Сшитый сополимер стирола и дивинилбензола,содержащий хромогенную группу в качестве рН-индикатора среды для визуального контроля Советский патент 1988 года по МПК C08F212/08 C08F212/36 B01J20/26 

СШ СН2

п

ВР ОН

Изобретение относится к химии полимеров и может быть использовано для создания рН-индикаторов визуального контроля, что достигается новой структурой сшитого макропористого сополимера общей формулы -СН2-СН-- --СНг-СН Ж /СНоСООН CHaNx CHgCOOH .СНзСООН CHgNx СНгСООН СНз (СН5)2СН ОН (Л с

- - Ctto- СНСНзН

где т 0,08-0,348 моль; ,082- 0,255 моль; ,060-0,308 моль; ,273-0,575 моль и где R - .

ВР

2 табл.

1 1392073

Изобретение относится к химии полимеров, а именно к макропористому сшитому сополиме:ру стирола и дивинилбензола, содержащему хромогенную груш V тава: ,314; ,082; ,176;

пу, который может быть использован в качестве рН-индикатора для визуального контроля концентрации ионов во- дорода.

Цель изобретения - создание сшито- Ю го сополимера стирола и дивинилбензо- jia с хромогенными группами в качестве .рН-индикатора для визуального контроля .

Макропористые сшитые сополимеры ; |5 указанной структуры в литературе не описаны, свойства их неизвестны.

В качестве веществ с хромогенными группами используют фенолфталеин, бромтимоловый синий,, бромфеноловый, 20 синий и ксиленоловьш оранжевый.

Пример 1 . В трехгорлую кол бу с мешалкой и обратным холодильником помещают 15 Р (0,098 моль) гранульного хлорметилированного сополимера 25 стирола и дивинилбензола (структуры: :стирола 34,8 мас.%,, дивинилбензола 8,2 мас.%, п-хлорметилстирола 57%,, синтина-порообразователя 100% от суммы мономеров), добавляют раствор по- зо таша и фенолфталеина в 100 мл (50 мл диметилформамида, 40 мл этилового спирта и 10 мл дистиллированной воды), .поташа 21 г .(0,15 моль), фенолфталеина 15 г (0,047 моль). Вводят 0,75 г (0,003 моль) катализатора бензилтри- этиламмония хлористого и 0,7 г (0,007 моль) гидросульфита натрия., Реакционную смесь перемешивают при 90-95 0 в течение 8 ч. Охлаждают до комнатной температуры, промывают во дои и этиловым спиртом Полученньй рН-индикатор в Н -форме .имеет белый цвет, рН.7,98, в Ыа -форме - ярко35

40

,428.

Пример4. В трехгорлую к с мешалкой и обратным холодильни помещают 10 г (0,098 моль) грану го хлорметилированного сополимер стирола и дивинилбензола структу приведенной в примере 1. Добавля раствор поташа и бромтимолового го в 100 мл (50 MJ1 диметилформам 45 мл этилового спирта, 5 мл вод поташа 14 г (0,1 моль), бромтимо го синего 5 г (0,008 моль), Ввод 0,5 г (0,0022 моль) бензилтриэтил ния хлористого и 0,7 г (0,007 мо гидросульфита натрия. Реакционну смесь перемешивают и нагревают д 90 С, выдерживают при зтой темпе туре 6 ч. Обрабатывают, как опис в примере 1. Полученный индикато в Н -форме имеет желтый цвет, рН :5 4,6, в Na -форме - ярко-синий, ,24. Элементньй состав (в р чете на сухое вещество), %: С 58 iO,02; Н 5,04±0,01; О 10,29±0,01 С1 1,16iO,U1; Вг 20,54±0,02 (при R III в общей формуле). Состав с лимера: ,348; ,082; ,28 ,285. ,11±0,01.

П р и м е р 5. Все операции п дят как в примере 4, используя и ньй сополимер состава примера 1. Получают сополимер состава: , ,082; ,295; ,343.

П р и м е р 6. Все операции п водят как в примере 4, используя полимер., ,314; ,082; ,6 Состав конечного сополимера: ,082; ,290; ,314.

малиновую окраску, рНб9,2. Имеет ;Следующий элементньй состав (в расчете на сухое вещество), %: С 81,95- ±0,02| Н 5,64±0,01; О 10,88±0,01; С1 1,53iO,p1 (npHl.R I в общей формуле) . Сшитый сополимер имеет состав: ,348; ,082; ,175; ,395.

П р и м е р 2. Все операции проводят как в примере 1,, используя сополимер состава, %: стирол 28,0; дивинилбензол ,2; п-хлорметилстирол 63,8, получают сополимер состава: ,280; ,0082; ,,177; ,461.

П р и м е р 3. Все операции проводят как в примере 1, используя исходныи сополимер состава, /ь: стирол 31,4; дивинилбензол 8,2; п-хлорметил- стирол 60,4, получают сополимер сос

5

0

5 о

5

0

5

0

5

,428.

Пример4. В трехгорлую колбу с мешалкой и обратным холодильником помещают 10 г (0,098 моль) гранульного хлорметилированного сополимера стирола и дивинилбензола структуры, приведенной в примере 1. Добавляют раствор поташа и бромтимолового синего в 100 мл (50 MJ1 диметилформамида, 45 мл этилового спирта, 5 мл воды), поташа 14 г (0,1 моль), бромтимолового синего 5 г (0,008 моль), Вводят 0,5 г (0,0022 моль) бензилтриэтиламмо- ния хлористого и 0,7 г (0,007 моль) гидросульфита натрия. Реакционную смесь перемешивают и нагревают до 85- 90 С, выдерживают при зтой температуре 6 ч. Обрабатывают, как описано в примере 1. Полученный индикатор в Н -форме имеет желтый цвет, рН :5 4,6, в Na -форме - ярко-синий, ,24. Элементньй состав (в расчете на сухое вещество), %: С 58,86t iO,02; Н 5,04±0,01; О 10,29±0,01; С1 1,16iO,U1; Вг 20,54±0,02 (при R III в общей формуле). Состав сополимера: ,348; ,082; ,285; ,285. ,11±0,01.

П р и м е р 5. Все операции проводят как в примере 4, используя исход- ньй сополимер состава примера 1. Получают сополимер состава: ,280; ,082; ,295; ,343.

П р и м е р 6. Все операции проводят как в примере 4, используя сополимер., ,314; ,082; ,604. Состав конечного сополимера: ,314; ,082; ,290; ,314.

Пример 7. В трехгорлую колбу с мешалкой и обратным холодильником помещают 10 г (0,096 моль) гранульного хлорметилированного сополимера стирола и дивинилбензола структуры, указанной в примере 1. Добавляют 14 г (0,1 моль) поташа, 5 г (0,013 моль) кйиленолового оранжевого, 50 мп диметилформамида, 40 МП этилового спирта, 10 мл воды, вводят 0,5 г (0,0022 моль) бензилтриэтиламмония хлористого и 0,7 г (0,0067 моль) гидросульфита натрия. Реакционную смесь перемешивают и нагревают до 90 С, вьщерживая гфи этой температуре 8 ч. Обрабатывают, как описано в примере- 1. Полу- ченньй рН-индикатор в Н -форме имеет ярко-оранжевую окраску, и фиоле товуго окраску в Na -форме, , Элементный состав (в расчете на сухое вещество), %: С 61,24±0,02,- Н 5,22± ±0,01; О 25,,01; С1 1,09±0,01; ,88±0,01; Н 3,39±0,01 (R II в общей формуле).Ю

Сополимер имеет состав: ,348; ,082; ,297; ,273.

Пример 1, Все операции проводят как в примере 7, получают сополимер состава: ,280; ,082; k 15 0,308; ,330.

П р и м е р 9. Все операции проводят как в примере 7, используя сополимер состава: ,314; ,082; ,604. Получают сополимер состава: 20 ,314; ,082; ,303; ,301.

Пример 10. В трехгорлую колбу с мешалкой и обратным холодильником помещают 10 г (0,098 моль) гранульного хлорметилированного сополимера 25 стирола и дивинилбензола структуры, указанной в примере 1. Добавляют 50 мл диметилформамида, 45 нп этилового спирта, 5 мл воды, 14 г (0,1 моль) поташа, 5 г (0,0075 моль) бромфенолового gg синего, 0,5 г (0,0022 моль) бензил- триэтиламмония хлористого и 0,7 г (0,007 моль) гидросульфита натрия. Реакционную смесь перемешивают и нагревают до 80-85°С, выдерживают при этой температуре 8 ч. Обрабатывают как описано в примере 1. ПолученньпЧ рН-индикатор имеет ярко-синюю окраску до рН 2,1, в интервале рН 1,95- 1,4 - зеленую и при рИ 1,3 - желтую. Элементный состав (в расчете на сукое вещество), %: С 43,75±0,02; Н 2,57i ±0,01; О 9,72±0,01; S 3,9±0,02; Вг 38,8iO,02; С1 1,09±0,01 (R IV в общей формуле). Сополимер имеет состав: ,348; ,082; ,295; ,275.

Пример 11, Все операции проводят как в примере 10, получают сополимер состава: ,280; ,082; ,307; ,331.

Пример 12. Все операции проводят как в примере 10, используя сополимер с ,314; ,082; ,604. Получают сополимер состава: ,314; 55 ,082; ,301; ,303.

П р и м е р 13. Все операции проводят как в примере 1, использу я ис- ходньй сополимер состава: ,151;

35

40

45

50

5

0

5 g

5

5

0

5

0

,255; ,594. Получают сополимер с R I состава: ,151; ,255; ,060; ,534.

Пример 14. Все операции проводят как в примере 4, используя бромтимоловьм синий. Получают сополимер состава: ,151; ,255; k 0,181; ,413.

Пример 15. Все операции проводят как в примере 1, используя исходный сополимер состава: ,080; ,255; ,665. Получают сополимер состава: ,080; ,255; ,090; ,575.

П р и м е р 16. Все операции проводят как в примере 10, используя бром- тимоловый синий. Получают сополимер состава: , l51; ,255; ,211; ,454.

Пример 17. Все операции проводят как в примере 1, используя . ходный сополимер состава: ,115; ,255; ,630. Получают сополимер с R I состава: ,115; ,255; k.0,075; ,555.

Пример 18. Все операции проводят как в примере 17, используя бромтимоловый синий. Получают сополимер состава: ,115; п 0,255;k 0,196; ,434.

Примеры 19-22. 1 г рН-инди- катора с ярко-малиновой окраской, полученного, как описано в примере 1, помещают в стеклянную трубочку длиной 5 см, диаметром 0,5 см, закрыва- .ют ватным тампоном с обоих концов и пропускают растворы соляной кислоты различной концентрации с помощью дозирующего насоса.

Результаты эксперимента приведены в табл. 1.

Примеры 23-26.г рН-индикато- ра, полученного, как описано в примере 1, помещают в стеклянную трубочку длиной 5 см, диаметром см, закрывают ватным тампоном с обоих концов и пропускают растворы аммиака и щелочи различной концентрации с помощью дозирующего насоса.

Результаты эксперимента приведены в табл. 1..

Примеры 27-29. 1 грН-индика- тора с ярко-малиновой окраской, полученный, как описано в примере 1, помещают в стеклянную трубочку, как описано выше, и пропускают растворы

513

соляной кислоты в диоксане различной концентрации.

Результаты эксперимента приведены в табл. 2.

Полученные гранульные рН-индикато- ры обладают интенсивной окраской яркой, удобной для визуального пользования, высокой механической прочностью (95%), что обусловлено свой- стнами используемых сополимеров, стабильной обратимостью цвета в агрессивных средах за счет прочной кова- лентной связи хромогенного реагента с сополимером и химической стабиль- ности самого сополимера в агрессивных средах.

Формула изобрет.ения

Сшитый сополимер стирола и диви- нилбензола, содержащий хромогенную труппу, общей формулы .

где ,080 - 0,348 моль; ,082 - 0,255 моль; ,060 - 0,308 моль; ,273 - 0,575 моль;

(1)

НгСООН

CHgNC

СНаСООН

СНоСООН 2)

SOsH

СНгСООН

(3)

35

С4)

Oog

40

Bi О

в качестве рН-индикатора среды для визуального контроля.

Сополимер с группами бромфеноло- вого синего, синяя

35%-ная НС1

.Таблица 1

Таблица2

Желтая

Окрашива ние раствора не происходит

Продолжение табл.2