[email protected] +994 99 303 07 01

Polimerləşmə prosesi

Polimerləşmə - aşağı molekullu birləşmələrin (monomerlərin) artan ölçülü zəncirvari komplekslərin axırıncı manqasına aktiv mərkəzlərdə daxil olaraq yüksəkmolekullu birləşmə (polimer) əmələ gətirmə prosesidir. Sənayedə polimerləşməni müxtəlif texnologiyalar əsasında həyata keçirirlər ki, onlar içərisində aşağıdakıları göstərmək
1. Monomer mühitində polimerləşmə. Bu polimerləşdirmə üsulu kütlə polimerləşməsi adlanır.
 2. Məhlulda polimerləşmə
3. Emulsiyada polimerləşmə
 4. Süspenziyada polimerləşmə
   Kütlə polimerləşməsi elə bir üsuldur ki, onu əsas etibarı ilə monomer öncə maye halında olur və əlavə olaraq heç bir həlledicidən istifadə edilmir. Polimerləşmə mexanizmi prosesi oyadan təsirin təbiətindən asılı olaraq radikal, ion və koordinasiyalı-ion kimi müxtəlif prinsiplər əsasında yarana bilir. Radikal polimerləşdirmə prosesləri sənaye miqyasında daha çox hallarda inisiatorun (həyəcanlandırıcının) iştirakı ilə həyata keçirilir. İnisiator olaraq çox zaman üzvü oksidləşdiricilərdən istifadə olunur. Polimerləşmədə reaksiya mühiti homogen, yaxud heterogen ola. Əgər polimerləşmə zamanı əmələ gələn polimer monomer mühitində yaxşı həll olandırsa və ya reaksiyanın aparıldığı temperatur şəraitində maye halındadırsa, o zaman polimerləşmə prosesinin sonunda ya monomerdə polimerin yüksək dərəcədə qatı məhlulu, ya da yüksək temperatur nəticəsində maye halına keçmiş polimer-  monomer qarışığı əmələ gəlir. Belə hal homogen proses olub, layihələndirmə və idarəetmə baxımından öz sadəliyinə görə daha əlverişli sayılır. Reaksiya nəticəsində əmələ gələn polimer öz monomerində həll olmursa, ayrıca iki maye fazası meydana çıxır ki, bu zaman heterogen prosesin özünəməxsus texnoloji xüsusiyyətləri özünü göstərməyə başlayır. Monomer, əmələ gəlmiş polimer və inisiatordan başqa reaksiya sistemində bir sıra komponentlər də mövcud ola bilir ki, bunların sırasında ilk növbədə orta molekul kütləsinin tənzimləmək üçün sistemə verilən əlavələri, stabilizatorları qeyd etmək lazımdır. Sistemə daxil edilən əlavələrin bəziləri polimer molekulları ilə bilavasitə kimyəvi rabitədə ola bilərlər, digərləri isə onunla yalnız mexaniki surətdə qarışmış halda olub, reaksiya kütləsi üzrə molekularası miqrasiya edərək mühitin kontakt səthinə qədər çatmış ola bilirlər. Belə hallar ümumən arzuolnmaz hal kimi qiymətləndirilir, o səbəbdən ki, əldə olunmuş polimerin bir material kimi istifadə sahəsini məhdudlaşdıran amilə çevrilə bilir. Əlbəttə, kütlədə polimerləşdirmə iqtisadi baxımdan daha əlverişli sayılır. Bu ilk növbədə yüksək çevrilmə dərəcəsinin əldə oluna bilməsi ilə əlaqədardır. Digər tərəfdən qeyd olunmalıdır ki, bu üsul prosesin texnoloji cəhətdən daha sadə və etibarlı aparıla bilməsi üçün də əlverişli şərait yaradır. Bu müsbət cəhətlərlə yanaşı onu da qeyd etmək lazımdır ki, kütlədə polimerləşmə prosesində də mühüm qüsurlu cəhət vardır ki, o da polimerləşmə reaksiyası sürətinin monomerin konversiya dərəcəsindən kəskin surətdə asılı olması ilə bağlıdır. Polimerin yüksək qatılığının əldə olunması ilə özlülüyün yüksəlməsi baş verir ki, nəticədə zəncirlərin (xüsusilə də uzun zəncirlərin) qırılma ehtimalı xeyli dərəcədə azalır, yekun polimerləşmə sürəti artır. Qeyd edək ki, bu effekt kütlə polimerləşmə proseslərinin öyrənilməsində mərkəzi problemlərdən birini təşkil edir və çoxsaylı tədqiqat işlərinin mövzusu kimi diqqəti cəlb edir. Polimerləşmə proseslərinin həyata keçirildiyi digər texnoloji üsul suspenziyada polimerləşmədir. Burada özlülük faktorunun prosesin dinamikasına təsiri kütlə polimerləşməsi prosesinə nisbətən o qədər də güclü deyildr. Burada monomer suda damcı şəklində mövcud olur və bu səbəbdən reaksiya mühiti qismən az özlülüyə  malikdir. Bu texnoloji prosesdə həm monomer, həm də inisiator dispers mühit şəraitində qarşılıqlı kontaktda olur. Məsələn stirolun süspenziyada polimerləşmə prosesində inisiator rolunu oynayan benzol peroksid suda pis həll olur və qarışdırıcının təsirindən damcılara çevrilərək süspenziya halına keçir. Süspenziyada polimerləşmənin özünəməxsus üstünlüklərinə ilk növbədə prosesin həyata keçirildiyi reaksiya mühitinin özlülüyünün konversiya dərəcəsindən nisbətən az asılı olması ilə bağlıdır. Bu səbəbdən reaksiyanın gedişində ayrılan istiliyin sistemdən çıxarılması və qarışdırma şəraitinin qismən asanlaşdırılması müşaiyət olunur. Kütlədə polimerləşmə və süspeziyada polimerləşmə proseslərinin müqayisəli təhlili hər şeydən öncə proseslərin viskozimetrik cəhətdən fərqli şəraitdə aparılmalı olduğunu diqqəti cəlb edir. Bu proseslərdə katalitik təsirin müxtəlif miqyas səviyyələrində özünə yer tapması bəzi hallarda fraktal analizin cəlb olunması ilə öz həllini tapır Polimerləşmənin həyata keçirildiyi texnoloji proseslər fasiləsiz və periodik ola bilirlər. Periodik polimerləşmə prosesi müəyyən zaman müddətində həyata keçirilir, proseslərin sonu reaksiyada iştirak edən monomerlərin tamamilə sərf olunması ilə müəyyən olunur. Fasiləsiz polimerləşmə proseslərində monomerlərin fasiləsiz olaraq reaktora daxil olması şəraitində həyata keçirildiyi üçün reaksiya prosesinin başa çatması anlayışı artıq öz mənasını itirmiş olur.
 

 

Periodik polimerləşmə

  Periodik polimerləşmə prosesləri ideal qarışdırma rejiminə çox yaxın olan bir şəraitdə, polimerizatorlarda həyata keçirilir. Belə reaksiya aparatında zamanın istənilən anında reaktor daxilində heç bir fərqli konsentrasiya sahələrinin olmadığını qəbul etmək mümkündür. Lakin reaksiya sürətinin və reaksiya məhsulunun zamandan asılı olaraq dəyişməsi təbiidir və reaktorun idarə olunmasında bu amil hökmən nəzərə alınmalı olur. Periodik rejimli polimerizatorlarda temperatur rejiminin zamandan asılı olaraq dəyişməsi idarə strategiyasının mühim amili kimi diqqəti cəlb edir. Polimerləşmə prosesi əsasən ekzotermikdir. İstilik ayrılma sürəti reaksiya sürətindən asılı olaraq dəyişir. Bir sıra polimerizasiya proseslərində optimal temperatur rejimi ətraf mühit temperaturundan yüksək olur. Bu hallarda ekzotermik effektin nəzərə alınması idarəetmə baxımından özünü daha qabarıq göstərir. Başqa sözlə, belə hallarda polimerizator aparatının avtomatik tənzimləmə vasitələri ilə reaksiya nəticəsində ayrılan istilik miqdarını sistemdən çıxarmaq, temperatur rejimini verilmiş tapşırıq qiymətində saxlamaq lazım gəlir. Əksər polimerləşmə proseslərində polimerizatorun temperatur rejmini sabit saxlamaq üçün onun köynəklərinə soyuducu agent verilir. Polimerləşdirmə proseslərinin temperatur rejimlərinin idarə olunması daha geniş məvhumu özündə birləşdirir. Belə ki, bir sıra polimer istehsalında reaktorun temperatur rejimi zaman ərzində bu və ya digər qanun üzrə dəyişdirilir. Tənzimləmə sistemlərinin tapşırıq qiymətlərinin müvafiq surətdə dəyişdirilməsi yolu ilə proqramlı temperatur idarə sistemləri geniş yayılmışlar. Belə idarəetmə sistemlərində polimerizatorun optimal istilik rejimləri prosesin qeyri-xətti kinetikası ilə əlaqəli öyrənilir və əks rabitə mexanizmi tətbiq etməklə real vaxt rejimində idarə funksiyası həyata keçirilir.

 

Fasiləsiz axında polimerləşmə
  Polimerləşmə prosesini fasiləsiz axında da müvəffəqiyyətlə sənayedə istifadə edirlər. Fasiləsiz axında polimerləşmə proseslərinin də bir sıra üstün cəhətləri vardır. Əgər bu proses stasionar vəziyyətlər şəraitində aparılırsa, bu zaman reaksiya müddəti, reaksiya sürətinin və ya özlülüyün zamandan asılı olaraq dəyişməsi anlayışları burada öz mənasını itirirlər. Lakin bunun əvəzində digər mühüm texnoloji parametrlər meydana gəlmiş olurlar ki, bunlar periodik proseslərdə istifadə olunmur. Reaksiya kütləsinin reaktorda qalmasının orta müddəti bu qəbildəndir. Fasiləsiz axında həyata keçirilən polimerləşmə prosesləri üçün həm qarışdırma rejimli, həm də sıxışdırma rejimli reaktorlar istifadə oluna bilər. Bəzən qarışdırma rejimli reaktorlar ardıcıllığından istifadə edərək kaskad reaksiya sistemləri yaradırlar. Bunlar adları qeyd olunan iki reaktor tipinin birləşməsi kimi də interpretasiya oluna bilər . Şəkildə fasiləsiz axında həyata keçirilən vinilasetatın polimerləşdirmə reaktoru və texnoloji proseslə bilavasitə əlaqədar olan digər aparat və proseslərin sxematik təsviri verilmişdir. Bu prosesdə istifadə olunan reaktor ideal qarışdırma rejiminə çox yaxın götürülmüşdür.