POLIMERY AKRYLOWE
C
H
2
CH
3
O
O
C
H
3
C
H
2
O
N
H
2
C
H
2
N
metakrylan metylu
akryloamid
akrylonitryl
Polimery te otrzymuje się głównie w reakcji rodnikowej polimeryzacji kwasu
akrylowego, metakrylowego oraz ich pochodnych estrów, nitryli i amidów:
C
H
2
CH
COOH
C
H
2
C
COOH
CH
3
kwas
akrylowy
kwas
metakrylowy
Poli(metakrylan metylu) PMMA
Synteza
monomeru:
CN
O
H
O
H
O
R
O
H
2
O/ROH
H
2
SO
4
H
+
C
H
2
CH
3
O
O
C
H
3
CH
2
O
+
C
H
3
CH
O
O
H
O
OH
O
O
H
1
)
2
)
C
H
2
CH
3
O
O
C
H
3
bezbarwna ciecz
t
w
= 100
o
C
d = 0,94 g/cm
3
Poli(metakrylan metylu) PMMA
C
H
3
C
CN
O
H
CH
3
C
H
3
C
C
H
3
OH
O
OR
C
H
2
CH
3
O
O
R
3)
Poli(metakrylan metylu) PMMA
PMMA otrzymuje się głównie metodą blokową i suspensyjną.
PMMA blokowy – materiał do wtrysku, do produkcji szkła organicznego
PMMA suspensyjny – materiał do wytłaczania, do zastosowań w dentystyce, tipsy
PMMA roztworowy – do produkcji powłok, laminatów itp
C
H
2
CH
3
O
O
C
H
3
CH
2
C
CH
3
O
O
C
H
3
n
+
60kJ /mol
Poli(metakrylan metylu) PMMA
Otrzymywanie płyt ze szkła organicznego
(dodatek 5-15%
ftalanu dibutylu) :
1. Przygotowanie form (płyty o grubości 5-10 mm, pooddzielane
warstwą PAW).
2. Przygotowanie wsadu do form – syropu.
PMMA wstępnie podpolimeryzowany, do konwersji 5-15%,
wylewa się do formy. 0,1-1% inicjatora.
3. Polimeryzacja w komorach próżniowych o coraz wyższych
temperaturach.
45-55
o
C 8h
55-85
o
C 10h
85-120
o
C 8h
4.Chłodzenie formy.
5.Otwarcie formy.
6. Zabezpieczenie gotowych płyt folią z PE.
Poli(metakrylan metylu) PMMA
Metakrylan metylu
Zmi�kczacz
Do pompy
pr�niowej
Inicjator
P�
yty ze szk�
a
organicznego
Schemat produkcji płyt z PMMA
1
2
3
4
5
6
7
8
9
1
0
1-aparat do rozpuszczania, 2-urządzenie do rozdrabniania odpadowego PMMA, 3-
komora, 4-zbiornik do rozdrobnionego PMMA, 5-dozownik wagowy inicjatora, 6-
dozownik monomeru, 7-dozownik zmiękczacza, 8-zbiornik próżniowy, 9-formy, 10-
komory polimeryzacyjne
Poli(metakrylan metylu) PMMA
Właściwości:
Dobre właściwości optyczne
przepuszczalność światła widzialnego 92%
przepuszczalność UV 50-70%
Duża odporność na działanie czynników atmosferycznych i
niskiej temperatury.
Mała chłonność wody.
Dobre właściwości elektroizolacyjne.
Dobre właściwości mechaniczne i duża odporność chemiczna.
Rozpuszczalność w większości rozpuszczalników
organicznych
Poli(metakrylan metylu) PMMA
Zastosowania:
W przemyśle motoryzacyjnym, lotniczym,
elektrotechnicznym i elektronicznym
szyby, światła odblaskowe, osłony aparatury
nawigacyjnej i pomiarowej, kierunkowskazy, obudowy
kabin, tablice rozdzielcze
W przemyśle galanteryjnym (guziki) i dekoracyjnym
(abażury, osłony świetlówek, naczynia stołowe)
W przemyśle optycznym
pryzmaty, soczewki (w tym soczewki kontaktowe)
Jako powłoki, środki impregnujące i laminaty (w
postaci stężonych roztworów)
Poliakryloamid PAAm
C
H
2
O
N
H
2
B
i
a
białe ciało stałe
t
t
= 85
o
C
d = 1,127 g/cm
3
C
H
2
N
H
2
SO
4
H
2
O
100
o
C
C
H
2
NH
2
*H
2
SO
4
O
C
H
2
O
N
H
2
zoboj�tnianie
Synteza
monomeru:
Poliakryloamid PAAm
Polimeryzację prowadzi się w
wodzie.
Roztwór 8-10%
1t akryloamidu, 5 kg K
2
S
2
O
6
, 1,4 kg
NaHSO
3
temperatura 20-35
o
C, 7h
C
H
2
O
N
H
2
CH
2
C
H
O
N
H
2
n
Polimer wyodrębnia się przez wytrącenie z roztworu lub przez
odparowanie wody.
!!! Gdy temperatura procesu przekroczy 60
o
C zamiast
czystego PAAm otrzymamy kopolimer z kwasem akrylowym.
Poliakryloamid PAAm
Właściwości:
Biały proszek rozpuszczalny w wodzie, nierozpuszczalny
w acetonie, alkoholach i węglowodorach; ogrzany powyżej
100
o
C ulega rozkładowi z wydzieleniem azotu.
Polimer reaktywny, daje się łatwo modyfikować
chemicznie.
Zastosowania:
Środki flokujące, służące do klarowania ścieków i
uzdatniania wody do picia
W produkcji klejów, dyspergatorów, środków
pomocniczych do otrzymywania włókien, środków
zagęszczających
Do stabilizacji lateksu kauczukowego i emulsji POW
W przemyśle fotochemicznym do wytwarzania błon
rentgenowskich
Poliakryloamid PAAm
Poliakrylonitryl PAN
C
H
2
N
bezbarwna ciecz
tw = 77
o
C
d = 0,81 g/cm
3
C
H
CH
+
HCN
CuClaq
NH
4
Cl
C
H
2
N
Synteza monomeru:
C
H
2
CH
CH
3
+
O
2
C
H
2
CH
CH
O
+
H
2
O
C
H
2
CH
CH
O
+
NH
3
C
H
2
N
+
2H
2
O
1
)
2)
Poliakrylonitryl PAN
C
H
2
N
CH
2
C
H
N
n
PAN otrzymuje się w wolnorodnikowej polimeryzacji metodą emulsyjną i
rozpuszczalnikową
.
Rozpuszczalniki poli(akrylonitrylu):
DMF
DMAA
DMSO
NaSCNaq
Poliakrylonitryl PAN
8
Akrylonitryl
do
rektyfikacji
Akrylonitryl
Nadsiarczan
potasu
6
4
Azot
7
5
Azot
2
3
1 0
1 1
Woda zdemineralizowana
9
1 2
Powietrze gor�ce
1 3
1 4
1 5
1 6
Powietrze zu�yte
Powietrze zimne
Poliakrylonitryl
1
Woda
Hydrosulfit sodu
Schemat produkcji PAN metodą emulsyjną. Proces ciągły
1 – polimeryzator, 2,6,7 – zbiorniki naporowe, 3 – mieszalnik, 4,5 – aparaty do rozpuszczania inicjatora, 8 – zbiornik
przejściowy, 9 – kolumna do odparowywania monomeru, 10 – chłodnica rurowa z płaszczem, 11 – odstojnik, 12 –
zbiornik dyspersji polimeru, 13,15 – filtry bębnowe, 14 – mieszalnik pulpy, 16 – suszarka fluidyzacyjna
Poliakrylonitryl PAN
Schemat produkcji PAN metodą w roztworze DMF. Proces ciągły.
AN
DMF
inicjator
20-40
o
C
80%
1
1
2
3
4
5
6
1- mieszalnik roztworu akrylonitrylu, 2- zbiornik roztworu inicjatora, 3- mieszalnik,
4- reaktor wieżowy, 5- wyparka cienkowarstwowa, 6- zbiornik z roztworem
przeznaczonym do przędzenia
Poliakrylonitryl PAN
Właściwości:
Nie
rozpuszcza się w typowych rozpuszczalnikach, jedynie w
silnie polarnych (dimetyloformamid i akrylonitryl) i w wodnych
roztworach soli.
W temperaturze 220-230
o
C mięknie, w temp. 250-350
o
C staje
się pomarańczowoczerwony, a w temp. Powyżej 350
o
C następuje
jego rozkład i wydzielają się produkty gazowe.
Odporny na słabe kwasy i roztwory zasad, a także na wiele
rozpuszczalników.
Działanie czynników atmosferycznych powoduje wzrost
kruchości.
Trudno się barwi, dlatego kopolimeryzuje się go z monomerami
podatnymi na barwienie:
N
C
H
2
C
H
2
CH
2
O
H
C
H
2
CH
3
O
Poliakrylonitryl PAN
Zastosowania:
Do produkcji włókien sztucznych średniej
wytrzymałości, które mogą
być formowane z roztworów metodą mokrą lub suchą.
Kauczuki akrylowe
C
H
2
CH
2
O
(C
2
- C
4
)
C
H
2
O
Cl
C
H
2
N
Są kopolimerami estrów kwasu akrylowego z akrylonitrylem
lub eterami.
Otrzymuje się je w polimeryzacji prowadzonej w emulsji
wodnej.
85-95%
Stosunek akrylanów do drugiego komonomeru wynosi zwykle od 85:15
do 95:5.
Średni ciężar cząsteczkowy kauczuku zawiera się w przedziale 700
000 – 1 700 000.
Wulkanizuje się je nadtlenkami.
Po wulkanizacji kauczuki są mało elastyczne ale odporne na działanie
olejów i rozpuszczalników.
Kauczuki akrylowe
Zastosowania:
Wulkanizaty kauczuków akrylowych stosuje się do produkcji
technicznych artykułów gumowych pracujących w
podwyższonej temperaturze w środowisku olejów i
rozpuszczalników (węże, wałki drukarskie, wykładziny
aparatów i przewodów) oraz do otrzymywania klejów,
materiałów do nasycania i spoiw w postaci roztworów.