POLIACETALI

Tehnologia Sintezei Polimerilor

POLIACETALI

1. ASPECTE TEORETICE

Acetalii polivinilici sunt cei mai importanti produsi tehnici dintre derivatii alcoolului polivinilic.

In principiu, acetalii polivinilici se obtin prin reactia de policondensare a alcoolului polivinilic cu compusi carbonilici, in special cu aldehide, conform schemei:

Se observa ca doua grupe hidroxil ale macromoleculei reactioneaza cu o molecula de aldehida.

Acetalii polivinilici tehnici contin pe langa grupele acetal si grupe hidroxil nesubstituite si un numar oarecare de grupe esterice:

Grupele acetat se intalnesc de obicei cand se foloseste alcool polivinilic tehnic ce are un grad de hidroliza partial (deci grupele acetat au fost deja prezente in alcoolul polivinilic). Daca grupele acetat pot fi evitate, in schimb grupele hidroxil nu pot fi evitate complet.

Reactia de acetalizare este catalizata de ionii de hidrogen, adica de aceeasi catalizatori (H₂SO_4, HCl) ca si in cazul hidrolizei poliacetatului de vinil, ceea ce face posibila obtinerea acetalilor pornind direct de la poliacetatul de vinil.

Practic operatia poate decurge intr-un reactor sau doua reactoare.

Primul caz se refera la metoda directa de obtinere a poliacetalilor din poliacetatul de vinil, respectiv in acelasi reactor are loc in prima faza hidroliza poliacetatului de vinil, iar in a doua, acetalizarea alcoolului polivinilic rezultat din hidroliza. Aceasta metoda nu este practicata industrial deoarece reactiile de hidroliza si acetalizare decurg necontrolat, deci produsul obtinut nu este perfect omogen.

Industrial se foloseste metoda indirecta, in acest caz transformarea poliacetatului de vinil in polivinilacetali facandu-se in doua reactoare: in primul se obtine alcoolul polivinilic cu caracteristici definite, iar in al doilea reactor se realizeaza acetalizarea.

Viteza de acetalizare depinde de temperatura si de cantitatea de catalizator (de valoarea pH-ului). Gradul de acetalizare depinde de durata reactiei, de concentratia reactantilor si de natura aldehidei.-

Proprietatile poliacetalilor depind de masa moleculara si gradul de acetalizare si de natura aldehidei. Cresterea masei moleculare conduce la imbunatatirea proprietatilor fizico-mecanice. Marirea gradului de acetalizare determina scaderea proprietatilor fizico - mecanice (alungirea relativa, alungirea la rupere, solubilitatea in solventi aromatici si slab polari) dar mareste hidrofobia produsului si imbunatateste proprietatile electrice. Solubilitatea produsilor in solventi organici se mareste odata cu cresterea catenei hidrocarbonate a aldehidei.

Pentru a se obtine grade mari de acetalizare se utilizeaza un exces de aldehida (de obicei 1 mol de aldehida la un mol de unitate structurala de alcool polivinilic, in loc de un mol aldehida la 2 moli unitate structurala de alcool polivinilic).

Se pot obtine acetali polivinilici - in anumite conditii - cu toate aldehidele: alifatice, ciclice, saturate si nesaturate.

Importanta practica au insa numai cativa acetali polivinilici si anume:

1. Acetal polivinilic cu formaldehida (formal polivinilic, metavinilplast, formal, formvar):

2. Acetal polivinilic cu acetaldehida (etanal polivinilic, etanviniplast, alvar, poliviniletilal):

3. Acetal polivinilic cu aldehida butirica (butiral, butirviniplast, butvar):

2. SUBSTANTE NECESARE

alcool polivinilic (g);

paraformaldehida;

acid sulfuric (ml);

metanol (ml); densitate (20^oC) = 0,7915 g/cm³;

solutie alcalina pentru neutralizare;

apa

Conditii de reactie:

Ø      100 ml amestec de reactie;

Ø      apa : alcool metilic = 9:1 (raport volumetric);

Ø      alcool polivinilic: 7% fata de amestecul de reactie;

Ø      alcool polivinilic : paraformaldehida =1:2 (raport molar);

Ø      acid sulfuric concentrat = 7 % fata de alcoolul polivinilic (procente de greutate);

3. APARATURA NECESARA

- balon cu trei gaturi;

- agitator;

- termometru;

- refrigerent;

- baie de apa;

4. MOD DE LUCRU

Alcoolul polivinilic se dizolva direct in balon, in apa plus jumatate din cantitatea de metanol. Timp de 20 minute se ridica treptat temperatura pana la 70C.

Se adauga treptat paraformaldehida in decurs de 20 - 25 minute. Se continua agitarea inca 30 minute pentru omogenizarea amestecului si stabilizarea temperaturii de 70C.

Se adauga catalizatorul (H₂SO₄ conc.) diluat in restul de metanol (jumatate din cantitatea totala). Se lasa reactantii sa reactioneze timp de 3 ore, dupa care se filtreaza amestecul.

Poliacetatul obtinut se spala bine, mai intai cu o solutie diluata alcalina pentru neutralizarea urmelor de catalizator acid - care ar putea degrada ulterior polimerul - si apoi se spala cu multa apa distilata.

5. UTILIZARI

Produsul obtinut se poate folosi ca adeziv pentru sticla, metal, lemn sau poate fi prelucrat in amestec cu plastifianti si folosit ca inlocuitor de sticla.

6. TEST DE EVALUARE

Ce sunt acetalii?

Cum se obtin acetalii?

De ce depinde viteza de acetalizare?

Dati cateva exemple de materii prime din care se pot obtine acetalii.

Enumerati principalele utilizari ale poliacetalilor.