Исходное сырье для получения полиакрилатов и полиметакрилатоа
Акриловая кислота СН2=СНСООН — прозрачная бесцветная жидкость с резким запахом, напоминающим уксусную кислоту. Т. пл. 12,3° С; Т. кип. 141° С при 760 мм рт. ст., 71° С при 50 мм рт. ст. и 52—53° С при 146 22 мм рт. ст.; d416=l,062, Df = 1,051; по = 1,4224; мол. вес. 72,06. Хорошо растворяется в спирте, эфире и смешивается с водой в любых соотношениях.
Акриловую кислоту получают нагреванием этиленциангидрина с разбавленной серной кислотой через оксиакриловую кислоту:
СН2ОН +2HJo+H, so1 СН2—ОН _н»о
| NH HSn >■ I vCH2=CHCOOH
CH2-CN --nh«hso« CH2-COOH
В промышленности акриловую кислоту получают реакцией окиси углерода с ацетиленом в присутствии воды или спирта. Источником СО является карбонил никеля Ni(CO)4. Реакция протекает в среде минеральных или органических кислот: соляной, уксусной, фосфорной (в виде водных растворов) по суммарному уравнению:
4СН = СН + 4Н20 + № (СО)4 + 2НС1 4СН2=СНСООН + №С12 + Н2
В присутствии спиртов образуются эфиры акриловой кислоты.
Метакриловая кислота СН2=С(СН3)СООН—бесцветная жидкость с острым запахом, напоминающим уксусную кислоту. Т. кип. 161° С при 760 мм рт. ст. и 60—63° С при 12 мм рт. ст.; т. пл. 15° С; df= 1,015; = = 1,4314; мол. вес 86,09. Хорошо растворяется в воде, со спиртом и эфиром смешивается в любых соотношениях.
Метакриловую кислоту получают взаимодействием ацетонциангид - рина с разбавленной серной кислотой, при этом образуется оксинзомас - ляная жислота, которая прч последующей дегидратации дает метакриловую кислоту:
СН3
/ОН +н, о.ОН |
(СН3)2С/ ----------------------- »- (СН3)2С< —Сн2=с
Соон
Метакриловую кислоту можно получить из метакролеина с 96%- ным выходом при его окислении под давлением 4 атм в присутствии ацетатов меди и никеля при комнатной температуре:
TOC o "1-3" h z СН3 СН3
I I
СН2=С—СНО + 0,502-> сн2=с—соон
Метакриловую кислоту и ее нитрил можно получить исходя из изо - бутилена без применения синильной кислоты:
СНз СН3 СН3
I I NaOH * |
СН2=С—СНз + С12—->- CH2=C-CH2C1 —> сн2= С— сн2он
СНз СНз
—% СН2=С—СНО —-X сн2=с-соон
СНз СНз СНз
I +NH, "| +Оа I
- СН2=С—СН2С1 —h-^CH2=C-CH2'NH2 —^oCH2=C-CN
Метиловый эфир акриловой кислоты (метилакрилат) СНз=СНСООСН3 представляет собой прозрачную жидкость с резким запахом. Т. кип. 80,3° С при 760 мм рт. ст., 50° С при 270 мм рт. ст. и.20° С при 72 мм рт. ст.; Df =0,9735; <=0,9558; =1,4117; п" =
= 1,404; по = 1,401; мол. вес 86,09.
Метилакрилат легко растворяется в обычных растворителях; в воде растворимость его составляет 5,2 вес. %.
Мономер может быть стабилизирован гидрохиноном, серой, метал - • личеекой медью, п-грег-бутилпирокатехином, пикриновой кислотой и некоторыми другими веществами. В отличие от гидрохинона пикриновая кислота обладает хорошим ингибирующим действием и в отсутствие - кислорода.
Теплота полимеризации метилакрилата при 25° С равна 86,9± dh4,l кДж/моль (20,8±0,98 ккал/моль).
Температура кипения технически пригодного продукта 79—82° С, кислотность, считая на акриловую кислоту, 0,02%.
Метилакрилат можно получать по той же схеме, как и акриловую. кислоту, из ацетилена, окиси углерода и спирта (вместо воды) в присутствии карбонила никеля.
В (промышленности метилакрилат (а также этилакрилат и к-бутил - акрилат) тоже можно получать по измененной схеме из окиси углерода, ацетилена и хлористого водорода в присутствии спирта и карбонила никеля (см. стр. 147). В спирте растворяют хлорид никеля и этим раствором орошают насадочный реактор колонного типа. Противотоком в реактор пропускают под давлением при 150—180° С ацетилен и окись углерода:
СНЕеСН + СО + ROH-> CH2=CH-COOR
В лабораторных условиях метиловый эфир акриловой кислоты можно получать взаимодействием этиленциангидрина с метиловым спиртом л присутствии серной кислоты.
Реакция идет в две стадии по схеме:
А) гидролиз этиленциангидрина
СН2ОН СН2ОН
I + 2Н,0 + H2S04-> I + NH4HSO4
Ch2cn ch2cooh
Б) этерификация оксиакриловой кислоты и последующая дегидратация
СН2ОН СН2ОН СН2
| + СНзОН | -*■ II + Н20
СН2СООН СН2СООСН3 СНСООСНз
Метилметакрилаг СН2=С—СООСН3. Чистый метиловый эфир мета-
СНз
Криловой кислоты представляет собой бесцветную жидкость с приятным эфирным запахом. Т. кип. 100,3°С; d? = 0,936; в"= 1,413; мол. вес 100,11.
Метилметакрилат легко смешивается с серным эфиром и спиртом и хорошо растворяется во всех обычных органических растворителях. ЛАЪ
Растворимость его в воде при комнатной температуре составляет 1,5 вес. %.
Мономер стабилизируют гидрохиноном, пирогаллолом, фенолом, резинатом меди и другими веществами. Гидрохинон может быть ингибитором только в присутствии растворенного кислорода. При хранении и перевозках мономер обычно стабилизируют гидрохиноном.
В технике метилметакрилат получают синтетическим путем из ацетона и синильной кислоты через ацетонциангидрин.
Продажный метиловый эфир метакриловой кислоты, применяемый в промышленности пластмасс, должен содержать метилового эфира метакриловой кислоты не менее 99,7%, метакриловой кислоты не более 0,2%.
Метиловый эфир метакриловой кислоты в лабораторных условиях можно получить из ацетонциангидрина. Реакция протекает в одну стадию:
ОН
СНзЧс/ОН +H. S04 CH34(i cyNH —нао ■СН3/ 4CN СН3/ S03H
СН3
HgCx yNH +сн, он |
>C-C<f --------------------------------------------------------------- СН2=С
Н3с/ 40S03h -<nh4),so« ,
СООСНз
Н-Бутиловый эфир метакриловой кислоты (бутилметакрилат)
СНз О
| || представляет собой про-
СН2=С—С—О—СН2—СН2—СН2—СНз зрачную бесцветную жидкость. Т. кип. 163—164° С при 760 мм рт. ст., 73°С при 30 мм рт. ст., 51—52°С при И мм рт. ст., Dl^E =0,889; Df = = 0,894, dff = 0,895, = 1,426; N2D5 = 1,421, мол. вес 142,19.
Бутилметакрилат хорошо растворяется в различных органических. растворителях и практически не растворяется в воде. Он легко полимеризуется при нагревании в присутствии инициаторов.
В технике бутилметакрилат получают из ацетонциангидрина и - н-бутилового спирта в условиях, аналогичных получению метилметакрилата в одну стадию.