Влияние микроволнового нагрева на кинетические закономерности процесса радикальной полимеризации виниловых мономеров

• Автор: Мудров, Алексей Николаевич
• Шифр специальности: 02.00.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Иваново
• Количество страниц: 119 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
I. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
1.1. Микроволновое излучение в химии
1.2. Основы теории диэлектрического нагрева
1.3. Воздействие микроволнового излучения на различные вещества
1.4. Ускорение химических реакций под действием микроволнового излучения
1.5. Использование микроволнового излучения в реакциях полимеризации
1.6. Влияние микроволнового нагрева на кинетику реакций полимеризации
И. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ И ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
II. 1. Исходные реагенты, их подготовка
11.2. Методы исследования
Н.2Л. Исследование полимеров методом ИК-спектроскопии
11.2.2. Определение молекулярно-массовых характеристик полимеров методом гель-проникающей хроматографии
' II.2.3. Рефрактометрическое определение степени завершенности реакции полимеризации
И.З. Исследование влияния микроволнового нагрева на реакции полимеризации метилметакрилата и стирола
II.3.1. Суспензионная полимеризация метилметакрилата и стирола
П.3.2. Полимеризация метилметакрилата и стирола в растворе
11.3.3. Полимеризация метилметакрилата и стирола в массе
11.3.4. Исследование влияния микроволнового излучения на кинетиче-
ские параметры процесса радикальной полимеризации метилметакрилата и стирола

11.3.4.1.Исследование кинетических закономерностей полимеризации метилметакрилата в обычных термических условиях
11.3.4.2.Исследование кинетических закономерностей полимеризации метилметакрилата в условиях микроволнового нагрева (Р=100 Вт)
11.3.4.3.Исследование кинетических закономерностей полимеризации метилметакрилата в условиях микроволнового нагрева (Р= 150 Вт)
11.3.4.4. Исследование кинетических закономерностей полимеризации метилметакрилата в условиях микроволнового нагрева при изменении среды реакции (Р=100 Вт)
П.3.4.5. Исследование влияния микроволнового нагрева на кинетические параметры процесса радикальной полимеризации стирола
II.3.5. Исследование влияния микроволнового излучения на стадию инициирования реакции полимеризации
11.3.5.1. Исследование влияния микроволнового нагрева на скорость и константу инициирования процесса радикальной полимеризации метилметакрилата
11.3.5.2. Исследование влияния микроволнового нагрева на скорость и константу инициирования процесса радикальной полимеризации стирола
ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. За последние десять лет количество публикаций, посвященных использованию МВИ в различных областях химии, возросло в несколько раз. К настоящему времени накоплен большой опыт по использованию МВИ во многих отраслях промышленности, науке, технике, медицине и быту. Однако, несмотря на достаточно большой объем научных публикаций об ускорении химических реакций при микроволновом воздействии на реакционные смеси, остается до конца не ясной причина этого явления. До сих пор четко не сформулированы критерии оценки эффективности использования микроволновой обработки для реализации различных химических процессов, на основании которых возможно создать эффективные и воспроизводимые методики синтеза веществ и материалов с использованием МВИ, поэтому требуется подробное исследование и описание применяемой методики с использованием микроволнового излучения для органического синтеза и полимери-зационных процессов. Проводимые исследования в области микроволнового синтеза полимеров позволяют сделать вывод, что применение МВИ обладает рядом преимуществ: сокращается время проведения процесса, а также в ряде случаев вместе с этим повышается чистота конечного продукта; увеличивается выход и молекулярная масса; уменьшается полидисперсность полимеров. Варьирование условий проведения процесса позволяет получать полимеры с заданными свойствами. Поэтому на сегодняшний день использование МВИ является одним из перспективнейших направлений в синтезе полимеров, которое требует продолжения исследований и детальной проработки механизма воздействия микроволнового излучения на синтез и свойства полимеров. Условия проведения реакций чрезвычайно разнообразны, и достигаемый эффект сильно зависит от характера процесса, природы растворителя и реагирующих веществ, а также мощности и способа облучения, поскольку именно эти факторы определяют степень воздействия МВИ на реакционную систему. Таким образом, разработка эффективных методик синтеза полимеров радикальной

водным хлористым кальцием, затем перегонялся при температуре кипения (Тк= 110,6°С).
Стабилизатор. В качестве стабилизатора для проведения суспензионной полимеризации использовался поливиниловый спирт (ПВС), Acros organ-ics, молекулярная масса 40 ООО, 88% гидролизованный. ПВС (С2Н40)П - порошок белого цвета, зерна 3-5 мм, без вкуса и запаха; Тсх=85°С;Тпл=220-232°С. Не токсичен. Содержит микрокристаллоскопические образования. Большая часть гидроксильных групп связана водородными связями (при комнатной температуре -70%). Ввиду наличия большого числа водородных связей растворяется лишь в горячей воде (80-100°С). Водные растворы при хранении не стабильны - через несколько часов начинается гелеобразование. ПВС растворим в ДМФА, глицерине, гликолях; устойчив к действию масел, жиров, алифатических и ароматических углеводородов, к действию разбавленных кислот и щелочей [91].
Ингибитор. (2,2,6,6 - тетраметилпиперидин-1-ил)оксил (ТЕМПО), Sigma Aldrich, степень чистоты 98% - гетероциклическое соединение, находящееся в форме кристаллов красно-оранжевого цвета, формула CgH^NO, Тпл= 36°С. Вещество представляет собой стабильный радикал. Используется, как стабилизатор при проведении окисления и полимеризации ненасыщенных полимеров, таких как акриловая кислота, бутадиен, стирол. Также применяется, как прерыватель радикальных полимеризационных процессов при производстве акриловых олигоэфиров, применяется при окислении первичных и вторичных спиртов до соответствующих альдегидов и кетонов в мягких условиях реакции [92] В работе использовался в качестве ингибитора процесса полимеризации стирола и метилметакрилата при определении константы инициирования.