдайларымен анықталады. Ол ағу температурасы шегінде орналасады, ал каландрден түсірілетін қабықша оған жабысып түрмау қажет және өз формасасын сақтау қажет. Балқыманың жоғарысерпімді қасиеттерінінің әсерінен қатты күштер пайда болады, олар валкілердің иілуіне әкеледі. Оның нәтижесінде мата орталық бөлігінде қалын болады. Пайда болған қысым валоктардың айналу жылдамдығына және балқыманың тұтқырлығына тәуелді өседі. Процесті интесификациялау үшін валоктардың айналу жылдамдығын жоғары деңгейде ұстап тұрады.
Жиі каландрлік технологиямен пластифицирленген және пластифицирленбеген ПВХ, сонымен қатар винилхлорид сополимерлерін өңдейді. Валоктардың беттік қабаты идеальды тегіс немесе текстуралық болу мүмкін, бірақ екі жағдайда да ол өте төзімді болу керек. Сондықтан валактың жоғарғы қабаты болаттан жасалу керек. Дәріс материалдарын игергеннен кейін білуге қажетті негізгі түсініктер: каландрлеу процесі, каландрдің құрылысы, жұмыс істеу принциптері, қолдану аймағы Өзін өзі бақылауға арналған сұрақтар:
Ұсынылған әдебиеттер: 1 Белоусов, А.М. Теоретические основы процессов получения и переработки полимеров. – Бийск: Изд-во Алт. гос. техн. ун-та, 2006. С. 208-213 2. Е.А. Брацыхин. Технология пластических масс. – М.: Химия, 2008. С. 273-295.
Мазмұны:
Практикалық сабақ 2 – Мұнай, газ, көмір және олардың өңдеу өнімдерін бөлудің физика-химиялық негіздері Мазмұны:
Практикалық сабақ 3 – Отынның құрылымын өзгертіп өңдеу процестерінің термодинамикалық мұмкіндігі Мазмұны:
Практикалық сабақ 4 – Кокстың пайда болуының механизмі мен кинетикасы Мазмұны:
Практическое занятие 5 – Гидрогенизациялық және каталитикалық процестердің катализаторлары мен теориялық негіздері Мазмұны:
Практикалық сабақ 6 – Мұнай шикізатының каталитикалық крекингі Мазмұны:
Практикалық сабақ 7 – Полимерлердің деформациялық қасиеттерінің сипаттамасы Мазмұны:
Практикалық сабақ 8 – Тұтқыр-серпімді денелер Мазмұны:
Практикалық сабақ 9 – Сыртқы жағдайларға байланысты полимер балқымаларының ағу түрлері Мазмұны:
Практикалық сабақ 10 – Полимерлерді экструзиямен өңдеудің теориялық негіздері Мазмұны:
Практикалық сабақ 11 – Қысыммен құюдың теориялық негіздері. Құюдың температуралық режимін таңдау Мазмұны:
Практикалық сабақ 12 – Каландрлеу процесінің теориялық негіздері Мазмұны:
Практикалық сабақ 13 – Диенді мономерлерді алу процестерінің теориялық негіздері Мазмұны:
Практикалық сабақ 14 – Винилді мономерлерді алу процестерінің теориялық негіздері Мазмұны:
Практикалық сабақ 15 – Функционалды топтары бар винилді мономерлерді алу процестерінің теориялық негіздері Мазмұны:
Студенттердің өздік жұмысы СӨЖ № 1 Қатты жанғыш қазбаларды талдау (4 апта) [8.2.10. стр. 77-85] СӨЖ № 2 Стиролды алудың альтернативті әдістері (7 апта) [8.1.1. стр. 90-99] СӨЖ № 3 Каучуктерді модификациялау жолдары (10 апта) [8.1.1. стр. 110-123] СӨЖ № 4 Беттік активті заттар әрекетінің теориялық негіздері (13 апта) [8.1.1. стр. 134-146] жүктеу/скачать 8.85 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|