Acid poliacrilic. Acid polimetacrilic. Metacrilat de polimetil. Poliacrilamidă. Poliacrilonitril. Sinteză. Proprietăți. Domenii de utilizare. Metoda de producere a acidului poliacrilic Aplicarea acidului poliacrilic

ACID POLIACRIL (policarboxietilen) [-CH2CR(COOH)-]n, unde R = H, polimer al acidului acrilic. Se obține prin polimerizarea radicalică a acidului acrilic într-o soluție apoasă sau într-un mediu organic. r-comercianți cu amănuntul; procesul este exotermic. P. to. și sărurile sale sunt sticloase, fragile, incolore. polimeri; pentru tine t. sticla. 1060C, pentru sarea sa de Na 2300C [pentru acid polimetacrilic (sub forma R = CH3) t. sticla. 2280C, pentru sarea sa de Na 3100C]. Când este încălzit când se produce anhidridizarea cu formarea preemului. ciclic unități de anhidridă, peste 250°C - decarboxilare și reticulare. P. to. formează complecşi puternici cu ionii metalelor tranziţionale. Ei bine, sol. în apă, dioxan, metanol, etanol, formamidă, DMF, nu sol. în monomerul său, acetonă, dietil eter, hidrocarburi. Săruri de metale alcaline P. la. sol. numai în medii apoase, săruri alcalino-pământoase. metalele sunt insolubile. Dioxan la 300C pentru P. k.-q-solvent; relația dintre caracteristici vâscozitatea [h] și mol. masa M are forma: [h] = = 7,6 10-2 M0,5 cm3/g. Pentru Na-sare P.k. q-solvent -1,5 N. soluție apoasă de NaBr la 150C, pentru acesta: [h] = = 0,165·М0,5 cm3/g.

P. k. este un polielectrolit slab; într-o soluție apoasă fără sare pKa este 4,8 și crește aproape liniar cu creșterea gradului de neutralizare (a), la punctul de semi-neutralizare pKa este 6,8. Vâscozitatea unei soluții apoase de P. k. crește odată cu creșterea a; soluțiile apoase de polielectroliți și sărurile acestuia sunt caracterizate printr-un efect polielectrolitic (vezi Polielectroliți).

P. to. și sărurile sale se folosesc sub formă de soluții apoase: ca stabilizatori și floculanti ai sistemelor coloidale în technol. procese; formatori de structuri și agenți de îngroșare; lianți atunci când se creează, de exemplu, materiale de umplere (în medicină); agenți antistatici pentru fibre și piei; pentru a obține policomplexuri (vezi Complexe polimer-polimer). P.k.-carrier lek. iar substanțele active fiziologic, enzimele și sărurile sale de Fe au proprietăți hemostatice. Polimeri și copolimeri reticulati ai compușilor acrilici schimbători de ioni, incl. agenţi de complexare, răşini. Pentru esterii poliacrilat, vezi Poliacrilați.

POLIACRILONITRIL [-CH2CH(CN)-]n, un polimer liniar alb de acrilonitril; ei spun m. (30-100) · 103; dens 1,14-1,17 g/cm3; t.sticlă 85-900C, dec. 2500C; 1,51 kJ/(kg K); r0 1011-1012 Ohm m; cristalizează cu dificultate. Sol. în mediile polare, de exemplu. în DMF, DMSO, carbonat de etilenă sau propilen, soluții apoase 50-70% de tiocianați de LiBr, NH4, K sau Na, perclorați de Na, Ca sau Ba, ZnCl2, HNO3 și H2SO4. Dizolvarea în compuși este însoțită de hidroliza grupării CN. Nu sol. și nu se umflă în alcooli și hidrocarburi; rezistent la intemperii si la lumina.

Când este încălzit în aer (180-300 0C) apar reacţii termochimice. P. se modifică, însoțite de absorbția de O2 și eliberarea de H2O, NH3 (la 2200C), HCN (la 2700C) și conduc la formarea unui produs negru, infuzibil, neinflamabil și insolubil. De bază procese termice transformări - intramol. și intermol. ciclizare, intermoleculară reticulare pentru a forma un polimer structurat spațial pe scară. Odată cu încălzirea suplimentară a unui astfel de P. într-un mediu cu gaz inert la 1000-20000C, se obțin materiale de carbon (vezi Fibre de carbon).

De bază P. metoda de modificare - copolimerizarea acrilonitrilului cu decomp. monomeri de vinii (de exemplu, acrilat de metil, acetat de vinil, N-vinilpiridină, alil și metalil sulfonați) și variarea compoziției copolimerului. Industria produce aproape numai copolimeri P. dubli sau ternari modificați, al căror conținut de acrilonitril este mai mare de 85%. Copolimerizarea face posibilă creșterea valorii pH-ului și reducerea vâscozității soluțiilor polimerice, reducerea fragilității, conferirea afinității unui anumit grup de coloranți, reducerea temperaturii și reducerea timpului de transformare a polimerului în materiale carbonice. Conform altor fizice și chimie. La dracu, copolimerii nu sunt practic diferiti de P.

În industrie, polimerii și copolimerii se obțin prin polimerizarea radicalică heterogenă (în dispersii apoase) sau omogenă (în soluție) a acrilonitrilului și resp. copolimerizarea acestora din urmă cu aditivi comonomeri. Procesele de sinteză a homo- și copolimerilor nu sunt fundamental diferite.

Eterogen. polimerizarea are o serie de caracteristici care o deosebesc de cea clasică. opțiuni de polimerizare în emulsie sau suspensie. Soluție parțială de acrilonitril (~7%) în apă. Prin urmare, reacția inițială. un amestec care conține 12-25% în greutate acrilonitril este o emulsie în care picături de acrilonitril sunt dispersate în soluția sa apoasă. Ei folosesc sisteme de inițiere care sunt solubile în apă, cum ar fi peroxodisulfatul de Fe(II)-pirosulfitul de Fe(II), dar nu folosesc emulgatori. Polimerizarea începe într-o soluție apoasă și pe suprafața picăturilor de acrilonitril. Particulele de polimer formate și precipitate în ambele faze conțin macroradicali care sunt capturați și continuă să crească. Consecința acestui lucru este auto-accelerarea reacției (aproximativ până la o rată de conversie de 20%) și o MMP largă a polimerului. Pentru a reduce ramificarea P., polimerizarea este finalizată la gradul de conversie. 60-80%; P. se izolează din suspensie (filtrare, centrifugare), se spală și se usucă.

În omog. În proces, inițiatorul este de obicei 2,2"-azo-bis-izobutironitril. Viteza procesului și greutatea moleculară a P. depind semnificativ de natura soluției. Astfel, durata sintezei P. în soluție apoasă soluții de ZnCl2 sau tiocianat de Na, în DMSO, DMF este de 1,0-1,5 sau 1,5-2,5 ore, 9-10 ore, respectiv 12-18 ore.se introduc regulatori ai vitezei de creștere a lanțului, de exemplu, alcool izopropilic în timpul polimerizării tiocianatului de Na in solutie apoasa.Polimerizarea omologa in solutie este in esenta procedeul de obtinere a unei solutii de P. pentru filarea fibrelor.Pentru asigurarea stabilitatii mecanice Fibrele necesita o substanta cu greutate moleculara suficient de mare, cu ramificare redusa a macromoleculelor.In acest scop, procedeul este efectuată la un grad de conversie a monomerilor de cel mult 50-70% Monomerii nereacționați sunt îndepărtați din soluție.

Comparativ cu homog. polimerizare în eterogene în proces se obţin P. cu un mol mai mare. masa, în timp ce într-o gamă mai largă este posibil să se varieze compozițiile copolimerilor, creați industrial. instalații de putere unitară mai mare. Creaturi Avantajul polimerizării în soluție este direct. utilizarea soluțiilor rezultate pentru formarea fibrelor (nu există etape de izolare, spălare, uscare și dizolvare a polimerului). Prin urmare, în producerea fibrelor se utilizează tot mai mult procedeul de obţinere a polimerilor prin polimerizare în soluţie; pana la inceput anii 80 producția unui astfel de polimer a ajuns la 30% din producția totală a acestui polimer.

POLIACRILAMIDĂ [-CH2CH(CONH2)-]n, polimer de acrilamidă. Substanță solidă amorfă albă sau parțial transparentă, inodoră; ei spun m. 104-107 (în funcție de condițiile de primire); dens 1,302 g/cm3 (230C); t.sticlă ~ 1900C. Sol. în apă, morfolină, formamidă, glicerină, etilen glicol, acid acetic glacial; se umflă în acid propionic, dimetil sulfoxid și propilen glicol; nu sol. în alcooli, cetone, DMF și soluții nepolare. Dependenta intre caracteristici vâscozitatea [h] (cm3/g) a soluțiilor P. și vâscozitatea medie mol. masa se exprimă în ecuații: [h] = 2,5 10-2 (în soluție 10% NaCl, 25 0C), [h] = 3,73 10-2 (în soluție 1 M -re NaNO3, 300C).

Sfinții din Sukhoi II. nu se schimba in timpul depozitarii pe termen lung, este rezistent la uleiuri, grasimi, ceara; la temperaturi peste 60 0C, în apă au loc procese distructive, care pot duce la pierderea pH-ului în apă. Soluțiile apoase de P. sunt susceptibile la acțiunea microorganismelor. Vâscozitatea soluțiilor apoase (concentrație mai mică de 15%) scade odată cu creșterea temperaturii și vitezei de forfecare, sub influența inițiatorilor radicali reziduali ca urmare a distrugerii principalelor lanțuri de macromolecule. Soluțiile sunt stabilizate cu antioxidanți (0,01-5,0% în greutate). Distrugerea dirijată (de exemplu, sub influența K2S2O8 la 50-600C) este utilizată pentru a regla mol. masa de P. în intervalul 104-106 la un MMP fix.

R-tions pe grupările amidice sunt folosite pentru a modifica P. Astfel, în timpul hidrolizei alcaline sub căldură. Grupările amidice (până la 70%) sunt transformate în grupări COONa, în timpul hidrolizei acide - în grupări COOH (reacția este complicată de imidizare și pierderea pH-ului), sub influența NaClO în mediu alcalin (soluție Hoffmann) - în NH2 grupuri (până la 95%), cu interacțiune. cu formaldehidă și dimetilamină sau altă amină secundară în mediu apos (soluție Mannich) - în grupa CONHCH2 (CH3)2 (soluția este însoțită de formarea de metilolamidă, grupări carboxil etc.).

În industrie, P., precum și copolimerii acrilamidei (cu compuși metacrilici și acrilici, sărurile și esterii acestora, acrilonitril, 2-metil-5-vinilpiridină) se obțin prin polimerizare radicalică și resp. copolimerizarea monomerilor. Producția de P. pe scară largă se realizează: în soluții apoase 8-10% sub influența oxido-reducerii. sisteme, obținându-se P. asemănător gelului cu un mol. m. (3-5) · 106, care, însă, este greu de transportat, depozitat și prelucrat; în conc. soluții apoase (20%), în emulsii și suspensii inverse sub influența substanțelor chimice. iniţiatori sau radiaţii ionizante, primind P. cu un mol. m. ~ 107. Naib. Un copolimer utilizat pe scară largă de acrilamidă cu săruri de acid acrilic este, de asemenea, produs prin polimerizarea acrilamidei în prezența. agenţi alcalini şi hidroliza alcalină a P. în emulsii şi suspensii inverse

El va asedia. polimerizarea acrilamidei în org. R-solvent (alcooli monohidroxilici, acetonă), care este un R-solvent pentru monomer și un precipitant pentru P., P. se obține cu un mol. m. 104-105.

Copolimerii P. și acrilamidă sunt floculanti eficienți, aditivi de dimensionare, reactivi de flotație, dispersanți, agenți de îngroșare, agenți de reducere hidrodinamică. rezistență la fluide, formatori de structuri pentru sol etc.

Polimerii și copolimerii de esteri, amide și nitrili ai acizilor acrilic și metacrilic sunt combinați sub denumirea generală de acrilat.

Acid poliacrilic

obtinut prin polimerizarea radicalilor liberi. Inițiatorii sunt peroxizii, persulfații, compușii azo și diazo. Polimerizarea are loc la viteză mare chiar și la temperaturi scăzute (20-25 °C). Cel mai convenabil este să se efectueze polimerizarea în soluție. Solventul poate fi apă, xilen, benzen. Acidul poliacrilic este o substanță dură, albă mată, fragilă, asemănătoare porțelanului; este solubil în apă, formamidă, ușor în alcool și insolubil în monomer. La 230--240 0 C începe să se descompună. Acidul poliacrilic, obținut la temperaturi scăzute, are o greutate moleculară mare, nu se dizolvă în apă, ci doar se umflă.

Macromoleculele polimerice au o structură predominant liniară. Unele unități de macromolecule de acid poliacrilic sunt conectate conform modelului „cap la cap”, dar majoritatea covârșitoare sunt „cap la coadă”:

Acid polimetacrilic

sunt obținute prin polimerizarea radicalilor liberi în prezența unor inițiatori care măresc brusc viteza de polimerizare. Introducerea unei grupări metil în poziţia - în molecula de acid acrilic încetineşte oarecum procesul de polimerizare şi facilitează reglarea acestuia. Aspectul acidului polimetacrilic nu este diferit de acidul poliacrilic. De asemenea, are o culoare alb-mat și are aproape aceeași duritate.

Acidul polimetacrilic este solubil în apă și insolubil în solvenți nepolari. Pe măsură ce greutatea moleculară a polimetacrilatului crește, solubilitatea acestuia în apă scade. Proprietățile chimice ale acizilor poliacrilici și polimetacrilici sunt similare cu proprietățile acizilor organici saturați polibazici.

Sunt utilizate pe scară largă pentru producția de materiale de finisare a pielii și a încălțămintei, precum și ca emulgatori. Sărurile acizilor poliacrilic și polimetacrilic sunt utilizate ca agenți de îngroșare, deoarece soluțiile lor au o vâscozitate foarte mare.

Copolimerii acizilor acrilic și metacrilic cu alți monomeri vinilici și divinil sunt de mare importanță. Când este copolimerizat cu diene, acidul acrilic formează cauciucuri.

Astfel de cauciucuri pot fi vulcanizate cu metale polivalente:

Astfel de cauciucuri sunt foarte rezistente la căldură. Unii copolimeri de acid metacrilic sunt utilizați ca rășini schimbătoare de ioni.

Polimetacrilatul de metil se obține prin polimerizarea radicalică a metacrilatului de metil. Polimerizarea se realizează cel mai adesea folosind metoda blocului, deoarece aceasta produce sticlă organică cu cele mai bune proprietăți optice. Prezența inițiatorilor și iradierea ultravioletă accelerează procesul de polimerizare. Pe măsură ce temperatura crește, viteza de reacție crește, dar greutatea moleculară scade. Greutatea moleculară a polimerului variază de la 50.000 la 200.000, densitatea este de 1,18 g/cm3, temperatura de tranziție sticloasă este de aproximativ 98 °C. La 260--270 °C polimerul este distrus. Polimetilmetacrilatul este foarte solubil în acetonă, dicloroetan și unii esteri. Este folosit în principal pentru a produce sticlă organică.

Alți esteri ai acidului metacrilic sunt utilizați în producția de lacuri, filme, furtunuri flexibile etc.

Pe lângă esterii acizilor acrilic și metacrilic, nitrilul acidului acrilic are o mare importanță practică.

Poliacrilonitrilul se obține prin polimerizarea radicală în emulsie a acrilonitrilului. Inițiatorii procesului sunt cel mai adesea peroxidul de hidrogen, persulfații sau perborații; mediul de dispersie este de obicei apa. Pe măsură ce polimerizarea continuă, polimerul precipită sub formă de particule mici, ușor de filtrat.

Poliacrilonitrilul nu se dizolvă în solvenți adecvați pentru dizolvarea altor rășini acrilice. --Grupurile CN conținute în macromolecule provoacă interacțiuni intermoleculare puternice.

Poliacrilonitrilul se dizolvă numai în solvenți foarte polari: dimetilformamidă, dimetilcianamidă și soluții apoase concentrate ale anumitor săruri (KCNS, ZnCl 2, ZnBr 2). Solubilitatea sa scade după tratamentul cu o soluție apoasă de formaldehidă.

În funcţie de condiţiile de polimerizare, greutatea moleculară a poliacrilonitrilului variază de la 20.000 la 350.000, densitatea este de aproximativ 1,17 g/cm3; temperatura de tranziție sticloasă este de 80°C, se descompune la 220°C. Când este încălzit, poliacrilonitrilul își schimbă culoarea, iar procesul de încălzire este întotdeauna însoțit de o pierdere a solubilității.

Poliacrilonitrilul are proprietăți fizice și mecanice destul de ridicate. În ceea ce privește rezistența la lumină, depășește aproape toți polimerii cunoscuți.

O cantitate mare de poliacrilonitril este folosită pentru a produce fibre sintetice și materiale plastice. În proprietățile sale, fibra de poliacrilonitril seamănă cu lâna și este ușor de vopsit.

Copolimerii acrilonitrilului cu clorura de vinil, acetatul de vinil, stirenul, esterii acizilor acrilic si metacrilic, izobutilena, butadiena etc.. Pentru producerea cauciucurilor rezistente la ulei se folosesc copolimerii butadienei cu acrilonitril. În comparație cu polistirenul, copolimerii stirenului și acrilonitrilului au o rezistență crescută la căldură.

Trimiteți-vă munca bună în baza de cunoștințe este simplu. Utilizați formularul de mai jos

Studenții, studenții absolvenți, tinerii oameni de știință care folosesc baza de cunoștințe în studiile și munca lor vă vor fi foarte recunoscători.

Postat pe http://www.allbest.ru/

Universitatea Deschisă de Stat din Moscova

Lucrări de curs

Pe tema: „Poliacrilați”

Disciplina: „Chimia medicamentelor active funcțional”

Facultatea: Chimie-Tehnologică

Completat de: Evstratova I.S.

Verificat de: Ivanova

Moscova 2011

Introducere

1. Monomeri acrilici

1.1 Acid acrilic. Proprietăți chimice. Chitanță.

1.2 Acid metacrilic. Proprietăți chimice. Chitanță.

Concluzie

1. Monomeri acrilici

Acidul acrilic (propenoic, etilen carboxilic) CH2=CH-COOH a fost obținut pentru prima dată de Redtenbacher în 1843, care a oxidat acroleina cu oxid de argint, apoi de A.M. Butlerov în 1860 prin reacția iodoformului cu etoxid de sodiu. În 1862, acest acid a fost sintetizat de F.F. Dehidroiodarea Beilstein a b-iodopropionicii și deshidratarea acizilor b-hidroxipropionici. Polimerizarea acidului acrilic a fost descrisă doar 10 ani mai târziu de către Linnemann.

Un omolog al acidului acrilic, acidul a-metilacrilic, denumit mai târziu acid metacrilic de către Rem, a fost obținut în 1865 de E. Frankland și Dupp prin saponificarea esterului acidului a-hidroxiizobutiric. Prepararea acidului metacrilic din acetona cianohidrina a fost descrisă în 1932.

Acizii acrilic și metacrilic, esterii lor, nitrilii și amidele sunt monomeri valoroși, din polimerizarea cărora se obține acid poliacrilic, poliacrilați, esteri: acrilați de butil, terț-butil, izobutil, metil și etil, precum și poliacrilonitril. Cauciucurile acrilate (acrilice) se obțin prin polimerizarea unor esteri ai acidului acrilic sau copolimerizarea cu monomeri vinilici (2-cloroetil vinil eter, cloracetat de vinil etc.).

Cauciucurile acrilate sunt rezistente la căldură, ozon și oxigen, rezistente la radiațiile UV și sunt caracterizate printr-o permeabilitate scăzută la gaz.

Acidul poliacrilic este un agent de îngroșare hidrofil comun pentru o varietate de soluții apoase pentru aplicații industriale. prepararea acidului monomer acrilic

Poliacrilații și polimetacrilații sunt utilizați pe scară largă în producția de sticlă organică, fibre sintetice, rășini acrilice și diverse emulsii utilizate în celuloză și hârtie, vopsea și lac, textile, piele și alte industrii. Polimetilmetacrilatul este cel mai utilizat ca bază pentru paharele organice transparente. Creșterea producției de monomeri metacrilici a fost mult timp îngreunată de costul ridicat și intensitatea muncii a metodelor utilizate pentru obținerea acestora. Și numai în ultimii 10-15 ani, din cauza necesității utilizării acidului cianhidric ieftin, obținut în cantități semnificative ca produs secundar în producția de acrilonitril prin amonoliza oxidativă a propilenei, capacitatea de producție a acestora a început să crească semnificativ.

Copolimerizarea acrilaților cu alți monomeri îmbunătățește semnificativ proprietățile materialelor polimerice și extinde domeniile lor de aplicare. Astfel, copolimerii acrilaților cu o cantitate mică de acrilonitril sau clorură de vinil îmbunătățesc rezistența materialelor polimerice la majoritatea solvenților, copolimerii cu acid acrilic măresc polaritatea acrilaților și, prin urmare, îmbunătățesc capacitatea de aderență și de îngroșare a dispersiilor apoase, copolimerii cu amide, pt. exemplu cu N-metilolamidă, cu melamină, amine, compuși epoxidici, clorhidrina și alți monomeri care conțin grupări reactive stau la baza adezivilor și lacurilor cu uscare la rece și la cald.

Scara de producție a acidului acrilic în sine este mult mai mică decât scara de producție a derivaților săi.

1.1 Acid acrilic. Proprietăți chimice. Chitanță

Acidul acrilic (propenoic, etilen carboxilic) CH2=CH-COOH este un lichid incolor cu miros înțepător; p.p. 285-286,5 K, pb. 413,9-414,6 K, d420 = 1,0511. Se dizolvă în apă, alcool, SHC13, benzen. Polimerizează în timpul depozitării.

Acidul acrilic și sărurile sale sunt utilizate pentru fabricarea polimerilor și copolimerilor solubili în apă, care sunt utilizați ca agenți de finisare, lianți și dispersanți. Aproximativ jumătate din esterii acidului acrilic produși - acrilat - sunt cheltuiți pentru producția de vopsele pentru acoperiri interioare și exterioare. Acoperirile sunt rezistente la abraziune, se usucă rapid și nu se îngălbenesc. Lacurile pe bază de acrilat sunt folosite pentru vopsirea prin pulverizare a aparatelor electrocasnice și a caroseriilor. O parte semnificativă a acrilaților produși este utilizat în industria textilă. În industria hârtiei, poliacrilații sunt utilizați pentru acoperirea hârtiei și cartonului, precum și pentru acoperiri. Polimerii de etil, butil și 2-etilhexil acrilat sunt adesea utilizați în combinație cu stiren, acetat de vinil sau esteri vinilici ca constituenți ai multor adezivi. Copolimerii acrilatului de etil și etilena sunt elastomeri valoroși.

Următoarele metode de producere a acidului acrilic sunt utilizate în industrie:

Hidroliza etilen-cianhidrinei;

Hidroliza acrilonitrilului;

Hidrocarboxilarea acetilenei;

Oxidarea propilenei în faza de vapori cu formare intermediară de acroleină;

1. Hidroliza etilen cianohidrinei

Una dintre opțiunile pentru producerea acidului acrilic se bazează pe interacțiunea oxidului de etilenă cu cianohidrina pentru a forma etilen cianohidrina:

CH2-CH2 + HCN HOCH2CH2CN.

Hidroliza ulterioară a etilen-cianhidrinei la acid acrilic se efectuează în acid sulfuric în conformitate cu reacțiile:

HOCH2CH2CN + 2H2O HOCH2CH2COOH + NH4HSO4

CH2=CHCOOH + H2O.

Randamentul total de acid acrilic nu depășește 60-70%.

Această metodă a fost dezvoltată de Union Carbide. Cu toate acestea, nu a primit dezvoltare industrială: ultima instalație de funcționare folosind această metodă a fost oprită în 1971.

2. Hidroliza acrilonitrilului

Hidroliza nitrililor este una dintre cele mai comune metode de sinteza acizilor carboxilici. Procesul este catalizat de acizi sau alcaline și trece prin etapa intermediară de formare a amidei:

CONH2 + H2O RCOOH + NH3

Reacția se efectuează într-un mediu apos la o temperatură de 323-353 K. Raportul vitezelor ambelor reacții depinde de structura nitrililor, de natura catalizatorului utilizat și de condițiile de hidroliză. Dacă k1>>k2, atunci, în ciuda excesului de apă, reacția poate fi oprită în stadiul formării amidei. În timpul hidrolizei cu acid sulfuric, raportul k1:k2 depinde de concentrația acidului. De exemplu, când propionitrilul este hidrolizat cu acid sulfuric, se obține doar acid propionic (k1:k2>100). Odată cu creșterea concentrației de acid, vitezele ambelor reacții devin comparabile. Când mulți nitrili sunt tratați cu 50% sau mai mult acid sulfuric diluat, se obțin de obicei acizi carboxilici. Când nitrilii reacționează cu acizi mai concentrați, reacția se oprește adesea în stadiul de formare a amidei.

Astfel, utilizarea acizilor minerali foarte concentrați contribuie la producerea amidei, iar în zona concentrațiilor scăzute de acid (k2>>k1) se formează acizi carboxilici.

Când se produce acid acrilic prin hidroliza acidului sulfuric, procesul se desfășoară în două etape: mai întâi, sulfatul de acrilamidă este sintetizat, iar apoi sulfatul de acrilamidă este saponificat pentru a elibera acid acrilic.

După tratarea termică a amestecului obţinut prin hidroliza sulfatului de acrilamidă cu apă, acidul acrilic este distilat sub presiune redusă. Cu toate acestea, din cauza polimerizării acidului în faza de vapori, se pierde o cantitate semnificativă din acesta. Separarea acidului din amestec după hidroliza sulfatului de acrilamidă poate fi realizată prin distilare împreună cu un solvent organic adăugat la amestecul de reacţie hidrolizat. În acest caz, amestecul de vapori intră în condensator, în care este furnizată apă suplimentară. Amestecul rezultat este împărțit într-un strat de solvent organic și un strat de soluție apoasă acidă, a cărei concentrație este reglată de cantitatea de apă adăugată. Fracțiile de ulei de O-, m-, p-crezoluri, naftol și kerosen pot fi utilizate ca solvenți.

Reacții adverse în timpul hidrolizei acrilonitrilului. În timpul hidrolizei acidului sulfuric a acrilonitrilului, împreună cu reacția principală de formare a sulfatului de acrilamidă, au loc reacții de tip plug, ducând la formarea de sulfat de amidă a acidului propionic, acid acrilic etc. Esterificarea se realizează într-un reactor cu un agitator realizat. din material anticoroziv - sticlă, ceramică, materiale emailate, politetrafluoretilenă. În etapa de esterificare, se formează ca produse secundare alchil și alcoxialchil propionații, dialchil eterul și sulfatul de amoniu. În stadiul de esterificare a sulfatului de acrilamidă într-un mediu acid, este posibilă reacția de deshidratare a alcoolului cu formarea unui eter, care, la contactul cu aerul, se transformă ușor în compuși peroxidici, care sunt inițiatori activi ai polimerizării.

Inhibitori de polimerizare a acidului acrilic. La purificarea acidului acrilic prin rectificare, acesta se polimerizează, iar acest lucru are loc mult mai repede în faza gazoasă decât în ​​faza lichidă, deoarece inhibitorii de polimerizare utilizați de obicei în sinteză - hidrochinonă, metilhidrochinonă, fenotiazină, albastru de metilen și altele - sunt conținute în gaz. faza in cantitati mai mici decat este necesar pentru a stabiliza acidul.

Polimerul acid acrilic rezultat, insolubil în acid și alți solvenți, umple rapid coloana de distilare și un proces continuu devine imposibil.

Pentru a preveni polimerizarea acidului în timpul distilării, se adaugă diverși inhibitori de polimerizare, cum ar fi hidrochinonă, fenol sau derivații săi și oxigen, difenilamină sau derivații săi.

Clorura de amoniu poate fi, de asemenea, utilizată ca inhibitor de polimerizare în timpul distilării acidului acrilic, a cărui soluție 1% este alimentată în partea superioară a coloanei de distilare.

Pentru a evita formarea polimerului pe suprafața dispozitivelor din oțel în timpul distilării acidului acrilic, acestea sunt acoperite cu politetrafluoretilenă, care este aplicată pe suprafața evaporatorului sub formă de peliculă.

3. Hidrocarboxilarea acetilenei

Acidul acrilic sau esterii săi pot fi obținuți prin reacția acetilenei cu nichel tetracarbonil (o sursă de monoxid de carbon) în prezența apei sau a altui donor de protoni (alcooli, mercaptani, amine, acizi organici):

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

Dacă utilizați alcool monohidroxilic în loc de apă, se formează un ester al acidului acrilic:

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

Reacția se efectuează la o temperatură de 313 K, presiune atmosferică și un raport acetilenă:CO de 1:1, în prezența tetracarbonilului de nichel ca catalizator.

Dezavantajul acestei metode este utilizarea acetilenei explozive.

4. Oxidarea în fază de vapori a propilenei

Procesul de oxidare în fază de vapori a propilenei este principala metodă industrială de producere a acidului acrilic. Producerea acidului acrilic prin oxidarea propilenei în faza gazoasă prin formarea intermediară a acroleinei se realizează în două etape:

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

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

În prima etapă, propilena este oxidată, iar în a doua etapă, acroleina este oxidată.

Oxidarea propilenei. Oxidarea propilenei are loc printr-un mecanism de lanț radical și include următoarele etape:

CH2=CH--CH3 + O CH2=CH--CH2 + H2O, (nucleare în lanț)

CH2=CH--CH2· + O· CH2=CH--CH· + OH, (creșterea lanțului)

СH2=CH--CH· + O· CH2=CH--CHO, (lanț deschis)

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

СH2=CH--CO· + OH· CH2=CH--COOH.

În timpul procesului de oxidare se formează produse secundare, care sunt o consecință a reacțiilor de oxidare parțială sau completă a propilenei (acetaldehidă, acid acetic, CO, CO2) și a reacției de polimerizare. O creștere a randamentului de acroleină și acid acrilic și, în consecință, suprimarea reacțiilor secundare este favorizată de temperaturile scăzute: 673-773 K. O scădere a temperaturii de reacție este posibilă atunci când se utilizează catalizatori foarte selectivi.

Oxidarea propilenei se efectuează la 573-623, o presiune de 0,1-0,3 MPa și adăugarea de vapori de apă pe catalizatori care conțin oxizi de bismut, cobalt, nichel, fier, staniu etc. Se menține raportul molar apă: propilenă. la 4-5. iar raportul molar de oxigen: propilena este ~ 2. Aburul si azotul reduc nu numai posibilitatea supraincalzirii, ci si riscul de a crea situatii explozive. Aceste gaze ajută, de asemenea, la creșterea activității catalizatorului, facilitând desorbția produșilor de reacție și crescând durata de funcționare stabilă până la 24 de luni. Gradul de conversie a propilenei într-o singură trecere este de 90-95%, iar randamentul de acroleină și acid acrilic este de 80-90%.

Oxidarea acroleinei. Oxidarea acroleinei se realizează într-o variantă catalitică eterogenă pe catalizatori obținuți pe bază de oxizi amestecați de molibden și vanadiu, modificați cu oxizi de wolfram, crom, cupru, telur, arsen etc.

Activitatea diverșilor oxizi în timpul oxidării catalitice a acroleinei scade în următoarea ordine:

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

Pentru oxidarea catalitică se folosesc numai catalizatori cu o electronegativitate mai mare de 2,93. Oxizii inactivi Co2O3 și PbO2 dobândesc activitate ca urmare a introducerii H3PO4. Aditivii puternic electronegativi au efect activator: H3PO4, H2SO4, MoO3, H3BO3, TeO2. Cel mai eficient catalizator pentru oxidarea acroleinei este MoO3.

Procesul se desfășoară la o temperatură de 523-553 K și o presiune de 0,1-0,2 MPa în prezența vaporilor de apă la un raport molar apă: acroleină egal cu 2: 1. Gradul de conversie într-o singură trecere este de 95 -97%, randamentul de acid acrilic este mai mult de 90% pe baza acroleinei.

Tehnologia de producere a acidului acrilic prin oxidarea propilenei a fost dezvoltată mai întâi de Distillers, iar mai târziu de BASF, Sohio, Toyo Soda, Union Carbide și Japan Catalytic.

În industrie, acidul acrilic este produs printr-o metodă în două etape de oxidare a propilenei prin acroleină fără separarea și purificarea acroleinei formate în prima etapă.

1.2 Acid metacrilic. Proprietăți chimice. Chitanță

Acidul metacrilic (acid 2-metilpropenoic) CH2=C(CH3)-COOH este un lichid incolor cu miros înțepător; p.p. 289 K, pb. 435-436 K. Solubil în apă, alcooli, eteri, hidrocarburi. În timpul depozitării, polimerizează; inhibitorul de polimerizare este esterul metilic al hidrochinonei.

Monomerii metacrilici sunt cunoscuți în industrie de aproximativ 70 de ani, dar extinderea producției lor a fost îngreunată de costul ridicat și intensitatea forței de muncă a metodelor de producție utilizate. Cu toate acestea, din cauza necesității de a utiliza acidul cianhidric ieftin, care se formează în cantități semnificative ca produs secundar în producția de acrilonitril prin amonoliza oxidativă a propilenei, capacitatea de producție a monomerilor metacrilici a crescut semnificativ.

În prezent, acidul metacrilic și metacrilatul de metil sunt produse industrial prin formarea intermediară a aceton-cianohidrinei. Această metodă a fost dezvoltată de compania engleză ICI încă din 1937 și a fost îmbunătățită continuu pe toată perioada de funcționare.

Dezavantajele metodei aceton-cianohidrinei stimulează căutarea constantă a unor noi metode industriale de producere a acidului metacrilic și a metacrilaților folosind alte tipuri de materii prime, cum ar fi izobutilena.

Sinteza acidului metacrilic prin oxidarea în fază gazoasă a izobutilenei se realizează în două etape: mai întâi, izobutilena este oxidată la metacroleină, care este apoi oxidată direct la acid metacrilic.

Următoarele etape ale producției de acid metacrilic sunt implementate în industrie:

1. Oxidarea în fază gazoasă a izobutilenei,

2. Oxidarea metacroleinei,

3. Oxidarea în fază gazoasă a metacroleinei.

1. Oxidarea în fază gazoasă a izobutilenei

Oxidarea în fază gazoasă a izobutilenei la metacroleină se efectuează pe catalizatori de oxizi mixți la 573-723 K:

CH2=C-CH3CH2=C-CHO CH2=C-COOH

Metacroleina

De regulă, catalizatorii sunt promovați cu metale alcaline sau alcalino-pământoase, precum și cu compuși de antimoniu și staniu. De exemplu, în procesul Sumitomo pe un catalizator cu compoziția Mo12Co4Bi1Ni4.5Fe1Te0.6P0.1O48.6 la 435

La un raport molar de izobutilenă:oxigen:azot egal cu 1:3:27, randamentul de metacroleină a fost de 88% cu o selectivitate de 79% și o rată de conversie de 99%. Aproape toți catalizatorii pentru oxidarea izobutilenei la metacroleină sunt sisteme polimetalice de oxid și, de regulă, conțin oxid de molibden. Alte elemente incluse în majoritatea catalizatorilor de oxidare a izobutilenei brevetați includ vanadiu, antimoniu, telur, bismut, fier, cobalt, taliu, nichel etc. Acești catalizatori asigură conversia izobutilenei la un nivel de 90-98% și selectivitate la oxidare de 75-90%.

2. Oxidarea metacroleinei

Sinteza acidului metacrilic prin oxidarea metacroleinei poate fi realizată în fază gazoasă sau lichidă în prezența unui catalizator:

CH2=C-CH3CH2=C-COOH

Principala provocare în dezvoltarea acestui proces este găsirea unui catalizator activ, selectiv și stabil. Această problemă poate fi rezolvată în două moduri: folosind catalizatori activi pentru oxidarea acroleinei în stadiul de oxidare a metacroleinei și folosind noi catalizatori pentru oxidarea metacroleinei.

Reactivitatea mai mare a izobutilenei în comparație cu propilena creează dificultăți semnificative atunci când se realizează un proces de oxidare foarte selectiv. Metacroleina este, de asemenea, ușor oxidată, dar oxidarea sa selectivă la acid metacrilic este o sarcină destul de dificilă.

2. Oxidarea în fază gazoasă a metacroleinei

Pentru oxidarea metacroleinei se folosesc predominant catalizatori pe bază de acid fosfomolibdic cu adaos de compuși ai metalelor alcaline sau alcalino-pământoase, taliu, antimoniu etc.. Acești catalizatori asigură o conversie a metacroleinei la nivel de 80-90% și un selectivitatea oxidării la acid metacrilic de 75-90%. Procesul a fost implementat de Asahi Rapasi (Japonia). Oxidarea se efectuează în reactoare tubulare cu un design special pentru a evita amestecarea metacroleinei cu oxigen înaintea zonei catalizatorului, deoarece autooxidarea are loc la temperaturi de peste 593 K în absența unui catalizator. Procesul se desfășoară la 623-673 K. Compușii pe bază de molibden și fosfor, molibden și telur, molibden și nichel pot fi utilizați ca catalizatori pentru oxidarea metacroleinei. Gradul de conversie al metacroleinei este de 95% cu o selectivitate pentru acidul metacrilic de 95-97%

În Uniunea Sovietică, o metodă industrială de producere a acrilamidei cristaline a fost stăpânită în 1961. Conform acestei metode, acrilonitrilul este saponificat cu 80-85% acid sulfuric monohidrat la 358-373 K:

CH2=CHCN + H2O + H2SO4 CH2=CHCONH2 H2SO4

Această reacție are loc de obicei cu formarea unei cantități mici de acid acrilic (până la 4%):

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

În următoarea etapă, sulfatul de acrilamidă este neutralizat cu hidroxid de calciu și acrilamida este eliberată în stare liberă sub formă de soluție apoasă:

2CH2=CHCONH2H2SO4 + Ca(OH)2CH2=CHCONH2 + Ca(SO4)2 + 2H2O.

Sulfatul de acrilamidă obținut prin saponificarea acrilonitrilului este neutralizat în mediu apos cu Ca(OH)2, amoniac, carbonat de sodiu sau potasiu, precum și compuși ai metalelor alcaline sau alcalino-pământoase cu adaos de apă sau solvent organic. Suspensia formată după neutralizare este filtrată pentru a obține o soluție de monomer și sărurile corespunzătoare de acid sulfuric. Hidroliza acidului sulfuric a acrilonitrilului în acrilamidă a fost utilizată cu succes în industrie până în 1970.

În procesul de producere a acrilamidei prin hidroliza acrilonitrilului în prezența acidului sulfuric, inhibitori sunt utilizați pentru a preveni polimerizarea monomerului, de exemplu, nitrobenzen, nitro-o-crezol, difenilamină, dietilamină, dicianhidrochinonă.

Cea mai promițătoare cale este obținerea acrilamidei prin hidratarea catalitică a acrilonitrilului în acrilamidă în prezența unui catalizator solid - metal de cupru. Catalizatorul de cupru poate fi obținut prin pulverizarea cuprului într-un solvent organic sau prin reducerea compusului de cupru intracomplex sprijinit pe oxid de aluminiu sau cărbune activat.

Ca rezultat al hidratării catalitice, se obțin de obicei soluții apoase de acrilamidă 10%. Cu toate acestea, pentru polimerizare, se folosesc soluții mai concentrate care conțin 30-50% (greutate) acrilamidă. Principala modalitate de a obține soluții concentrate este evaporarea apei, care se realizează adesea în contactul simultan cu soluția cu un flux de aer: oxigenul este un inhibitor de polimerizare.

2. Poliacrilați - polimeri ai derivaților acizilor acrilic și metacrilic

2.1 Caracterizarea și prepararea polimerilor

Polimerii derivaților de acid acrilic și metacrilic, sau așa-numiții poliacrilați, sunt o clasă mare și diversă de polimeri de polimerizare utilizate pe scară largă în tehnologie.

Asimetria semnificativă a moleculelor de esteri acrilici și metacrilici determină tendința lor mai mare de polimerizare.

Polimerizarea are o natură radicalică în lanț și are loc sub influența luminii, căldurii, peroxizilor și a altor factori care inițiază creșterea radicalilor liberi. Polimerizarea termică pură este foarte lentă și această metodă este rar folosită. De obicei, polimerizarea se realizează în prezența inițiatorilor - peroxid de benzoil și peroxizi dizolvați în apă. Se folosesc trei metode principale de polimerizare inițiată a esterilor: bloc, emulsie în apă și în solvenți.

Este recomandabil să se folosească metoda de polimerizare în bloc pentru producerea de metacrilat de polimetil, care este produs sub formă de plăci și blocuri transparente și incolore (sticlă organică). Polimetacrilatul de metil sub formă de bloc polimer se obține prin amestecarea temeinică a inițiatorului - peroxid de benzoil - cu monomerul și apoi turnarea amestecului în forme de sticlă. Principala dificultate a procesului de polimerizare în bloc este dificultatea de a regla temperatura din interiorul blocului. Datorită naturii exoterme a polimerizării și conductivității termice scăzute a polimerului (0,17 W/m-°C), supraîncălzirea în interiorul blocului este inevitabilă datorită creșterii vitezei de reacție și, în consecință, creșterii brusce a temperaturii. Acest lucru duce la evaporarea monomerului și la formarea de vezicule dacă straturile exterioare ale blocului sunt deja suficient de vâscoase și împiedică eliberarea gazelor din acesta. Într-o anumită măsură, umflarea poate fi evitată prin modificarea concentrației inițiatorului și a temperaturii de polimerizare. Cu cât blocul rezultat este mai gros, cu atât concentrația inițiatorului este mai mică, cu atât crește mai lentă temperatura și temperatura de polimerizare este mai scăzută. Trebuie avut în vedere faptul că supraîncălzirea locală, care este complet imposibil de evitat, duce inevitabil la solicitări interne în bloc datorită diferitelor grade de polimerizare în straturile sale interne și externe.

Procesul de producere a sticlei organice include pregătirea matrițelor și turnarea acestora, polimerizarea preliminară și finală și eliberarea matrițelor. Formele sunt de obicei realizate din sticlă silicat de oglindă lustruită, care trebuie spălată temeinic în condiții care împiedică pătrunderea prafului. Pentru a face matrița, luați două foi de sticlă. Pe marginile uneia dintre ele se pun garnituri din material elastic flexibil, egale ca inaltime cu grosimea blocului de fabricat. Aceste distanțiere sunt acoperite cu o a doua foaie de sticlă, după care marginile sunt acoperite cu hârtie puternică și subțire, lăsând o gaură pentru turnarea monomerului. În același timp, pregătiți amestecul amestecând bine monomerul, inițiatorul și plastifiantul. Amestecarea se poate face într-un cazan cu nichel echipat cu un mixer cu elice sau ancoră, închis ermetic cu un capac sferic, care are trapă și fitinguri pentru încărcarea monomerului, inițiatorului și a altor componente. Amestecarea se efectuează la temperatură normală timp de 30-60 de minute, după care amestecul curge prin racordul de scurgere inferioară în paharele de măsurare de cântărire, iar din paharele de măsurare printr-o pâlnie în forme. Polimerizarea se realizează prin trecerea secvenţială a matriţelor umplute printr-o serie de camere cu aproximativ următorul regim: în prima cameră la 45--55°C se menţin 4--6 ore, în a doua la 60--66 °C timp de 8--10 ore iar în a treia la 85--125°C - 8 ore.La sfârşitul polimerizării formele sunt scufundate în apă, după care blocurile pot fi separate uşor de paharele de silicat. Foile finite sunt trimise pentru tundere și lustruire. Foile trebuie să fie transparente, fără bule sau umflături. Dimensiunile (cu toleranțe) și proprietățile fizice și mecanice trebuie să respecte specificațiile tehnice. Paharele din polimetil metacrilat sunt realizate în diferite grosimi - de la 0,5 la 50 mm și uneori mai mult.

Polimerizarea în emulsie în apă a acrilaților este utilizată pentru a produce pulberi de turnare și presare, precum și dispersii de apă persistente, cum ar fi latexul. Apa și eterul acrilic sunt luate într-un raport de 2: 1. Dacă este necesar un material elastic dur, atunci este rațional să se folosească metoda de polimerizare în suspensie „mărgele”, obținând un polimer granular. Inițiatorul este peroxidul de benzoil, care este dizolvat în monomer (0,5 până la 1%). Carbonatul de magneziu este utilizat ca emulgator, precum și acidul poliacrilic, alcoolul polivinilic și alți polimeri solubili în apă. Mărimea granulelor depinde de concentrația emulgatorului și de viteza de amestecare. Apa și monomerul sunt luate în raporturi de 2:1 sau 3:1. Procesul de producere a polimerului granular constă în încărcarea materiilor prime într-un reactor, polimerizarea, filtrarea și spălarea granulelor de polimer, uscarea și cernerea.

Apa distilată și monomerul sunt încărcate succesiv dintr-un rezervor de măsurare într-un reactor de nichel echipat cu o manta de abur și un agitator, apoi emulgatorul este adăugat manual printr-un fiting. După agitare timp de 10-20 minute, se introduc în reactor un plastifiant, colorant și inițiator, solubile în monomer. Prin furnizarea de abur în mantaua reactorului, temperatura este ridicată la 70-75°C. După 40-60 de minute, datorită căldurii degajate ca urmare a polimerizării, temperatura din reactor se ridică la 80-85°C. Temperatura poate fi controlată prin alimentarea cu apă sau abur în mantaua reactorului. Procesul este controlat prin determinarea conținutului de monomer. Polimerizarea durează 2-4 ore; la sfârșitul polimerizării, amestecul de reacție este transferat într-o centrifugă cu un coș de oțel inoxidabil, în care granulele de polimer sunt ușor separate și spălate în mod repetat cu apă pentru a îndepărta emulgatorul.

Pulberea spălată se încarcă pe foi de copt din aluminiu în strat subțire și se usucă în cuptoare cu o creștere lentă a temperaturii în 40-70°C timp de 8-12 ore.După uscare, pulberea se cerne și se pune într-un recipient. Polimetilmetacrilatul granular poate fi folosit pentru a face lacuri fără prelucrare.

Pentru a obține pulberi de presare, polimerul granulat trebuie trecut prin role timp de 3--5 minute la 170--190°C; În timpul acestei operațiuni, la polimetilmetacrilat pot fi adăugați plastifianți și coloranți. Foile laminate sunt zdrobite într-o moară transversală de impact și cernute printr-o sită.

2.2 Proprietăți și aplicații ale derivaților acidului acrilic și metacrilic

Poliacrilații au o structură amorfă. Nici măcar modelele de difracție cu raze X nu dezvăluie niciun semn vizibil de cristalizare.

Eteri polimetil metacrilat se caracterizează printr-o rezistență mai mare la căldură în comparație cu eterii poliacrilici. Drept urmare, polimerii metacrilici sunt recomandați să fie utilizați ca material pentru acoperișuri și geamuri translucide, în timp ce polimerii acrilici mai moi sunt utilizați în principal pentru a produce materiale rezistente la îngheț, a căror temperatură de tranziție sticloasă este semnificativ mai mică decât temperaturile normale.

Diferența dintre polimerii metacrilici și acrilici este rezistența lor chimică. Polimerii metacrilici sunt mai rezistenți chimic, la căldură și la apă decât polimerii acrilici.

În funcție de scopul lor, se obțin produse tehnice cu grade diferite de polimerizare. Odată cu creșterea gradului de polimerizare, temperatura de topire a polimerului crește, iar proprietățile sale mecanice, în special rezistența la impact, se îmbunătățesc într-o anumită măsură. Proprietățile tehnice valoroase ale poliacrilaților sunt transparența și incolora lor, precum și capacitatea lor de a transmite razele ultraviolete. Astfel, metacrilatul de polimetil transmite peste 99% din lumina solară și în acest sens este semnificativ superior sticlelor de silicat. Avantajele ochelarilor din poliacrilat sunt și mai pronunțate dacă ținem cont de capacitatea lor de a transmite partea ultravioletă a spectrului. Astfel, sticla de cuarț transmite 100% din razele ultraviolete, sticlă polimetil metacrilat - 73,5%, sticlă silicat oglindă - 3%, sticlă silicat obișnuită - 0,6%.

Polimetacrilatul de metil este în esență primul polimer care, pe baza unui set de proprietăți, poate fi numit sticlă organică. Avantajul său față de sticla obișnuită este o fragilitate mai mică. Cu toate acestea, sticlele din polimetil metacrilat au o duritate mai mică a suprafeței decât sticla minerală. Un avantaj important al sticlei organice este capacitatea sa de a fi prelucrat atât mecanic (înlăturarea așchiilor), cât și prin deformare plastică.

Produsele sferice mari sunt realizate din foi de sticlă organică prin turnare. Pentru a face acest lucru, este rațional să folosiți metoda de turnare în vid, propusă mai întâi de S. N. Ushakov și utilizată în tehnologie. Foile de plastic preîncălzite la 120-150°C sunt așezate și fixate pe suprafața unei matrițe metalice, care are o ieșire cu vid; când vidul este pornit, foile sunt trase în matriță și răcite în această stare; Suprafața netedă a produselor este menținută. Produsele mai mici de forme simple pot fi produse prin ștanțarea semifabricatelor dintr-o foaie încălzită, urmată de turnare în matrițe la presiune scăzută sau fără formare. Țevile și alte produse goale sunt produse prin metoda centrifugă dintr-o masă vâscoasă, fluidă, preparată prin dizolvarea unui polimer într-un monomer.

Pulberile de presare din polimetilmetacrilat sunt mult mai dificil de prelucrat prin presare și turnare prin injecție, chiar și la temperaturi mai ridicate, decât polistirenul și alți polimeri. Acest lucru se explică prin vâscozitatea ridicată a topiturii sale, datorită greutății moleculare ridicate a materialelor de presare din polimetil metacrilat. În același timp, pentru a obține produse care sunt foarte stabile în timp și își păstrează forma și dimensiunile la o temperatură apropiată de temperatura de tranziție vitroasă, este necesar ca în timpul presării să predomine procesul de curgere vâscoasă ireversibilă a masei. Prin urmare, prelucrarea metacrilatului de polimetil, precum și a tuturor polimerilor liniari, ar trebui să fie efectuată la temperaturi mai ridicate care să asigure curgerea plastică a materialului, adică la 200-220 ° C.

Pulberile de presare pe bază de copolimeri de metacrilat de metil, în special cu stiren, au o fluiditate mai mare în timpul procesării, o temperatură de curgere vâscoasă mai scăzută și, prin urmare, sunt mai ușor de prelucrat prin turnare prin injecție, care este una dintre cele mai eficiente.

Metacrilatul de polimetil își schimbă proprietățile doar ușor odată cu scăderea temperaturii; Acesta este unul dintre puținii polimeri a căror rezistență la impact este practic stabilă de la -183 la +60°C, deși modulul elastic și rezistența statică a polimerului cresc monoton odată cu scăderea temperaturii.

Polimetilmetacrilatul este utilizat pe scară largă în diverse domenii ale tehnologiei; există perspective pentru utilizarea sa pe scară largă în construcții: pentru vitrarea diferitelor clădiri, în special sere, pentru garduri decorative, pentru fabricarea de accesorii pentru uși și ferestre, în producția de tapet lavabil și sub formă de emulsii pentru vopsele și grunduri.

Polimerii acrilici moi produși prin polimerizare în emulsie, care nu conțin plastifianți, au rezistență ridicată la ulei și la intemperii. Pe baza acestora se pot realiza folii hidroizolante. Datorită compatibilității acestor polimeri cu acetatul de celuloză nitropic, aceștia sunt incluși în lacurile celulozice pentru a crește aderența, rezistența la apă și rezistența la intemperii. Se folosesc dispersii acrilice

pentru a face betonul impermeabil și ca grund pentru vopsirea interioară a pereților, impregnarea materialelor de construcție poroase,

3. Poliacrilonitril

Pe lângă polimerii acizilor acrilic și metacrilic descriși mai sus, în tehnologie este utilizat un polimer cunoscut sub numele de poliacrilonitril.

Nitrilul acidului acrilic, sau acrilonitril, este un lichid cu un punct de topire - 83°C, punct de fierbere + 77,3°C, densitate 80(5 kg/m:|, capacitate termică 2,1 kJ/kg"°C, căldură de polimerizare 73,3 kJ/mol; este miscibil în orice cantitate cu majoritatea lichidelor polare și nepolare.

Cea mai comună este polimerizarea în emulsie în apă a acrilonitrilului cu un inițiator (persulfat de amoniu), care produce un polimer amorf infuzibil și puțin solubil.

Producerea poliacrolonitrilului poate fi realizată atât folosind metode discontinue, cât și continue. Conform metodei discontinue, reactorul este încărcat cu apă distilată, iar după ce este încălzit la o temperatură de 25°C, se introduce acrilonitril proaspăt distilat. Apoi se adaugă la amestecul de reacție cu agitare acid sulfuric și soluții apoase de persulfat de potasiu și sulfat acid de sodiu. După 2 minute, începe reacția de polimerizare, procedând fără agitare. Este însoțită de eliberarea de căldură, care crește temperatura amestecului la 40°C. La 20 de minute după ce temperatura amestecului încetează să crească, reacția se oprește. Randamentul de poliacrilonitril ajunge la 98%. Polimerul care a precipitat din amestecul de reacţie este supus spălării repetate cu apă distilată şi apoi uscat la 40°C până când conţinutul de volatile nu este mai mare de 0,8%.După uscare, polimerul este zdrobit şi cernut.

Procesul de polimerizare a acrilonitrilului printr-o metodă continuă este însoțit de agitare în reactor. În acesta din urmă se introduc continuu acrilonitril, soluții apoase de persulfat de amoniu și un agent reducător - activator bisulfat de sodiu. Suspensia de polimer este îndepărtată continuu din reactor. Poliacrilonitrilul, spre deosebire de alți polimeri acrilici, nu se dizolvă în solvenți obișnuiți.

În funcție de condițiile de polimerizare ale acrilonitrilului, se pot obține polimeri cu diferite greutăți moleculare - de la 20 000 la 350 000. Când este încălzit, poliacrilonitrilul își schimbă culoarea, iar acest proces este întotdeauna însoțit de o pierdere a solubilității. Se presupune că schimbarea culorii este asociată cu formarea de punți de izometil între macromoleculele învecinate. Când este încălzit în atmosferă de azot, poliacrilonitrilul nu suferă modificări până la 200°C, dar la temperaturi mai ridicate se înmoaie și apar produse gazoase, în principal amoniac.

La 270°C se observă și degajarea de acid cianhidric. Temperatura de tranziție sticloasă a poliacrilonitrilului este dificil de determinat, deoarece este mai mare decât temperatura la care începe transformarea termică a polimerului.

Poliacrilonitrilul este folosit pentru a face fibre folosind metoda filierei. Fibră de poliacrilonitril, dar proprietățile sale seamănă cu lâna. Această fibră este utilizată pentru țesături tehnice (filtre, pâslă specială), benzi transportoare și ca umplutură pentru materialele plastice laminate.

Când acrilonitrilul este copolimerizat cu clorură de vinil, declorură de vinil, stiren, izobutilenă și alți polimeri, se obțin copolimeri cu proprietăți tehnice înalte. Ca urmare a copolimerizării, o serie de dezavantaje inerente poliacrilonitrilului dispar: temperatura de înmuiere crește, duritatea suprafeței și rezistența la încovoiere cresc, iar rezistența chimică se îmbunătățește.

Copolimerii de butadienă cu acrilonitril sunt utilizați pentru producerea de cauciucuri tehnice cu rezistență crescută la ulei, care pot fi utilizate și în scopuri de construcție.

Lista literaturii folosite

1. Kutsidi D.A. Rășini amino modificate M. 1981: Industria ușoară și alimentară.

2. Enciclopedia polimerilor (sub redactia generală a Kabanov V.A. - M. 1974: Enciclopedia sovietică. - T.2.)

3. Nikolaev A.F. Polimeri sintetici și materiale plastice pe bază de acestea.-L.: Khimiya, 1966.

4. Zurabyan K.M. 1984: Industria ușoară și alimentară.

5. N.A. Plate, E.F. Slivinsky, 2002. Fundamentele chimiei și tehnologiei polimerilor.

Postat pe Allbest.ru

Documente similare

Schema tehnologică pentru producerea acidului cianhidric, utilizarea sa în industria chimică și minieră. Metode de sinteza a nitrilului acidului acrilic: interacțiunea acetilenei și acidului cianhidric; deshidratarea etilen-cianhidrinei; Setări principale.

rezumat, adăugat la 03.03.2011


Esența și compoziția acizilor, clasificarea lor în funcție de prezența oxigenului și numărul de atomi de hidrogen. Determinarea valenței reziduurilor acide. Tipuri și formule structurale ale acizilor, proprietățile lor fizice și chimice. Rezultatele reacțiilor acizilor cu alte substanțe.

prezentare, adaugat 17.12.2011


Sinteza polimetilacrilatului din esterul acidului metacrilic. Principalele proprietăți ale plexiglasului, avantajele sale față de sticla obișnuită. Rezistența plexiglasului la acizi și alcalii diluați, apă, alcooli, grăsimi și uleiuri minerale.

prezentare, adaugat 12.01.2013


Disocierea acizilor într-un cation de hidrogen (proton) și un anion al unui reziduu de acid în soluții apoase. Clasificarea acizilor după diverse criterii. Caracteristicile proprietăților chimice de bază ale acizilor. Distribuția acizilor organici și anorganici.

prezentare, adaugat 23.11.2010


Esență, formulă generală și metodă de obținere a acizilor dicarboxilici prin oxidarea cetonelor ciclice. Proprietățile de bază ale tuturor acizilor dicarboxilici și caracteristicile unice ale unor reprezentanți. Anhidride, proprietățile lor, metode de preparare și utilizare.

raport, adaugat 05.10.2009


Compușii acil sunt derivați ai acizilor carboxilici care conțin o grupare acil. Proprietățile acizilor se datorează prezenței unei grupări carboxil în ei, constând din grupări hidroxil și carbonil. Metode de preparare și reacție a anhidridelor de acid carboxilic.

rezumat, adăugat la 02.03.2009


Clasificare și tipuri de derivați ai acidului carboxilic, caracteristici, caracteristici, reactivitate. Metode de preparare și proprietăți ale anhidridelor, amidelor, nitrililor, esterilor. Caracteristici distinctive ale acizilor carboxilici monobazici nesaturați.

rezumat, adăugat 21.02.2009


Acrilamidă: proprietăți fizice și chimice, solubilitate. Prepararea și determinarea toxicității acrilamidei. Caracteristicile utilizării acrilamidei și a derivaților. Aplicarea și producerea polimerilor de acrilamidă. Caracteristicile proprietăților chimice ale poliacrilamidei.

lucrare de curs, adăugată 19.06.2010


Aplicarea acizilor 4-cetonealcanoici în producția de lubrifianți. Prepararea acizilor alifatici saturați. Scindarea inelului furanic al furilcarbinolilor. Interacțiunea esterilor etilici ai acizilor 4-oxoalcanoici. Sinteza sistemelor heterociclice.

lucrare curs, adăugată 06.12.2015


Proprietățile chimice ale aldehidelor. Denumiri sistematice ale cetonelor de structură simplă. Oxidarea aldehidelor cu oxid de argint în soluție de amoniac. Utilizarea aldehidelor în medicină. Proprietăți chimice și producția de acid acetic alimentar sintetic.

METODA DE PRODUCERE A SOLUŢIILOR APOSE DE ACID POLIACRIL prin polimerizarea radicalică a unei soluţii apoase de acid acrilic 36,5-37,5% sub acţiunea peroxidului de hidrogen la o temperatură iniţială de 40-70 o C în prezenţa a 0,005-0,035 gr. hidrochinonă și un regulator de greutate moleculară, caracterizat prin aceea că, pentru a crește stabilitatea unei soluții apoase de acid poliacrilic în timpul depozitării, se utilizează 0,36 până la 0,72 în greutate ca regulator de greutate moleculară. din cantitatea de sare de sodiu a acidului acrilic a acidului tioglicolic cu formula NaOOC CH 2 SH.

Descriere

Invenția se referă la chimia și tehnologia polimerilor, și anume la metode de producere a soluțiilor apoase de acid poliacrilic și poate fi utilizată pentru a crea compoziții utilizate în stomatologie.
Scopul invenției este de a crește stabilitatea unei soluții apoase de acid poliacrilic în timpul depozitării.
PRI me R 1. Prepararea sării de sodiu a acidului tioglicolic.
Se prepară o soluție de 50 g de acid monocloroacetic în 120 ml apă și se neutralizează la pH 7 prin adăugarea de carbonat de sodiu. La soluția limpede rezultată de monocloracetat de sodiu se adaugă o soluție de 76 g de tiouree în 190 ml de apă. Amestecul este încălzit lent la 75 o C și menținut la această temperatură timp de 10 minute. Apoi soluția se răcește lent la 20 o C. Când sarea de izotiuroniu precipită sub formă de precipitat cristalin alb. Sarea se filtrează, se spală cu apă și se usucă în vid. Se obțin 65 g (randament 91%) de sare.
26,8 g de sare de izotiuroniu rezultată se suspendă în 50 ml apă și se adaugă 16,0 g hidroxid de sodiu. Amestecul se fierbe timp de 10 minute și se răcește (5 o C sub temperatura camerei). Sarea precipitată este filtrată. Se obține o soluție care conține 15,8 g sare de sodiu a acidului tioglicolic (randament 99,9%).
Structura sării este confirmată după cum urmează. Produsul rezultat este acidulat la pH 2, extras cu eter sulfuric, urmat de distilare în vid la 92 o C/8 mm Hg. Acidul tioglicolic se obține cu un randament de 99,5%
Exemplul 2. Prepararea unei soluţii apoase de acid poliacrilic (PAA).
Într-un reactor de sticlă cu o capacitate de 500 cm 3, echipat cu un agitator, un condensator de reflux, un termometru și două pâlnii de picurare, 163 g de apă distilată se încălzesc la 40 2 o C. La această temperatură, 100 g de acrilic acid (AA) conţinând 0,005 este turnat în reactor în trei porţii egale în greutate. hidrochinonă şi 1,6 cm3 (0,48 gr.) sare de sodiu a acidului tioglicolic, a cărei concentraţie per acid tioglicolic este de 0,3 g/cm3. În acelaşi timp, se adaugă 4,5 cm3 de peroxid de hidrogen 40% (1,8 gr.) în trei porţii.
La adăugarea fiecărei porții de AA și peroxid de hidrogen, temperatura masei de reacție crește spontan la 63-68 o C. Înainte de a adăuga următoarea porție de reactivi, aceasta se reduce la 40 2 o C. 15 minute după adăugarea celei de-a treia porții de reactivi, se adaugă 1,5 cm 3 la masa de reacție peroxid de hidrogen (0,6 gr.) și se încălzește la 90 o C timp de 1 oră.Durata întregului proces este de 3,0 h. Se obține o soluție de poliacid cu o concentrație de 36,8 gr. . vâscozitate 15,6 Pa. s și mol.m. 90000. Polimerul finit nu conține acid acrilic nepolimerizat, al cărui conținut este determinat prin metoda cromatografică. Eroarea de analiză este de 0,003%
Condițiile de sinteză și proprietățile PAA rezultat sunt date în tabel.
PRI me R 3. Se procedează ca în exemplul 2, dar se iau 158,6 g apă distilată și 2 cm3 (0,6 gr.) sare de sodiu a acidului tioglicolic.
PRI me R 4. Se procedează ca în exemplul 2, dar se iau 162,2 g apă distilată și 2,4 cm3 (0,72 gr.) sare de sodiu a acidului tioglicolic.
Exemplul 5. Polimerizarea AA este efectuată într-un reactor conform exemplului 2. 167,4 g de apă distilată se toarnă în reactor și se încălzește la 70 2 o C. La această temperatură, 100 g de AA conținând 0,005 g. hidrochinonă şi 1,2 cm3 (0,36 gr.) sare de sodiu a acidului tioglicolic. În paralel cu adăugarea monomerului și a regulatorului de creștere a lanțului, în sistem este introdusă o soluție de peroxid de hidrogen 40% de 1,5 cm3 (0,6 gr.).
La adăugarea fiecărei porții de AA și peroxid de hidrogen, temperatura masei de reacție crește spontan la 98-100 o C. Înainte de a adăuga următoarea porție de reactivi, aceasta se reduce la 70 2 o C. 15 minute după adăugarea celei de-a treia porții de reactivi, se adaugă 1,5 cm 3 la masa de reacție (0,6 gr.) peroxid de hidrogen și se încălzește timp de 1 oră la 90 o C. Durata procesului este de 2 h. O soluție de acid poliacrilic cu o concentrație de 36,3 gr. este obținut. cu o vâscozitate de 14,0 Pa. Cu.
PRI me R 6. Se procedează ca în exemplul 4, dar se iau 1,6 cm3 (0,48 gr.) sare de sodiu a acidului tioglicolic.
PRI me R 7. Se procedează ca în exemplul 4, dar se iau 2 cm3 (0,6 gr.) sare de sodiu a acidului tioglicolic.
PRI me R 8. Se procedează ca în exemplul 4, dar se iau 2,4 cm3 (0,72 gr.) sare de sodiu a acidului tioglicolic.
Exemplul 9. Se procedează conform exemplului 6, dar luați AA cu un conținut de hidrochinonă de 0,01 în greutate.
Exemplul 10. Urmați exemplul 8, dar luați 1,6 cm3 (1 greutate) de peroxid de hidrogen.
PRI me R 11. Procedați conform exemplului 7, dar luați acid acrilic care conține 0,035 wt. hidrochinonă.
Exemplul 12. Se procedează ca în exemplul 5, dar se iau 2,88 cm3 (1,8 gr.) peroxid de hidrogen.
Exemplul 13 (control). Procedați ca în exemplul 1, dar utilizați 0,3 gr. asupra cantității de acid acrilic și sare de sodiu a acidului tioglicolic. Se obține un produs low-tech (vâscozitatea polimerului este foarte mare).
Exemplul 14 (control). Acţionează conform exemplului 1, dar utilizează 0,8 gr. sare de sodiu a acidului tioglicolic. Se obține o soluție de polimer cu vâscozitate de oțel. Cu toate acestea, utilizarea sării de sodiu a acidului tioglicolic într-o cantitate de 0,8 gr. neprofitabile din punct de vedere economic.
Exemplul 15 (control). Procedați conform exemplului 1, dar utilizați 0,36 gr. asupra cantității de acid acrilic acid tioglicolic. Se obține o soluție apoasă de acid poliacrilic de 36,8 în greutate, care are un miros puternic neplăcut, conținutul de monomer rezidual este de 0,98 în greutate. Soluția apoasă a polimerului are o vâscozitate inițială de 8,7 Pa. s, iar după 90 de zile 10,3 Pa. Cu. Creșterea vâscozității în 3 luni este de 18,3%
Exemplul 16 (control). Acţionează conform exemplului 1, dar utilizează 0,72 wt. asupra cantității de acid acrilic acid tioglicolic. Obțineți 36,5 gr. soluție apoasă de acid poliacrilic cu un miros înțepător, conținutul de acid acrilic rezidual este de 1,17 în greutate. O soluție apoasă de PAA are o vâscozitate inițială de 5,1 Pa. s, iar după 90 de zile 5,9 Pa. Cu. Creșterea vâscozității în 3 luni este de 15,7%
Invenția se referă la chimia polimerului și face posibilă obținerea acidului poliacrilic cu stabilitate crescută a soluției sale apoase în timp (creșterea vâscozității soluției apoase în 730 de zile nu depășește 9%). Aceasta se realizează prin polimerizarea radicalică a unei soluţii apoase 36,5-37,5% de acid acrilic sub acţiunea peroxidului de hidrogen la o temperatură iniţială de 40-70°C în prezenţa a 0,005-0,035 în greutate. hidrochinonă și 0,36 până la 0,72 în greutate. din cantitatea de sare de sodiu a acidului acrilic a acidului tioglicolic cu formula NAOOC-CH2-SH ca regulator de greutate moleculară. 1 masă

Desene

Aplicație

4341651/05, 11.12.1987

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

IPC / Etichete

Cod de legătură

Metodă de preparare a soluțiilor apoase de acid poliacrilic

Brevete similare

La acid tiotlicolic, o soluție apoasă de monoetanolamină cu răcire. Acidul tioglicolic este un produs rar, are stabilitate redusă și în timpul depozitării formează produse de autocondensare, care reduc drastic calitatea compoziției.Metoda propusă diferă prin aceea că pentru extinderea bazei de materie primă, L-carboximetilizotioureea este utilizată ca tio -derivat al acidului carboxilic iar procesul se desfășoară la 95 - 105 C. L-carboximetilizotioureea se obține prin condensarea sării de sodiu a acidului monocloroacetic cu tiouree la 40 - 75 C și pH 7. Randamentul sării de monoetanolamină a acidului tioglicolic este aproximativ 90%.Exemplu. 100 g de acid monocloroacetic se dizolvă în 240 ml apă și, la o temperatură sub 20 C, se neutralizează...

În timp ce se agită, se adaugă o soluție preparată anterior de sare de sodiu a acidului monocloroacetic.Temperatura amestecului de reacție este crescută treptat la 70 - 75 "C, menținută la această temperatură timp de 10,111 cN și răcită la o temperatură de 15 - 20" C. Precipitatul alb care s-a format după 24 de ore este aspirat și aproximativ 1 400 de litri. apă rece, Randament 8-carboximet 11; Pzothiom O 1 Egipt 11 130 8 (în peres 1 ete și Produs uscat) 16,0 8 dispersie corona 1 g 1 g 11 dr 1 t; 6 k, k, g. e. 4,8 8 100 "- sau 0,6 8 ao.g) suspendat din 80 11 litri de apă, adăugând 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 X 111. L L 1 KO 1 PRI 1.= amestecat în timpul O...

Acidul se recristalizează dintr-un amestec de acetat de etil-cloroform 1:1) Aspect - cristale fulgioase incolore, foarte higroscopice, solubile în apă, alcooli inferiori, acetonă, dioxan, acetat de etil, insolubile în hidrocarburi și hidrocarburi clorurate. T, pl. 154-157 Date din analiza elementară și titrare pH-metrică: Găsit, b: eq 2 143,0; enver 94,0C 30,40, 30,27, H 6,63, 6,68 Calculat, b: eq 138,1, eq 91,1, C 30,44, H 6,57 Spectru RMN (P) (în apă) 0 -15,0 ppm dublet, constantă de scindare 17,5 Hz, cu suprimarea interacțiunii 35 spin-spin cu protoni - singlet.EXEMPLUL 2. Prepararea acidului butoximetilendifosfonic (11).Într-un amestec de 1,3 g sulfolan și 0,55 g de 5,4 mmol) formiat de butii este trecut prin trifluorura...

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

Universitatea Națională de Cercetare de Stat din Belgorod

Planta experimentală „VladMiVa”

Introducere

Utilizarea compozitelor nanostructurate biocompatibile este introdusă din ce în ce mai mult în tehnologia medicală. Acest lucru este valabil mai ales pentru materialele de obturație dentară cu proprietăți predeterminate pe bază de polimeri. Introducerea tehnologiei chimice și a nanotehnologiei în echipamentele medicale face posibilă rezolvarea cu succes a problemelor din știința materialelor medicale. Materialele pe bază de acid poliacrilic (PAA) sunt utilizate în special pe scară largă. Aceste compozite sunt obținute prin amestecarea unei soluții de PAA cu sticlă fină care conține oxizi de metal polivalent și aditivi modificatori.

Acidul poliacrilic dentar este produs în străinătate sub formă de soluție apoasă, care prezintă o serie de dezavantaje atunci când este utilizat: nu este stabil în timpul depozitării, iar soluțiile de orice concentrație nu pot fi preparate. În Laboratorul de Tehnologie Chimică al Universității de Stat din Belgorod în perioada 2002-2005. A fost dezvoltată o tehnologie pentru producerea acidului poliacrilic de înaltă puritate, pulbere, ușor de dozat. Acest polimer este stabil în timpul depozitării și convenabil pentru prepararea rapidă a unei soluții de orice concentrație pentru a obține un compozit dentar de umplere atunci când este amestecat cu întăritor de sticlă sub formă de pulbere.

În 2005, Universitatea de Stat din Belgorod a primit un brevet „Metoda de producere a acidului poliacrilic”, care, sub formă de proprietate intelectuală, a fost transferat la Uzina experimentală Belgorod (SEZ) „VladMiVa” conform acordului de licență nr. RD 001.160.5 din 08.25. .2006. Cercetările ulterioare, dezvoltarea și activitățile organizatorice efectuate de autorii acestei invenții au permis SEZ „VladMiVa” să stăpânească producția de PAA pulbere de înaltă calitate și, pe baza acesteia, să organizeze producția a peste 10 tipuri de materiale compozite biocompatibile pentru stomatologie terapeutică.

Una dintre principalele cerințe pentru calitatea PAA sub formă de pulbere este finețea acestuia, absența aglomerației și a fragmentelor de tranziție sticloasă ale polimerului. Recent, în procesul lucrărilor practice de obținere a PAA, au început să apară aceste fenomene nedorite. Aparent, acest lucru se datorează deteriorării calității materiei prime utilizate ca monomer în producția de PAA - acid acrilic.

Prin urmare, obiectivul acestei lucrări este, pe de o parte, de a studia influența, în timpul procesului de polimerizare, a umidității asupra fluidității și dispersabilității polimerului rezultat -

Obiecte și metode de cercetare

Acidul acrilic comercial, marca „ARKEMA”, a fost analizat anterior pe un spectrofotometru IR Yasco FT/IR-4100.

Se știe că rezoluția față de umiditate nu este mare: banda de absorbție a legăturii O-H corespunde regiunii de 3700 cm-1 (2,695 µm), dar intensitatea acestei benzi de absorbție este slabă. Prin urmare, o determinare mai precisă a umidității în acid acrilic a fost efectuată prin metoda Fischer, bazată pe reducerea iodului cu dioxid de sulf SO2 la iodură de hidrogen HI în prezența umidității. Reactivul Fischer este o soluție de iod și dioxid de sulf într-un amestec de piridină și metanol. În prezența umidității, culoarea violetă a iodului dispare la punctul de titrare echivalent:

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

Complexul PySO3 este legat de solventul metanolic:

PySO3 + CH3OH ^ Py+ HCH3OSO2-

Metoda Fischer este una dintre cele mai sensibile metode pentru determinarea cantităților mici de umiditate din lichidele organice, așa că a fost folosită pentru determinarea umidității în studiile viitoare. Determinarea umidității conform Fischer a fost efectuată pe un titrator Mettler Toledo V20/V30 cu o eroare relativă de ±3%.

Pentru a studia efectul conținutului de umiditate al acidului acrilic inițial asupra fluidității și dispersabilității PAA, au fost efectuate experimente privind polimerizarea acidului acrilic care conține diferite cantități de umiditate. Tehnica experimentală a constat în realizarea polimerizării într-un balon cu trei gâturi echipat cu agitator, termometru și picurător. Căldura reacţiei de polimerizare a fost îndepărtată folosind o baie de apă. În toate experimentele, parametrii procesului de polimerizare au fost identici cu regimul tehnologic industrial și anume: raport volum monomer/solvent toluen = 1/8, temperatură 102-104°C, inițiator de polimerizare - 2,2’-azoizobutironitril într-o cantitate de 1,25 gr. % față de acidul acrilic original. La sfârșitul polimerizării, PAA rezultat a fost filtrat, spălat cu pentan, uscat într-un cuptor la o temperatură de 70-80°C și examinat pentru curgere, densitate în vrac și dispersitate. Masa în vrac a fost determinată prin metoda gravimetrică.

Se știe că principalul indicator al materialelor în vrac este unghiul de repaus, care variază de la valori minime (5-10°) pentru materiale cu curgere ușor până la 60-80° pentru materialele cu curgere dificilă. Prin urmare, în această lucrare, fluiditatea PAA a fost evaluată prin valoarea unghiului de repaus. Compoziția dispersată a polimerului a fost determinată pe baza micrografiilor obținute pe un microscop electronic cu scanare Ouanta-200-3D. Microfotografiile sunt prezentate în figură.

Orez. Microfotografii ale acidului poliacrilic cu conținut de umiditate în acidul acrilic original: a) 0,01% în greutate; b) 0,125% în greutate; c) 0,600% în greutate

Rezultatele și discuția lor

Datele experimentale sunt date în tabel. După cum era de așteptat, pe baza conceptelor teoretice, prezența umidității în acidul acrilic monomer inițial determină umflarea polimerului format în timpul procesului de polimerizare, rezultând aglomerarea macromoleculelor de PAA. Ca urmare a acestor fenomene, se observă o scădere a fluidității (creșterea unghiului de repaus), o creștere a masei în vrac și a dimensiunii particulelor. Aceste fenomene nedorite afectează negativ caracteristicile operaționale ale PAA, și anume: în timpul depozitării, aglomerarea acestuia, o scădere a fluidității îngreunează dozarea PAA în procesul de producere a compozitelor polimerice dentare, o creștere a gradului de dispersie (dimensiunea particulelor) conduce la o scădere a solubilității particulelor atât de mari la prepararea soluțiilor concentrate de PAA.

Influența umidității acidului acrilic asupra masei în vrac, a unghiului de repaus și a dispersității acidului poliacrilic (pentru condițiile de polimerizare, vezi secțiunea „Obiecte și metode de cercetare”)

Nu.	Conținutul de umiditate în acid acrilic, % în greutate	Proprietățile acidului poliacrilic
		Masa vrac, g/cm3	Unghiul de repaus, °	Dispersitate: dimensiunea medie a particulelor, microni	Notă
1	0.01	0.28	45	18	Pudră mătăsoasă, cu curgere liberă*
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	Particule mari, mătăsos și fluiditate reduse*
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	Cruste semnificative

*Cm. micrografii ale PAK.

Deci, atunci când utilizați compozitul Aquion, timpul de lucru ar trebui să fie de 2,0-2,5 minute, adică în acest timp PAA ar trebui să se dizolve și apoi compozitul ar trebui să se întărească în 4,5-5,0 minute. Prin urmare, acidul acrilic furnizat pentru producția de PAA nu trebuie să conțină mai mult de 0,075% în greutate umiditate. În caz contrar, trebuie să treacă printr-o etapă preliminară de deshidratare. De asemenea, în procesul de obținere a PAA, este necesar să se respecte măsurile de prevenire a pătrunderii umidității, și anume: echipamentul - polimerizatorul, garniturile, garniturile trebuie să fie absolut uscate, la distilarea toluenului - solventul, nu permiteți aer (umiditate). ) pentru a se scurge în sistem, descărcați polimerul condiționat în stare încălzită (50-60°C), adică la o temperatură peste punctul de rouă.

S-a studiat influența gradului de umiditate al monomerului inițial de acid acrilic asupra fluidității, masei în vrac și dispersității unui material dentar biocompatibil - acid poliacrilic.

S-a demonstrat că, pentru a obține PAA de înaltă calitate, cu stabilitate la depozitare (fără aglomerare), solubilitate ridicată, comoditate și ușurință de dozare, este necesar să se utilizeze acid acrilic cu un conținut de umiditate care să nu depășească 0,075% în greutate ca monomerul de pornire.

În timpul producției de PAK, este necesar să se ia măsuri pentru prevenirea pătrunderii umidității (echipament uscat, etanșeitate, PAK condiționat trebuie să aibă temperaturi peste punctul de rouă în timpul descărcarii și ambalării).

Este necesar să se înăsprească cerințele pentru conținutul de umiditate din acidul acrilic monomer inițial sau să se dezvolte o metodă și o tehnologie pentru deshidratarea acestuia.

Bibliografie

Kuryakina N.V. Stomatologie terapeutică pentru copii. - M.: Carte medicală: Izvo NGMA, 2004. - 744 p.

Vyazmitina A.V., Usevich T.L. Știința materialelor în stomatologie. - Rostov-pe-Don: Phoenix, 2002. - 352 p.