СОПОЛИМЕР АКРИЛОВОЙ КИСЛОТЫ С ЭПИХЛОРГИДРИНОМ В КАЧЕСТВЕ ВОДОРАСТВОРИМОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО КЛЕЯ Российский патент 1996 года по МПК C08F220/06 C09J133/08 C08F220/06 C08F216/14 

Изобретение относится к химии высокомолекулярных соединений, а именно к новому водорастворимому сополимеру акриловой кислоты с эпихлоргидрином следующей структуры:

где А 1,45 ^oC 7,34; В 93,26 ^oC 98,39; С 0,13 ^oC 0,20 мол. который может быть использован в качестве водорастворимого технологического клея для склеивания световодов в производстве волоконной техники, бумаги, картона, дерева и стальных поверхностей.

Известны сополимеры акриловой кислоты с эпихлоргидрином (1), синтезируемые путем взаимодействия солей щелочных металлов акриловой кислоты с эпихлоргидрином и дальнейшей полимеризацией получаемого в этой реакции глицидола. Эти сополимеры представляют собой нерастворимые в воде сшитые структуры. В качестве клеев эти соединения не используются.

Наиболее близким к предлагаемому соединению по технической сущности и достигаемому результату является водорастворимый клей СК-1, представляющей собой 10% -ный водный раствор поливинилового спирта (2). Однако из-за его высокой стоимости, малой прочности клеевого шва при термоударе, значительной продолжительности времени склеивания, трудности синтеза поливинилового спирта использование СК-1 ограничено.

Технической задачей данного изобретения является получение нового водорастворимого клея, обладающего высокой прочностью клеевого шва при термоударе и меньшей продолжительностью склеивания различных поверхностей.

Эта техническая задача решается синтезом новых водорастворимых сополимеров акриловой кислоты с эпихлоргидрином вышеприведенной общей формулы, которые получают сополимеризацией акриловой кислоты с эпихлоргидрином в присутствии окислительно-восстановительной системы персульфат аммония соль Мора. 8%-ные водные растворы сополимеров 2-6 раз быстрее склеивают бумагу и стекло, в 2-2,5 раза быстрее деревянные поверхности и в отличие от СК-1 склеивают стальные поверхности. Клеевой шов 8%-ных водных растворов сополимеров выдерживает до 190 циклов изменения температуры от -196 до 120^oС. СК-1 120 циклов.

Состав и структура сополимеров изучены методами элементного анализа и ИК-спектроскопии.

Пример 1. К 6,8 мл (0,1 мол.) предварительно очищенной акриловой кислоты в 30 мл воды, помещенной в 3-х горлую колбу, снабженную мешалкой, обратным холодильником и термометром, приливают 7,8 мл (0,1 мол.) эпихлоргидрина и при интенсивном перемешивании добавляют 0,228 г (0,001 мол.) персульфата аммония в 10 мл воды и 0,392 г (0,001 мол.) соли Мора в 10 мл воды. Реакция начинается практически сразу после добавления соли и сопровождается разогревом реакционной смеси до 70-80^oС. Образовавшийся сополимер растворяют в воде и чистят от непрореагировавших компонентов путем многократного переосаждения смесью ацетон этилацетат в соотношении 1:1. Очищенный продукт сушат в вакуумном шкафу при 40^oС до постоянного веса. Сополимер представляет собой стеклообразные пластины розового цвета.

Выход сополимера составляет 87% (от массы мономеров).

Полученный сополимер имеет состав: А 6,61; В 93,26; С 0,13 мол. что подтверждается данными элементного анализа (найдено, C 46,17; H - 5,76; Cl 3,04; Fe 0,10; O 44,93).

Характеристические частоты поглощения в ИК-спектрах: 710 см^-1 (С-Cl), 1150 см^-1 (C-O-C), 1680 см^-1 (COO^-), 330-3500 см^-1 (OH).

К 6,8 мл (0,1 мол) акриловой кислоты в 30 мл воды приливают 3,9 мл (0,05 мол. ) эпихлоргидрина и при интенсивном перемешивании добавляют 0,228 г (0,001 мол. ) персульфата аммония в 10 мл воды и 0,392 г (0,001 мол.) соли Мора в 10 мл воды. Остальные условия синтеза и выделения продукта аналогичны примеру 1.

Выход сополимера составляет 90%
Найдено, C 48,21; H 6,05; Cl 1,96; Fe 0,15; O 43,63.

Полученный сополимер имеет состав: А 4,37; В 95,43; С 0,20 мол.

Характеристические частоты поглощения в ИК-спектрах аналогичны примеру 1.

Пример 3. К 6,8 мл (0,1 мол.) акриловой кислоты в 30 мл воды приливают 1,9 мл (0,025 мол.) эпихлоргидрина и при интенсивном перемешивании добавляют 0,228 г (0,001 мол.) персольфата аммония в 10 мл воды. Остальные условия синтеза и выделения продукта аналогичны примеру 1.

Выход сополимера составляет 92%
Найдено, C 46,73; H 5,32; Cl 0,64; Fe 0,12, O 47,19.

Полученный сополимер имеет состав: А 1,45; В 98,39; С 0,16 мол.

Характеристические частоты поглощения в ИК-спектрах аналогичны примеру 1.

Пример 4. К 6,8 мл (0,1 мол.) акриловой кислоты в 30 мл воды приливают 0,9 мл (0,0125 мол.) эпихлоргидрина и при интенсивном перемешивании добавляют 0,228 г (0,001 мол.) персульфата аммония в 10 мл воды и 0,392 г (0,001 мол.) соли Мора в 10 мл воды. Остальные условия синтеза и выделения продукта аналогичны примеру 1.

Выход сополимера составляет 90%
Найдено, C 47,98; H 5,93; Cl 0,70; Fe 0,13; O 4,26.

Полученный сополимер имеет состав: А 1,45; В 98,38; С 0,17 мол.

Характеристические частоты поглощения в ИК-спектрах аналогичны примеру 1.

Пример 5. К 6,8 мл (0,1 мол.) акриловой кислоты в 30 мл воды приливают 9,7 мл (0,125 мол.) эпихлоргидрина и при интенсивном перемешивании добавляют 0,228 г (0,001 мол.) персульфата аммония в 10 мл воды и 0,392 г (0,001 мол.) соли Мора в 10 мл воды. Остальные условия синтеза и выделения продукта аналогичны примеру 1.

Выход сополимера составляет 88%
Найдено, C 47,54; H 5,81; Cl 3,50; Fe 0,12; C 43,03.

Полученный сополимер имеет состав: А 7,34; В 92,50; С 0,16 мол.

Характеристические частоты поглощения в ИК-спектрах аналогичны примеру 1.

Исследования продолжительности склеивания бумаги, стекла, дерева и стальных пластин проводились на 8%-ных водных растворах сополимеров акриловой кислоты с эпихлоргидрином.

Время склеивания полосок писчей бумаги размером 3х16 см, стеклянных, деревянных и стальных пластин размером 3х7 см 8%-ными водными растворами сополимеров
Из данных таблицы видно, что сополимеры, полученные по примерам 1-5, обладают меньшей продолжительностью склеивания бумаги, стекла и дерева по сравнению с СК-1. Наиболее эффективен сополимер 3, синтезированный при исходном соотношении акриловая кислота эпихлоргидрин 1:0,25. Кроме того, предлагаемые сополимеры в отличие от СК-1 хорошо склеивают стальные поверхности. Прочность клеевого шва при равномерном отрыве составляет 30 МПа.

Устойчивость клеевого шва к циклическим изменениям температур проверялась последовательным перенесением склеенных кварцевых пластин из жидкого азота в кварцевую печь, нагретую до 120^oС, и обратно. Установлено, что клеевой шов заявляемых соединений в среднем выдерживает 180-190 циклов. Клеевой шов СК-1 120 циклов.

Таким образом, 8%-ные водные растворы новых сополимеров акриловой кислоты с эпихлоргидрином обладают лучшими физико-техническими показателями (меньшей продолжительностью склеивания и большей устойчивостью к термоудару) по сравнению с клеем СК-1 и могут быть использованы в различных областях народного хозяйства. ТТТ1

Использование: изобретение относится к химии полимеров, а именно к водорастворимому сополимеру акриловой кислоты с эпихлоргидрином. Сущность изобретения: сополимер общей формулы:

где А = 1,45-7,34; В = 93,26-98,39; С = 0,13-0,20 мол.% в качестве водорастворимого технологического клея.1 табл.

Сополимер акриловой кислоты с эпихлоргидрином общей формулы

где A 1,45 7,34;
В 95,26 98,39;
С 0,13 0,20,
в качестве водорастворимого технологического клея.