Полисатин — синтетический полимер¶
Полисатин — условное название группы синтетических полимеров и смол, получаемых полимеризацией насыщенных и ненасыщенных кислот и их ангидридов, чаще всего малеиновой кислоты, фумаровой кислоты и их производных. Термин используется в полимерной химии для обозначения линейных и сетчатых полиэфиров, формирующихся при взаимодействии поликарбоновых кислот с многоатомными спиртами либо при сополимеризации малеинового ангидрида с другими мономерами.
¶Химическая природа и строение
Полисатины относятся к классу полиэфиров, содержащим в основной цепи эфирные связи —CO—O—, образованные в результате реакции этерификации или полимеризации. Основным прекурсором выступает малеиновый ангидрид (цис-бутендиовая кислота), который в присутствии инициаторов способен вступать в сополимеризацию с стиролом, виниловыми эфирами, акриловыми мономерами и другими соединениями.
В зависимости от условий синтеза полисатины формируют:
- линейные цепи — при избытке монокарбоновых компонентов;
- трёхмерные сетчатые структуры — при использовании поликарбоновых кислот и многоатомных спиртов (глицерин, пентаэритрит, сорбит);
- структуры с непрочными эфирными узлами, чувствительными к гидролизу в кислой и щелочной среде.
Молекулярная масса полисатинов варьируется от нескольких тысяч до нескольких сотен тысяч дальтон, что определяет их растворимость, вязкость и механические свойства.
¶Синтез
Основные методы получения полисатинов включают:
- Полиэтерификацию — нагрев поликарбоновых кислот с многоатомными спиртами при температуре 150–250 °C с отводом воды.
- Сополимеризацию малеинового ангидрида — радикальную или ионную полимеризацию в присутствии инициаторов (перекиси, азосоединения).
- Реакцию Дильса — Альдера — присоединение малеинового ангидрида к диеновым системам с формированием циклических структур.
Промышленное производство ведётся преимущественно методом полимеризации малеинового ангидрида со стиролом, что даёт сополимер малеиновый ангидрид — стирол (МС-смола), широко применяемый в лакокрасочной промышленности.
¶Свойства
| Параметр | Значение |
|---|---|
| Внешний вид | твёрдые смолы от светло-жёлтого до тёмно-коричневого цвета |
| Температура размягчения | 100–200 °C |
| Плотность | 1,1–1,4 г/см³ |
| Растворимость | спирты, кетоны, сложные эфиры; нерастворимы в воде |
| Удельное электрическое сопротивление | высокое (диэлектрики) |
Полисатины обладают хорошей адгезией к металлу, стеклу и древесине, устойчивы к действию щелочей (в отличие от сложных эфиров на основе карбоновых кислот) и обладают низкой токсичностью.
¶Применение
Полисатины и их производные используются в нескольких отраслях:
- Лакокрасочная промышленность — в качестве пленкообразующих веществ в алкидных и малеинатных лаках.
- Строительные материалы — как добавки в шпатлёвки, грунтовки и герметики.
- Электротехника — для изоляционных покрытий проводов и кабелей.
- Полиграфия — в составе красок и типографских лаков.
- Медицина — в стоматологии для изготовления временных пломб и зубных протезов (на основе полимеризованных малеинатов).
¶История
Малеиновый ангидрид был впервые получен в 1833 году французскими химиками Жаном-Батистом Дюма и Пьером Пелузом при дегидратации малеиновой кислоты. Промышленный синтез малеиновых смол начался в 1920-х годах в США и Германии. В СССР производство малеинатных смол было налажено на заводах химической промышленности в 1930-е годы, в частности на основе малеинового ангидрида, получаемого из бутана и бензола.
¶Экология и безопасность
Полисатины относятся к малоопасным веществам (класс опасности 4). При горении выделяют оксид углерода и карбоновые кислоты. Отходы производства подлежат захоронению на специализированных полигонах либо переработке с получением вторичных смол.
¶Литература
- Резниченко И. А. Полиэфиры и эпоксидные смолы. — М.: Химия, 1987.
- Коршак В. В. Синтез и молекулярные массы полиэфиров. — М.: Изд-во АН СССР, 1958.
- Долгоплоск Б. А., Тинякова А. Л. Малеиновый ангидрид в сополимеризации. — М.: Наука, 1982.