Реферат по предмету "Химия"


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

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ТРИС- (2-КАРБАМОИЛЭТИЛ)АМИНА НА ИНИЦИИРОВАНИЕ ПОЛИМЕРИЗАЦИИ АКРИЛАМИДА
При полимеризации акриламида в щелочных растворах врезультате реакции между акриламидом и аммиаком, образующимся при гидролизеамидных групп, происходит образование трис- (2-карбамоилэтил) амина (ТКА) [1], который дает с персульфатами,используемыми в качестве инициаторов полимеризации акриламида,окислительно-восстановительную систему [2], вследствие чего резко меняютсякинетика инициирования и, следовательно, параметры всего процесса и свойстваполимера. Кроме того, система персульфат — ТКА представляет самостоятельныйинтерес для инициирования полимеризации в водной среде (ввиду доступности ТКА)[3] и как модель для изучения реакции между третичными аминами и перекисями. Всвязи с этим представляют интерес установление влияния ТКА на гомолитическийраспад персульфата в различных условиях и природа веществ, образующихся врассматриваемой редокс-системе, а также особенности полимеризации акриламида вводных растворах, инициируемой персульфатом калия и специально добавленным ТКА.
Дляопытов использовали ТКА с т. пл. 185° (из смеси пропанола-2 и воды),синтезированный из акриламида и аммиака согласно [4]. Персульфат калия (ч.) (ГОСТ 4146-65), КОН (ч.) (ГОСТ 4203-65) и бисульфат калия(ч.) (ГОСТ 4223-65) дополнительной очистке не подвергали. Акриламид триждыперекристаллизовывали из бензола. Во всех опытах применяли бидистиллированнуюводу.
Концентрациюперсульфата калия определяли полярографически по ранее описанной методике [2].Содержание свободного ТКА в водных растворах контролировали путем потенциометрическоготитрования ОД н. раствором НС1, используя рН-метр рН-340. О ходе полимеризациисудили по убыли в растворе концентрации акриламида, определяемойбромид-броматным методом. Характеристическую вязкость полимеров определяли в10%-ном водном растворе NaCl при20±0,05°, используя вискозиметр ВПЖ-2 с диаметром капилляра 0,56 мм.
Приустановлении природы продуктов взаимодействия персульфата калия и ТКА смешивалипо 25 мл водных растворов исходных веществ (0,434 и 0,868 моль/лсоответственно) и выдерживали смесь в течение 1 ч при 20°. Далее растворконцентрировали в вакууме при 40-50° до уменьшения объема смеси в ~3 раза посравнению с первоначальным. Выделившиеся кристаллы (2,98 г)перекристаллизовывали из воды и анализировали на содержание азота (по Кьельдалю)и сульфат-ионов (весовым методом). В маточном растворе бромид-броматным методомопределяли содержание непредельных соединений, и с помощью реакции ссернокислым гидроксил-амином и последующего титрования выделившейся сернойкислоты определяли концентрацию карбонильных соединений. Качественноприсутствие в реакционной смеси карбонильных соединений обнаруживали с помощьюреакции с 2,4-динитро-фенилгидразином.
Дляисследования кинетики взаимодействия в системе персульфат — ТКА навескиисходных веществ растворяли в отдельных порциях воды (20°), после чего сливалиих и по ходу реакции отбирали пробы для анализов. Полимеризацию акриламида проводилипо методике, описанной в работе [5].
Исходи из данных по предельной степени превращенияперсульфата калия (ПСК) под действием различных количеств ТКА было показано, что в отсутствиекаких-либо добавок ПСК реагирует с ТКА в соотношении 1:2. Однако из кинетических кривых (рис. 1), полученных при разных соотношениях реагентов, видно, что вначальный период ПСК и ТКА расходуются в эквимольном соотношении, адополнительное количество ТКА вступает в реакцию лишь после того, какзначительная часть ПСК уже прореагировала. На основании этих данных можнозаключить, что

/>
Рис.1. Кинетические кривые расхода ПСК (а) и ТКА (б) при мольном соотношенииреагентов: 1 — 1:0,36; 2-1:0,5; 3-1:1; 4-1:2. [ПСК]=0,069моль/л, вода, 20°
ТКА приобретает неактивную форму по накоплении в системепродуктов реакции ПСК с ТКА. При изучении солеобразного продукта, выпавшего восадок после концентрирования реакционной смеси, выявлено отсутствие в немкалия и наличие сульфат-ионов и азота, содержание которых близко к содержаниюих в соли ТКА и серной кислоты. Выделенное вещество, так же как и полученныйвстречным синтезом из ТКА и серной кислоты сульфат ТКА, плавится с разложениемпри 192—193°. Кроме того, при обработке полученного сульфата едким кали ТКА былвыделен в виде свободного основания. Выход соли при взаимодействии ТКА и ПСК всоотношении 2: 1 в расчете на исходный ТКА составил 49,4%, т. е. половина ТКАпревращается в ходе реакции в соль.
Образование сульфата ТКА в реакции ПСК и ТКА сопровождаетсяпоявлением в маточном растворе соединений, содержащих двойные углерод-углеродныесвязи и карбонильные группы. Так, в растворе, полученном в результатевзаимодействия ПСК и ТКА при начальных концентрациях 0,092 и 0,184 моль/л,обнаружено 0,045 г-экв/л непредельных соединений и 0,046 г-экв/л соединений,содержащих карбонильные группы. Таким образом, на основании приведенных данныхи с учетом схемы окисления третичных аминов перекисями, предложенной в работе[6], взаимодействие ТКА с ПСК
/>
/>
происходит через промежуточное образование катион-радикала R3NTи радикала KOS020, которые при отсутствии акцепторов радикалов реагируютс образованием енамина, вторичного амина и альдегида, а также бисульфата калия. Последний нейтрализует третичный амин и переводит егов неактивную по отношению к ПСК форму. Очевидно, что и продукты реакции (енамини вторичный амин) подобно ТКА реагируют с бисульфатом калия и находятся в реакционной смеси в виде солей.
Подтверждением того, что протонированный ТКА не вступает вокислительно-восстановительную реакцию с ПСК, явился опыт с добавкой к смесиуказанных веществ бисульфата калия в количестве, достаточном для нейтрализацииТКА, при этом содержание ПСК всмеси не менялось (рис. 2). Напротив, при проведении реакции в щелочной среде(с добавкой эквимольного по отношению к ПСК количества КОН) ход кинетическойкривой убыли ПСК (рис. 2) показывает, что до глубоких степеней превращения ПСКвзаимодействует с ТКА в соотношении 1: 1 вследствие нейтрализации бисульфатакалия более сильным, чем
ТКА, основанием. В буферном растворе с рН 6,85, где, так жекак и в щелочном растворе, нивелируется действие бисульфата калия, реагентывступают в реакцию в практически эквимольных количествах (рис. 2).
Из приведенных данных вытекает, что система ПСК — ТКА можетбыть использована для инициирования полимеризации лишь в нейтральных и щелочныхсредах. Изменяя рН среды, можно регулировать скорость распада ПСК под действиемТКА и, следовательно, скорость полимеризации и среднюю молекулярную массуполимера.
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 негоатом водорода, но и с молекулой мономера, вызывая его полимеризацию
/>
/>
Обрыв цепи в этой системе, очевидно, основан не только надиспро-порционировании и рекомбинации макрорадикалов, но протекает и врезультате взаимодействия макрорадикалов с катион-радикалом R3N* например, посхеме
/>
Катион R2N=CHCH2CONH2 по описанной вышесхеме (1) превращается далее в енамин, вторичный амин и альдегид. Образованиекарбонильного соединения при полимеризации акриламида в присутствии системы ПСК— ТКА подтверждено нами экспериментально.
Увеличение скорости распада персульфатного инициатора поддействием ТКА, естественно, приводит к ускорению полимеризации и уменьшениюхарактеристической вязкости [т]] полимера (уменьшение [г] частично обусловлено также и тем, что ТКАявляется 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 полученполимер с [Ti]=7,6 дл/г и выходом 96%; при одновременномприсутствии 0,035 вес.% ТКА за то же время практически получено 100%полиакриламида с [т]] = =3,7 дл/г. Однако использование системы ПСК — ТКАпозволяет понизить температуру синтеза и получить высокомолекулярныйполиакриламид с приемлемой скоростью: при 20° под действием одного только ПСКполимеризация акриламида не идет, тогда как при той же температуре в результатеполимеризации в водном растворе, содержащем 7 вес.% акриламида, 0,04 вес.% ПСКи 0,035 вес.% ТКА, в течение 2 ч получен полимер с [Л] = = 11,0 дл/г при выходе96%.
/>
Рис. 3.Кинетические кривые расхода акриламида (а) и персульфатакалия (б) в ходеполимеризации без добавок (1), в присутствии0,035% ТКА (2) и 0,55% аммиака (3). Вода, 50°

ТКА легко образуется in situ при проведении полимеризации акриламида в водно-аммиачных и щелочныхрастворах, на что указывают данные, приведенные на рис. 3. Видно, что скоростиполимеризации и разложения инициатора в значительной степени увеличиваются привведении в систему аммиака. Обращает на себя внимание, что скорость разложенияПСК в течение полимеризации с добавкой аммиака сохраняет практически постоянноезначение, несмотря на быстрое понижение концентрации ПСК. Этот эффект можетбыть объяснен ростом в полимеризационном растворе содержания соединений,способных эффективно восстанавливать ПСК, т. е. ТКА и сопутствующих емупервичного и вторичного аминов; [п]полимера уменьшается от 7,6 дл/г в опыте без аммиака до 1,95 дл/г в егоприсутствии.
При использовании в процессе полимеризации гидроокисинатрия скорости расхода мономера и инициатора также увеличиваются по сравнениюс полимеризацией в нейтральном растворе, причем кинетические кривые измененияконцентраций в течение процесса носят S-образный характер. В начальный период полимеризации, когда в системееще нет аммиака, а значит и аминов, разложение инициатора протекает с небольшойскоростью. По мере накопления аммиака, образующегося при гидролизе амидныхгрупп, в растворе появляются амины, приводящие к увеличению скоростиинициирования, что находит отражение в уменьшении [п] полимеров.

ЛИТЕРАТУРА
 
1. Громов В. Ф., Шейнкер А. П., Хомиковский Н. М., Абкин А.Д. Высокомолек. соед. А, 1974, т. 16, № 2, с. 365.
2. Зильберман Е. Н., Абрамова Л. И., Афонъшин Г. Н.,Бражкина С. Н. Высокомолек. соед. Б, 1980, т. 22, № 10, с. 774.


Не сдавайте скачаную работу преподавателю!
Данный реферат Вы можете использовать для подготовки курсовых проектов.

Поделись с друзьями, за репост + 100 мильонов к студенческой карме :

Пишем реферат самостоятельно:
! Как писать рефераты
Практические рекомендации по написанию студенческих рефератов.
! План реферата Краткий список разделов, отражающий структура и порядок работы над будующим рефератом.
! Введение реферата Вводная часть работы, в которой отражается цель и обозначается список задач.
! Заключение реферата В заключении подводятся итоги, описывается была ли достигнута поставленная цель, каковы результаты.
! Оформление рефератов Методические рекомендации по грамотному оформлению работы по ГОСТ.

Читайте также:
Виды рефератов Какими бывают рефераты по своему назначению и структуре.

Сейчас смотрят :

Реферат Особенности распределения доходных полномочий между уровнями бюджетной системы РФ
Реферат Jane Goodall Essay Research Paper Jane Goodall
Реферат Профілактика хірургічної інфекції
Реферат Привязывание (бандаж)
Реферат Constitution Essay Research Paper The ConstituionA case
Реферат Сатира Маяковского по стихотворениям Прозаседавшиеся, О дряни
Реферат Kiss Me Kate The Taming Of The
Реферат Экономические показатели работы автотранспортного предприятия
Реферат Разработка автоматического управления процесса сушки полидисперсных материалов во взвешенно-закр
Реферат Бюжетные расходы на социальную сферу и обслуживание государственного долга
Реферат Organized Crime Essay Research Paper Organized Crime
Реферат Memory Seeds Essay Research Paper Eternal Seeds
Реферат Исследование психолого-педагогических причин неуспеваемости младшего школьника в учебной деятельности и путей их преодоления
Реферат Современны ли сейчас понятия доброта , милосердие , отзывчивость
Реферат Фатима Арсанова