На бирже курсовых и дипломных проектов можно найти образцы готовых работ или получить помощь в написании уникальных курсовых работ, дипломов, лабораторных работ, контрольных работ, диссертаций, рефератов. Так же вы мажете самостоятельно повысить уникальность своей работы для прохождения проверки на плагиат всего за несколько минут.

ЛИЧНЫЙ КАБИНЕТ 

 

Здравствуйте гость!

 

Логин:

Пароль:

 

Запомнить

 

 

Забыли пароль? Регистрация

Повышение уникальности

Предлагаем нашим посетителям воспользоваться бесплатным программным обеспечением «StudentHelp», которое позволит вам всего за несколько минут, выполнить повышение уникальности любого файла в формате MS Word. После такого повышения уникальности, ваша работа легко пройдете проверку в системах антиплагиат вуз, antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru. Программа «StudentHelp» работает по уникальной технологии и при повышении уникальности не вставляет в текст скрытых символов, и даже если препод скопирует текст в блокнот – не увидит ни каких отличий от текста в Word файле.

Результат поиска


Наименование:


курсовая работа Химия и технология получения поливинилспиртовых волокон периодическим способом с использованием мокрого способа формования волокон

Информация:

Тип работы: курсовая работа. Добавлен: 30.09.2012. Сдан: 2011. Страниц: 11. Уникальность по antiplagiat.ru: < 30%

Описание (план):


ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ  УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО  ОБРАЗОВАНИЯ
Уфимская  государственная  академия экономики  и сервиса
Институт  техники и технологии сервиса
Кафедра Технологии полимерных материалов
 и  отделочного производства 

     
     
     
        Допущен к защите
        Зав. кафедрой
        ________В.М.  Янборисов
        "___"_______________
 
КУРСОВАЯ  РАБОТА
по  дисциплине
«химия  и технология химических волокон»
Тема: «Химия и технология получения ПОЛИВИНИЛСПИРТОВЫХ ВОЛОКОН ПЕРИОДИЧЕСКИМ  СПОСОБОМ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МОКРОГО СПОСОБА ФОРМОВАНИЯ ВОЛОКОН»
КР.ДО.240202.ХТД-41.07551
 
Студент: С.А. Мусина
Руководитель: доцент, к.т.н. Л.А. Доломатова
 
   
   
 
Уфа -2011 

Содержание
Введение…………………………………………………………………………...3
1. Литературный  обзор……………………………………………………………5
2. Общая характеристика химико-технологического процесса………………..7
2.1. Физико-химические  свойства исходных реагентов  и продуктов…………8
2.2. Технологические  стадии процесса получения поливинилспиртового  волокна с использованием мокрого метода формования………………………..15
2.2.1. Получение  поливинилового спирта……………………………………...15
2.2.2. Приготовление прядильного раствора и подготовка к формованию волокна………………………………………………………………………….......16
2.2.3. Схема аппарата для обезвоздушивания прядильного раствора
поливинилспиртового волокна…………………………………………………17
2.2.4. Формование поливинилспиртовых волокон…………………………….19
2.3. Особенности  процесса формования поливинилспиртовых  волокон мокрым методом……………………………………………………………………..19
3. Технологическая  схема получения штапельного  поливинилспиртового волокна……………………………………………………………………………...22
3.1. Описание  технологической линии получения  штапельного поливинилспиртового волокна……………………………………………………………...22
3.2. Технология отделки поливинилспиртовых волокон……………………...23
4. Заключение…………………………………………………………………….28
Список литературы………………………………………………………………29
 


    Введение
                  ... производство обязано науке,
                  но наука бесконечно большим
                  обязана производству.
                      Ф.Энгельс. 

    Цель  курсовой работы – теоретическое исследование химической технологии получения поливинилспиртовых волокон периодическим способом с использованием мокрого способа формования волокон [1].
    Волокна и волокнистые материалы играют важную роль в нашей жизни. Они  обеспечивают потребности человека в одежде и широко применяются  в самых различных изделиях бытового, технического, сельскохозяйственного, медицинского и другого назначения.
    Наряду  с природными волокнами, имеющими тысячелетнюю историю производства и применения, в настоящее время большое  значение приобрели химические волокна. Они стали одним из наиболее многотоннажных продуктов полимерной химии. Их выпуск в мире в 1983 г. превысил 16 млн. т. и примерно сравнялся с производством натуральных волокон. К 2006 году эта цифра увеличилась до 41,2 млн. т.
    Высокие темпы развития производства химических волокон объясняются следующими технико-экономическими факторами [2]:
    -доступность и дешевизна исходного сырья;
    -непрерывность снижения материальных и трудовых затрат на производство химических волокон;
    -постоянное улучшение физико-механических свойств волокон и нитей, обеспечивающее расширение областей их применения в народном хозяйстве;
    -возможность получения волокон с заранее заданными свойствами; разнообразность, а в ряде случаев уникальность свойств; независимость производства химических волокон от климатических условий.
    Создание  производства синтетических волокон  - новый этап в развитии промышленности химических волокон, так как они обладают универсальными, а в ряде случаев даже уникальными свойствами[3].
     Применение химических волокон позволяет расширить ассортимент текстильных изделий. Не менее важным является и тот факт, что свойства природных волокон можно изменять только в очень узких пределах, в то время как свойства химических волокон, варьируя условия формования или последующих обработок, можно направленно изменять в очень широком диапазоне.
 


    1. Литературный обзор
     Получение волокон из водорастворимых полимеров[4]. Использование воды в качестве растворителя волокнообразующих полимеров может явиться одним из перспективных путей. Пригодных для получения волокон водорастворимых полимеров немного. Пока практически применяемым является только поливиниловый спирт, на основе которого получают волокна и нити с высоким комплексом потребительских свойств, как для бытового, так и технического применения. Поливинилспиртовые волокна имеют высокий уровень гигиенических свойств, биостойкость и другие высокие эксплуатационные характеристики для применения в бытовом текстиле. На основе поливинилового спирта целесообразно производить волокна нижеследующих типов: штапельные волокна и жгут, ацеталированные формальдегидом и бензальдегидом. При применении в изделиях бытового назначения они по многим показателям соответствуют хлопку, однако превосходят его по биостойкости
     Существуют  различные способы отделки текстильных  материалов.
     Рассмотрим  способ получения синтетического волокна, которое может быть использовано при создании перевязочных материалов и изделий гигиенического назначения с высоким влагопоглощением, на основе поливинилового спирта [9].
     Метод заключается в приготовлении прядильного раствора, прядении мокрым способом, вытяжке и сушке при высокой температуре, обработке формальдегидом. Это волокно имеет влагопоглощение около 300% [5].
     Однако  при использовании волокна для  указанных целей этот показатель недостаточен.
     Наиболее  близким из числа технических  решений является способ получения поливинилспиртового (ПВС) волокна с повышенной гидрофильностью путем ацеталирования его малеиновым диальдегидом [6]. Влагопоглощение волокна составляет около 470%
     К недостаткам этого способа следует  отнести использование водного  раствора ацеталирующего агента, что  вызывает необходимость применения минеральной соли (сульфата натрия) для уменьшения набухания волокна и катализатора реакции серной кислоты, оказывающей деструктирующее действие на волокно, усложняет процесс его обработки, а также продолжительную тепловую обработку, и недостаточно высокое влагопоглощение.
     Техническим результатом являются получение  ПВС-волокна с высокой влагопоглощающей способностью и упрощение технологического процесса модификации. Технический  результат достигается тем, что  свежесформованное ПВС-волокно ацеталируют альдегидсодержащим ПВС-волокном. При этом альдегидсодержащее и свежесформованное ПВС-волокна смешивают в соотношении от 1:1 до 1:3. Тепловую обработку смеси волокон осуществляют ИК-лучами в течение от 40 до 80 с.
     Существенным  отличием заявляемого способа являются использование для тепловой обработки  ИК-излучения и характер ацеталирующего агента, позволяющие получить волокно  с высоким влагопоглощением и  упростить процесс модификации.
     Обработку ИК-лучами осуществляют на расстоянии 80 мм от поверхности волокна при длине волны 1,2 мкм.
     Известно  использование ИК-излучения для  быстрого нагревания тканей при крашении, для ускорения процесса сушки аппретированных или напечатанных тканей [7]. В этом способе обработка ИК-лучами в процессе химической модификации приводит к неожиданному эффекту значительному увеличению влагопоглощающей способности волокна.
     Альдегидсодержащее  ПВС-волокно получают окислением свежесформованного ПВС волокна 0,4 М водным раствором йодной кислоты в течение 60 мин при температуре 20?C. Окисление ПВС йодной кислотой известно [8]. Использование окисленной йодной кислотой ПВС-волокна в качестве ацеталирующего агента в известном уровне техники авторами не обнаружено.
     Влагопоглощение модифицированных волокон определяли по ГОСТ 3816-81. В качестве источника  ИК-излучения использовали лампу  марки КГ 220-1000-6 (ТУ 16-535-718-78).
     Примеры конкретного выполнения:
     1. Альдегидсодержащее ПВС-волокно  смешивают в соотношении 1:1 со  свежесформованным волокном и  обрабатывают ИК-лучами. При этом  влагопоглощение ацеталированного волокна составляет 780%
     2. Альдегидсодержащее ПВС-волокно  смешивают в соотношении 1:2 со  свежесформованным ПВС-волокном и облучают ИК-лучами. При этом влагопоглощение ацеталированного волокна составляет 855%
     3. Альдегидсодержащее ПВС-волокно  смешивают в соотношении 1:3 со  свежесформованным ПВС-волокном и облучают ИК-лучами. При этом влагопоглощение ацеталированного волокна составляет 660%
     Рассматриваемый способ упрощает технологический процесс за счет сокращения продолжительности модификации и количества технологических операций.
     Полученные  волокна могут быть успешно использованы в качестве перевязочного материала и для создания изделий гигиенического назначения.
     2. Общая характеристика химико-технологического процесса
     Виниловый спирт в свободном состоянии не существует, так как в момент образования он изомеризуется, превращаясь в уксусный альдегид [10]. Поэтому для синтеза поливинилового спирта используется винилацетат (получается из ацетилена и уксусной кислоты), при полимеризации которого получается поливинилацетат.
     Полимеризацию проводят в 80%-ном растворе винилацетата в метаноле. Полученный полимер омыляют щелочью (при 60—80 °С в течение 4 ч) в поливиниловый спирт.
     Уксусная  кислота, израсходованная на получение  поливинилацетата, регенерируется после  образования поливинилового спирта. Таким образом, ее расход сводится только к возмещению неизбежных потерь.
     Для производства волокна используется поливиниловый спирт со степенью полимеризации 1500—1700 [11].
     Поливинилспиртовые  волокна получают из растворов способом мокрого формования или из пластифицированных полимеров (гелей) сухим способом.
     Основными стадиями технологического процесса производства поливинилспиртовых волокон, так же как и других волокон, получаемых методом формования из растворов, являются приготовление прядильного раствора и подготовка его к формованию, формование волокна и его последующая обработка.
     2.1. Физико-химические  свойства исходных  реагентов и продуктов
     Винилацетат (виниловый эфир уксусной кислоты)
СН2=СН—0—СО—СН3.
Винилацетат — бесцветная жидкость с запахом эфира;
     Физические  свойства винилацетата [12]:
Относительная плотность         0,9342
Показатель  преломления          1,3953
20, мн-сек/м, или спз          0,432
Температура плавления Тпл, °С        100,2
Температура кипения Ткип, °С        72,5
Критическая температура Ткритич, °С       228,9
Критическое давление, ркритич, Мн/м2       2,27
кгс/см2           23,1
Теплота образования, кдж/моль        118
ккал/моль            28,3
Теплота сгорания, кдж/моль         2084
ккал/моль            497,8
Теплота испарения, кдж/моль        32,7
ккал/моль            7,8
Теплота полимеризации, кдж/моль       102
ккал/моль           24,3
Винилацетат образует азеотропную смесь с водой (концентрация винилацетата по массе 93,5%):
Температура кипения Ткип, °С       66
Температура вспышки Твспышки, °С (в открытом сосуде)  от —5 до—8
Упругость паров, мм.рт.ст при 0 °С      31;
При 25 °С           113,7
При 50 °С           334,3
Поверхностное натяжение ?, мн/м, или дин/см при 20 °С    23,95.
     Винилацетат хорошо растворяется в обычных органических растворителях; в 100 г воды при 20 °С растворяется 2,4 г винилацетата; в 100 г мономера — 0,1 г воды.
     Химические свойства винилацетата определяются наличием эфирной и винильной групп и влиянием карбонила. Винилацетат легко омыляется растворами щелочей и кислот, образуя ацетальдегид и соль (или уксусную кислоту), которым сопутствуют продукты конденсации альдегида.
     Получение. В промышленности и в лабораторных условиях винилацетат. получают в основном из ацетилена и уксусной кислоты парофазным или жидкофазным методом. По первому способу, получившему наибольшее производственное значение, пары кислоты и ацетилен взаимодействуют при 180—220 °С в условиях гетерогенного катализа (в качестве катализатора обычно используют ацетат цинка, нанесенный на активированный уголь). По второму способу реакция протекает при 50—80 °С в присутствии солей ртути (ацетата, сульфата и др.). Ацетилен обычно берут в избытке для более быстрого выведения из реакционной среды образующегося винилацетата, который в условиях реакции взаимодействует с заметной скоростью, зависящей от температуры, с уксусной кислотой, образуя этилидендиацетат. Эта реакция не существенна для парофазного метода, тем более что в условиях гетерогенного катализа этилидендиацетат распадается на уксусный ангидрид и ацетальдегид. В. можно синтезировать также из ацетальдегида и уксусного ангидрида по реакции, обратной образованию этилиденового эфира из винилацетата, а также взаимодействием этилена с уксусной кислотой и кислородом.
     Поливиниловый спирт
     
     Поливиниловый спирт — твердый полимер белого цвета [12], без вкуса и запаха; нетоксичен; содержит микрокристаллические образования. Поливиниловый спирт может кристаллизоваться при термообработке в интервале 80—225 °С, достигая степени кристалличности 68%; при кристаллизации из растворов многоатомных спиртов могут образовываться пластинчатые монокристаллы и сферолиты. Макромолекулы обычного поливинилового спирта содержат 1,0—2,5% звеньев, присоединенных по типу «голова к голове», и имеют атактическое строение.
     Большая часть гидроксильных групп поливинилового спирта связана водородными связями. Так, при комнатной температуре в связанном состоянии находится около 70% гидроксильных групп. Практически полное разрушение водородных связей наступает при 150 °С. Ввиду наличия большого числа водородных связей поливиниловый спирт растворяется лишь в горячей воде (при температуре 80—100 °С) при перемешивании в течение 2—4 ч. Водные растворы поливинилового спирта нестабильны при хранении: через несколько часов после приготовления начинается гелеобразование. Для придания такому раствору первоначальных свойств его следует, перемешивая, прогреть при 80—90 °С в течение 0,5—1,5 ч. С увеличением в поливиниловом спирте количества остаточных ацетатных групп от 5 до 30% (по массе) в связи с уменьшением плотности упаковки макромолекул скорость растворения полимера повышается, а температура растворения понижается. Поливиниловый спирт, содержащий 8 —10% остаточных ацетатных групп, уже растворяется в воде при комнатной температуре. Растворы поливинилового спирта с увеличением содержания в нем ацетатных групп становятся более стабильными, а при содержании более —16% остаточных ацетатных групп гель вообще не образуется.
     Основным  и единственным для поливинилового спирта растворителем на практике служит вода. Поливиниловый спирт растворим также в диметилформамиде и многоатомных спиртах; устойчив к действию масел, жиров, алифатических и ароматических углеводородов. Молекулярная масса поливинилового спирта в зависимости от способа получения лежит в пределах 5000—1 000 000.
     Ниже  приведены некоторые свойства поливинилового спирта [12]:
Плотность при 20° С, г/см3       1,20 — 1,30
Показатель преломления         1,49 — 1,53
Температура, °С
     стеклования         85
     плавления         220-232
     деструкции         ок. 230
Температурный коэффициент линейного расширения
     (0-45 °С), °C-1        (7-12)·-5
Прочность при  растяжении (20 °С, мол. масса 80 000—200 000),
     Мн/м2         63-120
     кгс/см2         630-1200
Относительное удлинение, %       0—3
Газопроницаемость по водороду,
м3/(м · сек · н/м2)         7,49-10-13
мл/см · сек · мм рт. ст.        10-11
     Химические  свойства поливинилового спирта определяются главным образом наличием гидроксильных групп (содержание их в поливиниловом спирте составляет 38,64% по массе). Поливиниловый спирт вступает в реакции, типичные для многоатомных спиртов. Он способен, например, образовывать сложные и простые эфиры, реагировать с металлическим натрием, альдегидами и кетонами, образовывать при низких температурах (до 10 °С) в водной среде ксантогенат с СS2 и NаОН. Наибольшее значение в практическом отношении имеет реакция поливинилового спирта с альдегидами и кетонами, приводящая к образованию соответственно ацеталей и кеталей.
     Поливиниловый спирт сравнительно легко может образовывать эфиры с двухосновными карбоновыми кислотами.
     Гидроксид натрия NaOH
     Гидроксид натрия NаОН образует твердые белые [13, 14], очень гигроскопичные кристаллы, плавящиеся при 322 °С. Ввиду сильного разъедающего действия на ткани, кожу, бумагу и другие органические вещества он называется также едким натром. В технике гидроксид натрия часто называют каустической содой.
     Взаимодействует с большинством соприкасающихся  с ним материалов; в расплавленном  состоянии сильно разъедает стеклянную, фарфоровую, а при доступе воздуха  и платиновую посуду.
     В воде гидроксид натрия растворяется с выделением большого количества теплоты вследствие образования различных гидратов.
     Гидроксид натрия следует хранить в хорошо закупоренных сосудах, так как он легко поглощает из воздуха диоксид  углерода, постепенно превращаясь в карбонат натрия.
Некоторые свойства гидроксида натрия [13, 14]:
Плотность, г/см3 2,1
Температура плавления, °С 328
Теплота образования из Na2О, ккал/моль 18,0
Теплота растворения, ккал/моль 10,4
Растворимость в воде, моль/л · Н2О   
                при 15° С 26,4
                       30° С 29,8
     Основным  способом получения гидроксида натрия является электролиз водного раствора хлорида натрия.
     Сульфат натрия
     Натрия  сульфат нормальный (сернокислый натрий) Nа2S04 — бесцветные кристаллы, образующие несколько модификаций [15]. Ромбическая форма встречается в природе в виде минерала тенардита:
Плотность, г/см3           2,698
Температура плавления Тпл, °С       884
Теплота образования , ккал/моль       330,9
Растворимость в воде (%)
     При 0°           4,76
     20°             16,3
     32,384°            33,6
     100°             29,8
     Криогидратная точка лежит при 3,85 вес. % сульфата натрия п —1,2°. Из водных растворов выше 32,384° кристаллизуется ромбический Nа2S04, ниже этой температуры— Nа2S04·10Н20, прозрачные моноклинные кристаллы, плотность 1,464—1,481.
     В природе Nа2S04 образует твердые растворы со многими солями (Li2S04, K2S04, Nа2C03), а также двойные соли с другими сульфатами; некоторые из них встречаются в природе; Nа2S04 · Mg2S04· 4Н20 (астраханит), Nа2S04·СаS04 (глауберит), Nа2S04 · K2S04 (глазерит), 2 Nа2S04 · Nа2C03 (беркеит).
     Сульфат натрия применяют в стекольном производстве, при получении сульфатной целлюлозы, в текстильной, мыловаренной и кожевенной промышленности, в цветной металлургии. Сульфат натрия служит сырьем для получения силиката и сульфида натрия. Разработаны способы получения соды, серной кислоты и сульфата аммония из сульфата натрия. Он применяется также в медицине и ветеринарии.
     Формальдегид
     Муравьиный  альдегид (формальдегид; метаналь), химическая формула: СН2
Некоторые физические свойства [14, 16]:
Молекулярная  масса М       30,03
Относительная плотность      0,81534 – 0,91514
Температура плавления Тпл, ?С     -92
Температура кипения Ткип, ?С      -19,2
Стандартная мольная теплоёмкость С?, Дж/моль · K  35,35
Стандартная энтропия образования S?, Дж/моль · K  218,66
Стандартная энтальпия образования ?H?, кДж/моль  -115,9
Стандартная энергия Гиббса образования
             ?G?, кДж/моль    -110,0
Энтальпия кипения ?Hкип, кДж/моль    23,30
     Формальдегид  газ с резким неприятным запахом, хорошо растворим в воде. Обладает антисептическими, а также дубящими свойствами. Водный раствор формальдегида (обычно 40%) называется формалином; он широко применяется для дезинфекции, консервирования анатомических препаратов, протравливания семян перед посевом и т. п. Значительные количества формальдегида используются для получения фенолоформальдегидных смол. Получают формальдегид из метилового спирта путем каталитического окисления его кислородом воздуха или путем дегидрирования (отщепления водорода);
2СН3—ОН+О2 > 2СН2=0+2Н2О
СН3—ОН > СН2=0+Н2
     Эти реакции протекают при пропускании  паров метилового спирта (в первом случае в смеси с воздухом) над нагретыми катализаторами.
 


2.2. Технологические стадии процесса получения поливинилспиртового волокна с использованием мокрого метода формования
2.2.1. Получение поливинилового спирта
     ПВС получают в результате полимераналогичных превращений омылением поливинилацетата в гомогенных условиях (в спиртовом растворе) или в гетерогенных условиях (в виде суспензии в воде) раствором NаОН 0,1 — 0,3 моль на одну ацетильную группу) [3]: 

       

     Синтез  ПВС методами радикальной полимеризации  аналогично синтезу других карбоцеппых полимеров непосредственно из исходного мономера (винилового спирта) невозможен, так как виниловый спирт изомеризуется в ацетальдегид. Поэтому вначале проводят полимеризацию винилацетата, а затем полученный ПВА омыляют до ПВС [3]:
     
     От  условий полимеризации винилацетата и омыления ПВА зависят регулярность строения макромолекулярных цепей ПВС и число оставшихся ацетильных групп. Чем меньше в ПВС остается неомыленных ацетильных групп и чем регулярнее строение макромолекул (меньше число гликолевых группировок и разветвлений), тем выше температуры Тс и Тпл полимера, вязкость прядильного раствора, кратность вытяжки и прочность ПВС волокон.
     Поливиниловый спирт растворяется в воде и органических растворителях, но обычно для формования волокон применяются только водные растворы, различающиеся по концентрации и вязкости.
и т.д.................


Перейти к полному тексту работы


Скачать работу с онлайн повышением уникальности до 90% по antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru


Смотреть полный текст работы бесплатно


Смотреть похожие работы


* Примечание. Уникальность работы указана на дату публикации, текущее значение может отличаться от указанного.