Обоснование необходимости пластификации
Обоснование необходимости пластификации
Рыхлый ПП - r = 100 кг/м3, измельченный непрессованный – 300 кг/м3, прессованный – Р = 1500 кг/см2 и r = 1250 кг/м3, Р = 1200 кг/см2 и r = 1560 кг/м3. Расчетная плотность 1650 – 1670 кг/м3.
Для НЦ характерны силы межмолекулярного взаимодействия:
- межмолекулярные силы притяжения (силы Ван-дер-Ваальса);
- водородные связи (8 – 34 кДж/моль).
Общая энергия связи между молекулами по всей их длине значительно превышает энергию связи между отдельными звеньями цепи, поэтому оторвать одну молекулу от другой трудно.
Требования к растворителям
1) высокая пластифицирующая способность;
2) должен легко удаляться в ходе процесса;
3) быть нейтральным, нетоксичным и безвредным;
4) не должен снижать химическую стойкость;
5) должен быть дешевым т иметь широкую сырьевую базу.
В качестве растворителя используются:
= 300 – 350 кг/см2.
4) температура спирта: с увеличением температуры обезвоживание увеличивается.
При увеличении температуры молекула спирта наиболее подвижна, т.е. имеет меньшую вязкость; способность спирта взаимодействовать с пироксилинами с увеличением температуры снижается.
Обезвоживание проводят при температуре 30 – 40 ºС.
Аппаратура для обезвоживания
Первоначально применялись диффузоры.
Недостаток: большой расход спирта.
Диффузоры были заменены на центрифуги и гидравлические пресса.
В наше время используются центрифуги для обезвоживания пироксилинов ВГ – 1000 – 400.
1 – металлическая корзина;2 – металлический кожух;3 – конус;4 – вал;5, 6 – крышка;
7 – трубка, по которой подается этиловый спирт.
Загружается по три мешка пироксилина снизу и сверху.
Режим обезвоживания:
- загрузка 60 кг на сухой вес;
- смачивание отработанным спиртом 70 – 75 º Тр, объем спирта 5 – 10 л;
- разгон центрифуги 1 минута;
- заливка отработанного спирта в период разгона и уплотнения 50 – 80 л;
- предварительный отжим и уплотнение примерно 4 – 6 минут;
- заливка спирта – ректификата 70 – 100 л в течении 4 – 5 минут;
- последний отжим 7 минут;
- загрузка и выгрузка пироксилина 3 – 8 минут;
- полный оборот центрифуги 22 – 53 минуты.
Полная работа примерно 1 час.
За рубежом используют гидравлический пресс Лумиса.
Обезвоживание заключается в подпрессовке навески пироксилина с последующем продавливанием через частично обезвоженную массу этилового спирта.
Полный цикл составляет примерно 5 – 8 минут.
Недостатки:
- продукт получается в идее плотноспрессованной лепешки;
- нужен дополнительный аппарат для измельчения.
Приготовление пороховой массы
Назначение данной операции: приготовление однородной массы и придание ей пластичных свойств, позволяющих обеспечить формование пороховых элементов.
На эту фазу поступает обезвоженный спиртовой пироксилин 25 – 28 %, а также раствор ДФА в этиловом спирте и в зависимости от марки пороха все соответствующие добавки.
цепных макромолекул. Волокна НЦ имеют пористую структуру с широко развитой внутренней поверхностью. Макромолекулы и пачки НЦ удерживаются друг относительно друга за счет сил межмолекулярного взаимодействия.
2) полимерные молекулы растворителя до момента взаимодействия с НЦ находятся в виде комплексов, составленных из однотипных молекул, при использовании комбинированных растворителей в их массе образуются смешанные молекулярные комплексы, состоящие из разнообразных молекул.
3) при сближении молекул растворителя с полимерными группами НЦ –ОNО2, -ОН, происходит разрушение молекулярных комплексов растворителя, полимерные молекулы растворителя вступают в силовое взаимодействие с полимерными молекулами с образованием сольватных комплексов, при этом нейтрализуется силовое поле полимерных группировок, ослабляется межмолекулярное взаимодействие и происходит раздвижка макромолекул НЦ, что способствует диффузии большей растворителя по капиллярам волокна. Диффузия растворителя способствует силам осмотического характера.
4) в ходе распространения молекул растворителя по всему объему и образования сольватных комплексов на полимерных функциональных группах происходит постепенное разрушение сложной надмолекулярной структуры НЦ.
В результате полимерная масса становится пластичной и пригодной для технологической переработки.
Прессование пороховой массы
Во время прессования происходят следующие операции:
1) завершение пластификации пироксилинов под воздействием давления;
2) уплотнение пироксилинов за счет нарушения фибриллярной структуры, ликвидация микро- и макро- пустот, увеличение степени ориентации и плотности упаковки набухших волокон, фибрилл, пачек, макромолекул, причем большая ориентация происходит в направлении выпрессовывания, за счет этого пороховые элементы имеют большую механическую прочность;
Для вымочки используют железобетонные резервуары – бассейны.
Конец процесса вымочки определяется анализом на содержание не удаляемых летучих веществ.
Сушка и увлажнение пороха
После свободного слива влажность пороха составляет 20 – 25 %. Гигроскопическая влажность для готового пороха в среднем составляет 1,5 %.
В процессе сушки порох обычно пересушивают, а затем путем увлажнения доводят содержание влаги до нормы, предусмотренной ТУ.
В соответствии с классификацией академика Ребиндера различают следующие формы связи влаги с материалом:
- химическая форма связи (кристаллогидраты солей);
- ФХ форма связи (адсорбционно-связанная влага);
- механическая форма связи (капиллярная влага и влага, удерживаемая на поверхности за счет сил смачивания).
Применительно к сушке имеем дело с ФХ и механической формами связи.
В качестве сушильного агента для сушки пороха используется воздух.
Основные факторы, определяющие характер процесса сушки пороха:
- режим сушки, который включает температуру, влажность, скорость и направление потока воздуха;
- ФХ свойства пороха.
Для сушки пороха по периодической схеме используются аппараты двух типов:
- шахтная сушилка;
- столовая сушилка.
В столовую сушилку загружается 5 – 10 т пороха толщиной 20 – 50 см.
Время сушки определяется маркой и размерами высушиваемого пороха (20 – 120 ч).
В зависимости от марки пороха содержание влаги по ТУ 1,0 – 1,8 %, но на практике порох, как правило, пересушивают.
Продувка пороха осуществляется воздухом с температурой 15 – 20 ºС, относительной влажности 75 – 90 %.
Необходимость пересушивания и увлажнения объясняется тем, что:
- прямой сушкой трудно достичь такого содержания влаги в порохе, которое он должен иметь по ТУ;
- равновесное содержание влаги в порохе зависит от порядка введения влаги, т.е. имеем дело с гистерезисовой влагой.
Если содержание влаги в порохе достигается сушкой, то оно будет больше, чем при увлажнении после сушки.
Время увлажнения 5 – 10 ч.
Шахтная сушилка по конструкции аналогична шахтной провялке. Она используется для сушки только зерненых порохов.
Флегматизация ПП
В качестве флегматизатора используется камфара (1 – 2 % от количества пороха).
Также в качестве флегматизатора используется ДНТ. Он снижает скорость горения пороха.
Для улучшения сыпучести и уменьшения электризуемости пороха в аппарат вводят 0,3 – 0,4 % графита.
Для сохранения химической стойкости пороха в спиртовой раствор камфары вводят до 0,2 % ДФА.
В один полировальный аппарат может
Резка пороховых шнуров
Для резки зерненых порохов применяется резательный агрегат РА-1-2.
Необходимость двухступенчатой резки обусловлена разной скоростью движения пороховых шнуров, выходящих из пресса.
Скорость выхода шнура из Ш-2В 5 – 6 м/мин.
В зависимости от марки количество трубок может быть различным.
Для резки порохов трубчатой формы используется 55-ти секционный станок.
Длина трубки до 1м.
Рекуперация растворителей
(улавливание растворителя и повторное его использование в производстве)
Если готовится порох мелких марок (ВТ, ВУ), то основное количество растворителя теряется на фазе прессования, приемки и предварительной провялки.
При изготовлении зерненых порохов средних и крупных марок (7/7, 14/7) основное количество растворителя теряется на фазе прессования.
На фазе вымочки теряется 10 – 12 % растворителя для порохов мелких марок и 24 – 27 % для порохов трубчатой формы.
Наиболее простым методом улавливания паров растворителя является метод конденсации. Он не нашел широкого применения.
Метод абсорбции: в качестве поглотителя использовали крезол, воду и серную кислоту. Вследствие своей малой эффективности был вытеснен методом адсорбции. Основным аппаратом в улавливании растворителя является адсорбер.
Транспортировка паров путем отсасывания их вместе с воздухом от различного оборудования называется капсюляцией.
Приспособления, при помощи которых отсасывается растворитель, называются капсюлирующими устройствами. Они имеют различную конструкцию в зависимости от основного технологического процесса и устройства аппарата. Они выполняются в идее зонтов, воронок, поддонов.
Эффективность улова характеризуется коэффициентом капсюляции, он представляет собой отношение количества улавливаемого растворителя к количеству всего выделяемого растворителя.
Капсюляция растворителя применяется в тех случаях, когда концентрация спирта и эфира в паро-воздушной смеси составляет не менее 2 – 3 г/м3.
Максимально допустимая концентрация спирто-эфира 30 г/м3, если она больше, то смесь разбавляют воздухом.
Нижний предел взрывоопасной концентрации для эфира 52 г/м3, а для спирта – 80 г/м3.
Висциновый фильтр нужен для того, чтобы улавливать пыль.
Висциновое масло: его характерная особенность – не плавится при высокой температуре и не замерзает при низкой температуре.
Огнепереградитель: его действие основано на неспособности взрывоопасных смесей растворителя с воздухом гореть в узких каналах и щелях, т.к. в этих условиях тепло, выделяемое при горении, быстро поглощается насадкой.
В качестве такой насадки используют гравийную насадку. Конструктивно гравийный огнепреградитель представляет собой два перфорированных цилиндра, выложенных внутри металлическими сетками.
Специальные преградительные устройства.
Вентилятор.
Калорифер.
Адсорбер.
В качестве адсорбентов используют силико гель и активированный уголь.
Основной характеристикой адсорбента является его активность, т.е. адсорбционная способность к парам растворителя. Она определяется количеством поглощенного растворителя на единице массы адсорбента.
Технологический процесс производства вискозного зерна включает
следующие операции:
- получение алкалицеллюлозы (щелочной Ц);
- ксантогенирование щелочной Ц и приготовление вискозы;
- прядение вискозной нити;
- приготовление вискозного сырья.
1. процесс мерсеризации:
[С6Н7О2(ОН)3]m ® [С6Н7О2(ОН)2ОNа]m +Н2О;
2. ксантогенирование:
[С6Н7О2(ОН)2ОNа]m + СS2 ® [С6Н7О2(ОН)2 – О – С – S - Nа]m.
Раствор ксантогената Ц в едком натре называют вискозой.
Для уменьшения вязкости вискозы ее выдерживают при постоянной
температуре порядка 60 часов. (т.е. идет процесс созревания вискозы).
3. если раствор ксантогената Ц продавливать через фильеры ванны с осадительным раствором, то получается вискозная нить.
Ванна с осадительным раствором представляет собой раствор серной кислоты, содержащий раствор сульфата натрия (Nа2SО4).
[С6Н7О2(ОН)2 – О – С – S - Nа]m ® [С6Н7О2(ОН)3]k + СS2 + NаНSО4.
Далее идет этап промывки нитей теплой и холодной водой. Затем нитьрежется на отрезки длиной 1,5 – 2 мм. Далее отрезки идут на стадию получения ВП.
Длина зерен 1,5 – 2 мм, диаметр 0,15 – 0,25 мм.
Эти зерна подвергаются нитрации. Нитрующим агентом является катион нитрония.
Состав нитрующей кислотной смеси:
- Н2SО4 – 27 %;
- Н2О – 3 %;
- НNО3 – 70 %.
Время нитрации не менее 1,58 часов, температура 30 – 40 ºС.
Далее идет стабилизация ВП (ацетанилид – 1,5 %).
Далее идет отделение от воды и сушка. Перед сушкой зерна опудривают графитом для снижения электризуемости.
После сушки отделяется свободный графит от зерен и далее идет на мешку, испытания и укупорку.
Обоснование необходимости пластификации
Рыхлый ПП - r = 100 кг/м3, измельченный непрессованный – 300 кг/м3, прессованный – Р = 1500 кг/см2 и r = 1250 кг/м3, Р = 1200 кг/см2 и r = 1560 кг/м3. Расчетная плотность 1650 – 1670 кг/м3.
Для НЦ характерны силы межмолекулярного взаимодействия:
- межмолекулярные силы притяжения (силы Ван-дер-Ваальса);
- водородные связи (8 – 34 кДж/моль).
Общая энергия связи между молекулами по всей их длине значительно превышает энергию связи между отдельными звеньями цепи, поэтому оторвать одну молекулу от другой трудно.
Требования к растворителям
1) высокая пластифицирующая способность;
2) должен легко удаляться в ходе процесса;
3) быть нейтральным, нетоксичным и безвредным;
4) не должен снижать химическую стойкость;
5) должен быть дешевым т иметь широкую сырьевую базу.
В качестве растворителя используются:
= 300 – 350 кг/см2.
4) температура спирта: с увеличением температуры обезвоживание увеличивается.
При увеличении температуры молекула спирта наиболее подвижна, т.е. имеет меньшую вязкость; способность спирта взаимодействовать с пироксилинами с увеличением температуры снижается.
Обезвоживание проводят при температуре 30 – 40 ºС.