I. Introduzzjoni
Ir-reżina ta 'l-ossidu tal-polyethylene hija omopolimeru ta' piż molekulari għoli sintetizzat permezz ta 'polimerizzazzjoni tal-ftuħ ta' ċirku katalitiku multifażi - ta 'ossidu ta' etilene, imqassar bħala PEO. Il-formula molekulari tagħha hija HOCH2CH2O [CH2CH2O] nH.
Minħabba s-solubilità ta 'l-ilma, it-tossiċità baxxa u l-faċilità ta' l-ipproċessar, ir-reżina ta 'l-ossidu tal-polyethylene tintuża ħafna bħala reducer tat-tkaxkir, dispersant, flokulant, thickener, adeżiv temporanju, aġent tad-daqs tad-drapp, u materjal ta' ippakkjar li jinħall fl-ilma-. Fl-industrija tal-karta, il-proprjetajiet tat-tixrid u l-iffiltrar tagħha jistgħu jtejbu l-uniformità u s-saħħa tal-karta. Fl-industrija tal-estrazzjoni taż-żejt, l-effetti tat-tnaqqis u t-tħaxxin tad-drag-tagħha jistgħu jtejbu r-rati tal-irkupru taż-żejt.
II. Proprjetajiet Ewlenin tal-Ossidu tal-Polyethylene
1. Proprjetajiet Fiżiċi
Ir-reżina tal-ossidu tal-polyethylene hija polimeru abjad granulari u trab b'kristallinità għolja; polimeri ta 'piż molekulari għoli juru struttura spherulitic. Il-punt tat-trattib huwa 65-67 grad, il-punt tal-fraġilità huwa -50 grad, id-densità hija 1.2 g/cm³, id-densità apparenti hija 0.2-0.3 g/cm³, u r-residwu fuq it-tqabbid huwa inqas minn 2%.
Ir-reżina tal-ossidu tal-polyethylene hija kompletament solubbli fl-ilma, u s-soluzzjoni milwiema tagħha hija newtrali jew dgħajjef alkalina. Ir-reżina tal-ossidu tal-polyethylene ta 'piż molekulari għoli tista' titħallat mal-ilma fi kwalunkwe proporzjon f'temperatura tal-kamra. F'konċentrazzjonijiet baxxi ta 'PEO, hija soluzzjoni viskuża; hekk kif tiżdied il-konċentrazzjoni tal-PEO, is-soluzzjoni tinbidel gradwalment minn stat bħal ġel-għal elastomer tal-gomma.
L-ossidu tal-polyethylene jinħall f'acetonitrile, chloroform, dichloromethane, dichloroethane, trichloroethane, trichloroethylene, benżin, eċċ., F'temperatura tal-kamra. Meta msaħħan sa 30-60 grad, jinħall fit-toluene, xylene, acetone, 1,4-dioxane, eċċ. Il-viskożità ta 'soluzzjonijiet milwiema ta' ossidu tal-polyethylene hija relatata mhux biss mal-piż molekulari tal-polimeru u l-konċentrazzjoni tas-soluzzjoni, iżda wkoll mat-temperatura tas-soluzzjoni, ir-rata ta 'shear, u l-konċentrazzjoni ta' melħ inorganiku miżjud. Il-viskożità tas-soluzzjoni tonqos maż-żieda fit-temperatura. Għal polimeri b'piż molekulari ta' (1–50) × 10⁵, il-viskożità tas-soluzzjoni tista' tonqos b'ordni ta' kobor meta t-temperatura tas-soluzzjoni tiżdied minn 10 grad sa 90 grad. Minħabba n-natura mhux Newtonjana ta 'soluzzjonijiet milwiema, il-viskożità tonqos maż-żieda fir-rata ta' shear. Iż-żieda ta 'melħ inorganiku tnaqqas it-temperatura ta' dissoluzzjoni tal-ossidu tal-polyethylene u l-viskożità tas-soluzzjoni. Il-kobor tat-tnaqqis jiddependi mit-tip u l-konċentrazzjoni tal-melħ.
L-ossidu tal-polyethylene ta 'piż molekulari għoli juri proprjetajiet sinifikanti ta' tkaxkir tal-fibra-anke f'soluzzjonijiet milwiema b'konċentrazzjonijiet taħt 0.1%, u għandu wkoll effett agglomerattiv fuq sospensjonijiet li fihom diversi partiċelli fini. Aktar ma jkun għoli l-piż molekulari tal-polimeru, iktar ikun kbir dan l-effett agglomerattiv. Fil-produzzjoni tal-karta, l-ossidu tal-polyethylene jintuża bħala dispersant għall-polpa, li juri effett agglomerattiv anke f'ammonti żgħar.
Soluzzjonijiet milwiema tal-ossidu tal-polyethylene huma relattivament stabbli f'kundizzjonijiet newtrali jew alkalini, iżda inqas stabbli f'kundizzjonijiet aċidużi, speċjalment f'valuri ta 'pH ta' 3-5. Il-preżenza ta 'jonji tal-metall u ossidanti fis-soluzzjoni milwiema se tippromwovi d-degradazzjoni tal-ossidu tal-polyethylene, li twassal għal tnaqqis fil-viskożità tas-soluzzjoni milwiema. Għalkemm hemm ħafna raġunijiet għat-tnaqqis fil-viskożità ta 'soluzzjonijiet milwiema tal-polyethylene oxide (PE), sakemm ma jkunx hemm ossidant preżenti u jintuża f'kundizzjonijiet newtrali jew dgħajjef alkalini, is-soluzzjoni milwiema tagħha hija relattivament stabbli, u l-viskożità tas-soluzzjoni tibqa' essenzjalment mhux mibdula.
2. Proprjetajiet kimiċi
Għalkemm il-PE għandu stabbiltà kimika tajba, minħabba l-pari ta 'elettroni mhux kondiviżi fuq l-atomi ta' l-ossiġnu ta 'l-etere fil-katina twila tal-polimeru, għandu affinità qawwija ta' bond ta 'idroġenu u jista' jifforma kumplessi ma 'xi monomeri jew polimeri li jaċċettaw l-elettroni. Komposti li jiffurmaw assoċjazzjonijiet mal-PE jinkludu aċidu malejku, aċidu akriliku, aċidu tanniku, aċidu poliakriliku, aċidu polimetakriliku, u kopolimeri ta 'urea u thiourea.
PE ta 'piż molekulari għoli, kemm jekk maħżun f'forma solida, ipproċessat f'termoplastiċi, jew f'soluzzjoni milwiema, huwa sensittiv għad-degradazzjoni ossidattiva. Fl-ipproċessar termoplastiku, il-viskożità tat-tidwib tonqos malajr maż-żieda fit-temperatura u l-ħin; il-viskożità ta 'soluzzjonijiet milwiema f'temperatura tal-kamra tonqos maż-żieda fil-ħin tal-ħażna; dawn huma kollha minħabba degradazzjoni ossidattiva. Il-preżenza ta’ traċċi ta’ perossidi tal-klorur, permanganati, persulfati, u ċerti joni tal-metalli ta’ transizzjoni (bħal Cu+, Cu2+, Fe3+, u Ni2+) taċċellera d-degradazzjoni ossidattiva. Biex tittaffa d-degradazzjoni ossidattiva, l-istabbilizzaturi huma tipikament miżjuda waqt l-ipproċessar termoplastiku jew f'soluzzjonijiet milwiema. Pereżempju, iżżid 0.01–0.5% (bil-piż) ta 'phenothiazine, butylated hydroxytoluene, jew butylated anisole; jew iż-żieda ta '5-10% (bil-piż) ta' isopropanol anidruż, etanol, ethylene glycol, jew propylene glycol għal soluzzjonijiet milwiema tista 'tnaqqas b'mod effettiv ir-rata ta' degradazzjoni ossidattiva.
III. Sinteżi ta 'Ossidu tal-Polyethylene ta' Piż Molekulari Għoli
L-ossidu tal-etilene jgħaddi minn polimerizzazzjoni tal-ftuħ taċ-ċirku biex jifforma ossidu tal-polyethylene ta 'piż molekulari għoli taħt l-azzjoni ta' katalizzatur eteroġenju. Il-mekkaniżmu ta 'polimerizzazzjoni jappartjeni għall-mekkaniżmu ta' polimerizzazzjoni anjoniku ta 'koordinazzjoni. Katalizzaturi effettivi ħafna drabi jkun fihom struttura ta' "metall-ossiġenu-metall", li tindika li żewġ atomi tal-metall huma involuti fit-tkabbir tal-katina. Il-katalizzaturi għall-polimerizzazzjoni ta 'koordinazzjoni jinkludu gruppi hydroxyl u amini ta' metalli alkaline earth bħal kalċju u barju, u gruppi hydroxyl ta 'aluminju, manjeżju u żingu. Serje ta 'prodotti tar-reżina tal-polyethylene oxide granulari bojod b'piżijiet molekulari li jvarjaw minn 5 x 10⁵ sa 4 x 10⁸ ġew ippreparati bl-użu ta' katalizzatur ibbażat fuq kompost organometalliku-. Il-kundizzjonijiet u r-riżultati sperimentali huma deskritti fil-qosor hawn taħt.
Taqsima Sperimentali
(1) Materja Prima u Speċifikazzjonijiet Prinċipali
Katalizzatur (Cat), magħmul minnu nnifsu; Ossidu tal-etilene (EO), kontenut ta 'aldehyde<30 ppm, water content <100 ppm; 120# gasoline (Solv), distillation range 80–120℃, iodine value 0.1–0.3, water content <30 ppm.
(2) Determinazzjoni tal-Piż Molekulari tal-Polimer
Soluzzjoni milwiema ta' 0.05% (bil-piż) ġiet ippreparata minn kampjun. Il-viskożità intrinsika [η] tas-soluzzjoni milwiema ġiet imkejla, u l-piż molekulari medju tal-ossidu tal-polyethylene ġie kkalkulat bl-użu tal-formula Mark-Houwink.
(3) Metodu Sperimentali
Il-katalizzatur kien ippreparat fi flixkun tal-ħġieġ b'erba'-għonq mgħammar b'ħawwad, lembut ta' twaqqigħ, kondensatur ta' rifluss, u termometru. 2. Riżultati u Diskussjoni Sperimentali
(1) Effett tal-Konċentrazzjoni tal-Katalisti
Il-konċentrazzjoni tal-katalizzatur ġiet espressa bħala l-proporzjon molari tal-katalizzatur għall-ossidu tal-etilene (Cat/EO). Ir-riżultati tal-bidla tal-konċentrazzjoni tal-katalist (espressa bħala piż molekulari tal-polimeru u rendiment ta 'polimerizzazzjoni, l-istess hawn taħt) huma murija fil-Figura 1.
Figura 1 Effett tal-Konċentrazzjoni tal-Katalisti
Kif jidher mill-Figura 1, ir-rendiment tal-polimerizzazzjoni jiżdied maż-żieda tal-Kat/EO. Il-piż molekulari tal-polimeru inizjalment jiżdied maż-żieda Cat/EO, iżda jonqos wara li jilħaq ċertu livell. Għalhekk, proporzjon Cat/EO ta '1.1-1.3% (molari) huwa aktar adattat.
(2) Effett ta 'Ammont ta' Solvent ta 'Polimerizzazzjoni
Iċ-ċirku katalitiku eteroġenju -polimerizzazzjoni tal-ftuħ ta 'l-ossidu ta' l-etilene hija polimerizzazzjoni tas-soluzzjoni ta 'demel likwidu, jiġifieri, l-ossidu ta' l-etilene jinħall fis-solvent tal-polimerizzazzjoni, u l-polimeru li jirriżulta jippreċipita barra bħala preċipitat. Ir-riżultati tal-bidla fl-ammont ta 'solvent ta' polimerizzazzjoni huma murija fil-Figura 2. Figura 2. Effett ta 'Ammont ta' Solvent ta 'Polimerizzazzjoni
Kif muri fil-Figura 2, ir-rendiment tal-polimerizzazzjoni jonqos maż-żieda fl-ammont tas-solvent. Il-piż molekulari tal-polimeru jiżdied maż-żieda fl-ammont tas-solvent, iżda s-solvent eċċessiv iwassal għal tnaqqis fil-konċentrazzjoni tal-katalist, li jirriżulta fi tnaqqis żgħir fil-piż molekulari tal-polimeru. Għalhekk, proporzjon tal-piż ta 'madwar 3.0/1.0 bejn is-solvent tal-polimerizzazzjoni u l-ossidu tal-etilene huwa adattat.
(3) Effett tat-Temperatura tal-Polimerizzazzjoni
It-temperatura tal-polimerizzazzjoni hija fattur kruċjali li jaffettwa l-piż molekulari tal-polimeru u r-rendiment tal-polimerizzazzjoni. L-effetti ta 'temperaturi differenti fl-esperiment ta' polimerizzazzjoni tar-reattur ta '20 litru huma murija fil-Figura 3.
Figura 3. Effett tat-Temperatura tal-Polimerizzazzjoni
Kif muri fil-Figura 3, il-piż molekulari tal-polimeru jonqos maż-żieda fit-temperatura tal-polimerizzazzjoni, filwaqt li r-rendiment tal-polimerizzazzjoni jiżdied. Biex tikseb ossidu tal-polyethylene ta 'piż molekulari għoli u ttejjeb ir-rendiment tal-polimerizzazzjoni, użajna temperatura aktar baxxa (10-20 grad) fl-istadju bikri tal-polimerizzazzjoni u temperatura ogħla (35-40 grad) fl-istadju aktar tard, b'riżultati tajbin.
(4) Esperiment ta 'polimerizzazzjoni f'Reattur ta' 20 litru
Ir-riżultati sperimentali taħt kundizzjonijiet ta' proċess favorevoli huma elenkati fit-Tabella 1. Tabella 1. Riżultati tat-Test ta' Polimerizzazzjoni f'Reattur ta' 20L
Kif jidher mit-Tabella 1, ir-rendiment tal-polimerizzazzjoni tal-biċċa l-kbira tal-esperimenti kien ogħla minn 90%, u l-piż molekulari tal-polimeru kien ogħla minn 3.70x106. Il-piż molekulari tal-polimeru f'xi esperimenti kien ogħla minn 4X106.
(5) Degradazzjoni tal-Polimer
Ir-reżina tal-ossidu tal-polyethylene tgħaddi minn degradazzjoni ossidattiva taħt l-azzjoni ta 'ossidanti, dawl ultravjola u sħana, li tirriżulta f'qassjoni tal-katina u tnaqqis fil-piż molekulari. Biex nifhmu d-degradazzjoni tal-polimeru, kejlna l-piż molekulari ta 'porzjon tar-reżina tal-ossidu tal-polyethylene prodotta f'reattur ta' 20 litru kull xahar. Ir-riżultati huma elenkati fit-Tabella 2.
-
Minħabba żbalji ta 'kampjunar u kejl, id-dejta fit-Tabella 2 tvarja ftit. Madankollu, xorta wieħed jista 'jara li wara sitt xhur, il-piż molekulari tar-reżina tal-ossidu tal-polyethylene huwa ogħla minn 3 x 10⁶, bil-biċċa l-kbira tal-kampjuni ogħla minn 3.5 x 10⁸, u xi kampjuni madwar 4 x 10⁶. Ir-rata ta 'degradazzjoni ta' kull xahar fi żmien sitt xhur hija inqas minn 5%.
IV. Applikazzjoni
1. Fl-industrija tal-karta, tintuża bħala separatur tal-fibra twila. Ir-reżina tal-ossidu tal-polyethylene ta 'piż molekulari għoli ġiet ittestjata f'Shanghai Limin Paper Mill, Shanghai Songjiang Pulp Mill, u Beijing Nru . 11 Paper Mill. Kollha jaqblu li l-effett tat-tixrid huwa tajjeb ħafna, li joqrob lejn il-livell tal-prodotti Ġappuniżi PEO-PF.
(1) Esperiment f'Shanghai Limin Paper Mill: Il-konċentrazzjoni tal-ossidu tal-polyethylene kienet 0.05%. Prodotti nnumerati C-tw-4, 5, 6, u C-tw-10 maħlul kompletament fi żmien 24 siegħa. It-taħwid intermittenti intuża għall-ewwel ftit sigħat, wara li t-taħwid waqaf.
1. C-tw-4, 5, u 6 intużaw fuq magna tal-karta tal-wajer-qasira. Il-materja prima kienet 100% polpa tal-qoton, b'taper ta '36·SR, indiċi termogravimetriku ta' 10 g/m², u veloċità tal-magna tal-karta ta '110 m/min. Oriġinarjament, ipproduċiet karta tat-twaletta crepe ta '18±1 g/m². Wara li użaw C-tw-4, 5, u 6, l-uniformità tal-karta tjiebet b'mod sinifikanti, u l-piż tal-bażi naqas għal 16 g/m² (meta mqabbel ma '19 g/m² mingħajr PEO). Il-karta kellha sensazzjoni ratba, b'irtubija ta '85 mm/150 g (meta mqabbla ma' madwar 78 mm/150 g mingħajr PEO). Karta b'piż ta 'bażi ta' 16 g/m³ uriet uniformità eċċellenti, b'dożaġġ PEO ta '0.44 kg/tunnellata ta' karta . 2. C-tw-10 intuża fuq magna tal-wajer taċ-ċilindru b'100% ruttam tal-karta bħala materja prima. Il-kundizzjonijiet tat-taħbit kienu bbażati fuq kampjun żgħir mingħajr tikek tal-polpa. Wara l-użu tal-PEO, l-uniformità tal-karta tjiebet b'mod sinifikanti, u l-piż tal-bażi naqas minn 22 g/m² għal 19 g/m³. Jekk il-feltru u l-wajer tar-ram huma f'kondizzjoni tajba, il-piż tal-bażi jista 'jitnaqqas aktar. Id-dożaġġ tal-PEO kien madwar 0.4 kg/tunnellata ta 'karta.
Shanghai Limin Paper Mill temmen li d-dożaġġ tal-PEO u l-effett ta 'kwalità tiegħu fuq il-karta miksub mill-istitut tagħna huma qrib dawk tal-PEO -PF Ġappuniż. (2) Shangai Songjiang Polpa Mill
Din il-mitħna wettqet produzzjoni ta' prova ta'-skala kbira tal-PEO prodott mill-istitut tagħna u qabbilha mal-prodotti Ġappuniżi tal-PEO-PF. Taħt l-istess kundizzjonijiet ta 'dissoluzzjoni, filtrazzjoni, dilwizzjoni, u żieda, kull test dam 24 siegħa, u pproduċiet karta tat-twaletta b'tessut crepe-b'bażikament l-istess dehra u proprjetajiet fiżiċi.
2. Bħala koagulant
Ir-reżina tal-ossidu tal-polyethylene ta 'piż molekulari għoli intużat bħala koagulant. Instab li l-PEO huwa effettiv ħafna fil-koagulazzjoni ta 'solidi semi-solubbli u sospiżi f'soluzzjonijiet, speċjalment silika solubbli u kollojdali. Iż-żieda ta '0.2 mg ta' PEO għal 100 ml ta 'soluzzjoni tista' immedjatament tikkoagula u tippreċipita kważi s-silika kollha, u l-proċess huwa mgħaġġel, ġeneralment jieħu biss 5-10 minuti. Jista 'jsir f'temperatura tal-kamra, li jagħmilha konvenjenti ħafna biex jintuża.
3. Bħala binder
Reżina tal-ossidu tal-polyethylene b'piż molekulari ta' 3-5 x 10⁵ intużat bħala li jgħaqqad. Instab li l-PEO għandu kontenut baxx ta 'rmied, temperatura baxxa ta' dekompożizzjoni, kontenut baxx ta 'impuritajiet tal-metall alkali li jaffettwaw b'mod sinifikanti l-proprjetajiet tal-ħġieġ, u adeżjoni tajba meta jintuża flimkien ma' legaturi oħra. Barra minn hekk, ir-reżina tal-ossidu tal-polyethylene tista 'tintuża wkoll bħala reducer tat-tkaxkir likwidu, sustanza li tħaxxin, materjal tal-ippakkjar li jinħall fl-ilma, eċċ., U l-oqsma ta' applikazzjoni tagħha huma wiesgħa ħafna.
