Полимер-полимерный комплекс полиакриламида и полиакриловой кислоты и способ его получения

 

1. Полимер-полимерный комплект полиакриламида и полиакриловой кисло- .ты формулы обладающий повышенной набухаемостью в воде и улучшенной перерабатываемостью . 2. Способ получения полимер-поли (Л мерного комплекса полиакриламида и полиакриловой кислоты, заключающийс ся в том, что сманивают воднйе раствс ры прлиатсриламида мапекулярной массы IlG - 8 и полкатсриловой кис-S лоты молекулярной массы 5-10 концентрации 0,1-2 вес.% при эквимолярном соотношении полиакриламида и полиакриловой кислоты при 0-30°С и рН среды . Ф со :СР

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

П9) (П) зщ) С -08 G 81/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ., И. ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

CH (ц

l (t

K0 )

6 -СН

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

:(21 ) 3318400/23-.05 (22) 15.07.81 (46) 07.05.83. Бкл. 9 17 (72 ) А. Ф. Николаев В. Г. Шибалович, В. N., Бондаренко, Г. П. Перина и Л. В. 1))скина (71) Ленинградский ордена Октябрьской

Революции и ордена Трудового Красного

Энамени технологический институт

-им. Ленсовета (53) 678. 74 (088. 8) (56) 1; Паписов И. N. и др. О вли.янии реакционной среды и конформации макромолекул на взаимодействие полиакриловой и полиметакриловой кислоты, с .полиэтиленгликолем. ДАН СССР, т. 20.8, Р 2, с. 397-400.

2. Литманович A. A. и др. Комплексообразование поликарбоновых кислот с поли-N-вииилпирролидоном. ВМС, БЗ, 1980, с. 236..

3. Na sam l J. "Радикальная полймери- ; зация метакриловой кислоты в присутствии полиакриламида", - "Kobunsk)

ronbunshi ", т. 32, 1979, Р 11, с. 634. (54) ПОЛИМЕР-ПОЛИМЕРНЫЙ КОМПЛЕКС

ПОЛИАКРИЛАМИДА И ПОЛИАКРИЛО ВОЙ КИСЛО- .TbI И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ. (57) 1. Полимер-полимерный комплекс полиакриламида и полиакриловой кислоты формулы

И обладающий повышенной набухаемостью в воде и улучшенной перерабатываемост ью °

2. Способ получения полимер-полимерного комплекса полиакриламида и полиакриловой кислоты, заключающий ся в том, что смешивают водные раств С,. ры .полиакриламида молекулярной массы 1 10 —. 8 10 - и полиакриловой кис-Я лоты молекулярной массы 5 ° 105- 5 10 концентрации 0,1-2 вес.В при эквнмолярном соотношении полиакриламида и полиакриловой кислоты при 0-30 С о и рН среды 1-2 .

1016319

Таблица 1

Состав исходной: смеси, мас.Ъ

Удельная вязкость

0,01% растворов полимеров

Содержание азота в ППК, мас.Ъ

Выход

IIIIK I мас.Ъ

Вычислено Найдено

20,5

19,7

0,40

0,45

ПАК

ПАА:IIAK

17,7

90: 10

70: 30

50:50

30:7O

10:90

9,1

9,4

13,8

9,6

9,8

0,15

9,0

5,9

8,8.17

2,0

Изобретение относится к получению новых гидрофильных полимеров, обладающих комплексом ценных технических свойств и способных найти применение в различных отраслях народного хозяйства в качестве мембран селективного действия, флокулянтов при очистке природных и промышленных вод, структурообразователей почв, незапотевающих покрытий,,волокнообразующих и гидрофильных материалов медицинского назна-10 чения, Известны полимер-полимерные комплексы (ППК) поликарбоно- их кислот с полиэтиленгликолями, а также с поли

+l-винилпирролидоном р1) и 2), 15

Однако данные о гидрофильности и перерабатываемости этих поликомплек сов от сут ст вуют .

Известен ППК, полученный на основе полиакриламида и полиметакриловой кис 20 латы f3(, Недостатком полученных поликомплексов является их низкая гидрофиль" ность вследствие гидрофобного характера полиметакриловой кислоты.

Цель изобретения - повышение набухающей способности в воде и улучшение перерабатываемости полимер-полимерных комплексов.

Поставленная цель достигается полимер-полимерными комплексами полиакриламида и полиакриловой кислоты формулы с!н 6 !

6 35 ц

HO

0 ! р --О(40

Способ получения укаэанного полимер-полимерного комплекса заключается в том, что смешивают водные растворы полиакриламида молекулярной массы 1" 10 -8 -10 и полиакриловой кис6 6 лоты молекулярной масси 5 "10в- 5 ° 10 концентрапии 0,1-2 вес.Ъ при эквимолярном соотношении полиакриламида и полиакриловой кислоты при 0-30 С и рН среды 1-2.

Для создания рН среды 1-2 используют неорганические кислоты — HCl, H@S04., ННО и т.п. Время реакции24 ч.

В случае использования полимеров

ПАА и ПАК с молекулярной массой ниже указанных величин и проведения реакции комплекс ообразования при рН T 2 поликомплекс не образуется °

В результате протекания реакции межмакромолекулярного взаимодействия образуется нерастворимый в воде продукт, который отделяют фильтрованием или центрифугированием, сушат до постоянного веса и анализируют.

Данные элементного анализа полученных таким образом соединений, их

ИК-спектры поглощения, ДТА и ТГА, а также данные вискозиметрических исследований и рН-метрии свидетельствуют, что в результате селективного комплексообраэования IIAA c IIAK образуется полимер-полимерный комплекс эквимолекулярного состава.

Результаты элементного анализа и выход ППК в зависимости от состава

О исходных полимеров (температура 20 С, рН 2,0, концентрация исходных полимеров в воде 0,1Ъ, продолжительность реакции — 24 ч) приведены в табл. 1.

1016319

Частоты полос поглощения,,гм

Показ атели

1 !"

OAA

Валентнйе колебанйя свободных

3270

3270

3150

2850

Валентные колебания карбонильной группы

1650

Синтезированный ППК по своему внешнему виду -представляет собой, 35 аморфный, волокнообразный материал, нерастворимый в воде, в алифатических и:ароматических. углеводородах, спиртах, кетонах, растворимый в диметилсульфоксиде и формамиде. В от- 4g личие от исходных полимеров и ППК 1 3 новый поликомплекс обладает высокой степенью и скоростью набухания в воде, превышающей аналогичные показав

Т аблица: 3

Свойства

ПАК

ПАА-ПМАК OAA-OAK

Плотность, кг/м

1220

1440

1266

1360

Степень набухания в воде, Ъ

1000

202

456

377

О, Скорость набухания

В ВОДЕ р V р МОЛЬ/Г ° С

0,01

0,05

0,06

0,1

Светопропускание пленок, Зе

83

83

54,5

40,9

51 4

Исследование структуры поликомплекса,с помощью ИК-спектроскопии (табл. 2) показывает, что наблюдаемое изменение отношения интенсивностей полос поглощения в области 30603500 см, характеризующих валентные колебания свободных и связанных амидных групп поликомплекса, смещение полос поглощения валентных колебаний карбоксильных групп ППК на 20 см в область низких частот по сравнению с полосами поглощения карбоксильных групп OAA и ПАК, смещение полос пои связанных МН-групп

Валентные колебания свободных и связанных ОН-групп

Деформационные колебания

ЪН-групп

Разрушающее напряжение при растяжении, Мйа глощения деформационных колебаний амидной „группы и связей С-0 и ОН ППК на 10 см в область высоких чистот по сравнению со спектрами исходных полимеров, указывает на образованиЮ поликомплекса эа счет возникновения водородных связей между амидными группами ПАА и карбонильными группами ПАК.

Характеристические частоты полос поглощения ПАА, ПАК и поликомплекса з ИК-спектрах приведены в табл. 2.

7 а блица 2

1630 1720

1600 1610

I тели для OAK в 3 раза, для OAAв 5 раз для ППК .$3), ПМАК, ПАА - . в 2 раза, высокой оптической прозрачностью, твердостью, низкой тем-. пературой стеклования, вследствие чего легко перерабатывается методом прессования бев разложения.

Физико-химические и физико-механические свойства ППК приведены в табл. 3.

1016 319

Продолжение табл. 3

ППК (Свойства IIAA

ПАК

IlAA-ПМЛК IIAA-ПАК

Относительное удлинение, % 3

Модуль упругости при растяжении, Па ° 10

18,2

17,1

15,6

393

420

389

480

Ми крот вер дост ь, Isa

165

Температура разложения С

200

230

320

Режим прессования полимеров: температура, C

120 He прес- 120 Не прес" суется суется

120

1 4.0 — Хорошо прессуется, прозрачный материал

140 — Не прессуется

140 — Желтеет 2. давление, кг/см

20 выдержка, мнн/мм. толщины

Новый комплекс свойств полученного гидрофильного полимера на основе

IIAA u IlAK существенно отличных, от свойств исходных полимеров, обусловлен специфическими конформационными превращениями макромолекул валедст- 40 вие селективного и кооперативного взаимодействия между ними и образования водородных и ион-дипольных меж-макромолекулярных связей.

П .р и м е р 1. 1г IIAA с.мол.м.2,0х45 х 10 и 1 r IIAK ..с мол.м. 2,0 ° 10 6 растворяют при 200С в 99 г воды в каждом отдельном случае, при перемешивании полученные растворы полиме-ров подкисляют добавлением в них

1 мп 0,5н. HCl до рН 1,0 и смешива.ют. Образующиеся при смешении нерастворимые в воде продукты белого цвета после завершения реакции в течение

24 ч отфильтровывают, тщательно промывают водой от непрореагировавших полимерных компонентов, сушат до постоянного веса при нормальных атмосферных условиях (температура 20 С, 760 мм рт.ст.) и анализируют. Выход продукта составляет 1,92 г (96%). Со-60 держание N в полимере- — 9,4Ъ

Пример 2. 0,1 г ПАА с

Мол.м. 2 10 и 0,1 r IIAK смол.м. 2. 10 . 6 растворяют в 99,9 r воды и полученные растворы подкисляют и смешивают 65

Температура стеклования, С при 20" С как в примере 1. Выход поли= комплекса составляет 0,136 г (68%), содержание N< в полимере — 9,2%.

Пример 3. 2 г IIAA c мол.м. 2 10 и 2 r IIAK с мол.м. 2-10 раст воряют в 98 г воды при 20 С в,каждом отдельном случае и реакцию получен-! ных поликомплекса проводят как в примере 1. Выход продукта составляет

3,6 г (90%), содержание Ng — 9,63.

Пример 4. 1,5 r ПАЛ с мол. м. 1.106 и 1,5 г ПАК с мол. м. 5. 10 растворяют при 20 С в 98.,5 г воды в каждом случае, полученные растворы подкисляют добавлением в них

1 мл 0,5. í. HNOg до рН 2,0, охлаждают до ÎОС и смешивают. Выход поликомплекса за 6 ч протекания реакции составляет 2,4 г (80%), содержание

N< в полимере - 9,2Ъ..Пример 5. 0,5 г ПАА с мол.м. 8. 1йи 0,5 г ПИК с мол.м. 5. 10

1растворяют при 20 С в 99.,5 r

НдО, подкисляют полимерные растворы как в примере 4 и проводят ре-, акцию при 30 С. Выход продукта за

24 ч составляет 0,82 г (82%).

Таким образом, предлагаемый полимер-полимерный комплекс полиакриламида и полиакриловой кислоты обладает повышенной набухаемостью в воде и улучшенной перерабатываемостъю

1016319

Составитель И, Стояченко

Редактор Н. Гунькс Техред g.Tenep

Корректор М. Коста

Заказ 3316/25 Тираж 494

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам йзобретений и открытий

113035, москва, Ж-35, Рэушская наб., д. 4/5

Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

HoseA гидрофильный полимер, получаемюй на основе известных проьыаленных полимеров ПАА и OAK при использовании простой технологии путем. смешения водных растворов- послед- них, представляет практический интерес, так как позволяет расширить ассортимент гидрофильных полимеров с комплексом ценных технических свойств и область их применения в. народном хозяйстве и технике.