مقاله پلی كربنات ترمو پلاستیك آروماتیك بر پایه بیس فنول A

توضیحات

  مقاله پلی كربنات ترمو پلاستیك آروماتیك بر پایه بیس فنول A دارای 149 صفحه می باشد و دارای تنظیمات در microsoft word می باشد و آماده پرینت یا چاپ است

فایل ورد مقاله پلی كربنات ترمو پلاستیك آروماتیك بر پایه بیس فنول A  کاملا فرمت بندی و تنظیم شده در استاندارد دانشگاه  و مراکز دولتی می باشد.

توجه : در صورت  مشاهده  بهم ریختگی احتمالی در متون زیر ،دلیل ان کپی کردن این مطالب از داخل فایل ورد می باشد و در فایل اصلی مقاله پلی كربنات ترمو پلاستیك آروماتیك بر پایه بیس فنول A،به هیچ وجه بهم ریختگی وجود ندارد

بخشی از متن مقاله پلی كربنات ترمو پلاستیك آروماتیك بر پایه بیس فنول A :

1- مقدمه
مصرف پلیمرهای پلی كربنات، پلیمرهای كه با گروه –O-C-O- بهم متصل هستند، از ز مان گزارشات اولیه بسیار رشد كرده است Report 1969) (PEP .  تضمین  رشد آینده این صنعت با افزایش شركتهای جدید به 6 تولید كننده سابق این ماده نشان داده شده است رشد تكنولوژی، شامل افزایش گریدهای با كاربرد خاص، امكان رقابت پلی كربنات‌ها را در مصارف مختلف فراهم كرده است.
پلی كربنات‌ها در بین پلیمرهای مختلف از لحاظ پایداری ابعادی مقاومت ضربه و شفافیت بسیار برجسته می‌باشند. مقاومت در برابر شعله آن خوب بوده و توسط بهبود دهنده‌هایی بهتر شده تا گرید خاصی تولید شود. با وجود اینكه پلیمرهای دیگر و فلزات در تعدادی از خواص بتنهایی بهتر از پلی كربنات می‌باشد، اما نیاز به تركیبی از خواص مختلف باعث می‌شود كه پلی كربنات بعنوان تنها امكان انتخاب شود. از سوی دیگر كمی مقاومت در برابر حلالها یك اشكال عمده در بسیاری از كاربردها می‌باشد. بطور كلی پلی كربناتها در تمامی رشته‌های مهندسی پلاستیك رقابت می‌كنند، كه از مصارف عمده آن می‌توان به شیشه‌ها، علامات و روشنایی اشاره كرد.
این گزارش تكنولوژی، هزینه و بازار پلی كربنات‌ها را كه از سه روش فسژنیزاسیون محلولی فسژنیزاسیون بین سطحی و ترانس استریفیكاسیون تهیه می‌شوند را ارائه می‌كند. 2 نوع از دو روش اول و یك نوع از روش سوم ارائه خواهد شد. همچنین نحوه تولید گرید مقام در برابر شعله و  اكستروژن دوباره پلیمر برای تولید گریدهای خاص بیان خواهد شد.
این تحقیق به پلی كربنات ترمو پلاستیك آروماتیك بر پایه بیس فنول A محدود است، كه مهمترین مزیت پلی كربنات از نقطه نظر تجاری می‌باشند. در PEP گزارش 50، كوپلیمرها فقط با توجه به بیس فنول A و بیس فنول A هالوژنه  و یا مقدار كمی از عوامل سه گروهی شاخه‌ای در نظر گرفته شده است بدلیل عرضه تجاری گریدهای خاصی، می‌بایستی هم كوپلیمرها و آلیاژها را در نظر گرفت، كوپلیمرهایی كه تجاری نیستند و همچنین آلیاژهایی كه پلی كربنات جزء كم هستند در نظر گرفته نمی‌شوند.
این گزارش هیچگونه آنالیزی در مورد پلیمرهای فوم ، پلیمرهای تقویت شده با الیاف و افزودنیهایی     ضد شعله كه موضوع PEPهای مختلف هستند را ارائه نمی‌كند. مواد اولیه خام بیس فنول A . فسژن و تترابروموبیس فنول A (TBBPA) موضوع PEP شماره 81 می‌باشند. منابع اطلاعاتی ، پتنت‌ها، جزوات و مقالات مربوطه از سال 1976 می‌باشد.
 
2- خلاصه
بعد از 7 سال افزایش سالیانه 20% مصرف در ایالات متحده آمریكا، بیش از 60% در سال 1973 افزایش یافت. افزایش در سال 1974 با توجه به منحنی‌های مقدماتی برابر %10 بود كه احتمالاً كمتر از مقدار واقعی آن می‌باشد. با ظرفیت جدید تولید، میانگین افزایش تولید سالیانه 20% یك پیش‌بینی قابل قبول برای كلیه محلهای تولید مانند اروپای غربی، ایالات متحده و ژاپن می‌باشد. مصرف به میزان تجارت بود و همچنین  به كمبود محصولات رقابتی بستگی خواهد داشت. تولید آن با كمبود مواد اولیه ممكن است محدود شود.
بعد از 15 سال از تجاری شدن پلی كربنات، ظرفیت كلی جهان كمتر از 500 میلیون پوند بر سال می‌باشد.
از نقطه نظر رقابتی، تجارت توسط بایر، توابع آن موبای و جنرال الكتریك كنترل می‌شود. یك سرمایه كلان در فروش و سرویس تكنیكی نیاز می‌باشد تا این حكمفرمایی شكسته شود. جنرال الكتریك 75 میلیون دلار فقط در مت ورنون و ایندین فاسیلیتی  (Indian facilities) سرمایه‌گذاری كرده است. میزان تولید، تولید كنندگان عمده در اوایل 1973 بصورت زیر می‌باشد:
 
میلیون پوند بر سال         هزار تن بر سال
بایر                220                100
جنرال الكتریك         150                 68
موبای                 18                40
یكی از مهمترین چیزهای مورد نیاز تعدد گریدهای مختلف می‌باشد. گریدهای جدید خواص زیادی از جمله مقاومت در برابر شعله، مقاومت در برابر آسیب، مقاومت در برابر اشعهuv ، تركیب سفتی و مقاومت ضربه، مناسب بودن برای قالب‌گیری چرخشی و همچنین مناسب بودن برای فومهای ساختاری را دارا هستند. رشد عمده اخیراً در تهیه شیشه، Lighting و علامات می‌باشد. بعنوان شیشه نشكن پلی كربنات‌ها به موقعیت رزین‌های آكریلیك نفوذ كرده‌اند روم و هاس در حل ورود به بازار شیشه‌های پلی كربنات از طریق خرید دستگاههای ورق‌سازی و تجارب از شركت رولند (Rowland) یك شركت كوچك كه رقابت در این بازار حساس به سرمایه را مشكل می‌دانست می‌باشند. روم و هاس امروزه تولید كننده پلیمر پلی كربنات نمی‌باشند مهارت و سرمایه مورد نیاز و همچنین بازار پلی كربنات بیان كننده آنست كه فقط در كشورهایی پیشرفته استفاده خواهند شد.
نفوذ پلی كربنات‌ها به بازار سنتی پلیمرهای دیگر و فلزات، با افزایش تولید و در نتیجه كاهش قیمت آنها بیشتر می‌شود. در سال اخیر این روند قیمت بدلیل افزایش تورم برعكس شده است. حداقل قیمت در ایالات متحده 98 سنت بر پوند در مقایسه با 75 سنت بر پوند و  قیمت تجاری اولیه   می‌باشد. با این وجود، نفوذ در بازار بدلیل تأثیر تورم بر اجناس رقابتی همچنان ادامه دارد.
تولید كنندگان سه روش عمده برای تولید پلی كربنات بكار می‌برند: فسژنیزاسیون محلولی، فسژنیزاسیون بین سطحی و ترانس استریفیكاسیون. فقط كسر كمی از تولید كل توسط ترانس استریفیكاسیون می‌باشد و مقدار عمده تولید از طریق فسژنیزاسیون بین سطحی می‌‌باشد. اما تفكیك دقیق در میزان آن از مقالات مشخص نمی‌باشد. كلیه این روشها به انضمام دو متغیر و یك روش بر ای گرید مقاوم در برابر شعله در این گزارش نوشته شده است.
فسژنیزاسیون محلولی شامل واكنش بیس فنول A با فسژن در حضور پیریدین بعنوان گیرنده اسید ] تا محصول جانبی اسید كلریدریك تولید كند[ و p-t بوتیل فنول (PTBP) بعنوان اختتام دهنده زنجیربا متیلن كلراید بعنوان حلال می‌‌شود. یك پلیمر واحد تكراری تولید می‌شود كه انتهای زنجیر با گروههای p-t بوتیل فنیل اختتام یافته است. پلیمر باز یافت شده، اكسترود می‌شود و بصور ت چیپهایی بریده می‌شود فسژنیزاسیون محلولی بصورت تجاری توسط جنرال الكتریك استفاده می‌شود.
در فسژنیزاسیون بین سطحی، یك فاز Caustic  آبی اسید هیدروكلریك را جذب كرده و از پریدین استفاده نمی‌شود. تری اتیل آمین این واكنش را سرعت می‌بخشد.
فسژنیزاسیون بین سطحی بصورت تجاری توسط شركتهای بایره موبای و تولید كنندگان ژاپنی استفاده می‌شود.
توانس استریفیكاسیون واكنش بین دی فنیل كربنات با بیس فنول A در دمای بالا (elevated) می‌باشد. ملكولهای پلیمری كه از این طریق تولید می‌شود با گروههای فنیل خاتمه می‌یابند. ترانس استریفیكاسیون بصورت تجاری توسط شركت بایر و شركتهای تحت لیسانس آن استفاده می‌‌شود.
جدول 2-1 ارزیابی ما را از تولید گریدهای تزریق پلی كربنات نشان می‌دهند در فسژنیزاسیون محلولی پیوسته (ستون اول جدول) از یكسری راكتور همزن دار استفاده می‌شود. هزینه‌ها بالاتر از فسژنیزاسیون بین سطحی توسط راكتورهای مشابه (ستون دوم) می‌باشد. كه یكی از دلایل آن می‌تواند بدلیل نیاز به بازیافت پیریدین باشد.
در روش راكتور پیوسته (ستون سوم) فسژنیزاسیون بین سطحی در یك راكتور tubular كه بعد از آن راكتورهای ناپیوسته (Batch) همزن‌دار وجود دارد انجام می‌شود. هزینه‌های نشان داده شده بیشتر از هزینه‌های فسژنیزاسیون بین سطحی با استفاده از راكتورهای پیوسته همزن‌دار (ستون دوم) می‌باشد. این امر بدلیل زمان طولانی‌تر واكنش – همانطور كه در پتنت نشان داده شده است- می‌باشد. علی ایحال هیچگونه اطلاعات كینتیكی دقیقی وجود ندارد. راكتور پیوسته توسط ایدمیتسو (Idemitsu)ابداع گردید. اما طراحی پروسس ما برابر با محاسبات اقتصادی ایدمیتسو نمی‌باشد.
فسژنیزاسیون محلولی ناپیوسته (ستون چهارم) برای مقایسه با فسژنیزاسیون محلولی
پیوسته (ستون اول) نوشته شده است. هزینه‌های سیستم ناپیوسته بدلیل نیاز به فضای بیشتر برای راكتور و Surge، 20 میلیون پوند در سال بیشتر می‌باشد. اما اختلافات بطور نسبی كم می‌باشد. زیرا تغییر محصولات در سیستم ناپیوسته ساده‌تر است. و چنین سیستمی در صورت نیاز به تولید گریدهای مختلف در یك مجتمع ترجیح داده می‌شود. در عین حال  موقعیت اقتصادی سیستم ناپیوسته با كاهش ظرفیت تولید بهتر می‌شود.
با وجود اینكه مقایسه‌ها برای گرید تزریق می‌باشد، اما پروسس‌های بحث شده تا با اینجا برای تولید تمام گریدهای پلی كربنات مناسب می‌باشند. ترانس استریفیكاسیون برای تولید گریدهای ویسكوز مناسب نمی‌باشد، بنابراین ارزیابی آن بر اساس نصف ظرفیت گرید تزریق انجام می‌شود. همانطور كه در جدول نشان داده شده است (ستون پنجم) حتی با وجود  ظرفیت كم، حداقل هزینه استهلاك را دارد. و در نتیجه هزینه تولید بسیار مناسبی در مقیاس برابر را خواهد داشت، متاسفانه كیفیت محصول تولید شده توسط روش ترانس استریفیكاسیون كمتر از روشهای دیگر می‌باشد.
با وجود اینكه پلی كربناتها ذاتاً  در برابر سوختن مقاوم هستند ، اما گریدهای خاص مقاوم در برابر شعله كه حاوی هالوژنها و احتمالاً عناصر دیگر می‌باشند عرضه شده‌اند. ما هیچگونه اطلاعات دقیق در مورد تركیبهای تجاری نداریم. ستون ششم جدول یك ارزیابی از پلی كربنات مقاوم در برابر شعله حاوی 5% وزنی برم ( از طریق تترابرموبیس فنول A) را نشان می‌دهد. پلیمر در این مورد از طریق فسژنیزاسیون محلولی پیوسته تولید شده است. در نتیجه ستون ششم می‌بایستی با ستون اول مقایسه شود. كل هزینه مواد برای گرید مقاوم در برابر شعله شامل 3/3 سنت بر پوند از گرید تزریق بیشتر است. با مقایسه، هزینه استهلاك برای گرید مقاوم در برابر شعله (شامل 3 سنت بر پوند هزینه  فروش و تحقیق بیشتر از حالت عادی) 20 سنت بر پوند بیشتر باشد.
بجای استفاده از امكانات ویژه‌ای برای تولید گرید مقاوم در  برابر شعله، می‌توان مستر بچ هایی حاوی مقدار زیاد برم ساخت. سپس این مستر بچ را می‌توان با گریدهای استاندارد آلیاژ كرد و دوباره آنها را اكسترود نمود. ستون آخر هزینه اضافی مورد نیاز برای آلیاژسازی و اكستروژن دوباره را نشان می‌دهد. اشكال شامل قیمت رزین و افزودنیها نمی‌شوند.
در كلیه پروسس‌هایی كه ارزیابی شد، (بجز ترانس استریفیكاسیون) پلیمر در یك نقطه بصورت پودر می‌باشد. در نتیجه افزود نیها را می‌توان قبل از اكستروژن با آن آلیاژ كرد. حتی در این موارد، توانایی تولید مستر بچ‌هایی برای تقاضاهای متغیر بازار مطلوب است. ستون آخر همچنین برای چنین اهدافی نیز قابل اعمال می‌باشد.
بیشترین مقدار تولید  پلی كربنات از روش فسژنیزاسیون بین سطحی می‌باشد كه ارزانتر از فسژنیزاسیون محلولی با پیریدین بعنوان گیرنده اسید می‌باشد. جنرال الكتریك در ابتدا روش دوم را شروع كرد. اما بتدریج از آهك بعنوان گیرنده اسید برای توسعه استفاده نمود، با وجود عدم ارزیابی این روش، اما  انتظار می‌رود كه هزینه‌ها قابل رقابت با فسژنیزاسیون بین سطحی باشد زیرا نیازی به بازیافت پیریدین نیست.
هزینه تولید پلی كربنات عموماً به هزینه مواد علی الخصوص به هزینه بیس فنول A بستگی دارد .
جنبه‌های تكنیكی:
در كنار پیشرفت‌های تكنولوژی، در سالهای اخیر توجه به محیط زیست و ایمنی بیتشر شده است. كلیه این فاكتورها در طراحی‌های این گزارش و همچنین گزارش بروز شده PEP50 در نظر گرفته شده است. همچنین مقالات اخیر اثر جدی خوردگی فلزات تجهیزات را بر روی پایداری پلی كربنات‌ها نشان می‌‌دهد. در نتیجه مواد مقاومتری نسبت به قبل در اینجا مشخص شده‌اند. در نتیجه تغییرات پروسس از دو گزارش نبایستی مستقیماً مقایسه شوند.
فسژنیزاسیون محلولی منجر به حلالیت پلیمر و منومرهای واكنش نداده در متیلن كلراید حاوی پیریدین و هیدروكلرید آن می‌شود. شستشو با آب اسیدی پیریدین و هیدروكلراید آن را از بین می‌برد. اما تأثیری در از بین بردن منومر ندارد منومر و پلیمرهای با جرم  ملكولی پایین ( الیگومر) بویژه در پلیمرهایی كه با غذا در تماس هستند نامطلوب می‌باشند. از بین بردن كامل این اجزا با یك سیستم رسوب 2 مرحله‌ای امكان پذیر است. ضد حلال تازه (هپتان) در تماس با ماده جدا شده، مایع شامل منومر و الیگومر را حل كرده و دو غاب‌ حاصل از صافی عبور می كند. ماده عبور كرده از صافی در مرحله اول پلیمر را رسوب می‌دهد. ماده عبور كرده از صافی كه شامل حلال، ضد حلال، منومر  و الیگومر می‌باشد، تقطیر می‌شود تا مقداری از ضد حلال جدا شود. ماده  پایین برج توسط بخار (محلول ضد حلال بالای برج) دوباره تقطیر شده تا از سطح های انتقال حرارت جلوگیری  شود كه می‌تواند توسط الیگومرهای ویسكوز آلوده گردند. در عین حال پیریدین توسط تقطیر در سیستم قلیایی باز یافت شده و پلیمر رسوب شده خشك سپس آلیاژ و اكسترود شده و بصورت چیپهایی بریده می‌شود. تجهیزات زیادی برای بازیافت مواد از جریانهای پس ماند و همچنین مصرف ضایعات بكار گرفته شده است.
فسژنیزاسیون بین سطحی شامل حلالیت منومر در محلول آبی قلیایی و تمامی آن با فسژن در حضور فاز حلال (متلین كلراید) می‌باشد یك كاتالیست مانند تری اتیل آمین بكار گرفته می‌شود. متغیرهای پروسه از زمان اضافه نمودن كاتالیست فرق می‌كند. پلیمر در متین كلراید حل می شود و بازیافت پلیمر از حلال مانند فسژنیزاسیون محلولی می‌باشد. با این تفاوت كه نیازی به بازیافت پیریدین نمی‌باشد. كارایی بازیافت حلال در فسژنیزاسیون بین سطحی بیشتر از كارآیی آن در فسژنیزاسیون محلولی می‌باشد. بنابراین فقط قسمتی از  مزیت اقتصادی نشان داده شده در جدول 2-1 بدلیل حذف پیریدین از سیستم می‌باشد. خشك كردن پلیمر از یك سیستم آبی احتمالاً بسیار سختر از خشك كردن آن از یك سیستم غیرآبی می‌باشد. اما ما اطلاعات تجربی در این زمینه نداریم.
در كنار رسوب پلیمر با ضد حلال، می توان پلی كربنات را با تبخیر حلال نیز بازیافت نمود. اما فرآیند تبخیر كامل حلال مستلزم كار با یك ماده بسیار ویسكوز می‌باشد. بعنوان راه حل دیگر، یك محلول غلیظ را می توان قلیایی كرد تا ژل تشكیل شود كه آنرا خشك و خرد كرد. این روشها سخت و هزینه بر بنظر می‌رسد و برای جداسازی منومرو الیگومرها مناسب نمی‌باشند. بنابراین در كلیه طراحی‌های این گزارش به غیر از ترانس استریفیكاسیون پلیمر توسط ضد حلال بازیافت می‌شود. در روش ترانس استریفیكاسیون از حلال استفاده نمی‌شود.
در راكتور فسژنیزاسیون بین سطحی كه توسط ایدمیتسو طراحی شده است، بیس فنون A را در محلول قلیایی با فشرده اضافی در حضور متیلن كلراید در جریان توربولونت مجاور می‌سازد. و یك محلول كه با كلروفرم اختتام یافته است تولید می‌شود. این ماده با محلول بیس فنول A اضافی و اختتام دهنده زنجیر در حضور كاتالیست كاند نس می‌‌شود.
 
3- وضعیت صنعت
كاربردهای پلی كربنات بدلیل پیشرفت‌های تكنولوژیكی تولید پلیمر  و تجهیزات بهمراه قیمت قابل رقابت بسیار افزایش یافته است. با پیشرفت تكنولوژی گریدهای مختلفی هم اكنون در دسترس می‌باشد.
جدول 3-1 گریدها و طراحی های مختلف تولیدكنندگان پلیمر خالص بهمراه تولید كنندگان آلیاژها و پلیمرهای تقویت شده را نشان می‌دهد. این اطلاعات از طریق مجلات، مقالات تهیه گردیده و توسط تعدادی از تولید كنندگان بازنگاری شده است.

برای دریافت اینجا کلیک کنید