Сшитый сополимер стирола и дивинилбензола,содержащий хромогенную группу в качестве рн-индикатора среды для визуального контроля

 

Изобретение относится к химии полимеров и может быть использовано для создания рН-индикаторов визуального контроля, что достигается новой структурой сшитого макропористого сополимера общей формулы -СН2-СН-- --СНг-СН Ж /СНоСООН CHaNx CHgCOOH .СНзСООН CHgNx СНгСООН СНз (СН5)2СН ОН (Л с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СоаИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУ БЛИН

Ai (19) (111

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

В„",):,, 1. . с, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ " .. д!

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ он

С

0—

0=С- О,СН2СООН

СИ2СООН

СЧ2СООН

СН %

СН2СО0М

0 сн (сн,),сн он н

СН3

С

0 3-0 (eZ) С

В1 Ой

С

0

0,З" где m=0,08-0,348 моль; n=0,0820,255 моль; k=0,060-0,308 моль;

1=0,273-0,575 моль и где R— вг О

2 табл. (21) 3972547/23-05 (22) 29 ° 10.85 (46) 30.04.88. Бюл. Р 16 (71) Московский химико-технологический институт им. Д.И.Менделеева (72) Г.А.Ягодин, Т.А.Черкасова, 10.А.Лейкин, А.М.Дубровин, А.Х.Зицманис и О.Ю.Мицюк (53) 673.744.22(088.8) (56) Патент США М 3544484, кл. 252-408, опублик ° 1970. рН-бумага индикаторная, универсальная. ТУ 6-09-11-81-76. (54) СШИТЬЙ СОПОЛИМЕР СТИРОЛА И ДИВИНИЛБЕНЗОЛА, СОДЕРЖАЬ ИЙ ХРОМОГЕННУЦ

ГРУППУ В КАЧЕСТВЕ РН-ИНДИКАТОРА СРЕДЫ ДЛЯ ВИЗУАЛЬНОГО КОНТРОЛЯ .(57) Изобретение относится к химии полимеров и может быть использовано для создания рН-индикаторов визуального контроля, что достигается новой структурой сшитого макропористого сополимера общей формулы (511 4 С 08 F 212/08 212/36/ В 01 J 20 26

1392073

Изобретение относится к химии полимеров, а именно к макропористому сшитому сополимеру < тирола и дивинилбензола, содержащему хромогенную груп пу, который может быть использован в качестве рН-индикатора для визуального контроля концентрации ионов во» дорода. с

Цель изобретения — создание сшито- ip го сополимера стирола и дивинилбензола с хромогенными группами в качестве рН-индикатора для визуального контроля.

Макропористые сшитые соп олимеры указанной структуры в литературе не описаны, свойства их неизвестны.

В качестве веществ с хромогенными группами используют фенолфталеин, бромтимоловый синий., бромфеноловый. 20 синий и ксиленоловый оранжевый.

Пример 1. В трехгорлую колбу с мешалкой и обратным холодильником помещают 15 г (0,098 моль) гранульного хлорметилированного сополимера стирола и дивинилбензола (структуры:

:стирола 34,8 мас.Х,, дивинилбензола

8,2 мас., и-хлорметилстирола 57 „ синтина-порообразователя 100 от суммы мономеров), добавляют раствор по- 30 таша и фенолфталеина в 100 мл (50 мл диметилформамида, 40 мл этилового спирта и 10 мл дистиллированной воды), поташа 21 r .(0,15 моль), фенолфталеина 15 г (0,047 моль). Вводят 0,75 r (0,003 моль) катализатора бензилтри35 этиламмония хлористого и 0,7 r (0,007 моль) гидросульфита натрия,, Реакционную смесь перемешивают при

О

90-95 С в течение 8 ч, Охлаждают до 40 комнатной температуры, промывают во" дой и этиловым спиртом„ Полученный рН-индикатор в Н -форме .имеет белый цвет, рН»7,98, в Na -форме — яркомалиновую окраску, рН » 9,2. Имеет следующий элементный состав (в расчете на сухое вещество), С 81,95+

+0,02; Н 5,64 0,01; О 10,88+0,01;

С1 1,53 0,01 (при R Х в общей формуле). Сшитый сополимер Имеет состав: ш=0, 348; n=0, 082; k-=O, l 75; 1=0, 395.

Пример 2. В» е операции проводят как в примере 1,, используя сополимер состава, Х: стирал 28,0; дивинилбензол 8,2; п-хлорметилстирол

63,8, получают сополимер состава:

m=Î,280; n=0,0082; k=0Ä177; 1=0,461.

Пример 3, Все операции проводят как в примере 1, используя исходный.сополимер состава, : стирол

31,4; дивинилбензол 8,2; и-хлорметилстирол 60,4, получают сополимер состава: m=0,314; n=0,082; k=0, 176;

1=0,428.

Пример 4. В трехгорлую колбу с мешалкой и обратным холодильником помещают 10 r (0,098 моль) гранульного хлорметилированного сополимера стирола и дивинилбензола структуры, приведенной в примере 1. Добавляют раствор поташа и бромтимолового синего в 100 мл (50 мл диметилформамида, 45 мл этилового спирта, 5 мл воды), поташа 14 r (О, 1 моль), бромтимолового синего 5 г (0,008 моль), Вводят

0,5 г (0,0022 моль) бензилтриэтиламмония хлористого и 0,7 r (0,007 моль) гидросульфита натрия. Реакционную смесь перемешивают и нагревают до 85о

90 С, выдерживают при этой температуре 6 ч. Обрабатывают, как описано в примере 1. Полученный индикатор в Н -форме имеет желтый цвет, рН»

«» 4,6, в Ыа -форме — ярко-синий, рН «» 6,24. Элементный состав (в расчете на сухое вещество), Х: С 58,86

10э02; Н 5 04+Oэ 01; О 10 29+0,01;

С1 1,16+0,01; Br 20,54+0,02 (при

К III в общей формуле). Состав сополимера: пФ0,348; n=0,082; k=0,285;

1=0,285. S=4,11i0,01.

Пример 5. Все операции проводят как в примере 4, используя исходный сополимер состава примера 1.

Получают сополимер состава: m=0,280;

n=0,082; k=0,295; 1=0,343.

Пример б. Все операции проводят как в примере 4, используя сополимер„ m=0,314; п=0,082; 1<=0,604.

Состав конечного сополимера: m=O 3 14;

n=0,О82; k=0,290; 1=0,314.

Пример 7. В трехгорлую колбу с мешалкой и обратным холодильником помещают 10 r (0,096 моль) гранульного хлорметилированного сополимера стирола и дивинилбензола структуры, указанной в примере 1. Добавляют 14 r (0,1 моль) поташа, 5 r (0,013 моль) ксиленолового оранжевого, 50 мп диметилформамида, 40 мл этилового спирта, 10 мл воды, вводят 0,5 г (0,0022 моль) бензилтриэтиламмония хлористого и 0,7 г (0,0067 моль) гидросульфита натрия. Реакционную. смесь перемешио вают и нагревают до 90 С, выдерживая при этой температуре 8 ч. Обрабатывают, как описано в примере 1. Полученный рН-индикатор в H -форме имеет ярко-оранжевую окраску, рНа7 и фиолетовую окраску в Na -форме, рН>7.

Элементный состав (в расчете на сухое вещество), 7: С 61,24+0,02; Н 5,22+ 0,01; 0 2" 18+0,01; С1 1,09+0,01;

S=3,88+0,01; Н 3,39 0,0 1 (R II в общей формуле).

Сополимер имеет состав: ш=O 348;

n=0,082; k=0,297; 1=0,273.

Пример 7. Все операции проводят как в примере 7, получают сополимер состава: m=0,280; n=0,082; k=, =0,308; 1=0,330.

Пример 9. Все операции проводят как в примере 7, используя сополимер состава: m=0,314; п=0,082;

k=0,604. Получают сополимер состава:

m=0, 3 14; п=О, 082; k=O, 303; 1=0, 301.

Пример 10. В трехгорлую колбу с мешалкой и обратным холодильником помещают 10 r (0,098 моль) гранульного хлорметилированного сополимера стирола и дивинилбензола структуры, указанной в примере 1. Добавляют 50 мл диметилформамида, 45 мл этилового спирта, 5 мл воды, 14 г (О, 1 моль) поташа, 5 г (0,0075 моль) бромфенолового синего, 0,5 г (0,0022 моль) бензилтриэтиламмония хлористого и 0,7 г (0,007 моль) гидросульфита натрия.

Реакционную смесь перемешивают и нао гревают до 80-85 С, выдерживают при этой температуре 8 ч. Обрабатывают как описано в примере 1. Полученный рН-индикатор имеет ярко-синюю окраску до рН 2,1, в интервале рН 1,951,4 — зеленую и при рН 1,3 — желтую.

Элементный состав (в расчете на сухое вещество), 7: С 43,75+0,02; Н 2,57 0,01; 0 9,72+0,01; S 3,9+0,02; Br 38,8+0,02; Cl 1,09+0,01 (R IV в общей формуле). Сополимер имеет состав: m=0,348; n=0,082; k=0,295;

1=0,275.

Пример 11. Все операции проводят как в примере 10, получают сополимер состава: m=0,280; n=0,082;

k--О,307; 1=0,331. !

Пример 12. Все операции проводят как в примере 10, используя сополимер с m=0,314; n=0,082; 1=0,604.

Получают сополимер состава: m=0,314;

n=0,082; k=0, 301; 1=0, 303.

Пример 13. Все операции проводят как в примере 1, используя ис» ходный сополимер состава: m=O 151

2073 4 в=0,255; k=0,594. Получают сопол.z;zap с R I состава: m=O, 151; n=0, 255;

k=0,О60; 1=0,534.

Пример 14. Все операции проводят как в примере 4, используя бромтимоловый синий. Получают сополимер состава: m=0,15 1; п=0,255; k=

=О 181; 1=0 413.

10 Пример 15. Все операции проводят как в примере 1, используя исходный сополимер состава: m=O 080;

n=0, 255; k=O 665. Получают сополимер состава: m=0,080; n=0,255; k=0,090;

1=0 575.

П р z» м е р 16. Все операции проводят как в примере 10, используя бромтимоловый синий. Получают сополимер состава: m=0,151; n=0,255; k=0,211;

20 1=0 454

Пример 17. Все операции про— водят как в примере 1, используя ис- . ходный сополимер состава: ш=0,115;

n=0,255; k=0;630. Получают сополимер с R I состава: m=O, 115; n=0,255;

k.=0,075; 1=0,555.

Пример 18. Все операции проводят как в примере 17, используя бромтимоловый синий. Получают сополимер состава: m=0,115; п = 0,255; k =

=0, 196; 1-0,434.

Пример ы 19-22. 1 г рН-инди- . катора с ярко-малиновой окраской, по35 лученного, как описано в примере 1, помещают в стеклянную трубочку длиной 5 см, диаметром 0 5 см, закрыва.ют ватным тампоном с обоих концов и пропускают растворы соляной кисло40 ты различной концентрации с помощью дбзирующего насоса.

Результаты эксперимента приведены в табл. 1.

Пример ы 23-26.г рН-индикато45 ра, полученного, как описано в примере 1, помещают в стеклянную трубочку длиной 5 см, диаметром 0,5 см, закрывают ватным тампоном с обоих концов и пропускают растворы аммиака

50 и щелочи различной концентрации с помощью дозирующего насоса.

Результаты эксперимента приведены в табл. 1.

Пример ы 27-29. 1 г рН-индикатора с ярко-малиновой окраской, полученный, как описано в примере 1, помещают в стеклянную трубочку, как описано выше, и пропускают растворы

1392073, Он

С

О=С- О соляной кислоты в диоксане различной концентрации.

Результаты эксперимента приведены в табл. 2.

Полученные гранупьные рН-индикаторы обладают интенсивной окраской яркой, удобной для визуального пользования, высокой механической проч» ностью (95%), что обусловлено свойствами используемых сополимеров, стабильной обратимостью цвета в агрессивных средах за счет прочной ковалентной связи хромогенного реагента с сополимером и химической стабиль"

80 И ности самого сополимера в агрессивных средах.

СН СООН

CMô сн соои сн,Соон ()

СН яЪ сн,соон (сн,),сн он ъ (3)

СН3 сн

30 сщ»

СН2

I где н=0,080

n=0,082

k=0,060

1=0,273 — 0,348 — 0,255 — 0,308 — 0,575 моль; моль; моль; моль;

Формула изобретения

Сшитый сополимер стирола и дивинилбензола, содержащий хромогенную группу, общей формулы

Bx О в качестве рН-индикатора среды для визуального контроля.

1392073

Таблица1 !

Исходная окраска Исследуемый растполимерного ин- вор, пропускаемый дикатора через полимерный индикатор

Окраска индикатора после контакта

Концентрация рН исисследуемого следуВремя изменеПример ния раствора с исследуемым раствором

19 ЯркЬ-малиновая НС1 в воде

3 — 5

3,27 Белая

-0,001 н.

-0,01 н.

2-3

2,27

Белая

-О, Оз н.

2-3

1 35 Белая

1,00 Белая

22

2 — 2,5

0,1 н.

Малино- 1,5-2 вая

Малино- 1, 0-1, 5 вая йалино- 2-3

11,2

-0,05 н.

23 Белая

I

13,8

5,00 н, 24

10,26

NH40H в воде

-0,057 вая

Светло- 3-5

О, 0013i

9,5 розовая

Белая

2 — 3

27 Ярко-малиновая НС1 в диоксане

-0,01 н.

3,30

1,00 Белая

0,1 н.

i 0 н.

Белая

Таблица 2!

Время изменения рН иссле-, дуемого раствора

Бремя контакта с

Окраска ин дикатора

Пример исследуе- после конокраски индикатора мым раст- такта с ра вором, мин створом

5 6

Сополимер 35%-ная НС1 с группами бромфенолового синего, синяя

Окрашивание раствора не происходит

1 мин

30 мин

Желтая

l! сут

Исследуемый индикатор и его исходная окраска

Концентрация исследуемого раствора емого раствора окраски полимерного индикатора, мин

2-2,5

1-1, 5

1392073

Продолжение табл.2

1 мин 30 (сравнительный) рН - бумага универсальная индикаторная (ТУ

6-09-118176)

Сополимер с группами бромфенолового синего, синяя рН - бумага универсальная (ТУ

6-091181-76)

Сополимер с группами фенолфталеина, белая

Сополимер с группами фенолфталеина, малиновая рН-бумага универсаль-ная (ТУ

6-09-1 18176) Малиновая

Раствор окрасился, бумага растворилась

17%-ная НС1

0,1

1 мин сут

10 сут

Желтая и

Окрашивания раствора не происходит

Раствор . окрасился в малиновый цвет

31 (сравнительный) 1-2 мин Белая

0,1

Пары аммиака, 20 С парц. давл.

600 ммН

1-1,5 мин Малиновая

Кислот- 30 мин Белая ное число

0,05

Хладон-1 13

+ 5 мас.7

Окрашивание смеси холодильного масла не происходит

32 (сравнительный) Сутки

Изменения

Сутки окраски бумаги не происходит

Составитель В.Полякова

Редактор Н.Киштулинец Техред М.Ходанич Корректор С.Ыекмар

Заказ 1866/29 Тираж 434 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4