Научный журнал

Международный журнал экспериментального образования

ISSN 2618–7159

ИФ РИНЦ = 0,425

• Авторы
• Файлы
• Литература

Абдрашитов Я.М. 1 Семенова Л.Г. 1 Шаповалов В.Д. 1 Курганов И.В. 1 Курганова В.В. 1 Шаповалова Е.В. 1 Шергенг Н.А. 1 Мудрик Т.П. 1

---

1 Стерлитамакский филиал Башкирского государственного университета

Статья в формате PDF

2428 KB

1. Акчурина Д.Х., Пузин Ю.И., Ягафарова Г.Г. Новый полимер для буровых растворов // Башкирский химический журнал. – 2014. – Т.21, №3. – С.124-128.

2. Патент BY 16936.

3. АС 952860.

Сополимеры стирола с малеиновым ангидридом являются важным коммерческим продуктом и используются в различных отраслях промышленности: в нефтяной – входит в состав буровых растворов [1], в лакокрасочной – в качестве пленкообразователя, в литейной промышленности – для приготовления стержневых смесей, в роли стабилизатора при производстве полимеров, в качестве флокулянта при очистке промышленных и сточных вод и т.д.

В существующей технологии получения стиромаля полимеризацию ведут в среде ароматических растворителей [2].

Сополимер, получаемые по данному способу выделяется в форме чрезвычайно тонкой дисперсии, что повышает пожароопасность и взрывоопасность процесса. Кроме того, этот способ отличается низкой производительностью и большим расходом дефицитных ароматических растворителей [3].

Процесс полимеризации по предлагаемой технологии проводится в гомогенной среде неароматических растворителей. Впервые получен полимер с низким и сверхнизким молекулярным весом.

В работе рассмотрен процесс синтеза полимера с низким и сверхнизким молекулярным весом на основе стирола (винилбензол) и малеинового ангидрида (ангидрид малеиновой кислоты, ангидрид циc-этилен-1,2-дикарбоновой кислоты, 2,5-фурандион).

Сополимеризация винилбензола с ангидридом малеиновой кислоты протекает по свободно-радикальному механизму. Для получения продукта с однородным молекулярно-массовым распределением полимеризацию проводят в растворе. Преимущество полимеризации в растворе заключается в том, что легко отводится тепло экзотермической реакции и предотвращается вероятность местных перегревов. Молекулярный вес полимера, полученного при полимеризации в растворе, зависит от:

• вида растворителя и от его соотношения с мономерами;

• концентрации и соотношения мономеров;

• концентрации инициатора;

• температуры и других условий.

Известно, что чем выше концентрация мономеров в растворе, тем ниже молекулярный вес полимера. Увеличение количества инициатора полимеризации, приводит к получению полимера с меньшим молекулярным весом. При большом количестве инициатора образуется больше активных центров, что приводит к снижению степени полимеризации. Выбор растворителя также влияет на процесс полимеризации, так как оптимальная работа инициатора начинается при определённой температуре, которую поддерживает растворитель.

Материалы и методы исследования. В качестве одного из растворителей использовался ацетон. Исходное соотношение мономеров (моль) Стирол: Малеиновый ангидрид – 1 : 1, соотношение мономеров к растворителю (модуль) – 1:4. В качестве инициатора использовали диазоизобутиронитрил (торговое название – порофор) с различной концентрацией в растворе.

Загрузку реагентов проводили в следующей последовательности:

Растворили навеску малеинового ангидрида в ацетоне (согласно соотношениям), перемешивая при помощи магнитной мешалки, затем к раствору добавили стирол и всю смесь перенесли в реакционную колбу, снабженную механической мешалкой, холодильником, термометром и водяной баней. При непрерывном перемешивании к смеси добавили инициатор – порофор. Синтез проводили при постоянной температуре.

Механизм реакции:

1) Распад инициатора (образование радикалов, инициирующих полимеризацию)

2) Рост цепи

,

где n – 1,2,3,4,5 и т.д.

3) Варианты обрыва цепи

,

где n – 1, 2, 3, 4, 5 и т.д.

обрыв двух растущих цепей, где n2 – 2,4,6,8 и т.д.

Кипение растворителя началось при температуре +54°С, это связано с тем что в процессе распада инициатора выделяется азот, который насыщается парами ацетона, поступает в холодильник, ацетон конденсируется и возвращается в процесс, а азот поступает в атмосферу (температура начала работы инициатора +44 °С). Стационарный режим установился при температуре 61 °С.

Реакция идёт с выделением тепла, водяная баня снимает избыточное тепло (т.е. является термостатом), поэтому температура водяной бани выше (+66 °С), чем в контрольном опыте с использованием той же плитки с тем же температурным режимом (температура водяной бани +60 °С). Подвод тепла в виде горячей воды даёт эффективность управления процессом в связи с тем, что лишнее тепло снимается не только за счет испарения ацетона, а также через стенку реактора, отдавая тепло жидкости, т.е. воде. Снижается процесс испарения ацетона, что влечёт за собой снижение расхода хладагента. Этим объясняется процесс экономии, как тепла, так и холода.

Контроль за расходом малеинового ангидрида в процессе полимеризации осуществляли титриметрическим методом. При растворении сополимера в воде малеиновый ангидрид, не вступивший в реакцию, переходит в малеиновую кислоту (цис-бутендиовая, циc-этилен-1,2-дикарбоновая кислота) по реакции:

Рассмотрена зависимость влияния количества инициатора на время полимеризации.

Рис. 1. Концентрация инициатора в растворе – 0,001 % (мас.)

Рис. 2. Концентрация инициатора в растворе – 0,0005 % (мас.)

Рис. 3. Концентрация инициатора в растворе – 0,00025 % (мас.)

Рис. 4. Концентрация инициатора в растворе – 0,00025 % (мас.)

Рис. 5. Концентрация инициатора в растворе – 0,000125 % (мас.)

Из графиков видно, что уменьшение количества инициатора ведёт к увеличению времени полимеризации, но увеличивается молекулярный вес полимера.

Библиографическая ссылка