|
|
|
Главная --> Справочник терминов Механической переработки температурах обработки полимера механическим силам труднее преодолевать силы взаимодействия между макромолекулами, и проскальзывание молекул друг относительно друга в поле механических напряжений почти не имеет места, тогда как при повышении температуры эффект скольжения макромолекул возрастает. Следовательно, механодеструкция имеет отрицательный температурный коэффициент, т. е. число актов разрывов химических связей в главных цепях растет с понижением температуры. Это видно из рис. 17.2, где показано изменение пластичности натурального каучука с температурой при его механической переработке. Уменьшение молекулярной массы (т. е. рост пластичности) ниже 100°С вызван указанным эффектом увеличения механодеструкции при снижении температуры обработки. Возрастание пластичности при температурах выше 100°С обусловлено скольжением макромолекул друг относительно друга и химическим взаимодействием их с кислородом воздуха, что приводит к деструкции макромолекул (см. ниже), активированной механическими напряжениями. Клетчатка используется человеком буквально начиная с первых шагов его цивилизации: сначала применялась древесина как горючий и строительный материал, затем хлопковые и льняные волокна стали использоваться как текстильное сырье. Во всех этих случаях исходное сырье подвергается механической переработке (за исключением, естественно, сжигания древесины при ее использовании в качестве топлива). 8.7. Значение строения и состава древесины в химической и химико-механической переработке Экстрактивные вещества имеют важное практическое значение. Они играют очень большую роль в жизни дерева: участвуют в процессе фотосинтеза (хлорофилл); служат резервными питательными веществами (крахмал, жиры и др.); обладая фунгицидным, бактерицидным и инсектицидным действием, обеспечивают устойчивость к дереворазрушающим грибам, микроорганизмам и насекомым (фенольные соединения); защищают при повреждениях (экссудаты). Экстрактивные вещества в значительной степени определяют цвет и запах древесины. Содержащиеся в некоторых древесных породах красители делают их древесину ценным отделочным материалом (красное дерево и т.п.). При механической переработке древесины экстрактивные вещества могут повлиять на ее обрабатываемость инструментами и привести к их коррозии. Экстрактивные вещества оказывают сильное влияние на проницаемость древесины и тем самым на процессы ее пропитки растворами антисептиков, антипиренов и химических реагентов. 8.7. Значение строения и состава древесины в химической и химико-механической переработке 223 Характеристика технологических процессов и оборудования. Производство синтетических душистых веществ является в основном многостадийным. Даже синтез таких простых душистых веществ, как эфиры и ацетали, осуществляется в 5—6 стадий. А в борьбе за создание бессточных производств, когда в состав технологической схемы входят локальные установки по утилизации, обезвреживанию сточных вод и выбросов в атмосферу, стадийность синтеза возрастает многократно. Так, синтез эвгенола из химического сырья состоит из 6 стадий, а с учетом создания этого синтеза без сброса сточных вод общее количество стадий составляет 15. Каждая стадия синтеза имеет основную аппаратуру для проведения того или иного процесса (окисления, этерификации, центрифугирования, вакуум-ректификации и др.) и вспомогательную для замера, взвешивания, сбора и хранения сырья, полупродуктов, готовой продукции (мерники, дозаторы, сборники). Применяются реакционная аппаратура, предназначенная для проведения химических реакций (окисления, нитрозирования, алкилирова-ния) и аппаратура для проведения процессов очистки полупродуктов синтеза. К последним относятся центрифуги, фильтры, сепараторы. В этой аппаратуре разделяют смеси, состоящие из жидких и твердых веществ или смеси двух жидкостей. Для разделения жидких однородных смесей применяются дистилляционные аппараты, экстракторы. Для разделения смеси твердых веществ используются кристаллизаторы, фильтры. Применяются кристаллизаторы различной конструкции: периодические с мешалками для перемешивания и рубашками для охлаждения и нагрева; непрерывнодействующие горизонтальные вращающиеся барабаны. Каждый технологический процесс начинается с приема сырья и готовой продукции. Он состоит из цепи технологических операций —стадий. Основные операции заключаются в последовательной химической или механической переработке исходного сырья в готовую продукцию. Большинство же операций имеют характер вспомогательных. Проектированию этих вспомогательных операций должно уделяться не меньше внимания, чем разработке проектов основных операций. Характеристика технологических процессов и оборудования. Производство синтетических душистых веществ является в основном многостадийным. Даже синтез таких простых душистых веществ, как эфиры и ацетали, осуществляется в 5—6 стадий. А в борьбе за создание бессточных производств, когда в состав технологической схемы входят локальные установки по утилизации, обезвреживанию сточных вод и выбросов в атмосферу, стадийность синтеза возрастает многократно. Так, синтез эвгенола из химического сырья состоит из 6 стадий, а с учетом создания этого синтеза без сброса сточных вод общее количество стадий составляет 15. Каждая стадия синтеза имеет основную аппаратуру для проведения того или иного процесса (окисления, этерификации, центрифугирования, вакуум-ректификации и др.) и вспомогательную для замера, взвешивания, сбора и хранения сырья, полупродуктов, готовой продукции (мерники, дозаторы, сборники). Применяются реакционная аппаратура, предназначенная для проведения химических реакций (окисления, нитрозирования, алкилирова-ния) и аппаратура для проведения процессов очистки полупродуктов синтеза. К последним относятся центрифуги, фильтры, сепараторы. В этой аппаратуре разделяют смеси, состоящие из жидких и твердых веществ или смеси двух жидкостей. Для разделения жидких однородных смесей применяются дистилляционные аппараты, экстракторы. Для разделения смеси твердых веществ используются кристаллизаторы, фильтры. Применяются кристаллизаторы различной конструкции: периодические с мешалками для перемешивания и рубашками для охлаждения и нагрева; непрерывнодействующие горизонтальные вращающиеся барабаны. Каждый технологический процесс начинается с приема сырья и готовой продукции. Он состоит из цепи технологических операций — стадий. Основные операции заключаются в последовательной химической или механической переработке исходного сырья в готовую продукцию. Большинство же операций имеют характер вспомогательных. Проектированию этих вспомогательных операций должно уделяться не меньше внимания, чем разработке проектов основных операций. гать, исходя из простейшей схемы растяжения макромолекулы вплоть до обрыва по каким-то наименее прочным валентным связям основной цепи. Так, даже одноосное растяжение полимера, например р-гуттаперчи [23], приводит к возникновению мощной электронной эмиссии (рис. 16). Эта эмиссия сопровождает деформацию, связанную с взаимоперемещением структурных элементов полимерной системы. По мере растяжения интенсивность механоэмиссии возрастает, достигая примерно 5-Ю3 имп/с, и затем в момент, предшествующий обрыву, резко падает. Энергия эмиттиру-ющих электронов примерно в 105 раз выше, чем зкзоэлектронов, имеющих энергию порядка нескольких электронвольт. В момент обрыва не происходит выброса электронов, а при хрупком разрушении жестких полимеров появляется пик интенсивности электронной эмиссии. Не менее интенсивная эмиссия наблюдается и при нарушении контакта полимера с другим материалом [160], например стеклом, керамикой, пластмассами и т. д., обладающим иной электронной плотностью по сравнению с контактирующим полимером. Это может иметь место, например, при измельчении полимеров или любой механической переработке в аппаратуре, в которой неизбежно образование и нарушение контактов полимера с материалом стенки аппарата. Электронная эмиссия -со свежеоб- Изменение растворимости вследствие механодеструкции должно учитываться не только при механической переработке полимеров, но также и яри исследовании самого процесса механодеструк-ции и оценке свойств растворов продуктов деструкции. вания происходит образование химических связей краситель — полимер и изменение спектральной характеристики красителя. Это весьма важное обстоятельство, которое необходимо учитывать при 'механической переработке пластмасс, окрашенных в массе. При тех же условиях, если полимеры склонны к структурированию при механической переработке вследствие развития цепных свободнорадикальных процессов взаимодействия с соседними макромолекулами, возможно образование сшитых трехмерных продуктов. Механическая деструкция. В процессе механической переработки полимеров или их смесей с наполнителем (вальцевание, измельчение прессование, каландрование) возникают большие внутренние напряжения, которые могут привести к разрыву макромолекул. То же наблюдается и при эксплуатации полимерных материалов под действием механических напряжений Разрыв макромолекул приводит к образованию макрорадикалов, способных инициировать различные химические реакции в полимерах, которые называются механохимическими, Химия древесины и синтетических полимеров - теоретическая основа технологий химической и химико-механической переработки древесины. Древесина является уникальным сырьем, постоянно возобновляемым в процессе фотосинтеза, и квалифицированное комплексное использование всей ее биомассы представляет собой важнейшую задачу с позиций экономики и экологической безопасности. Возрастание роли древесины в связи с сокращением запасов традиционного сырья химической промышленности УГЛЯ, нефти и газа - определяет особую перспективность исследовании в области химии и химической технологии древесины и других растительных источников сырья. Несмотря на все более широкое развитие производства различных синтетических полимерных материалов, древесина как промышленное сырье для механической технологии не теряет своего значения. В наши дни нет ни одной области экономики, культуры и быта, где бы ни применялись древесина и продукты ее переработки. сины необходимо знание не только органической химии, физики и физической химии, но также и основ химии и физики высокомолекулярных соединений. Химический состав древесины, свойства и поведение ее компонентов в процессах химической и химико-механической переработки тесно связаны также с анатомическим строением древесины и строением ее клеточных стенок. На основе древесины и синтетических полимеров в результате химико-механической переработки изготавливают древесностружечные и древесноволокнистые плиты, древеснослоистые пластики, фанеру различных сортов, фанерные трубы, гнутоклееные и цельнопрессованные изделия, клееные деревянные конструкции, древесные прессованные массы и другие изделия, находящие все более широкое применение в различных отраслях промышленности и строительства. Синтетические полимеры используются также в производстве мебели и музыкальных инструментов, облицовочных деталей, для изготовления декоративных и отделочных материалов. Применение синтетических полимеров позволяет сократить удельный расход материалов, повысить прочность, долговечность и улучшить водо-, атмосфере-, тепло- и биостойкость получаемых материалов и изделий. В механической технологии под древесиной понимают материал, состоящий целиком из натуральной древесины и используемый в качестве строительного, конструкционного, поделочного материалов и т.п. В химической технологии древесина служит сырьем для химической переработки в целлюлозно-бумажном производстве, гидролизных и лесохимических производствах и для химико-механической переработки в производстве древесных плит и пластиков. Для химической переработки с целью получения бумаги и в гидролизных производствах кроме древесины используют и другие виды растительного сырья. Клеточная стенка анатомических элементов древесины, волокон технической целлюлозы и других волокнистых полуфабрикатов имеет сложное строение, связанное с распределением в клеточной стенке высокомолекулярных химических компонентов. Для изучения этих вопросов применяют, кроме световой, микроскопию в ультрафиолетовом и поляризованном свете, а также флюоресцентную микроскопию. Для исследования тонкого строения клеточной стенки - ультраструктуры (субмикроструктуры) используют главным образом электронную микроскопию (см. 5.4) с применением просвечивающих (ПЭМ) и растровых, или сканирующих, электронных микроскопов (РЭМ). Эти исследования имеют важное значение для понимания изменений, происходящих с анатомическими элементами древесины и другого растительного сырья, а также в клеточной стенке в процессах делигнификации и других процессах химической и химико-механической переработки древесины. В любом процессе химической и химико-механической переработки древесины важную роль играет анатомическое строение древесины, в том числе строение ее тканей и капиллярно-пористая структура (см. 10.1.1), которые влияют на проникновение растворов химических реагентов, пропитывающих растворов, связующих и т.д. Строение древесной ткани определяет метод ее разделения на волокна в целлюлозно- Реакции полисахаридов древесины имеют очень важное практическое значение в процессах химической и химико-механической переработки древесины - целлюлозно-бумажном, гидролизных, лесохимических производствах, производстве древесных плит и пластиков. Цель целлюлозно-бумажного производства - получение из древесины технической целлюлозы и других волокнистых полуфабрикатов. При этом нецеллюлозные полисахариды в большей или меньшей степени удаляются в результате деструкции в различных процессах варки, протекающих в кислой или щелочной средах, а также под воздействием окислителей. В гидролизных производствах углеводная часть древесины подвергается гидролизу с целью получения из полисахаридов Сахаров и продуктов их дальнейшей переработки. В одном из производств лесохимии - пиролизе древесины высокомолекулярные компоненты древесины и в том числе целлюлоза вероятно, образуется в результате механической переработки из первичных частиц Во время совместной механической переработки (измельчение, вальцевание и т. д.) двух или большего количества полимеров получаются макрорадикалы, которые при рекомбинации также дают блок-сополимеры: Влияние механических воздействий на химические процессы в полимерах. Механохимическая деструкция [33]. В процессе механической переработки полимеров или их смесей с наполнителем (вальцевание, измельчение, прессование, каландрирование) возникают большие внутренние напряжения, которые могут привести к разрыву цепи макромолекулы, к механохимической деструкшш. Такие же разрывы возникают при замораживании водных растворов полимеров («криолиз»), во время течения вязких растворов их по узким капиллярам, при действии ультразвука и т. д.  Межпачечной пластификации Межтрубного пространства Макромолекул относительно Месторождений природного Метальных радикалов Металлические материалы Металлических катализаторов Металлических предметов Металлического наполнителя |
- |
Навигация