Способ получения поли-N-винилкапролактама Советский патент 1990 года по МПК C08F126/06 C08F2/46 

Изобретение относится к области полимеров, а именно к способам получения поли-Н-винилкапролактама (ПЕК), и может быть использовано в полиграфии, пищевой промышленности и для очистки биологических жидкостей, основанных на использовании поливинил- лактамов.

Целью изобретения является поныше- шге молекулярной массы и выхода поли- -N-винилкапролактама.

Пример 1. В реактор с мешалкой, водяной баней, рубашкой и термометром вместимостью 2 л помещают 1 кг IlgC) и 50 г расплавленного N-BH- нилкапролактама (ВК). Смесь перемешивают мешалкой с числом оборотов (П) 50 , охлаждают до 5 С и поддерживают в тфоцессе реакшш. Поднимают источник и создают интенсивность в зоне реактора 10 рад/с. После 3 ч облучения общая доза сос- т авляет 0,1 Мрад. Остаточная концентрация ВК в растворе 0,1 (конверсия 98%). Бесовым методом измеряют концентрацию Полимера в воде, а с помощью вискозиметра Убеллоде определяют характеристическую вязкость полиме- L5 J лл/г, что соответствует М 800-10.

Приме) 2. Процесс полимеризации ВК проводят так I как описано в примере 1 за исключением того, что температура полимеризации составляет . После 2,5 ч перемешивания и облучения определяют концентрацию остаточного ВК. (1гтаточная концентрация

О)

со

4 4

О

RK в растворе 0, (конверсия 97 ,6%) . Ц-} 0,75 дл/г, 72010

Пример 3. Процесс полимери- - зации ВК проводят в реакторе вмести- мостью 630 л. Загружают 460 кг воды и 40 кг винилкапролактама. Температура реактора поддерживалась 15-16 С. Перемешивание осуществляется лопастной мешалкой с П 80 об/мин. Нн- ю тенсивность облучения 6 рад/с.

После 4,5 ч реакцию прекращают (0,1 Мрад) и определяют остаточный ВК. Остаточная концентрация ВК в растно, что выделенный полимер имеет М 250.10

Пример 8 (контрольный). Процесс полимеризации проводят так же, как описано в примере 1, но при этом скорость перемеишнания смеси ВК и воды мешалкой составляет 40 об/мин. После облучения в течение 3 ч интенсивность 10 рад/с, а остаточная концентрация мономера в растворе составляет 0,5%, т.е. конверсия 90%. Присутствие токсичного мономера вын ткдает проведение стадии экстрации ВК. Для

ИК. остаточная концешуацпл 1ЛХ D 1.с,.--. - -./ г ,0,4,Qnn

воре 0,2%. Степень превращения 97,5% 15 Удаления ВК (до 0,1%) требуется 500 ми

.-...лл Т Т г-ЮЧОУППДТГ Г ПМРТИ -

1|, 0,98 дл/г М 1,1-10

Пример 4. Процесс полимеризации ВК пр оводят так же, как описано в примере 1, но при этом температура реакции 10-11°С, интенсивность У-облучения 4 рад/с и число оборотов 200 об/мин. После 2 ч 45 мин облучения (0,04 Мрад) и перемешивания определяют концентрацию остаточного моно20

хлористого метилена. Характеристическая вязкость ПВКв дозе 0,75дл/г.

Пример 9. Процесс полимеризации ВК проводят аналогично примеру 1,но при этом скорость перемешивания смеси составляет 200 об/мин. После проведения процесса остаточная концентрация ВК в растворе 0,12%, т.е. 97,6% преврап1ения. Значение вы Г ОС /,

дел Я ЮТ KUMll,t:n i l.Jctti,tanj i ci i -- -r Q -/

мера (0,3%). Вязкий раствор перемеши- 25 деленного полимера О 8э дл г.

вают в стакане и нагревают до 80 С. Происходит осаждение полимера, после чего горячую воду декантируют, а полимер высуишвают в вакуум-сушильном шкафу. Выход полимера 45 г высокомо- зО лекулярного ПВК (90%). fl 0,85 дл/г, что соответствует Му 840-10 .

Пример 5. В реактор с мешалкой, лрдяной рубашкой и термометром вместимостью 2 л помещают 1 кг и 167 г ВК. Скорость мешалки задают 150 об/мин. Реактор термостатируют прохладной водой так, чтобы температура раствора поддерживалась в пределах 15-17°С. Интенсивность ll -облуче- ю ния 4 рад/с. Время облучения 6 ч 45 мин (0,1 Мрад). Конверсия сос тавляет 98% полимера 1,2 дл/г. (М 1,6 х . X 10).

45

Пример 6 (контрольный). Процесс полимеризации ВК проводят так же, как описано в примере 1, температуру раствора поддерживают 32 С. После 3 ч перемешивания и облучения полимер- ный раствор становился очень вязким и слегка мутным. Обнаружено, что большая часть полимера - в сшитом состоянии.

Пример

7 (контрольный) . Про- цесс полимеризации ВК проводят аналогично примеру 1, за исключением того, что интенсивность в зоне излучения в зоне реактора 14 рад/с. Установле- /

Пример 10 (контрольный). Процесс проводят аналогично примеру 1, за исключением того, что скорость пе, ремешивания смеси составляет 250 об/мин. Остаточная концентрация мономера 0,09%, т.е. 98,2% превращения. Значение Ч выделенного полимера 0,8 дл/г .

Пример 11 (сравнительный по прототипу). В реактор из нержавеющей стали с рубашкой и мешалкой вместимостью 2 л помещают 150 г мономера. Перемешивание ведут со скоростью 200 об/мин. Реактор охлаждают водой (10-15°(;).

Поднимают источник Со и создают интенсивность в зоне реактора 4,5 рад/с. Время облучения 2 ч 45 мин

После проведения процесса получается густая вязкая масса, которую весьма трудно выделить из реактора. Анализ остаточного ВК в растворе показал, что в массе содержится 95 г мономера. Это соответствует 36%-ному превращению. Полимер удается выделить только путем осаждения в осушенный диэтиловый эфир. Причем эфир составляет 4 л. Зто связано с хррошей растворимостью ПВК в органических растворителях.

Характеристическая вязкость полиме ра составляет 0,35 дл/г, т.е. 180 х X 10. Данные приведены в таблице.

Бьши проведены эксперименты с использованием ррстворителя N-метилно, что выделенный полимер имеет М 250.10

Пример 8 (контрольный). Процесс полимеризации проводят так же, как описано в примере 1, но при этом скорость перемеишнания смеси ВК и воды мешалкой составляет 40 об/мин. После облучения в течение 3 ч интенсивность 10 рад/с, а остаточная концентрация мономера в растворе составляет 0,5%, т.е. конверсия 90%. Присутствие токсичного мономера вын ткдает проведение стадии экстрации ВК. Для

--. - -./ г ,0,4,Qnn

Удаления ВК (до 0,1%) требуется 500 м

Удаления ВК (до 0,1%) требуется 500 ми

.лл Т Т г-ЮЧОУППДТГ Г ПМРТИ -

хлористого метилена. Характеристическая вязкость ПВКв дозе 0,75дл/г.

Пример 9. Процесс полимеризации ВК проводят аналогично примеру 1,но при этом скорость перемешивания смеси составляет 200 об/мин. После проведения процесса остаточная концентрация ВК в растворе 0,12%, т.е. 97,6% преврап1ения. Значение вы Г ОС /,

-r Q -/

деленного полимера О 8э дл г.

деленного полимера О 8э дл г.

Пример 10 (контрольный). Процесс проводят аналогично примеру 1, за исключением того, что скорость перемешивания смеси составляет 250 об/мин Остаточная концентрация мономера 0,09%, т.е. 98,2% превращения. Значение Ч выделенного полимера 0,8 дл/г

Пример 11 (сравнительный по прототипу). В реактор из нержавеющей стали с рубашкой и мешалкой вместимостью 2 л помещают 150 г мономера. Перемешивание ведут со скоростью 200 об/мин. Реактор охлаждают водой (10-15°(;).

Поднимают источник Со и создают интенсивность в зоне реактора 4,5 рад/с. Время облучения 2 ч 45 мин

После проведения процесса получается густая вязкая масса, которую весьма трудно выделить из реактора. Анализ остаточного ВК в растворе показал, что в массе содержится 95 г мономера. Это соответствует 36%-ному превращению. Полимер удается выделить только путем осаждения в осушенный диэтиловый эфир. Причем эфир составляет 4 л. Зто связано с хррошей растворимостью ПВК в органических растворителях.

Характеристическая вязкость полимера составляет 0,35 дл/г, т.е. 180 х X 10. Данные приведены в таблице.

Бьши проведены эксперименты с использованием ррстворителя N-метил 1613 А66

пирролидона, как аналога ВК. Для по- перемешивании, отличающийлучения яысокого выхода полимера (85%) требуется доза 1-2 Мрад, что существенно выше указанной дозы. Формула изобретения

Способ получения поли-Ы-винилка- гтролактама путем радиадионной поли- мериза1щи N-винилкапролактама при 5-28°С под действием У-облучення при

с я тем, что, с целью повышения мо лекулярной массы полимера и его вых да, полимеризации подвергают смесь 1 мае.ч. N-винилкапролактама с 6 - 20 мае.ч. воды, а перемешивание осу ществляют со скоростью 50-200 об/ми при интенсивности у-облучения 4 - д 10 рад/с при общей дозе облучения 0,04-0,10 Мрад.

с я тем, что, с целью повышения молекулярной массы полимера и его выхода, полимеризации подвергают смесь 1 мае.ч. N-винилкапролактама с 6 - 20 мае.ч. воды, а перемешивание осуществляют со скоростью 50-200 об/мин при интенсивности у-облучения 4 - 10 рад/с при общей дозе облучения 0,04-0,10 Мрад.

Изобретение относится к химии полимеров и позволяет получить поли-N-винилкапролактам мол.м. 8^.10⁵ - 1,6^.10⁶ и выходом 90-98%, что достигается радиационной полимеризацией смеси 1 мас.ч. N-винилкапроллактама с 6-20 мас.ч. воды при перемешивании со скоростью 50-200 об/мин под действием γ-облучения интенсивностью 4-10 рад/с при общей дозе 0,04-0,10 Мрад и температуре 5-28°С. 1 табл.

УСЛОВИЯ пплученн и свопст. поли.инчлкапроп.ктан Соотковеяне нояонср : вода

1j

ВК.г Н,о, г ВК.мас.ч.I

IJJ ;;; ;

501000120

40000 460000 501000

Г67

50

20

11,5 20 6,0

32

10,0

10,0

3,00

50

150

10-п

«.5

250

200

0,

0,

0,

0,0

10,0

3,00

50

0,10 Свитый полянер

0,16 в,0 2,5.10

10,0

0,10 90,0

0,76

90

0,85

250

97,6

О,во

«.5

200

0,02 36,0 1,в.1о