Polimerlarni sintеzi uchun mоnоmеrlаr vа bоshqа kеrаkli moddalarni tozalash, hаydаsh, vа cho‘ktirish usullаri

Polimerlarni sintеzi uchun mоnоmеrlаr vа bоshqа kеrаkli moddalarni tozalash, hаydаsh, vа cho‘ktirish usullаri.

Sanoatning rivojlanishi hozirgi vaqtda ishlab chiqarish ko‘lamining oshishini, ilmiy tadqiqot natijalarini ishlab chiqarishga tatbiq etilishini, yangi texnologik jarayonlarning ishlab chiqilishini talab etadi. Zamonaviy zavodlarda xomashyodan kompleks foydalangan holda turli tarkibli tovar mahsulotlarini ishlab chiqarish yo‘lga qo‘yilgan. Ishlab chiqarishda ishlatilayotgan apparaturalar va texnologik jarayonlarni kombinirlash maqsadga muvofiq ravishda tashkil etilgan. Respublikamizda texnologiyalarni rivojlantirishning asosiy sababi jamiyat talablarining oshib borishidir. Shunday yangi texnologiyalarni ishlab chiqarishga tatbiq etish uchun jiddiy texnik-iqtisodiy tahlil kerak, ya’ni yangi maqbul yechimni topishga imkon beruvchi ko‘rsatkichlarning texnik, tashkiliy va iqtisodiy parametrlar bilan o‘zaro bog‘liqligini tadqiq etish zarur bo‘ladi. Polimer kompozitsion materiallar (PKM) olish usullari to‘ldirgichlar (tolasimon, kukunsimon), to‘ldirgichlar va polimerlarning agregat (suyuq va qattiq) holatlari bilan aniqlanadi. PKM tayyorlashning o‘ziga xos usullari va ularning o‘ziga xos farqli tomonlari mavjud. Masalan, ma’lum klassifikatsiyaga mos ravishda plastiklarning tolasimon to‘ldirgichlar bilan hosil bo‘lgan massalarini olishning o‘ziga xos usullari mavjud. Quyida polimer kompozitsion materiallarni olishning oddiy sinflanishi keltiriladi: 1) qavatli plastiklar yoki tekstolitlar, bularda to‘ldirgichlar tolalarning qavatsimon shaklida ishlatiladi; 2) varaqsimon va presslangan kompozitsiyalar, ular kesilgan tolalar, xom (biroz) pishitilgan iplar bilan to‘ldirilgan; 3) yo‘naltirilgan armaturalangan plastiklar, ular shishasimon yoki sintetik tolalar, g‘altaklar, iplar, chilvirlarning yopishgan plastik massalaridan iborat; 4) shishasimon mato yoki tolalarni avvaldan shakllantirib past bosimlarda siqish usulida olingan plastiklar. Shunday qilib, polimer matritsaga (o‘yma qolip) tolani qo‘shish usuliga qarab anizotrop xossali yoki izotrop xossali materiallar tayyorlanadi. Dispers to‘ldirgichlar asosida tayyorlanadigan ko‘plab PKM larni olish bosqichlari kukunni preslash yoki smola bilan yuttirish yoki quruq usulda g‘altakdan o‘tkazish bilan tayyorlanadi. Suyuq bog‘lovchi materiallarni ishlatilganida kompozitsiyalarni olish, asosan, shakl berilishi bilan farq qiladi. Ho‘l usulda shakl berishda shaklli qolipga tolasimon yoki dispers to‘ldirgich to‘ldiriladi va uni suyuq oligomer bog‘lovchi bilan yuttiriladi. Oligomerlar o‘lchamiga asosan monomer va polimer o‘rtasidagi oraliq modda hisoblanadi, masalan, agarda dastlabki bog‘lovchi modda holati qattiq bo‘lsa (yuqori molekular polimer), u holda dastavval bog‘lovchi materialning eritmasi tayyorlab olinadi. Massaga polimer massani yuttirilishi va undagi erituvchisini chiqarib tashlashdan keyin massani qotirish ishini yuqori haroratda katta bo‘lmagan bosim ostida ezish bilan amalga oshiriladi. Quruq holda shakl berishda shaklli idishga avvaldan bog‘- lovchi bilan yuttirilgan to‘ldirgich joylanadi. Qotirish, ya’ni oxirgi bosqich qoidaga ko‘ra, ho‘l usuli kabi amalga oshiriladi. Kompozitlarni tayyorlashdagi ko‘ngilsiz holatlardan biri – kirishish natijasida hosil bo‘ladigan bo‘shliqlardir. Gap shundaki, to‘ldiruvchilar sifatida ko‘pincha yuqori haroratlarda yoki qotiruvchi agent qo‘shilganida to‘rsimon tuzilishli (polimerlanish yoki polikondensatlanish) polimerlarga aylanishiga olib keluvchi oligomerlar qo‘shiladi. Polimerlanish yoki polikondensatlanish jarayonlari doimo hajmning kichrayishi hisobiga sodir bo‘ladi. Bunda oligome r yoki monomerning polimerga o‘tishidagi zichlashish hodisasi molekulalararo oraliqning 3–4 dan ~1,54 A (valent bog‘lari uzunligi) gacha qisqarishi sababli bo‘ladi. Masalan, to‘yinmagan birikmalarning polimerlanishida har bir moliga nisbatan hajm taxminan 20 sm3 ga kamayadi. 1980-yil akademik N.S.Enikolopov rahbarligida ishlab chiqilgan polimerizatsion to‘ldirgich qo‘shish bilan PKMlar olish usulining o‘ziga xos tomoni shundaki, to‘ldirgichga avval noorganik to‘ldirgichning sirtida adsorbsiyalanadigan gazsimon yoki suyuq polimerlanish initsiatori bilan ishlov beriladi. Shu yo‘l bilan tayyorlangan to‘ldirgichga gazsimon yoki suyuq monomer bilan ishlov beriladi. Bunda to‘ldirgich sirtida birdaniga polimerlanish ketishi natijasida uning sirti polimer plyonka bilan qavatlanadi. Plyonka qavatning kerakli qalinligiga erishilgach, unga ingibitor qo‘shiladi. Ana shunday oddiy usul bilan mineral to‘ldirgichlarning 90 va hatto 95% ulushigacha ega bo‘lgan termoplastlarni olishga muvaffaq bo‘lingan. Polimer matritsasi sifatida arzon va oson topiladigan monomerlar, masalan, etilen, propilen, butadiyen, vinilxlorid, stirol kabilar taklif etilgan.

Polimerlarning fizik xossalari. Polimerlarning to‘ldirgichlar bilan armaturalangan plastinkalarda ta’sirlashish tabiati juda murakkab bo‘lib, uning mexanizmi hali oxirigacha o‘rganilmagan. Chet el tadqiqotchilari aniqlashlaricha, polimerlarni mustahkamlash va chidamliligini oshirish, asosan, kompozitsiyalarning xossalarini aniqlovchi polimer-to‘ldirgich sirtidagi fizik kuchlarga (ishqalanish, bosim kuchlari) bog‘liq. Ushbu kuchlar qanday hosil bo‘ladi? Olimlarning fikricha, to‘ldirgich va polimer aralashmasining qotishi uning hamma yerida teng ketsa to‘ldirgichning zarrachalari polimerning matritsasiga mustahkam bog‘lanadi. Shuningdek, bunda polimerning to‘ldirgich sirtida adgeziyalanishining sezilarsiz bo‘lishi kimyoviy bog‘lanishning hosil bo‘lishini kamaytiradi. Bog‘lanishga kimyoviy yondashilsa yopishishning mustahkam bo‘lishida to‘ldirgich sirtiga polimerning adgeziyalanishi asosiy rol o‘ynaydi. Polimer kompozitsion materiallarni polimer va to‘ldirgichning qavatlaridan iborat deb qarash mumkin. Bunday modelga tajriba kuzatuvlari ham to‘liq javob bera oladi: kompozitlarning mustahkamligi komponentlarning faol sirtlari oshgan sari oshadi. Bunda bog‘lovchi tolani yelimlaydi va polimerning mustahkamligida birinchi navbatda adgeziya jarayoni muhim ahamiyaga ega bo‘ladi.

Polimerlarning ishlatilish sohasi, asosan, uning ishlatilish harorat intervali bilan aniqlanadi (odatda –40°C dan +40°C gacha). Bu intervallarda yuqori elastik holdagi polimerlar elastomerlar deyiladi. Ulardan texnikada rezinalar ishlab chiqariladi. Ishlatilish vaqtida shishasimon holatda bo‘lgan polimerlar plastik massalar deyiladi. Ulardan hajmga ega bo‘lgan buyumlar va plyonkalar ishlab chiqariladi. Polimerlarning deformatsion va friksion mustahkamligi muhim hisoblanadi. Polimerlarning deformatsion xossalari deganda, uchuvchanlik va yuqori elastiklik, qattiqlik va yumshovchanlik, majburiy yuqori elastiklik, plastiklik, oquvchanlik, polimerning qovushqoqligi, ichki ishqalanish tushuniladi. Polimerlarning mustahkamlik xossalari deganda esa, qattiqligi, uzoq vaqtgacha yaroqliligi, mo‘rtligi, zarbaviy qovushqoqligi, charchashga mustahkamligi tushuniladi. Friksion xossalariga ishqalanish koeffitsiyenti, yedirilishga qarorliligi kiradi.

Yuqori molekulali birikmalar (YMB) bir necha usul bilan hosil qilinishi mumkin. Buning uchun dastlabki mahsulot sifatida quyi molekulali tabiiy va sintetik birikmalardan foydalaniladi. Dastlabki mahsulot monomerlar deb ataladi. YMB monomerlardan, asosan, polimerlanish va polikondensatlanish reaksiyalari orqali olinadi. Agar polimer hosil qilish uchun bir xil monomer ishlatilsa, u holda reaksiya gomopolimerlanish va gomopolikondensatlanish reaksiyasi deyiladi. Ikki yoki undan ortiq monomerlardan polimerning hosil bo‘lishi sopolimerlanish va sopolikondensatlanish reaksiyalari yordamida amalga oshiriladi. Tabiiy va sintetik polimerlarni kimyoviy usullarda modifikatsiyalash yoki polimer-analogik o‘zgarishlar reaksiyalari asosida ham yangi polimerlar sintez qilish mumkin (13-rasm). Bir necha quyi molekulali moddalarning o‘zaro kovalent bog‘ bilan bog‘lanib (birikib) yuqori molekulali birikma hosil qilish reaksiyasi polimerlanish deb ataladi.

nCH2 = CHX → –CH2–CHX–CH2–CHX

Polimerlanish reaksiyasiga o‘z tarkibida ikki va undan ko‘p qo‘shbog‘li poliyenlar, asetilen va uning hosilalari ham kiradi. Agar tarkibida 2 ta qo‘shbog‘li monomer reaksiyaga kirsa, hosil bo‘lgan polimer o‘z tarkibida qo‘shbog‘lar saqlaydi. Masalan, butadiyen polimerlanib polibutadiyen hosil bo‘lish reaksiyasini ko‘raylik:

nCH2 = CH –CH = CH2→–CH2–CH = CH–CH2–CH2–CH = = CH–CH2–

Monomerlarni saqlashda, uzoq joylarga jo‘natishda ingibitorlar qo‘llaniladi. Monomerlarning o‘z-o‘zidan polimerlanishining oldini olish uchun 0,5–1,5% ingibitor qo‘shish kifoya. Radikal polimerlanishning borishi haroratga bog‘liq. Haroratning ko‘tarilishi muhitda aktiv markazlarni ko‘paytiradi va binobarin, ular harorat ta’sirida serharakat bo‘lib qolganlaridan polimerning o‘sish tezligi ortadi. Harorat ta’siridan o‘sayotgan zanjirlarning bir-biri bilan yoki aktiv markaz bilan to‘qnashish tezligi, ya’ni makroradikalning uzilish tezligi ham ortadi. Demak, bir tomondan polimerlanish tezligi ortsa, ikkinchi tomondan, zanjirning uzilish tezligi oshib, molekular massaning qisqarishiga sabab bo‘ladi. Shuning uchun ham polimerlanish jarayoni yuqori haroratda o‘tkazilganda aktiv markazlar ko‘payib polimerning Mm si kamayadi. Reaksiya muhitida aktiv markazlar qancha ko‘p bo‘lsa, makromolekulaning o‘lchami shuncha qisqa bo‘ladi, aksincha aktiv markazlar qancha kam bo‘lsa, makromolekulalarning soni shuncha kam bo‘ladi va ular uzatilishiga ancha imkoniyat yaratiladi. Polimer materiallarning issiqlikka chidamliligi, material turiga qarab, har xil usullar bilan aniqlanadi. Masalan, Martens usuli bilan reaktoplastlarning qattiqligi va issiqlikka chidamliligi, eguvchi kuch orqali esa issiqlikka chidamliligi aniqlanadi. Bu ko‘rsatkich Vika usuli bilan konstruksion termoplastlarga botiruvchi kuch ta’sirida aniqlanadi.