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:

6Н7О2(ОН)3]m ® [С6Н7О2(ОН)2ОNа]m2О;

2. ксантогенирование:

6Н7О2(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 (Nа24).

6Н7О2(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:

- Н24 – 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.

Наши рекомендации