Способ стабилизации водорастворимых (со)полимеров акриламида

СПОСОБ СТАБИЛИЗАЦИИ ВОДОРАСТВОРИМЫХ (СО)ПОЛИМЕРОВ АКРИЛАМИДА путем введения натриевой соли 2-меркаптобензотиазола, отличающийся тем, что, с целью повышения стабильности к термоокислительной деструкции водных растворов полимеров при сохранении их вязкоупругих свойств, соль 2- меркаптобензтиазола вводят в раствор (со)мономера перед началом полимеризации в количестве 0,0001-0,0025% от массы акриламида.

Изобретение относится к химии высокомолекулярных соединений, а именно к получению полимеров и сополимеров на основе акриламида, используемых в качестве флокулянтов, загустителей водных систем, структурообразователей почвы и др.
Целью изобретения является повышение стабильности к термоокислительной деструкции водных растворов полимеров при сохранении их вязкоупругих свойств.
П р и м е р 1. В реактор, снабженный мешалкой, барботером для продувки азотом, вводят 40 мл 52%-ного раствора акриламида (АА), 56 мл бидистиллированной воды, 2 мл 0,01%-ного раствора 2-меркаптобензтиазола натриевой соли (НС МБТ). Продувают реакционную смесь азотом в течение 30 мин и вводят обескислороженные растворы персульфата калия (0,018% от акриламида) и метабисульфита натрия (0,006% от акриламида). Начальная температура полимеризации 30^оС. После 2 ч полимеризации температура достигает 78^оС. Полученный гель размельчают и сушат при 100^оС.
Аналогично получают порошкообразный полимер без стабилизирующей добавки.
П р и м е р 2. Аналогично примеру 1, полимеризацию реакционной смеси, содержащей 38 мл 55%-ного раствора акриламида, 58 мл бидистиллированной воды, 0,5 мл 0,1%-ного раствора натриевой соли 2-меркаптобензтиазола, проводят в присутствии 1,8 мл 0,18%-ного раствора персульфата калия и 5 мл 0,09%-ного раствора 4,4'-азобисцианпентаната натрия при температуре 25^оС в течение 3 ч. Полученный полимер измельчают и сушат при 120^оС.
Аналогичным способом получают полимер без стабилизирующей добавки.
П р и м е р 3. В реактор, снабженный барботером для продувки азотом и мешалкой, вводят 350 мл 1%-ного раствора сорбиталя С-20 в толуоле, 100 мл 50% -ного водного раствора акриламида, 0,5 мл 0,01%-ного водного раствора 2-меркаптобензтиазола натриевой соли, затем после продувки азотом в течение 30 мин вводят 1,5 мл 1%-ного раствора персульфата калия и 0,8 мл 1%-ного раствора метабисульфита натрия. После завершения полимеризации полученную суспензию нагревают до 65^оС и отгоняют 80% воды азеотропной дистилляцией. Азеотропную смесь улавливают в конденсаторе, где она расслаивается, и толуол возвращают в реактор. Полученную суспензию фильтруют, полимер сушат при 80-100^оС.
Аналогично получают полимер без стабилизирующей добавки.
П р и м е р 4. В реактор, снабженный барботером для продувки азотом и мешалкой, вводят 400 мл 0,50%-ного раствора сорбиталя С-20 в толуоле, 50 мл 50% -ного водного раствора акриламида и 50 мл 50%-ного водного раствора акриловой кислоты (рН 8), 0,5 мл 0,01%-ного водного раствора 2-меркаптобензтиазола натриевой соли, затем после продувки азотом в течение 30 мин вводят 2 мл 1%-ного раствора персульфата калия и 1,0 мл 1%-ного раствора метабисульфита натрия.
После завершения полимеризации полученную суспензию нагревают до 65^оС и отгоняют 80% воды азеотропной дистилляцией.
Азеотропную смесь улавливают в конденсаторе, где она расслаивается и толуол возвращают в реактор. Полученную суспензию фильтруют, полимер сушат при 80-100^оС.
Аналогично получают полимер без стабилизирующей добавки.
П р и м е р 5. В реактор, снабженный мешалкой, барботером для продувки азотом, вводят 10 г диметиламиноэтилметакрилата, кватернизованного диметилсуль- фатом, 30 мл 5%-ного водного раствора акриламида, 0,5 мл 0,05%-ного водного раствора натриевой соли 2-меркапто- бензтиазола. 68 мл бидистиллированной воды и продувают азотом при перемешивании в течение 30 мин. После продувки в реакционную массу вводят водные растворы персульфата калия и метабисульфита натрия 1 мл 0,36%-ного и 0,5 мл 0,25%-ного соответственно. Начальная температура полимеризации 25^оС. После полимеризации в течение 4 ч полученный гель измельчают и сушат при 100-120^оС.
Аналогично получают полимер без стабилизирующей добавки.
П р и м е р 6 (контрольный). Аналогично примеру 1 в раствор, полученный смешением 60 мл 50%-ного водного раствора акриламида и 33 мл бидистиллированной воды, вводят 0,5 мл 0,3%-ного раствора натриевой соли 2-меркаптобензтиазола, после продувки азотом обескислороженные растворы персульфата калия (0,02% от акриламида) и 4,4'-азобисцианпентаната натрия (0,02% от акриламида). Полимеризация проходит при 20^оС в течение 8 ч. Образовавшийся гель гранулируют в экструдере, гранулы сушат при 100-120^оС до остаточного содержания влаги 10-15 мас.
Аналогичным способом получают полимер без стабилизирующей добавки.
П р и м е р 7 (контрольный). Аналогично примеру 1 полимеризацию 300 мл 50% -ного раствора акриламида проводят в присутствии 0,00001% (к акриламиду) 2-меркаптобензтиазола натриевой соли, 0,018% (к акриламиду) персульфата калия и 0,006% (к акриламиду) метабисульфита натрия. Полученный полимер измельчают и сушат при 120^оС. Аналогично получают полимер без стабилизирующей добавки.
П р и м е р 8 (сравнительный). В колбу, снабженную барботером для ввода азота и мешалкой, загружают 100 мл 10%-ного раствора акриламида, продувают азотом в течение 30 мин и вводят 1,7 г надсернокислого калия. Полимеризацию проводят при 40^оС в течение 5 ч. Получают вязкий водный раствор полимера.
К полученном раствору полимера (500 мл) добавляют 0,5 г натриевой соли 2-меркаптобензтиазола, перемешивают, после чего полимер высаждают в 1500 мл метанола. Осадок полимера отфильтровывают, промывают метанолом и сушат в вакуумной сушилке при 40^оС.
Оставшуюся половину раствора полиакриламида также смешивают с метанолом, полимер отфильтровывают и сушат аналогичным способом.
Полученные полимеры растворяют в воде (из расчета получить 0,05%-ные растворы) и испытывают на стабильность свойств.
Оценку стабильности растворов полимеров и термоокислительной деструкции проводят по тестовой методике. Согласно тесту готовят водные растворы полимеров 0,1% -ной концентрации и выдерживают при 50^оС в течение 28 сут. Выбранные условия термоокислительной деструкции определяются условиями применения полимеров в различных технологических процессах при повышенных температурах (до 100^оС) в течение большого периода времени (от нескольких часов до нескольких месяцев).
Стабильность растворов полимеров к термоокислительной деструкции характеризуют коэффициент (К ), равный отношению значений приведенной вязкости растворов полимеров после хранения ( _пр.) к исходному ( _пр^o).
Приведенную вязкость 0,05%-ного раствора полимера определяют на капиллярном вискозиметре Уббелоде с диаметром капилляра 0,54 мм при 25^оС. В качестве растворителя используют 10%-ный раствор NaCl. Согласно требованиям потребителя к полимеру К должен быть не менее 1.
Стабильность вязкоупругих свойств полимеров характеризуют коэффициентом К_SF, равным отношению значений скрин-фактора после хранения (SF) к исходному (SF^о). Скрин-фактор определяют по времени истечения 0,03%-ного раствора полимера на скрин-вискозиметре. В качестве растворителя используют водный раствор, содержащий 0,18 г/л CaCl₂ и 0,14 г/л NaCl. Согласно требованиям потребителя к полимеру К_SF должен быть не менее 0,8.
Сравнительный анализ стабильности к термоокислительной деструкции и вязкоупругих свойств водных растворов полимеров акриламида приведен в таблице.
Изобретение относится к способу стабилизации водных растворов полимеров и сополимеров акриламида (АА) и может быть использовано в процессах флокуляции, загустителем водных систем, структурообразования почвы и др. Изобретение позволяет повысить стабильность водных растворов полимеров к термоокислительной деструкции при сохранении их вязко-упругих свойств (коэффициент стабильности при хранении в течение 28 с 1,0 1,5, отношение скрин-факторов после и до хранения K_SF до 2,8). Эффект достигается за счет того, что в процессе приготовления мономерной смеси перед полимеризацией акриламида или сополимеризацией его с акриловыми мономерами в смесь дополнительно вводят 0,0001 - 0,0025 мас. натриевой соли 2-меркаптобензтиазола в расчете на массу акриламида. 1 табл.