Поли-лактат N,N-диаллилакриламид Российский патент 2023 года по МПК C08F120/34 C08F120/56 C08F126/06 

Изобретение относится к ионогенным водорастворимым полиэлектролитам диаллильной природы.

Известны полимерные системы производных диаллиламина и четвертичных аммониевых оснований диаллильной природы, полученные на основе хлористого аллила и производных диаллиламина [1-3], на основе которых были получены полиэлектролиты с невысокими значениями молекулярных масс.

В качестве наиболее близкого аналога приняты полимеры на основе замещенных диаллиламинов [4], способные полимеризоваться лишь те замещенные диаллиламины, у которых электронно-акцепторные группы (СО, CN, SO₂) заместителей непосредственно связаны с атомом азота. При удалении этих групп от атома азота на один или два углеродных атома N– замещенные диаллиламины не полимеризуются. Недостатком, являются длительность проведения реакции в атмосфере азота при 80- 130 ⁰С в течение 16 часов, а также их низкие значения молекулярных масс.

Задачей изобретения является получение полиэлектролита диаллильной природы с высокой молекулярной массой, обладающего высокими комплексообразующими свойствами.

Поставленная задача решается получением нового полимера реакцией радикальной полимеризации лактат N,N-диаллилакриламида (ПЛДАА).

формулы:

где n= 93 - 112 ,имеющий элементный состав (табл.1)

Элементный состав поли-лактат N,N-диаллилакриламида (ПЛДАА).

Таблица 1

полимер формула Элементный анализ Теоретический состав,% Практический состав,% С,% Н,% N,% С,% Н,% N,% ПЛДАА C₁₂H₁₉NO₃ 64.00 8.44 6.22 64.96 9.09 7.26

Структура синтезированного полимера – поли-лактат N,N-диаллилакриламида подтверждена ИК-спектроскопией (фиг.) ИК-спектры регистрировались на спектофотометре Spekord M-82 в области 4000−400 см^-1. Тонко измельченный образец полимера смешивали с порошком KBr и прессовали под большим давлением в прозрачные тонкие диски. Толщина прессуемого диска 1 мм, диаметр 12 мм, пропускание 95%. Волновые числа полос поглощения в ИК-спектре ПЛДАА в твердом состоянии соответствует валентным колебаниям алифатических С-Н групп в области 2923−2853 см^-1; полоса поглощения С=О амидных групп проявляется в виде интенсивных максимумов поглощения при 1662 см^-1; полоса поглощения группы –СН=СН₂ смещается и фиксируется в области 1554 см^-1; присутствует интенсивная полоса поглощения в области 1444− 1403 см ^-1 характерная для деформационных колебаний −NR₃ , что согласуется с литературными данными [5].

Способ получения заключается в том, что в водном растворе проводят реакцию радикальной полимеризации лактат N,N- диаллилакриламида (ЛДАА) (Mr=139) в присутствии радикального инициатора персульфат аммония (ПСА) при температуре 60-80 ⁰С и синтез проводят при данной температуре в течение 5-8 часов, что приводит к получению поли- лактат N,N- диаллилакриламида (ПЛДАА). После окончания реакции реакционную смесь постепенно вливают в сухой ацетон порциями, отфильтровывают на воронке Бюхнера, тщательно промывают сухим ацетоном, затем в эксикаторе сушат над оксидом фосфора (V) до постоянного веса.

Пример 1. В одногорлую колбу снабженную мешалкой, термометром, обратным холодильником помещают 2.25г (0.1моль) ЛДАА, 10 мл бидистиллированной воды и 5.0×10^-3 моль/л (0.00114 г) персульфата аммония (ПСА). Реакционную смесь нагревали при температуре 80⁰С в течение 8 часов. После окончания реакции реакционную смесь постепенно вливают в сухой ацетон порциями, отфильтровывают на воронке Бюхнера, тщательно промывают сухим ацетоном, затем в эксикаторе сушат над оксидом фосфора (V) до постоянного веса. Поли-лактат N,N- ДАА - полимер бежевого цвета с разложением при 406.6 2⁰С. Выход полимера 65%, η_прив. =0.32 дл/г (0.5 N растворе NaCl), что соответствует молекулярной массе (ММ) равное 23900.

Пример 2. В одногорлую колбу снабженную мешалкой, термометром, обратным холодильником помещают 4.5 г (0.2 моль) лактат N,N- ДАА, 30 мл бидистиллированной воды и 1.0×10^-2 моль/л (0.00228 г) персульфата аммония (ПСА). Реакционную смесь нагревали при температуре 60⁰С в течение 5 часов. После окончания реакции реакционную смесь постепенно вливают в сухой ацетон порциями. ПЛДАА отфильтровывают на воронке Бюхнера, тщательно промывают сухим ацетоном, затем в эксикаторе сушат над оксидом фосфора (V) до постоянного веса. Поли- лактат N,N- ДАА - полимер бежевого цвета с разложением при 406.6 2⁰С. Выход полимера 75%, η_прив. =0.38 дл/г

(0.5 N растворе NaCl), что соответствует молекулярной массе ММ≈24873.

Пример 3. В одногорлую колбу снабженную мешалкой, термометром, обратным холодильником помещают 4.5г (0.2 моль) ЛДАА, 30 мл бидистиллированной воды и 5.0×10^-3 моль/л(0.00228 г) персульфата аммония (ПСА). Реакционную смесь нагревали при температуре 80⁰С в течение 5 часов. После окончания реакции реакционную смесь постепенно вливают в сухой ацетон порциями. ПЛДАА отфильтровывают на воронке Бюхнера, тщательно промывают сухим ацетоном, затем в эксикаторе сушат над оксидом фосфора (V) до постоянного веса. Поли-лактат N,N- ДАА - полимер бежевого цвета с разложением при 406.6 2⁰С. Выход полимера 85%, η_прив. =0.45 дл/г

(0.5 N растворе NaCl), ММ≈25568.

Комплексообразующие свойства поли-лактат N,N-диаллилакриламида (ПЛДАА) [η_прив.=0.35 дл/г] были исследованы фотоколометрическим способом на катионы (Fe⁺³), меди (Сu⁺²), кобальта (Со⁺²). Значения концетрации ионов металлов в образующихся комплексах при добавлении 0,1% -водного раствора гомополимера ПЛДАА в растворы солей металлов, при рН= 5,5, t=25⁰C, а также рабочие значения λ приведены в таблице 2.

Значение концентрации ионов металлов в комплексе

Таблица 2

Катион металла, Меⁿ⁺ λ,нм Концентрация ионов металлов в комплексе, мг-ион/л Fe⁺³ 625 3,68x10^-5 Сu⁺² 625 4,15x10^-5 Со⁺² 490 2,28x10^-5

Технический результат изобретения заключается в получении полиэлектролитов с высокой молекулярной массой и в расширении ассортимента полимеров диаллильной природы. Предлагаемый полиэлектролит обладает высокими комплексообразующими свойствами, с регулируемым кислотно-основным и гидрофильно-гидрофобным балансом, который может быть использован в качестве флокулянтов, коагулянтов, структураторов почв, пролонгаторов лекарственных средств.

Фиг. ИК-спектр поли-лактат N,N – диаллилакриламида

Изобретение относится к ионогенным водорастворимым полиэлектролитам диалллильной природы. Описан поли-лактат N,N-диаллилакриламида формулы

где n=93-112, для использования в качестве полиэлектролита диаллильной природы. Технический результат – получение полиэлектролитов с высокой молекулярной массой и расширение ассортимента средств электролитов с высокой молекулярной массой, высокие комплексообразующие свойства, регулируемый кислотно-основной и гидрофильно-гидрофобный баланс. 1 ил., 2 табл., 2 пр.

Поли-лактат N,N-диаллилакриламида формулы

,

где n=93-112, в качестве полиэлектролита диаллильной природы.