Polystyrenyn bolymer a ddefnyddir yn eang gyda nifer o feysydd cais, megis deunyddiau pecynnu, deunyddiau electronig, deunyddiau adeiladu, ac ati. Dros yr hanner canrif ddiwethaf, mae gwahanol ddulliau wedi'u datblygu i syntheseiddio Polystyren, a bydd yr erthygl hon yn canolbwyntio ar gyflwyno nifer o'r dulliau hyn. Mae synthesis Polystyren fel arfer yn mabwysiadu dulliau fel polymerization radical rhydd, polymerization cationig, cyfnewid ïon, ac ati Mae'r canlynol yn ddull synthesis ar gyfer Polystyren:
1. Dull polymerization radical rhad ac am ddim:
Mae dull polymerization radical rhad ac am ddim polystyren yn un o'r dulliau synthesis a ddefnyddir fwyaf. Egwyddor y dull hwn yw defnyddio ychwanegu cychwynwyr radical rhad ac am ddim fel hydrogen perocsid yn yr ateb i gynhyrchu adwaith radical rhydd o fonomer styrene, ac yna mae'r radicalau rhydd yn polymerize yn barhaus, gan ffurfio polymer o'r enw Polystyren yn y pen draw. Yn ystod y broses hon, mae angen hydoddi'r monomer styrene mewn toddydd addas a rheoli tymheredd yr adwaith a'r amser i gyflawni'r effaith polymerization a ddymunir. Mae'n un o'i brif ddulliau cynhyrchu. Mae'r dull hwn yn cynnwys y camau canlynol.
1.1. Paratoi deunyddiau crai:
Yn gyntaf, mae angen paratoi'r deunyddiau crai sydd eu hangen ar gyfer cynhyrchu polystyren. Ar gyfer polymerization radical rhad ac am ddim, defnyddir styrene fel arfer fel y monomer, a defnyddir perocsid benzoyl (BPO) fel cychwynnydd radical rhydd. Mae ansawdd BPO yn amrywio o 2 y cant i 3 y cant.
1.2. Paratoi tanc adwaith:
Mae'r adwaith polymerization yn gofyn am ddefnyddio tanc adwaith, ac wrth baratoi'r tanc adwaith, mae angen ystyried maint yr adweithyddion a chynhwysedd y tanc adwaith. Mae tanciau adwaith fel arfer yn cael eu gwneud o ddeunyddiau megis dur di-staen, plastig wedi'i atgyfnerthu â ffibr gwydr (GRP), neu polyethylen i wrthsefyll adweithiau cemegol a chyflyrau pwysedd uchel.
1.3. Rhag-drin tanc adwaith:
Mae angen i'r tanc adwaith gael ei drin ymlaen llaw i sicrhau nad oes llwch nac amhureddau y tu mewn i'r tanc, a gall wrthsefyll pwysedd uchel paramedrau'r broses. Mae'r stribed gwresogi wedi'i leoli tua 15 y cant o waelod y tanc, y gellir ei gynhesu'n drydanol. Dylai gwaelod y stirrer fod yn gyfochrog â gwaelod y tanc adwaith i gynnal tymheredd unffurf ac amodau troi.
1.4. porthiant adweithydd:
Mae Styrene a BPO yn cael eu rhoi yn y tanc adwaith yn unol â'r gyllideb ac mae angen eu hychwanegu'n feintiol. Ar yr un pryd, mae angen ychwanegu toddydd adwaith i'r tanc adwaith - i wella hylifedd yr adwaith, lleihau gludedd, ac atal tasgu. Mae toddyddion adwaith a ddefnyddir yn gyffredin yn cynnwys ethan, tolwen, neu ddichloromethan.
1.5. Proses ymateb:
Seliwch y tanc adwaith a'i gynhesu i dymheredd penodol, fel arfer rhwng 120 a 150 gradd Celsius, i ddechrau'r adwaith. Yn ystod y broses adwaith, mae BPO yn sbarduno polymerization radical rhydd, a all gael twf cadwyn a ffurfio moleciwlau polymer. Mae'r adwaith yn symud o solid i hylif is-gritigol ac yna i bolymerau gludiog.
1.6. Diwedd yr adwaith:
Pan fydd yr adwaith yn cyrraedd lefel benodol, mae angen ei derfynu. A siarad yn gyffredinol, ar ddiwedd yr adwaith, mae angen oeri'r tanc adwaith i drosi'r polymer o bast i floc solet, ac yna tynnu'r bloc polystyren gwyn o'r tanc adwaith.
1.7. Trin cynhyrchion:
Mae angen prosesu a gweithgynhyrchu'r blociau polystyren a geir, fel arfer trwy falu'r blociau polymer yn ronynnau, dewis morffoleg gronynnau priodol, tynnu amhureddau fel monomerau heb adweithio ac olew iro, ac ehangu'r corff i gael plastigau polystyren sydd ar gael yn fasnachol.
I grynhoi, mae polymerization radical rhydd polystyren yn cael ei ddefnyddio'n helaeth mewn diwydiant, ac mae angen rhoi sylw i amodau gweithredu megis tymheredd adwaith a bwydo manwl gywir i sicrhau bod cynhyrchion polymer o ansawdd uchel yn cael eu cynhyrchu.
2. dull polymerization cationig:
Mae polymerization cationig yn ddull arall a ddefnyddir yn gyffredin ar gyfer syntheseiddio polystyren. Y rheswm pam y gelwir y dull hwn yn bolymerization cationig yw ei fod yn defnyddio cyfansawdd ïonig â gwefr bositif fel catalydd i bolymeru styren. Mantais y dull hwn yw bod gan y polymer wedi'i syntheseiddio bwysau moleciwlaidd unffurf a dosbarthiad pwysau moleciwlaidd cul, felly fe'i defnyddir yn aml i baratoi polymerau dyddodiad â phwysau moleciwlaidd uchel a dosbarthiad pwysau moleciwlaidd cul. Fe'i paratowyd gyntaf trwy polymerization radical rhydd. Gyda'r galw cynyddol am berfformiad polymer, mae polymerization cationig yn raddol wedi dod yn ddull a ddefnyddir yn gyffredin ar gyfer paratoi Polystyren. Mae polymerization cationig yn ddull y gellir ei reoli ac yn effeithlon ar gyfer paratoi polymerau Polystyren o ansawdd uchel. Yn ystod y broses baratoi, mae angen rheoli paramedrau megis amodau adwaith a chyfradd ychwanegu monomer i sicrhau ansawdd y cynnyrch.
Mae'r canlynol yn y camau manwl ar gyfer paratoi Polystyren drwy ddull polymerization cationic.
(1) Paratoi cyfansoddiad system adwaith:
Mae'r system adwaith ar gyfer paratoi Polystyren fel arfer yn cynnwys tair cydran: monomer, cychwynnydd, ac asiant toddiant. Mae'r monomer fel arfer yn styrene, gall y cychwynnwr fod yn amoniwm sylffad (NH4HSO4) neu bersylffad amoniwm ((NH4) 2S2O8), a gall y toddydd fod yn doddyddion dŵr neu organig (fel tolwen neu xylene). Er mwyn sicrhau bod y system adwaith yn cymysgu'n unffurf, fel arfer mae angen cymysgu'r cydrannau hyn yn gyfartal cyn yr adwaith.
(2) Rhag-drin y system adwaith:
Cyn adwaith pellach, mae angen trin y system adwaith ymlaen llaw. Yn gyntaf, dylid glanhau'r adweithydd a'r anweddydd cylchdro yn drylwyr er mwyn osgoi presenoldeb unrhyw amhureddau. Yn ail, mae angen fflysio'r system adwaith â nitrogen i gael gwared ar ocsigen, er mwyn atal ocsigen rhag ymyrryd â gweithgaredd y cychwynnwr.
(3) Ychwanegu cychwynnwr:
Unwaith y bydd y system adwaith yn barod, gellir ychwanegu cychwynnydd. Ar gyfer amoniwm sylffad, fel arfer mae angen ei doddi mewn dŵr ymlaen llaw ac yna ei ychwanegu at y system adwaith. Ar gyfer persylffad amoniwm, caiff ei ddadelfennu fel arfer yn ïonau persylffad ac ïonau amoniwm, ac yna'n cael ei ychwanegu at y system adwaith.
(4) Ychwanegu monomerau:
Pan fydd y cychwynnwr eisoes yn bresennol yn y system adwaith, gellir dechrau ychwanegu monomerau. Dylai cyflymder adio monomerau fod yn araf iawn, fel arfer fesul 2-3 awr. Os ychwanegir y monomer yn rhy gyflym, bydd yn arwain at adwaith polymerization heb ei reoli ac yn y pen draw yn arwain at polymerization gormodol o'r cynnyrch, a allai effeithio ar briodweddau'r cynnyrch.
(5) Cynnydd a rheolaeth ymateb:
Yn ystod yr adwaith polymerization, fel arfer mae angen rheoli paramedrau megis tymheredd adwaith, hyd, a chyfradd ychwanegu monomer i sicrhau ansawdd y cynnyrch. Pan ddefnyddir sylffad amoniwm fel cychwynnydd, mae'r tymheredd adwaith fel arfer yn amrywio o 80 i 100 gradd C a gall yr amser bara am sawl awr. Pan ddefnyddir persylffad amoniwm fel cychwynnydd, mae'r tymheredd fel arfer yn cynyddu i rhwng 110-130 gradd C.
(6) Gwahanu, puro a phrofi cynhyrchion:
Ar ôl i'r adwaith gael ei gwblhau, gellir tynnu'r toddydd yn yr hydoddiant gan ddefnyddio anweddydd cylchdro i gael Polystyren y gellir ei wella. Yn olaf, gellir puro'r cynnyrch trwy gamau megis triniaeth asid a hidlo carbon wedi'i actifadu. Gall y cynhyrchion sydd wedi'u gwahanu a'u puro gael profion ffisegol a chemegol i bennu eu hansawdd a'u priodweddau strwythurol.
3. Dull cyfnewid Ion:
Mae'r dull cyfnewid ïon yn ddull arall a ddefnyddir yn gyffredin ar gyfer syntheseiddio Polystyren. Yn y dull cyfnewid ïon, defnyddir polymer â grwpiau swyddogaethol anionig i gyfnewid catïonau i ffurfio Polystyren. Mae'r dull cyfnewid ïon yn ddull cyflym, effeithlon a chost-effeithiol ar gyfer syntheseiddio polystyren, sydd wedi cael sylw a defnydd eang.
Mae dull cyfnewid ïon polystyren yn dechneg cyfnewid ïon a ddefnyddir yn gyffredin a ddefnyddir i dynnu neu gyfoethogi ïon penodol o hydoddiant. Mae'r dull hwn yn cyflawni gwahaniad a phuro trwy arsugniad ïonau o'r hidlydd trwy safleoedd cyfnewid ïon yn y polymer. Yn yr erthygl hon, byddwn yn darparu cyflwyniad manwl i'r egwyddor, camau gweithredu, a rhai dulliau cymhwyso dull cyfnewid ïon polystyren.
Egwyddor:
Mae'r dull cyfnewid ïon polystyren yn seiliedig ar ddwy egwyddor: theori electrocemegol ac arsugniad.
Theori electrocemegol: Mae'r safleoedd cyfnewid mewn cydrannau cyfnewid ïon polystyren yn bodoli ar ffurf ïonau, sy'n cario gwefrau ïonig a gallant achosi atyniad electrostatig neu wrthyriad ïonau yn yr electrolyte. Gall y rhyngweithiad electrostatig hwn arsugniad yr un math o ïonau gyda'i gilydd neu gyfnewid ïonau cyfatebol â'i gilydd.
Arsugniad: Arsugniad yw sylfaen dull cyfnewid ïon polystyren. Mae yna nifer fawr o safleoedd cyfnewid yn y cydrannau cyfnewid ïon o polystyren, a all ddarparu effeithiau arsugniad ffisegol a chemegol cyfatebol. Yn ôl yr effaith arsugniad cyfatebol, gall cydrannau cyfnewid ïon polystyren arsugniad ïonau cyfatebol yn ddetholus, a thrwy hynny gyflawni effeithiau gwahanu a chyfoethogi.
Camau gweithredu:
Gellir rhannu camau gweithredu dull cyfnewid ïon polystyren yn y camau pwysig canlynol:
(1) Cyn triniaeth: Dylai'r golofn cyfnewid ïon polystyren newydd gael ei thrin ymlaen llaw cyn ei defnyddio i gael gwared ar unrhyw solidau crog ac amhureddau a chyflawni'r perfformiad gorau posibl. Mae'r dulliau cyn-driniaeth yn cynnwys golchi dŵr, golchi asid, a golchi alcali
(2) Cyn-driniaeth sampl: Hidlo neu lanhau'r hydoddiant sampl i gael gwared ar solidau crog solet ac amhureddau. Os oes angen, gellir hefyd calibro pH ac ychwanegu byffer.
(3) Prosesu sampl: Gellir prosesu'r ateb sampl trwy golofn cyfnewid ïon polystyren gan ddefnyddio llif disgyrchiant neu bwysedd uchel. Bydd yr ïonau yn y golofn cyfnewid ïon polystyren yn cyfnewid â'r ïonau yn yr ateb, a bydd yr ïonau yn yr ateb yn cael eu tynnu, tra bydd yr ïonau yn y cyfnod solet yn cael eu cyfoethogi.
(4) Golchi: Dylid golchi'r cyfnod solet wedi'i drin i adnewyddu'r safleoedd cyfnewid a chael gwared ar ïonau gormodol. Mae gwerth pH yr ateb golchi fel arfer yr un fath â'r gwerth pH a gynlluniwyd ar gyfer colofnau cyfnewid ïon polymer.
(5) Desorption: Mae angen dadsugniad ïonau sydd eisoes wedi'u harsugno mewn colofnau cyfnewid ïon polymer, gan ddefnyddio crynodiadau electrolyt cryfach a/neu fwy o doddyddion pegynol fel arfer. Er enghraifft, gellir defnyddio atebion electrolyt cryf fel hydoddiant sodiwm clorid a hydoddiant amoniwm clorid ar gyfer gweithrediadau dadsugniad.
(6) Adfywio: Mae adfywio colofnau cyfnewid ïon polystyren yn dibynnu ar y math o ddeunydd cyfnewid a ddefnyddir ac fel arfer gellir ei gyflawni trwy sawl math gwahanol o ddulliau triniaeth. Er enghraifft, gellir defnyddio asid crynodiad uchel neu atebion alcalïaidd ar gyfer triniaeth i adfer gallu arsugniad colofnau cyfnewid ïon o'r fath. Wrth gwrs, ni ddylid defnyddio cemegau ysgogol cryf i osgoi difrod i ddeunyddiau solet.
Dull ymgeisio:
Defnyddir y dull cyfnewid ïon polystyren yn eang ym meysydd yr amgylchedd, bioleg a fferyllol. Er enghraifft, gellir ei ddefnyddio ar gyfer gwahanu a phuro ïonau pur neu gymysg, Biowahanu a phuro mân, a phuro paratoi yn y diwydiant fferyllol. Mae cwmpas penodol y cais yn cynnwys:
(1) Gwahanu a chyfoethogi ïonau
(2) Tynnu neu gyfoethogi genynnau neu broteinau
(3) Gwahanu Polymerau Ïonig
(4) Addasu datrysiad a gwella sefydlogrwydd fformwleiddiadau
(5) Defnyddir ar gyfer trin dŵr proses ddiwydiannol
I grynhoi, mae dull cyfnewid ïon polystyren yn dechnoleg bwysig a ddefnyddir yn eang mewn labordai a safleoedd diwydiannol. Rydym eisoes wedi cyflwyno camau gweithredu'r dull hwn yn fanwl. Gobeithiwn y gall yr erthygl hon roi dealltwriaeth ac arweiniad dyfnach i ddarllenwyr, a hyrwyddo datblygiad a chymhwysiad technoleg cyfnewid ïon polystyren ymhellach.
Yr uchod yw'r prif ddull synthesis ar gyfer Polystyren. Mae gan y dulliau hyn fanteision ac anfanteision cyfatebol, a dylid dewis y dull penodol i'w ddefnyddio yn seiliedig ar anghenion gwirioneddol y cais.