Minic Diplomski Rad

Click here to load reader

  • date post

    16-Aug-2015
  • Category

    Documents

  • view

    230
  • download

    2

Embed Size (px)

description

gft

Transcript of Minic Diplomski Rad

SVEUILITE U SPLITU KEMIJSKO-TEHNOLOKI FAKULTET Sveuilini diplomski studij kemijske tehnologije UTJECAJ EKSTRUDIRANJA NA TOPLINSKE KARAKTERISTIKE POLIETILENA VISOKE GUSTOE DIPLOMSKI RAD Lana Mini Mat. br. 3 Split, listopad 2010. RadjeizraenuZavoduzaorganskutehnologijupodnadzoromdr.sc.MatkaErcega, doc. u vremenskom razdoblju od svibnja do rujna 2010. godine. Zahvaljujemmentorudr.sc.MatkuErcegu,doc.napredloenojtemi,savjetima, zalaganju, strunoj pomoi i strpljenju prilikom izrade diplomskog rada. ZahvaljujemseidjelatnicimaZavodazaorganskutehnologijukojisumiprilikom izrade praktinog dijela bili od velike pomoi. ZADATAK DIPLOMSKOG RADA 1.Viekratnoekstrudiratipolietilenvisokegustoenalaboratorijskomekstruderu Dynisco LME 230. 2.Primjenomdiferencijalnepretranekalorimetrijeodreditiutjecajbrojaciklusa ekstrudiranja na toplinska svojstva polietilena visoke gustoe. 3.Razgraditidobiveneuzorkeutemperaturnompodrujuod50-550Cpribrzini zagrijavanja 5 Cmin-1 u inertnoj atmosferi. 4.Natemeljuznaajkitermogravimetrijskihkrivuljaodreditiutjecajbrojaciklusa ekstrudiranja na toplinsku stabilnost polietilena visoke gustoe. SAETAK Uovomraduistraivanjeutjecajbrojaciklusaekstrudiranjanatoplinskasvojstvai toplinskustabilnostpolietilenavisokegustoe.Polietilenjeekstrudiranosamputana laboratorijskomekstruderupritemperaturi190Cibrojuokretaja120min-1.Izvorni polietilen i ekstrudirani uzorci analizirani su diferencijalnom pretranom kalorimetrijom i neizotermnom termogravimetrijom. Primjenomdiferencijalnepretranekalorimetrijeodreenjeutjecajbrojaciklusa ekstrudiranja na toplinska svojstva polietilena visoke gustoe.Izvorni uzorak, kao i svi ekstrudiraniuzorci,imajednotaliteikristalite.Ekstrudiraniuzorcipokazujunie taliteuodnosunaizvorniuzorak,teirepikovetaljenja.Toplinetaljenjatakoerse smanjujuporastombrojaciklusaekstrudiranja,takodauzorakekstrudiranosamputa pokazujenajnievrijednosti.Posljedino,smanjujemuseistupanjkristalnosti. Kristalitesenemijenjaznaajnosporastombrojaciklusaekstrudiranja,alisupikovi kristalizacije ekstrudiranih uzoraka iri u odnosu na izvorni uzorak.Neizotermnatermogravimetrijskaanalizaprovedenajeutemperaturnompodruju50- 550Cpribrzinizagrijavanja5Cmin-1ustrujiduika.Toplinskarazgradnjasvih uzorakaodvijaseujednomrazgradnomstupnju,atoplinskastabilnostekstrudiranih uzorakajeslabijauodnosunastabilnostizvornogpolietilena.Najslabijutoplinsku stabilnost pokazuje uzorak nakon osam ciklusa ekstrudiranja. Na osnovi dobivenih rezultata, moe se zakljuiti daekstrudiranje pogorava toplinske karakteristike polietilena visoke gustoe. SADRAJ UVOD ......................................................................................................................1 1. OPI DIO ...........................................................................................................2 1.1. Proizvodnja i potronja plastike u svijetu.....................................................2 1.2. Polietilen...........................................................................................................5 1.2.1. Polietilen visoke gustoe...............................................................................8 1.2.1.1. Postupci proizvodnje polietilena visoke gustoe.....................................8 1.3. Postupci oporabe plastike...............................................................................10 1.3.1. Postupci oporabe polietilena visoke gustoe...............................................12 1.4. Ekstrudiranje...................................................................................................14 1.5. Diferencijalna pretrana kalorimetrija.........................................................16 1.5.1. Odreivanje talita i kristalita te topline taljenja i kristalizacije diferencijalnom pretranom kalorimetrijom prema HRN ISO 11357-3:2009. 17 1.6. Termogravimetrijska analiza.........................................................................20 2. EKSPERIMENTALNI DIO..............................................................................22 2.1. Materijal...........................................................................................................22 2.2. Priprema uzoraka............................................................................................23 2.3. Metoda rada i aparatura.................................................................................24 2.3.1. DSC analiza...................................................................................................24 2.3.2. Termogravimetrijska analiza.....................................................................25 3. REZULTATI RADA..........................................................................................27 3.1. Diferencijalna pretrana kalorimetrija.........................................................27 3.2. Termogravimetrijska razgradnja..................................................................33 4. RASPRAVA........................................................................................................43 5. ZAKLJUAK.....................................................................................................45 6. LITERATURA...................................................................................................46 1 UVOD Polietilen(PE)jetermoplastinipolimerlinearnihmakromolekulakojiseubrajautzv. irokoprimjenjiveplastomeresgodinjomsvjetskompotronjomodpreko70milijuna tona.Natemeljumolekulnestruktureisvojstava,polietilensekaokonstrukcijski materijalsvrstavaupolietilenniskegustoe(engl.lowdensitypolyethylene,PE-HD), linearnipolietilenniskegustoe(engl.linearlowdensitypolyethylene,PE-LLD)i polietilenvisokegustoe(engl.highdensitypolyethylene,PE-HD).Polietilenjeilav materijal, velikog modula elastinosti, voskastog izgleda i nepotpune prozirnosti. Budui dajeotporannabrojnekemikalije,postojanpremautjecajuotapalainepropustanza plinove, niske apsorpcije vlage, neotrovan te lako preradljiv, primjenu nalazi u razliitim podrujima,odambalae,poljodjelstva,graevinarstva,prekoautomobilske, farmaceutske,kozmetiketesanitarneindustrije.Njegovagodinjasvjetskapotronjaje preko70milijunatonaibuduidajebiolokinerazgradljivuokoliu,jednostavnim odlaganjemnjegovabisekoliinauokoliukontinuiranopoveavala.Istraivanja pokazuju da odlaganje plastinog otpada, pa tako i onog od polietilena, valja izbjegavati jertoznainesamoekolokuveiekonomskutetu,aizakonskimaktimasenastoji poveatikoliineoporabljeneplastike.Stogaserazvijajurazliitipostupcioporabe plastinogotpada,meukojimasunajpoznatijipostupcimaterijalneoporabe- recikliranja.Postupcimaterijalneoporabetaljevinskisupostupcikojiestoukljuuju postupak ekstrudiranja. Svrhajeovogradaodreditiutjecajbrojaciklusaekstrudiranjanatoplinskasvojstvai toplinskustabilnostpolietilenavisokegustoeprimjenomdiferencijalnepretrane kalorimetrije i termogravimetrijske analize. 2 1.OPI DIO 1.1.Proizvodnja i potronja plastike u svijetu Proizvodnjaplastikeusvijetujeukontinuiranomrastuuposljednjih60-takgodina. Ukolikosekaopolaznagodinauzme1949.,kadajeproizvedenookomilijuntona, dobiva se kontinuirana stopa rasta od oko 9 % (slika 1). U svijetu je 2008. proizvedeno 267 milijuna tona polimernih tvari i materijala, od toga 245 milijuna tona plastike i 22 milijuna tona prirodnoga i sintetskoga kauuka.1 2832672385011002002960501001502002503001940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010 2020GodinaProizvodnja / milijun tona Slika 1. Vremenski tijek svjetske proizvodnje polimernih tvari i materijala (1950.-2008.)2 3 Naslici1vidljivojesmanjenjekoliineproizvedeneplastikeuslijedtrenutne ekonomskekrizeusvijetu,takodajeusvijetu2008.proizvedeno16milijunatona polimernihtvariimaterijalamanjenegou2007.(15milijunatonaplastikemanjei1 milijun tona prirodnoga i sintetskoga kauuka manje nego u 2007.).U svijetu je 2007. proizvedeno ukupno 185 milijuna tona irokoprimjenjivih plastomera (polietilen niske gustoe (PE-LD), linearni polietilen niske gustoe (PE-LLD), polietilen visokegustoe(PE-HD),polipropilen(PP),poli(vinil-klorid)(PVC),polistiren(PS)i pjenastipolistiren(PS-E))odegajenajvierazliitihtipovapolietilena(39%), polipropilena (25 %), te poli(vinil klorida) (19 %) (slika 2). Slika 2. Udjeli pojedinih irokoprimjenjivih plastomera u svjetskoj proizvodnji u 20071 Konstrukcijskihjeplastomera2007.usvijetuproizvedenonetomanjeod20milijuna tona, od ega je najvie akrilonitril/butadien/stirena (ABS-a) (41%), te poliamida (PA) i polikarbonata (PC) (svaki s udjelom od 15%) (slika 3). 4 Slika 3. Udjeli pojedinih irokoprimjenjivih plastomera u svjetskoj proizvodnji u 20071 Svjetskapotronjaplastikeu2007.iznosilaje215milijunatona,odegana irokoprimjenjive plastomere otpada preko 85 % (slika 4). Slika 4. Udjeli pojedinih vrsta plastinih materijala u svjetskoj potronji 20071 5 Tako velike koliine upotrijebljene plastike stvaraju i velike koliine plastinog otpada, pa se plastini materijali, iako nezamjenjivi u suvremenom drutvu, smatraju jednim od velikih ekolokih problema dananjice. Zadnjih je godina zabiljeen i znatan rast cijena sirovina i energije, pojaana je globalna konkurencijameuproizvoaimapolimernihmaterijalaipolimernihproizvoda,tesu poveani zakonski zahtjevi za oporabom plastike posebice u podruju ambalae, tako da postupci oporabe plastike dobivaju sve veu vanost. 1.2. Polietilen Polietilennajjednostavnijijepoliugljikovodik,aujednoijedanodnajpoznatijihi najvanijihpolimeradananjice.Industrijskiseproizvodipolimerizacijometena, CH2=CH2 (jednadba 1), a laboratorijski se moe dobiti i od diazometana, CH2N2.

nCH2=CH2 (-CH2-CH2-)n Jednadba 1. Reakcija dobivanja polietilena3 Najvanijistrukturniparametrikojiizravnoutjeunasvojstvapolietilenasu:stupanj kristalnosti,prosjenamolekulnamasairaspodjelamolekulnihmasa.Ponavljane jedinicepolietilenasu-CH2-CH2-kojevrlolakoomoguujunjegovukristalizaciju. Polietilenkristalizirauizduenojcik-cak,odnosno,trans-konformaciji,aostupnju kristalnosti, odnosno omjer