Способ модификации полиэлектролита

 

Союз Советских

Социалистических республик (и) ©8629, Ъь, (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 27.06.74(21) 2038791/23-5 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет (43) Опубликованс25.07,75. Бюллетень № 27 (45) Дата опубликования описания 05 11 75 (51) М. Кл.

С 08 f 27/04

Гасударственный комитет

Совета Министров СССР оо делам изаоретений и открытий (53) УДК661.183. . 123.2.678.746.3 (088.8) (72) Авторы изобретения Т. И. Соголова, И. Ei. Сапожникова, E. B. Сережнпкова, Ю. А. Александрова и А. H. Праведников (71) Заявитель

154) .CEEOCGE МОДИФИКАЦИИ ПОЛИЗжКТРОЛИТА

Изобретение относится к способам модй фикации полимеров, а именно полиэлектро-! лита-политрифторстиролсульфокислоты (ПТФССК) - малыми количествами солей многовалентных металлов для улучшения 5

его физико-механических свойств.

Политрифторстиролсульфокислота — продукт неполного сульфирования политрифторстирола — имеет большое значение для некоторых областей науки и техники, требую- Ер ,ших использования термо- и окислительно- стойких полиэлектролитов. Однако применяющиеся водонерастворимые мембраны на основе ПТФССК со степенями сульфирования 35-70% обладают плохими механиче- 15 скими свойствами (высокой хрупкостью в воздушной среде, низкими значениями прочности, нестабильностью свойств во времени)

В связи с этим проблема модифицирования а

ПТФССК для улучшения комплекса ee., 2О свойств является весьма важной.

Известен способ модификации полиэлект-! ролитов, например полиакриловой .кислоты,:

1путем перевода ее в солевую форму обра .боткой эквивалентными количествами соединений поливалентных металлов, напри- мер окислами, солями, что способствует из енению конформации макромолекулы в растворенном "îñòîÿíèè и улучшает меха-, нические свойства твердого полимера, (повышает механическую прочность, модуль \ упругости, снижает усадку полимерных мемб-> ран). Однако при этом температура стекло- вания полимера повышается вплоть до температуры его химического разложения, что препятствует применению указанного способа модификации в случае ПТФССК, обладающей уже в исходном состоянии высокими значениями температуры стеклования, хручкостью и малой деформируемостью.

С целью улучшения физико-механических свойств ПТФССК предлагается споооб моиификапии ее путем ввеиеиии в по лимер малых количестВ солей двух- и трехвалентных металлов, растворимых в растворе полимера.

В качестве модификаторов могут быть применены галогениды, роданиды, сульфа; ты ацетаты и другие соли цинка, меди, . кальция, алюминия и других металлов, на-"

478029

Температура, С о

dp„ кгс/см

/с.", %

250

Исходный

Исходный +3 вес. %

ЕпС1

Исходный +1 вес. %

СаС1, Исходный + 1 вес. %

AlC1,, 3

275

i 25

135 пример хлористый цинк, хлористый алюминий, роданистый свинец.

Указанные модификаторы вводят в по:лимер в количестве 0,5-5 вес. % от исход- ного полимера.

Модификация ПТФССК предлагаемым

;способом приводит к значительному увеличению прочности без ухудшения, а в ряде

Iслучаев с увеличением, деформируемости, пленок ПТФССК, способствует стабилизаш1и во времени прочностных характеристик, связанных со структурообразованием в по.лимере. Экспериментально найдено, что малые добавки солей не вымываются из мембраны при использовании ее в водной среде в течение длительного времени.

Такое комплексное улучшение физико механических свойств ПТФССК при введе -.

Образец ПТФССК (степень сульфирования 52%) Испытание образпов ПТФССК в воздушной среде показывает, чтс немодифи= . цированная ПТФССК нестабильна во времени. Например, свежеприг отовленная пленка поликислоты со степенью сульфи— рования 52% хрупко разрушается при попытке ее испытания и лишь через две не, дели вследствие протекающих в образцах (структурных процессов упрочняется до, 230 кгс/см2 : В то же время свежеприготовленная пленка ПТФССК, модифици= рова нная 1 вес. o ?e.С) имеет

"2 значение 6, равное 245 кгс/см-, 1 а через две недели 300 кгс/см2.

П р им е р 1. 2 г ПТФССКсо степенью сульфирования 52% растворяют в 100 мл этилового спирта, фильт, ру1от и выливают в стеклянное кольцо с.целлофановой подложкой, после чего в раствор вводят 0,02 г (1 вес. %) хло=ристого цинка. После растворения хлонии малых количе<:тв солей металлов является неожиданным и имеет сложную природу., связанную не только с частич ным замещением ионов водорода на катио ны многовалентных металлов и образованием сильных содовых связей, но и с, ускоренисм процессов структурообразования, наблюдаемых в оптическом микроскопе, под влиянием добавок этих солей.

Некоторые результаты динамометрических испытании в водной среде при 20 и

100 С свежеприготовленных образцов о ° исходной и модифицированной ПТФССК представлены в таблице. Из приведенных данных видно, что прочность на разрыв модифицированных малыми добавками солей образцов ПТФССК возрастает в 2-2.,5 раза по сравненйю с исходными. ристого цинка в растворе ПТФССК кольцо номена от на уравнительный столик. g После полного испарения растворителя в течение 2=3 дней при 20оС образует--. ся мембрана, обладающая улучшенными по сравнению с исходной ПТФССК свойства,ли

g5

П р л м е р 2, 2 г ПТФССК (степень сульфирования 52%) растворяот в 100 мл этилового спирта, фильтруют и выливают в стеклянное кольцо с целлофановой подлож;кой., после чего в раствор вводят 0,04 г (2 вес. %) хлористого алюминия. После растворе "-я хлористого алюминия в растворе ЛТФССК кольцо помешают на уравнительный столик. 1осле испарения растворителя о при 20 С образуется мембрана с высокими про- ностны;лн характеристиками.

П р и и е р 3. ПТФССК модифициру1от а налогично примеру 1 . В качестве модификатора -|спользуют 0,01 г хлористого кальция (0,5 вес. %). Р1одифицированная мемб47 80 9

Составитель Q.мкрты

Редактор O.KóçíåöîBà Техред г Мвгоон Корректор

Заказ Я /4Я Изд 1 ь ф?)Я

Тираж gg 6Q Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, 113035, Раушская наб., 4

Предприятие «Патент>, Москва, Г-59, Бережковская наб., 24 о1 рани имеет цри 20 С прочность на разрыв и деформацию, равные 105 кгс/см и

140 о соответственцо, Пример 4. ПТФССК модифи пируют ,аналогично примерам 1-3. B качестве модификатора вводят 0,1 r (5 вес. %) хлористого цинка. Прочность на разрыв и деформация мембраны, измеренные при 20 С, составляют 11О кгс/см и 16О;о соответственно. 10

Предмет изобретения

Способ модификации полиэлектролита путем введения соединений поливалентных металлов, отлича юшийся тем, что, с целью улучшения физико-механических свойств политрифторстиролсульфокислоту обрабатывают солями двух- и трехвалентных металлов в количестве 0,55 вес. % от исходного полимера.