Акрил қышқыл негізінде суда еритін ұнтақ тәрізді полимерлерді алу
КІРІСПЕ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..4
1. ӘДЕБИЕТТІК ШОЛУ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 6
1.1. Суда еритін полиэлектролиттер, оларды алу қасиеттері ... ... ... ... ... ... ... ..6
1.2. Акрил қышқылы негізінде алынған суда еритін полиэлектролиттер ... ...14
2. ЭКСПЕРИМЕНТТІК БӨЛІМ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 26
2.1 Бастапқы заттарды таңдау ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..26
2.2 Зерттеу әдістері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 26
2.3 Акрил қышқыл негізінде суда еритін ұнтақ тәрізді полимерлерді алу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..29
2.4. Топырақтың жасанды құрылымын түзгіш ретінде қолданылатын ұнтақ тәрізді полиэлектролиттердің әсерін зерттеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .32
3.ҚОРЫТЫНДЫ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..38
4.ПАЙДАЛАНҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...39
1. ӘДЕБИЕТТІК ШОЛУ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 6
1.1. Суда еритін полиэлектролиттер, оларды алу қасиеттері ... ... ... ... ... ... ... ..6
1.2. Акрил қышқылы негізінде алынған суда еритін полиэлектролиттер ... ...14
2. ЭКСПЕРИМЕНТТІК БӨЛІМ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 26
2.1 Бастапқы заттарды таңдау ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..26
2.2 Зерттеу әдістері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 26
2.3 Акрил қышқыл негізінде суда еритін ұнтақ тәрізді полимерлерді алу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..29
2.4. Топырақтың жасанды құрылымын түзгіш ретінде қолданылатын ұнтақ тәрізді полиэлектролиттердің әсерін зерттеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .32
3.ҚОРЫТЫНДЫ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..38
4.ПАЙДАЛАНҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...39
Тақырыптың актуальдылығы. Еліміздің халық шаруашылығын дамытудың басты бағыттарының бірі өнімдердің сапасын арттыру және халық шаруашылығындағы пайдаланылатын өнімдерді үнемдей білу.
Соңғы уақыттарда халық шаруашылығында полимерлі препараттарға аса назар аударылуда. Олар керамика өндірісімен терең саңлауды бұрғылауға саз балшық минералды суспензиясының технологиялық және құрлымдық-механикалық құрамын арттыру, жақсарту үшін қосымша ретінде қолданылады.
Өндіріс қалдықтарынан және мономерлер негізінде берілген қасиеттеріне қарай жаңа материалдар, түйіршік және ұнтақ тәрізді беттік активті заттар сонымен қатар жоғары молекулалы суда еритін полимерлі заттар алудың ғылыми негізін жасау және оларды дисперсті жүйелердің қасиеттерін іріктеуде қолдану қазіргі заманғы коллоидты химияның алдындағы негізгі міндеті болып табылады.
Осы жұмыста уақытқа байланысты алынған сополимер мочевина акрил қышқылы құрылым жасаушының құрылым – механикалық қасиеттері анықталып, алынған сулы агрегат түрдегі топырақ сапасының құрлымына әсері түсіндіріліп зерттелді.
Жұмыстың мақсаты: Мочевина және акрил қышқылы негізінде сополимерлеу реакциясы жәрдемінде суда еритін полиэлектролиттің алыну әдістемесі мен технологиясынөңдеуі қарастырылады және физика-химиялық қасиеттері зерттеліп коллоидты-химиялық қасиеттерін реттеу үшін мүмкін болатын қолдану аймақтары анықталған.
Ғылыми жаңалығы: Мочевина және акрил қышқылы негізінде суда еритін СМАҚ сополимерін алыну әдістемесі оптималды шарты, функционалдық құрамы, полиэлектролиттік сипаты анықталды.
Соңғы уақыттарда халық шаруашылығында полимерлі препараттарға аса назар аударылуда. Олар керамика өндірісімен терең саңлауды бұрғылауға саз балшық минералды суспензиясының технологиялық және құрлымдық-механикалық құрамын арттыру, жақсарту үшін қосымша ретінде қолданылады.
Өндіріс қалдықтарынан және мономерлер негізінде берілген қасиеттеріне қарай жаңа материалдар, түйіршік және ұнтақ тәрізді беттік активті заттар сонымен қатар жоғары молекулалы суда еритін полимерлі заттар алудың ғылыми негізін жасау және оларды дисперсті жүйелердің қасиеттерін іріктеуде қолдану қазіргі заманғы коллоидты химияның алдындағы негізгі міндеті болып табылады.
Осы жұмыста уақытқа байланысты алынған сополимер мочевина акрил қышқылы құрылым жасаушының құрылым – механикалық қасиеттері анықталып, алынған сулы агрегат түрдегі топырақ сапасының құрлымына әсері түсіндіріліп зерттелді.
Жұмыстың мақсаты: Мочевина және акрил қышқылы негізінде сополимерлеу реакциясы жәрдемінде суда еритін полиэлектролиттің алыну әдістемесі мен технологиясынөңдеуі қарастырылады және физика-химиялық қасиеттері зерттеліп коллоидты-химиялық қасиеттерін реттеу үшін мүмкін болатын қолдану аймақтары анықталған.
Ғылыми жаңалығы: Мочевина және акрил қышқылы негізінде суда еритін СМАҚ сополимерін алыну әдістемесі оптималды шарты, функционалдық құрамы, полиэлектролиттік сипаты анықталды.
1. Аскарова М.А. Синтез и исследование полимеров и сополимероэфиров акриловой, метакриловой и итаконовой кислот. Авт. докт. дисс. Ташкент-1966 г.
2. Авт.св. СССР 185 052, 1966г. Способ получения полимеров. Чернева Е.П., Каргин В.А., Токарь Е.Г., Туницкий Е.Н.
3. Бочкарев Г.Р. О механизме флокуляции суспензий полиакриламидом // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. —М.,1963. N3. —с. 102-108.
4. Бреселер С.Е., Ерусалимский Б.Л. Физико-химия макромолекул. М.-Л.: "Наука", 1965.-c.276.
5. Вейцер Ю. И., Колобов З.А., Стерина P.M. Механизм флокулирующего действия технического полиакриламида//Научные труды Академии коммунального хозяйства, вып. 22-М., 1963.-с. 19-36.
6. Воларович М.П., Лиштван И.И., Чураев Н.В. Структурно-механические свойства и их изменение при действии добавок. Колл. журнал, 1960 г. 22 т. N5. 546-552 стр.
7. Воларович М.П., Лазовская Н.В. Ротационные вискозиметры для исследования реологических свойств диспермных систем высокомолекулярных соединений и смазки. Колл. журнал, 1965 г. 28 т. N2. 198-213 стр.
8. Горловский С.И., Хайнман P. 06 особенностях действия высокомолекулярных флокулянтов // Обогащения руд. 1961 г. N4. 24-27 стр.
9. Датск. Патент 76 796. 1954 г. Способ получения конденсационных смол из мочевины и формальдегида. К.Г.
10. Дергин Б.В. Современное состояние теории устойчивости лиофобных суспензий и золей // Труды 3-ей Всесоюзной конференции по коллидной химии. Москва-1956 г. 225-249 стр.
11. Дерягин Б.В. К вопросу об изложении в курсах коллоидной химии устойчивости коолидов // Кол.журн. 1961 г. 23т. N3. 361-369 стр.
12. Комаров B.C. Адсорбционно-структурные, физико-химические и каталитические свойства глин. -Минск: "Наука и техника", 1970г. 23 стр.
13. Кистер Э.Г. Химическая оброботка буровых растворов. М: Недра, 1972 г. 373 стр,
14. Круглицкий Н.Н., Агабальянц Э.Г. Методы физико-химического анализа промывочных жидкостей. Киев: Техника, 1972 г. 160 стр.
15. Куколев Г.В., Пелец И.И., Сенченко Г.Д. Исследование методом инфракрасной спектроскопии влияния поверхностно-активных веществ на структуру каолинита // Журн. приклад. спектроскопии. 1961 г. 23 т. N5. 615-620 стр.
16. Koral J., Verlman R7 The adsorption of polyvini acetate // The Journal of Phys. Chem. 1958. 62-V. N5. 541-550p.
17. Лунин А.Ф., Пушкин Я.М. Гомополиконденсация мочевины в полицианамид-азотсодержащий полимер с сопряженными двойными связями. М:-1964 г. 59-65 стр.
18. La Mer V.K. Roberts H.S. Floculation subsidense and filtration of phosphate slimes // The Journal of Phys. Chem. 1958. 12 V. 566-574p.
19. La Mer V.K. Roberts H.S. Floculation subsidense and filtration of phosphate slimes // The Journal of Phys. Chem. 1964. 19 V. N4. 323-328p.
20. Максимов В.Л., Сахарова М.Г., Александрова Е.М. Агрегативная устойчивость гидродисперсий в присутствии различных поверхностно-активных везеств// Химия и технология.-1969.-T.11-N.-C1247-1252.
21. Моравец Г. Макромолекулы в растворе. М.: "Мир",1967.-с. 266-270, 280-282.
22. Овчаренко Ф.Д., Круглицкий Н.Н., Ничипоренко С.П., Третенник В.Ю. Исследования в области физико-химической механики дисперсий глинистых минералов. Киев: "наукова думка", 1965г. 178 стр.
23. Перышкина Н.Г., Солдатов B.C., Сударикова Н.И. Влияние термической обработки на свойства ионообменной смолы КБ-4 2П. Пластмассы. 1966 г. N4. 60-63 стр.
24. Патент США 2 945 013. Способ получения водорастворимых сополимеров акриловой кислоты и 2-этилгексиловых эфиров акриловой кислоты. Ott John B.
25. Песков Н.П. Физико-химические основы коллоидной науки. 2-ое изд., пераб. и доп. М: ОНТИ, 1934 г. 458 стр.
26. Патент США 2 669 551, 1954 г. Мочевиноформальдегидная смола и способ ее получения. Voughan Thomas
27. Ребиндер П.А. Образование и механические свойства дисперсных структур физико-химической механики силикатных дисперсий // ЖВХО им. Менделеева Д.И. 1963 г. 8т. N2. 162-169 стр.
28. Ребиндер П.А. Процессы структурообразования в дисперсных системах // Физико-химическая механика почв грунтов глин и строительных материалов. Ташкент: ФАН Уз ССР-1966 г. 9-25 стр.
29. Ребиндер П.А. Стабилизация дисперсных систем (суспензий, эмульсий и пен) поверхностно-активными веществами // Журн. Физ. Химии. 1930 г. 4т. N5. 533-551 стр.
30. Ребиндер П.А., Венстрем Е.К. К физике пен и эмульсий (к физике коллоидов) // Журн. Физ. Химии.1958 г. 20т. N5. 527-538 стр.
31. Савицкая М.Н. Получение полиэлектролитов на основе производных метакриловой и акриловой кислот. Журн. Приклодной химий, 1959.-T.32.-N8-C.1797-1802.
32. Скальская И.Л., Семанаш А.Ф., Ланчинский В.И., Радул Н.М. Применение гидролизованного полиакрилонитрила для стабилизации глинистых растворов // Бурение-1964 г. N7. 18 стр.
33. Сатаев М.К., Ахмедов К.С. Водорастворимые полиэлектролиты для бурения. Ташкент: 1998 г. 152 стр.
34. Фукс Г.И., Глазман Ю.М. Фактор агрегативной устойчивости коллоидных дисперсий // Успехи коллоидной химии. М-1973г. 140-158 стр.
35. Фукс Г.И. Влияние состава граничных слоев на коагуляционные и фракционные взаимодействия. М.: AH CCCP. 1965 г. 102 стр.
36. Франц. Патент 1 111 139, 1956. Получение растворимых в воде продуктов полимеризации. Badische Anilin, Sodv Fadrik A.G.
37. Франц. патент 1 027 811, 1953 г. Способ получения мочевино-альдегидных смол. М.А.
38. Frish H.L. Simha R. The adsorption of blexle macromol // The Journal of Phys. Chem. 1958. 58 V. 512-517p.
39. Хамраев С.С. Влияние природы ПАВ на устойчивость и структурообразование в суспензиях порошков минералов // Физико-химические основы применения ПАВ.-Ташкент: ФАН Уз ССР. 1977 г. 257-271 стр.
40. Хамраева С.С., Ягудаев М.Р., Арипов Э.А. Изучение структурообразователей в бентонитовых глинах методом спектроскопии // Кол. журн. 1965 г. 27 т. N1. 121-126 стр.
41. Щукин Е.Д., Перцов А.В., Амелина Е.А. Коллоидная химия. Москва: изд-во МГУ, 1982 г. 348 стр.
42. Щукин Е.Д., Перцов А.В., Амелина Е.А. Коллоидная химия. Москва: изд-во МГУ, 1982 г. 348 стр.
2. Авт.св. СССР 185 052, 1966г. Способ получения полимеров. Чернева Е.П., Каргин В.А., Токарь Е.Г., Туницкий Е.Н.
3. Бочкарев Г.Р. О механизме флокуляции суспензий полиакриламидом // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. —М.,1963. N3. —с. 102-108.
4. Бреселер С.Е., Ерусалимский Б.Л. Физико-химия макромолекул. М.-Л.: "Наука", 1965.-c.276.
5. Вейцер Ю. И., Колобов З.А., Стерина P.M. Механизм флокулирующего действия технического полиакриламида//Научные труды Академии коммунального хозяйства, вып. 22-М., 1963.-с. 19-36.
6. Воларович М.П., Лиштван И.И., Чураев Н.В. Структурно-механические свойства и их изменение при действии добавок. Колл. журнал, 1960 г. 22 т. N5. 546-552 стр.
7. Воларович М.П., Лазовская Н.В. Ротационные вискозиметры для исследования реологических свойств диспермных систем высокомолекулярных соединений и смазки. Колл. журнал, 1965 г. 28 т. N2. 198-213 стр.
8. Горловский С.И., Хайнман P. 06 особенностях действия высокомолекулярных флокулянтов // Обогащения руд. 1961 г. N4. 24-27 стр.
9. Датск. Патент 76 796. 1954 г. Способ получения конденсационных смол из мочевины и формальдегида. К.Г.
10. Дергин Б.В. Современное состояние теории устойчивости лиофобных суспензий и золей // Труды 3-ей Всесоюзной конференции по коллидной химии. Москва-1956 г. 225-249 стр.
11. Дерягин Б.В. К вопросу об изложении в курсах коллоидной химии устойчивости коолидов // Кол.журн. 1961 г. 23т. N3. 361-369 стр.
12. Комаров B.C. Адсорбционно-структурные, физико-химические и каталитические свойства глин. -Минск: "Наука и техника", 1970г. 23 стр.
13. Кистер Э.Г. Химическая оброботка буровых растворов. М: Недра, 1972 г. 373 стр,
14. Круглицкий Н.Н., Агабальянц Э.Г. Методы физико-химического анализа промывочных жидкостей. Киев: Техника, 1972 г. 160 стр.
15. Куколев Г.В., Пелец И.И., Сенченко Г.Д. Исследование методом инфракрасной спектроскопии влияния поверхностно-активных веществ на структуру каолинита // Журн. приклад. спектроскопии. 1961 г. 23 т. N5. 615-620 стр.
16. Koral J., Verlman R7 The adsorption of polyvini acetate // The Journal of Phys. Chem. 1958. 62-V. N5. 541-550p.
17. Лунин А.Ф., Пушкин Я.М. Гомополиконденсация мочевины в полицианамид-азотсодержащий полимер с сопряженными двойными связями. М:-1964 г. 59-65 стр.
18. La Mer V.K. Roberts H.S. Floculation subsidense and filtration of phosphate slimes // The Journal of Phys. Chem. 1958. 12 V. 566-574p.
19. La Mer V.K. Roberts H.S. Floculation subsidense and filtration of phosphate slimes // The Journal of Phys. Chem. 1964. 19 V. N4. 323-328p.
20. Максимов В.Л., Сахарова М.Г., Александрова Е.М. Агрегативная устойчивость гидродисперсий в присутствии различных поверхностно-активных везеств// Химия и технология.-1969.-T.11-N.-C1247-1252.
21. Моравец Г. Макромолекулы в растворе. М.: "Мир",1967.-с. 266-270, 280-282.
22. Овчаренко Ф.Д., Круглицкий Н.Н., Ничипоренко С.П., Третенник В.Ю. Исследования в области физико-химической механики дисперсий глинистых минералов. Киев: "наукова думка", 1965г. 178 стр.
23. Перышкина Н.Г., Солдатов B.C., Сударикова Н.И. Влияние термической обработки на свойства ионообменной смолы КБ-4 2П. Пластмассы. 1966 г. N4. 60-63 стр.
24. Патент США 2 945 013. Способ получения водорастворимых сополимеров акриловой кислоты и 2-этилгексиловых эфиров акриловой кислоты. Ott John B.
25. Песков Н.П. Физико-химические основы коллоидной науки. 2-ое изд., пераб. и доп. М: ОНТИ, 1934 г. 458 стр.
26. Патент США 2 669 551, 1954 г. Мочевиноформальдегидная смола и способ ее получения. Voughan Thomas
27. Ребиндер П.А. Образование и механические свойства дисперсных структур физико-химической механики силикатных дисперсий // ЖВХО им. Менделеева Д.И. 1963 г. 8т. N2. 162-169 стр.
28. Ребиндер П.А. Процессы структурообразования в дисперсных системах // Физико-химическая механика почв грунтов глин и строительных материалов. Ташкент: ФАН Уз ССР-1966 г. 9-25 стр.
29. Ребиндер П.А. Стабилизация дисперсных систем (суспензий, эмульсий и пен) поверхностно-активными веществами // Журн. Физ. Химии. 1930 г. 4т. N5. 533-551 стр.
30. Ребиндер П.А., Венстрем Е.К. К физике пен и эмульсий (к физике коллоидов) // Журн. Физ. Химии.1958 г. 20т. N5. 527-538 стр.
31. Савицкая М.Н. Получение полиэлектролитов на основе производных метакриловой и акриловой кислот. Журн. Приклодной химий, 1959.-T.32.-N8-C.1797-1802.
32. Скальская И.Л., Семанаш А.Ф., Ланчинский В.И., Радул Н.М. Применение гидролизованного полиакрилонитрила для стабилизации глинистых растворов // Бурение-1964 г. N7. 18 стр.
33. Сатаев М.К., Ахмедов К.С. Водорастворимые полиэлектролиты для бурения. Ташкент: 1998 г. 152 стр.
34. Фукс Г.И., Глазман Ю.М. Фактор агрегативной устойчивости коллоидных дисперсий // Успехи коллоидной химии. М-1973г. 140-158 стр.
35. Фукс Г.И. Влияние состава граничных слоев на коагуляционные и фракционные взаимодействия. М.: AH CCCP. 1965 г. 102 стр.
36. Франц. Патент 1 111 139, 1956. Получение растворимых в воде продуктов полимеризации. Badische Anilin, Sodv Fadrik A.G.
37. Франц. патент 1 027 811, 1953 г. Способ получения мочевино-альдегидных смол. М.А.
38. Frish H.L. Simha R. The adsorption of blexle macromol // The Journal of Phys. Chem. 1958. 58 V. 512-517p.
39. Хамраев С.С. Влияние природы ПАВ на устойчивость и структурообразование в суспензиях порошков минералов // Физико-химические основы применения ПАВ.-Ташкент: ФАН Уз ССР. 1977 г. 257-271 стр.
40. Хамраева С.С., Ягудаев М.Р., Арипов Э.А. Изучение структурообразователей в бентонитовых глинах методом спектроскопии // Кол. журн. 1965 г. 27 т. N1. 121-126 стр.
41. Щукин Е.Д., Перцов А.В., Амелина Е.А. Коллоидная химия. Москва: изд-во МГУ, 1982 г. 348 стр.
42. Щукин Е.Д., Перцов А.В., Амелина Е.А. Коллоидная химия. Москва: изд-во МГУ, 1982 г. 348 стр.
МАЗМҰНЫ
КІРІСПЕ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..4
1. ӘДЕБИЕТТІК ШОЛУ
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... 6
1.1. Суда еритін полиэлектролиттер, оларды алу
қасиеттері ... ... ... ... ... ... . ... .6
1.2. Акрил қышқылы негізінде алынған суда еритін
полиэлектролиттер ... ...14
2. ЭКСПЕРИМЕНТТІК
БӨЛІМ ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...26
2.1 Бастапқы заттарды
таңдау ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... 26
2.2 Зерттеу
әдістері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ... ... ... 26
2.3 Акрил қышқыл негізінде суда еритін ұнтақ тәрізді полимерлерді
алу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..29
2.4. Топырақтың жасанды құрылымын түзгіш ретінде қолданылатын ұнтақ
тәрізді полиэлектролиттердің әсерін
зерттеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .32
3.ҚОРЫТЫНДЫ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ... ... .38
4.ПАЙДАЛАНҒАН
ӘДЕБИЕТТЕР ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...39
Реферат
Дипломдық жұмыстың көлемі 40 беттен, 3 суреттен, 2 кестеден, кіріспеден,
қорытындыдан, 42 қолданылған әдеби материалдар тізімінен тұрады.
Негізгі терминдер: полимер гель, сополимер, полиэлектролит, мочевина, акрил
қышқылы, инициатор, тұтқырлық, тұндыру, диоксан, температура,
электрөткізгіштік, суспензия, поликонденсация, полимеризация, дистилят,
беттік керілу, конденсат, коагуляция, құрылым жасаушылық, фильтрация,
физика-химиялық қасиеттер.
Дипломдық зерттеудің мақсаты: мочевина және акрил қышқылы негізінде
сополимерлеу реакциясы жәрдемінде суда еритін ұнтақ тәрізді
полиэлектролиттің алыну әдістемесі қарастырылып және физика-химиялық
қасиеттері зерттелді.
Зерттеу обьектісі: Өндірістік қалдықтардан және мономерлер негізінде жоғары
молекулалы суда еритін полимерлі заттар алынды.
Зерттеудің ғылыми жаңалығы: Акрил қышқылы және мочевина негізінде
сополимерлеу реакциясы нәтижесінде суда еритін ұнтақ тәрізді СПМАК
сополимерінің алыну әдістемесі, оптималды шарты, функционалдық құрамы,
полиэлектролиттік сипаты анықталды.
Дипломдық зерттеудің әдістері: СМАК суда еритін ұнтақ тәрізді
полиэлектролитін зерттеу барысында физика және коллоидты –химиялық
әдістермен комплекстері қолданылды (элементтік анализ, термогравиметрия, ИҚ-
спектроскопия, кондуктометрия, вискозиметрия, потенциометрия және т.б.).
Сондай-ақ зерттелетін полиэлектролиттердің үлгілерін зерттеу үшін бос және
әлсіз байланысқан электролитерден және басқа қоспалардан тазалау үшін
диализ және қайта тұндыру әдістері қолданылды.
Кіріспе
Тақырыптың актуальдылығы. Еліміздің халық шаруашылығын дамытудың басты
бағыттарының бірі өнімдердің сапасын арттыру және халық шаруашылығындағы
пайдаланылатын өнімдерді үнемдей білу.
Соңғы уақыттарда халық шаруашылығында полимерлі препараттарға аса
назар аударылуда. Олар керамика өндірісімен терең саңлауды бұрғылауға саз
балшық минералды суспензиясының технологиялық және құрлымдық-механикалық
құрамын арттыру, жақсарту үшін қосымша ретінде қолданылады.
Өндіріс қалдықтарынан және мономерлер негізінде берілген қасиеттеріне
қарай жаңа материалдар, түйіршік және ұнтақ тәрізді беттік активті заттар
сонымен қатар жоғары молекулалы суда еритін полимерлі заттар алудың ғылыми
негізін жасау және оларды дисперсті жүйелердің қасиеттерін іріктеуде
қолдану қазіргі заманғы коллоидты химияның алдындағы негізгі міндеті болып
табылады.
Осы жұмыста уақытқа байланысты алынған сополимер мочевина акрил қышқылы
құрылым жасаушының құрылым – механикалық қасиеттері анықталып, алынған сулы
агрегат түрдегі топырақ сапасының құрлымына әсері түсіндіріліп зерттелді.
Жұмыстың мақсаты: Мочевина және акрил қышқылы негізінде сополимерлеу
реакциясы жәрдемінде суда еритін полиэлектролиттің алыну әдістемесі мен
технологиясынөңдеуі қарастырылады және физика-химиялық қасиеттері зерттеліп
коллоидты-химиялық қасиеттерін реттеу үшін мүмкін болатын қолдану
аймақтары анықталған.
Ғылыми жаңалығы: Мочевина және акрил қышқылы негізінде суда еритін СМАҚ
сополимерін алыну әдістемесі оптималды шарты, функционалдық құрамы,
полиэлектролиттік сипаты анықталды.
Практикалық маңызы:
1. Суда еритін акрильді полимер реагент-стабилизаторлардың ассортименттің
ұлғаюына мүмкіндігін туғызады, тұрақтылық жанынан кеңінен өнеркәсіпте
пайдаланған реагенттерден кем түспейді. (К-4, К-9, Унифлок).
2. СМАҚ полиэлектролиттерді алғаш рет көрсетілу барысында, құрлым ретінде
тұзды топырақ суспензиясын және топырақта жасанды құрлым түзетінін
көрсетілген.
1. Әдебиеттік шолу
1.1. Суда еритін полиэлектролиттер, оларды алу қасиеттері.
Коллоидты химияда оқылатын көптеген химиялық заттардың ішінде
теориялық және практикалық мәселелер бойынша белгілі дәрежеде қызығушылық
тудыратын заттар суда еритін полиэлектролиттер (СЕП К-4) және олардың
табиғаты әртүрлі сипатта болатын дисперсті жүйелер мен (флокуляция,
тұрақтандыру немесе пластификация) өзара әрекеттесу табиғаты жүйедегі СЕП
К-4 концентрациясына тәуелді болады.
Суда еритін полиэлектролиттердің дисперсті жүйелерге әсері
ерітіндідегі және фаза бөліктерінің шекарасындағы полимерлер мен
электролиттер қасиеттерін көрсететін әртүрлі күйдегі макромолекулалардың
қасиеттерін анықтайды. Ерітіндідегі макромолекулалардың күйлері және
олардың дисперсті жүйелердің бөлшектерімен жанасқандағы қасиеттері суда
еритін полимерлер табиғаты мен олардың ішіндегі функциональды құрамы мен
молекулалық массасымен, полимер тізбегінің иілгіштігімен анықталйды. Бұл
қасиеттерді суда еритін полимерлердің алыну процестеріне бағыттап өзгертуге
болады.
Бұл жұмыстарда суда еритін полиэлектролиттердің алыну әдістері,
қасиеттері толық қарастырылған және олардың флокулянттық сапалық
көрсеткіштері зерттелген. Полиэлектролиттің төменгі концентрациясында
негізінен жартылай валентті иондық қасиеттері байқалады, ол
термодинамикалық орнықсыз дисперсті жүйелерге жоғары коагуляциялық
қасиеттерін ажырататыны, яғни арттыратыны байқалды. Полиэлектролиттердің
осы қасиеттері оларды табиғи ағын сулардағы қалқыған қатты заттар
бөлшектерін тұндыру процестерінде флокулянт есебінде, әртүрлі тұнбаларды
сусыздандыруға т.б. мақсаттарда қолдануға мүмкіншілік береді.
Полиэлектролиттердің жоғарғы агрегатциялық қасиет көрсетуін топырақтарда
жасанды құрылымдар алуға, көшкін құмдарды орнықтыруға, агрегациялық
құрылыстарда антифильтрлік экрандар жасауға, сонымен бірге әртүрлі ұнтақ
тәріздес материалдарды жақтап өсіруде (грануляция, адсорбенттер,
катализаторлар, тыңайтқыштар т.б.) қолдануға болады. Флокуляциялык
қасиеттерін көрсететін суда еритін полимерлер алынуы бойынша табиғи және
синтетикалық болып екіге бөлінеді.
Табиғи суда еритін полимер — флокулянттар кеңінен белгілі. Авторлар
[1,2] уран өндірісіндегі шламдарды залалсыздандыруға және фосфор құрамды
рудаларды байытуға картоп крахмалын пайдалануға кеңес береді. Крахмалдың
флокуляциялық қимылы оның құрамындағы екі амилазаның олигомер сызықты
полимерімен және тармақталған аминопиктин қосылыстарымен анықталады.
Олардың коллоидты жүзгін бөлшектерді агрегациялау қасиеті болады.
Екі заттың да карапайым тізбегінің құрамы бірдей: С3Н5О2(ОН)2(СН2ОН)
Амилазаның молекулалық массасы жүздеген мыңға, ал аминопиктиндікі
бірнеше миллионға жетеді. Әртүрлі шикізаттардан алынатын крахмалдар
аминопиктин мен амилаза құрамымен ерекшеленеді. Сондықтан олардың
молекулалық массалары әртүрлі және флокуляциялық қасиеттері әртүрлі болады.
Флокуляциялық қасиеті ең жоғары болып картоп крахмалы есептеледі, оның
кұрамында 80% аминопиктин және 0,13% фосфор болады.
Синтетикалық жоғары молекулалық флокулянттар табиғи флокулянттарға
карағанда жиірек қолданылады, себебі олардың молекулалық массалары өте
үлкен нәтижесінде аниондық және катиондық флокулянттар алынады. ПАА
өндірісте радикалды полимерленеді. Бұл реакция акриламидтің сулы немесе
сулы спиртті ерітінділерінде гель және гранула түрінде жүреді. Орын
баспаған ПАА амид тобы химиялық түрлендіруге жеңіл ұшырайды. Ортаның рН
көрсеткішінің төменгі мәндерінде және қышқылдың артығымен қатысуында
полиакриламидтің катионды түрі түзіледі: рН10 кезінде амин
тобы карбоксил тобына дейін гидролизденеді. Бейтарап, әлсіз
қышқыл және әлсіз сілтілі орталарда ПАА өзін ионды емес полимер түрінде
көрсетеді, макромолекулалық тізбекті бөлшектері адсорбцияланғанда жақсы
деформацияланады және флокуляция активтілігі артады.
Полиакриламид сілтімен сабындау арқылы анионды флокулянттар алынады,
ал механикалық реакциясы бойынша катионды флокулянттар алынады. Шет елдерде
акриламид негізіндегі флокулянттар көптеп шығарылады:
суперофолоктар (АҚШ) магнийфлоктар (Ұлыбритания), пасталар және
олардың қасиеттерін әртүрлі мономерлермен қоса отырып алдын-ала
қажетті жағдайға қарап реттеуге болады. Осы мақсатта өндіріс қалдықтарын
көптеп пайдалануға болады. Флокулянттардың құрамына әртүрлі функционал
топтарды енгізе отырып, олардың химиялық кұрамын кеңістік кұрамын және
зарядын кеңінен өзгертуге болады. Осының нәтижесінде олардың флокуляциялық
қасиеттері де өзгереді. Сонымен бірге жоғарғы молекулалы
суда еритін флокулянттарды синтездеуге химиялық және биологиялық
өндіріс орныдарының көптеген қалдықтарын утильдеу мәселесін шешуге
және ресурстарды тиімді пайдалануға жәрдем береді. Функционал топтарды
иондау табиғатына және сипатына қарай катионды, анионды, ионды
емес және амфотрелі суда еритін флокулянттар деп бөледі [3-8].
Ионды емес суда еритін полимерлердің ішінде полиэтиленоксидтер
ПЭО; (-СН2-СН2-О-) : (-СН2-СН-)n
ОН
аса көңіл бөлуге түрарлық.
Полиэтиленоксид суда еритін кристалды полимер. Оның жалпы формуласы:
Н - ( - ОСН2СН2-) n - ОН.
Винил карботізбекті полимерлерден ерекше, олардың молекулалық
массалары миллионға жететіндей олигомерлерден (полиэтиленгликольдар) алады
және молекулалық массалары өте кең аралықта өзгертуге болады.
Бұл қасиет иономобилизацияланған судың бұзылуымен байланыстырылады,
бұл құбылыс әртүрлі әдістермен толық зерттелген.
ПЭО ионогенді емес флокулянт ретінде артықшылығы, оның флокуляциялық
қабілеті ерітіндінің рН көрсеткішінен дисперсті фазаның бөлшектерінің заряд
таңбасына тәуелділігінің төмен екендігінде.
Өндірістік флокулянттар ішінде қолдануы жөнінен сондай-ақ өндіріс
көлемі бойынша алғашқы орындарының бірінде
полиакриламид (ПАА) болып есептелед. Акриламид көптеген винилді
мономерлермен жеңіл полимеризацияланады және қос
полимерленеді. Сондықтан табиғаты әртүрлі қасиеттері бар
флокулянттарды алуға мүмкіншілік береді.
Полиакриламид реакцияға қабілетті амид тобымен полимерленетін ұқсас
реакциялар қатарын жүргізуге болады. Анионды флокулянттарға құрамында
карбоксил (әлсіз қышқыл СООН — топтар) — полиакрил (ПАК), полиметакрил
(ПМАК), амин т.б., сульфат (күшті қышқылдар (SO42)- топтар —
полиэтиленсульфо қышқылы, полистирол сульфоқышқылы және т.б) және фосфат (-
РО43) топтар жатады.
Акрил және метакрил қышқылдары негізіндегі суда еритін полимерлер
мен қос полимерлер полиэлектролиттердің үлкен класына жатады және әртүрлі
техникалық супензиялардың коллоидты химиялық қасиеттерін бағыттауға,
өзгертуге кеңінен қолданылады. Макромолекулалардың теріс зарядталған
карбоксил топтары оның жоғарғы сорбциялық және адгезиялық сипаттамаларын
анықтайды. Карбоксил топтарының диссоциация дәрежесі оларды сілтімен
бейтараптаған сайын артады. Соның нәтижесінде макромолекуланың ерітіндідегі
мөлшері бірдей таңбалы зарядталған топтардың электростатикалық тебілуінен
артады. Сондықтан рН=7,0 болғанда карбоксил топты флокулянттар ең тиімді
болып есептелінеді. Суда еритін анионды полимерлер мен қос полимерді,
олардың мономерлерін (акрил және метакрил қышқылдары) переоксид
инициаторлар қосу жолымен калий персульфаты полимерлеу арқылы алады.
Сонымен бірге олардың суда еритін мономерлерін акриламидпен, N-
фенилпиранидонмен және суда ерімейтін мономерлері акрилонитрилмен,
акрилқышқылы эфирлерімен қос полимерлеу арқылы алады.
Шет елдерде ПАК, ПМАК негіздегі әлсіз қышқылда анионды флокулянттар
және солардың негізіндегі қос полимерлер унифлок (АҚШ) шығарылады. Қазіргі
кезеңде өндірісте сульфомономерлері: винилсульфоқышқыл, стиролсульфоқышқыл,
сульфоэтилакрилат және осылар негізіндегі полимерлер өндіріледі. Күкірт
қышқылымен концентрленген суспензиялы полистиролды күміс сульфаты
катализатор ретінде алып инертті ерітіндіде сульфидтеу арқылы ТМД-да ВК-1
маркалы флокулянт алады. Күшті қышқылды полиэлектролиттерді стиролдың
стироль - қосполимері және малин ангидридін сульфидтеу арқылы алады. АКШ-та
коммерциялық атпен белгілі "Пьюрифлок А-21" қалалық және өндірістік ағын
суларды флокуляция жолымен тазалауға қолданылатын полистирол сульфоқышқылды
өндіреді. Ең тиімді флокулянттар есебінде катиондық суда еритін полимерлер
есептеледі. Себебі көптеген табиғи дисперсті жүйелердің коллоидты қоспалары
теріс зарядталған және олар оң зарядталған макроиондармен, поликатиондар
қатысқанда агрегатты орнықтылығын жоғалтады.
Поликатионидтерді, катионды мономерлерді полимерлеу реакцияға
қабілетті қосылыстарды поликонденсациялау және жоғары молекулалық
қосылыстарды түрлендіру жолымен алады. Әлсіз негізді поликатионидтерді
алудың ең бір таралған жолы винилмономерлерін (АК және НАК амин
алкилэфирлері және винилпиридиндер — винилпиридин, 4- финилпиридин және 2-
метил — 5- винилпиридин) радикалды полимеризациялау. Өндірісте
поливинилпиридиндерді мономерлерді органикалық еріткіштерде полимерлеу
арқылы немесе сулы ерітіндідегі мономерлердің тұзды түрлерін переоксид
инициаторлар қатысуында полимерлеу арқылы алады. Күшті негіздік суда
еритін поликатионидтерді, аминоакрилаттармен винилпиридиндердің 4- шілік
тұздары негізіндегі синтездеуді концентрленген сулы ерітінділерді
стандартты полимерлеу, сулы спиртті ерітінділерде радикалды полимерлеу
арқылы жүргізіледі. Осындай әдістермен ТМД-да күшті негізді поликатионидтер
ППС (628) өндіріледі. Қарапайым тізбектің құрамы:
- СН2 - СН - С6Н3 - (CH3)N+ + (СН3) - SO2O2- СН3 -
ППС флокулянты ТМД-да құрамында 40-60% негізгі заттар және полимер
құрамы 90-95% болатын қатты заттар түрінде гель тәрізді болып өндіріледі.
Оның молекулалық массасы 104 - 3*106 арасында болады. ППС аздаған улы әсері
болады, сондықтан оның қолданылуы шектеулі, полистиролды, полиакриламидті,
полиэпоксидтерді полимерлерге ұқсас түрлендіру әдісімен әлсіз негізді және
күшті негізді поликатионидтер синтездеуге болады. Осы мақсатта
реакциялардың кейбір түрлерін қолданады: үшіншілік және төртіншілік
аминотоптар түзілетін (Меншуткин реакциясы) екіншілік және үшіншілік
аминдердің алкилдейтін агенттермен өзара әрекеттесуі, орынбаспаған
полиамидтерді диалкиламинометилдеу арқылы модификациялау (Монных реакциясы)
полиамидтерді натрий гипохлоридімен бояу (Гоффман реакциясы). Бұл
әдістердің артықшылығы жоғарғы молекулалық қосылыстар өндірісіндегі кейбір
калдықтарды утилдеу, шикізаттың арзандығы және технологиялық
қарапайымдылығы (нитрон талшығының қалдықгары, капролоктама, полистирол,
НАК т.б.). Өндірістік көлемде полимер флокулянттарды синтездеу әдістерінің
маңыздыларының бірі болып ароматты қосылыстарды хлорметилдеу, оның ішінде
полистиролды органикалық еріткіштерде монохлорметилэфирдің артық қатысуымен
30-60° С кезінде Меншуткин реакциясы бойынша ары қарай аминдеу.
Осындай технологияны күшті негізді ВА-2 немесе ВПК-101
поликатионидтерді синтездеуге қолданады.
Гоффман реакциясы бойынша амин құрамды флокулянттар алуға
болады;
r – CONH 2 NaOCl RCON+C1 Н2О RNH2
Монных реакциясы бойынша амид құрамдас полимерлерді амид топты
формальдегидті (ПАА) және үшіншілік аминдерді немесе натрий сульфидімен
модификациялауға болады.
Димеламиннің төртіншілік тұзын радикалды полимерлеу арқылы жоғарғы
молекулалы суда еритін күшті негізді поликатионит (ПДАА) алуға болады, ол
іс жүзінде көп қолданылады. Шет елдерде ПДАА кат-флок фирмалық атпен, ал
ТМД-да ВПК- 402 атпен өндіріледі. Олардың қарапайым тізбегі келесі түрде
жазылады:
СН3 – СН2 - СН2 - СН - CH2N(CH3)2C1
I
СН3
Көптеген дисперсті жүйелерге (эмульсиялық майлар, органикалық және
бейорганикалық қатты заттардың суспензиялары) эффективті флокулянты болып
катион типтес беймодель полимерлер жақсы көрсетті, олар
диамилдиметиламмонийлер диметиламиноэтилметакрилаттар,
метакриламидопропилтриметиламмоний хлориді немес N-метилорынбасқан, 1-
акрилоамино — 4- метилпиперозиннің төртіншілік тұзы және
акрилоамидтік қос полимері катиондық мономердің винилі. Бұларда
гомополимердің қос полимерге массалық қатынасы 50:1 ден 1:50 — ге дейін
өзгереді.
[9] жұмыста кұрамында 5%-тен жоғары қайталанатын келесі топтары бар
суда еритін полимерлер туралы мәліметтер келтірілген:
Олар суспензиялардың бөлшектеріне, зарядына байланыссыз флокуляциялық
қасиеттер көрсеткен. Табиғаты әртүрлі суда еритін полиэлектролиттер белгілі
бір қатыста флокуляциялық қасиеттері өсуі мүмкін, яғни синергизм әсері
байқалады.
[10] жұмыста полиакриламидті немесе полиакрил қышқылды немесе
метакриламид қос полимерімен гидролизденген полиакрилнитрилді және
диэтиламиноэтил метакрилатты немесе полиэтиленполиамидті
немесе полиэтиленамидтерді қосып пайдалану ұсынылған.
Суда еритін полимерлерді араластыру кең көлемді келесі массалық
қатынастарда - (80-95%) : (20-25%) жүргізіледі. Мұндай араластыру, СЕП К-4-
тегі функционал топтарын өсіреді, олар ерітіндідегі макромолекулалық
конформациялық күйін және дисперсті жүйелердегі адсорбциялық қасиеттерін
анықтайды. Бөлшектерді флокуляциялау үшін қатты фазадағы заттың кұрамына
0,0005-0,005% массалық мөлшері СЕП К-4 қосу жеткілікті.
[10] патентте полифункционалды суда еритін полимерлі флокулянттар
ретінде үшінші ретті қос полимер ұсынылады. Олардың кұрамында реттелмеген,
кайталанып келетін топтар бар.
Топтардың молярлық қатынастары кең аралықтарда өзгеруі мүмкін (3-50) :
(55-95) : (4-15) Үштік қос полимер төменгі тұтқырлықпен сипатталады. (η)
25, бірақ гомополимерлерден ерекшелігі жоғары флокуляциялық қасиеттері
болады. Келесі құрамдағы үштік қос полимердің 35-80 моль % акриламид, 10-60
моль % N — орынбасқан С1,С6 — алкилоакриламидосульфонат аниондық сипат
көрсетеді және оның тиімділігі туралы [11] жұмыста атап өтілген. Қос
полимердің сипатты тұтқырлығы шамамен (г) 25, оның құрамында әртүрлі
функционал топтар болғандықган ол дисперсті бөлшеуктерге, оның ішінде темір
оксидіне флокуляциялық әсер етеді.
[12] жұмыстың авторлары, флокулянт ретінде төменгі молекулалық
метиламидті сулы сілтілі ерітінділерді эпихлоргидрилмен (ПГМГ) деп аталатын
полимер табиғаты әртүрлі бөлшектерге флокуляциялық әсері болады. Сонымен
бірге биологиялық тегі бар дисперсті бөлшектерге де осындай әсер көрсетеді,
бірақ биоөсу және коррозияны тоқтатады. ПГМГ биоцид және коррозияның
ингибиторы ретінде қолдануға болады.
[13] жұмыста полиметакрил қышқылын ішінара
гидролизденген полиакрилонитрил және алифатты спирттердің "нитрон
талшықгарының" қалдықтарын селективті таңдап алынған органикалық
еріткіштердің қоспасы (бензол, диметилформаамид) арқылы модификациялаудың
жаңа әдісі ұсынылған.
ГИПАН тұтқыр сары түсті қою, сұйық оның құрамында полимерлі зат 10%-
тен кем емес және молекулалық массасы 5*1011 шамасында. Карбоксил топтың
мөлшері 45-49 % мөлшерінде. Полимер әлсіз флокуляциялық активтілік
байқалады.
Полиакрилнитрилді толық емес сабындау арқылы немес полиакрилнитрил
"нитрон талшықтарын" өндіргендегі қалдықтарды сілтілі реагенттермен (NaOH,
Na2Si03, Na3PO4,Na2S) Өзбекстанда академик Ахмедов К.С. жетекшілігімен
амфотерлі суда еритін "К" сериялы (К-4, К-9, К-6, К-7, К-10) полимерлері
алынған. Олар белгілі бір шарттарда флокуляциялық қасиеттер байқалады .
К-4 препаратын ПАН-ды сулы ортада 90-98° С температурада жеңіл
шарттарда сілтімен сабындау арқылы компоненттердің 10:4 массалық
қатынасында алады. 10%- тік тұтқыр қара крем түсті қою, сұйық өнім алынады.
Сонымен қазіргі кезеңде айтылған суда еритін полиэлектролиттерді әртүрлі
практикалық мәселелерде шешуде флокулянт ретінде жиі қолданады. Олардың
өндіру көлемі және сипаты үздіксіз артуда. Мысалы: АКШ 1984 ж.
полиакриламид негіздегі полимерлер 39000 т., ал 1989ж . одан 1,4 есе артық
өндірілді. Полиакриламид флокулянттарды Жапонияда осы жалдарды өндіру 1,8
есе артты . Өндірудің өсу сипаты басқа да флокулянттардың түріне тән. ТМД-
да тек табиғи суларды тазарту үшін 1983ж. 200т. полиакриламид қолданылады,
ал оның қажеттіліг 4000-5000 болатын.
1.2. Акрил қышқылы негізінде алынған суда еритін
полиэлектролиттер.
Полиэлектролиттер суда ионизацияланатын молекулалар тобына жататын
полимерлер болып саналады. Инонгендік группаларына байланысты күшті және
әлсіз қышқылдық және негіздік полимерлер болып бөлінеді. [-(Р=О)-(ОН)2;
-SO3H; -СООН; - ОН фенолды] немесе құрамы [-NH2; -NHR; -NR3 (OH)] және
тұздар мен амфотерлі полиэлектролиттер, олардың тізбесінде қышқыл және
негізгі группалар [26-27] алмасады.
Суда еритін полиэлектролиттер класында акрилді полимер маңызды орын
алады. Олардың ішінде суда еритін гомополимерлер және сополимерлер, акрил
қышқылдар мен полиамфолиттер, жасанды топырақ структурасын құраушылар,
грунттар балшық суспензияларын және жуғыш композияларының теңестіргіштері,
эмульсия және т.б. компонеттер құрамы, металдарды тесуге пайдаланылатын
суды каналды тазалағанда араластыратын пептизаторлар тағы сол сияқты, суда
ерімейтін торланған акрил қышқылдарынның полиэлектролиттері ион
ауыстырғыштар ретінде белгілі.
Суда еритін акрил қышқылдарының полиэлектролиттерін және олардың
өнімдерін екі топқа бөлуге болады.
1.Тордағы ирек системалары: онда сызықты полиэлектролит
механикалық және химиялық жолдармен басқа полиэлектролит торына
түседі. Оларды суда ерімейтін полимер-тасығышты өндіру арқылы
полиэтилен, пропилен, венилді эфир, алкилакрилаттар,
алкилметакрилаттар, целлюлоза, құрамында фтор бар сополимерлер, тор
құрамында поливинил, стирол сополимерлері дивинилбензолмен, құрамында амино
группалардың жөне 4-тік аммония орнына жүретін, перманганті қағаз,
акрил қышқылымен полимер мономер енуді қамтамасыз еткен
жағдайда еркін радикалдық ортада төзетін мономерді полимерге
ендіру және ион алмастырғыш топтың сополимерін алу үшін
жүргізіледі.
2. Сополимерлер: метакрилды қышқыл-метилметакрилат, акрилды
қышқыл-этиленсульфо-қышқылының натриды тұзы, метакрил қышқылы-
диизоционат (дивинил бензол), акрил (метакрил) қышқылының
акрилонитрил дивинилбензол, метакрил қышқылының аллил-амин-эпоксидионды
смола, метакрил қышқылының-итаконды қышқыл дивинил-бензол, акрилды
(метакрилды) қышқыл акрил- (метакрил) амид тұжырымдайтын
агент акрилды-ангидрид, диаллилмалеат, дивинилбензол акрил
қышқылы-винилпиридин, метакрил қышқылы-стирол диендер, акрилды
(метакрилды) қышқыл-этиленгликолдың диметилакрилды эфирлері (ди,↔ три-
), акрилды (метакрилды) қышқылы-стирол (винилтолуол)-
біріктіретін (ди- тривинилбензол) (сульфирленгеннен кейін) т.б.
Қазіргі уақытта суда еритін полоимрлердің синтездеу әдістемесінің
жалпы принциптері жасалмаған. Тек радикалды суда еритін
полимерге қатысты -ОН,-ОМе (К+, Na+, Li+, NH+4) -NH2-NHR
мұндағы R-алкил, 1-4C атомдарынан немесе морфолин қалдығы. Бұл мәселе
шет елдерде жақсы дамыған. Бос полиқышқыл ерігішті
молекуларының массасында және соңғы топ түрлеріне байланысты.Молекуланың
масса температуралық рекциясын анықтайды, иницатор мен
реттегіштің санымен, алдын-ала тізбекті үзіп, полимердің
молекулалық массасын азайтады.
Полимер бөлшектерінің шамасын реттеуге болады,
полимерлі молекуланың массасынның төмендеуі қосылған реттегіш санымен
пропроционал. Егер реттегіш саны төмен болса, онда ерітінді жоғары
тұтқырлықпен анықталады.
Реттегіштердің және инициаторлардың кұрам
бөліктері полимеризаттың соңғы тобы болып шығады және ерігіштігіне әсер
етеді. Суда еритін иницаторлар полимеризациялануын, суда еритін өнім алуға,
ал суда ерімейтін мысалы бензойл асқын тотығы суда ерімейтін, сілтілі
ортада, еритін өнім алу үшін жүргізіледі. Сусыз еріткіштерден полиакрил
және метакрил қышқылын алу барысында мысалы көмірсутектерді, суда ерімейтін
төменгі молекуланың өнімі алынып, еріткіштің құрам бөліктері полимеризаттың
соңғы өнімі болып шығады. Инициатор ретінде қышқыл мономерлеріннің
салмағына байланысты 0,1-2,0% суда еритін сутек асқын тотығы қолданылады.
Тотығу тотықсыздану жүйесін қолдану барысында мысалы калий персульфаты,
натрий бисульфит реакция температурасын 313 К дейін төмендетуге болады.
Бисульфиттің саны артуымен соңғы өнімнің молекулалық массасы
төмендейді. Сулы ортада акрил қышқылының полимерленуі суда еритін
иницаторлардың: сутегі асқын тотығы, персульфаттар, күкірт қышқылы
қатысуымен жүзеге асады.
Реттегіш реакцияның жылдамдығына әсер етпейді. Бос радикал
полимеризат тізбегінің соңына тұзбен қапталады, осыған байланысты
полимеризаттың молекулалық массасы төмендейді.
Суда еритін акрил қышқылының сулы ерітіндісін алу үшін реттегіш
ретінде мыс тұздары пайдаланылады: Ацетат, лактат, формиат, хлорид,
сульфат, нитрад, селенад, акрил қышқылының этиламин тұзы қолданады.
Мыс тұзы реттегіш сияқты едәуір активті, бірақ мыс тұзы пайдаланылатын
болса реакцияның баяулығы байқалады. Бұл сілтілі металдардың гипофосфитін
немесе олардың тұздарын қолдану барысынан гөрі, мыс тұзын қолдану барысында
реакцияға түспеген мономерлердің қалдығы реакция соңында көп қалатындығы
дәлелденген. Орта молекулалық массасы реакцияға қатысқан тұздардың
мөлшеріне байланысты анықыталады. Суда еритін полиакрил алу үшін
акрил қышқылының салмағына мыс моногидратынан 0,05% қосса
жеткілікті, ал егер гипофосфитті қоспа болса оған 0,001% жеткілікті.
Бұл сол полимерлерді полиакрилинтрил және полиакриламид синтетикалық
полимерлерді гидролиздеу не акрил (метакрил) қышқылы және амидтерінің
мономерлерін синтездеп алуға болады, М.Н. Савицкой және Имото т.б.
еңбектерінде. Температура 320-343 кезінде аммоний және натрий, калий
персульфаттарының қатысында, сулы ерітіндіде акрил (метакрил) амидімен
акрил (метакрил) қышқылының сополимерлері алынған.
АКШ патенттерінде температура 323 К кезінде катализатор ретінде тотығу-
тотықсыздану жүйесі (тотықтырғыш аммоний немесе персульфат калий т.б.
Тотықсыздырғыш-калий немесе гидросульфит натрий, бисульфит, сульфит т.б)
қатысында сулы ерітіндіде акрил (метакрил) амиді, акрил (метакрил)
қышқылының сополимерлерінің, суда еритін полимерлерін алу әдістері
жазылған. Х.У. Усманов және т.б. еңбектерінде ультра дыбыспен әсер ету
арқылы метакрил амид, акрил қышқылының сополимерлер әдістері келтірілген.
Сондай-ақ метакриламид пен метакрил қышқылының сополимерлеріннің
сілтілік агенттер гидролизімен, концентірлі күкірт қышқылымен әсер етіп
алуға да болады.
КН SO4 - К2 S2O8 тотығу-тотықсыздану жүйесінің қатысында
температура - 383 К кезінде сулы ерітіндіде акрил қышқылы мен N-
нитрилметакриламид және температурасы - 348 К кезінде динитрил изомай
қышқылының инициаторымен диоксанда акрил қышқылы мен N, N-диметакриламид
сополимерлеуі зерттелген.
[28] Полиакриламид гидролизі бойынша көптеген еңбектер жазылған М.Н.
Савицкий, X. Фридламдер, А. Шилмира, Фун-Син-То және т.б. еңбектері
жарияланған.
Полиакрилнитрилді қышқылды және сілтілі гидролизді карбоксил
және амидті топтар пайда болу үшін де жүргізеді.
K.C. Ахметов және К.В. Погорельскийдің еңбектері: құрғақ аммиак
және акрил қышқылы негізінде алынған полиакриламид (ПАА-1), құрамында
амидті және карбоксилді топтары анықталған.
Совет және шетел әдебиеттерінде акрил (метакрил) қышқылы
және аминоқосылыстар негізінде алынған суда
еритін полиэлектролиттердің нәтижелері туралы көп жазылған.
1. Конденсациялық смола бір немесе бірнеше амино
қосылыстарын қыздыру кезінде пайда болады, жалпы формуласы
R1R2 N-(C=X)-NH2 мұндағы Х-аминотоп немесе күкірт, оттек R1 және R2- бір
немесе бірнеше α,β -қанықпаған қышқылымен, арил немесе аралкил,
алкенил, алкил, сутек. Жалпы формуласы CR1 R2=CR3 СООН, мұндағы R1
R2 R3 —температура- 373-403 К кезінде инертті еріткіштер қатысынсыз
немесе қатысында арил немесе аралкил, алкенил, алкил, сутек. Олар
сызықты акрилоконденсантты көрсетеді, мочевинаға айналған өнімдердің
құрам бөлігі: биурет, циан қышқылы, карбомат аммонии, аммонии
тұзына канықпаған қышқылы.
Мұнда амино тобымен, карбон тобының конденсациясы және
қанықпаған қышқылдардың ашылу есебінен бір ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
КІРІСПЕ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..4
1. ӘДЕБИЕТТІК ШОЛУ
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... 6
1.1. Суда еритін полиэлектролиттер, оларды алу
қасиеттері ... ... ... ... ... ... . ... .6
1.2. Акрил қышқылы негізінде алынған суда еритін
полиэлектролиттер ... ...14
2. ЭКСПЕРИМЕНТТІК
БӨЛІМ ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...26
2.1 Бастапқы заттарды
таңдау ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... 26
2.2 Зерттеу
әдістері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ... ... ... 26
2.3 Акрил қышқыл негізінде суда еритін ұнтақ тәрізді полимерлерді
алу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..29
2.4. Топырақтың жасанды құрылымын түзгіш ретінде қолданылатын ұнтақ
тәрізді полиэлектролиттердің әсерін
зерттеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .32
3.ҚОРЫТЫНДЫ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ... ... .38
4.ПАЙДАЛАНҒАН
ӘДЕБИЕТТЕР ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...39
Реферат
Дипломдық жұмыстың көлемі 40 беттен, 3 суреттен, 2 кестеден, кіріспеден,
қорытындыдан, 42 қолданылған әдеби материалдар тізімінен тұрады.
Негізгі терминдер: полимер гель, сополимер, полиэлектролит, мочевина, акрил
қышқылы, инициатор, тұтқырлық, тұндыру, диоксан, температура,
электрөткізгіштік, суспензия, поликонденсация, полимеризация, дистилят,
беттік керілу, конденсат, коагуляция, құрылым жасаушылық, фильтрация,
физика-химиялық қасиеттер.
Дипломдық зерттеудің мақсаты: мочевина және акрил қышқылы негізінде
сополимерлеу реакциясы жәрдемінде суда еритін ұнтақ тәрізді
полиэлектролиттің алыну әдістемесі қарастырылып және физика-химиялық
қасиеттері зерттелді.
Зерттеу обьектісі: Өндірістік қалдықтардан және мономерлер негізінде жоғары
молекулалы суда еритін полимерлі заттар алынды.
Зерттеудің ғылыми жаңалығы: Акрил қышқылы және мочевина негізінде
сополимерлеу реакциясы нәтижесінде суда еритін ұнтақ тәрізді СПМАК
сополимерінің алыну әдістемесі, оптималды шарты, функционалдық құрамы,
полиэлектролиттік сипаты анықталды.
Дипломдық зерттеудің әдістері: СМАК суда еритін ұнтақ тәрізді
полиэлектролитін зерттеу барысында физика және коллоидты –химиялық
әдістермен комплекстері қолданылды (элементтік анализ, термогравиметрия, ИҚ-
спектроскопия, кондуктометрия, вискозиметрия, потенциометрия және т.б.).
Сондай-ақ зерттелетін полиэлектролиттердің үлгілерін зерттеу үшін бос және
әлсіз байланысқан электролитерден және басқа қоспалардан тазалау үшін
диализ және қайта тұндыру әдістері қолданылды.
Кіріспе
Тақырыптың актуальдылығы. Еліміздің халық шаруашылығын дамытудың басты
бағыттарының бірі өнімдердің сапасын арттыру және халық шаруашылығындағы
пайдаланылатын өнімдерді үнемдей білу.
Соңғы уақыттарда халық шаруашылығында полимерлі препараттарға аса
назар аударылуда. Олар керамика өндірісімен терең саңлауды бұрғылауға саз
балшық минералды суспензиясының технологиялық және құрлымдық-механикалық
құрамын арттыру, жақсарту үшін қосымша ретінде қолданылады.
Өндіріс қалдықтарынан және мономерлер негізінде берілген қасиеттеріне
қарай жаңа материалдар, түйіршік және ұнтақ тәрізді беттік активті заттар
сонымен қатар жоғары молекулалы суда еритін полимерлі заттар алудың ғылыми
негізін жасау және оларды дисперсті жүйелердің қасиеттерін іріктеуде
қолдану қазіргі заманғы коллоидты химияның алдындағы негізгі міндеті болып
табылады.
Осы жұмыста уақытқа байланысты алынған сополимер мочевина акрил қышқылы
құрылым жасаушының құрылым – механикалық қасиеттері анықталып, алынған сулы
агрегат түрдегі топырақ сапасының құрлымына әсері түсіндіріліп зерттелді.
Жұмыстың мақсаты: Мочевина және акрил қышқылы негізінде сополимерлеу
реакциясы жәрдемінде суда еритін полиэлектролиттің алыну әдістемесі мен
технологиясынөңдеуі қарастырылады және физика-химиялық қасиеттері зерттеліп
коллоидты-химиялық қасиеттерін реттеу үшін мүмкін болатын қолдану
аймақтары анықталған.
Ғылыми жаңалығы: Мочевина және акрил қышқылы негізінде суда еритін СМАҚ
сополимерін алыну әдістемесі оптималды шарты, функционалдық құрамы,
полиэлектролиттік сипаты анықталды.
Практикалық маңызы:
1. Суда еритін акрильді полимер реагент-стабилизаторлардың ассортименттің
ұлғаюына мүмкіндігін туғызады, тұрақтылық жанынан кеңінен өнеркәсіпте
пайдаланған реагенттерден кем түспейді. (К-4, К-9, Унифлок).
2. СМАҚ полиэлектролиттерді алғаш рет көрсетілу барысында, құрлым ретінде
тұзды топырақ суспензиясын және топырақта жасанды құрлым түзетінін
көрсетілген.
1. Әдебиеттік шолу
1.1. Суда еритін полиэлектролиттер, оларды алу қасиеттері.
Коллоидты химияда оқылатын көптеген химиялық заттардың ішінде
теориялық және практикалық мәселелер бойынша белгілі дәрежеде қызығушылық
тудыратын заттар суда еритін полиэлектролиттер (СЕП К-4) және олардың
табиғаты әртүрлі сипатта болатын дисперсті жүйелер мен (флокуляция,
тұрақтандыру немесе пластификация) өзара әрекеттесу табиғаты жүйедегі СЕП
К-4 концентрациясына тәуелді болады.
Суда еритін полиэлектролиттердің дисперсті жүйелерге әсері
ерітіндідегі және фаза бөліктерінің шекарасындағы полимерлер мен
электролиттер қасиеттерін көрсететін әртүрлі күйдегі макромолекулалардың
қасиеттерін анықтайды. Ерітіндідегі макромолекулалардың күйлері және
олардың дисперсті жүйелердің бөлшектерімен жанасқандағы қасиеттері суда
еритін полимерлер табиғаты мен олардың ішіндегі функциональды құрамы мен
молекулалық массасымен, полимер тізбегінің иілгіштігімен анықталйды. Бұл
қасиеттерді суда еритін полимерлердің алыну процестеріне бағыттап өзгертуге
болады.
Бұл жұмыстарда суда еритін полиэлектролиттердің алыну әдістері,
қасиеттері толық қарастырылған және олардың флокулянттық сапалық
көрсеткіштері зерттелген. Полиэлектролиттің төменгі концентрациясында
негізінен жартылай валентті иондық қасиеттері байқалады, ол
термодинамикалық орнықсыз дисперсті жүйелерге жоғары коагуляциялық
қасиеттерін ажырататыны, яғни арттыратыны байқалды. Полиэлектролиттердің
осы қасиеттері оларды табиғи ағын сулардағы қалқыған қатты заттар
бөлшектерін тұндыру процестерінде флокулянт есебінде, әртүрлі тұнбаларды
сусыздандыруға т.б. мақсаттарда қолдануға мүмкіншілік береді.
Полиэлектролиттердің жоғарғы агрегатциялық қасиет көрсетуін топырақтарда
жасанды құрылымдар алуға, көшкін құмдарды орнықтыруға, агрегациялық
құрылыстарда антифильтрлік экрандар жасауға, сонымен бірге әртүрлі ұнтақ
тәріздес материалдарды жақтап өсіруде (грануляция, адсорбенттер,
катализаторлар, тыңайтқыштар т.б.) қолдануға болады. Флокуляциялык
қасиеттерін көрсететін суда еритін полимерлер алынуы бойынша табиғи және
синтетикалық болып екіге бөлінеді.
Табиғи суда еритін полимер — флокулянттар кеңінен белгілі. Авторлар
[1,2] уран өндірісіндегі шламдарды залалсыздандыруға және фосфор құрамды
рудаларды байытуға картоп крахмалын пайдалануға кеңес береді. Крахмалдың
флокуляциялық қимылы оның құрамындағы екі амилазаның олигомер сызықты
полимерімен және тармақталған аминопиктин қосылыстарымен анықталады.
Олардың коллоидты жүзгін бөлшектерді агрегациялау қасиеті болады.
Екі заттың да карапайым тізбегінің құрамы бірдей: С3Н5О2(ОН)2(СН2ОН)
Амилазаның молекулалық массасы жүздеген мыңға, ал аминопиктиндікі
бірнеше миллионға жетеді. Әртүрлі шикізаттардан алынатын крахмалдар
аминопиктин мен амилаза құрамымен ерекшеленеді. Сондықтан олардың
молекулалық массалары әртүрлі және флокуляциялық қасиеттері әртүрлі болады.
Флокуляциялық қасиеті ең жоғары болып картоп крахмалы есептеледі, оның
кұрамында 80% аминопиктин және 0,13% фосфор болады.
Синтетикалық жоғары молекулалық флокулянттар табиғи флокулянттарға
карағанда жиірек қолданылады, себебі олардың молекулалық массалары өте
үлкен нәтижесінде аниондық және катиондық флокулянттар алынады. ПАА
өндірісте радикалды полимерленеді. Бұл реакция акриламидтің сулы немесе
сулы спиртті ерітінділерінде гель және гранула түрінде жүреді. Орын
баспаған ПАА амид тобы химиялық түрлендіруге жеңіл ұшырайды. Ортаның рН
көрсеткішінің төменгі мәндерінде және қышқылдың артығымен қатысуында
полиакриламидтің катионды түрі түзіледі: рН10 кезінде амин
тобы карбоксил тобына дейін гидролизденеді. Бейтарап, әлсіз
қышқыл және әлсіз сілтілі орталарда ПАА өзін ионды емес полимер түрінде
көрсетеді, макромолекулалық тізбекті бөлшектері адсорбцияланғанда жақсы
деформацияланады және флокуляция активтілігі артады.
Полиакриламид сілтімен сабындау арқылы анионды флокулянттар алынады,
ал механикалық реакциясы бойынша катионды флокулянттар алынады. Шет елдерде
акриламид негізіндегі флокулянттар көптеп шығарылады:
суперофолоктар (АҚШ) магнийфлоктар (Ұлыбритания), пасталар және
олардың қасиеттерін әртүрлі мономерлермен қоса отырып алдын-ала
қажетті жағдайға қарап реттеуге болады. Осы мақсатта өндіріс қалдықтарын
көптеп пайдалануға болады. Флокулянттардың құрамына әртүрлі функционал
топтарды енгізе отырып, олардың химиялық кұрамын кеңістік кұрамын және
зарядын кеңінен өзгертуге болады. Осының нәтижесінде олардың флокуляциялық
қасиеттері де өзгереді. Сонымен бірге жоғарғы молекулалы
суда еритін флокулянттарды синтездеуге химиялық және биологиялық
өндіріс орныдарының көптеген қалдықтарын утильдеу мәселесін шешуге
және ресурстарды тиімді пайдалануға жәрдем береді. Функционал топтарды
иондау табиғатына және сипатына қарай катионды, анионды, ионды
емес және амфотрелі суда еритін флокулянттар деп бөледі [3-8].
Ионды емес суда еритін полимерлердің ішінде полиэтиленоксидтер
ПЭО; (-СН2-СН2-О-) : (-СН2-СН-)n
ОН
аса көңіл бөлуге түрарлық.
Полиэтиленоксид суда еритін кристалды полимер. Оның жалпы формуласы:
Н - ( - ОСН2СН2-) n - ОН.
Винил карботізбекті полимерлерден ерекше, олардың молекулалық
массалары миллионға жететіндей олигомерлерден (полиэтиленгликольдар) алады
және молекулалық массалары өте кең аралықта өзгертуге болады.
Бұл қасиет иономобилизацияланған судың бұзылуымен байланыстырылады,
бұл құбылыс әртүрлі әдістермен толық зерттелген.
ПЭО ионогенді емес флокулянт ретінде артықшылығы, оның флокуляциялық
қабілеті ерітіндінің рН көрсеткішінен дисперсті фазаның бөлшектерінің заряд
таңбасына тәуелділігінің төмен екендігінде.
Өндірістік флокулянттар ішінде қолдануы жөнінен сондай-ақ өндіріс
көлемі бойынша алғашқы орындарының бірінде
полиакриламид (ПАА) болып есептелед. Акриламид көптеген винилді
мономерлермен жеңіл полимеризацияланады және қос
полимерленеді. Сондықтан табиғаты әртүрлі қасиеттері бар
флокулянттарды алуға мүмкіншілік береді.
Полиакриламид реакцияға қабілетті амид тобымен полимерленетін ұқсас
реакциялар қатарын жүргізуге болады. Анионды флокулянттарға құрамында
карбоксил (әлсіз қышқыл СООН — топтар) — полиакрил (ПАК), полиметакрил
(ПМАК), амин т.б., сульфат (күшті қышқылдар (SO42)- топтар —
полиэтиленсульфо қышқылы, полистирол сульфоқышқылы және т.б) және фосфат (-
РО43) топтар жатады.
Акрил және метакрил қышқылдары негізіндегі суда еритін полимерлер
мен қос полимерлер полиэлектролиттердің үлкен класына жатады және әртүрлі
техникалық супензиялардың коллоидты химиялық қасиеттерін бағыттауға,
өзгертуге кеңінен қолданылады. Макромолекулалардың теріс зарядталған
карбоксил топтары оның жоғарғы сорбциялық және адгезиялық сипаттамаларын
анықтайды. Карбоксил топтарының диссоциация дәрежесі оларды сілтімен
бейтараптаған сайын артады. Соның нәтижесінде макромолекуланың ерітіндідегі
мөлшері бірдей таңбалы зарядталған топтардың электростатикалық тебілуінен
артады. Сондықтан рН=7,0 болғанда карбоксил топты флокулянттар ең тиімді
болып есептелінеді. Суда еритін анионды полимерлер мен қос полимерді,
олардың мономерлерін (акрил және метакрил қышқылдары) переоксид
инициаторлар қосу жолымен калий персульфаты полимерлеу арқылы алады.
Сонымен бірге олардың суда еритін мономерлерін акриламидпен, N-
фенилпиранидонмен және суда ерімейтін мономерлері акрилонитрилмен,
акрилқышқылы эфирлерімен қос полимерлеу арқылы алады.
Шет елдерде ПАК, ПМАК негіздегі әлсіз қышқылда анионды флокулянттар
және солардың негізіндегі қос полимерлер унифлок (АҚШ) шығарылады. Қазіргі
кезеңде өндірісте сульфомономерлері: винилсульфоқышқыл, стиролсульфоқышқыл,
сульфоэтилакрилат және осылар негізіндегі полимерлер өндіріледі. Күкірт
қышқылымен концентрленген суспензиялы полистиролды күміс сульфаты
катализатор ретінде алып инертті ерітіндіде сульфидтеу арқылы ТМД-да ВК-1
маркалы флокулянт алады. Күшті қышқылды полиэлектролиттерді стиролдың
стироль - қосполимері және малин ангидридін сульфидтеу арқылы алады. АКШ-та
коммерциялық атпен белгілі "Пьюрифлок А-21" қалалық және өндірістік ағын
суларды флокуляция жолымен тазалауға қолданылатын полистирол сульфоқышқылды
өндіреді. Ең тиімді флокулянттар есебінде катиондық суда еритін полимерлер
есептеледі. Себебі көптеген табиғи дисперсті жүйелердің коллоидты қоспалары
теріс зарядталған және олар оң зарядталған макроиондармен, поликатиондар
қатысқанда агрегатты орнықтылығын жоғалтады.
Поликатионидтерді, катионды мономерлерді полимерлеу реакцияға
қабілетті қосылыстарды поликонденсациялау және жоғары молекулалық
қосылыстарды түрлендіру жолымен алады. Әлсіз негізді поликатионидтерді
алудың ең бір таралған жолы винилмономерлерін (АК және НАК амин
алкилэфирлері және винилпиридиндер — винилпиридин, 4- финилпиридин және 2-
метил — 5- винилпиридин) радикалды полимеризациялау. Өндірісте
поливинилпиридиндерді мономерлерді органикалық еріткіштерде полимерлеу
арқылы немесе сулы ерітіндідегі мономерлердің тұзды түрлерін переоксид
инициаторлар қатысуында полимерлеу арқылы алады. Күшті негіздік суда
еритін поликатионидтерді, аминоакрилаттармен винилпиридиндердің 4- шілік
тұздары негізіндегі синтездеуді концентрленген сулы ерітінділерді
стандартты полимерлеу, сулы спиртті ерітінділерде радикалды полимерлеу
арқылы жүргізіледі. Осындай әдістермен ТМД-да күшті негізді поликатионидтер
ППС (628) өндіріледі. Қарапайым тізбектің құрамы:
- СН2 - СН - С6Н3 - (CH3)N+ + (СН3) - SO2O2- СН3 -
ППС флокулянты ТМД-да құрамында 40-60% негізгі заттар және полимер
құрамы 90-95% болатын қатты заттар түрінде гель тәрізді болып өндіріледі.
Оның молекулалық массасы 104 - 3*106 арасында болады. ППС аздаған улы әсері
болады, сондықтан оның қолданылуы шектеулі, полистиролды, полиакриламидті,
полиэпоксидтерді полимерлерге ұқсас түрлендіру әдісімен әлсіз негізді және
күшті негізді поликатионидтер синтездеуге болады. Осы мақсатта
реакциялардың кейбір түрлерін қолданады: үшіншілік және төртіншілік
аминотоптар түзілетін (Меншуткин реакциясы) екіншілік және үшіншілік
аминдердің алкилдейтін агенттермен өзара әрекеттесуі, орынбаспаған
полиамидтерді диалкиламинометилдеу арқылы модификациялау (Монных реакциясы)
полиамидтерді натрий гипохлоридімен бояу (Гоффман реакциясы). Бұл
әдістердің артықшылығы жоғарғы молекулалық қосылыстар өндірісіндегі кейбір
калдықтарды утилдеу, шикізаттың арзандығы және технологиялық
қарапайымдылығы (нитрон талшығының қалдықгары, капролоктама, полистирол,
НАК т.б.). Өндірістік көлемде полимер флокулянттарды синтездеу әдістерінің
маңыздыларының бірі болып ароматты қосылыстарды хлорметилдеу, оның ішінде
полистиролды органикалық еріткіштерде монохлорметилэфирдің артық қатысуымен
30-60° С кезінде Меншуткин реакциясы бойынша ары қарай аминдеу.
Осындай технологияны күшті негізді ВА-2 немесе ВПК-101
поликатионидтерді синтездеуге қолданады.
Гоффман реакциясы бойынша амин құрамды флокулянттар алуға
болады;
r – CONH 2 NaOCl RCON+C1 Н2О RNH2
Монных реакциясы бойынша амид құрамдас полимерлерді амид топты
формальдегидті (ПАА) және үшіншілік аминдерді немесе натрий сульфидімен
модификациялауға болады.
Димеламиннің төртіншілік тұзын радикалды полимерлеу арқылы жоғарғы
молекулалы суда еритін күшті негізді поликатионит (ПДАА) алуға болады, ол
іс жүзінде көп қолданылады. Шет елдерде ПДАА кат-флок фирмалық атпен, ал
ТМД-да ВПК- 402 атпен өндіріледі. Олардың қарапайым тізбегі келесі түрде
жазылады:
СН3 – СН2 - СН2 - СН - CH2N(CH3)2C1
I
СН3
Көптеген дисперсті жүйелерге (эмульсиялық майлар, органикалық және
бейорганикалық қатты заттардың суспензиялары) эффективті флокулянты болып
катион типтес беймодель полимерлер жақсы көрсетті, олар
диамилдиметиламмонийлер диметиламиноэтилметакрилаттар,
метакриламидопропилтриметиламмоний хлориді немес N-метилорынбасқан, 1-
акрилоамино — 4- метилпиперозиннің төртіншілік тұзы және
акрилоамидтік қос полимері катиондық мономердің винилі. Бұларда
гомополимердің қос полимерге массалық қатынасы 50:1 ден 1:50 — ге дейін
өзгереді.
[9] жұмыста кұрамында 5%-тен жоғары қайталанатын келесі топтары бар
суда еритін полимерлер туралы мәліметтер келтірілген:
Олар суспензиялардың бөлшектеріне, зарядына байланыссыз флокуляциялық
қасиеттер көрсеткен. Табиғаты әртүрлі суда еритін полиэлектролиттер белгілі
бір қатыста флокуляциялық қасиеттері өсуі мүмкін, яғни синергизм әсері
байқалады.
[10] жұмыста полиакриламидті немесе полиакрил қышқылды немесе
метакриламид қос полимерімен гидролизденген полиакрилнитрилді және
диэтиламиноэтил метакрилатты немесе полиэтиленполиамидті
немесе полиэтиленамидтерді қосып пайдалану ұсынылған.
Суда еритін полимерлерді араластыру кең көлемді келесі массалық
қатынастарда - (80-95%) : (20-25%) жүргізіледі. Мұндай араластыру, СЕП К-4-
тегі функционал топтарын өсіреді, олар ерітіндідегі макромолекулалық
конформациялық күйін және дисперсті жүйелердегі адсорбциялық қасиеттерін
анықтайды. Бөлшектерді флокуляциялау үшін қатты фазадағы заттың кұрамына
0,0005-0,005% массалық мөлшері СЕП К-4 қосу жеткілікті.
[10] патентте полифункционалды суда еритін полимерлі флокулянттар
ретінде үшінші ретті қос полимер ұсынылады. Олардың кұрамында реттелмеген,
кайталанып келетін топтар бар.
Топтардың молярлық қатынастары кең аралықтарда өзгеруі мүмкін (3-50) :
(55-95) : (4-15) Үштік қос полимер төменгі тұтқырлықпен сипатталады. (η)
25, бірақ гомополимерлерден ерекшелігі жоғары флокуляциялық қасиеттері
болады. Келесі құрамдағы үштік қос полимердің 35-80 моль % акриламид, 10-60
моль % N — орынбасқан С1,С6 — алкилоакриламидосульфонат аниондық сипат
көрсетеді және оның тиімділігі туралы [11] жұмыста атап өтілген. Қос
полимердің сипатты тұтқырлығы шамамен (г) 25, оның құрамында әртүрлі
функционал топтар болғандықган ол дисперсті бөлшеуктерге, оның ішінде темір
оксидіне флокуляциялық әсер етеді.
[12] жұмыстың авторлары, флокулянт ретінде төменгі молекулалық
метиламидті сулы сілтілі ерітінділерді эпихлоргидрилмен (ПГМГ) деп аталатын
полимер табиғаты әртүрлі бөлшектерге флокуляциялық әсері болады. Сонымен
бірге биологиялық тегі бар дисперсті бөлшектерге де осындай әсер көрсетеді,
бірақ биоөсу және коррозияны тоқтатады. ПГМГ биоцид және коррозияның
ингибиторы ретінде қолдануға болады.
[13] жұмыста полиметакрил қышқылын ішінара
гидролизденген полиакрилонитрил және алифатты спирттердің "нитрон
талшықгарының" қалдықтарын селективті таңдап алынған органикалық
еріткіштердің қоспасы (бензол, диметилформаамид) арқылы модификациялаудың
жаңа әдісі ұсынылған.
ГИПАН тұтқыр сары түсті қою, сұйық оның құрамында полимерлі зат 10%-
тен кем емес және молекулалық массасы 5*1011 шамасында. Карбоксил топтың
мөлшері 45-49 % мөлшерінде. Полимер әлсіз флокуляциялық активтілік
байқалады.
Полиакрилнитрилді толық емес сабындау арқылы немес полиакрилнитрил
"нитрон талшықтарын" өндіргендегі қалдықтарды сілтілі реагенттермен (NaOH,
Na2Si03, Na3PO4,Na2S) Өзбекстанда академик Ахмедов К.С. жетекшілігімен
амфотерлі суда еритін "К" сериялы (К-4, К-9, К-6, К-7, К-10) полимерлері
алынған. Олар белгілі бір шарттарда флокуляциялық қасиеттер байқалады .
К-4 препаратын ПАН-ды сулы ортада 90-98° С температурада жеңіл
шарттарда сілтімен сабындау арқылы компоненттердің 10:4 массалық
қатынасында алады. 10%- тік тұтқыр қара крем түсті қою, сұйық өнім алынады.
Сонымен қазіргі кезеңде айтылған суда еритін полиэлектролиттерді әртүрлі
практикалық мәселелерде шешуде флокулянт ретінде жиі қолданады. Олардың
өндіру көлемі және сипаты үздіксіз артуда. Мысалы: АКШ 1984 ж.
полиакриламид негіздегі полимерлер 39000 т., ал 1989ж . одан 1,4 есе артық
өндірілді. Полиакриламид флокулянттарды Жапонияда осы жалдарды өндіру 1,8
есе артты . Өндірудің өсу сипаты басқа да флокулянттардың түріне тән. ТМД-
да тек табиғи суларды тазарту үшін 1983ж. 200т. полиакриламид қолданылады,
ал оның қажеттіліг 4000-5000 болатын.
1.2. Акрил қышқылы негізінде алынған суда еритін
полиэлектролиттер.
Полиэлектролиттер суда ионизацияланатын молекулалар тобына жататын
полимерлер болып саналады. Инонгендік группаларына байланысты күшті және
әлсіз қышқылдық және негіздік полимерлер болып бөлінеді. [-(Р=О)-(ОН)2;
-SO3H; -СООН; - ОН фенолды] немесе құрамы [-NH2; -NHR; -NR3 (OH)] және
тұздар мен амфотерлі полиэлектролиттер, олардың тізбесінде қышқыл және
негізгі группалар [26-27] алмасады.
Суда еритін полиэлектролиттер класында акрилді полимер маңызды орын
алады. Олардың ішінде суда еритін гомополимерлер және сополимерлер, акрил
қышқылдар мен полиамфолиттер, жасанды топырақ структурасын құраушылар,
грунттар балшық суспензияларын және жуғыш композияларының теңестіргіштері,
эмульсия және т.б. компонеттер құрамы, металдарды тесуге пайдаланылатын
суды каналды тазалағанда араластыратын пептизаторлар тағы сол сияқты, суда
ерімейтін торланған акрил қышқылдарынның полиэлектролиттері ион
ауыстырғыштар ретінде белгілі.
Суда еритін акрил қышқылдарының полиэлектролиттерін және олардың
өнімдерін екі топқа бөлуге болады.
1.Тордағы ирек системалары: онда сызықты полиэлектролит
механикалық және химиялық жолдармен басқа полиэлектролит торына
түседі. Оларды суда ерімейтін полимер-тасығышты өндіру арқылы
полиэтилен, пропилен, венилді эфир, алкилакрилаттар,
алкилметакрилаттар, целлюлоза, құрамында фтор бар сополимерлер, тор
құрамында поливинил, стирол сополимерлері дивинилбензолмен, құрамында амино
группалардың жөне 4-тік аммония орнына жүретін, перманганті қағаз,
акрил қышқылымен полимер мономер енуді қамтамасыз еткен
жағдайда еркін радикалдық ортада төзетін мономерді полимерге
ендіру және ион алмастырғыш топтың сополимерін алу үшін
жүргізіледі.
2. Сополимерлер: метакрилды қышқыл-метилметакрилат, акрилды
қышқыл-этиленсульфо-қышқылының натриды тұзы, метакрил қышқылы-
диизоционат (дивинил бензол), акрил (метакрил) қышқылының
акрилонитрил дивинилбензол, метакрил қышқылының аллил-амин-эпоксидионды
смола, метакрил қышқылының-итаконды қышқыл дивинил-бензол, акрилды
(метакрилды) қышқыл акрил- (метакрил) амид тұжырымдайтын
агент акрилды-ангидрид, диаллилмалеат, дивинилбензол акрил
қышқылы-винилпиридин, метакрил қышқылы-стирол диендер, акрилды
(метакрилды) қышқыл-этиленгликолдың диметилакрилды эфирлері (ди,↔ три-
), акрилды (метакрилды) қышқылы-стирол (винилтолуол)-
біріктіретін (ди- тривинилбензол) (сульфирленгеннен кейін) т.б.
Қазіргі уақытта суда еритін полоимрлердің синтездеу әдістемесінің
жалпы принциптері жасалмаған. Тек радикалды суда еритін
полимерге қатысты -ОН,-ОМе (К+, Na+, Li+, NH+4) -NH2-NHR
мұндағы R-алкил, 1-4C атомдарынан немесе морфолин қалдығы. Бұл мәселе
шет елдерде жақсы дамыған. Бос полиқышқыл ерігішті
молекуларының массасында және соңғы топ түрлеріне байланысты.Молекуланың
масса температуралық рекциясын анықтайды, иницатор мен
реттегіштің санымен, алдын-ала тізбекті үзіп, полимердің
молекулалық массасын азайтады.
Полимер бөлшектерінің шамасын реттеуге болады,
полимерлі молекуланың массасынның төмендеуі қосылған реттегіш санымен
пропроционал. Егер реттегіш саны төмен болса, онда ерітінді жоғары
тұтқырлықпен анықталады.
Реттегіштердің және инициаторлардың кұрам
бөліктері полимеризаттың соңғы тобы болып шығады және ерігіштігіне әсер
етеді. Суда еритін иницаторлар полимеризациялануын, суда еритін өнім алуға,
ал суда ерімейтін мысалы бензойл асқын тотығы суда ерімейтін, сілтілі
ортада, еритін өнім алу үшін жүргізіледі. Сусыз еріткіштерден полиакрил
және метакрил қышқылын алу барысында мысалы көмірсутектерді, суда ерімейтін
төменгі молекуланың өнімі алынып, еріткіштің құрам бөліктері полимеризаттың
соңғы өнімі болып шығады. Инициатор ретінде қышқыл мономерлеріннің
салмағына байланысты 0,1-2,0% суда еритін сутек асқын тотығы қолданылады.
Тотығу тотықсыздану жүйесін қолдану барысында мысалы калий персульфаты,
натрий бисульфит реакция температурасын 313 К дейін төмендетуге болады.
Бисульфиттің саны артуымен соңғы өнімнің молекулалық массасы
төмендейді. Сулы ортада акрил қышқылының полимерленуі суда еритін
иницаторлардың: сутегі асқын тотығы, персульфаттар, күкірт қышқылы
қатысуымен жүзеге асады.
Реттегіш реакцияның жылдамдығына әсер етпейді. Бос радикал
полимеризат тізбегінің соңына тұзбен қапталады, осыған байланысты
полимеризаттың молекулалық массасы төмендейді.
Суда еритін акрил қышқылының сулы ерітіндісін алу үшін реттегіш
ретінде мыс тұздары пайдаланылады: Ацетат, лактат, формиат, хлорид,
сульфат, нитрад, селенад, акрил қышқылының этиламин тұзы қолданады.
Мыс тұзы реттегіш сияқты едәуір активті, бірақ мыс тұзы пайдаланылатын
болса реакцияның баяулығы байқалады. Бұл сілтілі металдардың гипофосфитін
немесе олардың тұздарын қолдану барысынан гөрі, мыс тұзын қолдану барысында
реакцияға түспеген мономерлердің қалдығы реакция соңында көп қалатындығы
дәлелденген. Орта молекулалық массасы реакцияға қатысқан тұздардың
мөлшеріне байланысты анықыталады. Суда еритін полиакрил алу үшін
акрил қышқылының салмағына мыс моногидратынан 0,05% қосса
жеткілікті, ал егер гипофосфитті қоспа болса оған 0,001% жеткілікті.
Бұл сол полимерлерді полиакрилинтрил және полиакриламид синтетикалық
полимерлерді гидролиздеу не акрил (метакрил) қышқылы және амидтерінің
мономерлерін синтездеп алуға болады, М.Н. Савицкой және Имото т.б.
еңбектерінде. Температура 320-343 кезінде аммоний және натрий, калий
персульфаттарының қатысында, сулы ерітіндіде акрил (метакрил) амидімен
акрил (метакрил) қышқылының сополимерлері алынған.
АКШ патенттерінде температура 323 К кезінде катализатор ретінде тотығу-
тотықсыздану жүйесі (тотықтырғыш аммоний немесе персульфат калий т.б.
Тотықсыздырғыш-калий немесе гидросульфит натрий, бисульфит, сульфит т.б)
қатысында сулы ерітіндіде акрил (метакрил) амиді, акрил (метакрил)
қышқылының сополимерлерінің, суда еритін полимерлерін алу әдістері
жазылған. Х.У. Усманов және т.б. еңбектерінде ультра дыбыспен әсер ету
арқылы метакрил амид, акрил қышқылының сополимерлер әдістері келтірілген.
Сондай-ақ метакриламид пен метакрил қышқылының сополимерлеріннің
сілтілік агенттер гидролизімен, концентірлі күкірт қышқылымен әсер етіп
алуға да болады.
КН SO4 - К2 S2O8 тотығу-тотықсыздану жүйесінің қатысында
температура - 383 К кезінде сулы ерітіндіде акрил қышқылы мен N-
нитрилметакриламид және температурасы - 348 К кезінде динитрил изомай
қышқылының инициаторымен диоксанда акрил қышқылы мен N, N-диметакриламид
сополимерлеуі зерттелген.
[28] Полиакриламид гидролизі бойынша көптеген еңбектер жазылған М.Н.
Савицкий, X. Фридламдер, А. Шилмира, Фун-Син-То және т.б. еңбектері
жарияланған.
Полиакрилнитрилді қышқылды және сілтілі гидролизді карбоксил
және амидті топтар пайда болу үшін де жүргізеді.
K.C. Ахметов және К.В. Погорельскийдің еңбектері: құрғақ аммиак
және акрил қышқылы негізінде алынған полиакриламид (ПАА-1), құрамында
амидті және карбоксилді топтары анықталған.
Совет және шетел әдебиеттерінде акрил (метакрил) қышқылы
және аминоқосылыстар негізінде алынған суда
еритін полиэлектролиттердің нәтижелері туралы көп жазылған.
1. Конденсациялық смола бір немесе бірнеше амино
қосылыстарын қыздыру кезінде пайда болады, жалпы формуласы
R1R2 N-(C=X)-NH2 мұндағы Х-аминотоп немесе күкірт, оттек R1 және R2- бір
немесе бірнеше α,β -қанықпаған қышқылымен, арил немесе аралкил,
алкенил, алкил, сутек. Жалпы формуласы CR1 R2=CR3 СООН, мұндағы R1
R2 R3 —температура- 373-403 К кезінде инертті еріткіштер қатысынсыз
немесе қатысында арил немесе аралкил, алкенил, алкил, сутек. Олар
сызықты акрилоконденсантты көрсетеді, мочевинаға айналған өнімдердің
құрам бөлігі: биурет, циан қышқылы, карбомат аммонии, аммонии
тұзына канықпаған қышқылы.
Мұнда амино тобымен, карбон тобының конденсациясы және
қанықпаған қышқылдардың ашылу есебінен бір ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Ұқсас жұмыстар
Пәндер
- Іс жүргізу
- Автоматтандыру, Техника
- Алғашқы әскери дайындық
- Астрономия
- Ауыл шаруашылығы
- Банк ісі
- Бизнесті бағалау
- Биология
- Бухгалтерлік іс
- Валеология
- Ветеринария
- География
- Геология, Геофизика, Геодезия
- Дін
- Ет, сүт, шарап өнімдері
- Жалпы тарих
- Жер кадастрі, Жылжымайтын мүлік
- Журналистика
- Информатика
- Кеден ісі
- Маркетинг
- Математика, Геометрия
- Медицина
- Мемлекеттік басқару
- Менеджмент
- Мұнай, Газ
- Мұрағат ісі
- Мәдениеттану
- ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности)
- Педагогика
- Полиграфия
- Психология
- Салық
- Саясаттану
- Сақтандыру
- Сертификаттау, стандарттау
- Социология, Демография
- Спорт
- Статистика
- Тілтану, Филология
- Тарихи тұлғалар
- Тау-кен ісі
- Транспорт
- Туризм
- Физика
- Философия
- Халықаралық қатынастар
- Химия
- Экология, Қоршаған ортаны қорғау
- Экономика
- Экономикалық география
- Электротехника
- Қазақстан тарихы
- Қаржы
- Құрылыс
- Құқық, Криминалистика
- Әдебиет
- Өнер, музыка
- Өнеркәсіп, Өндіріс
Қазақ тілінде жазылған рефераттар, курстық жұмыстар, дипломдық жұмыстар бойынша біздің қор #1 болып табылады.
Ақпарат
Қосымша
Email: info@stud.kz