RU2509087C2 - Method of producing polyester acrylates - Google Patents
Method of producing polyester acrylates Download PDFInfo
- Publication number
- RU2509087C2 RU2509087C2 RU2012114712/04A RU2012114712A RU2509087C2 RU 2509087 C2 RU2509087 C2 RU 2509087C2 RU 2012114712/04 A RU2012114712/04 A RU 2012114712/04A RU 2012114712 A RU2012114712 A RU 2012114712A RU 2509087 C2 RU2509087 C2 RU 2509087C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- monomer
- polymerization
- physical factor
- polyester acrylates
- radiation
- Prior art date
Links
Landscapes
- Polymerisation Methods In General (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
- Polyesters Or Polycarbonates (AREA)
Abstract
Description
Предполагаемое изобретение относится к химии полимеров, конкретно к способам получения блочных полиэфиракрилатов, и может быть использовано в качестве светопроводящих матриц в оптике, осветительной технике и медицине, конкретно для получения имплантатов.The alleged invention relates to the chemistry of polymers, specifically to methods for producing block polyester acrylates, and can be used as light-transmitting matrices in optics, lighting technology and medicine, specifically for the production of implants.
Актуальность решаемой проблемы основано на потребности современных технологий оптических материалах с высокой плотностью и оптическими показателями.The relevance of the problem to be solved is based on the need of modern technologies for optical materials with high density and optical parameters.
Способность эфиракрилатов к образованию высокомолекулярных соединений связано с наличием в молекуле двух реакционных центров: двойной связи и активных атомов водорода в α- и β-положениях.The ability of ester acrylates to form macromolecular compounds is associated with the presence of two reaction centers in the molecule: a double bond and active hydrogen atoms in the α and β positions.
Традиционные способы получения полимеров заключаются в использовании химических инициаторах, таких как пероксиды, азо- и диазосоединения при нагревании, фотолизе, радиолизе и т.д., негативно влияющих на свойство готового материала (гель-эффект), что характеризуется наличием пузырей в массе изделий (В.Н. Кулезнев, В.А. Шершнев, «Физика и химия полимеров», М., «Высшая школа», 1988, стр.20-25).Traditional methods for producing polymers are the use of chemical initiators, such as peroxides, azo and diazo compounds during heating, photolysis, radiolysis, etc., which negatively affect the property of the finished material (gel effect), which is characterized by the presence of bubbles in the mass of products ( VN Kuleznev, VA Shershnev, “Physics and Chemistry of Polymers”, M., “Higher School”, 1988, pp. 20-25).
В предлагаемом авторами способе полимеризации данный недостаток устраняется.In the proposed method of polymerization, this disadvantage is eliminated.
Известен способ получения полиметилметакрилата блочной полимеризацией в присутствии инициаторов. В начале процесса полимеризации получают «сироп», образующийся форполимеризацией мономера в присутствии инициатора в количестве 0,05÷0,1% масс, при 70÷80°C в течение двух часов при слабом перемешивании. Полученный «сироп» заливают в формы из силикатного стекла и дополимеризовывают при постепенном повышении температуры от 45°C до 120°C в течение 24-28 часов («Техноллогия пластических масс», под ред. В.В. Коршака, М., изд. Химия, 1985 г., стр.125-127. Ф. Бильмейер «Введение в химию и технологию полимеров», М., изд. Иностранная литература, 1958 г., стр.319).A known method of producing polymethylmethacrylate block polymerization in the presence of initiators. At the beginning of the polymerization process, a “syrup” is obtained, which is formed by prepolymerization of the monomer in the presence of an initiator in an amount of 0.05–0.1% of the mass, at 70–80 ° C for two hours with gentle stirring. The resulting "syrup" is poured into silicate glass molds and additionally polymerized with a gradual increase in temperature from 45 ° C to 120 ° C for 24-28 hours ("Technology of plastic masses", edited by V.V. Korshak, M., ed. Chemistry, 1985, pp. 125-127. F. Bilmeyer, "Introduction to the Chemistry and Technology of Polymers", M., ed. Foreign Literature, 1958, p. 311).
Недостатками указанного способа являются длительность процесса полимеризации, заключающегося в получении форполимера и дополимеризацию при повышенном тепловом режиме. Кроме того, вследствие большой скорости реакции, низкой теплопроводности полимера, высокой вязкости реакционной среды, полный отвод реакции затруднен. Резкое повышение температуры внутри блока приводит к местным перегревам, которые вызывают возникновение пузырьков в изделиях.The disadvantages of this method are the length of the polymerization process, which consists in obtaining a prepolymer and additional polymerization at high thermal conditions. In addition, due to the high reaction rate, low thermal conductivity of the polymer, high viscosity of the reaction medium, complete removal of the reaction is difficult. A sharp increase in temperature inside the unit leads to local overheating, which causes bubbles to form in the products.
В качестве наиболее близкого по технической сущности и результату к заявленному способу известен способ получения ориентированного органического стекла путем полимеризации мономера эфиракрилата под воздействием физического фактора. В качестве физического фактора используют низкочастотное с частотой не более 1 кГц магнитное поле малой индукции в локальной зоне не более 20 мТ, которым воздействуют на мономер, помещенный в дилатометр из оптически прозрачного стекла, который располагают вдоль продольной оси соленоида магнитной установки, при этом указанное воздействие осуществляют каскадом из не менее чем 3-х циклов по 10 минут каждый с интервалом между каждым циклом не менее 10 минут, а полимеризацию осуществляют без применения катализаторов, после чего дилатометр с образовавшимся полимером вынимают из соленоида и оставляют для деполимеризации на открытом воздухе при комнатной температуре (п.RU №2367669, опубл. 20.09.2009).As the closest in technical essence and result to the claimed method, a method for producing oriented organic glass by polymerization of an ether acrylate monomer under the influence of a physical factor is known. As a physical factor, a low-frequency low-induction magnetic field with a frequency of not more than 1 kHz in the local zone of not more than 20 mT is used, which acts on a monomer placed in a dilatometer made of optically transparent glass, which is placed along the longitudinal axis of the solenoid of the magnetic installation, while carry out a cascade of at least 3 cycles of 10 minutes each with an interval between each cycle of at least 10 minutes, and polymerization is carried out without the use of catalysts, after which a dilatometer with called polymer is removed from the solenoid and left for depolymerization in the open air at room temperature (p. RU No. 2367669, publ. 09/20/2009).
Недостатком указанного способа является неполное удаление остаточного мономера (% ММА - 1,1÷0,8), что негативно влияет на светопроводящую матрицу.The disadvantage of this method is the incomplete removal of residual monomer (% MMA - 1.1 ÷ 0.8), which negatively affects the light guide matrix.
Задачей авторов является разработка способа полимеризации полиэфиракрилатов за счет устранения химических инициаторов полимеризации, получение прозрачных бездефектных полиэфиракрилатов, снижение количества токсичного остаточного мономера, увеличения термостойкости и светопроводимости.The authors' task is to develop a method for the polymerization of polyether acrylates by eliminating the chemical initiators of polymerization, to obtain transparent defect-free polyether acrylates, to reduce the amount of toxic residual monomer, to increase heat resistance and light transmission.
Новый технический результат, обеспечиваемый при использовании предлагаемого способа, заключаемого в повышении качества готовых полимеров за счет устранения брака его структуры, повышении оптической прозрачности, повышении термостабильности и уменьшении числа трудоемких операций.A new technical result provided by using the proposed method, which consists in improving the quality of finished polymers by eliminating the defect of its structure, increasing optical transparency, increasing thermal stability and reducing the number of time-consuming operations.
Указанные задачи и новый технический результат обеспечиваются тем, что по сравнению с прототипом в качестве физических факторов используют УФ-облучение и электромагнитное поле, которыми циклично воздействуют на мономер, помещенный в прозрачный сосуд, термоциклируют в диапазоне температур от -50°C до +50°C, после чего дополимеризацию осуществляют при комнатной температуре.These tasks and a new technical result are ensured by the fact that, in comparison with the prototype, UV radiation and an electromagnetic field are used as physical factors, which cyclically act on the monomer placed in a transparent vessel, thermally cycle in the temperature range from -50 ° C to + 50 ° C, after which the prepolymerization is carried out at room temperature.
Предлагаемый способ поясняется следующим образом.The proposed method is illustrated as follows.
Первоначально выбирают мономеры из группы эфиракрилатов, характеризующихся наличием активных центров.Initially, monomers are selected from the group of ester acrylates characterized by the presence of active centers.
Предположительность эффектов действия электромагнитных полей и УФ-облучения основано на новых принципах управления молекулярными процессами и химическими реакциями и связаны с селективностью этих процессов к угловому моменту молекул и угловому моменту-спина электрона и ядер реагирующих частиц. Изменения углового момента индуцируются магнитными взаимодействиями и, следовательно, имеют спиновую природу. Скорости спин-селективных процессов зависят от внешних электромагнитных полей и УФ-облучения и обнаруживаются в процессах фотосинтеза, радикальных химических реакциях, в процессах с участием молекул кислорода и позволяют выпускать продукцию улучшенного качества с заранее заданными свойствами.The hypothesis of the effects of electromagnetic fields and UV irradiation is based on new principles of controlling molecular processes and chemical reactions and is associated with the selectivity of these processes to the angular momentum of molecules and the angular momentum-spin of the electron and nuclei of the reacting particles. Changes in the angular momentum are induced by magnetic interactions and, therefore, have a spin nature. The rates of spin-selective processes depend on external electromagnetic fields and UV irradiation and are found in photosynthesis, radical chemical reactions, in processes involving oxygen molecules and allow the production of improved quality products with predetermined properties.
Эфиракрилат обрабатывают УФ-облучением (190÷360 нм), так как в указанном диапазоне наблюдается активация двойных связей, их разрыв и образование активных радикалов при нескольких длинах волн. Следующая обработка электромагнитными полями с напряженностью Н>1500 эрстед приводит к полимеризации эфиракрилатов с образованием упорядоченной структуры и более плотной упаковке. При электромагнитном поле с напряженностью H<1500 эрстед этого не наблюдалось.Etheriracrylate is treated with UV radiation (190–360 nm), since activation of double bonds, their breaking and formation of active radicals at several wavelengths are observed in the indicated range. The following treatment with electromagnetic fields with intensity H> 1500 Oersted leads to the polymerization of ester acrylates with the formation of an ordered structure and a denser packing. In an electromagnetic field with intensity H <1500 Oersted, this was not observed.
Диапазон температуры термоциклирования выбран в соответствии с тем, что при температуре выше +50°C наблюдается резкое увеличение упругости пара ММА, мономер улетучивается, а при температуре ниже -50°C образуются кристаллиты в объеме изделия, т.е. вместо полимеризации идет процесс кристаллизации.The thermal cycling temperature range was chosen in accordance with the fact that at temperatures above + 50 ° C a sharp increase in the vapor pressure of MMA is observed, the monomer evaporates, and at temperatures below -50 ° C crystallites form in the product’s volume, i.e. instead of polymerization, a crystallization process is going on.
Сущность предполагаемого изобретения заключается в следующем.The essence of the alleged invention is as follows.
Промышленный мономер (метилметакрилат ММА) ТУ ВП-156-68 или «сироп», содержащий от 10 м.ч. до 40 м.ч. полимера на 100 м.ч. метилметакрилата, помещают в прозрачный сосуд, обрабатывают УФ-облучением, затем электромагнитным полем, проводят термоциклирование. Затем дополимеризовывают при комнатной температуре.Industrial monomer (methyl methacrylate MMA) TU VP-156-68 or “syrup” containing from 10 mph up to 40 mph polymer per 100 m.h. methyl methacrylate is placed in a transparent vessel, treated with UV radiation, then with an electromagnetic field, thermal cycling is carried out. Then it is additionally polymerized at room temperature.
Содержание остаточного мономера определяли бромид-броматным методом (В.А. Баландина, Д.Б. Гурвич «Анализ полимеризационных пластмасс», М.-Л., Химия, 1965 г., стр.512).The content of residual monomer was determined by the bromide-bromate method (V. A. Balandina, DB Gurvich “Analysis of polymerization plastics”, M.-L., Chemistry, 1965, p. 512).
Температуру плавления определяли с помощью лабораторного прибора ПТП-1. Ошибка определения составляла ±0,01°С.The melting point was determined using a laboratory device PTP-1. The determination error was ± 0.01 ° C.
Пример 1.Example 1
В лабораторных условиях осуществляем процесс получения полиэфиракрилата. На предварительном этапе проведена подготовка пробы мономера по традиционной методике.In the laboratory, we carry out the process of producing polyester acrylate. At the preliminary stage, a monomer sample was prepared according to the traditional method.
Для этого к 100 мг метилметакрилата (ТУ 8П-156-68) прибавляют 0,10 мг инициатора (пероксид бензоила (ПБ) ГОСТ 14888-78), заливают в дилатометр, 10-15 мин. продувают инертным газом, проводят полимеризацию в течение 6÷70 час. При полимеризации наблюдалось образование пузырьков в блоке. Физико-химические исследования показали следующее: % остаточного мономера - 2,3; % инициатора - 0,02; tпл. - 251,7 C; светопропускание - 89-91; % ρ - 1,206 г/см3 To do this, 0.10 mg of initiator (benzoyl peroxide (PB) GOST 14888-78) is added to 100 mg of methyl methacrylate (TU 8P-156-68), poured into a dilatometer, 10-15 minutes. purge with an inert gas, carry out polymerization for 6 ÷ 70 hours. During polymerization, the formation of bubbles in the block was observed. Physico-chemical studies showed the following:% residual monomer - 2.3; % initiator - 0.02; t square - 251.7 C; light transmission - 89-91; % ρ - 1.206 g / cm 3
Сравнительные данные по физико-химическим испытаниям проведены на таблице 1.Comparative data on physico-chemical tests are carried out in table 1.
Пример 2.Example 2
ММА в количестве 8,5+9 г заливают в дилатометр, 10-15 мин. продувают инертным газом и помещают в низкочастотное магнитное поле малой интенсивности. Полимеризация проходила без усадки и образования пузырьков в объеме. Обработку и все физико-химические исследования проведены аналогично примеру 1.MMA in an amount of 8.5 + 9 g is poured into a dilatometer, 10-15 minutes. purge with an inert gas and placed in a low-frequency magnetic field of low intensity. The polymerization took place without shrinkage and the formation of bubbles in the volume. Processing and all physico-chemical studies were carried out analogously to example 1.
Физико-химические исследования показали следующее: % остаточного мономера - 0,8÷1,1; tпл. - 252,5°C, светопропускание - 91÷92%, ρ - 1,222 г/см3. Сравнительные данные по физико-химическим испытаниям проведены на таблице 1.Physico-chemical studies showed the following:% residual monomer - 0.8 ÷ 1.1; t square - 252.5 ° C, light transmission - 91 ÷ 92%, ρ - 1.222 g / cm 3 . Comparative data on physico-chemical tests are carried out in table 1.
Пример 3.Example 3
Метилметакрилат (ТУ 8П-156-68) в количестве 1,5÷2 мл заливают в прозрачный сосуд, продувают инертным газом, обрабатывают УФ-облучением (190÷360 нм), затем электромагнитным полем) напряженностью H>1500 эрстед, проводят термоциклирование в диапазоне температур от -50°C до +50°C. Затем дополимеризовывают при комнатной температуре. Получены следующие данные: % остаточного мономера - отсутствует, tпл. - 253,5°C, светопропускание - 99,7÷99,9%, ρ - 1,249 г/см3. Сравнительные данные по физико-химическим испытаниям приведены в таблице 1.Methyl methacrylate (TU 8P-156-68) in an amount of 1.5 ÷ 2 ml is poured into a transparent vessel, flushed with an inert gas, treated with UV radiation (190 ÷ 360 nm), then with an electromagnetic field) of intensity H> 1500 Oersted, thermocycling is carried out in temperature range from -50 ° C to + 50 ° C. Then it is additionally polymerized at room temperature. The following data were obtained:% residual monomer — absent, t pl. - 253.5 ° C, light transmission - 99.7 ÷ 99.9%, ρ - 1.249 g / cm 3 . Comparative data on physico-chemical tests are given in table 1.
Пример 4.Example 4
Этилметакрилат получают в лабораторных условиях реакцией этерификации метакриловой кислоты (ТУ 6-09-1708-19) и этилового спирта (Гост 18300-87), взятых в соотношении 1,65:1 мг.В качестве поглотителя выделяющейся воды использовалась H2SO4 (ГОСТ 4204-77) с последующей отгонкой образовавшегося этилметакрилата (ЭМА).Ethyl methacrylate is obtained under laboratory conditions by the esterification of methacrylic acid (TU 6-09-1708-19) and ethyl alcohol (GOST 18300-87), taken in a ratio of 1.65: 1 mg. H 2 SO 4 was used as an absorber of released water ( GOST 4204-77) followed by distillation of the resulting ethyl methacrylate (EMA).
Полученный ЭМА в количестве 1,5÷2,0 мл помещают в прозрачный сосуд, продувают инертным газом, обрабатывают УФ-облучением (190÷360 нм), электромагнитным полем с напряженностью H>1500 эрстед циклично не менее 3-х раз. Затем проводят термоциклирование в диапазоне температур от -50°C до +50°C. Дополимеризацию проводят при комнатной температуре. Получены следующие данные % остаточного мономера - отсутствует, tпл. - 254°C, светопропускание - 98,5÷99,0%, ρ - 1,300 г/см3. Сравнительные данные по физико-химическим испытаниям приведены в таблице 1. Результаты экспериментальных испытаний приведены в таблице 1.The obtained EMA in an amount of 1.5–2.0 ml is placed in a transparent vessel, purged with an inert gas, treated with UV radiation (190–360 nm), and with an electromagnetic field with an intensity of H> 1500 oersted cyclically at least 3 times. Then carry out thermal cycling in the temperature range from -50 ° C to + 50 ° C. The prepolymerization is carried out at room temperature. The following data were obtained:% residual monomer — absent, t pl. - 254 ° C, light transmission - 98.5 ÷ 99.0%, ρ - 1,300 g / cm 3 . Comparative data on physical and chemical tests are given in table 1. The results of experimental tests are shown in table 1.
Таким образом, в предлагаемом способе полимеризации инициаторами свободнорадикальной полимеризации является УФ-облучение и электромагнитное поле.Thus, in the proposed method of polymerization, the initiators of free radical polymerization are UV radiation and an electromagnetic field.
Проведение термоциклирования в диапазоне t от -50°C до +50°C приводит к получению более прочной структуре полимера. При этом физико-химические характеристики улучшаются: увеличивается светопропускание на 8%, увеличивается термостойкость на 0,4%, плотность более 1%, остаточный мономер отсутствует. Кроме того, данный способ полимеризации способствует получению бездефектных изделий, обладающих хорошей светопропускаемостью. Способ реализован меньшим количеством операций, менее энергоемок.Carrying out thermal cycling in the t range from -50 ° C to + 50 ° C leads to a more durable polymer structure. At the same time, physicochemical characteristics are improved: light transmission increases by 8%, heat resistance increases by 0.4%, density is more than 1%, and there is no residual monomer. In addition, this polymerization method contributes to the production of defect-free products with good light transmission. The method is implemented with fewer operations, less energy intensive.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012114712/04A RU2509087C2 (en) | 2012-04-16 | 2012-04-16 | Method of producing polyester acrylates |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012114712/04A RU2509087C2 (en) | 2012-04-16 | 2012-04-16 | Method of producing polyester acrylates |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2012114712A RU2012114712A (en) | 2013-10-27 |
RU2509087C2 true RU2509087C2 (en) | 2014-03-10 |
Family
ID=49446147
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012114712/04A RU2509087C2 (en) | 2012-04-16 | 2012-04-16 | Method of producing polyester acrylates |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2509087C2 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU166494A1 (en) * | В. А. Волошин, А. Г. Горюшко , Ю. В. Набойкин УНО | METHOD OF OBTAINING METHYLMETHACRYLATE POLYMERS | ||
US6339111B1 (en) * | 1991-02-28 | 2002-01-15 | 3M Innovative Properties Company | Multi-stage irradiation process for production of acrylic based adhesives and adhesives made thereby |
RU2367669C1 (en) * | 2008-01-30 | 2009-09-20 | Российская Федерация в лице Федерального агентства по атомной энергии | Method for preparation of oriented organic glass |
US20100178431A1 (en) * | 2007-05-11 | 2010-07-15 | Tesa Se | Method and device for the solvent-free production of acrylate adhesive masses |
-
2012
- 2012-04-16 RU RU2012114712/04A patent/RU2509087C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU166494A1 (en) * | В. А. Волошин, А. Г. Горюшко , Ю. В. Набойкин УНО | METHOD OF OBTAINING METHYLMETHACRYLATE POLYMERS | ||
US6339111B1 (en) * | 1991-02-28 | 2002-01-15 | 3M Innovative Properties Company | Multi-stage irradiation process for production of acrylic based adhesives and adhesives made thereby |
US20100178431A1 (en) * | 2007-05-11 | 2010-07-15 | Tesa Se | Method and device for the solvent-free production of acrylate adhesive masses |
RU2367669C1 (en) * | 2008-01-30 | 2009-09-20 | Российская Федерация в лице Федерального агентства по атомной энергии | Method for preparation of oriented organic glass |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2012114712A (en) | 2013-10-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Wang et al. | Studies on surface modification of UHMWPE fibers via UV initiated grafting | |
Wu et al. | Preparation of poly (ethylene glycol) aligned porous cryogels using a unidirectional freezing technique | |
Chiriac et al. | Magnetic field polymerisation | |
KR101967935B1 (en) | Porous body and production method therefor | |
BG62937B1 (en) | Multistage method for the preparation of high temperature resistant polymethacrylate moulding materials | |
Peng et al. | Visible light controlled aqueous RAFT continuous flow polymerization with oxygen tolerance | |
RU2657909C1 (en) | Method for obtaining radiation-crosslinked polymer material | |
RU2509087C2 (en) | Method of producing polyester acrylates | |
KR20150094736A (en) | Method of making precision-molded articles by polymerizing ethylenically-unsaturated materials in a mold using ionizing radiation | |
Bamford et al. | Polymerization in the solid and near‐solid states | |
Chernikova et al. | Controlled synthesis of polyacrylonitrile via reversible addition-fragmentation chain-transfer pseudoliving radical polymerization and its thermal behavior | |
JPH0576602B2 (en) | ||
Huang et al. | Terahertz spectroscopy research on motion‐limited molecular chain of random polymethacrylate | |
JPH0566561B2 (en) | ||
Huang et al. | Photo‐Initiated Dispersion Polymerization of Copolymer Microspheres in a Closed System: Poly (MMA‐co‐MAA) | |
RU2367669C1 (en) | Method for preparation of oriented organic glass | |
KR102058182B1 (en) | Selective de-cross-linking of transformable double-network hydrogel and fabricating method thereof | |
JP4081083B2 (en) | Method for producing acrylic cross-linked resin porous body | |
Pujari et al. | Gel formation in frontal polymerization of 2-hydroxyethyl methacrylate | |
CN113024854B (en) | Preparation method of gel material with controllable and regular structure | |
RU2790998C1 (en) | Method for production of polyacrylamide hydrogels by continuous frontal polymerization | |
RU2487146C1 (en) | Method of producing surface-grafted polymer on surface of polymer film | |
JP3812942B2 (en) | 1,4-disubstituted diacetylene polymer and method for producing the same | |
US20230097924A1 (en) | Chiral photonic ink and iridescent products | |
JP5322298B2 (en) | RESIN COMPOSITION, PROCESS FOR PRODUCING THE SAME, AND CONSTRUCTION MATERIAL AND ACCESSORY FORMED USING THE SAME |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150417 |