Акриловая кислота и ее производные

Отмытый порошок загружают на алюминиевые противни тонким слоем и сушат в термошкафах при медленном подъеме температуры в пределах 40—70°С в течение 8—12 ч. После сушки порошок просеивают и укладывают в тару. Гранулированный полиметилметакрилат без переработки можно применять для изготовления лаков.

Для получения прессовочных порошков гранулированный полимер необходимо пропустить через вальцы в течение 3—5 мин при 170—190°С; в процессе этой операции к полиметилметакрилату могут быть добавлены пластификаторы и красители. Вальцованные листы измельчают на ударно-крестовой мельнице и просеивают через сито.

2.2 Свойства и применение производных акриловой и метакриловой кислот

Полиакрилаты имеют аморфную структуру. Даже рентгенограммы не дают возможности обнаружить каких-либо заметных признаков кристаллизации.

Полиметилметакрилатные эфиры характеризуются более высокой теплостойкостью по сравнению с полиакриловыми эфирами. Вследствие этого метакриловые полимеры целесообразно применять в качестве материала для устройства светопрозрачных кровель и остекления, тогда как более мягкие акриловые полимеры используют главным образом для получения морозостойких материалов, температура стеклования которых значительно ниже нормальных температур.

Различие между метакриловыми и акриловыми полимерами проявляется в их химической стойкости. Метакриловые полимеры химически более стойки, тепло- и водостойки, чем акриловые.

Технические продукты в зависимости от их назначения получают с различной степенью полимеризации. С увеличением степени полимеризации повышается температура плавления полимера, до известного предела улучшаются его механические свойства, в частности ударная вязкость. Ценным техническим свойством полиакрилатов являются их прозрачность и бесцветность, а также способность пропускать ультрафиолетовые лучи. Так, полиметилметакрилат пропускает свыше 99% солнечного света и в этом отношении значительно превосходит силикатные стекла. Преимущества полиакрилатных стекол еще ярче выступают, если учесть их способность пропускать ультрафиолетовую часть спектра. Так, кварцевое стекло пропускает 100% ультрафиолетовых лучей, полиметилметакрилатное — 73,5%, зеркальное силикатное — 3%, обычное силикатное— 0,6%.

Полиметилметакрилат, по существу, первый полимер, который на основании комплекса свойств можно назвать органическим стеклом. Преимуществом его перед обычным стеклом является меньшая хрупкость. Однако полиметилметакрилатные стекла по сравнению с минеральными имеют меньшую поверхностную твердость. Важным преимуществом органического стекла является его способность подвергаться обработке как механическим методом (снятием стружки), так и методом пластической деформации.

Крупные изделия сферической формы изготовляют из листов органического стекла методом формования. Для этого рационально использовать вакуумный метод формования, впервые предложенный С. Н. Ушаковым и получивший применение в технике. Предварительно нагретые до 120—150°С пластичные листы укладывают и закрепляют по поверхности металлической формы, в которой имеется отвод к вакууму; при включении вакуума листы втягиваются внутрь формы и в этом состоянии охлаждаются; ровная поверхность изделий при этом сохраняется. Более мелкие изделия несложной формы можно изготовлять штамповкой заготовок из нагретого листа с последующей формовкой в пресс-формах при низком давлении или без формовки. Трубы и другие полые изделия изготовляют центробежным методом из вязкой, текучей массы, приготовленной растворением полимера в мономере.

Полиметилметакрилатные пресс-порошки перерабатывать методом прессования и литья под давлением даже при более высоких температурах значительно труднее, чем полистирол и некоторые другие полимеры. Объясняется это высокой вязкостью его расплавов, обусловленной большой молекулярной массой полиметилметакрилатных пресс-материалов. Вместе с тем для получения изделий, которые обладают высокой стабильностью во времени и сохраняют форму и размеры при температуре, близкой к температуре стеклования, необходимо, чтобы при прессовании преобладал процесс необратимого вязкого течения массы. Поэтому переработку полиметилметакрилата, так же как и всех линейных полимеров, следует вести при более высоких температурах, обеспечивающих пластическое течение материала, т. е. при 200—220°С.

Пресс-порошки на основе сополимеров метилметакрилата, в частности со стиролом, имеют более высокую текучесть при переработке, меньшую температуру вязкого течения и, следовательно, легче перерабатываются методом литья под давлением, который является одним из самых эффективных.

Полиметилметакрилат лишь незначительно изменяет свои свойства с понижением температуры; это один из весьма немногих полимеров, ударная вязкость которого практически стабильна от —183 до +60°С, хотя модуль упругости и статическая прочность полимера монотонно повышаются с понижением температуры.

Полиметилметакрилат широко применяют в различных областях техники, имеются перспективы широкого применения его в строительстве: для остекления различных зданий, особенно теплиц, для декоративных ограждений, изготовления дверных и оконных приборов, в производстве моющихся обоев и в виде эмульсий для красок и грунтовок.

Мягкие акриловые полимеры, получаемые методом эмульсионной полимеризации, не содержащие пластификаторов, обладают высокой масло- и атмосферостойкостью. На их основе могут изготовляться гидроизоляционные пленки. Благодаря совместимости этих полимеров с нитро- п ацетилцеллюлозой их вводят в состав целлюлозных лаков для увеличения адгезии, водостойкости и стойкости к атмосферным влияниям. Акриловые дисперсии применяют

для придания водонепроницаемости бетона, и качестве грунтовки при внутренней окраске стен, пропитке пористых строительных материалов,

3. Полиакрилонитрил

Помимо описанных выше полимеров акриловой и метакриловой кислот в технике находит применение полимер, известный под названием полиакрилонитрил.

Нитрил акриловой кислоты, или акрилонитрил, представляет собой жидкость с температурой плавления - 83°С, температурой кипения + 77,3°С, плотностью 80(5 кг/м:|, теплоемкостью 2,1 кДж/кГ'°С, теплотой полимеризации 73,3 кКж/моль; он смешивается в любых количествах с большинством полярных и неполярных жидкостей.

Наиболее распространена водно-эмульсионная полимеризации акрилонитрила с инициатором (персульфатом аммония), причем получается неплавкий и труднорастворимый аморфный полимер.

Производство полиакролонитрила может быть осуществлено как периодическим, так и непрерывным методом. По периодическому методу и реактор загружается дистилированная вода, а после ее нагревания до температуры 25°С вводится свежеперегнанный акрилонитрил. Затем в реакционную смесь при помешивании добавляется серная кислота и водные растворы персульфата калия и гидросульфата натрия. Через 2 мин начинается реакция полимеризации, протекающая без перемешивания. Она сопровождается выделением тепла, что повышает температуру смеси до 40°С. Через 20 мин после того как температура смеси прекратит повышаться, реакция закапчивается. Выход полиакрилонитрила достигает 98%. Полимер, выпавший из реакционной смеси, подвергают многократной промывке дистиллированной водой, а затем сушке при 40°С до содержания летучих не выше 0,8%- После сушки полимер измельчают и просеивают.

Процесс, полимеризации акрилонитрила непрерывным методом сопровождается перемешиванием в реакторе. В последний непрерывно вводят акрилонитрил, водные растворы персульфата аммония, восстановителя — активатора бисульфата натрия. Из реактора непрерывно выводят суспензию полимера. Полиакрилонитрил в отличие, от других акриловых полимеров не растворяется и обычных растворителях.

В зависимости от условий полимеризации акрилонитрила могут быть получены полимеры различной молекулярной массы — от 20 000 до 350 000. Полиакрилонитрил при нагревании изменяет свой цвет, причем этот процесс всегда сопровождается потерей растворимости. Предполагают, что изменение окраски связано с образованием изометиловых мостиков между соседними макромолекулами. Полиакрилонитрил при нагревании в атмосфере азота не претерпевает никаких изменений до 200°С, по при более высокой температуре происходят его размягчение и появление газообразных продуктов, главным образом аммиака.

При 270°С наблюдается также выделение цианистого водорода. Температуру стеклования полиакрилонитрила определить трудно, так как она выше температуры, при которой начинается термическое превращение полимера.

Полиакрилонитрил применяют для изготовления волокна методом фильер. Полиакрилонитрильное волокно но своим свойствам напоминает шерсть. Это волокно используют для технических тканей (фильтры, специальный войлок), транспортерных лепт, в качестве наполнителя слоистых пластиков.

При сополимеризации акрилонитрила с винилхлоридом, винилдехлоридом, стиролом, изобутиленом и некоторыми другими полимерами получают сополимеры, обладающие высокими техническими свойствами. В результате сополимеризации отпадает ряд недостатков, присущих полиакрилонитрилу, — повышается температура размягчения, увеличиваются поверхностная твердость и предел прочности при изгибе и улучшается химическая стойкость.

Сополимеры бутадиена с акрилонитрилом применяют для изготовления технических резин с повышенной маслостойкостыо, что может быть использовано и для строительных целей.

Список использованной литературы

1. Куциди Д.А. Модифицированные аминосмолы М. 1981: Легкая и пищевая промышленность.

2. Энциклопедия полимеров ( под.общ. ред. Кабанов В.А. - М. 1974 : Советская энциклопедия. - Т.2.)

3. Николаев А.Ф. Синтетические полимеры и пластические массы на их основе.-Л.: Химия,1966.

4. Зурабян К.М. 1984: Легкая и пищевая промышленность.

5.Н.А.Платэ,Е.Ф.Сливинский,2002 г. Основы химии и технологии полимеров.

Размещено

Темпы роста спроса на акриловую кислоту на мировом рынке увеличиваются на 5% в год.

По прогнозу британского консалтингового агентства Merchant Research & Consulting Ltd., мировые мощности по производству акриловой кислоты к 2009 г. возрастут до 4 млн. т в год.

В то же время в России отсутствует современное, экологически безопасное производство акриловой кислоты и продукции на ее основе (в то время как на мировом рынке ежегодно реализуется более 1 миллиона тонн акриловой продукции и спрос на нее стабильно возрастает). Потребности российской экономики в этой продукции удовлетворены лишь частично за счет импорта.

Основная продукция, производимая из акриловой кислоты, – акриловые эфиры. На их долю приходится 55% мирового спроса. Сырая (неочищенная) акриловая кислота используется компаниями для собственных нужд и практически в полном объеме идет на производство акрилатов (наиболее важные из них: бутил-, метил-, этил- и 2-этил-гексилакрилат), а также других дериватов, используемых в производстве красок, бумаги, текстиля, адгезивов, специальных покрытий и чернил. Сложный эфир с самым большим объемом производства - бутилакрилат, затем этилакрилат.

Ледяная (безводная) акриловая кислота используется в производстве суперабсорбирующих полимеров (SAP), на долю которых приходится около 32% мирового спроса на акриловую кислоту, а также при изготовлении полимеров, применяемых в моющих средствах. Меньшие объемы кислоты потребляются в производстве полиакрилатов.

Акриловая кислота и ее производные – это основа для высокоэффективного производства лакокрасочной продукции, нетканных материалов, высококачественной отделки кожи, беспигментной печати в текстильной промышленности, производства флокулянтов для очистки воды, а также это основа для суперабсорбентов, которые используются в производстве санитарно-гигиенических средств, полимеров для поглощения воды из почвы и отдачи ее растениям в производстве сельхозпродуктов.

на Allbest.ru

2