ВИСОКОМОЛЕКУЛЕНПОЛИАКРИЛОНИТРИЛ радиационно-химичен синтез
Радиационната емулсионна полимеризация (REP) е една от обещаващите посоки при решаването на проблема с получаването на PAN полимер с високо молекулно тегло, тъй като позволява успешното комбиниране на положителните аспекти на радиационното иницииране и емулсионната полимеризация и получаването на полимери с високо молекулно тегло.
PAN полимерът е полимер с високо молекулно тегло на акрилонитрил, двоен съполимер на акрилонитрил и итаконова киселина или терполимер на акрилонитрил, итаконова киселина и метилакрилат със следния състав (тегл.%):
РЕБ се извършва на лабораторен уред, поставен в кутията на гама-уредбата К-200.
В инсталацията е изследвано влиянието върху кинетиката на полимеризацията и свойствата на PAN полимера на следните параметри на радиационна емулсионна полимеризация на акрилонитрил:
е мощността на погълнатата доза;
– вид (анионен или катионен) и концентрация на емулгатора;
е концентрацията на мономера в първоначалната емулсия;
е съставът на мономерната фаза.
За да се оценят свойствата на PAN латекс и PAN полимер, бяха използвани аналитични методи за измерване на средния размер на латексовите частици, съдържанието на полимер в латекс (сух остатък), остатъчно съдържание на акрилонитрил в латекс, специфичен и присъщ вискозитет, PAN молекулно тегло, качествена оценка на разпределението на молекулното тегло чрез турбидиметрично титруване и др.
Кинетичните изследвания показват, че радиационната емулсионна полимеризация протича с висока скорост и приабсорбирана доза
1 kGy, степента на преобразуване е повече от 90%. Мощността на погълнатата доза (I) оказва значително влияние върху скоростта на процеса - w
аз 0,8-1,0. Определена е оптималната мощност на дозата, която е 0,05-0,10 Gy/s.
Установено е, че повишаването на температурата от 20-25 0 С до 60-65 0 С, при други същите условия, води до леко намаляване на молекулното тегло (чрез
10%). В този случай температурата значително влияе върху формата на полимеризата: с повишаване на температурата полимеризатът не е латекс, а дисперсия.
За извършване на радиационна емулсионна полимеризация на акрилонитрил могат да се използват емулгатори от анионен и катионен тип.
Характеристиките на радиационната емулсионна полимеризация на акрилонитрил се дължат на високата му разтворимост във вода и неразтворимостта на мономера в собствения му полимер. За разлика от мономерите, чиято емулсионна полимеризация е в рамките на теорията за „идеалната” емулсионна полимеризация, радиационната емулсионна полимеризация на акрилонитрила протича ефективно дори при концентрации на емулгатора под критичната концентрация на мицел.
Изследването на ефекта на концентрацията на емулгатора върху скоростта на полимеризация и молекулното тегло на PAN полимерите показа, че в присъствието дори на малки количества емулгатор (под критичната концентрация на мицел), скоростта на полимеризация на радиационна емулсия е 2,5-3 пъти по-висока, отколкото без емулгатори. При по-нататъшно увеличаване на концентрацията на емулгатора (c ), скоростта на полимеризация (w ) се увеличава незначително:w
c 0,15 за анионен емулгатор иw
c 0,12 за катионен емулгатор.
Установено е, че с намалениеконцентрацията на емулгатора увеличава диаметъра на латексните частици и техният брой на единица обем намалява. При промяна на концентрацията на емулгатора в изследвания диапазон, молекулното тегло практически не се променя.
За да се модифицират свойствата на полиакрилонитрила, той се съполимеризира с малки количества мономери като итаконова киселина и метилакрилат. Проведените изследвания показват, че процесът на кополимеризация на радиационна емулсия не се различава съществено от процеса на хомополимеризация на акрилонитрил. Доказано е, че кополимеризацията на радиационна емулсия протича до високи степени на конверсия при относително малки стойности на абсорбираната доза; съставът на съполимера практически не се различава от състава на мономерната фаза. С помощта на радиационна емулсионна съполимеризация може да се постигне необходимото молекулно тегло на PAN съполимерите.
В тази работа са изследвани методи за изолиране на PAN съполимер от латекс чрез коагулация и сушене чрез разпръскване. Разработени са състави и начини на коагулация на анионни и катионни PAN латекси.
По този начин в хода на работата е изследвано влиянието на параметрите на радиационната емулсионна полимеризация на акрилонитрил и съполимеризация с итаконова киселина и метилакрилат върху молекулното тегло на PAN полимерите, разработени са експериментални и аналитични методи за изследване на радиационната емулсионна полимеризация на акрилонитрил и характеристиките на PAN полимерите. Показано е, че методът на радиационна емулсионна полимеризация е гъвкав метод за получаване на PAN полимери и съполимери. Установени са закономерности за получаване на асортимент от хомополимери, ПАН двойни и тройни съполимери с различно молекулно тегло.
Автор: V.R. Duflot, Федерално държавно унитарно предприятие NIFHI im. Л.Я. Карпов"