Изофталова киселина: описание, свойства, приготвяне и употреба

Изофталовата киселина се използва широко в производството на бои и покрития. Боите и лаковете, съдържащи m-ксилен, имат висока Технически свойства. Основният метод за получаване на това вещество в химическата промишленост е чрез окисление на m-ксилен в присъствието на катализатори.

Описание

Изофталовата киселина е органично съединение, което принадлежи към класа на карбоксилна киселина. В състава ѝ има 2 карбоксилни групи -COOH, т.е. тя е дикарбоксилна киселина. Друго наименование на това вещество е 1,3-бензолдикарбоксилна киселина. Солите и естерите му се наричат изофталати.

На външен вид представлява твърд, огнеупорен бял прах.

Емпирична формула на изофталовата киселина: C₈H₆O₄. Структурната формула на това съединение е показана на схемата по-долу.

Имоти

Основните свойства на това вещество са следните:

• Молекулно тегло 166,14;
• температура на топене - 345-348 °C
• обемна плътност - 0,8 g/ml;
• Температурата на възпламеняване на аерозола е 700 °C;
• Разтворимост: добра във вода и водни алкални разтвори, слаба в студени CH₃COOH, метанол, пропанол и ниски алкохоли.

Изофталовата киселина дразни човешката кожа при контакт, така че по време на работа с него трябва да се работи безопасно.

Взаимодействие с други съединения:

• образува соли при реакция с основи;
• При нагряване с алкохоли се получават естери;
• в реакция с тионилхлорид, дихлорхидрид на въглеродната киселина и ацетилхлорид при нагряване до 130 ^oВ, изофталовата киселина се превръща в изофталоилхлорид;
• в оцетна киселина при стайна температура, той се редуцира с водород до C₆Н₁₀(UND)₂ (цис-хексахидроизофталова киселина);
• се нитрира с азотна киселина при 30 °С (получават се 4 и 5-нитропроизводни) и се сулфатизира с димяща сярна киселина при 200 °С.

Получаване на изофталова киселина

Това съединение се синтезира в химическата промишленост чрез няколко метода:

• При окислителната реакция на метаксилен с въздух с участието на оцетна киселина. Процесът протича при 100-150 °C и при 14-27 атмосфери. Като катализатори се използват кобалтови соли и ацеталдехид.
• При окисление на метаксилен или m-толуинова киселина, нагряти до 200 °C, при 40 атмосфери. и в присъствието на концентрирана азотна киселина.
• В реакцията на окисление на C₁₂H₁₈ (1,3 диизопропилбензен) с въздух. Температура на реакцията 120-220°C, кобалтови и манганови соли като катализатори.
• В процеса на отделяне на карбоксилната група на тримелитовата киселина във воден разтвор на натриев хидроксил. Температура на реакцията - 250 °C.

Полученият продукт се пречиства чрез кристализация от оцетна киселина или от воден разтвор на етанол (при лабораторни условия). Тъй като производството на C₈H₆O₄ възниква в корозивна среда, тогава промишленото оборудване се изработва от химически устойчив материал, титан.

Приложение

Изофталовата киселина се използва в главно за в производството на бои (полиуретанови, прахови, алкидни) и полиестерни смоли. Други приложения са производството на материали като:

• термопластични полимери;
• Гелкоати - гелообразни, декоративни и защитни покрития
• полиестерни смоли на водна основа;
• полиестери за стъклоармирани пластмаси;
• меламинови емайли за горещо сушене;
• Производство на пластмасови бутилки и каучуци (като комономер).

Бояджийските покрития с изофталова киселина се характеризират с високи експлоатационни свойства:

• добра устойчивост на атмосферни влияния;
• твърдост;
• устойчивост на повишени температури, висока якост на опън
• устойчивост на корозия и химикали;
• Устойчивост на оцветяване.

Емайлите се използват в следните приложения индустрии:

• автомобилно производство;
• полиграфия;
• строителни материали;
• производство на мебели;
• производство на градинска техника;
• Производство на вендинг машини и други.