Poliakrilsav. Polimetakrilsav. Polimetil-metakrilát. Poliakrilamid. Poliakrilnitril. Szintézis. Tulajdonságok. Felhasználási területek. Eljárás poliakrilsav előállítására Poliakrilsav alkalmazása

POLIAKRILSAV (polikarboxietilén) [-CH2CR(COOH)-]n, ahol R = H, akrilsav polimer. Akrilsav gyökös polimerizációjával nyerik vizes oldatban vagy szerves közegben. r-kiskereskedők; a folyamat exoterm. A P. to és sói üvegszerűek, törékenyek, színtelenek. polimerek; az üveg típusához. 1060C, Na-sójához 2300C [polimetakrilsavhoz (R = CH3 formában) üveg. 2280C, Na-sója 3100C]. Melegítve amikor az anhidridizáció preem képződésével történik. ciklikus anhidrid egységek, 250 °C felett - dekarboxilezés és térhálósítás. P. to. átmeneti fémionokkal erős komplexeket képez. Hát sol. vízben, dioxánban, metanolban, etanolban, formamidban, DMF-ben, nem szol. monomerében, acetonban, dietil-éterben, szénhidrogénekben. Alkálifémsók P. hogy szol. csak vizes közegben, alkáliföldfémsókban. a fémek oldhatatlanok. Dioxán 30 °C-on a P. k.-q-oldószerhez; jellemzők közötti kapcsolat viszkozitás [h] és mol. Az M tömeg alakja: [h] = = 7,6 10-2 M0,5 cm3/g. Na-sóhoz P.k. q-oldószer -1,5 N. NaBr vizes oldata 150 C-on, erre: [h] = = 0,165·М0,5 cm3/g.

A P. K. gyenge polielektrolit; sómentes vizes oldatban pKa 4,8 és a semlegesítés mértékének növekedésével csaknem lineárisan növekszik (a), a félsemlegesítési ponton pKa 6,8. A P. k vizes oldatának viszkozitása növekszik a; a polielektrolit és sói vizes oldatait polielektrolit hatás jellemzi (lásd Polielektrolitok).

A P. to és sói vizes oldatok formájában használatosak: kolloid rendszerek stabilizátoraként és flokkulálószereként a technol. folyamatok; szerkezetképzők és sűrítők; kötőanyagok például töltőanyagok készítésekor (az orvostudományban); antisztatikus szerek szálakhoz és bőrekhez; polikomplexek előállításához (lásd: Polimer-polimer komplexek). P.k.-hordozó lek. és fiziológiailag aktív anyagok, enzimek és vas-sói vérzéscsillapító tulajdonságokkal rendelkeznek. Akril ioncserélő vegyületek térhálós polimerei és kopolimerei, beleértve komplexképző szerek, gyanták. A poliakrilát-észterekkel kapcsolatban lásd: Poliakrilátok.

POLIAKRILONITRIL [-CH2CH(CN)-]n, az akrilnitril fehér lineáris polimerje; azt mondják m (30-100) · 103; sűrű 1,14-1,17 g/cm3; t.üveg 85-900 C, dec. 2500 C; 1,51 kJ/(kg K); r0 1011-1012 Ohm m; nehezen kristályosodik ki. Sol. poláris médiában például. DMF-ben, DMSO-ban, etilénben vagy propilén-karbonátban, LiBr, NH4, K vagy Na-tiocianátok, Na, Ca vagy Ba perklorátok, ZnCl2, HNO3 és H2SO4 50-70%-os vizes oldatában. A vegyületekben való oldódást a CN-csoport hidrolízise kíséri. Nem sol. és nem duzzad alkoholokban és szénhidrogénekben; időjárás- és fényálló.

Melegítve levegőben (180-300 0C) termokémiai reakciók mennek végbe. A P. megváltozik, amit az O2 felszívódása és a H2O, NH3 (2200C-on), HCN (2700C-on) felszabadulás kísér, és fekete, infúziós, nem gyúlékony és oldhatatlan termék képződéséhez vezet. Alapvető termikus folyamatok átalakulások - intramol. és intermol. ciklizáció, intermolekuláris térhálósítással létra térbeli szerkezetű polimert képeznek. Az ilyen P. inert gázkörnyezetben 1000-20 000 °C-ra történő további melegítésével szénanyagokat kapunk (lásd: Szénszálak).

Alapvető P. módosítási módszer - akrilnitril kopolimerizációja dekomp. vinil monomerek (pl. metil-akrilát, vinil-acetát, N-vinil-piridin, allil- és metallil-szulfonátok) és a kopolimer összetételének változtatása. Az ipar szinte csak módosított P.-kettős vagy háromkomponensű kopolimereket gyárt, amelyek akrilnitriltartalma meghaladja a 85%-ot. A kopolimerizáció lehetővé teszi a polimer oldatok pH-értékének növelését és viszkozitásának csökkentését, a törékenység csökkentését, affinitást biztosít a színezékek bizonyos csoportjaihoz, csökkenti a hőmérsékletet és csökkenti a polimer szénanyaggá történő átalakulásának idejét. Más fizika és kémia szerint. Szent ég, a kopolimerek gyakorlatilag nem különböznek a P-től.

Az iparban polimereket és kopolimereket az akrilnitril és ill. utóbbi kopolimerizálása komonomer adalékokkal. A homo- és kopolimerek szintézisének folyamatai alapvetően nem különböznek egymástól.

Heterogén. A polimerizációnak számos jellemzője van, amelyek megkülönböztetik a klasszikustól. emulziós vagy szuszpenziós polimerizációs lehetőségek. Akrilnitril részleges (~7%) vizes oldata. Ezért a kezdeti reakció. a 12-25 tömeg% akrilnitrilt tartalmazó keverék olyan emulzió, amelynek vizes oldatában akrilnitrilcseppek vannak diszpergálva. Vízben oldódó iniciáló rendszereket használnak, például Fe(II)-peroxodiszulfát-Fe(II)piroszulfitot, de nem használnak emulgeálószereket. A polimerizáció vizes oldatban és akrilnitrilcseppek felületén kezdődik. A mindkét fázisban képződött és kicsapódott polimer részecskék makrogyököket tartalmaznak, amelyek befogják és tovább nőnek. Ennek következménye a reakció öngyorsulása (kb. 20%-os konverziós arányig), és a polimer széles MMP-je. A P. elágazásának csökkentése érdekében a polimerizáció az átalakulás fokán fejeződik be. 60-80%; A szuszpenzióból a P.-t izoláljuk (szűrés, centrifugálás), mossuk és szárítjuk.

In homog. Az eljárás során az iniciátor általában 2,2"-azo-bisz-izobutironitril. A folyamat sebessége és a P. molekulatömege jelentősen függ az oldat természetétől. Így a P. szintézisének időtartama vizes oldatban ZnCl2 vagy Na-tiocianát, DMSO-ban, DMF-ben, 1,0-1,5 vagy 1,5-2,5 óra, 9-10 óra, 12-18 óra R-maradékok alaposan megtisztulnak a láncvégződést okozó szennyeződésektől regulátorokat vezetnek be, például az izopropil-alkoholt a nátrium-tiocianát vizes oldatában történő polimerizáció során , az eljárást legfeljebb 50-70%-os monomer konverzióig hajtják végre.

A homoghoz képest. polimerizáció heterogénné a folyamat során nagyobb mólszámú P.-t kapnak. tömeg, míg szélesebb körben lehet variálni a kopolimerek összetételét, ipari. nagyobb egységteljesítményű berendezések. Lények Az oldatban történő polimerizáció előnye közvetlen. a kapott oldatok felhasználása szálképzésre (nincs izolálási, mosási, szárítási és polimeroldási szakasz). Ezért a szálak előállítása során egyre gyakrabban alkalmazzák a polimerek oldatos polimerizációval történő előállítási eljárását; az elejére 80-as évek az ilyen polimer előállítása elérte a polimer teljes termelésének 30%-át.

POLIAKRILAMID [-CH2CH(CONH2)-]n, akrilamid polimer. Szilárd amorf fehér vagy részben átlátszó, szagtalan anyag; azt mondják m 104-107 (az átvétel feltételeitől függően); sűrű 1,302 g/cm3 (230 °C); t.üveg ~1900C. Sol. vízben, morfolinban, formamidban, glicerinben, etilénglikolban, jégecetben; propionsavban, dimetil-szulfoxidban és propilénglikolban megduzzad; nem szol. alkoholokban, ketonokban, DMF-ben és apoláris oldatokban. A jellemzők közötti függőség P. oldatok viszkozitása [h] (cm3/g) és átlagos viszkozitása mol. tömegét egyenletekkel fejezzük ki: [h] = 2,5 10-2 (10%-os NaCl-oldatban, 25 0C), [h] = 3,73 10-2 (1 M oldatban -re NaNO3, 300C).

Szuhoj szentjei II. ne változzon a hosszú távú tárolás során, ellenáll az olajoknak, zsíroknak, viaszoknak; 60 0C feletti hőmérsékleten pusztító folyamatok mennek végbe a vízben, ami a víz pH-értékének csökkenéséhez vezethet. P. vizes oldatai érzékenyek a mikroorganizmusok hatására. A vizes oldatok viszkozitása (koncentrációja kevesebb, mint 15%) csökken a hőmérséklet és a nyírási sebesség növekedésével, a maradék gyökös iniciátorok hatására, a makromolekulák fő láncainak tönkremenetele következtében. Az oldatokat antioxidánsokkal stabilizáljuk (0,01-5,0 tömeg%). Irányított rombolás (például K2S2O8 hatására 50-600 C-on) a mol szabályozására szolgál. a P. tömege a 104-106 tartományban fix MMP mellett.

Az amidcsoportokon lévő R-ionok a P módosítására szolgálnak. Így hő hatására történő lúgos hidrolízis során. amidcsoportok (legfeljebb 70%) COONa-csoportokká alakulnak, savas hidrolízis során - COOH-csoportokká (a reakciót az imidizáció és a pH-vesztés bonyolítja), NaClO hatására lúgos környezetben (Hoffmann-oldat) - NH2-vé. csoportok (akár 95%), interakcióval. formaldehiddel és dimetil-aminnal vagy más szekunder aminnal vizes környezetben (Mannich-oldat) - a CONHCH2 (CH3)2 csoportba (az oldatot metilolamid, karboxilcsoportok stb. képződése kíséri).

Az iparban a P.-t, valamint az akrilamid kopolimereit (metakril- és akrilvegyületekkel, ezek sóival és észtereivel, akrilnitrillel, 2-metil-5-vinilpiridinnel) gyökös polimerizációval, ill. monomerek kopolimerizációja. A P. nagyüzemi előállítása: 8-10%-os vizes oldatokban oxidáció-redukció hatására történik. rendszerekben, gélszerű P.-t kapunk egy mol. m (3-5) · 106, amely azonban nehezen szállítható, tárolható és feldolgozható; konc. vizes oldatok (20%), fordított emulziókban és szuszpenziókban vegyszerek hatására. iniciátorok vagy ionizáló sugárzás, P. vétele mol. m ~ 107. Naib. Az akrilamidnak akrilsavsókkal széles körben használt kopolimerje is előállítható akrilamid jelenlétében végzett polimerizálásával. lúgos szerek és a P. lúgos hidrolízise fordított emulziókban és szuszpenziókban

ostromolni fog. akrilamid polimerizációja org. Az R-oldószert (egyértékű alkoholok, aceton), amely a monomer R-oldója és a P., P. kicsapója, mol. m 104-105.

A P. és az akrilamid kopolimerek hatékony flokkulálószerek, enyvező adalékok, flotációs reagensek, diszpergálószerek, sűrítőszerek, hidrodinamikus redukálószerek. folyadékállóság, szerkezetformálók talajokhoz stb.

Az akril- és metakrilsavak észtereinek, amidjainak és nitrileinek polimerjeit és kopolimerjeit összefoglalóan akrilátoknak nevezzük.

Poliakrilsav

szabad gyökös polimerizációval nyerik. Az iniciátorok peroxidok, perszulfátok, azo- és diazovegyületek. A polimerizáció még alacsony (20-25 °C) hőmérsékleten is nagy sebességgel megy végbe. A legkényelmesebb a polimerizációt oldatban végezni. Oldószer lehet víz, xilol, benzol. A poliakrilsav kemény, matt fehér, porcelánra emlékeztető törékeny anyag, vízben, formamidban, alkoholban enyhén oldódik, monomerben oldhatatlan. 230--240 0 C-on bomlásnak indul. Az alacsony hőmérsékleten nyert poliakrilsav nagy molekulatömegű, nem oldódik vízben, csak megduzzad.

A polimer makromolekulák túlnyomórészt lineáris szerkezetűek. A poliakrilsav makromolekulák egy része a „fejtől-fejig” mintázat szerint kapcsolódik egymáshoz, de túlnyomó többsége „fejtől farokig” kötődik:

Polimetakrilsav

szabad gyökös polimerizációval nyerjük olyan iniciátorok jelenlétében, amelyek jelentősen növelik a polimerizáció sebességét. Az akrilsavmolekulába -helyzetben lévő metilcsoport bevitele valamelyest lassítja a polimerizációs folyamatot és megkönnyíti annak szabályozását. A polimetakrilsav megjelenése nem különbözik a poliakrilsavtól. Ezenkívül matt fehér színű és majdnem ugyanolyan keménységű.

A polimetakrilsav vízben oldódik és nem poláris oldószerekben oldhatatlan. A polimetakrilát molekulatömegének növekedésével vízben való oldhatósága csökken. A poliakril- és polimetakrilsavak kémiai tulajdonságai hasonlóak a többbázisú telített szerves savakéhoz.

Széles körben használják bőr- és cipőkikészítő anyagok előállításához, valamint emulgeálószerként is. Sűrítőszerként a poliakril- és polimetakrilsav sóit használják, mivel oldataik nagyon magas viszkozitásúak.

Az akril- és metakrilsavak más vinil- és divinil-monomerekkel alkotott kopolimerjei nagy jelentőséggel bírnak. Diénekkel kopolimerizálva az akrilsav gumikat képez.

Az ilyen gumik többértékű fémekkel vulkanizálhatók:

Az ilyen gumik nagyon hőállóak. Egyes metakrilsav-kopolimereket ioncserélő gyantaként használnak.

A polimetil-metakrilátot metil-metakrilát szabad gyökös polimerizációjával állítják elő. A polimerizációt leggyakrabban blokk-módszerrel végzik, mivel így keletkezik a legjobb optikai tulajdonságokkal rendelkező szerves üveg. Az iniciátorok jelenléte és az ultraibolya besugárzás felgyorsítja a polimerizációs folyamatot. A hőmérséklet növekedésével a reakció sebessége nő, de a molekulatömeg csökken. A polimer molekulatömege 50 000 és 200 000 között van, sűrűsége 1,18 g/cm 3, üvegesedési hőmérséklete körülbelül 98 °C. 260-270 °C-on a polimer tönkremegy. A polimetil-metakrilát jól oldódik acetonban, diklór-etánban és néhány észterben. Főleg szerves üveg előállítására használják.

Más metakrilsav-észtereket lakkok, fóliák, hajlékony tömlők stb. gyártásához használnak.

Az akrilsav és metakrilsav észterei mellett az akrilsav-nitrilnek nagy gyakorlati jelentősége van.

A poliakrilnitrilt akrilnitril emulziós gyökös polimerizációjával állítják elő. Az eljárás iniciátorai leggyakrabban hidrogén-peroxid, perszulfátok vagy perborátok a diszperziós közeg általában víz. A polimerizáció előrehaladtával a polimer kis, könnyen szűrhető részecskék formájában kicsapódik.

A poliakrilnitril nem oldódik más akrilgyanták feloldására alkalmas oldószerekben. --A makromolekulákban található CN csoportok erős intermolekuláris kölcsönhatásokat okoznak.

A poliakrilnitril csak erősen poláros oldószerekben oldódik: dimetil-formamidban, dimetil-cianamidban és bizonyos sók (KCNS, ZnCl 2, ZnBr 2) tömény vizes oldataiban. Oldhatósága vizes formaldehid-oldattal történő kezelés után csökken.

A polimerizációs körülményektől függően a poliakrilnitril molekulatömege 20 000 és 350 000 között van, a sűrűsége körülbelül 1,17 g/cm3; üvegesedési hőmérséklete 80°C, 220°C-on bomlik. Melegítéskor a poliakrilnitril megváltoztatja a színét, és a melegítési folyamat mindig az oldhatóság elvesztésével jár.

A poliakrilnitril meglehetősen magas fizikai és mechanikai tulajdonságokkal rendelkezik. Fényállóságát tekintve szinte minden ismert polimert felülmúl.

Nagy mennyiségű poliakrilnitrilt használnak szintetikus szálak és műanyagok előállításához. Tulajdonságait tekintve a poliakrilnitril szál a gyapjúhoz hasonlít, és könnyen festhető.

Az akrilnitril kopolimerjei vinil-kloriddal, vinil-acetáttal, sztirollal, akril- és metakrilsav-észterekkel, izobutilénnel, butadiénnel stb. nagy ipari jelentőséggel bírnak. A butadién és akrilnitril kopolimerjeit olajálló gumik előállítására használják. A polisztirolhoz képest a sztirol és az akrilnitril kopolimerei nagyobb hőállósággal rendelkeznek.

Küldje el a jó munkát a tudásbázis egyszerű. Használja az alábbi űrlapot

Diákok, végzős hallgatók, fiatal tudósok, akik a tudásbázist tanulmányaikban és munkájukban használják, nagyon hálásak lesznek Önnek.

Közzétéve: http://www.allbest.ru/

Moszkvai Állami Nyílt Egyetem

Tanfolyami munka

A témában: „Poliakrilátok”

Szakterület: „Funkcionálisan aktív gyógyszerek kémiája”

Kar: Kémiai-Technológiai

Készítette: Evstratova I.S.

Ellenőrizte: Ivanova

Moszkva 2011

Bevezetés

1. Akril monomerek

1.1 Akrilsav. Kémiai tulajdonságok. Nyugta.

1.2 Metakrilsav. Kémiai tulajdonságok. Nyugta.

Következtetés

1. Akril monomerek

Akril (propén, etilén-karbon) savat CH2=CH-COOH először Redtenbacher kapott 1843-ban, aki az akroleint ezüst-oxiddal oxidálta, majd az A.M. Butlerov 1860-ban a jodoform és a nátrium-etoxid reakciójával. 1862-ben ezt a savat F.F. szintetizálta. A b-jód-propionsavak Beilstein-dehidrojódozása és a b-hidroxi-propionsavak dehidratálása. Az akrilsav polimerizációját csak 10 évvel később írta le Linnemann.

Az akrilsav homológját, az a-metil-akrilsavat, amelyet Rem később metakrilsavnak nevezett el, 1865-ben E. Frankland és Dupp a-hidroxi-izovajsav-észter elszappanosításával szerezte meg. A metakrilsav előállítását aceton-cianohidrinből 1932-ben írták le.

Az akril- és metakrilsavak, észtereik, nitrileik és amidjaik értékes monomerek, amelyek polimerizációja során poliakrilsav, poliakrilátok, észterek: butil-, terc-butil-, izobutil-, metil- és etil-akrilátok, valamint poliakrilnitril keletkeznek. Az akrilát (akril) gumikat az akrilsav egyes észtereinek polimerizálásával vagy vinil-monomerekkel (2-klór-etil-vinil-éter, vinil-klór-acetát stb.) végzett kopolimerizálással állítják elő.

Az akrilát gumik hő-, ózon- és oxigénállóak, ellenállnak az UV sugárzásnak, és alacsony gázáteresztő képességgel rendelkeznek.

A poliakrilsav gyakori hidrofil sűrítőanyag különféle vizes oldatokhoz ipari alkalmazásokhoz. akril monomer sav készítmény

A poliakrilátokat és polimetakrilátokat széles körben használják szerves üvegek, szintetikus szálak, akrilgyanták és különböző cellulóz- és papír-, festék- és lakk-, textil-, bőr- és más iparágakban használt emulziók előállítására. A polimetil-metakrilát a legszélesebb körben használt átlátszó szerves üvegek alapja. A metakril monomerek termelésének növekedését régóta hátráltatja az előállításukra alkalmazott módszerek magas költsége és munkaintenzitása. És csak az elmúlt 10-15 évben, a propilén oxidatív ammonolízisével végzett akrilnitrilgyártás melléktermékeként jelentős mennyiségben előállított olcsó hidrogén-cianid felhasználásának igénye miatt termelési kapacitásuk jelentősen növekedni kezdett.

Az akrilátok más monomerekkel való kopolimerizálása jelentősen javítja a polimer anyagok tulajdonságait és kiterjeszti alkalmazási területeiket. Így az akrilátok kis mennyiségű akrilnitrilt vagy vinil-kloridot tartalmazó kopolimerjei javítják a polimer anyagok ellenállását a legtöbb oldószerrel szemben, az akrilsav kopolimerek növelik az akrilátok polaritását, és ezáltal javítják a vizes diszperziók, kopolimerek amidokkal szembeni adhézióját és sűrítő képességét. például az N-metilolamiddal, melaminnal, aminokkal, epoxivegyületekkel, klórhidrinnel és más, reaktív csoportokat tartalmazó monomerekkel képezik a hidegen és melegen száradó ragasztók és lakkok alapját.

Maga az akrilsav előállítási léptéke sokkal kisebb, mint származékainak előállítása.

1.1 Akrilsav. Kémiai tulajdonságok. Nyugta

Az akrilsav (propén-, etilén-karbonsav) CH2=CH-COOH színtelen, szúrós szagú folyadék; o.p. 285-286,5 K, bp. 413,9-414,6 K, d420 = 1,0511. Vízben, alkoholban, SHC13-ban, benzolban oldódik. Tárolás közben polimerizálódik.

Az akrilsavat és sóit vízben oldódó polimerek és kopolimerek gyártására használják, amelyeket befejező, kötőanyagként és diszpergálószerként használnak. A megtermelt akrilsav-észterek – akrilátok – mintegy felét bel- és kültéri bevonatfestékek gyártására fordítják. A bevonatok kopásállóak, gyorsan száradnak és nem sárgulnak be. Az akrilát alapú lakkokat háztartási gépek és autókarosszériák permetezéssel történő festésére használják. Az előállított akrilátok jelentős része a textiliparban kerül felhasználásra. A papíriparban a poliakrilátokat papír és karton bevonására, valamint bevonásra használják. Az etil-, butil- és 2-etil-hexil-akrilát polimereket gyakran alkalmazzák sztirollal, vinil-acetáttal vagy vinil-észterekkel kombinálva számos ragasztó alkotórészeként. Az etil-akrilát és etilén kopolimerei értékes elasztomerek.

Az iparban az akrilsav előállítására a következő módszereket alkalmazzák:

Etilén-cianohidrin hidrolízise;

Akrilnitril hidrolízise;

Az acetilén hidrokarboxilezése;

Propilén oxidációja gőzfázisban, közbenső akrolein képződéssel;

1. Etilén-cianohidrin hidrolízise

Az akrilsav előállításának egyik lehetősége az etilén-oxid és a cianohidrin kölcsönhatásán alapul, és így etilén-cianohidrin keletkezik:

CH2--CH2 + HCN HOCH2 CH2CN.

Az etilén-cianohidrin ezt követő hidrolízisét akrilsavvá hajtják végre kénsavban a következő reakciók szerint:

HOCH2CH2CN + 2H2O HOCH2CH2COOH + NH4HSO4

CH2=CHCOOH + H2O.

Az akrilsav összhozama nem haladja meg a 60-70%-ot.

Ezt a módszert az Union Carbide fejlesztette ki. Ipari fejlesztést azonban nem kapott: az utolsó ilyen módszerrel működő üzembe helyezést 1971-ben leállították.

2. Akrilnitril hidrolízise

A nitrilek hidrolízise az egyik leggyakoribb módszer a karbonsavak szintézisére. A folyamatot savak vagy lúgok katalizálják, és az amidképződés közbenső szakaszán keresztül megy végbe:

CONH2 + H2O RCOOH + NH3

A reakciót vizes közegben, 323-353 K hőmérsékleten hajtjuk végre. A két reakció sebességének aránya a nitrilek szerkezetétől, az alkalmazott katalizátor jellegétől és a hidrolízis körülményeitől függ. Ha k1>>k2, akkor a vízfelesleg ellenére a reakció az amidképződés szakaszában leállítható. A kénsavval végzett hidrolízis során a k1:k2 arány a savkoncentrációtól függ. Például, ha a propionitrilt kénsavval hidrolizálják, csak propionsavat kapunk (k1:k2>100). A savkoncentráció növekedésével mindkét reakció sebessége összehasonlíthatóvá válik. Ha sok nitrilt 50%-os vagy több hígított kénsavval kezelünk, általában karbonsavakat kapunk. Amikor a nitrilek töményebb savakkal reagálnak, a reakció gyakran leáll az amidképződés szakaszában.

Így az erősen koncentrált ásványi savak alkalmazása hozzájárul az amid képződéséhez, és az alacsony savkoncentráció (k2>>k1) tartományában karbonsavak keletkeznek.

Az akrilsav kénsavas hidrolízissel történő előállítása során az eljárást két lépésben hajtják végre: először az akrilamid-szulfátot szintetizálják, majd az akrilamid-szulfátot elszappanosítják, hogy akrilsav szabaduljon fel.

Az akrilamid-szulfát vízzel történő hidrolízisével kapott keverék hőkezelése után az akrilsavat csökkentett nyomáson ledesztilláljuk. A sav gőzfázisban történő polimerizációja miatt azonban jelentős mennyiség elvész. A sav elválasztása az elegyből az akrilamid-szulfát hidrolízise után végrehajtható desztillációval, és a hidrolizált reakcióelegyhez szerves oldószert adunk. Ebben az esetben a gőzkeverék belép a kondenzátorba, amelybe további vizet szállítanak. A kapott elegyet szerves oldószeres rétegre és vizes savoldat rétegre osztjuk, amelynek koncentrációját a hozzáadott víz mennyisége szabályozza. Oldószerként O-, m-, p-krezolok, naftol és kerozin olajfrakciók használhatók.

Mellékhatások az akrilnitril hidrolízise során. Az akrilnitril kénsavas hidrolízise során az akrilamid-szulfát képződésének fő reakciójával együtt dugóreakciók lépnek fel, amelyek propionsav-amid-szulfát, akrilsav stb. képződését eredményezik. Az észterezést reaktorban, keverővel végezzük. korróziógátló anyagból - üveg, kerámia, zománcozott anyagok, politetrafluor-etilén . Az észterezési szakaszban melléktermékként alkil- és alkoxi-alkil-propionátok, dialkil-éter és ammónium-szulfát keletkeznek. Az akrilamid-szulfát savas környezetben történő észterezésének szakaszában az alkohol dehidratációjának reakciója lehetséges éter képződésével, amely levegővel érintkezve könnyen átalakul peroxidvegyületekké, amelyek a polimerizáció aktív iniciátorai.

Akrilsav polimerizáció gátlók. Az akrilsav rektifikálással történő tisztítása során polimerizálódik, és ez sokkal gyorsabban megy végbe gázfázisban, mint folyadékfázisban, mivel a szintézisben általában használt polimerizációt gátló anyagok - hidrokinon, metil-hidrokinon, fenotiazin, metilénkék és mások - a gázban találhatók. a sav stabilizálásához szükségesnél kisebb mennyiségben.

A keletkező, savban és más oldószerekben nem oldódó akrilsav polimer gyorsan kitölti a desztillációs oszlopot, és a folyamatos folyamat lehetetlenné válik.

A sav desztilláció közbeni polimerizációjának megakadályozására különféle polimerizációs inhibitorokat, például hidrokinont, fenolt vagy származékait és oxigént, difenil-amint vagy származékait adják hozzá.

Az ammónium-klorid polimerizációt gátló anyagként is használható akrilsav desztillációja során, amelynek 1%-os oldatát a desztillálóoszlop felső részébe tápláljuk.

Annak érdekében, hogy az akrilsav desztillációja során ne képződjenek polimerek az acéleszközök felületén, azokat politetrafluor-etilénnel vonják be, amelyet film formájában visznek fel az elpárologtató felületére.

3. Az acetilén hidrokarboxilezése

Az akrilsav vagy észterei úgy állíthatók elő, hogy acetilént nikkel-tetrakarbonillal (szén-monoxid-forrás) reagáltatunk víz vagy más protondonor (alkoholok, merkaptánok, aminok, szerves savak) jelenlétében:

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

Ha víz helyett egyértékű alkoholt használ, akrilsav-észter képződik:

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

A reakciót 313 K hőmérsékleten, atmoszférikus nyomáson és 1:1 acetilén:CO arány mellett, katalizátorként nikkel-tetrakarbonil jelenlétében hajtjuk végre.

Ennek a módszernek a hátránya a robbanásveszélyes acetilén alkalmazása.

4. Propilén gőzfázisú oxidációja

A propilén gőzfázisú oxidációja az akrilsav előállításának fő ipari módszere. Az akrilsav előállítása a propilén gázfázisban történő oxidációjával az akrolein közbenső képződése révén két lépésben történik:

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

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

Az első szakaszban a propilén, a második szakaszban az akrolein oxidálódik.

Propilén oxidációja. A propilén oxidációja gyökös láncmechanizmussal megy végbe, és a következő szakaszokból áll:

CH2=CH--CH3 + O CH2=CH--CH2 + H2O, (lánc nukleáció)

CH2=CH--CH2· + O· CH2=CH--CH· + OH, (láncnövekedés)

СH2=CH--CH· + O· CH2=CH--CHO, (lánc nyitva)

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

СH2=CH--CO· + OH· CH2=CH-COOH.

Az oxidációs folyamat során melléktermékek keletkeznek, amelyek a propilén részleges vagy teljes oxidációjának (acetaldehid, ecetsav, CO, CO2) reakciói és a polimerizációs reakció következményei. Az akrolein és akrilsav hozamának növekedését és ennek megfelelően a mellékreakciók visszaszorítását kedveznek az alacsony hőmérsékletek: 673-773 K. Erősen szelektív katalizátorok alkalmazása esetén a reakcióhőmérséklet csökkenése lehetséges.

A propilén oxidációját 573-623 °C-on, 0,1-0,3 MPa nyomáson és vízgőz hozzáadásával hajtják végre bizmut-, kobalt-, nikkel-, vas-, ón- stb. oxidokat tartalmazó katalizátorokon. A víz:propilén mólarány megmarad. 4-5-nél és az oxigén:propilén mólaránya ~ 2. A gőz és a nitrogén nemcsak a túlmelegedés lehetőségét csökkenti, hanem a robbanásveszélyes helyzetek kialakulásának kockázatát is. Ezek a gázok hozzájárulnak a katalizátor aktivitásának növeléséhez, elősegítik a reakciótermékek deszorpcióját, és akár 24 hónapig növelik a stabil működés időtartamát. A propilén átalakulási foka egy menetben 90-95%, az akrolein és az akrilsav hozama 80-90%.

Az akrolein oxidációja. Az akrolein oxidációját heterogén katalitikus változatban, molibdén és vanádium vegyes oxidjaiból nyert katalizátorokon hajtják végre, volfrám, króm, réz, tellúr, arzén stb. oxidjaival módosított.

A különböző oxidok aktivitása az akrolein katalitikus oxidációja során a következő sorrendben csökken:

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

Katalitikus oxidációhoz csak 2,93-nál nagyobb elektronegativitású katalizátorokat használnak. Az inaktív Co2O3 és PbO2 oxidok a H3PO4 bejuttatása következtében aktiválódnak. Az erősen elektronegatív adalékok aktiváló hatásúak: H3PO4, H2SO4, MoO3, H3BO3, TeO2. Az akrolein oxidációjának leghatékonyabb katalizátora a MoO3.

Az eljárást 523-553 K hőmérsékleten és 0,1-0,2 MPa nyomáson, vízgőz jelenlétében hajtják végre, a víz:akrolein mólaránya 2:1. Az átalakulás mértéke egy menetben 95 -97%, az akrilsav hozama több mint 90% akroleinre vonatkoztatva.

Az akrilsav propilén oxidációjával történő előállításának technológiáját először a Distillers, majd később a BASF, a Sohio, a Toyo Soda, a Union Carbide és a Japan Catalytic fejlesztette ki.

Az iparban az akrilsavat kétlépcsős propilén-oxidációs módszerrel állítják elő akrolein segítségével, az első lépésben képződött akrolein elválasztása és tisztítása nélkül.

1.2 Metakrilsav. Kémiai tulajdonságok. Nyugta

A metakrilsav (2-metilpropénsav) A CH2=C(CH3)-COOH színtelen, szúrós szagú folyadék; o.p. 289 K, bp. 435-436 K. Oldható vízben, alkoholokban, éterekben, szénhidrogénekben. A tárolás során polimerizálódik, a polimerizációt gátló anyag a hidrokinon-metil-észter.

A metakril monomerek az iparban mintegy 70 éve ismertek, de gyártásuk bővítését az alkalmazott gyártási módszerek magas költsége és munkaigénye hátráltatta. A propilén oxidatív ammonolízisével az akrilnitril előállítása során jelentős mennyiségben melléktermékként képződő olcsó hidrogén-cianid hasznosításának igénye miatt azonban jelentősen megnőtt a metakril monomerek gyártási kapacitása.

Jelenleg a metakrilsavat és a metil-metakrilátot iparilag állítják elő aceton-cianohidrin közbenső képződésével. Ezt a módszert az angol ICI cég fejlesztette ki még 1937-ben, és a működés teljes időtartama alatt folyamatosan fejlesztették.

Az aceton-cianohidrin módszer hátrányai ösztönzik a folyamatos új ipari módszerek keresését metakrilsav és metakrilátok más típusú nyersanyagok, például izobutilén felhasználásával történő előállítására.

A metakrilsav szintézise az izobutilén gázfázisú oxidációjával két lépésben történik: először az izobutilént metakroleinné oxidálják, amelyet azután közvetlenül metakrilsavvá oxidálnak.

A metakrilsav előállításának következő szakaszait hajtják végre az iparban:

1. Izobutilén gázfázisú oxidációja,

2. A metakrolein oxidációja,

3. A metakrolein gázfázisú oxidációja.

1. Izobutilén gázfázisú oxidációja

Az izobutilén gázfázisú oxidációja metakroleinné vegyes oxid katalizátorokon történik 573-723 K hőmérsékleten:

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

Metakrolein

A katalizátorokat általában alkáli- vagy alkáliföldfémekkel, valamint antimon- és ónvegyületekkel segítik elő. Például a Sumitomo eljárásban Mo12Co4Bi1Ni4.5Fe1Te0.6P0.1O48.6 összetételű katalizátoron 435 °C-on

Az 1:3:27 izobutilén:oxigén:nitrogén mólarány mellett a metakrolein hozama 88%, szelektivitása 79%, konverziós aránya 99%. Az izobutilén metakroleinné oxidálásához szinte minden katalizátor oxid-polifém rendszer, és általában molibdén-oxidot tartalmaz. A legtöbb szabadalmaztatott izobutilén oxidációs katalizátor egyéb elemei közé tartozik a vanádium, antimon, tellúr, bizmut, vas, kobalt, tallium, nikkel stb. Ezek a katalizátorok 90-98%-os izobutilén konverziót és 75-90%-os oxidációs szelektivitást biztosítanak.

2. A metakrolein oxidációja

A metakrilsav szintézise a metakrolein oxidációjával történhet gáz- vagy folyadékfázisban, katalizátor jelenlétében:

CH2=C--CH3 CH2=C-COOH

Ennek az eljárásnak a kifejlesztésének fő kihívása egy aktív, szelektív és stabil katalizátor megtalálása. Ezt a problémát kétféleképpen lehet megoldani: aktív katalizátorok használatával akrolein oxidációjához a metakrolein oxidációjának szakaszában, és új katalizátorokkal a metakrolein oxidációjához.

Az izobutilén nagyobb reaktivitása, mint a propilén, jelentős nehézségeket okoz egy rendkívül szelektív oxidációs folyamat során. A metakrolein is könnyen oxidálódik, de szelektív oxidációja metakrilsavvá meglehetősen nehéz feladat.

2. A metakrolein gázfázisú oxidációja

A metakrolein oxidációjához túlnyomórészt foszfomolibdénsav alapú katalizátorokat használnak alkáli- vagy alkáliföldfém-vegyületek, tallium, antimon stb. hozzáadásával. Ezek a katalizátorok a metakrolein 80-90%-os konverzióját biztosítják a metakrilsavvá történő oxidáció szelektivitása 75-90%. A folyamatot Asahi Rapashi (Japán) valósította meg. Az oxidációt speciális kialakítású csőreaktorokban végzik, hogy elkerüljék a metakrolein oxigénnel való keveredését a katalizátorzóna előtt, mivel az autooxidáció 593 K feletti hőmérsékleten katalizátor hiányában megy végbe. Az eljárást 623-673 K hőmérsékleten hajtják végre. A molibdén- és foszfor-, molibdén- és tellúr-, molibdén- és nikkelalapú vegyületek felhasználhatók katalizátorként a metakrolein oxidációjához. A metakrolein átalakulási foka 95%, a metakrilsav szelektivitása pedig 95-97%.

A Szovjetunióban 1961-ben sajátítottak el egy ipari módszert a kristályos akrilamid előállítására. E módszer szerint az akrilnitrilt 80-85%-os kénsav-monohidráttal 358-373 K-on szappanosítják:

CH2=CHCN + H2O + H2SO4 CH2=CHCONH2 H2SO4

Ez a reakció általában kis mennyiségű (legfeljebb 4%) akrilsav képződésével megy végbe:

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

A következő lépésben az akrilamid-szulfátot kalcium-hidroxiddal semlegesítik, és az akrilamidot szabad állapotban vizes oldat formájában szabadítják fel:

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

Az akrilnitril elszappanosításával kapott akrilamid-szulfátot vizes közegben Ca(OH)2-vel, ammóniával, nátrium- vagy kálium-karbonáttal, valamint alkáli- vagy alkáliföldfém-vegyületekkel semlegesítik víz vagy szerves oldószer hozzáadásával. A semlegesítés után képződött szuszpenziót szűrjük, így a monomer és a megfelelő kénsavsók oldatát kapjuk. Az akrilnitril akrilamiddá történő kénsavas hidrolízisét 1970-ig sikeresen alkalmazták az iparban.

Az akrilamidnak akrilnitril kénsav jelenlétében végzett hidrolízisével történő előállítása során inhibitorokat alkalmaznak a monomer polimerizációjának megakadályozására, például nitrobenzolt, nitro-o-krezolt, difenil-amint, dietil-amint, dicianhidrokinont.

A legígéretesebb módszer az akrilamid előállítása az akrilnitril katalitikus hidratálásával akrilamiddá szilárd katalizátor - fémréz jelenlétében. A rézkatalizátor előállítható réz szerves oldószerben történő porlasztásával vagy az alumínium-oxidra vagy aktív szénre hordozó komplex rézvegyület redukálásával.

A katalitikus hidratálás eredményeként általában 10%-os vizes akrilamid oldatot kapunk. A polimerizációhoz azonban töményebb, 30-50 tömeg% akrilamidot tartalmazó oldatokat használnak. A koncentrált oldatok előállításának fő módja a víz elpárologtatása, amelyet gyakran úgy hajtanak végre, hogy az oldatot levegőárammal egyidejűleg érintkeztetik: az oxigén polimerizációgátló.

2. Poliakrilátok – akril- és metakrilsav-származékok polimerei

2.1 Polimerek jellemzése és előállítása

Az akril- és metakrilsav-származékok polimerei, vagy az úgynevezett poliakrilátok a technológiában széles körben használt polimerizációs polimerek nagy és változatos osztályát alkotják.

Az akril- és metakril-észterek molekuláinak jelentős aszimmetriája határozza meg nagyobb polimerizációs hajlamukat.

A polimerizáció láncgyökös jellegű, és fény, hő, peroxidok és más olyan tényezők hatására megy végbe, amelyek elindítják a szabad gyökök növekedését. A tiszta termikus polimerizáció nagyon lassú, és ezt a módszert ritkán alkalmazzák. A polimerizációt általában iniciátorok - benzoil-peroxid és vízben oldott peroxidok - jelenlétében hajtják végre. Az észterek iniciált polimerizációjának három fő módszerét alkalmazzák: blokk, víz-emulzió és oldószeres polimerizáció.

A polimetil-metakrilát előállításához célszerű a blokkpolimerizációs módszert alkalmazni, amelyet átlátszó és színtelen lemezek és blokkok (szerves üveg) formájában állítanak elő. A blokkpolimer formájú polimetil-metakrilátot úgy állítják elő, hogy az iniciátort - benzoil-peroxidot - alaposan összekeverik a monomerrel, majd a keveréket üvegformákba öntik. A blokkpolimerizációs folyamat fő nehézsége a blokkon belüli hőmérséklet beállításának nehézsége. A polimerizáció exoterm jellege és a polimer alacsony hővezető képessége (0,17 W/m-°C) miatt elkerülhetetlen a blokkon belüli túlmelegedés a reakciósebesség növekedése és ennek következtében a hőmérséklet meredek emelkedése miatt. Ez a monomer elpárolgásához és hólyagok kialakulásához vezet, ha a blokk külső rétegei már kellően viszkózusak, és megakadályozzák a gázok felszabadulását. A duzzadás bizonyos mértékig elkerülhető az iniciátor koncentrációjának és a polimerizációs hőmérséklet változtatásával. Minél vastagabb a kapott blokk, annál alacsonyabb az iniciátor koncentrációja, annál lassabb a hőmérséklet-emelkedés és annál alacsonyabb a polimerizációs hőmérséklet. Nem szabad megfeledkezni arról, hogy a helyi túlmelegedés, amelyet teljesen lehetetlen elkerülni, elkerülhetetlenül belső feszültségekhez vezet a blokkban a belső és külső rétegek különböző polimerizációs foka miatt.

A szerves üveg előállításának folyamata magában foglalja a formák előkészítését és öntését, az előzetes és végső polimerizációt, valamint a formák felszabadítását. A formák általában csiszolt tükörszilikát üvegből készülnek, amelyet alaposan ki kell mosni olyan körülmények között, amelyek megakadályozzák a por bejutását. A forma elkészítéséhez vegyen két üveglapot. Az egyik szélére rugalmas elasztikus anyagból készült tömítéseket helyeznek el, amelyek magassága megegyezik a gyártandó blokk vastagságával. Ezeket a távtartókat egy második üveglappal borítják, majd a széleket erős és vékony papírral borítják, lyukat hagyva a monomer öntéséhez. Ezzel egyidejűleg a monomer, az iniciátor és a lágyító alapos összekeverésével készítse elő a keveréket. A keverés légcsavaros vagy horgonykeverővel felszerelt nikkelkazánban történhet, hermetikusan lezárt, gömbfedelű nyílászáróval, valamint monomer, iniciátor és egyéb alkatrészek betöltésére szolgáló szerelvényekkel. A keverést normál hőmérsékleten 30-60 percig végezzük, majd a keverék a mérőedényekbe illeszkedő alsó lefolyón, majd a mérőedényekből egy tölcséren keresztül a formákba folyik. A polimerizációt úgy hajtják végre, hogy a megtöltött formákat egymás után egy sor kamrán átvezetik, körülbelül a következő eljárással: az első kamrában 45--55 °C-on 4--6 órán át, a másodikban 60--66 °C-on tartják. °C-on 8--10 órán át, a harmadikon pedig 85--125°C-on - 8 óráig a formákat vízbe merítjük, ezután a tömbök könnyen leválaszthatók a szilikátüvegekről. A kész lapokat vágásra és polírozásra küldik. A lapoknak átlátszónak kell lenniük, buborékok vagy duzzanat nélkül. A méreteknek (tűrésekkel) és a fizikai és mechanikai tulajdonságoknak meg kell felelniük a műszaki előírásoknak. A polimetil-metakrilát üvegek különböző vastagságban készülnek - 0,5 és 50 mm között, és néha még ennél is több.

Az akrilátok víz-emulziós polimerizációját öntő- és présporok, valamint perzisztens vízdiszperziók, például latex előállítására használják. A vizet és az akril-étert 2:1 arányban veszik. Ha kemény, rugalmas anyagra van szükség, akkor ésszerű a szuszpenziós polimerizáció „gyöngy” módszere alkalmazása, szemcsés polimer előállításához. Az iniciátor benzoil-peroxid, amely a monomerben (0,5-1%) feloldva van. A magnézium-karbonátot emulgeálószerként, valamint poliakrilsavat, polivinil-alkoholt és más vízoldható polimereket használnak. A szemcsék mérete az emulgeálószer koncentrációjától és a keverési sebességtől függ. A vizet és a monomert 2:1 vagy 3:1 arányban vesszük. A szemcsés polimer előállításának folyamata a nyersanyagok reaktorba való betöltését, a polimerizációt, a polimer granulátumok szűrését és mosását, valamint a szárítást és a szitálást foglalja magában.

A desztillált vizet és a monomert egy mérőtartályból egymás után töltik be egy gőzköpennyel és keverővel felszerelt nikkelreaktorba, majd egy idomon keresztül kézzel adagolják az emulgeálószert. 10-20 perces keverés után a monomerben oldódó lágyítót, festéket és iniciátort vezetünk be a reaktorba. Gőzzel a reaktor köpenyébe a hőmérsékletet 70-75°C-ra emeljük. 40-60 perc elteltével a polimerizáció következtében felszabaduló hő hatására a reaktorban a hőmérséklet 80-85°C-ra emelkedik. A hőmérséklet a reaktor köpenyébe víz vagy gőz betáplálásával szabályozható. A folyamatot a monomertartalom meghatározásával szabályozzuk. A polimerizáció 2-4 óráig tart; a polimerizáció végén a reakcióelegyet rozsdamentes acél kosárral ellátott centrifugába visszük át, amelyben a polimer granulátumok könnyen szétválaszthatók, és többször vízzel mossuk, hogy eltávolítsuk az emulgeálószert.

A megmosott port vékony rétegben alumínium sütőlapokra töltjük, és kemencékben, 40-70°C-on belül, 8-12 órán keresztül szárítjuk, majd a port átszitáljuk és edénybe helyezzük. A szemcsés polimetil-metakrilátból feldolgozás nélkül is lehet lakkot készíteni.

Présporok előállításához a granulált polimert hengereken kell átvezetni 3-5 percig 170-190 °C-on; A művelet során lágyítók és színezékek adhatók a polimetil-metakriláthoz. A hengerelt lapokat ütve-keresztmalomban összetörik, és szitán átszitálják.

2.2 Akril és metakrilsav származékok tulajdonságai és felhasználási területei

A poliakrilátok amorf szerkezetűek. Még a röntgendiffrakciós minták sem mutatják a kristályosodás észrevehető jeleit.

A polimetil-metakrilát-étereket a poliakril-éterekhez képest nagyobb hőállóság jellemzi. Emiatt a metakril polimereket áttetsző tetőfedő és üvegezés anyagaként célszerű használni, míg a lágyabb akril polimereket elsősorban fagyálló anyagok előállítására használják, amelyek üvegesedési hőmérséklete lényegesen alacsonyabb a normál hőmérsékletnél.

A metakril és akril polimerek közötti különbség a vegyszerállóságuk. A metakril polimerek vegyileg, hő- és vízállóbbak, mint az akril polimerek.

Céljuktól függően a műszaki termékeket különböző fokú polimerizációval állítják elő. A polimerizációs fok növekedésével a polimer olvadáspontja növekszik, és mechanikai tulajdonságai, különösen ütésállósága bizonyos mértékig javul. A poliakrilátok értékes műszaki tulajdonságai az átlátszóságuk és színtelenségük, valamint az ultraibolya sugarakat áteresztő képességük. Így a polimetil-metakrilát a napfény több mint 99%-át átereszti, és ebben a tekintetben lényegesen jobb, mint a szilikát üvegek. A poliakrilát üvegek előnyei még hangsúlyosabbak, ha figyelembe vesszük a spektrum ultraibolya részét áteresztő képességüket. Így a kvarcüveg az ultraibolya sugarak 100% -át, a polimetil-metakrilát üveg - 73,5%, a tükör-szilikát üveg - 3%, a közönséges szilikátüveg - 0,6%.

A polimetil-metakrilát lényegében az első polimer, amelyet tulajdonságaik alapján szerves üvegnek nevezhetünk. Előnye a közönséges üveggel szemben a kisebb törékenység. A polimetil-metakrilát üvegek azonban kisebb felületi keménységgel rendelkeznek, mint az ásványi üvegek. A szerves üveg fontos előnye, hogy mind mechanikusan (forgácseltávolítás), mind képlékeny alakváltozással megmunkálható.

A nagy gömb alakú termékeket szerves üveglapokból öntéssel készítik. Ehhez ésszerű a vákuumformázási módszert használni, amelyet először S. N. Ushakov javasolt, és amelyet a technológiában használtak. A 120-150°C-ra előmelegített műanyag lapokat egy fémforma felületére fektetik és rögzítik, amely vákuumkivezetéssel rendelkezik; a vákuum bekapcsolásakor a lapokat a formába húzzák és ebben az állapotban lehűtik; A termékek sima felülete megmarad. Kisebb, egyszerű formájú termékek előállíthatók úgy, hogy fűtött lapból nyersdarabokat sajtolnak, majd kis nyomáson vagy formázás nélkül öntőformába öntik. A csöveket és más üreges termékeket centrifugális módszerrel állítják elő viszkózus, folyékony masszából, amelyet polimer monomerben való feloldásával állítanak elő.

A polimetil-metakrilát présporokat sokkal nehezebb préseléssel és fröccsöntéssel feldolgozni, még magasabb hőmérsékleten is, mint a polisztirolt és néhány más polimert. Ez a polimetil-metakrilát présanyagok nagy molekulatömegének köszönhetően olvadékainak magas viszkozitásával magyarázható. Ugyanakkor ahhoz, hogy olyan termékeket kapjunk, amelyek időben nagyon stabilak és az üvegesedési hőmérséklethez közeli hőmérsékleten megtartják alakjukat és méretüket, szükséges, hogy a sajtolás során a tömeg visszafordíthatatlan viszkózus áramlásának folyamata érvényesüljön. Ezért a polimetil-metakrilát, valamint az összes lineáris polimer feldolgozását magasabb hőmérsékleten kell elvégezni, amely biztosítja az anyag képlékeny áramlását, azaz 200-220 °C-on.

A metil-metakrilát, különösen sztirol kopolimerjein alapuló présporok nagyobb folyékonysággal rendelkeznek a feldolgozás során, alacsonyabb viszkózus áramlási hőmérséklettel rendelkeznek, és ezért könnyebben feldolgozhatók fröccsöntéssel, ami az egyik leghatékonyabb.

A polimetil-metakrilát a hőmérséklet csökkenésével csak kis mértékben változtatja meg tulajdonságait; Ez azon kevés polimerek közé tartozik, amelyek ütőszilárdsága -183 és +60°C között gyakorlatilag stabil, bár a polimer rugalmassági modulusa és statikus szilárdsága monoton nő a hőmérséklet csökkenésével.

A polimetil-metakrilátot széles körben használják a technológia különböző területein, az építőiparban széles körben elterjedt: különféle épületek, különösen üvegházak üvegezésére, dekoratív kerítésekre, ajtó- és ablakszerelvények gyártására, mosható tapéták, ill. emulziók formájában festékekhez és alapozókhoz.

Az emulziós polimerizációval előállított lágy akril polimerek, amelyek nem tartalmaznak lágyítószert, magas olaj- és időjárásállósággal rendelkeznek. Ezek alapján vízszigetelő fóliák készíthetők. Mivel ezek a polimerek kompatibilisek a nitróp cellulóz-acetáttal, a cellulóz lakkok részét képezik, hogy növeljék a tapadást, a vízállóságot és az időjárásállóságot. Akril diszperziókat használnak

beton vízállóvá tételére, valamint alapozóként falak belső festésére, porózus építőanyagok impregnálására,

3. Poliakrilnitril

A fent ismertetett akril- és metakrilsav polimerek mellett a poliakrilnitril néven ismert polimert alkalmazzák a technológiában.

Az akrilsav-nitril vagy akrilnitril olyan folyadék, amelynek olvadáspontja -83 °C, forráspontja +77,3 °C, sűrűsége 80 (5 kg/m:|, hőkapacitása 2,1 kJ/kg "°C, polimerizációs hője 73,3" kJ/mol, bármilyen mennyiségben elegyedik a legtöbb poláris és nem poláris folyadékkal.

A legelterjedtebb az akrilnitril vizes emulziós polimerizálása iniciátorral (ammónium-perszulfáttal), amely infúziós és nehezen oldódó amorf polimert eredményez.

A poliakrolonitril előállítása történhet szakaszos és folyamatos módszerekkel is. A szakaszos módszer szerint a reaktorba desztillált vizet töltünk, majd 25°C-ra melegítve frissen desztillált akrilnitrilt vezetünk be. Ezután a reakcióelegyhez keverés közben kénsavat, valamint kálium-perszulfát és nátrium-hidrogén-szulfát vizes oldatát adjuk. 2 perc elteltével megkezdődik a polimerizációs reakció, amely keverés nélkül megy végbe. Hő felszabadulással jár, ami 40°C-ra emeli a keverék hőmérsékletét. 20 perccel azután, hogy a keverék hőmérséklete megáll, a reakció leáll. A poliakrilnitril hozama eléri a 98%-ot. A reakcióelegyből kivált polimert desztillált vízzel többször mossuk, majd 40 °C-on addig szárítjuk, amíg az illóanyag-tartalom nem haladja meg a 0,8%-ot. Szárítás után a polimert összetörjük és szitáljuk.

Az akrilnitril folyamatos polimerizációs folyamatát keverés kíséri a reaktorban. Ez utóbbiba folyamatosan akrilnitrilt, vizes ammónium-perszulfát oldatokat és redukálószert - aktivátor nátrium-hidrogén-szulfátot - vezetnek be. A polimer szuszpenziót folyamatosan eltávolítják a reaktorból. A poliakrilnitril más akril polimerekkel ellentétben nem oldódik közönséges oldószerekben.

Az akrilnitril polimerizációs körülményeitől függően különböző molekulatömegű polimerek nyerhetők - 20 000 és 350 000 között. Feltételezzük, hogy a színváltozás a szomszédos makromolekulák közötti izometil-hidak kialakulásához kapcsolódik. Nitrogénatmoszférában hevítve a poliakrilnitril 200°C-ig nem változik, magasabb hőmérsékleten viszont meglágyul és gáznemű termékek, főleg ammónia jelennek meg.

270°C-on a hidrogén-cianid fejlődése is megfigyelhető. A poliakrilnitril üvegesedési hőmérsékletét nehéz meghatározni, mivel magasabb, mint az a hőmérséklet, amelyen a polimer hőtranszformációja megindul.

A poliakrilnitrilt rostok előállítására használják fonógépes módszerrel. Poliakrilnitril szál, de tulajdonságai a gyapjúhoz hasonlítanak. Ezt a szálat használják műszaki szövetekhez (szűrők, speciális filc), szállítószalagokhoz, valamint laminált műanyagok töltőanyagaként.

Ha az akrilnitrilt vinil-kloriddal, vinil-dekloriddal, sztirollal, izobutilénnel és néhány más polimerrel kopolimerizálják, magas műszaki tulajdonságokkal rendelkező kopolimereket kapnak. A kopolimerizáció következtében a poliakrilnitrilben rejlő számos hátrány megszűnik: nő a lágyulási hőmérséklet, nő a felületi keménység és a hajlítószilárdság, javul a vegyszerállóság.

A butadién akrilnitrillel alkotott kopolimerjeit fokozott olajállóságú műszaki gumik gyártására használják, amelyek építőipari célokra is felhasználhatók.

Felhasznált irodalom jegyzéke

1. Kutsidi D.A. Módosított aminogyanták M. 1981: Könnyű- és élelmiszeripar.

2. Polimerek enciklopédiája (Kabanov V.A. általános szerkesztésében - M. 1974: Szovjet Enciklopédia. - T.2.)

3. Nikolaev A.F. Szintetikus polimerek és ezeken alapuló műanyagok.-L.: Khimiya, 1966.

4. Zurabyan K.M. 1984: Könnyű- és élelmiszeripar.

5. N.A. Plate, E.F. Slivinsky, 2002. A kémia és a polimertechnológia alapjai.

Közzétéve az Allbest.ru oldalon

Hasonló dokumentumok

A hidrogén-cianid előállításának technológiai sémája, felhasználása a vegyiparban és a bányászatban. Az akrilsav-nitril szintézisének módszerei: acetilén és hidrogén-cianid kölcsönhatása; etilén-cianohidrin dehidratálása; Fő beállítások.

absztrakt, hozzáadva: 2011.03.03


A savak lényege, összetétele, osztályozásuk az oxigén jelenléte és a hidrogénatomok száma szerint. A savmaradékok vegyértékének meghatározása. Savak típusai, szerkezeti képletei, fizikai és kémiai tulajdonságaik. Savak más anyagokkal való reakcióinak eredményei.

bemutató, hozzáadva: 2011.12.17


Polimetil-akrilát szintézise metakrilsav-észterből. A plexi főbb tulajdonságai, előnyei a közönséges üveggel szemben. A plexi üveg hígított savakkal és lúgokkal, vízzel, alkoholokkal, zsírokkal és ásványi olajokkal szembeni ellenállása.

bemutató, hozzáadva 2013.12.01


Savak disszociációja vizes oldatokban egy savmaradék hidrogénkationjává (protonjává) és anionjává. A savak osztályozása különféle kritériumok szerint. A savak alapvető kémiai tulajdonságainak jellemzői. Szerves és szervetlen savak eloszlása.

bemutató, hozzáadva: 2010.11.23


Dikarbonsavak gyűrűs ketonok oxidációjával történő előállításának lényege, általános képlete és módszere. Az összes dikarbonsav alapvető tulajdonságai és néhány képviselő egyedi jellemzői. Anhidridek, tulajdonságaik, előállítási és felhasználási módok.

jelentés, hozzáadva: 2009.10.05


Az acilvegyületek acilcsoportot tartalmazó karbonsavak származékai. A savak tulajdonságai a bennük lévő karboxilcsoportnak köszönhetők, amely hidroxil- és karbonilcsoportokból áll. Módszerek karbonsav-anhidridek előállítására és reakciójára.

absztrakt, hozzáadva: 2009.02.03


A karbonsavszármazékok osztályozása, típusai, jellemzői, jellemzői, reakcióképessége. Anhidridek, amidok, nitrilek, észterek előállítási módszerei és tulajdonságai. A telítetlen egybázisú karbonsavak megkülönböztető jellemzői.

absztrakt, hozzáadva: 2009.02.21


Akrilamid: fizikai és kémiai tulajdonságok, oldhatóság. Az akrilamid előállítása és meghatározása, toxicitása. Az akrilamid és származékai használatának jellemzői. Akrilamid polimerek alkalmazása és gyártása. A poliakrilamid kémiai tulajdonságainak jellemzői.

tanfolyami munka, hozzáadva 2010.06.19


4-keton-alkánsavak alkalmazása kenőanyagok gyártásában. Telített alifás savak előállítása. A furil-karbinolok furángyűrűjének hasítása. 4-oxo-alkánsavak etil-észtereinek kölcsönhatása. Heterociklusos rendszerek szintézise.

tanfolyami munka, hozzáadva 2015.06.12


Az aldehidek kémiai tulajdonságai. Egyszerű szerkezetű ketonok szisztematikus nevei. Aldehidek oxidációja ezüst-oxiddal ammóniaoldatban. Aldehidek alkalmazása a gyógyászatban. Szintetikus élelmiszer-ecetsav kémiai tulajdonságai és előállítása.

MÓDSZER POLIAKRILSAV VIZES OLDATOK ELŐÁLLÍTÁSÁRA 36,5-37,5%-os vizes akrilsav oldat gyökös polimerizációjával hidrogén-peroxid hatására 40-70 o C kezdeti hőmérsékleten, 0,005-0,035 tömeg/tömeg. hidrokinon és egy molekulatömeg-szabályozó, azzal jellemezve, hogy a poliakrilsav vizes oldatának stabilitásának növelése érdekében a tárolás során 0,36-0,72 tömeg%-ot alkalmazunk molekulatömeg-szabályozóként. a NaOOC CH 2 SH képletű tioglikolsav akrilsav nátriumsójának mennyiségéből.

Leírás

A találmány polimerek kémiájára és technológiájára vonatkozik, nevezetesen poliakrilsav vizes oldatainak előállítására szolgáló eljárásokra, és felhasználható fogászatban használt készítmények előállítására.
A találmány célja a poliakrilsav vizes oldatának stabilitásának növelése a tárolás során.
PRI me R 1. Tioglikolsav nátriumsójának előállítása.
Készítsünk oldatot 50 g monoklór-ecetsavból 120 ml vízben, és nátrium-karbonát hozzáadásával semlegesítsük pH 7-re. A kapott tiszta nátrium-monoklór-acetát-oldathoz 76 g tiokarbamid 190 ml vízzel készült oldatát adjuk. Az elegyet lassan 75 °C-ra melegítjük, és ezen a hőmérsékleten tartjuk 10 percig. Ezután az oldatot lassan 20 o C-ra hűtjük. Amikor az izotiuróniumsó fehér kristályos csapadék formájában kicsapódik. A sót leszűrjük, vízzel mossuk és vákuumban szárítjuk. 65 g (91%) sót kapunk.
26,8 g kapott izotiurónium-sót 50 ml vízben szuszpendálunk és 16,0 g nátrium-hidroxidot adunk hozzá. Az elegyet 10 percig forraljuk, majd lehűtjük (5 o C-kal szobahőmérséklet alatt). A kivált sót leszűrjük. 15,8 g tioglikolsav nátriumsót tartalmazó oldatot kapunk (kitermelés 99,9%).
A só szerkezetét a következőképpen igazoljuk. A kapott terméket pH 2-re savanyítjuk, kénsav-éterrel extraháljuk, majd 92 o C-on 8 Hgmm nyomáson vákuumdesztilláljuk. 99,5%-os kitermeléssel tioglikolsavat kapunk.
2. példa Poliakrilsav (PAA) vizes oldatának előállítása.
Egy 500 cm 3 kapacitású, keverővel, refluxkondenzátorral, hőmérővel és két csepegtetőtölcsérrel felszerelt üvegreaktorban 163 g desztillált vizet melegítünk 40 2 o C-ra. Ezen a hőmérsékleten 100 g akrilt 0,005 tartalmú savat (AA) öntünk a reaktorba három egyenlő tömegrészben. hidrokinon, és 1,6 cm 3 (0,48 tömeg) tioglikolsav nátriumsó, amelynek koncentrációja tioglikolsavra vonatkoztatva 0,3 g/cm 3. Ezzel egyidejűleg három részletben 4,5 cm 3 40%-os hidrogén-peroxidot (1,8 tömeg%) adunk hozzá.
Az AA és a hidrogén-peroxid minden egyes adagjának hozzáadásakor a reakcióelegy hőmérséklete spontán módon 63-68 o C-ra emelkedik. A reagensek következő adagjának hozzáadása előtt a hőmérsékletet 40 2 o C-ra csökkentjük. 15 perccel a harmadik adag hozzáadása után reagenseket, 1,5 cm 3 hidrogén-peroxidot adunk, és 1 órán át 90 o C-on melegítjük. A teljes folyamat időtartama 3,0 óra . viszkozitás 15,6 Pa. s és mol.m. 90000. A kész polimer nem tartalmaz polimerizálatlan akrilsavat, melynek tartalmát kromatográfiás módszerrel határozzuk meg. Az elemzési hiba 0,003%
A kapott PAA szintézis körülményeit és tulajdonságait a táblázat tartalmazza.
PRI me R 3. Járjon el a 2. példában leírtak szerint, de vegyen 158,6 g desztillált vizet és 2 cm 3 (0,6 tömeg) tioglikolsav nátriumsót.
PRI me R 4. Járjon el a 2. példában leírtak szerint, de vegyen 162,2 g desztillált vizet és 2,4 cm 3 (0,72 tömeg) tioglikolsav nátriumsót.
5. példa Az AA polimerizálását a 2. példa szerinti reaktorban hajtjuk végre. 167,4 g desztillált vizet öntünk a reaktorba, és 70 2 °C-ra melegítjük. hidrokinon és 1,2 cm3 (0,36 tömeg) tioglikolsav nátriumsó. A monomer és a láncnövekedés-szabályozó hozzáadásával párhuzamosan 1,5 cm 3 (0,6 tömeg) 40%-os hidrogén-peroxid oldatot vezetünk a rendszerbe.
Az AA és a hidrogén-peroxid minden egyes adagjának hozzáadásakor a reakcióelegy hőmérséklete spontán módon 98-100 o C-ra emelkedik. A reagensek következő adagjának hozzáadása előtt a hőmérsékletet 70 2 o C-ra csökkentjük. 15 perccel a harmadik adag hozzáadása után A reakcióelegyhez 1,5 cm 3 hidrogén-peroxidot adunk, és 1 órán át 90 o C-on melegítjük. Az eljárás időtartama 2 óra kapott. 14,0 Pa viszkozitással. Val vel.
PRI me R 6. A 4. példában leírtak szerint járjunk el, de vegyünk 1,6 cm 3 (0,48 tömeg) tioglikolsav nátriumsót.
PRI me R 7. Járjon el a 4. példában leírtak szerint, de vegyen be 2 cm 3 (0,6 tömeg) tioglikolsav nátriumsót.
PRI me R 8. Járjon el a 4. példában leírtak szerint, de vegyen be 2,4 cm 3 (0,72 tömeg) tioglikolsav nátriumsót.
9. példa A 6. példa szerint járjunk el, de vegyünk 0,01 tömegszázalék hidrokinontartalmú AA-t.
10. példa Kövesse a 8. példát, de vegyen be 1,6 cm 3 (1 tömeg) hidrogén-peroxidot.
PRI me R 11. A 7. példa szerint járjunk el, de vegyünk 0,035 tömeg% akrilsavat. hidrokinon.
12. példa Az 5. példában leírtak szerint járjunk el, de vegyünk 2,88 cm3 (1,8 tömeg) hidrogén-peroxidot.
13. példa (kontroll). Az 1. példa szerint járnak el, de 0,3 tömeg%-ot használnak. az akrilsav és a tioglikolsav nátriumsójának mennyiségéről. Alacsony technológiájú terméket kapunk (a polimer viszkozitása nagyon magas).
14. példa (kontroll). Az 1. példa szerint járnak el, de 0,8 tömeg%-ot használnak. tioglikolsav nátriumsója. Acél viszkozitású polimer oldatot kapunk. Azonban a tioglikolsav nátriumsójának alkalmazása 0,8 tömeg% mennyiségben. gazdaságilag veszteséges.
15. példa (kontroll). Az 1. példa szerint járjon el, de használjon 0,36 tömeg%-ot. az akrilsav mennyiségéről tioglikolsav. 36,8 tömegszázalékos vizes poliakrilsav oldatot kapunk, amely erős kellemetlen szagú, a maradék monomer tartalom 0,98 tömeg%. A polimer vizes oldatának kezdeti viszkozitása 8,7 Pa. s, 90 nap után pedig 10,3 Pa. Val vel. A viszkozitás növekedése 3 hónap alatt 18,3%
16. példa (kontroll). Az 1. példa szerint járnak el, de 0,72 tömeg%-ot használnak. az akrilsav tioglikolsav mennyiségéről. Szerezzen 36,5 tömeget. szúrós szagú vizes poliakrilsav oldat, a maradék akrilsav tartalom 1,17 tömeg%. A PAA vizes oldatának kezdeti viszkozitása 5,1 Pa. s, 90 nap után pedig 5,9 Pa. Val vel. A viszkozitás növekedése 3 hónap alatt 15,7%
A találmány polimerkémiára vonatkozik, és lehetővé teszi olyan poliakrilsav előállítását, amelynek vizes oldata idővel megnövekedett stabilitása (a vizes oldat viszkozitásának növekedése 730 nap alatt nem haladja meg a 9%-ot). Ezt akrilsav 36,5-37,5%-os vizes oldatának gyökös polimerizációjával érik el hidrogén-peroxid hatására 40-70 °C kezdeti hőmérsékleten, 0,005-0,035 tömeg% jelenlétében. hidrokinon és 0,36-0,72 tömeg% a NAOOC-CH2-SH általános képletű tioglikolsav akrilsav-nátriumsójának mennyiségéből, mint molekulatömeg-szabályozó. 1 asztal

Rajzok

Alkalmazás

4341651/05, 11.12.1987

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

IPC / Címkék

Link kód

A poliakrilsav vizes oldatainak elkészítési módja

Hasonló szabadalmak

Tiotlikolsavhoz monoetanol-amin vizes oldata hűtéssel. A tioglikolsav ritka termék, kevéssé stabil, tárolás közben önkondenzációs termékeket képez, amelyek jelentősen csökkentik a készítmény minőségét. A javasolt módszer abban különbözik, hogy a nyersanyagbázis bővítésére L-karboximetil-izotiokarbamidot használnak tiokarbamidként. Az L-karboxi-metil-izotiokarbamidot a monoklór-ecetsav nátriumsójának tiokarbamiddal való kondenzációjával állítják elő 40-75 C-on és pH-n 7. A tioglikolsav monoetanol-amin sójának hozama: kb 90%. 100 g monoklór-ecetsavat feloldunk 240 ml vízben, és 20 C alatti hőmérsékleten semlegesítjük...

Keverés közben adjunk hozzá monoklór-ecetsav nátriumsójának előzőleg elkészített oldatát. A reakcióelegy hőmérsékletét fokozatosan 70-75 °C-ra emeljük, ezen a hőmérsékleten tartjuk 10,111 cN-ig, és 15-20 °C-ra hűtjük. A 24 óra elteltével képződött fehér csapadékot leszívjuk és kb. 1400 litert. hideg víz, Hozam 8-karboximet 11; Pzothiom O 1 Egyiptom 11 130 8 (peresben 1 ete és száraz Prodmkt) 16,0 8 korona diszperzió 1 g 1 g 11 dr 1 t;1 Ok 1 si 1 clium (speciális véna tartalma) estva92, 6 k, k, g e 4,8 8 100 "- vagy 0,6 8 ao.g) 80 11 liter vízben, hozzáadva 26,8 8 (0,2, lols,) I-k rbox 1 cheti 1 H 1-111. P 51 T 51 T S 00 R 11 T 11 M X 0,10 D 11 L L 1 KO 1 PRI 1.= O... alatt keverve...

A savat etil-acetát-kloroform 1:1 arányú keverékéből átkristályosítják.) Megjelenés - színtelen, erősen higroszkópos pelyhes kristályok, vízben, rövid szénláncú alkoholokban, acetonban, dioxánban, etil-acetátban oldódnak, szénhidrogénekben és klórozott szénhidrogénekben oldhatatlanok. T, pl. 154-157 Elemanalízis és pH-metriás titrálás adatai: Talált, b: 2. egyenlet 143,0; enver 94,0C: 30,40, 30,27, H: 6,63, 6,68. Számított: b: 138,1, 91,1, C: 30,44, H: 6,57. NMR (P) spektrum (vízben) 0-15,0 dublett, 17,5 Hz-es hasítási állandó, a protonokkal való 35 spin-spin kölcsönhatás elnyomásával - szingulett 2. PÉLDA Butoxi-metilén-difoszfonsav (11) előállítása 1,3 g szulfolán és 0,55 g 5,4 mmol butil formátumú keverékbe. áthalad a trifluoridon...

V.A. Peristy 1, L.F. Peristaya 1, I.G. Ryltsova 1, V.P. Chuev 2, A.A. Buzov 2, L.V. Polovnyeva 2

Belgorodi Állami Nemzeti Kutató Egyetem

"VladMiVa" kísérleti üzem

Bevezetés

A biokompatibilis nanostrukturált kompozitok alkalmazása egyre inkább bekerül az orvostechnikába. Ez különösen igaz az előre meghatározott polimer alapú tulajdonságokkal rendelkező fogtömő anyagokra. A kémiai technológia és a nanotechnológia bevezetése az orvosi berendezésekbe lehetővé teszi az orvosi anyagtudomány problémáinak sikeres megoldását. A poliakrilsav (PAA) alapú anyagokat különösen széles körben használják. Ezeket a kompozitokat úgy állítják elő, hogy PAA-oldatot kevernek össze többértékű fém-oxidokat és módosító adalékokat tartalmazó finom üveggel.

A fogászati ​​poliakrilsavat külföldön vizes oldat formájában állítják elő, aminek felhasználása során számos hátránya van: nem stabil a tárolás során, nem lehet bármilyen koncentrációjú oldatot készíteni. A Belgorodi Állami Egyetem Kémiai Technológiai Laboratóriumában 2002-2005 között. Kidolgozták a nagy tisztaságú, porszerű, könnyen adagolható poliakrilsav előállításának technológiáját. Ez a polimer az, amely stabil a tárolás során, és kényelmes bármilyen koncentrációjú oldat gyors elkészítéséhez, hogy por alakú üvegkeményítővel keverve tömő fogászati ​​kompozitot kapjunk.

2005-ben a Belgorodi Állami Egyetem kiadta a „Módszer poliakrilsav előállítására” szabadalmat, amely szellemi tulajdon formájában a Belgorodi Kísérleti Üzem (SEZ) „VladMiVa” tulajdonába került a 08.25-én kelt RD 001.160.5 számú licencszerződés értelmében. .2006. A találmány szerzői által végzett további kutatási, fejlesztési és szervezési munka lehetővé tette a „VladMiVa” SEZ számára, hogy elsajátítsa a kiváló minőségű porított PAA előállítását, és ennek alapján több mint 10 féle biológiailag kompatibilis kompozit anyag gyártását szervezze meg. terápiás fogászat.

A porított PAA minőségével szemben támasztott egyik fő követelmény annak finomsága, a csomósodás és a polimer üvegesedési töredékeinek hiánya. A közelmúltban, a PAA megszerzésével kapcsolatos gyakorlati munka során ezek a nemkívánatos jelenségek kezdtek megjelenni. Nyilvánvalóan ez a PAA-akrilsav gyártásánál monomerként használt alapanyag minőségének romlásának tudható be.

Ezért ennek a munkának a célja egyrészt annak tanulmányozása, hogy a polimerizációs folyamat során milyen hatással van a nedvesség a kapott polimer folyóképességére és diszpergálhatóságára.

A kutatás tárgyai és módszerei

Az "ARKEMA" márkájú, kereskedelmi forgalomban kapható akrilsavat korábban Yasco FT/IR-4100 IR spektrofotométeren elemezték.

Ismeretes, hogy a nedvességre vonatkozó felbontás nem nagy: az O-H kötés abszorpciós sávja a 3700 cm-1 (2,695 µm) tartománynak felel meg, de ennek az abszorpciós sávnak az intenzitása gyenge. Ezért az akrilsav nedvességtartalmának pontosabb meghatározását Fischer-módszerrel végeztük, amely a jód kén-dioxiddal SO2-vel történő redukálásán alapult HI hidrogén-jodiddá nedvesség jelenlétében. A Fischer-reagens jód és kén-dioxid oldata piridin és metanol elegyében. Nedvesség jelenlétében a jód lila színe eltűnik az egyenértékű titrálási ponton:

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

A PySO3 komplex kötődik a metanol oldószerrel:

PySO3 + CH3OH ^ Py+ HCH3OSO2-

A Fischer-módszer az egyik legérzékenyebb módszer a szerves folyadékok kis mennyiségű nedvességtartalmának meghatározására, ezért a későbbi vizsgálatok során a nedvesség meghatározására használták. A nedvesség Fischer szerinti meghatározását Mettler Toledo V20/V30 titrátorral végeztük ±3%-os relatív hibával.

A kiindulási akrilsav nedvességtartalmának a PAA folyóképességére és diszpergálhatóságára gyakorolt ​​hatásának vizsgálatára kísérleteket végeztünk különböző mennyiségű nedvességet tartalmazó akrilsav polimerizációjával. A kísérleti technika egy keverővel, hőmérővel és csepegtetővel felszerelt háromnyakú lombikban végzett polimerizálásból állt. A polimerizációs reakció hőjét vízfürdő segítségével eltávolítjuk. A polimerizációs folyamat paraméterei minden kísérletben megegyeztek az ipari technológiai eljárással, nevezetesen: monomer/oldószer térfogatarány toluol = 1/8, hőmérséklet 102-104°C, polimerizációs iniciátor - 2,2'-azoizobutironitril mennyiségben. 1,25 tömeg % az eredeti akrilsavhoz viszonyítva. A polimerizáció végén a kapott PAA-t szűrtük, pentánnal mostuk, kemencében 70-80 °C hőmérsékleten szárítottuk, és megvizsgáltuk a folyóképességet, a térfogatsűrűséget és a diszperzitást. Az ömlesztett tömeg meghatározása gravimetriás módszerrel történt.

Ismeretes, hogy az ömlesztett anyagok fő mutatója a nyugalmi szög, amely a minimális értékektől (5-10°) a könnyen folyó anyagoknál a 60-80°-ig terjed a nehezen folyó anyagoknál. Ezért ebben a munkában a PAA folyóképességét a nyugalmi szög értékével értékeltük. A polimer diszpergált összetételét Ouanta-200-3D pásztázó elektronmikroszkóppal készített mikrofelvételek alapján határoztuk meg. A mikrofotók az ábrán láthatók.

Rizs. Mikrofotók poliakrilsavról az eredeti akrilsav nedvességtartalmával: a) 0,01 tömeg%; b) 0,125 tömeg%; c) 0,600 tömeg%

Eredmények és megvitatása

A kísérleti adatokat a táblázat tartalmazza. Ahogyan az elméleti elképzelések alapján várható volt, a nedvesség jelenléte a kiindulási akrilsav monomerben a polimerizációs folyamat során képződő polimer duzzadását okozza, ami a PAA makromolekulák agglomerációját eredményezi. E jelenségek következtében a folyóképesség csökkenése (a nyugalmi szög növekedése), az ömlesztett tömeg és a szemcseméret növekedése figyelhető meg. Ezek a nemkívánatos jelenségek negatívan befolyásolják a PAA működési jellemzőit, nevezetesen: a tárolás során csomósodik, a folyóképesség csökkenése megnehezíti a PAA adagolását a fogászati ​​polimer kompozitok előállítása során, a diszperzió fokának (szemcseméretnek) növekedése az ilyen nagy részecskék oldhatóságának csökkenésére koncentrált PAA oldatok készítésekor.

Az akrilsav nedvességtartalmának hatása az ömlesztett tömegre, a nyugalmi szögre és a poliakrilsav diszperzitására (a polimerizáció körülményeiről lásd a „Tárgyak és kutatási módszerek” című részt)

Nem.	Nedvességtartalom akrilsavban, tömeg%	A poliakrilsav tulajdonságai
		Tömeg, g/cm3	Nyugalmi szög, °	Diszperzitás: átlagos részecskeméret, mikron	jegyzet
1	0.01	0.28	45	18	Selymes, szabadon folyó púder*
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	Nagy részecskék, selymesség és folyóképesség csökkent*
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	Jelentős kéregképződés

*Cm. a PAK mikrofelvételei.

Tehát az Aquion kompozit használatakor a munkaidő 2,0-2,5 perc legyen, azaz ezalatt a PAA-nak fel kell oldódnia, majd a kompozitnak 4,5-5,0 percen belül meg kell keményednie. Ezért a PAA előállításához szállított akrilsav nem tartalmazhat 0,075 tömeg%-nál több nedvességet. Ellenkező esetben a kiszáradás kezdeti szakaszán kell keresztülmennie. Ezenkívül a PAA előállítása során be kell tartani a nedvesség behatolását megakadályozó intézkedéseket, nevezetesen: a berendezésnek - polimerizálónak, tömítéseknek, tömítéseknek teljesen száraznak kell lenniük, a toluol - oldószer - desztillációja során ne engedje be a levegőt (nedvesség). ), hogy a rendszerbe szivárogjon, a kondicionált polimert melegített állapotban (50-60°C), azaz a harmatpont feletti hőmérsékleten ürítse ki.

Vizsgálták a kiindulási akrilsav monomer nedvességfokának hatását egy biokompatibilis fogászati ​​anyag - poliakrilsav - folyóképességére, térfogati tömegére és diszperzitására.

Kimutatták, hogy a tárolási stabilitású (nem csomósodó), nagy oldhatóságú, kényelmes és könnyen adagolható PAA előállításához olyan akrilsavat kell használni, amelynek nedvességtartalma nem haladja meg a 0,075 tömegszázalékot. a kiindulási monomer.

A PAK gyártása során gondoskodni kell a nedvesség bejutásának megakadályozásáról (száraz berendezés, tömítettség, kondicionált PAK-nak a harmatpont feletti hőmérsékletnek kell lennie a ki- és csomagolás során).

Szigorítani kell a kiindulási monomer akrilsav nedvességtartalmára vonatkozó követelményeket, vagy ki kell dolgozni egy módszert és technológiát annak dehidratálására.

Bibliográfia

Kuryakina N.V. Terápiás fogászat gyerekeknek. - M.: Orvosi könyv: Izvo NGMA, 2004. - 744 p.

Vyazmitina A.V., Usevich T.L. Anyagtudomány a fogászatban. - Rostov-on-Don: Phoenix, 2002. - 352 p.