Полиамиды. Сырье и особенности получения полиамидов. Свойства полиамидов и их использование Реферат

Сырьем для производства полиамидов (синтез полиамидов) могут служить несколько источников. Адипиновая кислота (1,4-бутандикарбоновая кислота) – это бесцветные кристаллы с температурой плавления около 153 градусов Цельсия. Она растворяется в этиловом спирте и ограниченно растворяется в воде и эфире. Адипиновая кислота в свою очередь может быть получена рядом способов, как правило, из фенола.

Еще один источник – себациновая (октандикарбоновая) кислота. Она представляет собой бесцветные кристаллики с температурой плавления 133 градуса Цельсия. Легко растворяется в эфире и спирте. Промышленный способ получения себациновой кислоты заключается в обработке касторового масла в автоклаве концентрированным раствором едкого натра при 250 градусах Цельсия. Перспективным считается и способ получения

На сегодняшний день разработано несколько способов производства. Один из них основывается на гидрировании бензола до циклогексана с дальнейшим превращением его различными способами в е-капролактам. При этом в капролактаме не должно содержаться примесей, и он для этого очищается двукратной возгонкой в вакууме

Производство полиамидов осуществляется двумя способами:

• полимеризацией капролактама (для поли-е-капрамидов), которая осуществляется преобразованием циклической связи N-C в линейный полимер;

• цепной реакцией поликонденсации гексаметилендиамина и адипиновой кислоты, в результате которой формируются цепи полиамида.

Оба процесса могут выполняться в непрерывном (самый распространенный) и периодическом режимах.

Непрерывный технологический процесс полимеризации капролактама состоит из следующих этапов:

1. Подготовительный. На этом этапе получают соль АГ из адипиновой кислоты и гексаметилендиамина. Для этого адипиновую кислоту растворяют в метаноле в специальном аппарате, оснащенном мешалкой и обогревом. Одновременно происходит расплавление порошка капролактама в плавителе, оснащенном шнековым питателем;

2. На втором этапе происходит полимеризация. Это осуществляется следующим образом: подготовленный раствор вводят в колонну полимеризации. Используются колонны одного из трех типов: Г-образного, вертикального или U-образного. Туда же поступает расплавленный

Алифатические и ароматические полиамиды существенно различаются по способам синтеза и особенно по свойствам; известны полиамиды, содержащие в основной цепи как алифатические, так и ароматические фрагменты.

Алифатические полиамиды. В названиях алифатических полиамидов после слова "полиамид" ставят цифры, обозначающие число атомов углерода в веществах, использованных для синтеза полиамидов. Так, полиамиды на основе e-капролактама называются полиамидом-6, или найлоном-6, полиамиды на основе гексаметилендиамина и адипиновой к-ты – полиамидом-6,6, или найлоном-6,6 (первая цифра показывает число атомов углерода в диамине, вторая в дикарбоновой кислоте).

Свойства алифатических полиамидов изменяются в широких пределах в зависимости от их химического строения, хотя наличие амидных групп придает им ряд общих свойств. Это бесцветные твердые кристаллические или аморфные вещества с молекулярной массой порядка (20-30)·103.

В твердом состоянии макромолекулы полиамидов обычно имеют конформацию плоского зигзага. Амидные группы макромолекул связаны между собой межмолекулярными водородными связями, чем обусловлены более высокие температуры стеклования и плавления полиамидов по сравнению с аналогичными температурами соответствующих сложных полиэфиров. Наиболее высокой степенью кристалличности (40-60%) характеризуются полиамиды, имеющие регулярное расположение звеньев в макромолекуле, например полиамид-6,6 и полиамид-6.

В гомологическом ряду полиамиды на основе дикарбоновых кислот и диаминов с четным числом атомов С в молекуле плавятся при более высоких температурах, чем полиамиды из соответствующих мономеров с нечетным числом атомов С. При этом температуры плавления полиамидов повышаются с уменьшением числа метиленовых групп в повторяющихся звеньях полиамидов, что обусловлено повышением вклада водородных связей.

Алифатические полиамиды растворяются лишь в сильнополярных растворителях, причем растворимость, как правило, уменьшается с уменьшением числа метиленовых групп в повторяющихся звеньях макромолекул. Так, полиамиды растворяются в концентрированных кислотах, например серной, муравьиной, монохлоруксусной, трифторуксусной, в феноле, крезоле, хлорале, трифторэтаноле, 2,2,3,3-тетрафторпропаноле. Растворимость алифатических полиамидов можно значительно улучшить ацилированием [напр.,(CF3CO)2O] или силилированием амидных групп. В результате этих реакций практически исключается образование межмолекулярных водородных связей и полиамиды приобретают растворимость даже в таких слабополярных растворителях, как метиленхлорид. Введенные группы легко удаляются под действием воды, спиртов и других соединений, содержащих активные атомы водорода. Лучшей растворимостью обладают полиамиды на основе

Сфера применения данного синтетического материала исключительно широка, чем и объясняется постоянно растущее производство полиамида. Полиамиды используют для создания изделий, к которым предъявляются высокие требования долговечности, износостойкости, а так же пониженной горючести и способности переносить циклические нагрузки (окна, а так же детали станков и электронного оборудования). В машиностроении полиамиды наиболее часто применяются как конструкционный материал. Полиамиды имеют чрезвычайно высокую паронепроницаемость, а так же низкий показатель проницаемости в отношении газов, благодаря чему из них стали делать вакуумную упаковку. Полиамид также может быть использован как антикоррозийный материал для защиты металлов и бетона. В медицинской промышленности полиамидные волокна используются для изготовления протезов, хирургических нитей, искусственных кровеносных сосудов и заменителей кожи. В виде лаков при производстве ортопедических