Курсовая работа на тему Акрилаты метакрилаты и полимеры на их основе

Содержание


Введение 3
1. Историческая справка 4
2. Физические и химические свойства акрилатов, полиакрилатов полиметакрилатов 6
3. Химические реакции получения полиакрилатов, полиметакрилатов. 9
4. Технология получения 13
5. Применение полиакрилатов, полиметакрилатов 22
Заключение 26
Список используемой литературы 27
Приложения 29
Введение
Полиакрилаты – полимеры сложных эфиров акриловой, метакриловой или цианакриловой кислот общей формулы (CH2-CR'COOR)n (R' = Н – акрилаты, R' = СН3 – метакрилаты, R' = CN – цианакрилаты), термопластичные полимерные материалы, практически наиболее важные представители класса – поли-н-алкилакрилаты и полиметилметакрилат. Полимеры производных акриловой и метакриловой кислот или так называемые полиакрилаты представляют собой обширный и разнообразный класс полимеризационных полимеров, широко применяющийся в технике. Значительная асимметричность молекул акриловых и метакри-ловых эфиров определяет их большую склонность к полимеризации. Полимеризация имеет цепной радикальный характер и проходит под действием света, тепла, перекисей и других факторов, инициирующих рост свободных радикалов. Чисто термическая полимеризация протекает очень медленно, и этот способ применяют редко. Обычно полимеризацию проводят в присутствии инициаторов– перекиси бензоила и водорастворенных перекисей. Применяются три основных метода инициированной полимеризации эфиров: блочный, водоэмульсионный и в растворителях.
Большую часть полиакрилатов получают радикальной полимеризацией, полученные таким образом поли-н-алкилакрилаты с R =C 1-C12 – прозрачные в массе аморфные полимеры с низкой температурой стеклования, при длине алкильной цепи более 12 – кристаллизуются и теряют прозрачность. Анионной полимеризацией могут быть получены стереорегулярные полиакрилаты. Один из наиболее массовых полиакрилатов – полиметилметакрилат (органическое стекло, плексиглас), первый синтетический полимер с хорошими оптическими свойствами, нашедший массовое применение в качестве конструкционного материала, заменяющего стекло в авиастроении и других отраслях промышленности. На основе полиакрилатов также производятся различные полимерные композиции, в частности акриловые краски и лаки.
1. Историческая справка

Впервые акриловая (пропеновая, этиленкарбоновая) кислота СН2=СН-СООН была получена Редтенбахером в 1843 г., который окислил акролеин оксидом серебра, затем А.М. Бутлеровым в 1860 г. путем реакции иодоформа с этилатом натрия. В 1862 г. эту кислоту синтезировал Ф.Ф. Бейльштейн дегидроиодированием b-иодпропионовой и дегидратированием b-гидроксипропионовой кислот. Полимеризация акриловой кислоты была описана лишь 10 лет спустя Линнеманом.
Гомолог акриловой кислоты – a-метилакриловая кислота, названная позже Ремом метакриловой кислотой, – была получена в 1865 г. Э. Франкландом и Дюппа омылением эфира a-гидроксиизомасляной кислоты. Получение метакриловой кислоты из ацетонциангидрина было описано в 1932 г[7].
Акриловая и метакриловая кислоты, их сложные эфиры, нитрилы и амиды являются ценными мономерами, полимеризацией которых получают полиакриловую кислоту, полиакрилаты, эфиры: бутил-, трет-бутил-, изобутил-, метил– и этилакрилаты, а также полиакрилонитрил. Полимеризацией некоторых эфиров акриловой кислоты или сополимеризацией с виниловыми мономерами (2-хлорэтилвиниловый эфир, винилхлорацетат и др.) получают акрилатные (акриловые) каучуки.
Акрилатные каучуки тепло-, озоно– и кислородостойки, устойчивы к действию УФ-излучения, характеризуются низкой газопроницаемостью.
Полиакриловая кислота – распространенный гидрофильный загуститель для разнообразных водных растворов промышленного применения [3].
Полиакрилаты и полиметакрилаты широко применяются при производстве органического стекла, синтетических волокон, акриловых смол и различных эмульсий, используемых в целлюлозно-бумажной, лакокрасочной, текстильной, кожевенной и других отраслях промышленности. Наиболее широкое распространение получил полиметилметакрилат как основа прозрачных органических стекол. Увеличение производства метакриловых мономеров долгое время тормозилось высокой стоимостью и трудоемкостью применяемых методов их получения. И только в последние 10-15 лет, в связи с необходимостью утилизации дешевой синильной кислоты, получаемой в значительных количествах в качестве побочного продукта в производстве акрилонитрила окислительным аммонолизом пропилена, мощности их производств стали значительно возрастать [1].
Сополимеризацией акрилатов с другими мономерами значительно улучшаются свойства полимерных материалов и расширяются области их применения. Так, сополимеры акрилатов с небольшим количеством акрилонитрила или винилхлорида улучшают стойкость полимерных материалов к большинству растворителей, сополимеры с акриловой кислотой повышают полярность акрилатов и тем самым улучшают адгезию и способность водных дисперсий к загустеванию, сополимеры с амидами, например с N-метилоламидом, с меламином, аминами, эпоксисоединениями, хлоргидрином и другими мономерами, содержащими реакционноспособные группы, являются основой клеев и лаков холодной и горячей сушки.
Масштабы производства собственно акриловой кислоты гораздо меньше масштабов производства ее производных.
2. Физические и химические свойства акрилатов, полиакрилатов полиметакрилатов

Акрилаты – обширный и разнообразный класс полимеров и сополимеров акриловой и метакриловой кислот, их эфиров, амидов и нитрилов. Высокомолекулярные соединения на основе производных акриловой кислоты известны под названием по-лиакрилатов, а на основе производных метакриловой кислоты – полиметакрилатов.
Наибольшее промышленное значение имеют полимеры и сополимеры эфиров метакриловой кислоты (полиметилметакрилат, полибутилметакрилат, сополимеры метилметакрилата), полиакрилонитрил и сополимеры акрилонитрила, полиакрил-амид и сополимеры эфиров акриловой кислоты (метилакрилат, этилакрилат, бути-лакрилат, 2-этилгексилакрилат) [7].
Полиметакрилаты занимают особое место среди современных термопластов благодаря ценному комплексу свойств: прозрачности, высокой стойкости к атмосферным воздействиям, стойкости к различным видам топлива и маслам, хорошим физико-механическим свойствам.
Обычно полиметакрилаты выпускают либо в виде листов (органическое стекло), либо в виде гранул (бисер, дробленый продукт), предназначенных для литья под давлением и экструзии. Листовые материалы – основной вид полиметакрилатов – получают методом блочной полимеризации в формах. Разработан также непрерывный процесс полимеризации и формования изделий в одном агрегате – реакторе-экстру-дере. Из полиметакрилатов самое широкое применение нашел полиметилметакрилат (ПММА).
Разнообразие исходных непредельных соединений – производных акриловой и метакриловой кислот – позволяет получать на их основе ценные технические продукты, относящиеся не только к пластмассам, но и к каучукам, лакокрасочным материалам, клеям, синтетическим волокнам, поверхностно-активным веществам, флокулянтам и др.
Полиакрилаты – полимеры сложных эфиров акриловой, метакриловой или цианакриловой кислот общей формулы (-CH2-CR'(COOR)-)n (R' = Н – акрилаты, R' = СН3 – метакрилаты, R' = CN – цианакрилаты), термопластичные полимерные материалы, практически наиболее важные представители класса – поли-н-алкилакрилаты и полиметилметакрилат.
Поли-н-алкилакрилаты с R = C1-C12 – прозрачные в массе аморфные полимеры с низкой температурой стеклования, при длине алкильной цепи более 12 кристаллизуются и теряют прозрачность.
Полиметакрилаты с R = С1-С3 – аморфные стеклообразные полимеры, с R = С2-С14 – эластичные, с R > С14 – воскообразные полимеры. При R > С10 вследствие упаковки алкильных цепей полиметакрилаты кристаллизуются, при этом температуры плавления растут с увеличением длины цепи [1].
При одинаковых заместителях R температуры стеклования полиметакрилатов с выше, чем у полиакрилатов, с увеличением длины цепи R возрастает эластичность и морозо