Изофталова киселина: описание, свойства, получаване и приложение

2024 Автор: Angel Austin | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-02 17:41

Изофталовата киселина се използва широко в производството на бои и лакове. Материалите за покритие със своето съдържание имат високи технически характеристики. Основният начин за получаване на това вещество в химическата промишленост е окисляването на m-ксилола в присъствието на катализатори.

Описание

Изофталовата киселина е органично съединение, което принадлежи към класа на карбоксилните киселини. Той има в състава си 2 карбоксилни групи -COOH, тоест е дикарбоксилна киселина. Друго име на това вещество е 1,3-бензендикарбоксилна киселина. Неговите соли и естери се наричат изофталати.

На външен вид това е твърд, огнеупорен бял прах.

Емпирична формула за изофталова киселина: C₈H₆O_{4. Структурната формула на това съединение е показана на фигурата по-долу.}

Свойства

Основните свойства на това вещество са както следва:

• молекулно тегло – 166, 14;
• точка на топене - 345-348 °C;
• насипноплътност – 0,8 g/ml;
• точка на възпламеняване на аерозол - 700 °С;
• разтворимост: добра във вода и водни алкални разтвори, лоша в студен CH₃COOH, метанол, пропанол и нисши алкохоли.

Изофталова киселина дразни човешката кожа при контакт, така че трябва да се спазват предпазните мерки при работа с нея.

Взаимодействие с други съединения:

• образува соли, когато реагира с алкали;
• при нагряване с алкохоли се получават естери;
• в реакция с тионилхлорид, дихлорид на въглеродна киселина и ацетилхлорид при нагряване до 130 oC изофталова киселина се превръща в изофталоил хлорид;
• в оцетна киселина при стайна температура се редуцира с водород до C₆H₁₀(COOH)_{2 (цис-хексахидроизофталова киселина);}
• нитрован с азотна киселина при 30 °C (получават се 4 и 5-нитро производни) и сулфониран с димяща сярна киселина при 200 °C.

Производство на изофталова киселина

Синтезът на това съединение в химическата промишленост се извършва по няколко начина:

• В окислителната реакция на метаксилен с въздух, включващ оцетна киселина. Процесът протича при температура 100-150 °C и при налягане 14-27 атмосфери. Кобалтови соли и ацеталдехид се използват като катализатори.
• При окисляване на мета-ксилол или м-толуинова киселина, загрята до 200 °C, при налягане от 40 атм. и в присъствието на концентрирана азотна киселина.
• В окислителната реакция на C₁₂H_{18 (1,3-диизопропилбензен) с въздух. Реакционна температура 120-220°С, катализатори - соли на кобалт и манган.}
• В процеса на отделяне на карбоксилната група на тримелитовата киселина във воден разтвор на натриева хидроксилна група. Реакционната температура е 250 °С.

Полученият продукт се пречиства чрез кристализация от оцетна киселина или от воден разтвор на етанол (при лабораторни условия). Тъй като производството на C₈H₆O_{4 се извършва в корозивна среда, промишленото оборудване е направено от химически устойчив материал - титан.}

Заявление

Изофталова киселина се използва основно за производството на бояджийски покрития (полиуретанови, прахови, алкидни), както и полиестерни смоли. Други приложения са производството на материали като:

• термопластични полимери;
• gelcoats - гелообразни декоративни и защитни покрития;
• полиестерни смоли на водна основа;
• полиестери за GRP;
• меламинови емайли за печка;
• производство на пластмасови бутилки и гума (като съмономер).

Боите с изофталова киселина са с висока производителност:

• добра устойчивост на атмосферни влияния;
• твърдост;
• устойчивост на висока температура, висока граница на термична деформация;
• корозивен и химикализдръжливост;
• устойчив на петна.

Емайли се използват в следните индустрии:

• автомобилна индустрия;
• отпечатване;
• строителни материали;
• производство на мебели;
• производство на градинско оборудване;
• производство на вендинг машини и други.