రియాక్టివ్ డైల్యూయెంట్స్ సంశ్లేషణ-(ఫ్రీ-రాడికల్ UV-క్యూరబుల్ డైల్యూయెంట్స్)

అక్రిలేట్ రియాక్టివ్ డైల్యూయెంట్‌ల సంశ్లేషణ పద్ధతులలో ప్రధానంగా డైరెక్ట్ ఎస్టరిఫికేషన్, ట్రాన్స్‌ఎస్టరిఫికేషన్, యాసిడ్ క్లోరైడ్ పద్ధతి, ఫేజ్-ట్రాన్స్‌ఫర్ కెటాలసిస్ మరియు అడిషన్ ఎస్టరిఫికేషన్ ఉన్నాయి. అయితే, వీటిలో అధికభాగం డైరెక్ట్ ఎస్టరిఫికేషన్ ద్వారానే ఉత్పత్తి చేయబడతాయి.

(1) ప్రత్యక్ష ఎస్టరిఫికేషన్

CH₂=CHCOOH + ROH -ఉత్ప్రేరకము→ CH₂=CHCOOR + H₂O

  ప్రత్యక్ష ఎస్టరిఫికేషన్ కోసం సాధారణంగా ఉపయోగించే ఉత్ప్రేరకాలలో గాఢ సల్ఫ్యూరిక్ ఆమ్లం, పి-టొలుయెన్‌సల్ఫోనిక్ ఆమ్లం మరియు మీథేన్‌సల్ఫోనిక్ ఆమ్లం ఉన్నాయి. ఎస్టరిఫికేషన్ ఉత్ప్రేరకంగా గాఢ సల్ఫ్యూరిక్ ఆమ్లాన్ని ఉపయోగించడం తరచుగా చర్యలో పాల్గొనే పదార్థాల నిర్జలీకరణం, ఆక్సీకరణం మరియు స్వీయ-ఎస్టరిఫికేషన్ వంటి దుష్ప్రభావ చర్యలను ప్రేరేపిస్తుంది. ఇది వివిధ ఉప-ఉత్పత్తులను ఉత్పత్తి చేస్తుంది, ఉత్పత్తి శుద్ధీకరణ మరియు ముడి పదార్థాల పునరుద్ధరణను క్లిష్టతరం చేస్తుంది, చర్యానంతర ప్రక్రియలకు అంతరాయం కలిగిస్తుంది, మరియు పరికరాలను తుప్పు పట్టించడంతో పాటు ఉత్పత్తి నాణ్యతను దెబ్బతీస్తుంది. పర్యవసానంగా, తక్కువ మోతాదు అవసరాలు, తక్కువ చర్య ఉష్ణోగ్రతలు, అధిక మార్పిడి రేట్లు మరియు ఉన్నతమైన ఉత్పత్తి నాణ్యత వంటి దాని ప్రయోజనాల కారణంగా ప్రస్తుత పారిశ్రామిక ఉత్పత్తిలో పిటిఎస్‌ఏ (PTSA) ప్రధానంగా ఉపయోగించబడుతుంది. చర్య పూర్తయిన తర్వాత, ఉత్ప్రేరకాన్ని ఉత్పత్తి నుండి సులభంగా వేరు చేయవచ్చు, ఇది ప్రక్రియ కార్యప్రవాహాన్ని సరళీకృతం చేస్తుంది. ఎస్టరిఫికేషన్ చర్య సమయంలో ఏర్పడిన నీటిని అజియోట్రోపిక్ ఎంట్రైనర్ (డీహైడ్రేటింగ్ ఏజెంట్) ఉపయోగించి తొలగిస్తారు. సాధారణ ఎంట్రైనర్లలో బెంజీన్, టోలుయీన్, జైలీన్, సైక్లోహెక్సేన్ మరియు ఎన్-హెప్టేన్ ఉన్నాయి, ఇవి చర్యలోని నీటితో అజియోట్రోప్‌లను ఏర్పరచి దానిని తీసుకుపోతాయి. ఆల్కేన్‌లు ఖరీదైనవి మరియు అధిక బాష్పీభవనశీలతను కలిగి ఉంటాయి; జైలీన్‌కు అధిక మరిగే స్థానం ఉంటుంది; బెంజీన్‌కు సాపేక్షంగా తక్కువ మరిగే స్థానం మరియు అధిక బాష్పీభవనశీలత ఉండటం వల్ల దానిని తిరిగి పొందడం కష్టం, మరియు ఇది అధిక విషపూరితతను ప్రదర్శిస్తుంది. అందువల్ల, ఎంట్రైనర్‌గా సాధారణంగా టోలుయీన్‌కు ప్రాధాన్యత ఇస్తారు. టోలుయీన్ మరిగే స్థానం 110°C మరియు నీరు-టోలుయీన్ అజియోట్రోపిక్ మరిగే స్థానం 84°C; ఇది వాక్యూమ్ డిస్టిలేషన్ సాల్వెంట్ స్ట్రిప్పింగ్ సమయంలో సులభంగా ద్రవీకరిస్తుంది, దీనివల్ల అధిక రికవరీ రేటు, బెంజీన్ కంటే తక్కువ విషపూరితత మరియు సాపేక్షంగా పొదుపైన ఖర్చు లభిస్తాయి. అయితే, ఇటీవలి సంవత్సరాలలో, పూతలు, సిరా మరియు జిగురులలో బెంజీన్ శ్రేణి ద్రావకాలపై ఉన్న నియంత్రణ ఆంక్షలు, అనేక తయారీదారులను టోలుయెన్‌ను దశలవారీగా తొలగించి, దానికి బదులుగా ఆల్కేన్ ఆధారిత ఎంట్రైనర్‌లను ఉపయోగించేలా ప్రేరేపించాయి. యాక్రిలిక్ ఆమ్ల మోనోమర్ మరియు దాని ఫలితంగా ఏర్పడే యాక్రిలేట్ ఉత్పత్తి యొక్క అకాల పాలిమరైజేషన్‌ను నివారించడానికి, ఎస్టరిఫికేషన్ ప్రక్రియ సమయంలో పాలిమరైజేషన్ నిరోధకాలను తప్పనిసరిగా ప్రవేశపెట్టాలి. సాధారణంగా ఉపయోగించే నిరోధకాలలో ఫినాలిక్ సమ్మేళనాలు (హైడ్రోక్వినోన్ [HQ] మరియు టెర్ట్-బ్యూటిల్‌హైడ్రోక్వినోన్ [TBHQ] వంటివి), అమైన్ సమ్మేళనాలు (ఫినోథయాజైన్ మరియు పి-ఫినైలెన్‌డైఅమైన్ వంటివి), మరియు కాపర్ కోఆర్డినేషన్ కాంప్లెక్స్‌లు (కాపర్ డైమిథైల్‌డైఇథైల్‌డైథయోకార్బమేట్ మరియు కాపర్ డైబ్యూటిల్ డైథయోకార్బమేట్ వంటివి) ఉంటాయి. వీటిని విడివిడిగా లేదా మిశ్రమ ఫార్ములేషన్‌గా ఉపయోగిస్తారు. ఉన్నత ఆల్కైల్ అక్రిలేట్‌ల కోసం, మెల్ట్ ఎస్టరిఫికేషన్‌ను ఉపయోగించవచ్చు. ఈ పద్ధతి ఎంట్రైనర్ అవసరాన్ని తొలగిస్తుంది మరియు అవసరమైన ఉత్ప్రేరకాలు మరియు నిరోధకాల మోతాదును తగ్గిస్తుంది. 110–120°C వద్ద రిఫ్లక్స్ చర్య తర్వాత, నిర్జలీకరణం నిర్వహిస్తారు, మరియు చర్య జరగని యాక్రిలిక్ ఆమ్లం మరియు మిగిలిన నీటిని చివరకు వాక్యూమ్ డిస్టిలేషన్ ద్వారా వేరుచేస్తారు, దీని ఫలితంగా అధిక స్వచ్ఛత మరియు అధిక దిగుబడితో ఉన్నత ఆల్కైల్ అక్రిలేట్‌లు లభిస్తాయి.

(2) ట్రాన్స్‌ఎస్టరిఫికేషన్

CH₂=CHCOOCH₃ + ROH → CH₂=CHCOOR + CH₃OH

  ట్రాన్స్‌ఎస్టరిఫికేషన్ ద్వారా ఉన్నత ఆల్కైల్ అక్రిలేట్‌లు లేదా ఫంక్షనల్ అక్రిలేట్‌లను తయారుచేసేటప్పుడు, తక్కువ ఆల్కైల్ ఎస్టర్ ప్రారంభ పదార్థంగా సాధారణంగా మిథైల్ అక్రిలేట్‌ను ఎంచుకుంటారు. దీని తక్కువ మరిగే ఉష్ణోగ్రత (80°C) కారణంగా, ఎస్టరిఫికేషన్‌ను తక్కువ ఉష్ణోగ్రతల వద్ద నిర్వహించాల్సి ఉంటుంది, ఇది చర్య సమయాన్ని పెంచుతుంది. అంతేకాకుండా, ఉప-ఉత్పత్తి అయిన మిథనాల్, మిథైల్ అక్రిలేట్‌తో (మరిగే ఉష్ణోగ్రత 62–63°C) ఒక అజియోట్రోప్‌ను ఏర్పరుస్తుంది, ఇది చర్యలో పాల్గొనే మిథైల్ అక్రిలేట్‌ను తనతో పాటు తీసుకుపోతుంది, తత్ఫలితంగా లక్షిత ఉన్నత ఎస్టర్ దిగుబడిని తగ్గిస్తుంది. మిథైల్ అక్రిలేట్ మరియు ఉన్నత అక్రిలేట్‌లు కోపాలిమరైజేషన్ మరియు హోమోపాలిమరైజేషన్‌కు ఎక్కువగా గురవుతాయి, ఇది ఉన్నత అక్రిలేట్‌ల దిగుబడిని మరింత తగ్గిస్తుంది; అందువల్ల, నిరోధకాల మోతాదును తరచుగా పెంచాల్సి వస్తుంది. ఖర్చు మరియు చర్యానంతర సంక్లిష్టతల కారణంగా, ఉన్నత ఆల్కైల్ అక్రిలేట్‌లు మరియు ఫంక్షనల్ అక్రిలేట్‌ల సంశ్లేషణ కోసం ఈ పద్ధతిని వాణిజ్యపరంగా ఇప్పుడు ఉపయోగించడం లేదు.

(3) ఆమ్ల క్లోరైడ్ పద్ధతి

CH₂=CHCOOH + SOCl₂ → CH₂=CHCOCl + HCl + CO₂

CH₂=CHCOCl + ROH → CH₂=CHCOOR + HCl

  ఈ పద్ధతిలో మొదట యాక్రిలిక్ ఆమ్లాన్ని థయోనిల్ క్లోరైడ్‌తో చర్య జరిపి యాక్రిలోయిల్ క్లోరైడ్‌ను సంశ్లేషిస్తారు, ఆ తర్వాత అది ఒక ఆల్కహాల్‌తో ఎస్టరిఫికేషన్ చర్యకు గురవుతుంది. దీనికి ఉత్ప్రేరకాలు లేదా ఎంట్రైనర్లు అవసరం లేదు. ఈ చర్య తక్కువ ఉష్ణోగ్రతల వద్ద జరుగుతుంది కాబట్టి, పాలిమరైజేషన్ నిరోధకాలను కలపాల్సిన అవసరం కూడా ఉండదు. ఈ ఎస్టరిఫికేషన్ చర్య దాదాపు పరిమాణాత్మకంగా జరిగి, అసాధారణమైన ఉత్పత్తి స్వచ్ఛతను ఇస్తుంది. అయితే, ఇది అధిక ఉత్పత్తి వ్యయాలతో కూడిన రెండు-దశల ప్రక్రియ. ఈ చర్య గణనీయమైన పరిమాణంలో HCl మరియు SO₂ వాయువులను ఉత్పత్తి చేస్తుంది, వీటిని శోషించుకోవడానికి పలుచని క్షార ద్రావణాలు మరియు నీటితో కూడిన బహుళ-దశల స్క్రబ్బింగ్ వ్యవస్థలు అవసరం.

(4) దశ-బదిలీ ఉత్ప్రేరణ (PTC)

2CH₂=CH₃|C-COOH + Na₂CO₃ → 2CH₂=CH₃|C-COONa + CO₂ + H₂O

CH₂=CH₃|C-COONa + ClCH₂-CH₂O → CH₂=CH₃|C-COOCH₂-CH₂O + NaCl

  సోడియం మెథాక్రిలేట్ ఘన రూపంలో ఉంటుంది, అయితే ఎపెక్లోరోహైడ్రిన్ ద్రవ రూపంలో ఉంటుంది. ఉత్ప్రేరకం లేనప్పుడు, వాటి మధ్య చర్య చాలా మందకొడిగా ఉంటుంది, అందువల్ల ఫేజ్-ట్రాన్స్‌ఫర్ ఉత్ప్రేరకం (PTC) వాడకం తప్పనిసరి అవుతుంది. అనువైన ఫేజ్-ట్రాన్స్‌ఫర్ ఉత్ప్రేరకాలలో క్వాటర్నరీ అమ్మోనియం లవణాలు, క్వాటర్నరీ ఫాస్ఫోనియం లవణాలు మరియు క్రౌన్ ఈథర్‌లు ఉంటాయి. సెటిల్ట్రైమిథైల్అమ్మోనియం క్లోరైడ్ (CTAC), బెంజైల్ట్రైమిథైల్అమ్మోనియం క్లోరైడ్ (BTMAC) మరియు టెట్రామిథైల్అమ్మోనియం క్లోరైడ్ (TMAC) వంటి క్వాటర్నరీ అమ్మోనియం లవణాలు అత్యంత ప్రబలంగా ఉన్నాయి. చర్య వ్యవస్థలో తేమ ఉండటం వల్ల ఉప చర్యలు ప్రేరేపించబడతాయి; అందువల్ల, దిగుబడిని గరిష్ఠం చేయడానికి, ముడి పదార్థాలు మరియు చర్య వ్యవస్థ రెండింటినీ ఖచ్చితంగా నిర్జలంగా మరియు పొడిగా ఉంచాలి.

(5) సంకలన ఎస్టరిఫికేషన్

CH₂=R₁|C-COOH + CH₂-CH₂O-R₂ → CH₂=R₁|C-COO-CH₂-OH|CH₂-R₂

  ఉత్ప్రేరకం సమక్షంలో ఇథిలీన్ ఆక్సైడ్ లేదా ప్రొపిలీన్ ఆక్సైడ్‌ను నేరుగా (మెథ్)అక్రిలిక్ ఆమ్లంలోకి ప్రవేశపెట్టడం ద్వారా, రింగ్-ఓపెనింగ్ అడిషన్ ఎస్టరిఫికేషన్ జరిగి, హైడ్రాక్సీ (మెథ్)అక్రిలేట్‌లు (HEA, HEMA, HPA, లేదా HPMA వంటివి) సంశ్లేషణ చెందుతాయి.