Модернізація технологічного процесу виробництва спінених поліуретанів
Автор: Богатирьов Олександр Сергійович
Кваліфікаційний рівень: магістр
Спеціальність: Хімічні технології високомолекулярних сполук
Інститут: Інститут хімії та хімічних технологій
Форма навчання: денна
Навчальний рік: 2023-2024 н.р.
Мова захисту: українська
Анотація: Поліуретани – полімери кристалічної структури. Залежно від природи вихідних компонентів і будови макромолекул поліуретани можуть бути термопластичними та термореактивними, а вироби з них – пластичними і крихкими, м’якими та твердими. Лінійні поліуретани на основі низькомолекулярних гліколів мають здатність до волокноутворення, при витяжці за рахунок орієнтації макромолекул і збільшенні ступеня кристалічності полімеру відбувається зміцнення волокон. Поліуретани можуть мати різну будова молекулярного ланцюга, але в усіх макромолекулах поліуретанів присутня уретанова група -NHCOO-. Будова ж конкретного поліуретану залежить від будови, молекулярної маси і співвідношення реагентів. Поліуретани переробляються практично усіма існуючими технологічними методами: екструзією, пресуванням, литтям, заливкою на стандартному устаткуванні. На їх основі отримують усі відомі типи полімерних матеріалів і виробів: наповнені, армовані, спінені, листові, у вигляді плит, блоків, профілів, панелей, волокон, плівок. Вироби з поліуретанів можуть бути як прозорі, так і забарвлені в різноманітні кольори. Найбільш широке застосування в промисловості отримали литтєві поліуретанові еластомери. Особливий інтерес представляє застосування литтєвих поліуретанів у виробництві вібростійких деталей і елементів ущільнювачів. У автомобілебудуванні поліуретанові термоеластопласти широко застосовуються для виготовлення підшипників ковзання рульового механізму, елементів для передньої підвіски, вкладишів рульової тяги, самозмащувальних ущільнень, паливостійких клапанів, маслостійких деталей. У взуттєвій промисловості з них виготовляють зносостійкі підошви, а також використовують як штучну шкіру. Поліуретани використовують також як зв’язне для виготовлення деревинностружкових плит, полімербетонів, ефективних клейових сумішей і покриттів в будівництві і машинобудуванні, а також клеїв і протезів медичного призначення. Завдяки своїм цінним властивостям, застосування поліуретану економічно вигідно в широкому спектрі галузей промисловості, у тому числі при виробництві опорних елементів, кілець ущільнювачів, покриттів валів, коліс і роликів. Уретанові еластомери, як конструкційні матеріали, не просто замінюють метали, а іноді і перевершують їх за експлуатаційними властивостями через унікальне поєднання фізико-механічних характеристик. Оскільки проектом виробництва передбачено відносно невеликий обсяг виробленої продукції, було обрано періодичний метод отримання формованого ППУ. Також, для підвищення культури та простоти виробництва, вирішено використовувати двокомпонентну систему. Двокомпонентний періодичний метод виробництва формованого ППУ має ряд переваг: - можливість отримання ППУ різної конфігурації; - легкість запуску/зупинки виробництва (можливість виготовлення точно замовленої кількості ППУ); - пожежо-, вибухо- та токсична безпечність виробництва (готові компоненти А та Б - безпечні); - чистота у виробничому приміщенні; - мінімізація кількості відходів; - можливість отримання виробів з армуючими елементами. Об’єкт дослідження – технологічний процес виробництва спінених поліуретанів. Предмет дослідження – поліуретан. Мета дослідження – модернізувати процес виробництва спіненого поліуретану. Запропоновано модернізувати технологічний процес виробництва блокових спінених поліуретанів і запроектувати періодичний двокомпонентний метод отримання формованого ППУ. Такий метод характеризується простотою, відносною дешевизною використовуваного устаткування і технологічного оснащення. Проте, основна перевага формування полягає у можливості отримання полімеру із заданими формою, розмірами, густиною. Тобто разом з отриманням полімеру ми одразу отримуємо готовий виріб, що практично не потребує ніякої обробки і майже одразу готовий до використання. Здійснено огляд спеціалізованих літературних джерел, розглянуто особливості методів виробництва пінополіуретану, їх переваги та недоліки. На основі отриманих даних було запропоновано формування листів ППУ за двокомпонентною періодичною схемою; Розглянуто характеристики вихідних компонентів, продукту виробництва та хімізм процесу. Запропонована технологічна схема одержання формованого ППУ Проведені матеріальні та теплові розрахунки, розрахунки кількості та об’ємів обладнання, визначенні норми витрат сировини, описане основне обладнання. Для виробництва пінополіуретану запроектована одноповерхова будівля каркасного типу. При розробці компоновочного плану враховані прямоточність виробничого процесу, найкоротші шляхи руху продукції. Проведені економічні розрахунки показують, що продукція є рентабельною. Ключові слова – полімер, поліурутан, ізоціанат, технологія, реакція вспінення, реактор.