 |
Сырье для получения, подготовка к полимеризации.
|
|
|
|
Группа: 1401
Студент: Таблдиев Салават Муратович
Дисциплина: «Технология получения полимеров»
ЗАДАНИЕ №1
Для индивидуальной самостоятельной работы
Раздел:
Тема: Акриловые (акрилатные) каучуки.
Содержание
1. Сырье для получения, подготовка к полимеризации;
2. Марки, свойства, применение;
Способы проведения полимеризации.
Сырье для получения, подготовка к полимеризации.
К группе акрилатных каучуков относятся продукты сополимеризации эфиров акриловой кислоты с различными полярными виниловыми мономерами, содержащими функциональную группу, способную к дальнейшим химическим превращениям в процессе вулканизации. Это, как правило, линейные насыщенные аморфные полимеры, получаемые в основном методом радикальной сополимеризации в эмульсии или в растворе.
Соотношение акриловых эфиров и виниловых мономеров обычно составляет от 85: 15 до 95: 5. Сополимеры представляют собой линейные аморфные продукты со среднечисленной молекулярной массой 700 000-1 700 000, хорошо растворимые в алифатических и ароматических углеводородах и их производных. Акриловые каучуки характеризуются низкой стойкостью в отношении гидрофильных реагентов (спиртов, гликолей, влаги).
Наиболее известен акриловый каучук, называемый в нашей стране БАК, который получается при сополимеризации бутилакрилата с акрилнитрилом при 60 
по рецепту (в масс.ч.):
Бутилакрилат …………….88
Акрилонитрил...…………12
Некал ……………………..2
Лейканол ………………....0,5
Персульфат калия ……….0,6
Вода………………………200
Сополимеризация протекает с высокой скоростью, степень превращения 60% достигается за 30-60 мин, целесообразно проводить процесс до глубоких степеней превращения, поскольку технические свойства акриловых каучуков не зависят от степени превращения.
|
|
|
Акриловые каучухи легко пластицируются и перерабатываются на обычном оборудовании резиновых заводов, для получения изделий можно использовать шприцевание, литье под давлением и каландрование. Они не содержат ненасыщенных звеньев, поэтому серой не вулканизуются. Чаще всего в качестве вулканизующих агентов используют полиэтиленполиамины в сочетании с серой, тиомочевиной или ускорителями-каптаксом, тиурамом и др. Амины присоединяются по нитрильным группам, а сера является ингибитором окисления каучука.
Для синтеза эластомеров в качестве основных мономеров представляют интерес алкилакрилаты с длиной боковой цепи C2-C8 и алкилметакрилаты C6-C10. Низшие полиметакрилаты находят широкое применение как высокопрочные пластики. Низшие акрилаты и метакрилаты используются также для синтеза пленкообразующих латексов.
Большой интерес представляет резкое снижение температуры стеклования сополимера при введении в полимеризуемую смесь мономера [до 10% (мол.)], дающего кристаллический гомополимер, например гексадецилакрилата.
Введение в боковую цепь акрилата простого эфирного кислорода или серы (переход от алкил- к алкоксиалкил- или к алкилтиоалкилакрилатам) приводит к повышению полярности полимеров. При этом не происходит потери морозостойкости, так как введение в боковую цепь гетероатомов с меньшим потенциальным барьером вращения способствует нарушению гексагональной структуры боковых Цепей и повышает их подвижность. Для введения активных групп чаще всего применяют метакрилаты спиртов, содержащих атомы хлора или эпоксидные группы. Наиболее распространены при получении акрилатных каучуков следующие сложные эфиры:
Этилакрилат Бутилакрилат
Этоксиэтилакрилат β-хлорэтилметакрилат
|
|
|
Акриловые каучуки получают эмульсионной сополимеризацией эфиров акриловой кислоты (акрилаты) с непредельными соединениями - 2-хлорэтилвнниловым эфиром или нитрилом акриловой кислоты.
Исходными мономерами служат: бутилакрилат, этилакрилат, нитрид акриловой кислоты, 2-хлорэтилвиииловый эфир и 2-цианэтоисиэтилакирилат.
Молекулы акриловых каучуков имеют линейиое строение с боковыми сложноэфирными группами.
Структуриые формулы сополимеров акрилатов:
с нитрилом акриловой кислоты
с 2-хлорэтилвиниловым эфиром
Инициаторами процесса полимеризации при получении акрилатных каучуков служат либо водорастворимые перекиси, в частности персульфат калия или аммония, либо окислительно-восстановительные системы: гидроперекись-железотрилоновый комплекс-ронгалит. В связи с небольшим объемом производства процесс полимеризации осуществляется периодическим способом в эмалированных или из нержавеющей стали автоклавах.
Процесс полимеризации акрилатов протекает с очень большой скоростью, в связи с чем реакция сопровождается значительным выделением теплоты. Если реакция осуществляется при температуре кипения мономера, то наиболее эффективное охлаждение достигается использованием обратного холодильника. Хорошего теплосъема достигают при использовании в качестве реакторов роторных аппаратов. Конверсия мономеров 75-85% обычно достигается за 20-30 мин, а предельная конверсия 95-98% - за 2-3ч. Такая высокая скорость процесса на первой стадии реакции приводит к повышению температуры в реакционном объеме до 55-70°С (в зависимости от объема аппарата, соотношения фаз и поверхности теплосъема).
В случае необходимости получения каучуков с низкой вязкостью по Муни рекомендуется вводить передатчики роста цепи, например трет-доцецилмеркаптан. Для получения структурированных каучуков в полимеризуемую смесь вводится структурирующий агент небольшое количество некоторых би- или трифункциональных мономеров, например дивинилбензола, этиленгликольдиметакрилата, триметакрилата триэтаноламина, ди- и триаллилизоцианурата.
Так как полимеризация проводится до высокой конверсии мономеров, введение ингибитора для обрыва цепей, как правило, не производится. Также не вводится антиоксидант, так как образующийся полимер практически не содержит двойных реакционноспособных связей.
|
|
|
По окончании процесса полимеризации удаление незаполимеризовавшихся мономеров проводится по принятому в производстве эмульсионных каучуков способу.
Выделение каучука из латекса может осуществляться введением электролитов - хлорида натрия, солей алюминия, хлорида кальция. Однако, в связи с образованием нерастворимых и не вымывающихся из полимеров кальциевых солеи эмульгатора, замедляющих вулканизацию резиновых смесей, хлорид кальция для коагуляции не применяется.
Отсутствие в составе молекул полимера звеньев с двойной связью делает бутилакрилатный каучук мало чувствительным к температуре в процессе сушки, что дает возможность различного технологического и аппаратурного оформления процессов выделения и сушки (лента, крошка, отжимные прессы).
|
|
|
