Характеристика исходных и конечных продуктов

Получение ненасыщенных полиэфирных смол

1. Области применения ненасыщенных полиэфирных смол

Ненасыщенными полиэфирами называют гетеро- или же карбоцепные термореактивные олигомеры, содержащие сложноэфирные группы и кратные углерод-углеродные связи. Наличие ненасыщенных связей в основных и боковых цепях макромолекул придает им способность к гомополимеризации или сополимеризации с образованием трехмерносшитых полимеров [1]. Они находят применения практически во всех отраслях хозяйства: строительстве, авиации, судостроении, автомобилестроении и вагоностроении, химической электротехнической промышленностях, используются при изготовлении мебели, спортивных товаров и предметов искусства, изделия, применяемые в медицине при протезировании, для изготовления моделей различных органов, закрытии костных дефектов и других целей. Также благодаря перечисленным свойствам ненасыщенные полиэфиры используют в качестве лакокрасочных материалов. С недавнего времени ненасыщенным полиэфирным смолам нашли совершенно новое применение в качестве полимерных гидрогелей. Благодаря своим удивительным свойствам их часто заслуженно называют «умными полимерными гидрогелями». Несмотря на новизну полимерные гидрогели прочно вошли в обиход и являются широко выпускаемым товаром. Мало кто знает, что так часто используемые нами в быту современные гигиенические изделия (гигиенические салфетки, мягкие стельки, принимающие форму стопы и т.д) имеют существование благодаря полимерным гелям, которые обладают способностью поглощать огромное количество воды по сравнению с исходным объемом геля: до 1000 г растворителя на 1 г сухого геля. Кроме того, они изменяют свои свойства при воздействии на них различных внешних условий (рН среды, температура, электрическое воздействие) Благодаря данным способностям полимерные гидрогели имеют хорошие перспективы применения в качестве различных манипуляторов (искусственных " мышцах") и датчиках, добавок для повышения влагоемкости почв и улучшения влагоснабжения растений, что особенно актуально в экстремально жарких странах и засушливых регионах.

ХАРАКТЕРИСТИКА ИСХОДНЫХ И КОНЕЧНЫХ ПРОДУКТОВ

1. МАЛЕИНОВЫЙ АНГИДРИД (ангидрид циc -этилен-1, 2-дикарбоновой кислоты; 2, 5-фурандион), молекулярная масса 98, 06; бесцветные кристаллы с ромбической решеткой (а = 0, 7180 нм, b = 1, 1231 нм, с = 0, 539 нм, пространств. группа P 2₁2₁2₁); т. пл. 52, 85 °С, т. кип. 202 °С; d₂₀²⁰ 1, 48, d₇₀⁷⁰ 1, 3; n_D²⁵ 1, 4429 (a-модификация), 1, 4781 (b), 1, 6384 (g); h 1, 61 мПа.с (60 °С), 1, 07 мПа.с (90 °С), 0, 6 мПа.с (150°С); давление пара 0, 13 кПа (44 °С), 1, 3 кПа (78 °С), 8, 0 кПа (122 °С), 100 кПа (202 °С); С_р (для твердого) 1, 21 кДж/(моль.°С),

С_p (для жидкости) 1, 67 кДж/(моль.°С); DH⁰_обр -470, 41 кДж/моль, DH⁰_сгор -1392, 29 кДж/моль, DH⁰_исп 54, 81 кДж/моль, DH⁰_пл 13, 65 кДж/моль, DH⁰_гидр — 34, 9 кДж/моль. Раств. в воде с образованием малеиновой кислоты (44, 1% при 25 °С); растворимость (г в 100 г растворителя при 25 °С): в ацетоне - 227, бензоле - 50, толуоле - 23, 4, о -ксилоле - 19, 4, керосине (т-ра выкипания 190-210°С) - 0, 25, хлороформе - 52, 5, ССl₄ - 0, 6, этилацетате - 112, диоксане - 182.

Малеиновый ангидрид очень реакционноспособен. При взаимодействии с одноатомными спиртами образует моно- и диэфиры, с гликолями - ненасыщенные полиэфиры. Вступает в реакцию Дильса-Альдера с сопряженными диенами, образуя циклические аддукты. При присоединении по двойной связи Н₂О или Н₂ превращаются в ангидриды соответственно яблочной или янтарной кислоты, при присоединении Н₂О₂ - в винную кислоту, NH₃ или алифатическихаминов - в аспарагиновую кислоту или ее N-алкилзамещенные

2. ФТАЛЕВЫЙ АНГИДРИД (С₈Н₄О₃) ~ Длиные белые иглы [3]. Молекулярная масса -148, 12; Т.пл. + 130, 8°С[2], 131, 6⁷⁶⁰[3]; Т.кип. +284, 5⁷⁶⁰возг.[2], +285, 1⁷⁶⁰ [3]; плотность 1, 527⁴г/см³. кДж(кг-К): 1, 00 (О ⁰C), 1, 07 (20 ⁰C), 1, 70 (150 ⁰C);  (Па-с) 1, 19 (133 ⁰C), 0, 55 (220 ⁰C);  0, 035 Н/м (155 ⁰C), 0, 0327 Н/м (180 ⁰C); давление пара в мм рт.ст.: 0, 0018 (35 ⁰C), 0, 11 (5O⁰C), 0, 712 (100 ⁰C), 5, 88 (130 ⁰C); DH⁰_обр -460, 02 кДж/моль, 22, 93 кДж/моль, DH⁰_сгор -3259 кДж/моль; 1, 79 кДж(моль·°С).

В 100 г воды растворяется 0, 6 г фталевого ангидрида при 20°С[3]. Растворим в эфире, бензоле, хлороформе, мало растворим в бензине. При растворении в спиртах образует моноэфиры. Нерастворим в прочих органических растворителях. Р-римость (в г на 100 г р-рителя): в HCOOH 4, 7 (20 ⁰C), CCl₄ 0, 7 (20 ⁰C), CS₂ 0, 7 (20 ⁰С), пиридине 80 (25 ⁰C), воде 0, 62 (25 ⁰C), 19, 0 (100 ⁰C), 95, 0 (135 ⁰C; с образованием фталевой к-ты); плохо раств. в этаноле и диэтиловом эфире.

3. МАЛЕИНОВАЯ КИСЛОТА (С₄Н₄О₄) ~ цис- и транс -этилен-1, 2-дикарбоновые кислоты, формулы I и II соответственно, молекулярная масса 116, 07; бесцветные моноклинные кристаллы. Молекулярная масса – 116, 07. Тпл. +130, 5°С; Ткип. + 139К/40 мм.рт.ст; плотность – 1, 4280 г/см³ (20°С), = 1.0687.

Растворяется 78, 8 г в 100 г воды при 25°С, 392, 6 г при 97, 5°С, фумаровая кислота - (6.3 г/л при 25 °C). Растворим в ацетоне, уксусной кислоте, трудно растворим в бензоле. Растворимость на 100 г р-ля: диэтиловый эфир 8²⁵, этанол 69, 9²⁰.

4. ФТАЛЕВАЯ КИСЛОТА (С₈Н₆О₄) ~ бесцветные ромб. кристаллы. Молекулярная масса – 166, 14. Тпл. 206-208; Ткип. + > 191разл., 277¹⁵. Плотность 1, 593 г/см³. кДж/(кг·К): 0, 808 (-73 ⁰C), 1, 047 (0 ⁰C), 1, 114 (20 ⁰C); -783, 02 кДж/моль, 98, 46 кДж/моль, DН⁰_пл 52, 37 кДж/моль, DН⁰_сгор -3224 кДж/моль; 7, 67·10^-30 Кл·м (25 ⁰C); PK₁ 2, 95, рК₂ 5, 41. Р-римость, в % по массе: в CH₃OH 18, 5 (19 ⁰C), C₂H₅OH 11, 0 (19 ⁰C), воде 0, 7 (25 ⁰C), 1, 47 (45 ⁰C), 8, 33 (85 ⁰C), 19, 0 (100 ⁰C), диэтиловом эфире 0, 68 (15 ⁰C), CH₃COOH 12, 0 (100 ⁰C), CCl₄ 0, 24 (28 ⁰C), бензоле 0, 45 (28 ⁰C), ацетоне 2, 89 (28 ⁰C).

5. ЭТИЛЕНГЛИКОЛЬ (НОСН₂СН₂ОН) ~ бесцветная вязкая гигроскопичная жидкость без запаха, сладковатого вкуса. Молекулярная масса - 62, 07; Тпл. - 12, 7 °С, Ткип. +197, 6 °С, 100°С/16 мм рт. ст.; 1, 1088; 1, 4316; 19, 83 мПа х с (20 °С); 48, 4 мН/м (20 °С); 7, 3 х 10^-30 Кл-м (30 °С); х ур-ние температурной зависимости давления пара в интервале 25-90 °С: lgp (мм рт. ст.) = 8, 863 - 2694, 7/t; 11, 64 Дж/моль; 58, 71 Дж/моль; жидкости -1180, 3 Дж/моль (20 °С); газа -397, 75 кДж/моль; теплопроводность 0, 29 Вт/(м х град), электропроводность 1, 07 х 10^-6 См х см^-1, 38, 66 (20 °С).

Хорошо растворим в воде, спиртах, кетонах и др., умеренно - в бензоле, толуоле, диэтиловом эфире, ССl₄. м

6. ПЕРЕКИСЬ БЕНЗОИЛА (С₁₄Н₁₀О₄) ~ бесцветные ромбические кристаллы без запаха. Молекулярная масса – 242, 23. Тпл. +106-108°С (разл.со вспышкой), Ткип. взрыв.

Не растворима в воде, при нагревании растворяется в спирте, растворяется в алифатических, ароматических и хлорированных углеводородах, в простых и сложных эфирах, кетонах, мономерах.

7. ДИМЕТИЛАНИЛИН (C₆H₅N(CH₃)₂) ~ бесцветная жидкость; Ткип. 192, 5-193, 5°С, плотность 0, 9557 г/см³ (20°С), показатель преломления n²⁰_D 1, 55819.

Смешивается с большинством органических растворителей; растворимость в воде 1-1, 4% (12°С).

8. НАФТЕНАТ КОБОЛЬТА(Co(C₁₁H₁₀O₂)₂) Молекулярная масса - 407 Тпл: 140°C; плотность (вода = 1): 0.9; Растворимость в воде: нерастворимо; Твсп: 49°C; Тсамовоспламенения: 276°C

9. АКРИЛОВАЯ КИСЛОТА (С₃Н₄О₂) ~ (пропеновая к-та, этиленкарбоновая к-та) СН₂=СНСООН, мол. м. 72, 06; бесцв. жидкость с резким запахом; т. пл. 12-13, 5°С, т. кип. 140, 9-141, 6°С, 65°С/30 мм рт. ст.; d²⁰₄1, 0511, n²⁰_D 1, 4224; C_v2, 76 кДж/(кг*К) при 25°С, давление пара 4, 13 гПа при 20°С; H⁰_обр - 384, 6 кДж/моль, Н⁰_сгор-1, 370 МДж/моль, теплота парообразования 45, 6 кДж/моль; К 5, 6*10^-5 (25°С). Раств. в воде, спирте, СНС1₃, бензоле. При хранении полимеризуется, ингибитор-гидрохинон. Соли и эфиры акриловой кислоты наз. акрилатами.

Расвторяется в воде, этаноле, и эфирах во всех соотношениях.

10. МЕТАКРИЛОВАЯ КИСЛОТА (С₄Н₆О₂) ~ (2 метилпропеновая к-та, a-метилакриловая к-та) СН₂=С(СН₃)СООН, мол. м. 86, 09; бесцв. жидкость с резким запахом; т. пл. 16°С. т. кип. 162-163°С, 60°С/12мм рт.ст.; d²⁰₄ 1, 0153; п_D²⁰ 1, 4314; m 3, 94^.10^-30 Кл-м; К_а 3.72^.10^-5 (рК_а 4, 66); С_р 161, 3 Дж/(моль^.К) при 27 °С; S⁰₂₉₈ 186, 4 Дж/(моль^.К); раств. в воде и орг. р-рителях (в спиртах, эфирах, кетонах находится в мономерном состоянии, в углеводородах - в виде димера). При хранении полимеризуется, ингибитор - метиловый эфир гидрохинона.

Растворяется в воде, с этанолом и эфирами смешивается во всех соотношениях.

11. СТИРОЛ (C₈H₈) (фенилэтилен, винилбензол, этиленбензол) — мол. м. 104, 14; бесцв. жидкость с резким запахом; т. пл.- 30, 6 °С, т. кип. 145 °С; 0, 9059; 1, 5467; р_крит3, 81 МПа, t_крит 369 °С; h 0, 763 мПа·с (20 °С); g 32, 2 мН/м; ур-ние температурной зависимости давления пара: lgp (Па) = 6, 08201 + 1445, 58/ /(209, 43 + t); 178, 56 кДж/(моль · К); 10, 3 кДж/моль, 36, 9 кДж/моль, 74, 5 кДж/моль, — 147, 36 кДж/моль, -4262, 8 кДж/моль; (газ) 0, 345 кДж/(моль · К). Раств. в большинстве орг. р-рителей; растворяет орг. соединения, в т. ч. полистирол и др. полимеры. Р-римость в воде 0, 032% по объему (20 °С), воды в стироле-0, 07%. С водой образует азеотропную смесь (66% стирола по массе, т, кип. 34, 8 °С). Ссолями Cu(I) и Ag дает комплексные соед., к-рые обычно используют для выделения стирола из разл. смесей или для его очистки.