Шолу
Акрил шайырлары жабындар, желімдер, маталар және пластиктерде кеңінен қолданылады. Жыл сайын әлемдік өндіріс көлемі 3 миллион тоннадан асады, ал қолдану салалары автомобиль бояулары, сәулеттік жабындар, қысымға сезімтал желімдер және оптикалық материалдарды қамтиды. Акрил мономерлерінің (метилметакрилат, бутил акрилат, акрил қышқылы және т.б.) полимерленуі молекулалық салмақты, полидисперстілікті және конверсияны бақылау үшін мұқият таңдалған еркін радикалды бастағыштарды қажет етеді.
AZO бастағыштары болжамды ыдырау кинетикасы, тізбек берудің минималдылығы және сарғаюға әкелетін оттегі бар жанама өнімдерсіз таза радикал түзуі арқасында акрил шайырын синтездеуде басты таңдауға айналды.
Химиялық механизм
AZO қосылыстары C–N байланысының гомолитикалық үзілуі арқылы ыдырайды, екі көміртек орталығы бар радикалдар түзеді және азот газы (N₂) бөлінеді. Ыдырау бірінші реттік кинетикаға бағынады және температураға тәуелді.
Негізгі реакция: R-N=N-R → 2 R• + N₂
Пероксид бастағыштарынан айырмашылығы, AZO радикалдары көміртек орталығына ие (оттегі орталығына емес), яғни:
- Сутегі абстракциясының азаюы — жанама реакциялар мен тармақталудың азаюы
- Тізбек беру тұрақтысының төмендеуі — жоғары молекулалық массаға қол жеткізуге мүмкіндік береді
- Пероксидтің жанама өнімдері жоқ — түстің тұрақтылығы мен ультракүлгінге төзімділік жақсарады
- Қоспаларға сезімтал емес — партиядан партияға көбірек қайталанымды
10 сағаттық жартылай ыдырау уақыты — негізгі таңдау критерийі: AIBN (65°C), AIVN (52°C), ACVA (суда 69°C).
Өнімдерге ұсыныстар
| Өнім | Химиялық атауы | CAS нөмірі | 10 сағ t1/2 (°C) | Үшін ең жақсы |
|---|---|---|---|---|
| AIBN | Азобис(изобутиронитрил) | 78-67-1 | 65 | Еріткіш негізіндегі акрил, жалпы мақсаттағы |
| AIBN | Азобис(изовалеронітрил) | 13472-08-7 | 52 | Төмен температуралы акрил, жылуға сезімтал мономерлер |
| ACVA (V-501) | 4,4-азобис(4-цианопентановая қышқылы) | 1899-79-8 | 69 (су) | Суда еритін, эмульсиялық акрил |
| V-601 | Диметил 2,2-азобис(2-метилпропионат) | 2589-57-3 | 66 | Жоғары тазалықтағы акрил, төмен түсті |
| V-65 | 2,2-азобис(2,4-диметилвалеронітрил) | 4419-11-6 | 51 | Жылдам қатаятын акрил, төмен температурада полимерленетін |
Салыстыру: акрилдерге арналған АЗО және органикалық пероксид бастағыштары
| Параметр | AIBN (AZO) | BPO (пероксид) |
|---|---|---|
| Радикалды тип | Көміртек негізді | Оттегі орталықталған |
| Тізбекті беру | Минималды | Маңызды |
| Молекулалық массасы (Mw) | Жоғары (200K-500K) | Төмен (100K-300K) |
| Полидисперстілік (PDI) | 1.5-2.0 | 2.0-3.0 |
| Түсі (Гарднер) | <1 (судай ақ) | 2-4 (жеңіл сары) |
| УФ тұрақтылығы | Өте жақсы | Орташа (пероксид қалдықтары) |
| Оттегіне сезімталдық | Орташа | Жоғары (пероксидтер O₂-пен әрекеттеседі) |
| Құны | Орташа | Төмен |
| Еритінді үйлесімділігі | Толюен, МЕК, ТХФ | Толлуол, МЕК, эфирлер |
Жобалық зерттеу: УФ-сәулеге төзімді автокөлік лак қабаты
Қатты бетті қаптау өндірушісі автомобильдерді қайта бояуға арналған УФ-сәулеге төзімді акрил мөлдір лак әзірлеуде болды. Олардың қолданыстағы BPO бастамашысымен акрил шайыры 1000 сағат QUV-B сынағынан кейін сарыла бастады (Gardner 3), бұл OEM сыртқы түрінің стандарттарына сай келмеді.
Шешім: Do Sender Chem толуол/МЕК (60:40) еріткіш қоспасында 0,5 салмақ пайызы AIBN бастағышын қолдануды және 75 °C-та 8 сағат бойы полимерленуді ұсынды. Мономер құрамы: MMA:BA:HEMA:AA = 55:35:7:3.
Нәтижелер:
- Бастапқы түс: Gardner <0,5 (судай ақ, Gardner 3-ден)
- QUV-B 2000 сағаттан кейін ΔE: 1,2 (4,8-ден — 75 %-ға жақсарды)
- Молекулалық салмақ Mw 350 000-ға дейін өсті (180 000-нан)
- PDI 2,8-ден 1,6-ға дейін қысқарды
- Ауа райының әсерінен кейін 20° жылтырлық сақталуы: 92% (78%-дан)
Еріткіш пен өңдеу жөніндегі ұсыныстар
Акрил шайырларын ерітіндіде полимерлеу үшін: (1) жоғары молекулалық салмақты шайырларға толуол немесе ксилол, төмен молекулалық салмақты шайырларға MEK немесе этил ацетатын қолданыңыз; (2) полимерлеу барысында азот қорғанысын сақтаңыз; (3) радикал концентрациясын ұстап тұру үшін бастағышты 2–3 бөлікте 2–4 сағат ішінде қосыңыз; (4) оңтайлы тұтқырлықты бақылау үшін қатты заттардың мөлшерін 50–60 % деңгейінде ұстау; (5) қалдық мономерді 1000 ppm-ден төмендету үшін полимерлеуден кейін 85–90 °C температурада 1 сағат бойы өңдеу. Эмульсиялық жүйелер үшін аниондық/неиондық беткі-белсенді заттар қоспасымен суда ерігіш ACVA қолданыңыз. Біздің команда мономер жүйеңіз бен мақсатты қасиеттеріңізге сүйене отырып бастағыш таңдау бойынша жекелендірілген ұсыныстар береді.