Способ получения поли- -винилсукцинимида Советский патент 1975 года по МПК C08F7/12 

РГзобретение отноеится ,к способу получения поли.ме|)а К -Бинялеукциннмида (ПВСИ), аредставляющего ценпостъ в качестве термостойкого полим«ра1 и основы для получепия разнообразньгх водорастворимых нолиэлектролитов, шнро-ко применяемых во МПогих отраслях техники.

Известно, что N-вин-илсукциниммд (ВСП) легко полимеризуется в различных условиях (блоке, воде, органических растворителях). в присутствии инициаторов радикальной кат ионной полимеризации, а также нод действием у-лучей. При этом образуются в основном полиМеры набухающие, но нерастворимые в известных органических растворителях. Для /;меньшеп.ия разветвлеяностн и ис.ключениЯ сшивки полимертгых цепей при полимеризации ВСИ вводят переносчики цепи.

Известен способ получения ИБСИ путем полимеризации ВСИ в водном растворе в присутствци инициатора персульфата калия при 80° С. Однако даже при значительном разбавлении требуется введение 16% формальдегида и 10% мочевины от веса .мономера, что позволяет снизить молекулярный вес полимера и- добиться его растворимости в хло|рированных углеводородах.

Недостатками такого способа нолимериза.ции ВСИ является введение большого количества переносчиков цепи, что загрязняет

Конечный продукт и требует его .чо нолнительной очистки. Кроме того, процесс проводится при повышенной темп.ературе 60- 80° С. Все это усложняет технологический процесс получения цолимера, добавки загрязняют продукт и препятствуют его П 1Именению в медицине.

С целью псключения STIIIX недостатков предлагается процесс полимеризации N-виннлсукцннимида осуществлять в водном растворе прн нспользованни в качестве катализатора окислительно-восстанов;ительной системы, в которой в качестве окислителя используется персульфат аммонпя или щелочгюго металла, а в качестве восстановителя сульфит натрия. Концентрация ВСИ выбирается в пределах 0.1-0,8 ,мол/л. Иредельная концентрация ЕСЛ1 в воде при 20С составляет 0,6 мол/л.

Полимеризация может протекать и при более высоких концентрацнях мономера, но в этом случае получается полимер, слнн11 ом гетерогенный по молекулярному весу, поэтому желательно нолимеризацню проводить при концентраций 0,4-0,6 мол/л.

Температура реакции полимеризации 5- 50С. Проведение полимеризации ниже 5 С приводит к сильному сн1 жению скорост) процесса. Повы-шен.ие температуры ).ыще 60° С уменьшает выход полимера ввиду быстрого разложения инициатора. Персульфат аммония берут в количестве 0,1-5% от веса мономера (около 0,5-2%). На 1 .моль персульфата аммония (натрия, «алия) берут 1,5 моль сульфита латрия. Уменьшение количества иницатора ниже 0,01% от веса мономера сильно замедляет процесс полимеризации, а увелич ение выше 5% -приводит к получению низкомолекулярного поли|мера.

Процесс полимеризации проводят в присутствии кислорода возду.ха.

По .мере прохожде111ия реакции полимеризации об,разующи«ся полимер из-за нерастворимости в воде выпадает в осадок.

Процесс протекает с бол1ышой скоростью 25-50% в час.

По окончании превращения ВСИ ВЬшавший полимер отфильтровывают, промывают водой и сушат при 30-100° С. ПВСИ представляет собой белый волокнистый полимер с температурой размягчения 200-240° С, хорошо растворимый в хлороформе, дихлорэтане, метиЛенхлориде, диметилформамиде, диметилсульфоксиде, пиридине, уксусной кислоте.

Другие окислительно-восста.новительные системы на базе персульфата и различных восстаиовителей позволяют получать только частично растворимый полимер. Во м.ногих случаях процесс полимеризации при пониженных температурах (до 50° С) в присутствии кислорода воздуха вовсе не протекает. Так, при проведении процесса полимеризации с иопользованием в качестве восстановителя аскорбиновой кислоты получается полимер, набухающий сильно лишь в органических растворителях. Прим енение в качестве восстановителя тиосульфата натрия не вызывает обравоваеия полимера в присутстВИИ кислорода воздуха.

Только использование о«ислителмк)-восстано1ВИтельной системы персульфат (натрия, калия) аммония - сульфит натрИя обеспечивает получение растворимого полимера в различных органических растворителях три цроведении процесса в присутствии кислорода воздуха.

Предлагаемый сиособ получения поливинилсукцинимида открывает возможность практического использования его для изготовления водорастворимых полимеров пролонгированного действия (полимер при действии щелочей легко раскрывает имидный цикл и превращается в поливиииламидоянтарную кислоту).

Пример 1. Процесс получения |ПЮЛ|И- В(Инилсукцинимида проводят по следующей рецептуре, вес. ч.: N-BинилcylKцинимид5

Дистиллированная вода100

Персульфат аммония0,025

Сульфит натрия0,02

В реактор загружают N-винилсукцинимид и 3/4 количества дистиллированной вод-ы. После полного растворения мономера загружают инициатор, растворе.нный в оставшемся количестве воды. Процесс полимеризации проводят в статических условиях в присутствии кислорода воздуха при 20° С. Через 2 час образовавшийся полимер отфильтровывают, промывают водой и сушат при 30100° С. Выход полимера 66%.

Найдено, %: С 57,45; N 10,9; И 5,6. Вычислено, %: С 57,60; N 11,2; Н 5,5.

Полимер растворим в хлороформе, метиленхлориде, дихлорэтане, пиридине, уксусHio-й кислоте, диметилсульфОКСиде. Характеристическая вязкость г|, определенная в хло,роформе п.ри 20° С составляет 2,8.

Молекулярный вес полимера рассчитывается по формуле и ра.вен соатветственно

1020000; TI 0,33-10 : .

Пример 2. Процесс получения поли-Nвинилсукцинимида проводят по следующей рецептуре, вес. ч.:

N-Винилсукцинимид5

Дистиллированная вода100

Персульфат аммония0,05

Сульфит натрия0,04

Порядок проведения полимеризации и анализ полученного продукта аналогичен примеру 1. Выход 96%.

Найдено, %: С 57,50; N 10,80; Н 5,60. Вычислено, %: С 57,60; N 11,20; Н 5,50. Полимер растворим в тех же растворителях, что и поли-Н-винилсукцинимид, полученный в примере 1.

Характеристическая вязкость т 1,75; мол. вес 575000.

Пример 3. Процесс получения поли- -зинилсукцинимида проводят по следующей рецептуре, вес. ч.:

N-Винйлсукцинимид5

Дистиллированная вода100

Персульфат аммония0,1

Сульфит натрия0,08

Порядок проведения процесса и анализ полученного продукта аналогичен примеру 1. Выход поли.мера 98%.

Найдено, %: С 57,50; N 10,9; Н 5,6. Вычислено, %: С 57,60; N 11,2; Н 5,5. Поли.мер растворим в тех же растворителях, что и поли-винилсукцинимид, полученный в примере 1.

Характеристическая вязкость t 1,4; мол. вес. 457000.

Пример 4 (сравнение). Процесс получения поли-М-винилсукцинимида проводят по следующей рецептуре, вес. ч:

N-ВСИ5

Дистиллированная вода100

Персульфат аммония0,025

Аскорбиновая кислота0,018

Порядок загрузки компонентов, условия проведения сополимеризации аналогичны примеру 1. Выход 75%. 5 Найдено, %: С 57,3; N 10,85; Н 5,4. Вычислено, %: С 57,6; N 11,2; Н 5,5. Полученный полимер нерастворим, но сильно набухает в органических растворителях. П.ример 5. Процесс получения поли-N-5 винилсукцинимида проводят по следующей рецептуре, вес. ч: N-ВСИ 5 Дистиллированная вода 100 Персульфат аммония 0,025ю Тиосульфат натрия 0,025 При проведении процесса в условиях, аиалогичных примеру I, полимер не образуется. 6 Предмет изобретения Способ получения поли-Ы-винилсукцинимида путем радикальной полимеризации N-винилсукцинимида в водном растворе в присутствии катализатора, отличающийся тем, что, с целью получения полимера, растворимого в органических растворителях, и упрощения технологии процесса, в качестве катализатора используют окислительно-восстановительную систему, в которой окислителем является персульфат аммония или щелочного металла, а восстановителем сульфит натрия.