Способ получения суперабсорбента для водоочистки

Изобретение относится к способу получения суперабсорбентов, применяемых для водоочистки. Способ получения суперабсорбента для водоочистки включает получение тройного сополимера на основе стирола акриловой кислоты. Способ отличается тем, что в состав сополимера в качестве третьего мономера введен малеиновый ангидрид, при мольном соотношении стирол : малеиновый ангидрид : акриловая кислота, равном 1:1:1, реакцию проводят в растворе ацетона при температуре 50-71°С, в качестве инициатора используют азоизобутиронитрил в количестве от 0,2-0,25% от массы исходных мономеров, время сополимеризации составляет 3,5-4,5 часа. Полученный сополимер сшивают сшивающим агентом - этиленгликолем в мольном соотношении к малеиновому ангидриду, равном 0,25:0,25, или диэтиленгликолем в мольном соотношении к малеиновому ангидриду, равном 0,25:0,25, или глицерином в мольном соотношении к малеиновому ангидриду, равном 0,25:0,165. Техническая задача изобретения состоит в получении суперабсорбента с высоким коэффициентом водоочистки. 9 пр.

 

Изобретение относится к органической химии, а именно к способам получения суперабсорбентов, применяемых для водоочистки.

В настоящее время известны многочисленные суперабсорбенты, которые получены сополимеризацией акриловой кислоты, стирола в присутствии аммиака с различными сшивающими агентами,

или никельсодержащие полиакрилаты.

Данные суперабсорбенты имеют узкий диапазон применения, могут использоваться только для водопоглощения, низкий коэффициент водоочистки, а для сшивки используется дорогостоящий никель.

Эти суперабсорбенты наиболее близки к заявляемому и взяты в качестве аналогов (патенты РФ 1812181 A1, C08F 220/06, БИ16 от 30.04.93 г.; РФ 2128191 C1, C08F 220/06, от 27.03.1999 г.).

Техническая задача изобретения состоит в получении суперабсорбента с более высоким коэффициентом водоочистки. Указанный технический результат достигается тем, что в качестве суперабсорбента с высоким коэффициентом водоочистки взят тройной сополимер стирола, малеинового ангидрида и акриловой кислоты следующего структурного строения:

При этом реакцию сополимеризации стирола (СТ), малеинового ангидрида (МА) и акриловой кислоты (АК) проводят в растворе ацетона при температуре 50-71°C в количественном соотношении СТ : МА : АК = 1:1:1 с использованием инициатора азоизобутиронитрила (порофора) 0,2-0,25% от массы исходных мономеров.

После получения сополимера проводится сшивка ангидридных групп сшивающим агентом. В качестве сшивающего агента в мольном соотношении к малеиновому ангидриду используется этиленгликоль (ЭГ): МА : ЭГ = 0,25:0,25, либо диэтиленгликоль (ДЭГ): МА : ДЭГ = 0,25:0,25, либо глицерин (Гли): МА : Гли = 0,25:0,165. Введение гликоля в сополимер способствует образованию сшитого полимера.

Предложенный способ получения сополимера для водоочистки является новым, позволяет получить новый технологический результат, выразившийся в увеличении водоочистки, и, следовательно, можно сделать вывод о соответствии технического решения критериям «новизна» и «изобретательский уровень».

В отличие от наиболее близкого аналога, в заявленном способе в качестве инициатора используется азоизобутиронитрил, медленно распадающийся при температуре 50-100°C:

В приведенном выше механизме роста цепи подразумевается, что часть инициатора внедряется в молекулу сополимера.

Сополимер легко регенерируется протоном водорода, образуя минимальное количество сточных вод.

Заявленный нами суперабсорбент получается с высоким выходом сополимера стирола, малеинового ангидрида и акриловой кислоты, в присутствии азоизобутиронитрила при температуре 50-71°C. Мольное соотношение СТ : МА : АК = 1:1:1, азоизобутиронитрил 0,2%-0,25% от массы мономеров. По мере увеличения массовой доли азоизобутиронитрила снижается время сополимеризации и увеличивается выход целевого продукта.

Реакция протекает в течение 3,5-4,5 часов с образованием светлого раствора сополимера, который сшивается этиленгликолем, либо диэтиленгликолем, либо глицерином. Сшивка идет по ангидридному кольцу.

Полученный гель промывается водой от непрореагировавших компонентов и сушится. После сушки вещество представляет собой пористую массу, хорошо растирающуюся в порошок.

Пример 1. 0,25 моль малеинового ангидрида растворяется в 150 мл ацетона. После полного растворения малеинового ангидрида добавляется 0,25 моль акриловой кислоты и 0,25 моль стирола. Вся смесь тщательно перемешивается и производится загрузка инициатора азоизобутиронитрила в количестве 0,2% от массы исходных мономеров. Реакционная масса нагревается до 50°C. По мере развития радикальной полимеризации температура повышается до 71°C, при которой и идет процесс. Теплота реакции снимается испаряющимся ацетоном, который конденсируется в холодильнике и возвращается в реактор. Завершение процесса сополимеризации определяется по кислотному числу, соответствующему 0,3%. Длительность процесса составляет 4,5 часа. После получения тройного сополимера в реакционную массу для сшивки полимера вводится сшивающий агент: этиленгликоль в мольном соотношении к малеиновому ангидриду: МА : ЭГ = 0,25:0,25. Суперабсорбент промывается водой от непрореагировавших компонентов и сушится в вакуумном шкафу при температуре 40°C до постоянного веса. Выход продукта составляет 88%. Данный суперабсорбент снимает жесткость воды от 7,4 до 0,25 мг - экв./л.

Пример 2. Способ получения тройного сополимера на основе стирола, малеинового ангидрида и акриловой кислоты для водоочистки по примеру 1, отличающийся тем, что производится загрузка 0,24% инициатора азоизобутиронитрила от массы мономеров. После получения тройного сополимера в реакционную массу для сшивки вводится сшивающий агент этиленгликоль. Дальнейшие условия синтеза аналогичны примеру №1. Выход продукта составляет 92%. Время сополимеризации составляет 3,5 часа. Суперабсорбент промывается водой от непрореагировавших компонентов и сушится в вакуумном шкафу при температуре 40°C до постоянного веса.

Пример 3. Способ получения сополимера по примеру 1, отличающийся тем, что производится загрузка 0,25% инициатора азоизобутиронитрила от массы мономеров. Дальнейшие условия синтеза аналогичны примеру №1. Для сшивки используется сшивающий агент этиленгликоль. Выход продукта составляет 92,1%. Время сополимеризации составляет 3,5 часа. Суперабсорбент промывается водой от непрореагировавших компонентов и сушится в вакуумном шкафу при температуре 40°C до постоянного веса.

Пример 4. 0,25 моль малеинового ангидрида растворяется в 150 мл ацетона. После полного растворения малеинового ангидрида добавляется 0,25 моль акриловой кислоты и 0,25 моль стирола. Вся смесь тщательно перемешивается, и производится загрузка инициатора азоизобутиронитрила в количестве 0,2% от массы исходных мономеров. Реакционная масса нагревается до 50°C. По мере развития радикальной полимеризации температура повышается до 71°C, при которой и идет процесс. Теплота реакции снимается испаряющимся ацетоном, который конденсируется в холодильнике и возвращается в реактор. Завершение процесса сополимеризации определяется по кислотному числу, соответствующему 0,3%. Длительность процесса составляет 4,5 часа. После получения тройного сополимера в реакционную массу для сшивки полимера вводится сшивающий агент: диэтиленгликоль в мольном соотношении к малеиновому ангидриду: МА : ДЭГ = 0,25:0,25. Суперабсорбент промывается водой от непрореагировавших компонентов и сушится в вакуумном шкафу при температуре 40°C до постоянного веса. Выход продукта составляет 88%. Данный суперабсорбент снимает жесткость воды от 7,4 до 0,25 мг - экв./л.

Пример 5. Способ получения тройного сополимера на основе стирола, малеинового ангидрида и акриловой кислоты для водоочистки, отличающийся тем, что производится загрузка 0,24% инициатора азоизобутиронитрила от массы мономеров. После получения тройного сополимера в реакционную массу для сшивки вводится сшивающий агент диэтиленгликоль. Дальнейшие условия синтеза аналогичны примеру №4. Выход продукта составляет 92%. Время сополимеризации составляет 3,5 часа. Суперабсорбент промывается водой от непрореагировавших компонентов и сушится в вакуумном шкафу при температуре 40°C до постоянного веса.

Пример 6. Способ получения сополимера по примеру 5, отличающийся тем, что производится загрузка 0,25% инициатора азоизобутиронитрила от массы мономеров. Дальнейшие условия синтеза аналогичны примеру №4. Для сшивки полимера вводится сшивающий агент диэтиленгликоль. Выход продукта составляет 92,1%. Время сополимеризации составляет 3,5 часа. Суперабсорбент промывается водой от непрореагировавших компонентов и сушится в вакуумном шкафу при температуре 40°C до постоянного веса.

Пример 7. 0,25 моль малеинового ангидрида растворяется в 150 мл ацетона. После полного растворения малеинового ангидрида добавляется 0,25 моль акриловой кислоты и 0,25 моль стирола. Вся смесь тщательно перемешивается и производится загрузка инициатора азоизобутиронитрила в количестве 0,2% от массы исходных мономеров. Реакционная масса нагревается до 50°C. По мере развития радикальной полимеризации температура повышается до 71°C, при которой и идет процесс. Теплота реакции снимается испаряющимся ацетоном, который конденсируется в холодильнике и возвращается в реактор. Завершение процесса сополимеризации определяется по кислотному числу, соответствующему 0,3%. Длительность процесса составляет 4,5 часа. После получения тройного сополимера в реакционную массу для сшивки полимера вводится сшивающий агент: глицерин в мольном соотношении к малеиновому ангидриду: МА : Гли = 0,25:0,165. Суперабсорбент промывается водой от непрореагировавших компонентов и сушится в вакуумном шкафу при температуре 40°C до постоянного веса. Выход продукта составляет 88%. Данный суперабсорбент снимает жесткость воды от 7,4 до 0,25 мг - экв./л.

Пример 8. Способ получения тройного сополимера на основе стирола, малеинового ангидрида и акриловой кислоты для водоочистки, отличающийся тем, что производится загрузка 0,24% инициатора азоизобутиронитрила от массы мономеров. После получения тройного сополимера в реакционную массу для сшивки вводится сшивающий агент глицерин. Дальнейшие условия синтеза аналогичны примеру №7. Выход продукта составляет 92%. Время сополимеризации составляет 3,5 часа. Суперабсорбент промывается водой от непрореагировавших компонентов и сушится в вакуумном шкафу при температуре 40°C до постоянного веса.

Пример 9. Способ получения сополимера по примеру 8, отличающийся тем, что производится загрузка 0,25% инициатора азоизобутиронитрила от массы мономеров. Дальнейшие условия синтеза аналогичны примеру №7. Сшивающий агент также глицерин. Выход продукта составляет 92,1%. Время сополимеризации составляет 3,5 часа. Суперабсорбент промывается водой от непрореагировавших компонентов и сушится в вакуумном шкафу при температуре 40°C до постоянного веса.

При использовании инициатора для реакции сополимеризации менее 0,2% конверсия по мономерам не превышает 88%, полимеризация продолжается более 4,5 часов. Если загрузка инициатора составляет более 0,25%, то конверсия по мономерам выше 92,1% не поднимается, время полимеризации менее 3,5 часов не снижается, поэтому перерасход инициатора не оправдан.

Способ получения суперабсорбента для водоочистки, включающий получение тройного сополимера на основе стирола акриловой кислоты, отличающийся тем, что в состав сополимера дополнительно введен малеиновый ангидрид, при мольном соотношении стирол : малеиновый ангидрид : акриловая кислота в соотношении 1:1:1, реакция проводится в растворе ацетона при температуре 50-71°С, в качестве инициатора используется азоизобутиронитрил в количестве от 0,2-0,25% от массы исходных мономеров, время сополимеризации составляет 3,5-4,5 часа, полученный сополимер сшивают сшивающим агентом - этиленгликолем в мольном соотношении к малеиновому ангидриду, равном 0,25:0,25, или диэтиленгликолем в мольном соотношении к малеиновому ангидриду, равном 0,25:0,25, или глицерином в мольном соотношении к малеиновому ангидриду, равном 0,25:0,165.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к системе композиционного материала, предпочтительно многослойной пленке, имеющей высокую стойкость к ударным нагрузкам и сопротивление тепловой деформации, и к способу ее получения и ее применению, в частности в качестве визуального отображающего элемента или в визуальном отображающем элементе.

Изобретение относится к способам получения необработанного малеинового ангидрида. В частности, способ включает стадии, на которых: выходной поток реактора, содержащий малеиновый ангидрид, подается в донную часть абсорбционной колонны, где контактирует с нециклическим растворителем, который подается вблизи ее верхней части и представляет собой сложный диэфир, имеющий температуру кипения при нормальных условиях между 250°С и 350°С, растворимость фумаровой кислоты по меньшей мере 0,06% по весу при температуре 60°С, растворимость малеинового ангидрида по меньшей мере 10% по весу при температуре 60°С, растворимость в воде не выше чем около 100 мг/л, плотность, отличающуюся от плотности воды по меньшей мере на 0,020 г/мл, и водорастворимый продукт гидролиза с молекулярной массой не выше, чем молекулярная масса пентанола, с переносом малеинового ангидрида из выходного потока реактора в растворитель, причем подвергнутый экстракции газовый поток выдувают из абсорбционной колонны, а обогащенный растворитель, содержащий малеиновый ангидрид, выводят из абсорбционной колонны вблизи дна абсорбера и направляют в отпарную колонну вблизи ее средней части, необработанный малеиновый ангидрид выводят из отпарной колонны вблизи ее средней или верхней части.
Изобретение относится к использованию частиц, состоящих из сердцевины и оболочки, для покрытия ими нити или текстильного материала для сдерживания или предотвращения капиллярного затекания воды в упомянутые нить или текстильный материал.
Изобретение относится к технологиям производства полимерных покрытий и заключается в способе изготовления антисептического покрытия для изделий из сплава алюминия.

Изобретение относится к эмульгирующим полимерам, к применению этих полимеров для стабильного эмульгирования гидрофобных добавок в водные пластификаторы бетона. .
Изобретение относится к способам получения сшитых сополимеров малеинового ангидрида со стиролом, в частности к получению аммонийной соли полуамида сополимера малеинового ангидрида и стирола, редкосшитого этиленгликолем, которую применяют для получения препаративных форм пестицидов, а также косметических, фармакологических и ветеринарных средств.

Изобретение относится к способам получения пленкообразующих полимеров для лаков и красок, в частности к получению пленкообразующего сополимера из кубовых остатков ректификации стирола (КОРС) и карбонильных соединений.

Изобретение относится к получению пленкообразующего сополимера. .
Изобретение относится к смоле, которая может использоваться для получения пигментных пастовых композиций для подцветки цветных красок. Смола А для пигментой пасты является смесью по меньшей мере двух акриловых сополимерных смол А1 и А2.
Изобретение относится к химии высокомолекулярных соединений и может быть применено в сельском хозяйстве в качестве средств поддержания необходимого уровня влажности почв, а также в производстве средств личной гигиены.

Изобретение относится к ингибиторам солеотложений, содержащим флуоресцентный маркер, и может быть использовано для предотвращения отложений солей в водооборотных системах.

Изобретение относится к сополимерам на основе изопренола. Сополимеры на основе изопренола включают: (a) от 5 до 40 мас.% изопренола, (b) от 5 до 93 мас.% по меньшей мере одной моноэтиленненасыщенной монокарбоновой кислоты с 3-8 атомами углерода, выбранной из акриловой кислоты и метакриловой кислоты, ее ангидрида или ее соли, и (c) от 2 до 90 мас.% одного или нескольких содержащих сульфокислотные группы мономеров, выбранных из 2-акриламидо-2-метил-пропансульфокислоты и аллилсульфокислоты, сополимеры получены путем полимеризации мономеров (а), (b) и (с) в присутствии редоксхимического инициатора и регулятора при температуре от 10 до 80°С, причем редоксхимический инициатор содержит пероксид водорода, соль железа и в качестве восстановителя гидроксиметансульфинат натрия или натрий-2-гидрокси-2-сульфинатоуксусную кислоту.

Настоящее изобретение относится к применению стабильных кислотных форм полиакрилатов в качестве вспомогательных веществ для переработки минерального сырья. Описана композиция для применения в переработке минерального сырья, содержащая полимер, включающий по меньшей мере одну карбоновую кислоту, и наполнитель, выбранный из группы, состоящей из каолина, талька, глины, белой сажи, гидроксида алюминия, диоксида титана, карбоната кальция, кальцита, мрамора и их смесей, причем указанный полимер, включающий по меньшей мере одну карбоновую кислоту, представляет собой гомополимер акриловой кислоты или сополимер акриловой кислоты и ненасыщенного мономера, выбранного из группы, состоящей из малеиновой кислоты, фумаровой кислоты, малеинового ангидрида и их комбинаций, и где указанный полимер в кислотной форме и является не нейтрализованным, обладает молекулярной массой (Mw) от 1000 до 10000 г/моль и характеризуется лучшими реологическими характеристиками в минеральных пульпах по отношению к контрольному полимеру сравнительной карбоксильной композиции, молекулярной массой и полидисперсностью, где контрольный полимер представляет собой полностью нейтрализованный полимер.

Настоящее изобретение относится к быстросуспендируемой порошкообразной композиции для применения в качестве сухого строительного раствора. Описана порошкообразная композиция для применения в качестве сухого строительного раствора, которая может быть получена приведением порошка, который содержит по меньшей мере одно неорганическое связующее вещество, в контакт с от 0.01 до 10 мас.%, в пересчете на общую массу композиции, жидкого компонента, содержащего по меньшей мере один сополимер, который может быть получен полимеризацией смеси мономеров, включающей (I) по меньшей мере один этиленово ненасыщенный мономер формулы (Ia) , где R1 и R2 каждый, независимо друг от друга, означают водород или алифатический углеводородный радикал, имеющий от 1 до 20 атомов углерода, Y означает Н, -COOMa, М означает водород, катион одновалентного или двухвалентного металла, ион аммония или радикал органического амина, а равно 1/2 или 1, (II) по меньшей мере один этиленово ненасыщенный мономер формулы (II) , где p равно целому числу от 0 до 6, у равно 0, v равно целому числу от 3 до 500, коэффициенты w являются, независимо друг от друга, одинаковыми или разными для каждой единицы (CwH2wO) и означают каждый целое число от 2 до 18, причем (CwH2wO) представляет собой хаотический сополимер этиленоксида-пропиленоксида, имеющий молекулярную массу от 160 до 10000 г/моль, в котором мольная доля пропиленоксидных единиц составляет от 10 до 30%, в пересчете на сумму этиленоксидных и пропиленоксидных единиц, R1 и R2 означают, как определено выше, R3 означает водород, алифатический углеводородный радикал, имеющий от 1 до 20 атомов углерода, циклоалифатический углеводородный радикал, имеющий от 5 до 8 атомов углерода, необязательно замещенный арильный радикал, имеющий от 6 до 14 атомов углерода, где жидкий компонент содержит от 1 до 60 мас.% по меньшей мере одного сополимера и от 30 до 98 мас.% органического растворителя.

Настоящее изобретение относится к добавкам для гидравлических твердеющих систем. Описан полимер Р, содержащий: a) m мольных % по меньшей мере одного структурного звена А Формулы (I): b) n мольных % по меньшей мере одного структурного звена В Формулы (II):c) о мольных % по меньшей мере одного структурного звена С Формулы (III):где R1 и R2, каждый независимо, представляет собой СОО-М, R3 представляет собой Н или СН3, R4 представляет собой , R5 представляет собой алкиленовую группу с 1-6 С-атомами, R6 представляет собой алкильную группу с 1-20 С-атомами, R7 представляет собой Н или СН3, R8 представляет собой М, гидроксиалкильную группу с 1-6 С-атомами; где заместители А, независимо, представляют собой от С2- до С4-алкиленовую группу, индекс q имеет значение от 2 до 300, в частности от 2 до 50, индекс r равен 0; где М = катион, предпочтительно Н+, ион щелочного металла, ион щелочноземельного металла, ион двухвалентного или трехвалентного металла, NH4+ или органическое аммониевое соединение, особенно предпочтительно Н+, Na+, Са++/2, Mg++/2, NH4+ или органическое аммониевое соединение; где m, n, о каждый независимо, представляет собой числа, где сумма m+n+о=100 и m>0, n>0 и о>0; и где m=10-80, n=10-50, о=10-50.

Изобретение относится к применению гребенчатого полимера KP как диспергатора в связующей композиции. Применение гребенчатого полимера KP в качестве диспергатора в связующей композиции, содержащей щелочную активирующую добавку, при том, что активирующая добавка является подходящей, в частности, для активирования латентного гидравлического и/или пуццоланового связующего, и при том, что гребенчатый полимер KP имеет основную цепь полимера, состоящую из множественных мономеров основной цепи и имеет множество полимерных боковых цепей, каждая состоит из множества мономерных боковых цепей и связана с основной цепью, и при том, что, по меньшей мере, часть мономеров основной цепи имеют одну или больше ионогенных групп, при этом структурная константа K гребенчатого полимера KP определена как ,является по меньшей мере равной 70, где n означает среднее количество боковых цепей на молекулу гребенчатого полимера, N означает среднее количество мономеров основной цепи на боковую цепь, Р означает среднее количество мономеров боковой цепи на боковую цепь и z представляет среднее количество ионогенных групп на мономер основной цепи без боковой цепи, при этом введение гребенчатого полимера KP обеспечивает коэффициент относительного изменения в напряжении пластического течения Δтrel<0,90.

Изобретение относится к области органических высокомолекулярных соединений, а именно к новым амфифильным полимерным комплексным соединениям, способу их получения, к носителю и композиции для доставки биологически активных веществ, а также к применению комплексных соединений в качестве активаторов оксо-биоразложения карбоцепных полимеров.

Изобретение относится к новым химическим соединениям, которые могут быть использованы в химии и медицине в качестве гемостатических средств. Предложена неполная золотая соль полиакриловой кислоты, характеризующаяся тем, что соответствует формуле: , где n=1100-3800; m=100-800.

Изобретение относится к многокомпонентному сополимеру, каучуковой смеси и шине. Описан многокомпонентный сополимер, содержащий звено сопряженного диена (1,3-бутадиен и/или изопрен), звено несопряженного олефина (этилен) и винилароматическое звено (стирол).

Изобретение относится к способу получения суперабсорбентов, применяемых для водоочистки. Способ получения суперабсорбента для водоочистки включает получение тройного сополимера на основе стирола акриловой кислоты. Способ отличается тем, что в состав сополимера в качестве третьего мономера введен малеиновый ангидрид, при мольном соотношении стирол : малеиновый ангидрид : акриловая кислота, равном 1:1:1, реакцию проводят в растворе ацетона при температуре 50-71°С, в качестве инициатора используют азоизобутиронитрил в количестве от 0,2-0,25 от массы исходных мономеров, время сополимеризации составляет 3,5-4,5 часа. Полученный сополимер сшивают сшивающим агентом - этиленгликолем в мольном соотношении к малеиновому ангидриду, равном 0,25:0,25, или диэтиленгликолем в мольном соотношении к малеиновому ангидриду, равном 0,25:0,25, или глицерином в мольном соотношении к малеиновому ангидриду, равном 0,25:0,165. Техническая задача изобретения состоит в получении суперабсорбента с высоким коэффициентом водоочистки. 9 пр.

Наверх