Способ получения высоконабухающего гидрогеля

Способ получения высоконабухающего гидрогеля

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)л С 08 F 120/56

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

vi 14.

I (Ь (л

О (21) 4400672/05 (22) 30.03.88 (46) 30.06.91. Бюл. № 24 (71) МГУ им.M.B.Ëoìîíîñîâà и Таджикский государственный университет им.B.È.Ëåíèна (72) А.Н.Астанина, М.А.Исмаилова, М.В.Кожинская, Т.С,Маликов, А.П.Руденко, Л.И.Свинова, Е.Я.Оффенгенден и Х.М.Якубов (53) 678.745,842 (088.8) (56) Патент США ¹ 4367322, кл. С 08 F 120/56, опублик. 1984.

Заявка Франции ¹2497514,,кл,,С 08 F

120/56, опублик. 1982. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВЫСОКОНАБУХАЮЩЕГО ГИДРОГЕЛЯ (57) Изобретение относится к области получения высоконабухающих нерастворимых или малорастворимых в воде гидрогелей, способных сорбировать большие количества воды. Способ получения высоконабухающего гидрогеля включает полимеризацию

Изобретение относится к получению высоконабухэющих, нерастворимых или малорастворимых в воде гидрогелей, способ. ных сорбировать большие количества воды, которые могут быть использованы в различных областях народного хозяйства (сельское хозяйство, медицина и др,), Цель изобретения — упрощение способа, повышение влагонабухаемости гидрогеля и возможность ее регулирования.

Пример 1. К 8 мл 55,5%-ного водного раствора акриламида приливают 2 мл 1 10 моль/л водного раствора Cr ($04)з . 6HzO.,,!Ж„„1659426 А1 акриламида в водном растворе в присутствии персульфата аммония, промывку и последующую сушку получаемого полимера.

Полимеризацию осуществляют в присутствии солей переходных металлов или магния или цинка с концентрацией 1. 10 — 1 10 моль/л, персульфат аммония используют с концентрацией 0,015 — 3 мас.%, полученный полимер обрабатывают щелочью с концентрацией 1 — 30 мас.% и последующую промывку гидрогеля проводят водой, Полимеризацию акриламида можно проводить при 55 — 80 С, а сушку — при 70 — 130 С. . Это позволяет упростить способ получения гидрогеля за счет исключения необходимости использования вакуума, инертной среды, а также дорогостоящих и труднодоступных мономеров. Кроме того, данный способ по- .3 зволяет повысить влагонабухаемость полимера с 280 до 1080 г Н2 О/г геля, а также дает возможность регулировать влагонабухаемость. 2 з.п.ф-лы, 5 табл, 2 мл 1%-ного водного раствора персульфата ф аммония и оставляют на воздухе при комнатной температуре. Полимеризация закан- Оь чивается за 12 ч. По окончании процесса полимеризации полученный полимер заливают 20 мл 10%-ного К0Н и выдерживают в нем 45 мин. После промывки геля от щелочи его высушивают при комнатной температуре в течение 96 ч. Набухаемость полученного гидрогеля 825 r HzO/r геля, Примеры осуществления синтеза гидрогелей по указанной выше методике для разных солей металлов представлены в табл.1.

1659426

Пример 2. К 8 мл 55,5 -ного водного раствора акриламида приливают 2 мл 10 M водного раствора CoSG4 и 2 мл 1 -ного водного раствора персульфата аммония. Раствор оставляют на воздухе при комнатной температуре, Полимеризация заканчивается зэ 15 ч. Образующийся нерастворимый полимерный гель промывают водой и обрабатывают 20 мл 10%-ного водного раствора щелочи (КОН), выдерживая в нем в течение 45 мин. После промывки геля водой от щелочи его высушивают при

80 С в сушильном шкафу в течение 16 ч; набухаемость полученного гидрогеля 724 r

Н20/- геля.

Примеры осуществления синтеза гидрогелей по укаэанной выше методике для разных концентраций персульфата и катализаторов (солей металлов) представлены в табл.2, Пример 3, Смесь 8 мл 55,5 -ного, водного раствора акриламида, 2 мл

0,6 . 10 M водного раствора FeSG4 и 2 мл

0,1 -ного водного раствора персульфэта аммония нагревают до 60 С, Начало процесса полимеризации отмечают по появлению пузырьков газа, выделяющихся в процессе реакции. При появлении пузырьков газа нагрев прекращают. Полимеризация длится 10 мин. Окончание процесса полимеризации оценивают по прекращению выделения газа и охлаждению раствора. Образующийся в ходе реакции нерастворимый в воде полимерный гель заливают 50 мл 10 -ного водного раствора

КОН и выдерживают в нем 16 ч. Затем гель промывают водой от.избытка щелочи и высушивают при 1 ООС в гечение 20 ч в сушильном шкафу. Набухаемость полученного гидрогеля составляет 925 г Н2О/r геля.

Примеры осуществления синтеза гидрогелей поуказанной выше методикедля разных интервалов концентраций персульфата аммония и солей переходных металлов представлены в табл.3.

Пример 4. Смесь 160 мл 55,5%-ного водного раствора акриламида, 40 мл

0,2 10" M водного раствора FeSQ4, 40 мл

0,2%-ного водного раствора персульфата аммония нагревают при 80 С до появления пузырьков газа, после чего нагрев прекращают. По окончании процесса полимеризации полученный полимер заливают 500 мл

10%-ного КОН и выдерживают в нем 1 ч.

После промывки геля от щелочи его высушивают в сушильном шкафу при 130 С в течение 10 ч. Набухаемость полученного гидрогеля 985 r НгО/r геля.

Примеры .осуществления синтеза гидрагелей по указанной выше методике для разных концентраций FeSO4 и щелочи (КОН) представлены в табл.4.

Пример 5. Смесь 9 мл 555%-ного водного раствора акриламида, 4 мл

1,4 10 M водного раствора FeS04, 4 мл

0,1%-ного водного раствора персульфата аммония нагревают при 65 С до появления пузырьков газа, характеризующих начало полимеризации, после чего нагрев прекращают, После окончания процесса полимеризации и охлаждения реактора полученный полимер промывают водой и заливают 20 мл 10%-ного водного раствора щелочи (КОН) и выдерживают в нем 1 ч.

После промывки геля от щелочи его высушиваат в сушильном шкафу при 100 С в течение 16 ч, Набухаемость полученного гидрогеля 1335 г Н2О/r геля, Пример 6. Смесь 8 мл 55 5 -ного водного раствора акриламида, 2 мл 1 10 з

M водного раствора FeSO4 и 2 мл 0,015%-ноro персульфата аммония нагревают при

25 70 С до появления пузырьков газа, после чего нагрев прекращают. В дальнейшем процесс проводят аналогично примеру 2, Набухаемость полученного гидрогеля 1000 г

Н20/r геля, \

30 Пример 7, Смесь 8 мл 55 5%-наго водного раствора акриламида, 2 мл

1 10 М водного раствора FeSO4 и 2 мл

0,015%-ного персульфата аммония нагревают при 80 С до появления пузырьков газа, 35 после чего нагрев прекращают, В дальнейшем процесс проводят аналогично примеру

2. Набухаемость полученного гидрогеля составляет 1056 r HzO/г геля, Пример 8. Синтез гидрогеля осуще40 ствляют аналогично примеру 6, нагревая реакционный раствор при 55 С. Набухаемость полученного гидрогеля 800 r Н2О/г геля.

Пример 9. К 8 мл 55 5%-ного водного

45 раствора акриламида приливают 2 мл 10 M водного раствора CoS04 и 2 мл 1%-ного водного раствора персульфата аммония. В дальнейшем синтез осуществляют аналогично примеру 2, высушивая гидрогель в

50 сушильном шкафу при 70 C в течение 24 ч.

Набухаемость полученного гидрогеля 387 r

HzG/r геля, Пример 10. К 160 мл 55.5%-ного водного раствора акриламида приливают

55 40 мл 1,4 10 М водного растовра FeS04 и

40 мл 0,2 -ного водного раствора персульфата аммония. Смесь нагревают при 80 С до появления пузырьков газа, после чего нагрев прекращают. По окончании процес1659426 са полимериэации полученный полимер заливают 500 мл 3%-ного KOH и выдерживают в нем 1 ч. После промывки геля от щелочи вго высушивают в сушильном шкафу при

100 С в течение 10 ч. Набухаемость полученного гидрогеля составляет 454 г HzO/ã геля.

Пример 11. К 8 мл 66,6 -ного водного раствора акриламида приливают 2 мл

1 10 М водного растовра Cr(S0p)g и 2,0 мл

1%-ного водного раствора персульфата аммония. Раствор .оставляют на воздухе при комнатной температуре. Полимеризация заканчивается за 16 ч. Полученный полимер промывают водой и обрабатывают 25%HbtM KOH в течение 45 мин. После промывки геля. от щелочи его высушивают в сушильном шкафу при 80 С в течение 20 ч. Набухаемость полученного гидрогеля 291 г

Н О/г геля.

Примеры осуществления синтеза гидрогелей по указанной выше методике для разных концентраций щелочи представлены в табл.5, 20

Пример 12. Смесь 5 мл 40%-ного водного раствора акриламида, 2 мл

5 . 10 М водного раствора FeSO< и 2 мл

1 -ного водного раствора персульфата аммония оставляют на воздухе. Полимериза25

30 ция длится 50 мин. Полученный полимер

55 газа от щелочи водой его высушивают при комнатной температуре, Набухаемость полученного гидрогеля 326 г Hz0/г геля.

С целью регулирования величины набуХаемости варьируют концентрацию катализаливают 50 мл 10%-ного КОН и выдерживают в нем в течение 45 мин, После flpOMblBки геля оу щелочи его высушивают при 80 C в течение 20 ч. Набухаемость полученного гидрогеля — 493 г HzO/г геля, 35

fl р и м е р 13. Смесь 15 мл 33,3%-ного водного растовра акриламида, 2 мл 5 . 10 M

-4 водного раствора FeSO< и 2 мл 0,6%-ного водного раствора персульфата аммония оставляют на воздухе. После окончания про- 40 цесса полимеризации полимер заливают

50 мл 10%-ного КОН и выдерживают в нем

1 ч. После промывки геля от щелочи его высушивают при 80 С в течение 20 ч, Набухаемость полученного гидрогеля 480 г 45

HzOIг геля.

Пример 14. Смесь 20 мл 55,5 -ного водного раствора акриламида, 2 мл

5 10 М водного раствора FeS04 и 2 мл

0,6 -ного персульфата аммония нагревают 50 при 80 С до появления пузырьков газа, после чего нагрев прекращают. Полученный полимер заливают 50 мл 10 -ного КОН и выдерживают в нем 1 ч. После промывки затора (соли металла) в процессе синтеза гидрогеля, Пример 15. Смесь 8 мл 66,6 -ного водного раствора акриламида, 2 мл Is х10 Mво,д".н:ого раствора СоЯОа и 2 мл 2,5-% ного водного раствора персульфата аммония оставляют на воздухе в течение 6 — 8 ч до полной полимеризации. Полученный полимер заливают 50 мл 10%-ного КОН и выдерживают в нем 1 ч. После промывки геля от щелочи его высушивают в сушильном шкафу при 100 С в течение 16 ч. Набухаемость полученного гидрогеля составляет

360 г lz0/г геля.

При син .езе гидрогелей по вышеприведенной методике с использованием водного раствора СоЯ04 с концентрацией 1 10

-4

10 z, 1 10 z. 1 10 M получают гидрогели с набухаемостью 215. 325, 830, 84 г Н О/г геля.

Пример 16. Синтез гидрогелей осуществляют по методике, приведенной в примере 15. используя воднь:е растворы MnCLz c концентрацией 1 10 ", 1 10, 1 10

1 IО, 1,10 М и нагревая оеакционную смесь при 50 С. Набухаемость синтезированных гидрогелей соответственно 725, 661, 915, 809, 265, г Н О/г геля.

Пример 17. Синтез гидрогелей осуществляют по методике, приведенной в примере 1, используя водные растворы МАЗО с концентрацией 1. 10, 1 10, 5 10

5. 10, 5 10, 5 IО M. Набухаемость синтезированнь:х гидрогелей составляет

650, 1580. 1700, 1377, 603, 159 г HzO/г геля.

Путем варьирования концентрации соли металла в процессе синтеза можно в широких пределах (от 84 до 1700 г HzO/г геля) регулировать набухаемость гидрогеля.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет существенно упростить процесс за счет исключения таких трудо- и энергоемких операций как вакуумирование, нагревание, использование инертной среды.

Предлагаемый способ предполагает использование доступных исходных продуктов. Получаемый по предлагаемому способу гидрогель имеет более высокую элагонабухаемость (до 1080 г HzQ/г галя) и позволяет ее регулировать.

Формула изобретения

1. Способ получения высоконабухающего гидрогеля, включающий полимеризацию акриламида в водном растворе в присутствии персульфата аммония, промывку и последующую сушку получаемого полимера, отличающийся тем, что. с целью упрощения способа, повышения влагонабухаемости гидрогеля и возможности ее регу1659426 последующую промывку гидрогеля провоДят ВОДОЙ, 2. Способ по и 1. от л и ч а ю шийся тем, что полимеризацию акриламида проводят при 55 — 80 С.

3. Способ по п.1 отличающийся тем, что сушку проводят при 70 — 130 С.

Таблица 1

Концентрация персульфата аммония, мас, Концентрация соли металла, М

Соль металла

Набухаемость, r

Н20!г геля

1 10

1 ° 10

5 10

5 10, 10-3, 10-3, 10-3

1 ° 10 3, 10-3 . 10 — 3

FeS04

1

1

0,8

0,6

0.4

0,3

0,015

0,01 и и и

CuCb

10-4 п

CoSO4 и

Сг2 (304)3 и

Мпа2

Мо

° 1

М9$04 лирования, полимеризацию осуществляют в присутствии солей переходных металлов или магния или цинка с концентрацией

1 19 1 — 6 10 9 моль/л, персульфат аммо ния используют с концентрацией 0,015 — 3 5 мас. $, полученный полимер обрабатывают щелочью с концентрацией 1 — 30 мас.g, а

1 10

1 ° 102 . 10-3

1 10

t 10

1 10

1 10

1 ° 10 2 . 10-3

1 10, 10"3

1, 10-3

1 10

1 10

1 10

1 10

1

1

3.

3

3

3.

3

344

482

486

389

561

414

1056

Полимериэация не идет

Полимер не растворяется

476

724

572

637

548

318

297

404

386

547

295

1659426

Продолжение табл, 2

Таблица 3

Таблица 4

Таблица 5

Набухаемость гидрогелей, полученных при использовании 66,6 % водного раствора акриламида, персульфата аммония, соли

Сг2($04)з. Полимеризация при комнатной температуре. высушивание при.80 С, 12

1659426

Продолжение табл. 5

Составитель И.Стояченко

Редактор Л,Веселовская Техред М.Моргентал Корректор О.Кравцова

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 1818 Тираж 320 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5