Хімічна модифікація поліетиленгліколів двоосновними кислотами
При вивченні природи реагуючих речовин встановлено, що з підвищенням молекулярної маси ПЕГ зменшується як ступінь поліконденсації, так і ефективна константа швидкості реакції. Якщо у випадку хімічної модифікації ПЕГ-400 адипіновою кислотою ступінь поліконденсації становить 1,72 при ефективній швидкості реакції 3,54×10−4 кг2/(моль2xс), то для реакції адипінової кислоти з ПЕГ-6000 ступінь… Читати ще >
Хімічна модифікація поліетиленгліколів двоосновними кислотами (реферат, курсова, диплом, контрольна)
Реферат на тему:
Хімічна модифікація поліетиленгліколів двоосновними кислотами Олігомерні естери на основі поліетиленгліколів є нейоногенними поверхнево-активними речовинами і можуть слугувати ефективними деемульгаторами для зневоднення та знесолення нафт [1, 2].
В роботі вивчено можливість одержання нових олігомерних естерів за реакцією хімічної модифікації поліетиленгліколів двоосновними кислотами :
HO-R1-OH + HOOC-R2-COOH -> HO-R1-O-CO-R2-COOH + H2O.
Характеристика використаних для реакції поліетиленгліколів (ПЕГ) подана у табл. 1.
Таблиця 1.
Фізико-хімічні характеристики поліетиленгліколів.
Марка ПЕГ. | Середня молекулярна маса. | Гідроксильне число, мг КОН/г. | Функційність. | Температура топлення, °С. |
ПЕГ-400. | 286,2. | 2,04. | ; | |
ПЕГ-600. | 188,9. | 2,02. | ; | |
ПЕГ-1500. | 74,4. | 1,99. | 40−46. | |
ПЕГ-4000. | 27,8. | 1,98. | 50−55. | |
ПЕГ-6000. | 18,3. | 1,96. | 55−60. |
Як кислотні компоненти застосовували адипінову та глутарову кислоти марки «х.ч.». Каталізатором реакції була п-толуолсульфокислота.
З метою встановлення оптимальних умов процесу хімічної модифікації поліетиленгліколів двоосновними кислотами вивчено вплив природи та співвідношення вихідних реагентів, температури і тривалості процесу на швидкість перебігу вищеподаної реакції.
Модифікацію ПЕГ кислотами вивчали у чотиригорлому реакторі, обладнаному мішалкою, термометром, барботером інертного газу та зворотним холодильником з насадкою Діна-Старка для контролю кількості виділеної в процесі реакції води. Реакцію проводили в розплаві у присутності каталізатора в кількості 1,2% мольн. у розрахунку на кислотний компонент. Ефективну константу швидкості реакції визначали з графічної залежності середнього ступеня поліконденсації від часу 1/(1-р) = f (ф) за рівнянням Кеф = К/Скат, в якому К = tg б /C0 [3].
Вплив вихідного співвідношення реагентів вивчено на прикладі реакції між адипіновою кислотою (АК) та ПЕГ-600.
Отримані експериментальні результати підтвердили теоретичні та практичні дані про те, що найвищий ступінь поліконденсації у реакціях естерифікації досягається при еквімолекулярному співвідношенні реагуючих біфункційних сполук (табл. 2).
Таблиця 2.
Вплив співвідношення вихідних реагентів на ступінь поліконденсації та константу швидкості реакції адипінової кислоти з поліетиленгліколем ПЕГ-600.
Мольне співвідношення АК: ПЕГ-600. | Ступінь поліконденсації. | Кеф.,. кг2/(моль2xс). |
2: 1. | 1,11. | 5,38×10−5. |
1,5: 1. | 1,51. | 2,51×10−4. |
1: 1. | 1,71. | 3,49×10−4. |
1: 1,5. | 1,54. | 2,67×10−4. |
1: 2. | 1,16. | 8,04×10−5. |
Примітка: тривалість поліконденсації - 1 год., температура — 150 °C.
При вивченні природи реагуючих речовин встановлено, що з підвищенням молекулярної маси ПЕГ зменшується як ступінь поліконденсації, так і ефективна константа швидкості реакції. Якщо у випадку хімічної модифікації ПЕГ-400 адипіновою кислотою ступінь поліконденсації становить 1,72 при ефективній швидкості реакції 3,54×10−4 кг2/(моль2xс), то для реакції адипінової кислоти з ПЕГ-6000 ступінь поліконденсації - 1,66 і ефективна константа швидкості реакції - 3,27×10−4 кг2/(моль2xс).
Порівнюючи вплив природи кислоти на протікання процесу естерифікації, встановлено, що для реакції АК з ПЕГ-600 ступінь поліконденсації складає 1,71 (у випадку глутарової кислоти з ПЕГ-600 — 1,76) з практично однаковою швидкістю реакції (для АК з ПЕГ-600 — 3,49×10−4 кг2/(моль2xс), для ГК з ПЕГ-600 — 3,51×10−4 кг2/(моль2xс)).
Вплив температури на перебіг реакції досліджували на прикладах реакції адипінової кислоти з ПЕГ-600 і ПЕГ-1500 у діапазоні температур від 150 до 190 °C. Проведені дослідження дозволили встановити, що процес хімічної модифікації поліетиленгліколів двоосновними кислотами необхідно починати при температурі не нижче 150−155°С, а завершувати при 185−190°С. Такі умови запобігають випаровуванню вихідних поліетиленгліколів, а також розкладу дикарбонових кислот внаслідок реакції їх декарбоксилювання.
Основні фізико-хімічні характеристики синтезованих поліестерів подано в табл. 3.
Таблиця 3
Основні фізико-хімічні характеристики синтезованих поліестерів
Вихідні речовини. | Середня молекулярна маса поліестеру. | Кислотне число, мг КОН/г. | Гідроксильне число, мг КОН/г. | Температура топлення,. °С. | |
кис-лота. | гліколь. | ||||
АК | ПЕГ-400 | 23,1. | 22,8. | ; | |
АК. | ПЕГ-600. | 17,3. | 16,9. | ; | |
АК. | ПЕГ-1500. | 8,1. | 8,6. | 45 — 48. | |
АК. | ПЕГ-4000. | 4,1. | 4,6. | 52 — 59. | |
АК. | ПЕГ-6000. | 3,4. | 3,9. | 57 — 63. | |
ГК. | ПЕГ-600. | 16,9. | 17,4. | ; | |
Отримані сполуки проявляють поверхнево-активні властивості і можуть знайти застосування у процесах руйнування водонафтових емульсій.
Список використаної літератури:
1. Позднышев Г. Н. Стабилизация и разрушение нефтяных эмульсий.- М.: Недра, 1982. 220 с.
2. Абрамзон А. А. Поверхностно-активные вещества. Свойства и применения.- Л.: Химия, 1975. 196 с.
3. Практикум по химии и физике полимеров / Под ред. Куренкова В.Ф.- М.: Химия, 1990. 304 с.