Комментарии к записи Полиакрилаты отключены

Полиакрилаты

| Полиакрилаты | 13.09.2009

Полиакрилаты представляют собой полимеры производных акриловой и метакриловой кислот. Акриловая кислота СН2 = СН — СООН в среде органических или неорганических перекисей легко полимеризуется при температурах ниже 100°.
Полимеры акриловой кислоты (так же, как и метакриловой) СН2 = С(СН3)СООН не имеют большого практического значения по сравнению с полимерами ее производных эфиров. Поэтому технический синтез проводится до стадии замещения (эфиризации) в результате реакции акриловой кислоты с получением ее эфиров — CH2 = CH — COOR.

Кроме этого эфира практическое значение имеет также эфир метакриловой кислоты. Эта кислота представляет собой жидкость с температурой кипения 161° и удельным весом 1,015. Она обладает менее острым запахом, чем акриловая кислота.
Вследствие значительной асимметричности молекул акриловых и метакриловых эфиров они легко полимеризуются.

Полимеризация имеет цепной, радикальный характер и проходит под действием света, тепла, перекисей и других факторов, инициирующих рост свободных радикалов.
Поскольку термическая полимеризация протекает очень медленно, этот способ применяют редко. Обычно эфиры полимеризуют в присутствии инициаторов (перекиси бензоила и водорастворимых перекисей).

Разработаны три основных метода инициированной полимеризации эфиров: блочный, водноэмульсионный и в растворителях. Блочный метод полимеризации целесообразно применять для производства полиметилметакрилата, который получается в виде прозрачных и бесцветных пластин и блоков (органическое стекло).
Полиметилметакрилат в виде блочного полимера получают тщательным смешением инициатора — перекиси бензоила (С6Н5СО)2О2 — с мономером и последующей заливкой смеси в стеклянные формы.

Основная трудность процесса блочной полимеризации полиметилметакрилата заключается в сложности регулировки температуры внутри блока. Вследствие экзотермичности полимеризации и малой теплопроводности полимера (0,15 ккал/м·град·ч) неизбежны перегревы внутри блока из-за увеличения скорости реакции и, следовательно, резкого повышения температуры. В результате этого мономер испаряется; кроме того, образуются вздутия, если внешние слои блока достаточно вязки, т. е. препятствуют выделению из него газов.

До известной степени избежать вздутий можно изменением концентрации инициатора и температуры полимеризации. Чем толще получаемый блок, тем меньше должна быть концентрация инициатора, медленнее нужно вести подъем температуры.
В процесс производства органического стекла входят приготовление форм и их заливка, предварительная и окончательная полимеризация и разъем форм.

Формы обычно делают из полированного зеркального силикатного стекла, которое должно быть тщательно промыто в условиях, исключающих попадание пыли. Для изготовления формы берут два стеклянных листа. На края одного из них помещают прокладки из гибкого, эластичного материала, по высоте равные толщине изготовляемого блока; края обклеивают прочной и тонкой бумагой, оставляя отверстие для заливки мономера.

Одновременно готовят смесь, тщательно перемешивая мономер, инициатор и пластификатор. Смешивать смесь можно в никелевом котле с пропеллерной или якорной мешалкой, герметически закрывающейся сферической крышкой, на которой имеются люк и штуцер для загрузки мономера, инициатора и других компонентов. Перемешивают смесь при обычной температуре в течение 30-60 мин, после чего через сливной нижний штуцер она поступает в весовые мерники, а из мерников — через воронку в формы.

Полимеризацию акрилатов проводят путем последовательного прохождения залитыми формами ряда камер с различной температурой. При этом формы в первой камере при 45-55° находятся 4-6 ч, во второй (60-65°) — 8-10 ч и в третьей (85-125°) — 8 ч.
По окончании полимеризации формы погружают в воду, после чего блоки можно легко отделить от силикатных стекол. Готовые листы направляют на обрезку краев и на полировку. Они должны быть прозрачны, не иметь пузырей, вздутий и соответствовать допускам по толщине, а также техническим условиям по физико-механическим свойствам.
Полиметилметакрилатные стекла изготовляют различной толщины — от 0,5 до 50 мм, иногда больше.

Способом эмульсионной полимеризации акрилатов получают литьевые и прессовочные порошки, а также стойкие водные дисперсии типа латекса. Воду и акриловый эфир берут в отношении 2:1.
Для изготовления прессовочных порошков (когда требуется жесткий, упругий материал) рационально применять «бисерный» метод эмульсионной полимеризации, получая гранулированный полимер.

Физико-механические свойства прессовочных материалов на основе полимеров метилметакрилата следующие: удельный вес 1,2 г/см³; водопоглощение (привес в воде) 0,04-0,05%; теплостойкость по Мартенсу 60-70° С; удельная ударная вязкость 5-10 кГ·см/см²; предел прочности при изгибе 500-700 кГ/см²; твердость по Бринеллю 15-18 кГ/мм².

Акриловые и метакриловые эфиры полимеризуют в водно-спиртовой смеси при соотношении спирта к воде от 50:50 до 30:70 в присутствии 0,5-1 % перекиси бензоила и при концентрации мономера от 20 до 40%. Полимеризацию ведут при 55-75° в эмалированном реакторе, снабженном мешалкой, паровой рубашкой и крышкой с соответствующими штуцерами и люком для ввода составляющих. По мере хода реакции полимер осаждается из раствора в виде порошка; его отфильтровывают и в реактор вводят добавочное количество мономера с инициатором.

Отфильтрованную водно-спиртовую смесь периодически подают обратно в реактор, который соединен с центрифугой; в последнюю через нижний сливной штуцер реактора время от времени подается реакционная смесь с осажденным полимером. После фильтрации полимер тщательно промывают свежей водно-спиртовой смесью, затем дистиллированной водой, сушат на противнях в сушилках при 40-60°, просеивают и упаковывают.
Полиакрилат имеет аморфную структуру. Даже рентгенограммы не дают возможности обнаружить каких-либо заметных признаков кристаллизации.
Полиметилметакриловые эфиры имеют более высокую теплостойкость по сравнению с полиакриловыми эфирами.

Вследствие большой теплостойкости метакриловые полимеры целесообразно применять в качестве материала для устройства кровель, тогда как более мягкие акриловые полимеры используют главным образом для получения морозостойких материалов, температура стеклования которых значительно ниже обычных 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 метакрилового полимера, до известного предела улучшаются его механические свойства, в частности удельная ударная вязкость.

Ценным техническим свойством полиакрилатов является их прозрачность и бесцветность, а также способность пропускать ультрафиолетовые лучи. Так, полиметилметакрилат пропускает свыше 99% солнечного света, превосходя в этом отношении силикатные стекла.
Преимущества полиакрилатных стекол еще ярче выступают, если учесть их способность пропускать всю ультрафиолетовую часть спектра. Например, 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 его свойств можно назвать органическим стеклом. Преимущество его перед обычным стеклом — меньшая хрупкость. Однако полиметакрилатные стекла по сравнению с минеральными имеют меньшую поверхностную твердость, меньшую стойкость к действию абразивов.
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, которое рациональнее проводить вакуумным методом, предложенным С. Н. Ушаковым и получившим применение в технике. Для этого предварительно нагретые (120-150°) 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 из органического стекла 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 значительно труднее перерабатывать методом прессования и литья под давлением и при более высоких температурах, чем полистирол и некоторые другие полимеры. Объясняется это высокой вязкостью в области температур высокопластического состояния и высокой точкой пластического (вязкого) течения, обусловленной большим молекулярным весом полиметилметакрилатных пресс-материалов.

Полиметилметакрилат лишь незначительно изменяет свои свойства с понижением температуры. Это один из весьма немногих полимеров, удельная ударная вязкость которого практически стабильна в пределах температур от -183° до +60°, хотя модуль упругости и статическая прочность полимера монотонно повышаются с понижением температуры.
Свойства полиметилметакрилата (техническое органическое стекло, блочный литой продукт) следующие:
Удельный вес …………. 1,18
Предел прочности при изгибе, кГ/см² …. 800-1400
Предел прочности при разрыве при +20°, кГ/см² ….  790
Предел прочности при сжатии, кГ/см² …. 1200-1600
Удельная ударная вязкость, кГ/см/см² …. 15-20
Модуль упругости, кГ/см² ……… 32 000-40 000
Твердость по шкале Мооса …….. 2-3
Твердость по Бринеллю, кГ/мм² …… 20
Водопоглощение (привес в воде при 20° за 24 ч), % ………. 0,17
Теплостойкость по Мартенсу, ° С …… 80
Коэффициент теплового расширения ….. 8,2·10-5
Теплоемкость, кал/(г·град) …….. 0,343
Коэффициент преломления …….. 1,49

Полиметилметакрилат широко применяют в различных областях техники; имеются перспективы использования его в строительстве. Этот материал целесообразно применять для остекления различных зданий, особенно теплиц, в виде листов для декоративных ограждений как материал для изготовления дверных и оконных приборов, в производстве моющихся обоев и в виде эмульсий для красок и грунтовок.

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

Акриловые дисперсии придают водонепроницаемость бетону: их можно использовать в качестве грунтовки при внутренней окраске стен и пропитки пористых строительных материалов.

Тэгов нет

19571 всего просмотров, 0 просмотров за сегодня

  

SAN пластик общего назначения АБС-пластик cтандартный литьевой АБС-пластик антистатический АБС-пластик литьевой АБС-пластик самозатухающий АБС-пластик специальный литьевой АБС-пластик специальный экструзионный АБС-пластик стандартный литьевой АБС-пластик стандартный экструзионный АБС-пластик термостойкий литьевой Блок-сополимер пропилена и этилена Блоксополимер пропилена Бален Высокоударопрочный полистирол Гроднамид Пoлипропилен ПВХ - пластик Пластикат поливинилхлоридный Полиамид стеклонаполненный Полиамид трудногорючий Поливинилхлоридный пенопласт Поликарбонат cпециальный Поликарбонат неусиленный Поликарбонат общего назначения Поликарбонат самозатухающий Поликарбонат специальный Поликарбонат стеклонаполненный Полимеры Полиметилметакрилат гранулированный Полиметилметакрилат листовой Полипропилен Бален Полистирол общего назначения Полистирол ударопрочный Полиуретан Elastollan Полиэтилeн Полиэтилен высокой плотности Полиэтилен для кабельной промышленности Полиэтилен низкого давления Статистический сополимер пропилена Статистический сополимер пропилена Бален Сэвилен Фторопласт Фторопласт-4МБ Фторопласт-40 Фторопласт-40М Фторопласт-42