Полимер-полимерный комплекс полиакриламида и полиакриловой кислоты и способ его получения Советский патент 1983 года по МПК C08G81/02 

Изобретение относится к получению новых гидрофильных полимеров г обладающих комплексом.ценных технических свойств и способных найти применение в различных отраслях народного хозяйства в качестве мембран селективного действия, флокулянтов при очистке при родных и промышленных вод, структурообразователей почв, незапотевающих покрытий,.волокнообразующих и гидррфильных материалов медицинского нязма чения. Известны полимер-полимерные комплексы (ППК) поликарбоно1ых кислот с полиэтиленгликолями, а также с полИ М-винилпирролидоном 13и LS. Однако данные о гидрофильности и перерабатываемости этих поликомплек сов отсутствуют. Известен ППК, полученный на основе полиакриламида и полиметакриловой кис лоты 3J. Недостатком полученных поликомплексов является их низкая гидрофильность всл.едствие 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 формулы

- Т а б.л и ц а 1 Способ получения указанного полимер-полимерного комплекса заключается в том, что смешивают водные растворы полиакриламида молекулярной массы 1-10 -8-10 и полиакриловой кислоты молекулярной массы концентрации 0,1-2 вес,% при эквимолярном соотношении полиакриламида и полиакриловой кислоты при и рН среды . Для создания рН среды 1-2 используют неорганические кислоты - НС1, N«2.504 , HNO и т.п. Время реакции 24 ч. . В использования полимеров ПАА и ПАК с молекулярной массой ниже указанных величин и проведения реакции кoмплeкqpoбpaзoвaния при рН 2 поликомплекс не образуется. В результате протекания реакции межмакромолекулярного вз аимодействия 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 вискозиметрических исследований и рН-метрии свидетель-, ствуют, что в результате селективного комплексообразования ПАА с ПАК образуется полимер-полимерный комплекс эквимолекулярного состава. Результаты элементного а:нализа выход ППК в зависимости от состава. исходных полимеров (температура 20с, рН 2,0, концентрация исходных полиеров в воде 0,1%, продолжительность реакции - 24 ч) приведены в табл. 1.

1. Полимер-полимерный комплект полиакриламида и полиакриловой кисло-.ты формулы обладающий повышенной набухаемостью в воде и улучшенной перерабатываемостью. 2. Способ получения полимер-поли(Л мерного комплекса полиакриламида и полиакриловой кислоты, заключающийс ся в том, что сманивают воднйе раствс ры прлиатсриламида мапекулярной массы IlG - 8 и полкатсриловой кис-S лоты молекулярной массы 5-10 концентрации 0,1-2 вес.% при эквимолярном соотношении полиакриламида и полиакриловой кислоты при 0-30°С и рН среды . Ф со :СР

АА:ПАК 90:10

17,7

70:30

13,8 50:50

9,8 30:70

18 38 85 50

0,15 .17

Исследование структуры поликомплекса с помощью ИК-спектроскопии (табл. 2) показывает, что наблюдаемое изменение отношения интенсивностей полос поглощения в области 300.03500 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 ПДА и ПАК, смещение полос по

Показатели

Валентные колебания свободных

и связанных NH-групп Валентные колебания

свободных

и связанных ОН-групп

Валентные колебания карбонильной группы

Деформаилионные колебани 1Н-групп

Синтезированный ППК по своему внешнему виду -представляет ообой . аморфный, волокнообразный материал, нерастворимый в воде, в алифатических и ароматических углеводородах, спиртах, кетонах, растворимый в ди метилсульфоксиде и формамиде.в от-личие от исходных полимеров и ППК .нрЬый поликомплекс обладает высокой степенью и скоростью набухания в воде, превышаквдей аналогичные показа лощения деформационных колебаний амидной ГРУППЫ и связей С-0 и ОН ППК на 10 С1 в область высоких частот по сравнению со спектрами исходных полимеров, указывает на образование поликомплекса за счет возникновенияводородных связей между амидными группами ПАА и карбонильными группами ПАК.

Характеристические частоты полос поглощения ПАА, ПАК и поликомплекса 5 ИК-спектрах приведены в, табл. 2.

Таблица 2

-1

Частоты полос поглощения, т),см

1 ПАК Г

ППК

ПАА

3270 3150

3050

2850 2875 1650

1720

1610

тели для ПАК в 3 раза, для ПАА в 5 раз для ППК , ПМАК, ПАА - в 2 раза, высокой оптической прозрачностью, твердостью,низкой температурой стеклования, вследствие

чего легко перерабатывается методом прессования бе§ разложения.

Физико-химические и физико-механические свойства ППК приведены в табл. 3.

Таблиц а 3 Относительное удлинение, % Модуль упругости при растяжении, Па-Ю Микрот1вердость, МПа Температура стеклования, °С Температура разложения, °С, Режим прессования полимеров: температура, с 120.Не прес- 120 Н суется , сует 140 - Желтеетдавление, кг/см : выдерж к а, мин/мм толщины Новый комйяекс свойств полученног гидрофильного полимера на основе ПАА и. ПАК, существенно отличных, от свойств исходны х полимеров, обусловлен специфическими конформационными превращениями макромолекул вследствие селективного и кооперативного взаимодействия между ними и -образова ния водородных и ион-диполъных меж- макромоле кул ярных связей:. . , П .р и ме р 1. 1г ПАА с. мол.м.2j0 х 10 и 1 г ПАК-с мол.м. 2,0 106 растворяют при в 99 г воды в каждом отдельном случае, при перемешивании полученные растворы полиме ров подкисляют добавлением в них 1 мл 0,5н. НС1 до рН 1,0 и см шива. ют. Образующиеся при смешении нераст воримые в воде продукты белого цвета после завершения реакции в течение 24 ч Отфильтровывают, тщательно промывают водой от непрореагировавших полимерных компонентов, суша до постоянного веса при нормальных атмосферных условиях-(температура 20°С, 760 мм pT.CT.J и анализируют. Выход продукта составляет 1,92 г (96%). Со / ержание N,g в полимере-- 9,4%. П р им е р 2. 0,1 г ПАА с , мол.м. 2-10 и 0,1 г ПАК смол.м. 2-10 растворяют в 99,9 г воды и полученные растворы подкисляют и смешивают

Продолжение табл. 3 140 суетс140 - Хорсшо прессуется, прозрачный материал при как в примере 1. Выход поли комплекса составляет 0,136 г (68%77 содержание Nj. в полимере - 9,2%. И ри мер 3. 2 г ЦАА с мол.м. 2-10 и 2 гПАК смол.м. 2-10 растворяют в 98 г воды при в каждом отдельном случае и реакцию полученрнх поликомплекса проводят как в,примере 1. Выход продукта составляет ;3,6 г (9 О %), содержание N - 9 ,6 %. „: ; Пример 4. 1,5 г ПАА с |мол .м. 1-10 и 1,5 г ПАК с мол.м. 5- 10 растворяют при в 98-,5 г воды в каждом случае, полученные растворы подкисляют добавлением в них 1 МП. 0,5 н. НМОз до рН 2,0 охлаждают до и смешивают. Выход поликомплекса за 6 ч протекания реакции составляет 2,4 г (80%), содержание N в полимере - 9,2%. . При М ер 5. 0,5 г ПАА с мол.м. 8-1сРи 0,5 г ПАК смол.м. 5-10 растворяют при в 99,5 г , подкисляют полимерные растворы как в примере 4 и проводят реакцию при . Выход продукта за 24 ч составляет О,82 г (82%). Таким образом, предлагаемый полимер-полимерный комплекс полиакрил амид а и полиакриловой кислоты обладает повышенной набухаемостью в воде и улучшенной перераб тываемостью

710163198

Новый гиет офильный полимер, полу-рее, так как позволяет расширить

чаемый на основе известных промыш-ассортимент гидрофильных полимеров

ленных полимеров ПАА и ПАК при не-с комплексом ценных технических,

псхпьзовании простой технологии пу-рвбйств и область их применения в.

тем смешения водных растворов- послед-народном хозяйстве и техниних, представляет практический инте- 5ке.