Исследование сополимеризации стирола с гетероциклическими эфирами акриловых кислот и применение в семинарских и самостоятельных занятиях химии ВМС
Синтез сополимеров с ценными физико-химических свойств посредством полимеризации гетероциклических производных акриловых кислот со стиролом. Введение в макромолекулу сополимеров звеньев гетероциклических эфиров акриловых кислот антиоксидантных групп.
| Рубрика | Химия |
| Вид | автореферат |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 24.01.2018 |
| Размер файла | 201,2 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
10
Размещено на http://www.allbest.ru/
Бухарский государственный университет
Исследование сополимеризации стирола с гетероциклическими эфирами акриловых кислот и применение в семинарских и самостоятельных занятиях химии ВМС
Худойназарова Г.А. Доцент кафедры Общая химия
Мавлонов Б.А. Доцент кафедры органическая и физколлоидная химия
Азимова Н.И. Студент IV курса
Олимова Ф. Студент II курса
Совместной полимеризацией гетероциклических производных акриловых кислот со стиролом можно синтезировать новые сополимеры с диапазоном ценных физико-химических свойств. Это позволяет осуществить направленную химическую модификацию за счёт азот-, кислород-, галоген - и серосодержащих гетероциклических фрагментов в макроцепи при синтез термо- и светостабильных полимеров [1 - 3].
Важным направлениям химии высокомолекулярных соединений является синтез и исследование термо- и фотостойких полимеров, содержащих различные гетероциклические группы.
Введение в макромолекулу сополимеров звеньев гетероциклических эфиров (мет) акриловых кислот антиоксидантных групп позволяет путем их сополимеризацией получить экологически безвредные полимеры с заданными комплексом свойств, необходимых для решения научно-прикладных проблем ряда отрасли промышленности, таких как легкая, медицинская, сельское хозяйство.
С научной и прикладной точек зрения интересны сополимеры на основе гетероциклических эфиров (мет) акриловых кислотсо стиролом, которые к настоящему времени изучены недостаточно.
Для этих целей в качестве исходных соединений были выбраны следующие мономеры: бензоксазолтионилметиленовый эфир акриловой кислоты (БОТМА), 6-бромбензоксазолтионилметиленовый эфир акриловой кислоты (6-Br-БОТМА) и стирол.
Исследования радикальной сополимеризации гетероциклических эфиров (мет) акриловых кислот со стиролом выявили количественные закономерности процесса в зависимости выхода полимера от соотношения исходных концентраций мономеров, температуры, продолжительности реакции и природы растворителей.
С целью определения влияния состава исходной смеси мономеров на состав сополимера, реакцию проводили при различных мольных соотношениях при суммарной концентрации сомономеров 0,2 - 0,8 моль/л и инициатора [ДАК] = 0,1%. Состав сополимеров и константы относительной активности мономеров были определены при малых степенях превращений, по определению количества азота элементным анализом. В случае стирола образование азеотропной точки не наблюдается. Это обусловлено значительно большой активностью радикалов, образованных из молекул гетероциклических эфиров (мет) акриловых кислот по сравнению со стирольными радикалами.
Состав исходной смеси %
Рис. 1. Определения влияния состава исходной смеси мономеров
1. Бензоксазолонилметилакрилат: стирол
2. 6-бром - бензоксазолонилметилакрилат: стирол
3. Бензоксазолтионилметилакрилат: стирол
4. 6-бром - бензоксазолтионилметилакрилат: стирол
Как видно из рис. 1 диаграмма состава сополимеров бензоксазолонилметиленовый эфир акриловая кислота, 6-бромбензоксазолонилметилено-вый эфир акриловая кислота, бензоксазолтионилметиленовый эфир акриловая кислота, 6-бромбензоксазолтионилметиленовый эфир акриловая кислота со стиролом, соответствующих кривых приходит выше линии азеотропа, свидетельствует о том, что во всем интервале исходных соотношений мономеров состав сополимера обогащается звеньями гетероциклических эфиров (мет) акриловых кислот.
Это объясняется, по видимому, значительно большей активностью молекул гетероциклических эфиров (мет) акриловых кислот по сравнению со стиролом, то есть растущая молекулярная цепь с концевым моно мерным звеном m1 присоединяет в актах роста как ”свой" так и ”чужой” радикал, предпочитая присоединять только ”чужой”. (таблица 1)
Таблица 1. Зависимость состава сополимеров гетероциклических эфиров (мет) акриловых кислот со стиролом от исходного соотношения мономеров См=0,2-0,8 моль/л, Си=0,005 моль/л, Т=343 К
|
Исходное соотношение мономеров, % |
Выход сополимера, % |
Содержание азота, % по Кельдалю |
Состав сополимера моль, % |
|||
|
М1 |
М2 |
M1 |
M2 |
|||
|
Бензоксазолтионилметиленовый эфир акриловая кислота - стирол |
||||||
|
10 |
90 |
6,2 |
1,91 |
17,27 |
82,73 |
|
|
20 |
80 |
6,0 |
3,16 |
33,32 |
66,68 |
|
|
30 |
70 |
7,1 |
3,92 |
45,98 |
54,02 |
|
|
50 |
50 |
7,8 |
4,70 |
62,32 |
37,68 |
|
|
70 |
30 |
6,2 |
5,37 |
80,18 |
19,81 |
|
|
90 |
10 |
6,9 |
5,74 |
92,11 |
7,88 |
|
|
6-бромбензоксазолтионилметиленовый эфир акриловая кислота-стирол |
||||||
|
10 |
90 |
5,4 |
1,67 |
16,55 |
83,45 |
|
|
20 |
80 |
5,5 |
2,58 |
31,26 |
68,74 |
|
|
30 |
70 |
5,7 |
3,13 |
43,82 |
56,18 |
|
|
50 |
50 |
5,9 |
3,66 |
60,28 |
39,72 |
|
|
70 |
30 |
6,3 |
4,07 |
77,62 |
22,38 |
|
|
90 |
10 |
6,5 |
4,32 |
91,16 |
8,840 |
|
|
Бензоксазолонилметиленовый эфир акриловая кислота - стирол |
||||||
|
10 |
90 |
5,3 |
2,11 |
18,96 |
81,04 |
|
|
20 |
80 |
6,7 |
3,44 |
35,62 |
64,38 |
|
|
30 |
70 |
7,5 |
3,97 |
43,76 |
56,24 |
|
|
50 |
50 |
8,3 |
4,97 |
62,39 |
37,61 |
|
|
70 |
30 |
8,0 |
5,67 |
78,58 |
21,42 |
|
|
90 |
10 |
9,2 |
6, 19 |
93,55 |
6,450 |
|
|
6-бромбензоксазолонилметиленовый эфир акриловая кислота - стирол |
||||||
|
10 |
90 |
3,6 |
1,64 |
15,77 |
84,23 |
|
|
20 |
80 |
4,9 |
1,91 |
31,04 |
68,96 |
|
|
30 |
70 |
5,8 |
2,93 |
36,64 |
63,36 |
|
|
50 |
50 |
6,3 |
3,69 |
56,09 |
43,91 |
|
|
70 |
30 |
7,2 |
4,22 |
75,50 |
24,50 |
|
|
90 |
10 |
7,82 |
4,57 |
92,57 |
7,420 |
Расчёт констант сополимеризации проводили по дифференциальному уравнению Майо-Льюиса [4,5] и аналитическому методу Езриелева и Роскина [6,7,8]. Для оценки состава и строения сополимеров определены константы относительных активностей мономеров, численные значения r1 и r2, а также параметры удельной активности и полярности, которые приведены в таблице 2. Согласно проведённым расчётам константы сополимеризации меньше единицы, что свидетельствует об образовании азеотропа.
Таблица 2. Параметры сополимеризации гетероциклических эфиров мет акриловых кислот с метилметакрилатом и со стиролом
|
Мономеры |
r1 |
r2 |
r1 r2 |
1/r1 |
1/r2 |
Q1 |
E1 |
|
|
БОТМА-стирол |
1,48 |
0,42 |
0,621 |
0,670 |
2,380 |
3,9700 |
-0,110 |
|
|
6-Br-БОТМА-стирол |
1,31 |
0,48 |
0,628 |
0,760 |
2,080 |
3,5900 |
-0,118 |
|
|
БОМА-стирол |
1,42 |
0,44 |
0,624 |
0,700 |
2,270 |
3,9300 |
-0,114 |
|
|
6-Br-БОМА стирол |
1, 20 |
0,53 |
0,636 |
0,830 |
1,880 |
3,2300 |
-0,127 |
Большое влияние на свойства сополимеров оказывает порядок распределения элементарных звеньев вдоль цепи. Значения произведения констант сополимеризации указывают на склонность мономеров к образованию продуктов, имеещих регулярное чередование звеньев. При сополимеризации мономеров в бинарной системе, полимерная цепь бинарного продукта имеет следующие связи - М1-М1; - М1-М2 и - М2-М1-; - М2-М2-. Вероятность каждой связи в макромолекуле определяется удельным весом, соответствующим элементарным реакциям, общей скоростью процесса роста цепи (таблица 3).
Таблица 3. Вероятность образования структур в сополимерах гетероциклических эфиров метакриловых кислот (М1) с стиролом (М2)
|
Состав сополимера моль, % |
Вероятность образования диад моль, % |
Среднее длины последовательности |
|||||
|
M1 |
m2 |
M1-M1 |
M1-M2; M2-M1 |
M2 - M2 |
Lм1 |
Lм2 |
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
|
|
6-бромбензоксазолтионилметиленовый эфир акриловая кислота - стирол |
|||||||
|
16,56 |
83,44 |
5,55 |
21,36 |
51,71 |
1,25 |
3,42 |
|
|
31,26 |
68,74 |
16,32 |
27,38 |
28,90 |
1,59 |
2,05 |
|
|
43,82 |
56,18 |
28,10 |
27,49 |
16,91 |
2,02 |
1,61 |
|
|
60,29 |
39,71 |
46, 19 |
23,23 |
7,34 |
2,98 |
1,31 |
|
|
77,62 |
22,38 |
68,00 |
14,96 |
2,07 |
5,54 |
1,13 |
|
|
91,15 |
8,850 |
86,85 |
6,42 |
0, 20 |
14,5 |
1,04 |
|
|
Бензоксазолтионилметиленовый эфир акриловая кислота - стирол |
|||||||
|
17,27 |
82,73 |
7,15 |
23,14 |
46,57 |
1,31 |
3,01 |
|
|
33,32 |
66,67 |
20,67 |
27,93 |
23,46 |
1,74 |
1,84 |
|
|
45,98 |
54,01 |
34,62 |
26,65 |
13,17 |
2,30 |
1,49 |
|
|
62,32 |
37,68 |
51,99 |
21,29 |
5,40 |
3,44 |
1,25 |
|
|
80,06 |
12,94 |
82,84 |
8,30 |
0,52 |
10,98 |
1,06 |
|
|
92,11 |
7,880 |
89,47 |
5,17 |
0,18 |
18,3 |
1,03 |
|
|
Бензоксазолонилметиленовый эфир акриловая кислота - стирол |
|||||||
|
18,96 |
81,04 |
7,88 |
23,73 |
44,64 |
1,33 |
2,88 |
|
|
35,62 |
64,38 |
21,94 |
27,92 |
22,21 |
1,78 |
1,79 |
|
|
43,76 |
56,24 |
30,10 |
27,24 |
15,40 |
2,11 |
1,57 |
|
|
62,39 |
37,61 |
50,97 |
21,64 |
5,74 |
3,35 |
1,26 |
|
|
78,58 |
21,42 |
71,07 |
13,64 |
1,63 |
6,21 |
1,12 |
|
|
93,55 |
6,450 |
91,02 |
4,42 |
0,130 |
21,59 |
1,03 |
|
|
6-бромбензоксазолонилметиленовый эфир акриловая кислота - стирол |
|||||||
|
15,76 |
84,23 |
4,44 |
19,77 |
56,00 |
1,22 |
3,83 |
|
|
36,64 |
63,36 |
19,22 |
27,69 |
25,38 |
1,69 |
1,91 |
|
|
56,09 |
43,91 |
38,83 |
25,33 |
10,50 |
2,53 |
1,41 |
|
|
75,50 |
24,50 |
62,99 |
17,03 |
2,93 |
4,69 |
1,17 |
|
|
92,57 |
7,420 |
87,98 |
5,88 |
0,25 |
15,95 |
1,04 |
Исходя из найденных значений констант сополимеризации, по формулам Уолла [8] и Медведева [9-10] было вычислено распределение звеньев обоих мономеров в макромолекуле для начального и азеотропного состава сополимера.
Таким образом, изучена кинетическая закономерность процесса сополимеризации гетероциклических эфиров акриловых кислот со стиролом. Показано, что с увеличением содержания акриловых мономеров в исходной смеси сомономеров скорость реакции увеличивается, а вязкость растворов сополимеров уменьшается, а также установлено участие гетероциклических акриловых мономеров в актах передачи цепи определены константы относительных активностей мономеров, факторы Q и полярности е, а также энергии активации процесса сополимеризации.
А также полученные результаты использовали в занятиях III курса по специальности химия высших учебных заведениях.
сополимер акриловая кислота стирол
Литература
1. Худойназарова Г.А., Мавлонов Б.А., Яриев О.М., Аскаров М.А. Сополимеризация 6-бром-бензоксазол-тионилметилакрилата со стиролом. Узбекский химический журнал, 2000. - №2. - С.42-44.
2. Худойназарова Г.А., Мавлонов Б.А., Яриев О.М., Мусаев С. Синтез и исследование сополимеров на основе 6-бром-бензоксазолтионилметил-акрилата со стиролом. Пластические массы, 2000. - №10. - С.16-17.
3. Xudoynazarova G. A.,Yariev O. M.,Mavlonov B. A. Copolymerization of styrene with benzoxazalonilmethylacrylat and benzoxazol-tionylmetylacrylates. Ist international IIst national chemistry cоnference deрartment of chemistry university of Рeshаwar. - Pakistan, 2001. - Р.184.
4. Чернобай А.В. Модернизированная схема расчета параметров сополимеризации // Изв. ВУЗов. Химия и хим. Технология, 1982. - Т.30. - №7. - С.868-872.
5. Хем Д. Сополимеризация. - М.: Химия, 1971. - 506 с.
6. Майо Г. Образование статических сополимеров/ химия и технология полимеров. - М.: Мир, 1967. - №5. - С.3-25
7. Глущенко И. Н Универсальный метод расчета констант сополимеризации/ЛТИ им Ленсовета. - Л.: Химия, 1975. - 17с.
8. Семчиков Ю.Д., Изволенский В.В., Смирнова Л.А. Об определении истинных величин относительных активностей мономеров в радикальной сополимеризации. / Высокомолек. Соед., 1993. - Т.35. - №5. - С.495-498.
9. Кучанов С.И. Методы кинетических расчетов в химии полимеров. - М6 Химии, 1978. - 336с.
10. Езриелов А.И., Брохина Э.Л., Роскин Е.С. Аналитический метод вычисления констант сополимеризации. / Высокомолек. соед., 1969. - А.11. - №8. - С.1670-1680.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Применение 4-кетоноалкановых кислот в производстве смазочных материалов. Получение насыщенных кислот алифатического ряда. Расщепление фуранового цикла фурилкарбинолов. Взаимодействие этиловых эфиров 4-оксоалкановых кислот. Синтез гетероциклических систем.
курсовая работа [167,3 K], добавлен 12.06.2015Практическое проведение эмульсионной полимеризации и сополимеризации акриловых мономеров, скорость и кинетика реакции, влияющие факторы. Способ предварительного создания концентрированной эмульсии, образование микроэмульсии и анализ ее дисперсности.
статья [244,2 K], добавлен 22.02.2010Ознакомление с процессом полимеризации акриловых мономеров в присутствии карбонилов металлов. Характеристика особенностей применения полимеров, модифицированных фосфазенами. Исследование и анализ химической структуры гексазамещенного циклофосфазена.
дипломная работа [1,5 M], добавлен 14.11.2017Диссоциирование кислот на катион водорода (протон) и анион кислотного остатка в водных растворах. Классификация кислот по различным признакам. Характеристика основных химических свойств кислот. Распространение органических и неорганических кислот.
презентация [442,5 K], добавлен 23.11.2010Синтез новых сополимеров различного состава на основе акрилат- и метакрилатгуанидинов. Проведение радикальной полимеризации и сополимеризации водорастворимых мономеров: кинетические особенности реакций непредельных кислот в водных и органических средах.
диссертация [4,4 M], добавлен 27.12.2009Особенности проведения эмульсионной (латексной) полимеризации и капсуляции. Выбор неорганического носителя для дисперсий акриловых мономеров, их синтез. Исследование влияния диоксида титана на агрегативную устойчивость и реологические свойства дисперсий.
дипломная работа [1,1 M], добавлен 25.02.2013Классификация и разновидности производных карбоновых кислот, характеристика, особенности, реакционная способность. Способы получения и свойства ангидридов, амидов, нитрилов, сложных эфиров. Отличительные черты непредельных одноосновных карбоновых кислот.
реферат [56,0 K], добавлен 21.02.2009Эмульсионная полимеризация, капсуляция. Дисперсионный анализ диоксида титана. Определение поверхностного натяжения жидкостей. Влияние неорганического носителя на стабильность и свойства акриловых дисперсий. Условия безопасного проведения исследований.
дипломная работа [3,2 M], добавлен 14.03.2013Описание свойств хитозана, воздействие на макромолекулу различных химических реагентов. Виды химических реакций в которые она вступает: гидролиз, окисление. Способы получения эфиров, привитых сополимеров хитозана, взаимодействие с его основаниями.
курсовая работа [36,8 K], добавлен 13.12.2010Общее определение сложных эфиров алифатичеких карбоновых кислот. Физические и химические свойства. Методы получения сложных эфиров. Реакция этерификации и ее стадии. Особенности применения. Токсическое действие. Ацилирование спиртов галогенангидридами.
реферат [441,9 K], добавлен 22.05.2016Изучение физических и химических свойств карбоновых кислот. Анализ реакции нуклеофильного замещения в ряду производных. Характеристика общей схемы механизма в присутствии катализатора. Обзор циклического, ароматического и гетероциклического ряда кислот.
реферат [314,0 K], добавлен 19.12.2011Химические, физические свойства жирных кислот. Способы производства жирных кислот: окисление парафинов кислородом воздуха; окисление альдегидов оксосинтеза кислородом. Гидрокарбоксилирование олефинов в присутствии кислот. Жидкофазное окисление олефинов.
контрольная работа [45,5 K], добавлен 15.03.2010Сущность и состав кислот, их классификация по наличию кислорода и по числу атомов водорода. Определение валентности кислотных остатков. Виды и структурные формулы кислот, их физические и химические свойства. Результаты реакции кислот с другими веществами.
презентация [1,7 M], добавлен 17.12.2011Экстракция кислот реагентами группы диантипирилметана в органические растворители; свойства реагентов; закономерности экстракции минеральных и органических кислот. Исследование совместной экстракции хлороводородной и бензойной кислот диантипирилалканами.
дипломная работа [619,4 K], добавлен 13.05.2012Основные типы сополимеров. Реакции в системе полимер-мономер. Радикальная полимеризация (одностадийный, двухстадийный метод). Ионная полимеризация, механохимический синтез. Реакции в системе полимер-полимер. Введение функциональных групп в макромолекулы.
реферат [710,9 K], добавлен 06.06.2011Карбоновые кислоты — более сильные кислоты, чем спирты. Ковалентный характер молекул и равновесие диссоциации. Формулы карбоновых кислот. Реакции с металлами, их основными гидроксидами и спиртами. Краткая характеристика физических свойств кислот.
презентация [525,6 K], добавлен 06.05.2011Ацильные соединения - производные карбоновых кислот, содержащие ацильную группу. Свойства кислот обусловлены наличием в них карбоксильной группы, состоящей из гидроксильной и карбонильной групп. Способы получения и реакции ангидридов карбоновых кислот.
реферат [174,1 K], добавлен 03.02.2009Объединение соединений с функциональной группой карбоксила в класс карбоновых кислот. Совокупность химических свойств, часть из которых имеет аналогию со свойствами спиртов и оксосоединений. Гомологический ряд, номенклатура и получение карбоновых кислот.
контрольная работа [318,7 K], добавлен 05.08.2013Общая характеристика органических кислот, сущность летучих и нелетучих алифатических кислот. Урановые кислоты, образующиеся при окислении спиртовой группы у 6-го углеродного атома гексоз. Применение органических кислот. Процесс заготовки и хранения ягод.
доклад [151,8 K], добавлен 24.12.2011Методы получения и основные характеристики сополимеров N-винилпирролидона с малеиновым ангидридом. Физико-химические методы исследования сополимеров. Методика определения количества звеньев малеинового ангидрида методом потенциометрического титрования.
дипломная работа [2,1 M], добавлен 31.05.2015
