Poliakrilna kiselina. Polimetakrilna kiselina. Polimetil metakrilat. Poliakrilamid. Poliakrilonitril. Sinteza. Svojstva. Područja upotrebe. Metoda proizvodnje poliakrilne kiseline Primjena poliakrilne kiseline

POLIAKRILNA KISELINA (polikarboksietilen) [-CH2CR(COOH)-]n, gde je R = H, polimer akrilne kiseline. Dobiva se radikalnom polimerizacijom akrilne kiseline u vodenom rastvoru ili u organskom mediju. r-trgovci na malo; proces je egzoterman. P. do. i njegove soli su staklaste, lomljive, bezbojne. polimeri; za vas t. staklo. 1060C, za njegovu Na-sol 2300C [za polimetakrilnu kiselinu (u obliku R = CH3) t. staklo. 2280C, za njegovu Na-sol 3100C]. Kada se zagreje kada dođe do anhidridizacije sa formiranjem preema. ciklično anhidridne jedinice, iznad 250°C - dekarboksilacija i umrežavanje. P. do. formira jake komplekse sa ionima prelaznih metala. Well sol. u vodi, dioksanu, metanolu, etanolu, formamidu, DMF-u, ne sol. u svom monomeru aceton, dietil eter, ugljovodonici. Soli alkalnih metala P. do sol. samo u vodenim medijima, zemnoalkalne soli. metali su nerastvorljivi. Dioksan na 300C za P. k.-q-rastvarač; odnos između karakteristika viskozitet [h] i mol. masa M ima oblik: [h] = = 7,6 10-2 M0,5 cm3/g. Za Na-sol P.k. q-rastvarač -1,5 N. vodeni rastvor NaBr na 150C, za njega: [h] = = 0,165·M0,5 cm3/g.

P. k. je slab polielektrolit; u vodenom rastvoru bez soli pKa je 4,8 i raste skoro linearno sa povećanjem stepena neutralizacije (a), na tački poluneutralizacije pKa je 6,8. Viskoznost vodenog rastvora P. k. raste sa povećanjem a; vodene otopine polielektrolita i njegovih soli karakteriziraju polielektrolitski efekt (vidi Polielektroliti).

P. to i njegove soli se koriste u obliku vodenih rastvora: kao stabilizatori i flokulanti koloidnih sistema u tehn. procesi; sredstva za formiranje strukture i zgušnjivači; veziva pri stvaranju, na primjer, materijala za punjenje (u medicini); Antistatik za vlakna i kožu; da se dobiju polikompleksi (vidi Kompleksi polimer-polimer). P.k.-nosač lek. a fiziološki aktivne supstance, enzimi i njegove Fe soli imaju hemostatska svojstva. Umreženi polimeri i kopolimeri akrilnih jedinjenja ionske izmene, uklj. sredstva za stvaranje kompleksa, smole. Za poliakrilatne estre, pogledajte Poliakrilati.

POLIAKRILONITRIL [-CH2CH(CN)-]n, bijeli linearni polimer akrilonitrila; oni kazu m (30-100) · 103; gusto 1,14-1,17 g/cm3; t.glass 85-900C, dec. 2500C; 1,51 kJ/(kg K); r0 1011-1012 Ohm m; kristalizira s mukom. Sol. u polarnim medijima, na primjer. u DMF, DMSO, etilen ili propilen karbonatu, 50-70% vodenih rastvora LiBr, NH4, K ili Na tiocijanata, Na, Ca ili Ba perklorata, ZnCl2, HNO3 i H2SO4. Otapanje u jedinjenjima je praćeno hidrolizom CN grupe. Ne sol. i ne bubri u alkoholima i ugljovodonicima; otporan na vremenske uslove i svetlost.

Kada se zagreje na vazduhu (180-300 0C) dolazi do termohemijskih reakcija. P. se mijenja, praćeno apsorpcijom O2 i oslobađanjem H2O, NH3 (na 2200C), HCN (na 2700C) i dovodi do stvaranja crnog, netopivog, nezapaljivog i nerastvorljivog proizvoda. Basic termičke procese transformacije - intramol. i intermol. ciklizacija, intermolekularna umrežavanje kako bi se formirao stepenasti prostorno strukturirani polimer. Daljnjim zagrijavanjem takvog P. u okruženju inertnog plina na 1000-20000C, dobijaju se karbonski materijali (vidi Ugljična vlakna).

Basic P. metoda modifikacije - kopolimerizacija akrilonitrila sa razgradnjom. vinil monomeri (npr. metil akrilat, vinil acetat, N-vinilpiridin, alil i metalil sulfonati) i variranje sastava kopolimera. Industrija proizvodi gotovo samo modificirane P.-dvostruke ili ternarne kopolimere, čiji je sadržaj akrilonitrila više od 85%. Kopolimerizacija omogućava povećanje pH vrijednosti i smanjenje viskoznosti polimernih otopina, smanjenje krhkosti, davanje afiniteta određenoj grupi boja, smanjenje temperature i smanjenje vremena transformacije polimera u ugljične materijale. Po drugoj fizici i hemiji. Sranje, kopolimeri se praktično ne razlikuju od P.

U industriji se polimeri i kopolimeri dobijaju heterogenom (u vodenim disperzijama) ili homogenom (u rastvoru) radikalnom polimerizacijom akrilonitrila i odn. kopolimerizacija potonjeg sa komonomernim aditivima. Procesi sinteze homo- i kopolimera se suštinski ne razlikuju.

Heterogena. polimerizacija ima niz karakteristika koje je razlikuju od klasične. opcije za emulzijsku ili suspenzijsku polimerizaciju. Djelomični (~7%) rastvor akrilonitrila u vodi. Dakle, početna reakcija. Smjesa koja sadrži 12-25% masenog udjela akrilonitrila je emulzija u kojoj su kapljice akrilonitrila dispergirane u njegovom vodenom rastvoru. Oni koriste sisteme za pokretanje koji su rastvorljivi u vodi, kao što je Fe(II) peroksodisulfat-Fe(II) pirosulfit, ali ne koriste emulgatore. Polimerizacija počinje u vodenom rastvoru i na površini kapi akrilonitrila. Polimerne čestice formirane i istaložene u obje faze sadrže makroradikale koji su zarobljeni i nastavljaju rasti. Posljedica toga je samoubrzavanje reakcije (otprilike do stope konverzije od 20%) i širok MMP polimera. Da bi se smanjilo grananje P., polimerizacija je završena na stepenu konverzije. 60-80%; P. se izoluje iz suspenzije (filtracijom, centrifugiranjem), ispere i osuši.

U homogu. U procesu je inicijator obično 2,2"-azo-bis-izobutironitril. Brzina procesa i molekulska težina P. značajno zavise od prirode rastvora. Dakle, trajanje sinteze P. u vodenoj rastvori ZnCl2 ili Na tiocijanata, u DMSO, DMF je 1,0-1,5 odnosno 1,5-2,5 sati, 9-10 sati, 12-18 sati, respektivno Regulatori rasta lanca se uvode, na primer, izopropil alkohol tokom polimerizacije Na tiocijanata u vodenom rastvoru Homologna polimerizacija u rastvoru je u suštini proces dobijanja rastvora P. za predenje vlakana Da bi se obezbedila mehanička stabilnost Vlaknima je potrebna supstanca dovoljno velike molekulske mase, sa niskim grananjem makromolekula. U tu svrhu se postupak vrši se do stepena konverzije monomera ne više od 50-70%.Monomeri koji nisu izreagovali se uklanjaju iz rastvora.

U poređenju sa homogom. polimerizacija u heterogene u procesu dobijaju P. sa većim mol. mase, dok je u širem opsegu moguće varirati sastave kopolimera, stvarati industrijske. instalacije veće jedinične snage. Stvorenja Prednost polimerizacije u rastvoru je direktna. korištenje dobivenih otopina za formiranje vlakana (nema faza izolacije, pranja, sušenja i rastvaranja polimera). Stoga se u proizvodnji vlakana sve više koristi proces dobijanja polimera polimerizacijom u rastvoru; do početka 80s proizvodnja takvog polimera dostigla je 30% ukupne proizvodnje ovog polimera.

POLIAKRILAMID [-CH2CH(CONH2)-]n, polimer akrilamida. Čvrsta amorfna bijela ili djelomično providna tvar bez mirisa; oni kazu m. 104-107 (u zavisnosti od uslova prijema); gusto 1,302 g/cm3 (230C); t.glass ~ 1900C. Sol. u vodi morfolin, formamid, glicerin, etilen glikol, glacijalna sirćetna kiselina; bubri u propionskoj kiselini, dimetil sulfoksidu i propilen glikolu; ne sol. u alkoholima, ketonima, DMF i nepolarnim rastvorima. Zavisnost između karakteristika viskozitet [h] (cm3/g) rastvora P. i njegova prosječna viskoznost mol. masa se izražava jednačinama: [h] = 2,5 10-2 (u 10% rastvoru NaCl, 25 0C), [h] = 3,73 10-2 (u 1 M rastvoru -re NaNO3, 300C).

Sveci Suhog II. ne mijenjaju se tokom dugotrajnog skladištenja, otporan je na ulja, masti, voskove; na temperaturama iznad 60 0C u vodi se javljaju destruktivni procesi koji mogu dovesti do gubitka pH u vodi. Vodeni rastvori P. podložni su delovanju mikroorganizama. Viskoznost vodenih rastvora (koncentracija manja od 15%) opada sa povećanjem temperature i brzine smicanja, pod uticajem rezidualnih radikalnih inicijatora kao rezultat razaranja glavnih lanaca makromolekula. Otopine su stabilizirane antioksidansima (0,01-5,0% po masi). Usmjerena destrukcija (na primjer, pod utjecajem K2S2O8 na 50-600C) koristi se za regulaciju mol. masa P. u rasponu od 104-106 pri fiksnoj MMP.

R-cije na amidnim grupama se koriste za modifikaciju P. Dakle, tokom alkalne hidrolize pod toplotom. amidne grupe (do 70%) se pretvaraju u COONa grupe, tokom kisele hidrolize - u COOH grupe (reakcija je komplikovana imidizacijom i gubitkom pH), pod uticajem NaClO u alkalnoj sredini (Hoffmannov rastvor) - u NH2 grupe (do 95%), sa interakcijom. sa formaldehidom i dimetilaminom ili drugim sekundarnim aminom u vodenoj sredini (Manichova otopina) - u CONHCH2 (CH3)2 grupu (rastvor je praćen stvaranjem metilolamida, karboksilnih grupa itd.).

U industriji se P., kao i kopolimeri akrilamida (sa metakrilnim i akrilnim jedinjenjima, njihovim solima i esterima, akrilonitrilom, 2-metil-5-vinilpiridinom) dobijaju radikalnom polimerizacijom i odn. kopolimerizacija monomera. Velika proizvodnja P. vrši se: u 8-10% vodenim rastvorima pod uticajem oksidacije-redukcije. sistema, dobijanje gelastih P. sa mol. m. (3-5) · 106, koji je, međutim, težak za transport, skladištenje i obradu; u konc. vodeni rastvori (20%), u reverznim emulzijama i suspenzijama pod dejstvom hemikalija. inicijatori ili jonizujuće zračenje, primanje P. sa mol. m. ~ 107. Naib. Široko korišteni kopolimer akrilamida sa solima akrilne kiseline također se proizvodi polimerizacijom akrilamida u prisustvu. alkalni agensi i alkalna hidroliza P. u reverznim emulzijama i suspenzijama

On će opsaditi. polimerizacija akrilamida u org. R-rastvarač (monohidrični alkoholi, aceton), koji je R-rastvarač za monomer i talog za P., P. dobija se mol. m. 104-105.

P. i akrilamid kopolimeri su efikasni flokulanti, aditivi za dimenzioniranje, flotacijski reagensi, disperzanti, zgušnjivači, agensi za hidrodinamičku redukciju. otpornost na fluide, strukture za formiranje tla, itd.

Polimeri i kopolimeri estera, amida i nitrila akrilne i metakrilne kiseline se kombinuju pod opštim nazivom akrilati.

Poliakrilna kiselina

dobijene polimerizacijom slobodnih radikala. Inicijatori su peroksidi, persulfati, azo i diazo jedinjenja. Polimerizacija se odvija velikom brzinom čak i na niskim (20-25 °C) temperaturama. Najprikladnije je polimerizaciju provesti u otopini. Rastvarač može biti voda, ksilen, benzol. Poliakrilna kiselina je tvrda, mat bijela, lomljiva supstanca koja nalikuje porculanu; rastvorljiva je u vodi, formamidu, malo u alkoholu i nerastvorljiva u monomeru. Na 230--240 0 C počinje da se raspada. Poliakrilna kiselina, dobijena na niskim temperaturama, ima veliku molekularnu težinu, ne otapa se u vodi, već samo bubri.

Makromolekule polimera imaju pretežno linearnu strukturu. Neke jedinice makromolekula poliakrilne kiseline povezane su prema obrascu “head to head”, ali velika većina je “head to tail”:

Polimetakrilna kiselina

Dobijaju se polimerizacijom slobodnih radikala u prisustvu inicijatora koji naglo povećavaju brzinu polimerizacije. Uvođenje metil grupe u -poziciju u molekulu akrilne kiseline donekle usporava proces polimerizacije i olakšava njegovu regulaciju. Izgled polimetakrilne kiseline se ne razlikuje od poliakrilne kiseline. Takođe ima mat belu boju i ima skoro istu tvrdoću.

Polimetakrilna kiselina je rastvorljiva u vodi i nerastvorljiva u nepolarnim rastvaračima. Kako se molekularna težina polimetakrilata povećava, njegova topljivost u vodi se smanjuje. Hemijska svojstva poliakrilnih i polimetakrilnih kiselina su slična svojstvima polibaznih zasićenih organskih kiselina.

Široko se koriste za proizvodnju materijala za završnu obradu kože i obuće, a također i kao emulgatori. Soli poliakrilne i polimetakrilne kiseline koriste se kao zgušnjivači, jer njihovi rastvori imaju veoma visok viskozitet.

Kopolimeri akrilne i metakrilne kiseline sa drugim vinil i divinil monomerima su od velikog značaja. Kada se kopolimerizira s dienima, akrilna kiselina formira gume.

Takve gume mogu se vulkanizirati polivalentnim metalima:

Takve gume su vrlo otporne na toplinu. Neki kopolimeri metakrilne kiseline koriste se kao smole za ionsku izmjenu.

Polimetil metakrilat se dobija polimerizacijom metil metakrilata slobodnim radikalima. Polimerizacija se najčešće provodi blok metodom, jer se tako proizvodi organsko staklo s najboljim optičkim svojstvima. Prisustvo inicijatora i ultraljubičasto zračenje ubrzavaju proces polimerizacije. Kako temperatura raste, brzina reakcije se povećava, ali se molekulska težina smanjuje. Molekularna težina polimera kreće se od 50.000 do 200.000, gustina je 1,18 g/cm 3, temperatura staklastog prelaza je oko 98 °C. Na 260--270 °C polimer se uništava. Polimetil metakrilat je visoko rastvorljiv u acetonu, dihloretanu i nekim esterima. Uglavnom se koristi za proizvodnju organskog stakla.

Ostali esteri metakrilne kiseline koriste se u proizvodnji lakova, filmova, fleksibilnih crijeva itd.

Pored estera akrilne i metakrilne kiseline, veliki praktični značaj ima nitril akrilne kiseline.

Poliakrilonitril se dobija emulzionom radikalnom polimerizacijom akrilonitrila. Inicijatori procesa su najčešće vodikov peroksid, persulfati ili perborati, a disperzioni medij je obično voda. Kako polimerizacija napreduje, polimer se taloži u obliku malih, lako filtriranih čestica.

Poliakrilonitril se ne otapa u rastvaračima pogodnim za otapanje drugih akrilnih smola. --CN grupe sadržane u makromolekulama uzrokuju snažne intermolekularne interakcije.

Poliakrilonitril se rastvara samo u visoko polarnim rastvaračima: dimetilformamidu, dimetilcijanamidu i koncentrisanim vodenim rastvorima određenih soli (KCNS, ZnCl 2, ZnBr 2). Njegova topljivost se smanjuje nakon tretmana vodenim rastvorom formaldehida.

U zavisnosti od uslova polimerizacije, molekulska težina poliakrilonitrila se kreće od 20.000 do 350.000, gustina je oko 1,17 g/cm 3 ; temperatura staklastog prelaza je 80°C, razgrađuje se na 220°C. Kada se zagrije, poliakrilonitril mijenja boju, a proces zagrijavanja uvijek je praćen gubitkom rastvorljivosti.

Poliakrilonitril ima prilično visoka fizička i mehanička svojstva. U pogledu otpornosti na svjetlost, nadmašuje gotovo sve poznate polimere.

Velika količina poliakrilonitrila se koristi za proizvodnju sintetičkih vlakana i plastike. Po svojim svojstvima poliakrilonitrilno vlakno podsjeća na vunu i lako se boji.

Od velikog industrijskog značaja su kopolimeri akrilonitrila sa vinil hloridom, vinil acetatom, stirenom, esterima akrilne i metakrilne kiseline, izobutilenom, butadienom itd. Kopolimeri butadiena sa akrilonitrilom koriste se za proizvodnju gume otporne na ulje. U poređenju sa polistirenom, kopolimeri stirena i akrilonitrila imaju povećanu otpornost na toplotu.

Pošaljite svoj dobar rad u bazu znanja je jednostavno. Koristite obrazac ispod

Studenti, postdiplomci, mladi naučnici koji koriste bazu znanja u svom studiranju i radu biće vam veoma zahvalni.

Objavljeno na http://www.allbest.ru/

Moskovski državni otvoreni univerzitet

Rad na kursu

Na temu: “Poliakrilati”

Disciplina: “Hemija funkcionalno aktivnih lijekova”

Fakultet: Hemijsko-tehnološki

Izvršila: Evstratova I.S.

Provjerio: Ivanova

Moskva 2011

Uvod

1. Akrilni monomeri

1.1 Akrilna kiselina. Hemijska svojstva. Potvrda.

1.2 Metakrilna kiselina. Hemijska svojstva. Potvrda.

Zaključak

1. Akrilni monomeri

Akrilnu (propensku, etilen karboksilnu) kiselinu CH2=CH-COOH prvi je dobio Redtenbacher 1843. godine, koji je oksidirao akrolein srebrovim oksidom, zatim A.M. Butlerov 1860. reakcijom jodoforma sa natrijum etoksidom. Godine 1862. ovu kiselinu je sintetizirao F.F. Beilstein dehidrojodinacija b-jodopropionske i dehidracija b-hidroksipropionske kiseline. Polimerizaciju akrilne kiseline je samo 10 godina kasnije opisao Linnemann.

Homolog akrilne kiseline, a-metilakrilne kiseline, koju je Rem kasnije nazvao metakrilnom kiselinom, dobili su 1865. E. Frankland i Dupp saponifikacijom estera a-hidroksiizobuterne kiseline. Priprema metakrilne kiseline iz aceton cijanohidrina opisana je 1932. godine.

Akrilne i metakrilne kiseline, njihovi estri, nitrili i amidi su vrijedni monomeri čijom polimerizacijom nastaju poliakrilna kiselina, poliakrilati, estri: butil, terc-butil, izobutil, metil i etil akrilati, kao i poliakrilonitri. Akrilatne (akrilne) gume se dobijaju polimerizacijom nekih estera akrilne kiseline ili kopolimerizacijom sa vinil monomerima (2-hloretil vinil eter, vinil hloracetat itd.).

Akrilatne gume su otporne na toplotu, ozon i kiseonik, otporne na UV zračenje i karakterišu niska propusnost gasa.

Poliakrilna kiselina je uobičajen hidrofilni zgušnjivač za razne vodene otopine za industrijsku primjenu. Priprema kiseline akrilnog monomera

Poliakrilati i polimetakrilati se široko koriste u proizvodnji organskog stakla, sintetičkih vlakana, akrilnih smola i raznih emulzija koje se koriste u industriji celuloze i papira, boja i lakova, tekstilnoj, kožnoj i drugim industrijama. Polimetil metakrilat se najviše koristi kao osnova za prozirna organska stakla. Povećanje proizvodnje metakrilnih monomera dugo je ometano visokim troškovima i radnim intenzitetom metoda koje se koriste za njihovo dobivanje. I tek u posljednjih 10-15 godina, zbog potrebe za korištenjem jeftine cijanovodonične kiseline, dobivene u značajnim količinama kao nusproizvod u proizvodnji akrilonitrila oksidativnom amonolizom propilena, kapacitet njihove proizvodnje počeo je značajno rasti.

Kopolimerizacija akrilata s drugim monomerima značajno poboljšava svojstva polimernih materijala i proširuje područja njihove primjene. Tako kopolimeri akrilata sa malom količinom akrilonitrila ili vinil hlorida poboljšavaju otpornost polimernih materijala na većinu rastvarača, kopolimeri sa akrilnom kiselinom povećavaju polaritet akrilata i time poboljšavaju adheziju i sposobnost zgušnjavanja vodenih disperzija, kopolimera za Na primjer, sa N-metilolamidom, sa melaminom, aminima, epoksi spojevima, hlorohidrinom i drugim monomerima koji sadrže reaktivne grupe su osnova ljepila i lakova za hladno i toplo sušenje.

Obim proizvodnje same akrilne kiseline je mnogo manji od obima proizvodnje njenih derivata.

1.1 Akrilna kiselina. Hemijska svojstva. Potvrda

Akrilna (propenska, etilen karboksilna) kiselina CH2=CH-COOH je bezbojna tečnost oštrog mirisa; m.p. 285-286,5 K, bp. 413,9-414,6 K, d420 = 1,0511. Rastvara se u vodi, alkoholu, SHC13, benzenu. Polimerizira se tokom skladištenja.

Akrilna kiselina i njene soli koriste se za proizvodnju vodotopivih polimera i kopolimera, koji se koriste kao završna sredstva, veziva i disperzanti. Otprilike polovina proizvedenih estera akrilne kiseline – akrilata – troši se na proizvodnju boja za unutrašnje i vanjske premaze. Premazi su otporni na habanje, brzo se suše i ne žute. Lakovi na bazi akrilata koriste se za farbanje kućnih aparata i karoserija automobila prskanjem. Značajan dio proizvedenih akrilata koristi se u tekstilnoj industriji. U industriji papira poliakrilati se koriste za premazivanje papira i kartona, kao i za premaze. Etil, butil i 2-etilheksil akrilatni polimeri se često koriste u kombinaciji sa stirenom, vinil acetatom ili vinil esterima kao sastojci mnogih ljepila. Kopolimeri etil akrilata i etilena su vrijedni elastomeri.

U industriji se koriste sljedeće metode za proizvodnju akrilne kiseline:

Hidroliza etilen cijanohidrina;

Hidroliza akrilonitrila;

Hidrokarboksilacija acetilena;

Oksidacija propilena u parnoj fazi sa srednjim stvaranjem akroleina;

1. Hidroliza etilen cijanohidrina

Jedna od opcija za proizvodnju akrilne kiseline temelji se na interakciji etilen oksida s cijanohidrinom da nastane etilen cijanohidrin:

CH2--CH2 + HCN HOCH2 CH2CN.

Naknadna hidroliza etilen cijanohidrina u akrilnu kiselinu izvodi se u sumpornoj kiselini u skladu sa reakcijama:

HOCH2CH2CN + 2H2O HOCH2CH2COOH + NH4HSO4

CH2=CHCOOH + H2O.

Ukupan prinos akrilne kiseline ne prelazi 60-70%.

Ovu metodu je razvio Union Carbide. Međutim, nije dobio industrijski razvoj: posljednja operativna instalacija koja koristi ovu metodu zaustavljena je 1971.

2. Hidroliza akrilonitrila

Hidroliza nitrila je jedna od najčešćih metoda za sintezu karboksilnih kiselina. Proces se katalizira kiselinama ili alkalijama i prolazi kroz međufazu formiranja amida:

CONH2 + H2O RCOOH + NH3

Reakcija se izvodi u vodenom mediju na temperaturi od 323-353 K. Odnos brzina obe reakcije zavisi od strukture nitrila, prirode upotrebljenog katalizatora i uslova hidrolize. Ako je k1>>k2, tada se, uprkos višku vode, reakcija može zaustaviti u fazi formiranja amida. Prilikom hidrolize sa sumpornom kiselinom, odnos k1:k2 zavisi od koncentracije kiseline. Na primjer, kada se propionitril hidrolizira sumpornom kiselinom, dobiva se samo propionska kiselina (k1:k2>100). Sa povećanjem koncentracije kiseline, brzine obje reakcije postaju uporedive. Kada se mnogi nitrili tretiraju sa 50% ili više razrijeđene sumporne kiseline, obično se dobivaju karboksilne kiseline. Kada nitrili reaguju sa koncentriranijim kiselinama, reakcija se često zaustavlja u fazi formiranja amida.

Dakle, upotreba visoko koncentriranih mineralnih kiselina doprinosi proizvodnji amida, a u području niskih koncentracija kiselina (k2>>k1) nastaju karboksilne kiseline.

Prilikom proizvodnje akrilne kiseline hidrolizom sumporne kiseline, proces se odvija u dvije faze: prvo se sintetizira akrilamid sulfat, a zatim se akrilamid sulfat saponificira kako bi se oslobodila akrilna kiselina.

Nakon termičke obrade smjese dobivene hidrolizom akrilamid sulfata s vodom, akrilna kiselina se oddestilira pod sniženim tlakom. Međutim, zbog polimerizacije kiseline u parnoj fazi, gubi se značajna količina. Odvajanje kiseline iz smjese nakon hidrolize akrilamid sulfata može se postići destilacijom uz dodavanje organskog rastvarača u hidroliziranu reakcijsku smjesu. U tom slučaju, mješavina pare ulazi u kondenzator, u koji se dovodi dodatna voda. Dobivena smjesa se podijeli na sloj organskog rastvarača i sloj vodene otopine kiseline, čija se koncentracija regulira količinom dodane vode. Kao rastvarači mogu se koristiti frakcije ulja O-, m-, p-krezola, naftola i kerozina.

Neželjene reakcije tokom hidrolize akrilonitrila. Prilikom sumpornokiselinske hidrolize akrilonitrila, uz glavnu reakciju stvaranja akrilamid sulfata, javljaju se i čep reakcije koje dovode do stvaranja amid sulfata propionske kiseline, akrilne kiseline itd. Esterifikacija se vrši u reaktoru sa napravljenom miješalicom. od antikorozivnog materijala - staklo, keramika, emajlirani materijali, politetrafluoroetilen. U fazi esterifikacije, kao nusproizvodi nastaju alkil i alkoksialkil propionati, dialkil eter i amonijum sulfat. U fazi esterifikacije akrilamid sulfata u kiseloj sredini moguća je reakcija dehidracije alkohola sa stvaranjem etera, koji se u kontaktu sa vazduhom lako pretvara u peroksidne spojeve, koji su aktivni pokretači polimerizacije.

Inhibitori polimerizacije akrilne kiseline. Prilikom prečišćavanja akrilne kiseline rektifikacijom, ona se polimerizira, a to se događa mnogo brže u plinovitoj fazi nego u tekućoj, budući da se u plinu nalaze inhibitori polimerizacije koji se obično koriste u sintezi - hidrokinon, metilhidrokinon, fenotiazin, metilensko plavo i drugi. faze u manjim količinama nego što je potrebno za stabilizaciju kiseline.

Rezultirajući polimer akrilne kiseline, nerastvorljiv u kiselini i drugim rastvaračima, brzo ispunjava destilacioni stup i kontinuirani proces postaje nemoguć.

Da bi se sprečila polimerizacija kiseline tokom destilacije, dodaju se različiti inhibitori polimerizacije, kao što su hidrokinon, fenol ili njegovi derivati ​​i kiseonik, difenilamin ili njegovi derivati.

Amonijum hlorid se takođe može koristiti kao inhibitor polimerizacije tokom destilacije akrilne kiseline, čiji se 1% rastvor dovodi u gornji deo destilacione kolone.

Kako bi se izbjeglo stvaranje polimera na površini čeličnih uređaja tijekom destilacije akrilne kiseline, oni su premazani politetrafluoroetilenom, koji se nanosi na površinu isparivača u obliku filma.

3. Hidrokarboksilacija acetilena

Akrilna kiselina ili njeni estri mogu se dobiti reakcijom acetilena sa nikl tetrakarbonilom (izvor ugljičnog monoksida) u prisustvu vode ili drugog donora protona (alkoholi, merkaptani, amini, organske kiseline):

4CH CH + 4H2O + Ni(CO)4 + 2HC1 4CH2=CH-COOH + NiC12 + H2

Ako koristite monohidratni alkohol umjesto vode, nastaje estar akrilne kiseline:

4C2H2 + Ni(CO)4 + 4ROH + 2HC1 4CH2=CH-COOR + NiC12 + H2.

Reakcija se izvodi na temperaturi od 313 K, atmosferskom pritisku i omjeru acetilen:CO od 1:1, u prisustvu nikl tetrakarbonila kao katalizatora.

Nedostatak ove metode je upotreba eksplozivnog acetilena.

4. Oksidacija propilena u parnoj fazi

Proces oksidacije propilena u parnoj fazi je glavna industrijska metoda za proizvodnju akrilne kiseline. Proizvodnja akrilne kiseline oksidacijom propilena u gasnoj fazi kroz međuformiranje akroleina odvija se u dvije faze:

CH2=CHCH3 + O2 CH2=CHCHO + H2O DH298 = -340 kJ/mol,

CH2=CHCHO + 0,5O2 CH2=CHCOOH DH298 = -250 kJ/mol

U prvoj fazi se oksidira propilen, au drugoj fazi oksidira se akrolein.

Oksidacija propilena. Oksidacija propilena odvija se mehanizmom radikalnog lanca i uključuje sljedeće faze:

CH2=CH--CH3 + O CH2=CH--CH2 + H2O, (nukleacija lanca)

CH2=CH--CH2· + O· CH2=CH--CH· + OH, (rast lanca)

SH2=CH--CH· + O· CH2=CH--CHO, (lanac otvoren)

CH2=CH--CHO + OH CH2=CH--CO* + H2O,

CH2=CH--CO· + OH· CH2=CH--COOH.

U procesu oksidacije nastaju nusprodukti koji su posljedica reakcija djelomične ili potpune oksidacije propilena (acetaldehid, sirćetna kiselina, CO, CO2) i reakcije polimerizacije. Povećanju prinosa akroleina i akrilne kiseline i, shodno tome, potiskivanju sporednih reakcija pogoduju niske temperature: 673-773 K. Smanjenje temperature reakcije moguće je kada se koriste visoko selektivni katalizatori.

Oksidacija propilena se vrši pri 573-623, pritisku od 0,1-0,3 MPa i dodatkom vodene pare na katalizatore koji sadrže okside bizmuta, kobalta, nikla, gvožđa, kalaja itd. Održava se molarni odnos voda:propilen. na 4-5., a molarni odnos kiseonik:propilen je ~ 2. Para i dušik smanjuju ne samo mogućnost pregrijavanja, već i rizik od stvaranja eksplozivnih situacija. Ovi plinovi također pomažu u povećanju aktivnosti katalizatora, olakšavajući desorpciju produkta reakcije i povećavajući trajanje stabilnog rada do 24 mjeseca. Stepen konverzije propilena u jednom prolazu je 90-95%, a prinos akroleina i akrilne kiseline je 80-90%.

Oksidacija akroleina. Oksidacija akroleina se vrši u heterogenoj katalitičkoj verziji na katalizatorima dobijenim na bazi miješanih oksida molibdena i vanadijuma, modificiranih oksidima volframa, kroma, bakra, telura, arsena itd.

Aktivnost različitih oksida tijekom katalitičke oksidacije akroleina opada sljedećim redoslijedom:

MoO3 > V2O5 > WO3 > SeO2 > TeO2 > Nb2O5 > Ta2O5 > CrO3.

Za katalitičku oksidaciju koriste se samo katalizatori s elektronegativnošću većom od 2,93. Neaktivni oksidi Co2O3 i PbO2 dobijaju aktivnost kao rezultat uvođenja H3PO4. Aktivirajuće dejstvo imaju jako elektronegativni aditivi: H3PO4, H2SO4, MoO3, H3BO3, TeO2. Najefikasniji katalizator za oksidaciju akroleina je MoO3.

Proces se izvodi na temperaturi od 523-553 K i pritisku od 0,1-0,2 MPa u prisustvu vodene pare pri molarnom odnosu voda:akrolein od 2:1. Stepen konverzije u jednom prolazu je 95 -97%, prinos akrilne kiseline je više od 90% na bazi akroleina.

Tehnologiju za proizvodnju akrilne kiseline oksidacijom propilena prvi su razvili Distillers, a kasnije BASF, Sohio, Toyo Soda, Union Carbide i Japan Catalytic.

U industriji, akrilna kiselina se proizvodi dvostepenom metodom oksidacije propilena kroz akrolein bez odvajanja i pročišćavanja akroleina nastalog u prvoj fazi.

1.2 Metakrilna kiselina. Hemijska svojstva. Potvrda

Metakrilna kiselina (2-metilpropenska kiselina) CH2=C(CH3)-COOH je bezbojna tečnost oštrog mirisa; m.p. 289 K, bp. 435-436 K. Rastvorljiv u vodi, alkoholima, eterima, ugljovodonicima. Tokom skladištenja polimerizira, inhibitor polimerizacije je hidrokinon metil ester.

Metakrilni monomeri poznati su u industriji oko 70 godina, ali je širenje njihove proizvodnje otežano visokim troškovima i radnim intenzitetom korištenih metoda proizvodnje. Međutim, zbog potrebe za korištenjem jeftine cijanovodonične kiseline, koja nastaje u značajnim količinama kao nusproizvod u proizvodnji akrilonitrila oksidativnom amonolizom propilena, proizvodni kapacitet metakrilnih monomera značajno je povećan.

Trenutno se metakrilna kiselina i metil metakrilat industrijski proizvode kroz međuformiranje aceton cijanohidrina. Ovu metodu je razvila engleska kompanija ICI davne 1937. godine i kontinuirano se usavršavala tokom čitavog perioda rada.

Nedostaci metode aceton cijanohidrina stimuliraju stalnu potragu za novim industrijskim metodama za proizvodnju metakrilne kiseline i metakrilata korištenjem drugih vrsta sirovina, kao što je izobutilen.

Sinteza metakrilne kiseline oksidacijom izobutilena u gasnoj fazi odvija se u dvije faze: prvo se izobutilen oksidira u metakrolein, koji se zatim oksidira direktno u metakrilnu kiselinu.

U industriji se provode sljedeće faze proizvodnje metakrilne kiseline:

1. Oksidacija izobutilena u gasnoj fazi,

2. Oksidacija metakroleina,

3. Oksidacija metakroleina u gasnoj fazi.

1. Oksidacija izobutilena u gasnoj fazi

Oksidacija izobutilena u metakrolein u gasnoj fazi izvodi se preko miješanih oksidnih katalizatora na 573-723 K:

CH2=C--CH3 CH2=C--CHO CH2=C--COOH

Metacrolein

Katalizatori se po pravilu promoviraju alkalnim ili zemnoalkalnim metalima, kao i jedinjenjima antimona i kalaja. Na primjer, u procesu Sumitomo na katalizatoru sastava Mo12Co4Bi1Ni4.5Fe1Te0.6P0.1O48.6 na 435

Pri molarnom odnosu izobutilen:kiseonik:azot jednakom 1:3:27, prinos metakroleina je bio 88% sa selektivnošću od 79% i stopom konverzije od 99%. Gotovo svi katalizatori za oksidaciju izobutilena u metakrolein su oksidni polimetalni sistemi i po pravilu sadrže molibden oksid. Ostali elementi uključeni u većinu patentiranih katalizatora oksidacije izobutilena uključuju vanadijum, antimon, telur, bizmut, gvožđe, kobalt, talijum, nikl, itd. Ovi katalizatori obezbeđuju konverziju izobutilena na nivou od 90-98% i oksidacionu selektivnost od 75-90%.

2. Oksidacija metakroleina

Sinteza metakrilne kiseline oksidacijom metakroleina može se izvesti u plinovitoj ili tečnoj fazi u prisustvu katalizatora:

CH2=C--CH3 CH2=C--COOH

Glavni izazov u razvoju ovog procesa je pronalaženje aktivnog, selektivnog i stabilnog katalizatora. Ovaj problem se može riješiti na dva načina: korištenjem aktivnih katalizatora za oksidaciju akroleina u fazi oksidacije metakroleina i korištenjem novih katalizatora za oksidaciju metakroleina.

Veća reaktivnost izobutilena u odnosu na propilen stvara značajne poteškoće pri izvođenju visoko selektivnog procesa oksidacije. Metakrolein se također lako oksidira, ali njegova selektivna oksidacija u metakrilnu kiselinu je prilično težak zadatak.

2. Oksidacija metakroleina u gasnoj fazi

Za oksidaciju metakroleina pretežno se koriste katalizatori na bazi fosfomolibdinske kiseline sa dodatkom jedinjenja zemnoalkalijskih ili zemnoalkalnih metala, talijuma, antimona i dr. Ovi katalizatori omogućavaju konverziju metakroleina na nivou od 80-90% i selektivnost oksidacije na metakrilnu kiselinu 75-90%. Proces je implementirao Asahi Rapasi (Japan). Oksidacija se provodi u cjevastim reaktorima posebnog dizajna kako bi se izbjeglo miješanje metakroleina s kisikom prije zone katalizatora, jer se autooksidacija događa na temperaturama iznad 593 K u odsustvu katalizatora. Proces se izvodi na 623-673 K. Jedinjenja na bazi molibdena i fosfora, molibdena i telura, molibdena i nikla mogu se koristiti kao katalizatori za oksidaciju metakroleina. Stepen konverzije metakroleina je 95% sa selektivnošću za metakrilnu kiselinu od 95-97%

U Sovjetskom Savezu industrijska metoda za proizvodnju kristalnog akrilamida savladana je 1961. Prema ovoj metodi, akrilonitril se saponificira sa 80-85% monohidrata sumporne kiseline na 358-373 K:

CH2=CHCN + H2O + H2SO4 CH2=CHCONH2 H2SO4

Ova reakcija obično teče stvaranjem male količine akrilne kiseline (do 4%):

CH2=CHCN + 2H2O + H2SO4 CH2=CHCOOH + NH4HSO4

U sljedećoj fazi, akrilamid sulfat se neutralizira kalcijevim hidroksidom i akrilamid se oslobađa u slobodnom stanju u obliku vodene otopine:

2CH2=CHCONH2 H2SO4 + Ca(OH)2 CH2=CHCONH2 + Ca(SO4)2 + 2H2O.

Akrilamid sulfat dobijen saponifikacijom akrilonitrila neutrališe se u vodenoj sredini sa Ca(OH)2, amonijakom, natrijum ili kalijum karbonatom, kao i jedinjenjima alkalnih ili zemnoalkalnih metala uz dodatak vode ili organskog rastvarača. Suspenzija nastala nakon neutralizacije se filtrira kako bi se dobila otopina monomera i odgovarajućih soli sumporne kiseline. Hidroliza akrilonitrila u akrilamid sumpornom kiselinom uspješno se koristila u industriji do 1970. godine.

U procesu proizvodnje akrilamida hidrolizom akrilonitrila u prisustvu sumporne kiseline koriste se inhibitori za sprečavanje polimerizacije monomera, na primjer, nitrobenzen, nitro-o-krezol, difenilamin, dietilamin, dicijanhidrokinon.

Najperspektivniji način je dobijanje akrilamida katalitičkom hidratacijom akrilonitrila u akrilamid u prisustvu čvrstog katalizatora - metala bakra. Bakarni katalizator se može dobiti prskanjem bakra u organskom otapalu ili redukcijom intrakompleksnog jedinjenja bakra na bazi aluminijum oksida ili aktivnog ugljena.

Kao rezultat katalitičke hidratacije obično se dobivaju 10% vodene otopine akrilamida. Međutim, za polimerizaciju se koriste koncentrisanije otopine koje sadrže 30-50% (tež.) akrilamida. Glavni način za dobivanje koncentriranih otopina je isparavanje vode, koje se često provodi uz istovremeni kontakt otopine sa protokom zraka: kisik je inhibitor polimerizacije.

2. Poliakrilati - polimeri derivata akrilne i metakrilne kiseline

2.1 Karakterizacija i priprema polimera

Polimeri derivata akrilne i metakrilne kiseline, ili takozvani poliakrilati, velika su i raznolika klasa polimerizacijskih polimera koji se široko koriste u tehnologiji.

Značajna asimetrija molekula akrilnih i metakrilnih estera određuje njihovu veću sklonost polimerizaciji.

Polimerizacija ima lančanu radikalnu prirodu i nastaje pod uticajem svetlosti, toplote, peroksida i drugih faktora koji iniciraju rast slobodnih radikala. Čista termička polimerizacija je vrlo spora i ova metoda se rijetko koristi. Obično se polimerizacija provodi u prisustvu inicijatora — benzoil peroksida i peroksida otopljenih u vodi. Koriste se tri glavne metode inicirane polimerizacije estera: blok, vodena emulzija i u rastvaračima.

Preporučljivo je koristiti metodu blok polimerizacije za proizvodnju polimetil metakrilata, koji se proizvodi u obliku prozirnih i bezbojnih ploča i blokova (organsko staklo). Polimetil metakrilat u obliku blok polimera se dobija temeljnim mešanjem inicijatora - benzoil peroksida - sa monomerom, a zatim izlivanjem smeše u staklene forme. Glavna poteškoća procesa blok polimerizacije je teškoća podešavanja temperature unutar bloka. Zbog egzotermne prirode polimerizacije i niske toplinske provodljivosti polimera (0,17 W/m-°C), pregrijavanje unutar bloka je neizbježno zbog povećanja brzine reakcije i, posljedično, naglog povećanja temperature. To dovodi do isparavanja monomera i stvaranja plikova ako su vanjski slojevi bloka već dovoljno viskozni i sprječavaju oslobađanje plinova iz njega. Do određene mjere, bubrenje se može izbjeći promjenom koncentracije inicijatora i temperature polimerizacije. Što je rezultujući blok deblji, to je niža koncentracija inicijatora, sporiji je porast temperature i niža temperatura polimerizacije. Mora se imati na umu da lokalno pregrijavanje, koje je potpuno nemoguće izbjeći, neminovno dovodi do unutrašnjih naprezanja u bloku zbog različitog stupnja polimerizacije u njegovim unutarnjim i vanjskim slojevima.

Proces proizvodnje organskog stakla uključuje pripremu kalupa i njihovo izlivanje, preliminarnu i završnu polimerizaciju i oslobađanje kalupa. Kalupi su obično napravljeni od poliranog ogledalskog silikatnog stakla, koje se mora dobro oprati u uslovima koji sprečavaju ulazak prašine. Za izradu kalupa uzmite dva staklena lista. Na rubovima jedne od njih postavljaju se brtve od fleksibilnog elastičnog materijala, po visini jednake debljini bloka koji se proizvodi. Ovi odstojnici su prekriveni drugim staklom, nakon čega su rubovi prekriveni jakim i tankim papirom, ostavljajući rupu za izlijevanje monomera. Istovremeno pripremite smjesu temeljnim miješanjem monomera, inicijatora i plastifikatora. Mešanje se može vršiti u kotlu od nikla opremljenom propelerom ili sidrenom mešalicom, hermetički zatvorenom sfernim poklopcem, koji ima otvor i spojeve za punjenje monomera, inicijatora i drugih komponenti. Mešanje se vrši na normalnoj temperaturi 30-60 minuta, nakon čega smeša teče kroz donji odvodni priključak u merne čaše, a iz mernih čaša kroz levak u kalupe. Polimerizacija se vrši uzastopnim propuštanjem napunjenih kalupa kroz niz komora sa približno sledećim režimom: u prvoj komori na 45--55°C drže se 4--6 sati, u drugoj na 60--66. °C 8--10 sati a u trećem na 85--125°C - 8 sati Na kraju polimerizacije forme se potapaju u vodu, nakon čega se blokovi lako odvajaju od silikatnih stakla. Gotovi listovi se šalju na obrezivanje i poliranje. Listovi trebaju biti providni, bez mjehurića ili otoka. Dimenzije (sa tolerancijama) i fizičko-mehanička svojstva moraju biti u skladu sa tehničkim specifikacijama. Polimetil metakrilna stakla izrađuju se u različitim debljinama - od 0,5 do 50 mm, a ponekad i više.

Vodeno-emulziona polimerizacija akrilata koristi se za proizvodnju prahova za livenje i presovanje, kao i postojanih vodenih disperzija kao što je lateks. Voda i akrilni eter uzimaju se u omjeru 2: 1. Ako je potreban tvrdi elastični materijal, onda je racionalno koristiti metodu suspenzijske polimerizacije "zrnca", čime se dobiva granulirani polimer. Inicijator je benzoil peroksid, koji je otopljen u monomeru (0,5 do 1%). Magnezijum karbonat se koristi kao emulgator, kao i poliakrilna kiselina, polivinil alkohol i drugi polimeri rastvorljivi u vodi. Veličina granula ovisi o koncentraciji emulgatora i brzini miješanja. Voda i monomer se uzimaju u omjeru 2:1 ili 3:1. Proces proizvodnje granuliranog polimera sastoji se od utovara sirovina u reaktor, polimerizacije, filtracije i pranja polimernih granula, sušenja i prosijavanja.

Destilirana voda i monomer se uzastopno učitavaju iz mjernog spremnika u nikl reaktor opremljen parnom košuljicom i miješalicom, a zatim se emulgator dodaje ručno kroz spojnicu. Nakon 10-20 minuta miješanja, u reaktor se unose plastifikator, boja i inicijator, rastvorljivi u monomeru. Dovodom pare u omotač reaktora temperatura se podiže na 70-75°C. Nakon 40-60 minuta, zbog topline koja se oslobađa kao rezultat polimerizacije, temperatura u reaktoru raste na 80-85°C. Temperatura se može kontrolisati dovodom vode ili pare u plašt reaktora. Proces se kontroliše određivanjem sadržaja monomera. Polimerizacija traje 2-4 sata; na kraju polimerizacije, reakciona smjesa se prenosi u centrifugu s korpom od nehrđajućeg čelika, u kojoj se granule polimera lako odvajaju i ispiru više puta vodom kako bi se uklonio emulgator.

Opran prašak se u tankom sloju stavlja na aluminijumske limove za pečenje i suši u rerni uz lagani porast temperature od 40-70°C 8-12 sati.Posle sušenja prašak se prosijava i stavlja u posudu. Granulirani polimetil metakrilat se može koristiti za izradu lakova bez obrade.

Za dobijanje praha za presovanje, granulirani polimer se mora propuštati kroz valjke 3--5 minuta na 170--190°C; Tokom ove operacije polimetil metakrilatu se mogu dodati plastifikatori i boje. Valjani listovi se drobe u udarnom poprečnom mlinu i prosejaju kroz sito.

2.2 Svojstva i primjena derivata akrilne i metakrilne kiseline

Poliakrilati imaju amorfnu strukturu. Čak ni uzorci difrakcije rendgenskih zraka ne otkrivaju nikakve primjetne znakove kristalizacije.

Polimetil metakrilatne etre karakteriše veća otpornost na toplotu u poređenju sa poliakrilnim eterima. Kao rezultat toga, metakrilne polimere je preporučljivo koristiti kao materijal za prozirne krovove i zastakljivanje, dok se mekši akrilni polimeri koriste uglavnom za proizvodnju materijala otpornih na mraz, čija je temperatura stakla znatno niža od normalnih temperatura.

Razlika između metakrilnih i akrilnih polimera je njihova hemijska otpornost. Metakrilni polimeri su hemijski, otporniji na toplotu i vodu od akrilnih polimera.

U zavisnosti od namene, tehnički proizvodi se dobijaju sa različitim stepenom polimerizacije. Sa povećanjem stepena polimerizacije, temperatura topljenja polimera se povećava, a njegova mehanička svojstva, posebno udarna čvrstoća, se u određenoj meri poboljšavaju. Vredna tehnička svojstva poliakrilata su njihova prozirnost i bezbojnost, kao i sposobnost da propuštaju ultraljubičaste zrake. Dakle, polimetil metakrilat propušta preko 99% sunčeve svjetlosti i u tom pogledu je značajno bolji od silikatnih stakla. Prednosti poliakrilatnih stakala su još izraženije ako se uzme u obzir njihova sposobnost propuštanja ultraljubičastog dijela spektra. Tako, kvarcno staklo propušta 100% ultraljubičastih zraka, polimetil metakrilatno staklo - 73,5%, ogledalo silikatno staklo - 3%, obično silikatno staklo - 0,6%.

Polimetil metakrilat je u suštini prvi polimer koji se, na osnovu skupa svojstava, može nazvati organskim staklom. Njegova prednost u odnosu na obično staklo je manja krhkost. Međutim, polimetil metakrilatna stakla imaju nižu površinsku tvrdoću od mineralnih stakla. Važna prednost organskog stakla je njegova sposobnost mehaničke obrade (uklanjanje strugotina) i plastične deformacije.

Veliki sferni proizvodi izrađuju se od listova organskog stakla kalupljenjem. Da biste to učinili, racionalno je koristiti metodu vakuumskog oblikovanja, koju je prvi predložio S. N. Ushakov i koja se koristi u tehnologiji. Plastični limovi prethodno zagrijani na 120-150°C polažu se i pričvršćuju na površinu metalnog kalupa koji ima vakumski izlaz; kada se uključi vakuum, listovi se uvlače u kalup i u tom stanju hlade; Održava se glatka površina proizvoda. Manji proizvodi jednostavnih oblika mogu se proizvoditi štancanjem zaliha iz zagrijanog lima, nakon čega slijedi kalupljenje u kalupima pod niskim pritiskom ili bez oblikovanja. Cijevi i ostali šuplji proizvodi proizvode se centrifugalnom metodom od viskozne, fluidne mase pripremljene otapanjem polimera u monomeru.

Polimetilmetakrilatne prešane prahove je mnogo teže obrađivati ​​presovanjem i brizganjem, čak i na višim temperaturama, nego polistiren i neki drugi polimeri. To se objašnjava visokim viskozitetom njegovih talina, zbog velike molekularne mase polimetil metakrilatnih presovanih materijala. Istovremeno, da bi se dobili proizvodi koji su visoko stabilni tokom vremena i koji zadržavaju svoj oblik i dimenzije na temperaturi bliskoj temperaturi staklastog prelaza, neophodno je da tokom presovanja preovladava proces ireverzibilnog viskoznog strujanja mase. Stoga preradu polimetil metakrilata, kao i svih linearnih polimera, treba izvoditi na višim temperaturama koje osiguravaju plastično tečenje materijala, odnosno na 200-220°C.

Prešani prahovi na bazi kopolimera metil metakrilata, posebno sa stirenom, imaju veću fluidnost pri preradi, nižu viskoznu temperaturu tečenja i stoga se lakše obrađuju brizganjem, koje je jedno od najefikasnijih.

Polimetil metakrilat samo neznatno mijenja svoja svojstva sa smanjenjem temperature; Ovo je jedan od rijetkih polimera čija je udarna čvrstoća praktički stabilna od -183 do +60°C, iako se modul elastičnosti i statička čvrstoća polimera monotono povećavaju sa padom temperature.

Polimetil metakrilat ima široku primenu u različitim oblastima tehnologije; postoje izgledi za njegovu široku upotrebu u građevinarstvu: za zastakljivanje raznih zgrada, posebno staklenika, za dekorativne ograde, za proizvodnju vrata i prozora, u proizvodnji perivih tapeta i u obliku emulzija za boje i prajmere.

Meki akrilni polimeri proizvedeni emulzionom polimerizacijom, koji ne sadrže plastifikatore, imaju visoku otpornost na ulja i vremenske uvjete. Na njihovoj osnovi mogu se napraviti hidroizolacijski filmovi. Zbog kompatibilnosti ovih polimera sa nitropskim acetatom celuloze, uključeni su u celulozne lakove radi povećanja prianjanja, vodootpornosti i otpornosti na vremenske uvjete. Koriste se akrilne disperzije

za vodootpornost betona i kao temeljni premaz za unutrašnje farbanje zidova, impregnaciju poroznih građevinskih materijala,

3. Poliakrilonitril

Pored gore opisanih polimera akrilne i metakrilne kiseline, u tehnologiji se koristi i polimer poznat kao poliakrilonitril.

Nitril akrilne kiseline ili akrilonitril je tečnost sa tačkom topljenja - 83°C, tačkom ključanja + 77,3°C, gustinom 80(5 kg/m:|, toplotnim kapacitetom 2,1 kJ/kg"°C, toplotom polimerizacije 73,3 kJ/mol; miješa se u bilo kojoj količini s većinom polarnih i nepolarnih tekućina.

Najčešća je polimerizacija akrilonitrila u emulziji u vodi sa inicijatorom (amonijum persulfatom), čime nastaje netopivi i teško rastvorljivi amorfni polimer.

Proizvodnja poliakrolonitrila može se vršiti serijskim i kontinuiranim metodama. Prema šaržnoj metodi, reaktor se puni destilovanom vodom, a nakon što se zagrije na temperaturu od 25°C, uvodi se svježe destilirani akrilonitril. Zatim se u reakcionu smjesu uz miješanje dodaju sumporna kiselina i vodeni rastvori kalijum persulfata i natrijum hidrogen sulfata. Nakon 2 minute počinje reakcija polimerizacije koja se odvija bez miješanja. To je praćeno oslobađanjem topline, što povećava temperaturu smjese na 40°C. 20 minuta nakon što temperatura smjese prestane da raste, reakcija prestaje. Prinos poliakrilonitrila dostiže 98%. Polimer koji se istaloži iz reakcione smeše podvrgava se ponovljenom ispiranju destilovanom vodom i zatim suši na 40°C sve dok sadržaj isparljivih materija ne bude veći od 0,8%.Posle sušenja polimer se drobi i prosijava.

Proces polimerizacije akrilonitrila kontinuiranom metodom praćen je miješanjem u reaktoru. U potonje se kontinuirano uvode akrilonitril, vodene otopine amonijum persulfata i redukciono sredstvo - aktivator natrijum bisulfat. Suspenzija polimera se kontinuirano uklanja iz reaktora. Poliakrilonitril, za razliku od drugih akrilnih polimera, ne otapa se u običnim rastvaračima.

U zavisnosti od uslova polimerizacije akrilonitrila, mogu se dobiti polimeri različite molekulske mase - od 20 000 do 350 000. Zagrevanjem poliakrilonitril menja boju, a ovaj proces je uvek praćen gubitkom rastvorljivosti. Pretpostavlja se da je promjena boje povezana s formiranjem izometilnih mostova između susjednih makromolekula. Kada se zagrije u atmosferi dušika, poliakrilonitril ne trpi nikakve promjene do 200°C, ali na višim temperaturama omekšava i pojavljuju se plinoviti produkti, uglavnom amonijak.

Na 270°C, također je uočena evolucija cijanovodonika. Temperaturu staklastog prijelaza poliakrilonitrila je teško odrediti, jer je viša od temperature na kojoj počinje termička transformacija polimera.

Poliakrilonitril se koristi za proizvodnju vlakana metodom spinereta. Poliakrilonitrilno vlakno, ali njegova svojstva podsjećaju na vunu. Ovo vlakno se koristi za tehničke tkanine (filteri, specijalni filc), transportne trake i kao punilo za laminirane plastike.

Kada se akrilonitril kopolimerizira sa vinil hloridom, vinil dekloridom, stirenom, izobutilenom i nekim drugim polimerima, dobijaju se kopolimeri visokih tehničkih svojstava. Kao rezultat kopolimerizacije, nestaju brojne nedostatke svojstvene poliakrilonitrilu: povećava se temperatura omekšavanja, povećava se površinska tvrdoća i čvrstoća na savijanje, a kemijska otpornost se poboljšava.

Kopolimeri butadiena sa akrilonitrilom koriste se za proizvodnju tehničkih guma povećane otpornosti na ulje, koje se mogu koristiti i u građevinske svrhe.

Spisak korišćene literature

1. Kutsidi D.A. Modifikovane amino smole M. 1981: Laka i prehrambena industrija.

2. Enciklopedija polimera (pod općim uredništvom Kabanova V.A. - M. 1974: Sovjetska enciklopedija. - T.2.)

3. Nikolaev A.F. Sintetički polimeri i plastika na njihovoj osnovi.-L.: Khimiya, 1966.

4. Zurabyan K.M. 1984: Laka i prehrambena industrija.

5. N.A. Plate, E.F. Slivinsky, 2002. Osnove hemije i tehnologije polimera.

Objavljeno na Allbest.ru

Slični dokumenti

Tehnološka shema za proizvodnju cijanovodonične kiseline, njena upotreba u hemijskoj i rudarskoj industriji. Metode sinteze nitrila akrilne kiseline: interakcija acetilena i cijanovodonične kiseline; dehidracija etilen cijanohidrina; Glavna podešavanja.

sažetak, dodan 03.03.2011


Suština i sastav kiselina, njihova klasifikacija prema prisustvu kiseonika i broju atoma vodika. Određivanje valencije kiselih ostataka. Vrste i strukturne formule kiselina, njihova fizička i hemijska svojstva. Rezultati reakcija kiselina sa drugim supstancama.

prezentacija, dodano 17.12.2011


Sinteza polimetilakrilata iz estera metakrilne kiseline. Glavna svojstva pleksiglasa, njegove prednosti u odnosu na obično staklo. Otpornost pleksiglasa na razblažene kiseline i baze, vodu, alkohole, masti i mineralna ulja.

prezentacija, dodano 01.12.2013


Disocijacija kiselina na vodikov kation (proton) i anjon kiselinskog ostatka u vodenim rastvorima. Klasifikacija kiselina prema različitim kriterijima. Karakteristike osnovnih hemijskih svojstava kiselina. Distribucija organskih i neorganskih kiselina.

prezentacija, dodano 23.11.2010


Suština, opšta formula i način dobijanja dikarboksilnih kiselina oksidacijom cikličkih ketona. Osnovna svojstva svih dikarboksilnih kiselina i jedinstvene karakteristike nekih predstavnika. Anhidridi, njihova svojstva, načini pripreme i upotrebe.

izvještaj, dodano 05.10.2009


Acilna jedinjenja su derivati ​​karboksilnih kiselina koji sadrže acilnu grupu. Svojstva kiselina su zbog prisustva karboksilne grupe u njima, koja se sastoji od hidroksilnih i karbonilnih grupa. Metode za pripremu i reakciju anhidrida karboksilne kiseline.

sažetak, dodan 03.02.2009


Klasifikacija i vrste derivata karboksilne kiseline, karakteristike, karakteristike, reaktivnost. Metode pripreme i svojstva anhidrida, amida, nitrila, estera. Osobine nezasićenih jednobaznih karboksilnih kiselina.

sažetak, dodan 21.02.2009


Akrilamid: fizička i hemijska svojstva, rastvorljivost. Priprema i određivanje, toksičnost akrilamida. Značajke upotrebe akrilamida i derivata. Primjena i proizvodnja akrilamidnih polimera. Karakteristike hemijskih svojstava poliakrilamida.

kurs, dodan 19.06.2010


Primjena 4-ketonealkanske kiseline u proizvodnji maziva. Priprema zasićenih alifatičnih kiselina. Cepanje furanskog prstena furilkarbinola. Interakcija etil estera 4-oksoalkanske kiseline. Sinteza heterocikličkih sistema.

kurs, dodato 12.06.2015


Hemijska svojstva aldehida. Sistematski nazivi ketona jednostavne strukture. Oksidacija aldehida srebrnim oksidom u rastvoru amonijaka. Upotreba aldehida u medicini. Hemijska svojstva i proizvodnja sintetičke prehrambene octene kiseline.

METODA ZA PROIZVODNJU VODENIH RASTOPA POLAKRILNE KISELINE radikalnom polimerizacijom 36,5-37,5% vodenog rastvora akrilne kiseline pod dejstvom vodonik peroksida na početnoj temperaturi od 40-70 o C u prisustvu 0,005-0,035 wt. hidrokinon i regulator molekulske težine, naznačen time što se, u cilju povećanja stabilnosti vodenog rastvora poliakrilne kiseline tokom skladištenja, kao regulator molekulske težine koristi 0,36 do 0,72 tež. od količine natrijumove soli akrilne kiseline tioglikolne kiseline formule NaOOC CH 2 SH.

Opis

Pronalazak se odnosi na hemiju i tehnologiju polimera, odnosno na metode za proizvodnju vodenih rastvora poliakrilne kiseline, i može se koristiti za izradu kompozicija koje se koriste u stomatologiji.
Svrha pronalaska je povećanje stabilnosti vodenog rastvora poliakrilne kiseline tokom skladištenja.
PREMA R 1. Priprema natrijumove soli tioglikolne kiseline.
Pripremiti otopinu od 50 g monohloroctene kiseline u 120 ml vode i neutralizirati je na pH 7 dodavanjem natrijum karbonata. Dobivenom bistrom rastvoru natrijum monohloracetata dodaje se rastvor od 76 g tiouree u 190 ml vode. Smjesa se polako zagrije na 75 o C i drži na ovoj temperaturi 10 minuta. Zatim se rastvor polako ohladi na 20 o C. Kada se izotiuronijumova so istaloži u obliku belog kristalnog taloga. Sol se odfiltrira, ispere vodom i osuši u vakuumu. Dobija se 65 g (prinos 91%) soli.
26,8 g nastale izotiuronijumove soli se suspenduje u 50 ml vode i doda se 16,0 g natrijum hidroksida. Smjesa se kuha 10 minuta i ohladi (5 o C ispod sobne temperature). Precipitirana sol se odfiltrira. Dobija se rastvor koji sadrži 15,8 g natrijumove soli tioglikolne kiseline (prinos 99,9%).
Struktura soli je potvrđena na sljedeći način. Dobiveni proizvod se zakiseli do pH 2, ekstrahuje sumpornim etrom, nakon čega slijedi vakuum destilacija na 92 ​​o C/8 mm Hg. Tioglikolna kiselina se dobija sa prinosom od 99,5%
Primjer 2. Priprema vodenog rastvora poliakrilne kiseline (PAA).
U staklenom reaktoru kapaciteta 500 cm 3, opremljenom mješalicom, refluks kondenzatorom, termometrom i dva lijevka za kapanje, 163 g destilovane vode zagrije se na 40 2 o C. Na ovoj temperaturi, 100 g akrila kiselina (AA) koja sadrži 0,005 sipa se u reaktor u tri jednake porcije mas. hidrokinon, i 1,6 cm 3 (0,48 tež.) natrijumove soli tioglikolne kiseline, čija je koncentracija po tioglikolnoj kiselini 0,3 g/cm 3 . Istovremeno se u tri obroka dodaje 4,5 cm 3 40% vodikovog peroksida (1,8 tež.).
Prilikom dodavanja svake porcije AA i vodonik peroksida, temperatura reakcione mase se spontano povećava na 63-68 o C. Pre dodavanja sledeće porcije reagensa smanjuje se na 40 2 o C. 15 minuta nakon dodavanja treće porcije reagensa. reagensa, u reakcionu masu doda se 1,5 cm 3 vodonik peroksida (0,6 mas.) i zagreva se na 90 o C 1 sat.Celokupni proces traje 3,0 sata. Dobija se rastvor polikiseline koncentracije 36,8 mas. . viskozitet 15,6 Pa. s i mol.m. 90000. Gotovi polimer ne sadrži nepolimerizovanu akrilnu kiselinu čiji je sadržaj određen hromatografskom metodom. Greška analize je 0,003%
Uslovi sinteze i svojstva dobijene PAA dati su u tabeli.
PREMA R 3. Postupite kao u primjeru 2, ali uzmite 158,6 g destilovane vode i 2 cm 3 (0,6 tež.) natrijumove soli tioglikolne kiseline.
PRIJE ME R 4. Postupiti kao u primjeru 2, ali uzeti 162,2 g destilovane vode i 2,4 cm 3 (0,72 tež.) natrijumove soli tioglikolne kiseline.
Primjer 5. Polimerizacija AA se izvodi u reaktoru prema primjeru 2. U reaktor se sipa 167,4 g destilovane vode i zagrije na 70 2 o C. Na ovoj temperaturi, 100 g AA koji sadrži 0,005 mas. hidrokinon i 1,2 cm 3 (0,36 tež.) natrijumove soli tioglikolne kiseline. Paralelno sa dodatkom monomera i regulatora rasta lanca, u sistem se uvodi 40% rastvor vodonik peroksida od 1,5 cm 3 (0,6 tež.).
Prilikom dodavanja svake porcije AA i vodonik peroksida, temperatura reakcione mase se spontano povećava na 98-100 o C. Pre dodavanja sledeće porcije reagensa smanjuje se na 70 2 o C. 15 minuta nakon dodavanja treće porcije reagensa. reagensa, u reakcionu masu (0,6 mas.) doda se 1,5 cm 3 vodikovog peroksida i zagreva 1 sat na 90 o C. Trajanje procesa je 2 sata. Dobije se rastvor poliakrilne kiseline koncentracije 36,3 mas. dobijeno. sa viskozitetom od 14,0 Pa. With.
PRIJE ME R 6. Postupiti kao u primjeru 4, ali uzeti 1,6 cm 3 (0,48 tež.) natrijumove soli tioglikolne kiseline.
PREMA R 7. Postupite kao u primjeru 4, ali uzmite 2 cm 3 (0,6 tež.) natrijumove soli tioglikolne kiseline.
PRIJE ME R 8. Postupiti kao u primjeru 4, ali uzeti 2,4 cm 3 (0,72 tež.) natrijumove soli tioglikolne kiseline.
Primjer 9. Postupiti prema primjeru 6, ali uzeti AA sa sadržajem hidrokinona od 0,01 mas.
Primjer 10. Slijedite primjer 8, ali uzmite 1,6 cm 3 (1 tež.) vodonik peroksida.
PRIJE ME R 11. Postupiti prema primjeru 7, ali uzeti akrilnu kiselinu koja sadrži 0,035 mas. hidrokinon.
Primjer 12. Postupiti kao u primjeru 5, ali uzeti 2,88 cm 3 (1,8 tež.) vodonik peroksida.
Primjer 13 (kontrola). Postupite kao u primjeru 1, ali koristite 0,3 mas. na količinu akrilne kiseline i natrijeve soli tioglikolne kiseline. Dobija se proizvod niske tehnologije (viskozitet polimera je vrlo visok).
Primjer 14 (kontrola). Djeluju prema primjeru 1, ali koriste 0,8 mas. natrijumove soli tioglikolne kiseline. Dobija se otopina polimera viskoznosti čelika. Međutim, upotreba natrijeve soli tioglikolne kiseline u količini od 0,8 mas. ekonomski neisplativo.
Primjer 15 (kontrola). Postupite prema primjeru 1, ali koristite 0,36 mas. na količinu akrilne kiseline tioglikolne kiseline. Dobija se vodeni rastvor poliakrilne kiseline od 36,8 tež., koji ima jak neugodan miris, sadržaj zaostalog monomera je 0,98 tež. Vodeni rastvor polimera ima početni viskozitet od 8,7 Pa. s, a nakon 90 dana 10,3 Pa. With. Povećanje viskoziteta tokom 3 meseca je 18,3%
Primjer 16 (kontrola). Djeluju prema primjeru 1, ali koriste 0,72 mas. na količinu akrilne kiseline tioglikolne kiseline. Dobijte 36,5 mas. vodeni rastvor poliakrilne kiseline oštrog mirisa, sadržaj ostatka akrilne kiseline je 1,17 mas. Vodeni rastvor PAA ima početni viskozitet od 5,1 Pa. s, a nakon 90 dana 5,9 Pa. With. Povećanje viskoziteta tokom 3 meseca je 15,7%
Pronalazak se odnosi na hemiju polimera i omogućava dobijanje poliakrilne kiseline sa povećanom stabilnošću njenog vodenog rastvora tokom vremena (povećanje viskoziteta vodenog rastvora tokom 730 dana ne prelazi 9%). To se postiže radikalnom polimerizacijom 36,5-37,5% vodenog rastvora akrilne kiseline pod dejstvom vodonik peroksida na početnoj temperaturi od 40-70°C u prisustvu 0,005-0,035 mas. hidrokinon i 0,36 do 0,72 mas. iz količine natrijumove soli akrilne kiseline tioglikolne kiseline formule NAOOC-CH 2 -SH kao regulatora molekulske težine. 1 stol

Crteži

Aplikacija

4341651/05, 11.12.1987

Lukina E. M., Mirošničenko S. V., Kulikova A. E., Etlis V. S., Shalimova R. Kh., Tsaryapkina T. M.

IPC / Oznake

Kôd veze

Metoda za pripremu vodenih rastvora poliakrilne kiseline

Slični patenti

Tiolikolnoj kiselini, vodenom rastvoru monoetanolamina uz hlađenje. Tioglikolna kiselina je deficitaran proizvod, ima malu stabilnost i tokom skladištenja formira produkte samokondenzacije, koji naglo smanjuju kvalitet sastava.Predložena metoda se razlikuje po tome što se za proširenje sirovinske baze koristi L-karboksimetilizotiourea kao tio -derivat karboksilne kiseline i proces se vodi na 95 - 105 C. L-karboksimetilizotiourea se dobija kondenzacijom natrijumove soli monohloroctene kiseline sa tioureom na 40 - 75 C i pH 7. Prinos monoetanolaminske soli thi je oko 90%.Primjer. 100 g monohlorsirćetne kiseline rastvori se u 240 ml vode i na temperaturi ispod 20 C neutrališe...

Uz mešanje dodati prethodno pripremljen rastvor natrijumove soli monohlorsirćetne kiseline. Temperatura reakcione smeše se postepeno povećava na 70 - 75"C, drži na ovoj temperaturi 10,111 cN i ohladi na temperaturu od 15 - 20"C. Bijeli talog koji se stvorio nakon 24 sata se isisa i oko 1400 litara. hladna voda, prinos 8-karboksimet 11; Pzothiom O 1 Egipat 11 130 8 (u peres 1 ete i suvi proizvod) 16,0 8 corona disperzija 1 g 1 g 11 dr 1 t; 6 k, k, g. e. 4,8 8 100 "- ili 0,6 8 ao.g) suspendirano iz 80 11 litara vode, dodajući 26,8 8 (0,2, lols,) I-k rbox 1 cheti 1 izotiouree 1- 1 H, K 11 P 51 T 51 T S 00 R 11 T 11 M L L 1 KO 1 PRI 1.= miješano tokom O...

Kiselina se rekristališe iz mešavine etil acetat-hloroform 1:1) Izgled - bezbojni, visoko higroskopni ljuskavi kristali, rastvorljivi u vodi, nižim alkoholima, acetonu, dioksanu, etil acetatu, nerastvorljiv u ugljovodonicima i hlorisanim ugljovodonicima. T, pl. 154-157 Podaci iz elementarne analize i pH-metričke titracije: Pronađeno, b: ekv. 2 143,0; enver 94.0C 30.40, 30.27, H 6.63, 6.68 Izračunato, b: eq 138.1, eq 91.1, C 30.44, H 6.57 NMR (P) spektar (u vodi) 0 -15.0 ppm dublet, konstanta cijepanja 17,5 Hz, sa supresijom 35 spin-spin interakcije sa protonima - singlet PRIMJER 2. Priprema butoksimetilendifosfonske kiseline (11) U smjesu od 1,3 g sulfolana i 0,55 g 5,4 mmol formata prolazi kroz trifluorid...

V.A. Peristi 1, L.F. Peristaja 1, I.G. Ryltsova 1, V.P. Čuev 2, A.A. Buzov 2, L.V. Polovneva 2

Državni nacionalni istraživački univerzitet u Belgorodu

Eksperimentalno postrojenje "VladMiVa"

Uvod

Upotreba biokompatibilnih nanostrukturiranih kompozita sve se više uvodi u medicinsku tehnologiju. Ovo se posebno odnosi na materijale za ispunu zuba s unaprijed određenim svojstvima na bazi polimera. Uvođenje hemijske tehnologije i nanotehnologije u medicinsku opremu omogućava uspješno rješavanje problema u nauci o medicinskim materijalima. Posebno se široko koriste materijali na bazi poliakrilne kiseline (PAA). Ovi kompoziti se dobivaju miješanjem otopine PAA sa finim staklom koje sadrži polivalentne metalne okside i modificirajuće aditive.

Dentalna poliakrilna kiselina proizvodi se u inostranstvu u obliku vodenog rastvora, koji ima niz nedostataka kada se koristi: nije stabilna tokom skladištenja, a rastvori bilo koje koncentracije se ne mogu pripremiti. U Laboratoriji za hemijsku tehnologiju Belgorodskog državnog univerziteta 2002-2005. Razvijena je tehnologija za proizvodnju praškaste, lako dozirane poliakrilne kiseline visoke čistoće. Upravo je ovaj polimer stabilan tokom skladištenja i pogodan za brzu pripremu rastvora bilo koje koncentracije kako bi se dobio dentalni kompozit za punjenje kada se pomeša sa praškastim učvršćivačem za staklo.

Godine 2005., Belgorodski državni univerzitet je izdao patent „Metoda za proizvodnju poliakrilne kiseline“, koji je u obliku intelektualne svojine prenet na Belgorodski eksperimentalni pogon (SEZ) „VladMiVa“ prema ugovoru o licenci br. RD 001.160.5 od 25.08. .2006. Daljnji istraživački, razvojni i organizacioni rad koji su sproveli autori ovog pronalaska omogućili su SEZ „VladMiVa” da ovlada proizvodnjom visokokvalitetnog praškastog PAA i na osnovu toga organizuje proizvodnju više od 10 vrsta biokompatibilnih kompozitnih materijala za terapijska stomatologija.

Jedan od glavnih zahtjeva za kvalitetu praškastog PAA je njegova finoća, odsustvo zgrudavanja i staklenih fragmenata polimera. Nedavno su se u procesu praktičnog rada na dobijanju PAA počele pojavljivati ​​ove nepoželjne pojave. Očigledno je to zbog pogoršanja kvalitete sirovine koja se koristi kao monomer u proizvodnji PAA - akrilne kiseline.

Stoga je cilj ovog rada, s jedne strane, proučavanje uticaja, tokom procesa polimerizacije, vlage na tečnost i disperzibilnost nastalog polimera -

Objekti i metode istraživanja

Komercijalna akrilna kiselina, marke "ARKEMA", prethodno je analizirana na Yasco FT/IR-4100 IR spektrofotometru.

Poznato je da rezolucija u odnosu na vlagu nije visoka: apsorpciona traka O-H veze odgovara području od 3700 cm-1 (2,695 µm), ali je intenzitet ove apsorpcione trake slab. Stoga je preciznije određivanje vlage u akrilnoj kiselini provedeno Fischerovom metodom, zasnovanom na redukciji joda sumpordioksidom SO2 u jodid vodonik HI u prisustvu vlage. Fischerov reagens je otopina joda i sumpor dioksida u mješavini piridina i metanola. U prisustvu vlage, ljubičasta boja joda nestaje na ekvivalentnoj tački titracije:

H2O + I2 + SO2 + 3Py (višak)^2 (PyHI) + PySO3

PySO3 kompleks je vezan otapalom metanola:

PySO3 + CH3OH ^ Py+ HCH3OSO2-

Fischerova metoda je jedna od najosjetljivijih metoda za određivanje malih količina vlage u organskim tekućinama, pa je korištena za određivanje vlage u budućim istraživanjima. Određivanje vlage prema Fischeru je izvršeno na Mettler Toledo V20/V30 titratoru sa relativnom greškom od ±3%.

Kako bi se ispitao utjecaj sadržaja vlage početne akrilne kiseline na tečnost i disperzibilnost PAA, provedeni su eksperimenti na polimerizaciji akrilne kiseline koja sadrži različite količine vlage. Eksperimentalna tehnika se sastojala od polimerizacije u tikvici sa tri vrata koja je opremljena mešalicom, termometrom i kapaljkom. Toplina reakcije polimerizacije je uklonjena korištenjem vodenog kupatila. U svim eksperimentima parametri procesa polimerizacije bili su identični industrijskom tehnološkom režimu i to: zapreminski odnos monomer/rastvarač toluen = 1/8, temperatura 102-104°C, inicijator polimerizacije - 2,2'-azoizobutironitril u količini od 1,25 mas. % u odnosu na originalnu akrilnu kiselinu. Na kraju polimerizacije, dobijeni PAA je filtriran, ispran pentanom, osušen u peći na temperaturi od 70-80°C i ispitan na tečnost, nasipnu gustinu i disperznost. Nasipna masa je određena gravimetrijskom metodom.

Poznato je da je glavni pokazatelj rasutih materijala ugao mirovanja, koji se kreće od minimalnih vrijednosti (5-10°) za lako protočne materijale do 60-80° za teško protočne materijale. Stoga je u ovom radu protočnost PAA ocjenjivana vrijednošću ugla mirovanja. Disperzni sastav polimera određen je na osnovu mikrosnimaka dobijenih na skenirajućem elektronskom mikroskopu Ouanta-200-3D. Mikrofotografije su prikazane na slici.

Rice. Mikrofotografije poliakrilne kiseline sa sadržajem vlage u originalnoj akrilnoj kiselini: a) 0,01 tež.%; b) 0,125 tež.%; c) 0,600 mas.%

Rezultati i njihova diskusija

Eksperimentalni podaci dati su u tabeli. Kao što se i očekivalo, na osnovu teorijskih koncepata, prisustvo vlage u početnom monomeru akrilne kiseline uzrokuje bubrenje polimera koji nastaje tokom procesa polimerizacije, što rezultira aglomeracijom makromolekula PAA. Kao rezultat ovih pojava, uočava se smanjenje protočnosti (povećanje kuta mirovanja), povećanje nasipne mase i veličine čestica. Ove nepoželjne pojave negativno utječu na operativne karakteristike PAA, naime: tokom skladištenja dolazi do zgrušavanja, smanjenje protočnosti otežava doziranje PAA u procesu proizvodnje dentalnih polimernih kompozita, povećanje stepena disperzije (veličine čestica) dovodi do do smanjenja rastvorljivosti tako velikih čestica prilikom pripreme koncentrovanih rastvora PAA.

Utjecaj vlažnosti akrilne kiseline na nasipnu masu, ugao mirovanja i disperznost poliakrilne kiseline (za uvjete polimerizacije vidi odjeljak „Objekti i metode istraživanja“)

br.	Sadržaj vlage u akrilnoj kiselini, tež.	Svojstva poliakrilne kiseline
		Nasipna masa, g/cm3	Ugao mirovanja, °	Disperznost: prosječna veličina čestica, mikroni	Bilješka
1	0.01	0.28	45	18	Svilenkasti puder koji slobodno teče*
2	0.05	0.33	47	-	-
3	0.075	0.38	47	-	-
4	0.100	0.42	50	-
5	0.125	0.46	52	25	Velike čestice, svilenkast i smanjena tečnost*
6	0.150	0.48	54	-	-
7	0.175	0.51	54	-	-
8	0.200	0.54	55	-	-
9	0.225	0.56	57	-	-
10	0.250	0.58	58	-	-
11	0.600	0.73	61	79	Značajno stvaranje kore

*Cm. mikrofotografije KAP-a.

Dakle, kada se koristi Aquion kompozit, vreme rada treba da bude 2,0-2,5 minuta, odnosno za to vreme PAA treba da se rastvori, a zatim da se kompozit stvrdne u roku od 4,5-5,0 minuta. Stoga, akrilna kiselina koja se isporučuje za proizvodnju PAA ne bi trebala sadržavati više od 0,075 tež.% vlage. U suprotnom, mora proći kroz preliminarnu fazu dehidracije. Takođe, u procesu dobijanja PAA potrebno je poštovati mere za sprečavanje prodiranja vlage, i to: oprema - polimerizator, zaptivke, zaptivke moraju biti apsolutno suve, pri destilaciji toluena - rastvarača, ne dozvoliti vazduh (vlaga ) da procuri u sistem, ispraznite kondicionirani polimer u zagrejanom stanju (50-60°C), odnosno na temperaturi iznad tačke rose.

Proučavan je utjecaj stupnja vlažnosti početnog monomera akrilne kiseline na tečnost, nasipnu masu i disperznost biokompatibilnog zubnog materijala - poliakrilne kiseline.

Pokazalo se da je za dobijanje visokokvalitetnog PAA sa stabilnošću skladištenja (ne podložan zgrušavanju), visokom rastvorljivošću, praktičnošću i lakoćom doziranja, neophodno koristiti akrilnu kiselinu sa sadržajem vlage ne većim od 0,075 tež. početni monomer.

Prilikom proizvodnje PAK-a potrebno je preduzeti mere za sprečavanje prodiranja vlage (suva oprema, nepropusnost, kondicionirani PAK mora imati temperature iznad tačke rose prilikom istovara i pakovanja).

Potrebno je pooštriti zahtjeve za sadržaj vlage u početnom monomeru akrilne kiseline, odnosno razviti metodu i tehnologiju za njegovu dehidraciju.

Bibliografija

Kurjakina N.V. Terapijska stomatologija za djecu. - M.: Medicinska knjiga: Izvo NGMA, 2004. - 744 str.

Vyazmitina A.V., Usevič T.L. Nauka o materijalima u stomatologiji. - Rostov na Donu: Phoenix, 2002. - 352 str.