Сополимер на основе n,n-диаллиламиноэтановой кислоты и винилацетата

Сополимер на основе n,n-диаллиламиноэтановой кислоты и винилацетата

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к ионогенным водорастворимым полиэлектролитам диаллильной природы.

Известны полимерные и сополимерные системы производных диаллиламина и четвертичных аммониевых оснований диаллильной природы [Топчиев Д.А., Сивов Н.А., Гуталс Э.Дж. Макромолекулярный дизайн новых катионных полиэлектролитов. // Изв. РАН Сер. Хим. 1984. №11. С.1976-1982], на основе которых были получены полиэлектролиты с невысокими значениями молекулярных масс.

В качестве наиболее близкого аналога приняты сополимеры на основе замещенного диаллиламина N,N-диаллил-N,N-диметиламмоний хлорида с винилацетатом (ВА) в органической и водноорганической среде [Воробьева А.И., Сагитова Д.Р., Алеев И.Р., Володина В.П., Прочухан Ю.А., Монаков Ю.Б. Сополимеризация N,N-диаллил-N,N-диметиламмоний хлорида с винилацетатом.// Высокомолек. соед. Б. 2008. Т.50. №6. С 1092-1097], которые получают реакцией радикальной сополимеризации в присутствии динитрилазобисизомасленной кислоты (ДАК).

Недостатком данных сополимеров являются относительно низкие значения молекулярных масс сополимеров, необходимость проведения реакции в вакууме. Отмечено, что при увеличении мольной доли винилацетата в сополимере характеристическая вязкость сополимеров уменьшается, что обусловлено высоким значением константы передачи цепи на мономер, присущей ВА.

Задачей изобретения является получение полиэлектролита диаллильной природы с высокой молекулярной массой, обладающего высокими комплексообразующими свойствами.

Поставленная задача решается получением нового сополимера реакцией радикальной сополимеризации N,N-диаллиламиноэтановой кислоты (ДАУ) с ВА формулы:

где 0.1≤m≤0.9; 0.1≤n≤0.9; z=100-312

элементный состав которого определялся по содержанию атома азота (табл.1)

Структура синтезированного сополимера N,N- диаллиламиноэтановой кислоты (ДАУ) с винилацетатом (ВА) (в соотношении мономеров моль: моль) подтверждена ИК-спектроскопией (фиг.1). Спектр содержит все полосы, характерные для замещенного пирролидинового цикла, кроме того, интенсивная полоса 1578 см^-1 принадлежит карбоксилат аниону, а слабые полосы в области 2630-40 см^-1 относятся к аммониевому катиону. Широкая интенсивная полоса в области 3440 см^-1 указывает на присутствие в образце небольшого количества воды. ВА также имеет свои спектральные признаки в этом образце в области 1730-1700 см^-1.

Сущность способа заключается в том, что в водном растворе проводят реакцию радикальной сополимеризации N,N-диаллиламиноэтановой кислоты (ДАУ) с ВА в присутствии радикального инициатора персульфат аммония (ПСА) и эмульгатора при температуре 60-75°С и синтез проводят при данной температуре в течение 5-8 часов, что приводит к получению сополимера N,N-диаллиламиноэтановой кислоты с ВА (Мr=42560-75509) статистического характера. После окончания реакции реакционную смесь постепенно вливают в сухой ацетон порциями. Получаемые сополимеры отфильтровывают, тщательно промывают сухим ацетоном, затем в эксикаторе сушат над оксидом фосфора (V) до постоянного веса.

Пример 1. В одногорлую колбу, снабженную мешалкой, термометром, помещают 1.55 г (1 моль) N,N-диаллиламиноэтановой кислоты (M₁) и 0.86 г ВА (М₂) (по сумме мономеров при их эквимольном соотношении [M₁+М₂]=2 моль/л)), эмульгатора (поливиниловый спирт) 1.0*10^-2г, 10 мл бидистиллированной воды и 1.0*10^-2 моль/л персульфата аммония (ПСА). Реакционную смесь нагревали при температуре 60°С в течение 5 часов. После окончания реакции реакционную смесь постепенно вливают в сухой ацетон порциями. Сополимер тщательно промывают сухим ацетоном, затем в эксикаторе сушат над оксидом фосфора (V) до постоянного веса. Выход сополимера 65%, [η_.]=0.70 дл/г, Mr=42560, n=79.14, m=96.72, z=175.86.

Пример 2. В одногорлую колбу, снабженную мешалкой, термометром, помещают 1.55 г (1 моль) N,N-диаллиламиноэтановой кислоты (M₁) и 0.86 г ВА (M₂) (по сумме мономеров при их эквимольном соотношении [M₁+М₂]=2 моль/л)), эмульгатора (поливиниловый спирт) 1.0*10^-2, 10 мл бидистиллированной воды и 1.0*10^-2 моль/л персульфата аммония (ПСА). Реакционную смесь нагревали при температуре 60°С в течение 8 часов. После окончания реакции реакционную смесь постепенно вливают в сухой ацетон порциями. Сополимер тщательно промывают сухим ацетоном, затем в эксикаторе сушат над оксидом фосфора (V) до постоянного веса. Выход сополимера 68%, [η_.]=0.77 дл/г, Mr=47818, n=88.92, m=108.67, z=197.59

Пример 3. В одногорлую колбу, снабженную мешалкой, термометром, помещают 1.55 г (1 моль) N,N-диаллиламиноэтановой кислоты (M₁) и 0.86 г ВА (М₂) (по сумме мономеров при их эквимольном соотношении [M₁+М₂]=2 моль/л)), эмульгатора (поливиниловый спирт) 1.0*10^-2, 10 мл бидистиллированной воды и 1.0*10^-2 моль/л персульфата аммония (ПСА). Реакционную смесь нагревали при температуре 75°С в течение 5 часов. После окончания реакции реакционную смесь постепенно вливают в сухой ацетон порциями. Сополимер тщательно промывают сухим ацетоном, затем в эксикаторе сушат над оксидом фосфора (V) до постоянного веса. Выход сополимера 66%, [η_.]_.=1.02 дл/г, Мr=63387, n=117.86, m=144.06, z=261.92

Пример 4. В одногорлую колбу, снабженную мешалкой, термометром, помещают 1.55 г (1 моль) N,N-диаллиламиноэтановой кислоты (M₁) и 0.86 г ВА (М₂) (по сумме мономеров при их эквимольном соотношении [M₁+М₂]=2 моль/л)), эмульгатора (поливиниловый спирт) 1.0*10^-2 г, 10 мл бидистиллированной воды и 1.0*10^-2 моль/л персульфата аммония (ПСА). Реакционную смесь нагревали при температуре 75°С в течение 8 часов. После окончания реакции реакционную смесь постепенно вливают в сухой ацетон порциями. Сополимер тщательно промывают сухим ацетоном, затем в эксикаторе сушат над оксидом фосфора (V) до постоянного веса. Выход сополимера 75%, [η]=1.12 дл/г, Mr=75509, n=140.4, m=1171.6, z=312

Технический результат изобретения заключается в получении полиэлектролитов с высокой молекулярной массой полимеров и сополимеров диаллильной природы. Предлагаемый полиэлектролит обладает высокими комплексообразующими свойствами, в молекуле которых содержатся как отрицательно заряженные, так и положительно заряженные функциональные группы, с регулируемым кислотно-основным и гидрофильно-гидрофобным балансом, который может быть использован в качестве флокулянтов, коагулянтов, структураторов почв, пролонгаторов лекарственных средств.

Таблица 1
Элементный состав сополимера N,N-диаллиламиноэтановой кислоты (ДАУ) с ВА.
Соотношение сомономеров ДАУ:ВА, мол. долях [M1+М2]=2 моль/л	Содержание N (%) в сополимере
теорт.	Практ.
1:0	9.032	10.065
0.9:0.1		8.734
0.7:0.3		6.458
0.5:0.5		4.038
0.3:0.7		1.273
0.1:0.9		0.867
0:1		-

Сополимер N,N-диаллиламиноэтановой кислоты (ДАУ) с винилацетатом (ВА) формулы: где 0,1≤m≤0,9; 0,1≤n≤0,9; z=100,в качестве полиэлектролита диаллильной природы.