Способ получения полифункционального водорастворимого полиэлектролита

Способ получения полифункционального водорастворимого полиэлектролита

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социапистических

Республик

<»>891690 (6t) Дополнительное к авт. сеид-ву(22) Заявлено 15.0480 (21) 2910676/23-05 с присоединением заявки 89 (23) Приоритет

Опубликовано 2 3.1 2 81. Бюллетень No 4 7

Дате опубликования описания 231281 (g ) g> 3

С 08 F 20/58

Государственный комитет

СССР ао делам изобретений н открытнй (5З) 4 (661. 183. 123 (088. 8) 1

С.Ф.Наумова, Т.П.Максимова, В.A.Ïoäãîðí íà, М.И, Маковецкий1

О.И.Чалей, Ю.И.Василенок, В.Н.Лаг нова.и;;И..Д..Халистова

3

Институт физико-органической химии АН лоруИЖЬй:.ССР, и Ярославский политехнический институ

I (22) Авторы иЗОбрЕтен ия (71) 3 аяв ит ели (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛИФУНКЦИОНАЛЬНОГО

ВОДОРАСТВОРИМОГО ПОЛИЭЛЕКТРОЛИТА

Изобретение относится к способу получения водорастворимых полиэлектролитов полимеризационного типа, предназначенных для использования в качестве антистатического лака в электротехнической, оптико-механической и др. отраслях промышленности.

Известны способы получения водорастворимых полиэлектролитов путем сульфирования полистирола (1), полифенилена (2J,. полидиалина (ЗJ, сополимеров стирола с бензонитрилом t4J.

Недостатком этих способов является то, что для получения водорастворимых полиэлектролитов — полисульфо- 15 кислот необходимо осуществление сульфирования полимера.

Синтезированные полисульфокислоты на основе полистирола, полидиалина, полифенилэтилена, вследствие жест- 20 кости структуры, не обладают адгезией к полимерным материалам и хорошей пленкообразующей способностью.

Известен способ получения полифункциональных водорастворимых полиэлектролитов путем сополимеризации диэтилового эфира итаконовой кислоты со стиролом с последующим сульфированием получаемого продукта (53 или сульфированием или фосфорилированием 30 сополимера стирола с малеиновым ангидридом (61.

Недостатком является проведение химических превращений полимеров, что приводит к частичным деструктивным изменениям сополимера.

Известен способ получения полифункциональных сополимеров, содержащих сульфо- и карбоксильные группы путем сополимеризации эфиров акриловой и метакриловой кислот и сульфокислотных мономеров общей формулы

R 0 0

I II II

Н С = С вЂ” С " 0 - А " 0 - С - Х

1 где R — Н или низший алкил типа метил;

А — алкиленовая группа, содержащая от 2 до 10,углеродных атомов, по крайней мере 2 из которых находятся в одной цепи между атомами кислорода, Х вЂ” ароматическое ядро или алкильная группа, замещенная на сульфокислотную группу, например метакрилоксиизопропилсульфофталевая кислота (7)

Однако данный способ получения сополимеров, содержащих сульфогруп891690 пы, является сложным: ведется в две стадии, имеет .длительное время сополимеризации мономеров (20-22 ч), для получения сополимера требуется большое количество органических, ароматических растворителей.

Наиболее близким.к предлагаемому является способ получения полифункционального полиэлектролита путем полимеризации акриламидо-N-гликолевой кислоты (8).

Однако полученный полиэлектролит, не содержит сульфогрупп и полученные на его основе покрытия не могут обладать хорошими антистатическими свойствами.

Цель изобретения, — повышение антистатических свойств полизлектролитов.

Поставленная цель достигается тем,. что в способе получения водорастворимого полифункционального полиэлектролита путем полимеризации

N-замешенного акриламида, в качестве М-замещенного акриламида используют акриламидизобутиленсульфокисло ту.

Полимериэацию указанного мономера проводят в присутствии метакриловой кислоты.

Полимериэацию проводят в среде органического растворителя .в присутствии радикальных .инициаторов, например перекиси бензоила.

Наличие в структуре полимера акриламидизобутиленсульфокислоты, акрилатной и амидной групп обеспечивает хорошую пленкообразующую способность и адгезию к полимерным материалам, а наличие сульфогрупп в полимерах обеспечивает им антистатичес= кие свойства.

Пример 1. 20,0 г акриламидиэобутиленсульфокислоты растворяют в смеси 47 мл этилового спирта и

2 мл дистиллированной воды и добавляют 0,.4 r перекиси бензоила Раствор мономера с инициатором заливают в ампулу, замораживают, дегазируют вакуумированием,. размораживают (процесс повторяют три раза), затем ампулу затаивают.. Полимеризацию ведут при 70 С в течение 14 ч. По окончании реакции этанольный раствор поли мера переносят в колбу, отгоняют растворитель, а полученный полиэлектролит высушивают.до постоянного веса в вакууме.

Выход твердого полимера 19,2 r (96 % от исходного.мономера). Полимер представляет собой. аморфный порошок светлого цвета с температурой размягчения 168-176 С. Полиакриламидизобутиленсульфокислота (ПАИСК) хорошо растворима в воде, этиловом спирте и.диметилформамиде Статичес кая емкость в Н-форме, определенная по 0,1 н. раствору NaC1 равна 3,6

4,0 мг-экв/г. IIAHCK образует пленки

В табл. 2 представлены примеры

10-22 получения водорастворимлх по лиэлектролитов. на основе метакриловой кислоты (МАК) и акриламидиэобутиленсульфокислоты (АИСК) при различных соотношениях мономеров и на различных инициаторах. Условия проведения опытов аналогичны примеру 9.

55 Как видно из. таблицы, выход полизлектролитов во .всех. примерах составляет 96-98% от массы исходных мономеров, статическая обменная емкость (COE), определенная,по 0,1 н.

60 NaCl, увеличивается.с. увеличением содержания .сульфогрупп. Полная статическая.обмеиная емкость (ПСОЕ) полиэлектролитов (включая карбонильные . и сульфогруппы) определена по .0,1.н. раствору йаОН.

16

35 ф)

45 с хорошей адгезией к полимерным ма. те ри ал ам.

В табл. 1 представлены примеры

2-8 получения ПАИСК, отличающиеся количеством мономера, взятого для полимеризации, инициатором. Условия проведения опытов и выделения полимера аналогичны примеру 1.

В табл. 1 представлены условия получения водорастворимого полиэлектролита полиакриламидизобутиленсульфокислоты, где П Б — перекись бензоила, ДЦГК вЂ” дициклогексилпероксидикарбонат, ДМФ - диметилформамид, акриламидизобутиленсульфокислота—

АИСК.

Синтезированный водорастворимый полиэлектролит .- полиакриламидизобутиленсульфокислота был исследован в качестве антистатического лака для гидрофобных полимеров — полиэтилена высокой плотности и полистирола.

Результаты исследований представлены в табл. 3.

Пример 9. 10 r (503) метакриловой кислоты, 10 r (50%) акриламидиэобутиленсульфокислоты растворяют в 25 мл этилового спирта и 5 мл воды и добавляют 0,4 г (23 o= массы мономеров) перекиси бензоила. Раствор мономеров с добавленным инициатором заливают в ампулу, замораживают, дегаэируют вакуумированием, раэмораживают (процесс повторяют три раза), затем ампулу запаивают. Сополимеризацию проводят при 70 С в течение 7 ч. По окончании реакции раствор сополимера переносят в колбу и отгоняют растворитель, а полученный продукт высушивают до постоянного веса под вакуумом.. Полученный сополимер представляет собой белый твердый продукт хорошо растворимый в воде и спирте. Иэ спиртового раствора соолигомера образуется пленка с хорошей адгезией к полимерам. Выход соолигомера 19,6 r (98% от массы исходных моиомеров), СОВ по 0,1 н. йаС1 равно 1,6 мг-экв/г.

891690

Таблица 1

Иници атор, %, к массе мо номера

Выход, В, на исходный мономер

Пример у

Мономер

АНСК, г

Растворитель, мл

Температура, OC

Время полимеризации, ч

90

Спирт-2, Н 0-0,5

2 1,0

ДЦГК-1,0

1,0

95

ДМФ-2

ДМФ-12, 8

ДМФ-8, 1

ДЦГК-1, 0

ДЦГК-1,0

ДЦГК-1, 0

ДЦГК-.1, 0

98

6,4

100

5,4

100

Спирт-20,5 вода-1,0

8,2

100

ДЦГК-1i0

Спирт-70, вода-5

14

95

ПБ 1,0

Спирт-70, вода-5

Условия получения водорастворимого полиэлектролита на основе сополи= .меров.акриламидизобутиленсульфокис-,.

) лоты (мономер 1) и метакриловой кислоты {мономер 2), где П Б — перекись бензонла, ДЦГК вЂ” дициклогексилпе)роксидикарбонат ДМФ вЂ” диметилформамид, представлены в табл. 2.

Карбонильные группы метакриловой, кислоты, содержащиеся в звеньях полиэлектролита, слабо диссоциируют и не обладают высокими антистатическими свойствами. Наблюдается .увеличение в составе соолигомеров звеньев акриламидизобутиленсульфокислоты,содержащей сульфогруппы, которые характеризуются большой степенью диссоциации и обладают хорошими антистатическими свойствами.

Результаты испытаний антистатических свойств по определению удельного поверхностного сопротивления

J покрытий на основе полиакриламиди обутиленсульфокислоты, где ПЭВД полиэтилен высокого давления, ПСБ блочный полистирол, представлены в табл. 3..

Полученные водорастворимые полиэлектролиты предлагаемого типа на основе акриламидизобутиленсульфокислоты и ее сополимеров с метакриловой кислотой были исследованы в качестве антистатических лаков для полимеров.

Покрытия на основе указанных поляэлектролитов обладают хорсиаими антистатическими .свойствами в широком диапазоне относительной влажности воздуха.

Результаты испытаний антистатических свойств водорастворимах полиэлектролитов на основе сополимеров акриламидизобутиленсульфокислоты и метакриловой кислоты, где 9< удельное поверхностное электрическое

20 сопротивление, ПЭВД - полиэтилен вы сокого давления ПСБ — полистирол блочный, представлены в табл. 4.

891690

° 1

f4 I Ий (Ч

% 3 %3 с о о ю о о а.1 СЧ Ф с с с о о о о о а с с ч-3 т-3 о

O LC3 с с

m o а (Ч с (Ч о сй с

%-3 о с (Ч

LA с3 М м о т-4 (Cl

1 I I (Ч tA а л с с

LO Ю л с-13 с с

° 3 Ф ь с

Ч33 Ч 4 о а о..о

OО C0 Ch LC3 Ю LC) CC3 Ч) О Ю Ч3 . . 1О

ОЪ Ch Ch Ch Ch Ch Ch О О1 Ch . О\ Ch Ch о о о о о о о о о о о о о ео сО ж ccl m co л л а а а а

Я g cC

e30,1 33I аоу33рФ а а а а а а .3 1 Н 3 . ° 3

Ы М Х Х

3Ч rV AI AI WCA М М М

Й L 3:У 3:У 6 1-"! Й. 4 Й Яа-3 . Н -3 Цч-3 Ц3

"н а

Й

Q t3I

@3 V ! у о

U 333 а с

ЛМ AI

<ч +. н а

М 33 ф 333 а 333

М 34

О О О 4.0 3» О

Н и 333 0133

О Я О аа 3Ча

СЧ г3 с3 AI + М +

o o, 6 и

o o с

О 33

1 333 3", 0 Vй,5 .,а

33! о н а с (Ч " 3 о о (Ч (Ч а 1 с фР .

О <Ч W

З и 1 о о о о. м о а о

O »» 1- О

О О, О»» LC3 о а о а о ь с с с с е4 Ю М сФ tl с-3 а с dP о и о о

И LC3 о о о о с с

Ю Ю

%3 %4

М1 а 3 »

LA а м т"4 м а Ch О

3 3 с о о о с

О 3

1 ф-3 ч-3 с-3 в о а-3 СЧ (Ч ч

1

1 у I

1

Ц

10 I t3I 1 I

О С3.33 с»»

И 333 о!ый с

1 33!Ф

Еoà

333 333 ° О

3У Н

3 I а 1

1 1

Я 1

О1,. и 1

333 а K

1 о о. н м ю

LA

Ch

Ch е

1,О

LA с3 (»3 с с

Ch м

О\ а л

° Ф м с

Ch о

Ch

»».

Ch

CCt л

Ch с

00 ь

\ 33

»

О1 !

»

Ch

Ch с о а о

CO CO »

О

cI 3Ч

Ch о о с

tA Ф а о

3Ч » Ф 3Ч

О\ СЧ

m o с о о

СЧ о ь

Ф o л о о с

»Ф

% 3 о о а о о ср р о а о а а с с с с аЧ с3 М l»3

1О

891690

Таблица 3

У5 Ъл, при относительной влажности

65%

20%

40%

80%

ПЭВД ПСБ

ПЭВД ПСБ

ПЭВД ПСБ

ПЭВД ПСБ 4 ° 10 >4 ° 10 ) 4 ° 10 >4 ° 10"

>4-10 )4 101

3 10 3 10

0 4.10 4-10 б 10 7 10

0,5

2. 10

2 10

1i0

2,0

3 10а З 1О9

2 10 4 10

2 10 5. 10 "

3,0

5,0

5 10

3-10

Концентрация раствора полисульфокислоты в .этаноле, мас. %

7 ° 10 2 ° 10 7 10"

2.101Ъ 2 ° 1040 1. 10

110 2 10

2.10 2 10

2 10 4 10

2 10 2"10

1.10 7 10

7 ° 10 1 10

1 10 7.10

2 ° 10 5 10

9-1О 5.10

6 10 4.107

1г

В91б90

1 ь в

О О О О О

«-1 «-4 11 «-1 «»

4 4

С4 «» СЧ 4 «Л

««П Ol Ф Ф

О О О О О

% 4 \1 \» % » « »

1 л

«У4 ЕХ4 о о

4.» «4 г T

o o

«» 14 М М т-4

44 1 4 ь

CO о о о

«4

СЧ 1. р с о о о о о

° «1 % » %-1 4-4 ф С 4 щ Ф

О О О О О О

«» «» «»

4 4

«:44 M «44 1О М 44

О О

%-» %-1 4

1Ч 4О

М «Ч» 4

r а о о

«.» %-1

1 (Ч 4Ч

° «3 с о

«4 « -1

4 4

С!4 «44 с» о т r о о

« » \1

М 1

С- «44 о

С, О О ,-1 %-1 1-» со « о о т 4 «-4 ст" ь

4-1

CV

«44 о

1 1

О

« »

««4 т

О С О

« »%1\1

M М г»

Ф Ф

О О

° -4 «»

44 ) ГЧ

Д !

0 <» с о т с- г «14

О О С О О т» т4 т-1 4.» «-4

1Ч 4О и M ОЪ

r r с - «D О О

«-1 4» «.»

rг

O О т1 «,4

«» N

««Ъ

О О

%» «1

4А

О

« »

СО «Ч «-4 4Л «Ч

1О

« о

«4 ф 4. сО О О О

«1 «4 «4

СО 4Ч 01 с1

Ф о

О О

«4 %

4Ч 1 о 4«4 с чО О О

14 %» %-1 о т с4

О О

11 11 .4

СЧ СО 4

О

«-1

Ч С4

О О

44 \1

«Ч

Ф «44 с»

О О О

\4 «

СЧ С» 1Ч

1«1

О т.» о Ф

О О О

\4 «4 \» т

CI

«-1 о

О О О

«1%4%4

СЧ О1 «-1 M с!4 00

1 «4 !

4 о

О l c-1

Я ! 11

l сО О

«-1 «-1

1О Ch г «r ««l

«- «О О О

«1 % »

М «» ° 44

«4

О О т4 «»

4О 4Ч т г

О

«-4 с

CO \ гО 4

1О ф r т

О О О

Н «-1 44

4 \

Ul 1O M!

C! l

Дф4 4 С

4!! а

L <á Д g 4444

ЙФаве

«4Ъ LA

1 с с

О «» «-1 <Ч ««1 О «» «Ч M Л О «» 14 14 4

44 aI

М $ 9 о3 о!

О

CO

° 4

О

4Ч

О

1с

° °

О

О

Ю

° °

О

«4) О !4

° 4

О

1О о ем

uClO,—

3 — — — 4 о х о о о

Й !

«14 4« О« С14 W1 О 04 Ф

О О О О О О О О О

11 ° 1 «1 «1 % 4 1 1 с» «1 1 1

891690

Формула изобретения

Составитель Г.Русских

Редактор. P.Öèöèêà Техред A. Савка Корректор В. Синицкая

Заказ 11145/35 Тираж 533 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

1. Способ получения полифункцио-. нального водорастворимого полизлектролита путем полимеризации М-замещенного акриламида, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения антистатических свойств полиэлектролита, в качестве й-эамещенного акрнламида используют.акриламидиэобутиленсульфокислоту.

2. Способ по и. 1, отличаюшийся тем, что полимериэацию проводят в присутствии метакриловой кислоты, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе, 1. Патент США 9 2533211 кл. 260-798, 1950.

2. Патент США Р 3378235, кл. 260-2.2 1968.

3. Авторское свидетельство СССР

В 267889, кл. С 08 F 132/06, 1967.

4. Авторское свидетельство СССР

9 517598, кл. С 08 F 8/36, . F 212/10, 1974.

5. Аскаров М.А. и др. Синтез ионитов с различными ионными группами иа

5 основе сополимера диэтилового эфира итаконовой кислоты со стиролом.

"Высокомолекулярные соединения".Краткие сообщения, 1073, Б.15, 9 3, с. 188-190.

© б. Джалилов А.Т. и др. Водорастворимые полиэлектролиты на основе сополимера.стирола с малеиновым.ангидридом. — "Синтез высокомолекулярных соединений". Сборник. Ташкент, ФАН, 1972, с. 62"67.

15, 7. Патент ClOA 11 4143020, кл. 260-29,6, 1979.

8. Muqbi i l R., Н igh»molecularwe i g ht wa te r so I ubi å ро1уе1ес t ro l I tea .

PreparatIon and propertIes of po

20 l y(aery 1 ami do й-glycol i c acid) .

J.Polym. ScI: Po1ym. Lett .Ed. 1979, 17, 9 б, р. 369-378 (прототип) .