Исследование влияния трис- (2-карбамоилэтил) амина на инициирование полимеризации акриламида
Материалы / Исследование влияния трис- (2-карбамоилэтил) амина на инициирование полимеризации акриламида
Страница 2

происходит через промежуточное образование катион-радикала R3NT и радикала KOS020 , которые при отсутствии акцепторов радикалов реагируют с образованием енамина, вторичного амина и альдегида, а также бисульфата калия. Последний нейтрализует третичный амин и переводит его в неактивную по отношению к ПСК форму. Очевидно, что и продукты реакции (енамин и вторичный амин) подобно ТКА реагируют с бисульфатом калия и находятся в реакционной смеси в виде солей.

Подтверждением того, что протонированный ТКА не вступает в окислительно-восстановительную реакцию с ПСК, явился опыт с добавкой к смеси указанных веществ бисульфата калия в количестве, достаточном для нейтрализации ТКА, при этом содержание ПСК в смеси не менялось (рис. 2). Напротив, при проведении реакции в щелочной среде (с добавкой эквимольного по отношению к ПСК количества КОН) ход кинетической кривой убыли ПСК (рис. 2) показывает, что до глубоких степеней превращения ПСК взаимодействует с ТКА в соотношении 1 : 1 вследствие нейтрализации бисульфата калия более сильным, чем

ТКА, основанием. В буферном растворе с рН 6,85, где, так же как и в щелочном растворе, нивелируется действие бисульфата калия, реагенты вступают в реакцию в практически эквимольных количествах (рис. 2).

Из приведенных данных вытекает, что система ПСК — ТКА может быть использована для инициирования полимеризации лишь в нейтральных и щелочных средах. Изменяя рН среды, можно регулировать скорость распада ПСК под действием ТКА и, следовательно, скорость полимеризации и среднюю молекулярную массу полимера.

В случае распада ПСК под действием ТКА в системе, содержащей по-лимеризующееся соединение (акриламид), радикал KOSO2 реагирует не только с катион-радикалом R3N*, отрывая от него атом водорода, но и с молекулой мономера, вызывая его полимеризацию

Обрыв цепи в этой системе, очевидно, основан не только на диспро-порционировании и рекомбинации макрорадикалов, но протекает и в результате взаимодействия макрорадикалов с катион-радикалом R3N* например, по схеме

Катион R2N=CHCH2CONH2 по описанной выше схеме (1) превращается далее в енамин, вторичный амин и альдегид. Образование карбонильного соединения при полимеризации акриламида в присутствии системы ПСК — ТКА подтверждено нами экспериментально.

Увеличение скорости распада персульфатного инициатора под действием ТКА, естественно, приводит к ускорению полимеризации и уменьшению характеристической вязкости [т]] полимера (уменьшение [г] частично обусловлено также и тем, что ТКА является агентом передачи цепи при радикальной полимеризации [1]). Так, при 50° и содержании в воде 4 вес.% акриламида и 0,1 вес.% ПСК в течение 2,5 ч получен полимер с [

Ti]

=7,6 дл/г и выходом 96%; при одновременном присутствии 0,035 вес.% ТКА за то же время практически получено 100% полиакриламида с [т]] = =3,7 дл/г. Однако использование системы ПСК — ТКА позволяет понизить температуру синтеза и получить высокомолекулярный полиакриламид с приемлемой скоростью: при 20° под действием одного только ПСК полимеризация акриламида не идет, тогда как при той же температуре в результате полимеризации в водном растворе, содержащем 7 вес.% акриламида, 0,04 вес.% ПСК и 0,035 вес.% ТКА, в течение 2 ч получен полимер с [Л] = = 11,0 дл/г при выходе 96%.

Рис. 3. Кинетические кривые расхода акриламида (а) и персульфата калия (б) в ходе полимеризации без добавок (1), в присутствии 0,035% ТКА (2) и 0,55% аммиака (3). Вода, 50°

ТКА легко образуется in situ при проведении полимеризации акриламида в водно-аммиачных и щелочных растворах, на что указывают данные, приведенные на рис. 3. Видно, что скорости полимеризации и разложения инициатора в значительной степени увеличиваются при введении в систему аммиака. Обращает на себя внимание, что скорость разложения ПСК в течение полимеризации с добавкой аммиака сохраняет практически постоянное значение, несмотря на быстрое понижение концентрации ПСК. Этот эффект может быть объяснен ростом в полимеризационном растворе содержания соединений, способных эффективно восстанавливать ПСК, т. е. ТКА и сопутствующих ему первичного и вторичного аминов; [п] полимера уменьшается от 7,6 дл/г в опыте без аммиака до 1,95 дл/г в его присутствии.

При использовании в процессе полимеризации гидроокиси натрия скорости расхода мономера и инициатора также увеличиваются по сравнению с полимеризацией в нейтральном растворе, причем кинетические кривые изменения концентраций в течение процесса носят S-образный характер. В начальный период полимеризации, когда в системе еще нет аммиака, а значит и аминов, разложение инициатора протекает с небольшой скоростью. По мере накопления аммиака, образующегося при гидролизе амидных групп, в растворе появляются амины, приводящие к увеличению скорости инициирования, что находит отражение в уменьшении [п] полимеров.

Страницы: 1 2 

Смотрите также

Композиционные хемосорбционные волокнистые материалы "Поликон К", наполненные углеродными волокнами
Развитие промышленности, успехи химии в области органического синтеза привели к тому, что перед человечеством остро встала проблема охраны окружающей среды и ее защиты от последствий собств ...

Синтез нитрата 1-окси-3-адамантанкарбоновой кислоты
Целью данной курсовой работы является синтезирование нитрата 1-окси-3-адамантановой кислоты и изучение её свойств. Как и для большинства карбоцепных и гетероцепных полимеров, исходными в ...

Модификация вторичных полимеров для изготовления изделий различного функционального назначения
...