Полиметакрилатный (ПМА) модификатор вязкости, как он производится и как работает?

Способ производства полиметакрилата (ПМА)

 

Метакриловая кислота этерифицируется высшим углеродным спиртом в кислых условиях с образованием метакрилата, а образующаяся вода непрерывно поглощается серной кислотой, чтобы реакция продолжалась. Из метакрилата-сырца удалить непрореагировавшие вещества и побочные продукты, после рафинирования провести свободнорадикальную полимеризацию под триггером перекиси бензоила или азобисизобутиронитрила и др., а также использовать додекантиол для контроля молекулярной массы (в процессе полимеризации необходимо добавить определенное количество разбавляющего масла), формула реакции:

 

 

Формула реакции полиметакрилата (ПМА)

 

Типичный полиметакрилатные присадки для улучшения индекса вязкости (PMA VII)представляют собой линейные полимеры, состоящие из трех сегментов или трех углеводородных боковых цепей разной длины.

Простая статистика показывает, что молекула ПМА состоит из короткой цепочки от 1 до 7 атомов углерода. Материал с короткой цепью в основном влияет на размер скручивания полимера при низких температурах и индекс вязкости раствора полимерного масла; немного более длинная цепь содержит 8-13 атомов углерода, что может улучшить растворимость полимеров в растворах углеводородов; длинная цепь содержит 14 или более атомов углерода, которые могут взаимодействовать с кристаллами парафина для улучшения низкотемпературных характеристик.

Есть также сообщения: когда средняя алкильная цепь мономеров, выбранных для полимеризации ПМА, равна 9, полученный полимер имеет хорошую растворимость в масле (разветвленная или прямая цепь является хорошей), а 1-4 карбоновые спирты имеют хорошую вязкость-температура. Производительность, 10-20 карбоновые спирты могут улучшить низкотемпературные характеристики; особенно 14-углекислые спирты будут соединяться с воском, изменяя кристаллическую структуру воска, тем самым изменяя низкотемпературные характеристики.

 

Число атомов углерода в боковой алкильной цепи R полиметилметакрилата оказывает большое влияние на характеристики продукта. Изменяя среднее число атомов углерода R, распределение числа атомов углерода и относительную молекулярную массу полимера, можно получить ряд продуктов с различными свойствами и различными вариантами использования.

 

Для одного VII, который имеет только улучшение вязкости, среднее число атомов углерода R составляет C8~C10 (средняя алкильная цепь должна быть C9), и он образуется путем смешивания низкоуглеродистых спиртов и высокоуглеродистых спиртов. Полученный таким образом полимер обладает хорошей растворимостью в масле и стабилен. Он может обеспечить хорошие вязкостно-температурные характеристики;

 

Для VII с двойным эффектом улучшения вязкости и снижения температуры застывания среднее углеродное число R составляет 12~14, а C14 является лучшим.

Если он имеет одновременно повышающую вязкость, депрессорную и диспергирующую функции, необходимо вводить в качестве третьего компонента азотсодержащие полярные соединения для сополимеризации, такие как диметил (или диэтил)аминоэтилметакрилат, гидроксиметакрилатный этиловый эфир, { {1}}метил-5-винилпиридин. Относительная молекулярная масса ПМА, используемого в моторном масле внутреннего сгорания, составляет около 150000, а относительная молекулярная масса ПМА, используемого в качестве депрессорной присадки, составляет менее 100000. Если он используется в гидравлическом масле и трансмиссионном масле, которые требуют особенно хорошей устойчивости к сдвигу, относительная молекулярная масса ПМА составляет от 20,000 до 30,000.

 

Низкотемпературные характеристики PMA особенно хороши, эффектулучшение индекса вязкостимасло хорошее, аустойчивость к окислению хорошая, носпособность к загущению, термическая стабильность и сопротивление механическому сдвигу (SSI) не так хороши. В частности, PMA с высокой молекулярной массой подвержены механической индуцированной постоянной потере вязкости в зависимости от молекулярной массы (размера) раствора при заданном напряжении сдвига. Относительное молекулярно-массовое распределение играет второстепенную роль, если относительное молекулярно-массовое распределение благоприятствует полимерам с высокой относительной молекулярной массой, потеря вязкости больше, чем для полимеров с аналогичными средними относительными молекулярными массами. Различные приложения имеют очень разные нагрузки, поэтому потеря вязкости любого полимера с заданной молекулярной массой будет варьироваться от приложения к применению. Безусловно, потеря вязкости напрямую связана с относительной молекулярной массой и нагрузками при применении.

 

Дисперсионный ПМА можно использовать не только как диспергатор, но и как дисперсионный улучшитель индекса вязкости. Поэтому дисперсионные присадки, улучшающие индекс вязкости, часто используются в моторных маслах для замены некоторых традиционных беззольных диспергаторов или только для улучшения их диспергируемости.