Способ получения материала на основе акриловых мономеров для закрепления грунта

СОЮЗ СОВЕТСКИХЮЭьи апщесииРЕСПУБЛИК П 9) П 59 С 07 ОПИ Е ИЭОБРЕТЕНИ ВТОР СНОМ елом,ети 1977,1973,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРпо делАм изОБРетений и ОтнРытйй(71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектный институт галургии(54)(57) 1, СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ АКРИЛОВЫХ МОНОМЕРОВ ДЛЯ ЗАКРЕПЛЕНИЯ ГРУНТА путем гидролиза нитрила акриловой кислоты в серной кислоте при нагревании с получением сульфата акриламида, нейтрализации реакционной смеси известью или м разделения гипсовой суспензии, м лолирования мономера при 50-1020 С формальдегидом или пароформом, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью упрощения процесса получения материала с заданным соотношением акриламида и метиленбисакриламида, метилолирование проводят перед стади ей нейтралиеации.2, Способ по и. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что расход формальде гида или эквивалентного количества пароформа составляет 0,03-0,5 моль на 1 моль сульфата акриламида.Изобретение относится к получению полимерных материалов на основе акриламида и производных Б-метилолакриламида с заданным их соотношением и может найти широкое примене, ние в технике для создания водостойких завес и экранов, при проведении тампонажных работ, при формовании торфяных брикетовдля аппретирования и шлихтования тканей и при закреплении окраски на них и др, 10Известен способ получения таких материалов взаимодействием полиакриламида с формалином при рН 10-11. В качестве целевого продукта получают д 10-ный водный раствор долимера, который может храниться без ухудшенйя свойств в течение всего 1=2 мес Я.Получеиие н качестве целевого продукта низкоконцентрированных растворов полимера имеет ряд недостатков;20 экономически неэффективно хранить и транспортировать 10-ные водные раст. воры полимера, особенно в зимний период, продукт не стабилен при хранении и теряет свою растворимость, при подаче материала в груню иэ-за высокой вязкости материала остаются незаполненными микротрещины и водопроявления не ликвидируются. Известен сПособ получения раство 30ров поли-М-метилолакриламида дляиспользования их в горном деле, Поэтому способу ведут гидролиэ полиакрилонитрпла концентрированной сернойкислотой с последующим метилолироваднием. Полученная смесь беэ выцеленияцелевого продукта закачивается нгрунт 2 .Недостатками известного способаявляются низкая концентрация целевого продукта, его высокая вязкость изагрязнение материала продуктами гидролиза, снижающими адгезионные свойства материала,Известен способ эакачивания нгрунт материалов на основе смеси акриламида с его метилольными производными 3,Однако этот процесс отличаетсясложностью, так как предполагает раз дельное получение акриламида и егометилольных проиэнодных с последующим получением смесей и их закачкув грунт сокместно с окислительно-восстанонительными катализаторами, подвоздействием которых в грунте йроисходит образование полимерных структур,Наиболее близким к изобретениюявляется способ получения материалана осноне акриловых мономеров длязакрепления грунтов путем гидролиза 60нитрила акриловой кислоты в сернойкислоте при нагревании с получениемсульфата акриламида, нейтрализацииреакционной массы известью или мелом,разделения гипсовой суспенэии,метило лирования мономера формальдегидом илипарафором. В соответствии с этим способом метиленбисакриламид получают по реакции конденсации акриламида формальдегидом при 50-100 фС и мольном соотнбшении акриламид к формальдегиду2:1 в присутствин ингибиторов полимеризации, например ацетата меди, исильной минеральной кислоты, например соляной кислоты, Продукт выкристаллизовывается из водного раство"ра при охлаждении и отфильтровывается. При дальнейшем использовании вкачестве полимерного связующего длязакрепления грунтов продукт требуетперекристаллизации из этанола, причем выход его не превышает 67 оттеоретического, Полимеризация метиленбисакриламида производится в присутствии органических перекисей,таких, например, как перекись бензо"ила 4 Д,Основными недостатками известного способа являются раздельное получение акриламида и метиленбисакриламида и необходимость перекристаллизации продукта,Кроме того, технология полученияметиленбисакриламида сложна и неэкономична, так как требуется дополнительно использование органическогорастворителя, выход продукта невелик. В связи с использованием органического растворителя и взрывоопасной перекиси бензоила (для полимеризации)возрастают требования техники безопасности.Целью изобретения является упрощение процесса получения материала для закрепления грунтов с заданным соотношением аКриламида и метилен" бисакриламида,Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения материалов на основе акриловых мономеров для закрепления грунта путемгидролиза нитрила акриловой кислотыв серной кислоте при нагревании сполучением сульфата акриламида, нейтралиэации реакционной смеси известьюили мелом, разделения гипсовой суспенэии, метилолирования мономера при50-102 ОС формальдегидом или пароформом, метилолиронание проводят перед стадией нейтрализации,Расход Формальдегида или эквивалентного количества пароформа состанляет 0,03-0,5 моль на 1 моль сульфата.акриламида.Упрощение процесса достигаетсятем, что метилолированию поднергаютсульфат акриламида непЬсредственнов реакционной массе после его получе.ния, причем добавлением заданного количестве пароформа или формальдегида определяется соотношение мономеров - акриламид и метиленбисакриламид в готовом продукте. При этомустраняется стадия выделения метиленбисакриламида.Для полчения оптимального соотношения, например, при закреплениисоляных и горных пород и создания вних водопрочных экранов расход Формальдегида или эквивалентного количества параформа составляет 0,030,5 моль на 1 моль сульфата акриламида, 10Сущность способа состоит в следующем.Нитрил. акриловой кислоты омыляютв моногидрате серной кислоты при80-102 ОС, после чего в полученный 15сульфат акриламида подают формальдегид из расчета получения заданногосоотношения акриламида и бисакриламида,Реакционную массу вымешивают от30 мин до 4 ч при 50-102 С,Обычно расход Формальдегида в пересчете на 100-ный продукт состав-ляет 0,03-0,5 моль на 1 моль сульфата акриламида, При снижении расхо"да формальдегида полимер набухает в.воде, становится водопроницаемым,При увеличенйи расхода формальдегидав мономере продукт становится хрупким, дает усадку (снижаются прочност.ные характеристики полимера), призакреплении грунта в процессе полимеризации мономеров возможно выделение Формальдегида,Метилолнрование сульфата акриламида при температуре выше 102 С прйводит к термической полимеризации мономера и ухудшению качества продукта,а ведение процесса при температурениже 50 фС не обеспечивает требуемойстепени метилолирования. 40Полученную реакционную смесьнейтрализуют известью (мелом), сульфат кальция отделяют от раствора иводный раствор смеси мономеров непосредственно используют для закачки 45в грунт с целью создания водостойКихэкранов или для закрепления материалов.,либо обезвоживают с получениемсухого продукта с последующим егорастворением в воде или в рассоле наместах потребления. , 50Для закрепления грунта или другихматериалов приготавливаютводный илисоленый раствор смеси мономеров и внего добавляют окислительно-восста-новительные инициаторы полимеризации,55В качестве инициаторов используют,например, персульфаты Калия и аммония(в количестве 0,1-2,0 от массы мономеров), а в качестве ускорителей,например, гидросульфит и тиосульфат 60.натрия (в количестве 0,01-0,5 отмассы мономеров),приготовленную смесь эакачивают в грунт, из которого предварительно 65сжатым азотом (воздухом) вытесненыгрунтовые воды. После полимеризациимономера в грунте образуется водостой.кая система грунт-полимер, не пропускающая грунтовые воды.П р и м е р 1. 53 г (1 моль) нитрила акриловой кислоты (НАК) в течение 1 ч подают в реактор, охлаждаемый водой, о предварительно залитымив него 116 г. 84,5-ной серной кислоты(1 моль Н 2804 НО) при 80-90 С. После подачи всего НАК реакционную массу вымешивают 45 мин при 98-102 ОС иполученный омыленный продукт охлаждают до 80 ОС. Образовавшийся сульфатакриламида обрабатывают 10 г .30-ноговодного раствора формальдегида (0,1моль) в течение 1 ч при 75-80 С. Полученную реакционную массу нейтрализуют гидратом окиси кальция до рН 6,5и суспензию расфильтровывают, а гипсна Фильтре промывают, в результатечего рН раствора повьваается до 8,5.Водный раствор мономеров с рН раствора 8,5 обеэвоживают с получением73 г продукта ( 92 мономеров, 3й Са 804, Са(ОН)д и 5 НО), в котором содержится 18 метилольных производных акриламида (бисакриламида) и74 акриламида. Полученную смесьмономеров растворяют в воде до содержания мономера 25, доводят рН раствора до 5,5 соляной кислотой, добавляют 0,335 г персульфата аммония и0,07 г тиосульфата натрия, послечего приготовленную реакционную смесьэакачивают в грунт, из которого предварительно сжатым воздухом вытесняютгрунтовую воду,После полимеризации мономеровполучают водостойкую систему, непропускающую грунтовые воды.П р и м е р 2, 53 г (1 моль) НАКомывают 116 в,ч. моногидрата сернойкислоты при 85-95 ОС, После подачи,всего НАК в реактор добавляют 9 гпараформа (0,3 моль С НдО) и полученную массу вцмешивают 45 мин при100-102 ОС, Полученную реакционнуюмассу охлаждают до 50 фС нейтрализуютизвестковым молоком, гипсовун суспензию разделяют и:осадок промывают.Раствор упаривают под вакуумом иполучают 247 г 30-ного по мономерамраствора, в том числе 17 метилольныхпроизводных акриламида или, в пересчете на 100-ный продукт, 57, В про-.дукт дают 0,335 г персульфата калияи 0,1 г гидросульфита натрия и эакачивают в грунт. После полимеризациимономеров получают водостойкую структуру полимер-грунт,П р и м е р 3, Отличается отпримера 2 тем, что вымешивание реакционной смеси после подачи параформа ведут в течение 4 ч при 50 С, арасход параформа составляет 15 г1060614 Составитель В. СапуновРедактор,А, Гулько Техред Т.Маточка Корректор Г, Решетник Заказ 9960/25 Подписное Тираж 418 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений, и открытий113035, Москва, %-35, Раушская наб д, 4/5 филиал ППП "Патент", г, ужгород, ул, Проектная, 4 П р и м е р 4, Отличается от примера 1 тем, что сульФат акриламида обрабатывают 3 г 30-ного водного раствора Формальдегида (0,03 моль) и вымешлвание реакционной смеси после подачи Формальдегида ведут в течениа 30 мин при 50 С,Предложенный способ получения материала на основе акриламида для вакреплення грунтов по сравнению с известным позволяет упростить процесс эа счет устранения стадии выделениямономеров, получить материал с заданным соотношением акриламида и бисакриламида и широко его использоватьдля закрепления грунтов, в том числесоляных пород в калийной промышленности. Кроме того, способ позволяетполучить материал, который можнохранить длительное время в зимнихусловиях и транспортировать иа 10 большие расстояния,