Полимер-полимерный комплекс полиакриламида и полиакриловой кислоты и способ его получения

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИРЕСПУБЛИН А 81/02 ТЕН ЕТЕПЬСТ мплексй кислобалович, ябрьской Красного тут ХО обладающий повышев воде и улучшенное стью2. Способ полУмерного комплексаи полиакриловой кся в том, что смешры .полиакриламидасы 110 ф - . 8 ф 10 а илоты молекулярнойконцентрации 0,1 лярном соотношениии полиакриловой кии рН среды 1-2,ной набухаемость й перерабатывамо ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПОДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОПИСАНИЕИ АВТОРСКОМУ СВИ(71) Ленинградский ордена Окт Революции и ордена Трудового Энамени технологический кисти -им. Ленсовета(53.) 678 е 74 (088. 8)(56) 1; Паписов И. М, и др. О вли.- янии реакционной среды и конформации макромолекул на взаимодействие полиакриловой и полиметакриловой кислоты, с.полиэтиленгликолем. ДАН СССР, т.208, Р 2, с. 397-400.2. Литманович А. А. и др. Компдексообразование поликарбоновых кислот с поли-М-вищйтпирролидоном. ВМС, БЗ, 1980, с. 2363, Мавае 1,3. "Радикальная полймери-; зация метакриловой кислоты в присутствии полиакриламида", - "КоЬцпвК 1 гопЬцпьЬ 1 ", т. 32, 1979, Р 11, с. 634. (54) ПОЛИМЕР-ПОЛИМЕРНЫЙ КОМПЛЕКС ПОЛИАКРИЛАМИДА И ПОЛИАКРИЛОВОИ КИСЛО- .ТЫ И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ..(57) 1Полимер-полимерный полиакриламида и полиакрило ты формулыСЕ; ц ения полимер-полиполи акрил амида слоты, заключающий ивают водные раств молекулярной масполиакриловой кис- Я массы 5105- 5 10 вес.В при эквнмополиакриламида слоты при 0-30 С,4 50:5 О, 5 9 5,9 2,0 17 Изобретение относится к получению новых гидрофильных полимеров, обладающих комплексом ценных технических свойств и способных найти применение в различных отраслях народного хозяйства в качестве мембран селективного действия, флокулянтов при очистке природных и промышленных вод, структурообразователей почв, незапотевающих покрытий,.волокнообразующих и гидрофильных материалов медицинского назнаО чения,Известны полимер-полимерные комплексы (ППК) поликарбоно 1 ых кислот с полиэтиленгликолями, а также с поли "Н-винилпирролидоном 1 и 1. 2, 15Однако данные о гидрофильности и перерабатываемости этих поликомплек сов отсутствуют,Известен ППК, полученный на основе полиакриламида и полиметакриловой кис 2 О латы 3 "1.Недостатком полученных поликомплексов является их низкая гидрофиль" ность вследствие гидрофобного характера полиметакриловой кислоты,Цель изобретения - повышение набухающей способности в воде и улучшение перерабатываемости полимер-полимерных комплексов.Поставленная цель достигается полимер-полимерными комплексами полиакриламида и полиакриловой кислоты формулы35ОФ ц Н.О.С-М 4 Способ получения укаэанного полимер-полимерного комплекса заключается в том, что смешивают водные растворы полиакриламида молекулярной массы 1" 10 -810 и полиакриловой кис 6 6лоты молекулярной масси 5 10 в10 концентрации 0,1-2 вес.Ъ при эквимолярном соотношении полиакриламида и полиакриловой кислоты при 0-30 С и рН среды 1-2.Для создания рН среды 1-2 используют неорганические кислоты - НС 1, Н 504, ННО и т.п. Время реакции ч.В случае использования полимеров ПАА и ПАК с молекулярной массой ниже указанных величин и проведения реакции комплекс ообразования при рН ) 2 поликомплекс не образуетсяВ результате протекания реакции межмакромолекулярного взаимодействия образуется нерастворимый в воде продукт, который отделяют Фильтрованием или центрифугированием, сушат до постоянного веса и анализируют. Данные элементного анализа полученных таким образом соединений, их ИК-спектры поглощения, ДТА и ТГА, а также данные вискоэиметрических исследований и рН"метрии свидетельствуют, что в результате селективного комплексообраэования ПАА с ПАК образуется полимер-полимерный комплекс эквимолекулярного состава. Результаты элементного анализа и выход ППК в зависимости от составао исходных полимеров (температура 20 С, рН 2,0, концентрация исходных полимеров в воде 0,1 Ъ, продолжительность реакции - 24 ч) приведены в табл. 1.1016319 Частоты полос поглощения, ,гм Показатели ПАК Валентнйе колебанйя свободных 3270 3270 3150 2850 Валентные колебания карбонильной группы 1650 Синтезированный ППК по своему внешнему виду представляет собой , 35 аморфный, волокнообразный материал, нерастворимый в воде, в алифатических и:ароматических.углеводородах, спиртах, кетонах, растворимый в диметилсульфоксиде и формамиде, В от О личие от исходных полимеров и ППК 3.ноВый поликомплекс обладает высокой степенью и скоростью набухания в воде, превышающей аналогичные показаТ аблица 3 Свойства ПАК ПАА-ПМАК ПАА-ПАК 3Плотность, кг/м 1220 1440 1266 1360 Степень набуханияв воде, % 1000 202 456 377 Ф , Скорость набухания В ВОДЕ р Ч р МОЛЬ/Гф С 0,01 0,05 0,06 0,1 Светопропусканиепленок, Зф 82 83 82 83 54,5 40,9 51,4 Исследование структуры поликомплекса,с помощью ИК-спектроскопии (табл. 2) показывает, что наблюдаемое изменение отношения интенсивностей полос поглощения в области 3060- 3500 см , характеризующих валентные колебания свободных и связанных амидных групп поликомплекса, смещение полос поглощения валентных колебаний карбоксильных групп ППК на 20 см в область низких частот по сравнению с полосами поглощения карбоксильных групп ПАА и ПАК, смещение полос пои связанных МН-группВалентные колебания свободныхи связанных ОН-групп Деформационные колебанияЪН-групп Разрушающее напряжениепри растяжении, Мйа глощения деформационных колебанийамидной гоуппы и связей Си ОН ППКна 10 см" в область высоких чистот посравнению со спектрами исходных полимеров, указывает на образованийполикомплекса эа счет возникновенияводородных связей между амиднымигруппами ПАА и карбонильными группа"ми ПАК. Характеристические частоты полос поглощения ПАА, ПАК и поликомплекса з ИК-спектрах приведены в табл. 2. Таблица 2 аа3120В 305028751630 17201600 1610тели для ПАК в 3 раза, для ПАА- в 5 раз для ППК .3, ПИАК, ПАА - в 2 раза, высокой оптической прозрачностью, твердостью, низкой тем-. пературой стеклования, вследствие чего легко перерабатывается методом прессования бев разложения. Физико-химические и физико-механические свойства ППК приведены в табл. 3,1016 319 Продолжение табл. 3 ППК Свойства ПАА ПАК ПАА-ПМЛК ПАА-ПАК Относительное удлинение,3 Модуль упругости прирастяжении, Па10 18, 2 17,1 15,6 393 420 389 480 Микротвердость, ИПа 80 165 Температура разложения,С 200 230 320 Режим прессованияполимеров:температура, фС 120 Не прес Не прес"суется суется 120 140 - Хорошо прессуется, прозрачный материал 140 - Не прессуется 140 - Желтеет Я.давление, кг/см 20 20 выдержка, мин/мм.толщины Новый комплекс свойств полученногоМ гидрофильного полимера на основе ПАА и ПАК, существенно отличных, от свойств исходных полимеров, обусловлен специфическими конформационными превращениями макромолекул валедст вие селективного и кооперативного взаимодействия между ними и образования водородных и ион-дипольных межмакромолекулярных связей.П .р и м е р 1. 1 г ПАА с.мол,м.20 х 45х 10 и 1 г ПАК с мол.м, 2,0 106 растворяют при 200 С в 99 г воды в каждом отдельном случае, при перемешивании полученные растворы полиме ров подкисляют добавлением в них 1 мп 0,5 н, НС 1 до рН 1,0 и смешива,ют Образующиеся при смешении нерастворимые в воде продукты белого цвета после завершения реакции в течение 24 ч отфильтровывают, тщательно промывают водой от непрореагировавшихполимерных компонентов, сушат до постоянного веса при нормальных атмосферных условиях (температура 20 С,760 мм рт.ст.) и анализируют, Выход продукта составляет 1,92 г (96). Со- держание М в полимере - 9,4.Пример 2. 0,1 г ПАА с Мол.м. 210 и 0,1 г ПАК смол.м. 2 106растворяют в 99,9 г воды и полученные растворы подкисляют и смешивают 65 Температура стеклования, С при 20"С как в примере 1. Выход поли= комплекса составляет 0,136 г (68); содержание М в полимере - 9,2.Пример 3. 2 г ПААс мол.м, 2 106 и 2 г ПАК с мол.м. 2 10 растворяют в 98 г воды при 20 С в,каждом отдельном случае и реакцию полученных поликомплекса проводят как впримере 1. Выход продукта составляет 3,6 г (90), содержание Мд. - 9,6,П р и м е р 4. 1,5 г ПАА с. мол. м, 1.106 и 1,5 г ПАК с мол. м. 5 10 растворяют при 20 С в 98.,5 г воды в каждом случае, полученные растворы подкисляют добавлением в них 1 мл 0,5. н. НМО до рН 2,0, охлаждают до ООС и смешивают, Выход поли- комплекса за б ч протекания реакции составляет 2,4 г (80), содержание М 4 в полимере " 9,2.П р и м е р 5. 0,5 г ПАА с мол.м, 8 1 йи 0,5 г ГАК смол.м. 5.106 1 растворяют при 20 С в 99.,5 г НдО, подкисляют полимерные растворы как в примере 4 и проводят ре-, акцию при 30 С, Выход продукта за24 ч составляет 0,82 г (82).Таким образом, предлагаемый полимер-полимерный комплекс полиакриламида и полиакриловой кислоты обладает повышенной набухаемостью в воде и улучшенной перерабатываемостъю1016319 Составитель И, СтояченкоРедактор Н, Гунькс Техред М,Тенер Корректор М, Коста Заказ 3316/25 Тираж 494ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам йзобретений и открытий113035, Москва, Ж, Рэушская наб., д. 4/5 Подписное Филиал ППП "Патентф, г, Ужгород, ул. Проектная, 4 Новый гидрофильный полимер, получаежй на основе известных провыв" ленных полимеров ПАА и ПАК при использовании простой технологии путем. смешения водных растворов послед- них, представляет практический инте рес, так как позволяет расширитьассортимент гидрофильных полимеровс комплексомценных техническихсвойств и область их применения в,народном хозяйстве и технике.