MELANA Copolimer Acrilonitril - Acetat de vinil

Laborator: Tehnologia Sintezei Polimerilor

MELANA

Copolimer  Acrilonitril - Acetat de vinil

1. ASPECTE TEORETICE

Fibrele acrilice se obtin prin filarea copolimerilor acrilonitrilului reprezentând o clasa importanta de fibre carbocatenare.

Cu toate ca acrilonitrilul a fost utilizat la obtinerea pe scara industriala a cauciucurilor butadien-stirenice î 11511q161l nca din anul 1937, fibrele pe baza de poliacrilonitril au fost obtinute mult mai târziu. Acest lucru a fost determinat de faptul ca poliacrilonitrilul are temperatura de topire superioara temperaturii de descompunere si mult timp nu au fost cunoscuti solventi care sa permita obtinerea de solutii concentrate care sa poata fi filate.

Fibrele poliacrilonitrilice se vopsesc greu datorita coeziunii intramoleculare si hidrofobiei, care împiedica difuzarea si legarea colorantului de fibra.

Introducerea unui comonomer provoaca o serie de modificari asupra proprietatilor fibrei. Comonomerii cei mai utilizati sunt împartiti în trei categorii:

- comonomeri neutri: acrilatul de metil, metacrilatul de metil, acetatul de vinil, metil- stirenul (chiar în cantitati mici, de 5-10%) provoaca o deranjare sterica a macromoleculelor, ceea ce duce la cresterea solubilitatii polimerului si la îmbunatatirea capacitatii tinctoriale a fibrelor.

- comonomeri ionici: comonomeri în a caror molecula se gasesc grupe polare acide sau bazice, capabile sa atraga si sa lege moleculele de colorant: duc la cresterea colorabilitatii fibrelor (ex. stirenul sulfonat).

- comonomeri ce contin atomi de halogen precum clorura de viniliden, clorura de vinil - în scopul cresterii rezistentei la foc a fibrelor utilizate în mobilierul casnic.

Fibrele ce contin comonomeri în cantitate mai mare decat acrilonitrilul sunt cunoscute sub denumirea de fibre "modacrilice".

Fibrele acrilice sunt obtinute prin procedeul dispersiei apoase sau polimerizarea în solutie, primul procedeu fiind cel mai utilizat.

Procedeul dispersiei apoase. În procedeele comerciale, un amestec de monomeri compus din acrilonitril si peste 10 % monomeri neutri, precum acrilatul de metil sau acetatul de vinil, este alimentat continuu în reactor împreuna cu o solutie apoasa de initiatori. Drept initiatori se folosesc sisteme redox precum bisulfitul de sodiu / persulfatul de potasiu, cu sau fara adaugarea catalizatorului pe baza de sare feroasa sau ferica.

Acest sistem redox functioneaza foarte bine la un pH = 2 - 4 si o temperatura de 35 - 60 ^oC.

Monomerul este solubil în faza apoasa, polimerul precipitând imediat dupa formare.

Prin urmare atunci cand catenele ating o anumita masa moleculara, acestea pot agrega pentru a forma nuclee de particule. Daca sunt prezente mai multe particule polimere, radicalii solubili în apa vor fi usor capturati pe suprafata particulei printr-un mecanism de absorbtie. Suprafata particulei este gonflata cu monomer. Deci polimerizarea continua în stratul gonflat si absorbtia devine ireversibila pe masura ce catenele macromoleculare cresc în particula.

Amestecul apos final este demonomerizat cu abur si particulele de polimeri sunt separate prin filtrare, uscate si stocate.

Procedeul polimerizarii în solutie. Reactia se realizeaza într-un mediu omogen utilizând un solvent pentru polimer. Solventii potriviti pot fi compusi organici cu o polaritate ridicata sau solutii apoase ale sarurilor anorganice. Cel mai utilizat solvent organic este dimetilformamida (DMF), dimetilsulfoxidul (DMSO) si carbonatul de etilena. Dintre compusii anorganici cei mai utilizati solventi sunt solutiile apoase de clorura de zinc si solutia apoasa 40-50 % tiocianat de sodiu.

Avantajul acestei metode consta în faptul ca solutia polimerica poate fi transformata direct la orificiul de filare prin îndepartarea monomerului nereactionat. Exista însa si numeroase dezavantaje, cum ar fi  dificultatea realizarii de mase moleculare mari datorita transferului de lant cu solventul.

Se pot utiliza initiatori precum azoizobutironitrilul (AIBN), persulfatul de amoniu sau peroxidul de benzoil, dar acesti initiatori au o activitate scazuta la temperatura dorita.

În procesele continue, se prefera ca initiatori ce actioneaza rapid compusi ca hidroperoxidul de cumen - polialchilenamina, sare de ceriu - persulfat de potasiu si sare de cupru sau ruteniu cu un agent de oxidare precum persulfatul de potasiu.

2. SUBSTANŢE NECESARE

- acrilonitril (r=0,81 g/ml); 90 % din amestecul monomeric

- acetat de vinil (r=0,93 g/ml); 10 % din amestecul monomeric

- apa distilata

- persulfat de potasiu; 4 % din amestecul monomeric

- bisulfit de sodiu; 8 % din amestecul monomeric

3. ECHIPAMENTE NECESARE

- balon cu 3 gâturi

- condensator

- agitator mecanic

- baie de apa

4. MOD DE LUCRU

Volumul masei de reactie este de 150 ml. Concentratia monomerilor este de 12 %.

Apa distilata se introduce într-un balon cu trei gâturi ce este plasat într-o baie de apa termostatata la temperatura dorita (50 - 60 ^oC). Se adauga sub agitare monomerii si componentii sistemului redox. Amestecul de reactie este lasat sa reactioneze timp de 5 ore. La finalul reactiei, polimerul obtinut este racit, filtrat si uscat pâna la masa constanta.

Se calculeaza conversia monomerului.