Способ получения ионообменного привитого сополимера Советский патент 1981 года по МПК C08F283/02 C08J5/22 

1

Изобретение относится к способам получения привитых сополимеров, а именно привитого сополимера полиэтилентерефталата с акриловой кислотой, представляющего интерес как катионообменный материал.

Известно, что прививка к полимерам мономеров, содержащих ионогенные группы, позволяет получить полимерные материалы, обладающие ионообменными свойствами. Статическая обменная емкость привитых сополимеров пропорциональная содержанию в них полимера, содержащего ионогенные группы.

Известен способ получения привитых сополимеров полиэтилентерефталата с полиакриловой кислотой радикальной привитой сополимеризацией.

Однако -по известному способу не удается получить пленки с большим содерлсанием привитой полиакриловой кислоты и, следовательно, значительной статической обменной емкостью и влагопоглощением, поскольку прививка идет в приповерхностных слоях пленок.

Наиболее близким к заявленному является способ получения привитых ионообменных полимеров обработкой пленки полиэтилентерефталата раствором акриловой кислоты в смеси дихлоруксусной кислоты и воды в присутствии ингибитора гомополимеризации и. дальнейщей радикальной привитой сополимеризацией.

По этому способу пленки полиэтилентерефталата погружают в раствор, содержащий акриловую кислоту, дихлоруксусную кислоту и воду в соотношении 10 : 77 : 13 по объему. Для устранения гомополимеризации в раствор добавляют 10- моль/л СиСЬ. Ампулы вакуумируют (10- мм рт. ст.) и

10 запаивают. После достижения равновесного набухания ампулы с пленками подвергают V-облучению дозой 7,1 Мрад (мощность дозы 456 рад/мин, продолжительность облучения 260 ч), отмывают ,и высушивают. Полученные по этому способу привитые пленки содержат, однако, только 37% полиакриловой кислоты по отношению к массе исходной полиэтилентерефталатной пленки, имеют статическую обменную емкость

20 4,3 мг-экв/г и влагопоглощение 15%, что является недостаточным для создания высокоэффективных ионообменных мембран. Кроме того, в процессе прививки происходит частичное растворение полиэтилептере25 фталата. Указанный способ требует тщательного вакуумирования реакционной среды.

Целью изобретения является упрощение процесса прививки, повышение содержания

30 привитой полиакриловой кислоты в сополимере, увеличение статической обменной емкости и влагопоглощения привитого сополимера полиэтилентерефталата -с акриловой кислотой.

Указанная цель достигается тем, что в способе получения ионообменного полимера, включающем обработку пленки полиэтилентерефталата раствором акриловой кислоты в присутствии ингибитора гомополимеризации и дальнейшую радикальную привнтую сополимеризацию, пленку полиэтилентерефталата предварительно подвергают набуханию в 1-10%-ном растворе перекиси бензоила и дихлорэтане в течение 1 - 120 мин и обработку раствором акриловой кислоты и привитую сополимеризацию осуществляют путем выдерживания набухшей пленки в течение 20-40 мин в 5- 15%-ном водном растворе акриловой кислоты и дальнейшего нагревания при 75- 85°С в течение 6-10 ч в присутствии в качестве ингибитора гомополимеризации соединения формулы FeS04(NH4)2SO4-6H2O.

Сущность предлагаемого способа заключается в том, что при обработке пленок раствором перекиси бензоила в дихлорэтане происходит.одновременно набухание полиэтилентерефталата, вызывающее разрыхление его структуры и увеличение диффузии акриловой кислоты в пленку, ,и введение инициатора привитой сополимеризации.

Пример 1 (по прототипу). Пленку полиэтилентерефталата помешают в ампулу с раствором, содержащим акриловую кислоту, дихлоруксусную кислоту и воду в соотношении 10:77:13 по объему и 10 моль/л СиСЬ. Ампулу вакуумируют (10 мм рт. ст.) запаивают и после набухания пленки в течение 30 мин в указанном растворе облучают уЛучами Со (доза 7,1 Мрад, мощность дозы 456 рад/мин, продолжительность облучения 260 ч). Затем пленку извлекают, отмывают кипящей водой в течение б ч и сущат на воздухе до постоянной массы. Содержание привитой полиакриловой кислоты в сополимере составляет 37%, статическая обменная емкость равна 4,3 мг-экв/г, влагопоглощение 15%.

Пример 2. Пленку полиэтилентерефталата погружают в 5%-ный раствор перекиси бензоила в дихлорэтане, выдерживают в нем в течение 60 мин при комнатной температуре, просушивают в течение 10 мин, затем помещают в 10%-ный раствор акриловой кислоты в воде, содержащий 0,1% FeSO4-(NH4)2SO4-6H20 (ингибитор гомополимеризации), выдерживают в нем в течение 30 мин и нагревают в течение 8 ч при 80°С. Через час после окончания нагревания пленку извлекают, отмывают кипящей водой в течение 6 ч и сушат на воздухе до постоянной массы. Содержание привитой полиакриловой кислоты в сополимере составляет 86%, статическая обменная емкость равна 8,0 мг-экв/г, влагопоглощение 37%.

Пример 3. Условия прививки те же, что в примере 2, только время набухания пленки в растворе перекиси бензоила в дихлорэтане составляет 1 мин. Содержание привитой полиакриловой кислоты составляет 61%, статическая обменная емкость равна 6,4 мг-экв/г, влагопоглощение 26%.

Пример 4. Условия прививки те же, что в примере 2, только врмя набухания пленки

в растворе перекиси бензоила в дихлорэтане составляет 120 мин. Содержание привитой полиакриловой кислоты составляет 89%, статическая обменная емкость равна 8,1 мг-экв/г, влагопоглощение 38%.

Пример 5. Условия прививки те же, что в примере 2, только концентрация раствора акриловой кислоты в воде составляет 5%. Содержание привитой полиакриловой кислоты составляет 71%, статическая обменная емкость равна 7,6 мг-экв/г, влагопоглощение 30%.

Пример 6. Условия прививки те же, что в примере 2, только концентрация раствора акриловой кислоты в воде составляет 15%.

Содержание привитой полиакриловой кислоты составляет 87%, статическая обменная емкость равна 8,0 мг-экв/г, влагопоглощение 37%.

Пример 7. Условия прививки те же, что

в примере 2, только время выдерживания пленки в растворе акриловой кислоты в воде составляет 20 мин. Содержание привитой полиакриловой кислоты составляет 67%, статическая обменная емкость равна

7,1 мг-экв/г, влагопоглощение 28%.

Пример 8. Условия прививки те же, что в примере 2, только время выдерживания пленки в растворе акриловой кислоты в воде составляет 40 мин. Содержание привитой полиакриловой кислоты составляет 86%, статическая обмепная емкость равна 8,0 мг-экв/г, влагопоглощение 37%.

Пример 9. Условия прививки те же, что в примере 2, только время нагревания пленки в растворе акриловой кислоты составляет 6 час. Содержание привитой полиакриловой кислоты составляет 60%, статическая обменная емкость равна 6,4 мг-экв/г, влагопоглощение 26%.

Пример 10. Условия прививки те же, что в примере 2, только время нагревания пленки в растворе акриловой кислоты составляет 10 час. Содержание привитой полиакриловой кислоты составляет 87%, статическая об.меиная емкость равна 8,0 мг-экв/г, влагопоглощение 37%.

В приведенной ниже таблице представлены данные выполнения способа получения ионообменного привитого сополимера.

Полученная по предлагаемому способу пленка содержит 86% привитой полиакриловой кислоты, имеет статическую обменную емкость 8,0 .мг-экв/г и влагопоглощепие 37%, тогда как пленка, полученная по

известному способу, содержит 37% привитой полиакриловой кислоты, имеет статическую обменную емкость 4,3 мг-экв/г и влагопоглощение 15%.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет увеличить по сравнению с известным способом содержание привитой полиакриловой кислоты в 2,3 раза, статическую обменную емкость в 1,9 раза и влагопоглощение в 2,4 раза. Продолжительность прививки сокращается более чем в 20 раз. Привитая полиакриловая кислота равномерно распределена по сечению пленки. Способ не требует вакуумирования реакционной среды и использования -облучения.

Полученные пленки могут быть использованы в качестве катионообменных материалов, в частности катионообменных мембран.

Формула изобретения

Способ получения ионообменного привитого сополимера путем обработки пленки

полиэтилентерефталата раствором акриловой кислоты в присутствии ингибитора гомополимеризации и дальнейшей радикальной привитой сополимеризации, отличающийся тем, что, с целью повышения содержания полиакриловой кислоты в сополимере, увеличения обменной емкости и влагопоглош,ения привитого сополимера, пленку полиэтилентерефталата предварительно подвергают набуханию в 1 -10%-ном растворе перекиси бензоила в дихлорэтане в

течение 1-120 мин и обработку раствором акриловой кислоты и привитую сополимеризацию осуш,ествляют путем выдерживания набухшей пленки в течение 20-40 мин в 5-15%-ном водном растворе акриловой кислоты и дальнейшего нагревания при 75-85°С в течение 6-10 ч в присутствии в качестве ингибитора гомополимеризации соединения формулы FeSO4(NH4)2S04бНгО.