Производство химических волокон является наиболее перспективной, быстроразвивающейся отраслью промышленности полимерных материалов. По прогнозам в 2010 году мировое производство их достигнет 85млн. тонн. B последнее время наряду с разработкой и совершенствованием технологических процессов получения волокон общего назначения большое внимание уделяется и модифицированным химическим волокнам, обладающим специфическими свойствами – волокнам специального назначения 2, 3, 4-6). Из этой группы существенное внимание уделяется ионообменным материалам, которые благодаря особенностям строения(4структуры) имеют большое практическое значение. Иониты могут применяться в виде тканей, волокон, гранул, мембран, стержней и т.д.
Ионообменные материалы используются в процессах фракционирования, выделения и очистки органических и минеральных соединений, обессоливания и умягчения воды. Преимущества ионного обмена заключается в простоте метода, а в ряде случаев и его эффективности. Развитие способов сорбционной очистки и разделения веществ приводит к повышению интереса в изучении процесса ионного обмена, а также к изысканию новых перспективных сорбентов. Специальные свойства могут быть приданы принципиально всем материалам, выпускаемых промышленностью.
Темой данной работы явился синтез карбоксилсодержащего полимера на основе винилацетата и итаконовой кислоты для получения ионообменных материалов.
1. Теоретические основы радикальной сополимеризации.
Полимеры, используемые для ионообменных целей, получают реакцией сополимеризации двух или большего количества мономеров (7), Процесс сополимеризации может быть осуществлен: в блоке (массе) жидких мономеров в присутствии инициатора. Вязкость системы постепенно возрастаете, в результате образуется сплошная масса твердого полимера; в растворе:
а) мономеры и образующийся сополимер растворимы в растворителе. В результате образуется раствор полимера. Способ называется лаковым.
б) мономеры растворимы, а образующийся сополимер нерастворимый в растворителе и выпадает в осадок.
В гетерофазной среде, когда необходима дисперсная среда эмульгатор:
а) эмульсионная или латексная
б) суспензионная или бисерная
При сополимеризации получается продукт, в котором мономерные единицы распределены вдоль каждой полимерной цепи. Физические свойства сополимеров в основном, определяются количеством и распределением мономерных единиц вдоль цепи.
Радикальная полимеризация
Реакция полимеризации или сополимеризации винилацетата протекает по методу радикальной полимеризации.
Радикальная полимеризация проходит с образованием свободных радикалов, при этом необходимым является наличие инициатора (8).
При полимеризации происходит распад инициатора с образованием свободных радикалов и молекула винилацета взаимодействует с ним. Процесс образования каждой макромолекулы включает несколько элементарных актов:
а) инициирование реакции;
б) рост цепи;
в) обрыв роста цепи.
г) Наиболее длительным, а, следовательно, и определяющим общую скорость полимеризации является инициирование. Распад инициатора может протекать под действием температуры. При температуре 70°С исходит распад парофора с образованием свободных радикалов:
б) Реакция роста цепи состоит в присоединении молекул мономера к макрорадикалу. Рост каждой макромолекулы на ранних стадиях полимеризации длится доли секунды, и константа скорости реакции роста на этих стадиях остается постоянной:
