Способ получения водорастворимых или набухающих в воде полимеризатов с низким содержанием остаточных мономеров
Формула / Реферат
1. Способ получения водорастворимых или набухающих в воде синтетических полимеризатов радикальной полимеризацией в водном растворе акриловой кислоты и/или производных акриловой кислоты, частично или полностью нейтрализованных основными азотсодержащими соединениями, отличающийся тем, что полученный полимеризат нагревают при температуре от 120 до 240шС, в результате которого получают полимеризаты с очень низким содержанием остаточных мономеров.
2. Способ согласно п.1, отличающийся тем, что в качестве азотсодержащего соединения используют аммиак, гидроокись аммония, гидроксиламин, алканоламины или алкиламины, соответственно их смеси.
3. Способ согласно пп.1 и 2, отличающийся тем, что в качестве азотсодержащего соединения предпочтительно используют аммиак, гидроокись аммония, моно- или диэтаноламин.
4. Способ согласно пп.1-3, отличающийся тем, что нейтрализацию кислотных групп мономерных компонентов азотсодержащим соединением осуществляют до степени нейтрализации от 10 до 100%.
5. Способ согласно пп.1-4, отличающийся тем, что в качестве исходных мономеров используют акриловую кислоту, метакриловую кислоту или производные этих карбоновых кислот, акриламидопропансульфоновую кислоту, щелочные и аммониевые соли этих карбоновых кислот, акрил- или метакриламид и их производные, винилпирролидон и их смеси с частично водорастворимыми мономерами, например винилацетатом.
6. Способ согласно пп.1-5, отличающийся тем, что дополнительно используют, как минимум, одно вещество для сшивки на основе би- или полифункционального мономера.
7. Способ согласно пп.1-6, отличающийся тем, что полимеризат нагревают при температуре от 140 до 180шС.
8. Способ согласно пп.1-7, отличающийся тем, что образуются полимеризаты с содержанием остаточного мономера меньше 50 млн долей, предпочтительно меньше 30 млн долей.
9. Способ согласно пп.1-8, отличающийся тем, что образуются полимеризаты с содержанием остаточного акриламида меньше 10 млн долей.
Текст
1 Изобретение относится к способу получения синтетических полимеризатов на основе акриловой кислоты и ее производных с очень низким содержанием остатоточного мономера. Полимеризаты имеют большой молекулярный вес и являются либо водорастворимыми, либо обладают высокой поглотительной способностью по отношению к воде, к водным растворам и к жидкостям, содержащимся в организме. Различные синтетические полимеризаты,которые обладают высокой поглотительной способностью по отношению к воде и к жидкостям,содержащимся в организме, описаны во многих патентах: например, сшитые полимеры и сополимеры на основе акриловой или метакриловой кислоты (US 4018951, US 4066583, US 4062817,US 4066583, DE-OS 2613135, DE 2712043,DE 2813634) или сополимеризаты акриламидопропансульфоновой кислоты (DE 3124008). Эти абсорбенты практически нерастворимы в воде и абсорбируют равновесно многократное по отношению к собственному весу количество воды,мочи и других водных растворов. Наряду с высокой поглотительной способностью, в некоторых патентах упоминаются и другие свойства синтетических абсорбентов, как, например, низкое содержание остаточного мономера, низкая доля водорастворимых составляющих и высокая прочность геля набухших полимерных частиц. При получении высокомолекулярных водорастворимых или водонабухающих, то есть частично сшитых, полимеризатов или сополимеризатов обнаруживается, что полное превращение мономеров и, прежде всего, мономеров на основе акриловой кислоты невозможно. При промышленных масштабах обычно наблюдается содержание остаточного мономера в полимеризате от 0,1 до 0,5 вес.%. Токсичность мономеров, остающихся в полимеризате, общеизвестна, поэтому целесообразно иметь способ получения полимеризатов и сополимеризатов, в которых практически отсутствуют мономеры. В связи с тем, что до сих пор не удавалось способ полимеризации осуществлять таким образом, чтобы практически не оставались остаточные мономеры, до настоящего времени пытались удалить токсичные остаточные мономеры из полимеризата при превращении в их безвредные производные. Так, в DEAS 1070377 и US 2960486 водные растворы высокомолекулярных акриламидополимеризатов смешивают с раствором дисульфита натрия и сушат при температурах от 80 до 120 С. Но эти способы обработки полимеризата требуют работы с очень разбавленным (от 2 до 3%) полимерным раствором, что экономически невыгодно, и поэтому эти способы на практике мало применялись. Обработка полимерного геля водным раствором бисульфита или метабисульфита натрия описана в US 3755280 и твердым сульфитом щелочного металла описана в ЕР 175554, при 002392 2 чем содержание остаточного мономера составляет от 0,03 до 0,3 вес.%. Для той же цели в JPPS 56/103207 также использованы бисульфиты,сульфиты и пиросульфиты. Газообразную двуокись серы используют для уменьшения концентрации акриламида в эмульсионном полимеризате в US 3780006. В ЕР 505163 полимеризаты после окончания полимеризации обрабатывают комбинацией метабисульфита и поверхностно-активного вещества (HLB от 3 до 40), в результате чего содержание остаточного мономера понижено до 10 млн. долей. Для этой последующей обработки полимерного геля необходимо от 2 до 5 вес.% метабисульфита (в пересчете на полимерный гель с 40% воды, то есть от 5 до 12,5 вес.% метабисульфита в пересчете на сухой полимеризат) для достижения желательного уменьшения остаточного содержания мономера. Эти высокие содержания добавочных веществ могут очень отрицательно сказаться на прикладных технических свойствах. В ЕР 303518 А 2 описан способ получения абсорбирующих полимеров на основе мономеров акриловая кислота/акриламид, в котором,согласно изобретению, заданы высокая степень нейтрализации от 70 до 100 мол.%, высокая концентрация мономера, как минимум, 50% и комбинация термически распадающихся азо- и редокс-инициаторов. При этих условиях реакция протекает таким образом, что уже при полимеризации вся исходная вода испаряется, так что отпадает необходимость в последующей сушке, а остаточное содержание мономера понижается до 500 млн долей, предпочтительно до 200 млн долей. Содержание остаточного мономера в примерах для сравнения не приведено. В DE 3724709 А 1 описан способ получения полимеризатов с низким содержанием остаточных мономеров, при котором полимеризаты после их получения в набухшей форме в виде геля или в растворе приводят к реакции с соединениями, реагирующими с двойными связями остаточных мономеров при от 50 до 150 С. В US 4766173 восстановление остаточного мономера акриловой кислоты в полимеризатах осуществляют при последующей обработке полимеризатов аминокислотами типа лизина и цистеина при температурах ниже 80 С. В WO 94/20547 описаны такие добавки к полимеризационному раствору, как бромат и хлорат, и последующее нагревание готового полимера, при котором под воздействием добавок, среди прочего, происходит и понижение содержания остаточного мономера. Добавление бромата и хлората также осуществляют и после полимеризации. Несмотря на эти меры, содержание остаточного мономера в полимере составляет от 135 до 1100 млн долей. Вышеописанные способы уровня техники,хотя и позволяют существенно понизить содержание остаточных мономеров, однако связаны с некоторыми недостатками, такими как неприят 3 ный запах от выделяющейся двуокиси серы,коррозия установки под воздействием продуктов превращения окиси серы (например, сернистая и серная кислоты, а также их соли в кислой среде). Но прежде всего каждая последующая обработка полученного готового полимеризата представляет собой дополнительную стадию,которая требует дополнительной аппаратуры,соответственно, приборов и неизбежных затрат времени. Причем в конечном продукте остается некоторое количество добавочных продуктов,которые могут отрицательно сказаться на свойствах, связанных с техническим применением. Поэтому цель изобретения состоит в том,чтобы при определенных специфических условиях получить синтетические полимеризаты с известным химическим составом, с высоким молекулярным весом или с высокой поглотительной (удерживающей) способностью для воды, водных жидкостей и жидкостей, содержащихся в организме, для использования в качестве коагулянтов, абсорбционных средств или для других целей, причем конечные синтетические полимеризаты должны иметь экстремально низкое содержание остаточных мономеров и иметь хорошие свойства, необходимые для технического применения без необходимости последующей обработки полимерных гелей дополнительными химическими веществами. Неожиданно обнаружено, что синтетические полимеризаты на основе акриловой кислоты с желательными свойствами и экстремально низким содержанием остаточного мономера можно получить радикальной полимеризацией в водном растворе, если при загрузке к смеси мономеров, подлежащих полимеризации, добавить, как минимум, одно основное азотсодержащее соединение, например аммиак, используемое для частичной или полной нейтрализации кислотных групп в мономерах, и затем нагревать полимеризат от 120 до 240 С, предпочтительно от 140 до 180 С. Полимеризаты, полученные по способу согласно изобретению, обнаруживают очень низкое содержание остаточных мономеров, которое предпочтительно составляет менее 50 млн долей, особо предпочтительно менее 30 млн долей. Особенное значение имеет тот факт, что остаточное содержание акриламида, классифицируемого как токсикологически опасный, может быть понижено меньше чем до 10 млн. долей. В качестве основных азотсодержащих соединений для нейтрализации используют, например, аммиак или гидроокись аммония, алифатические моно- и полиамины, особенно алифатические амины с 1-10 атомами углерода,циклоалифатические моно- и полиамины, особенно циклоалифатические амины с 6-12 атомами углерода, ароматические моно- и полиамины, особенно ароматические амины с 6-12 атомами углерода, гетероциклические амины,гидроксиламин и алканоламины, такие как эта 002392 4 ноламин и диэтаноламин, соответственно, их смеси. Особо предпочтительны такие азотсодержащие соединения, как аммиак, соответственно, гидроокись аммония, этаноламин и диэтаноламин. Азотсодержащие соединения используют в форме свободных оснований для полной или частичной нейтрализации кислотных групп в мономерах. При этом также возможно, что часть кислотных групп в мономерах нейтрализуют другими основаниями и что азотсодержащее соединение по сравнению с этими основаниями составляет в молярном соотношении меньшинство. Предпочтительно азотсодержащие соединения используют для нейтрализации кислотных групп в мономерах в интервале степени нейтрализации от 10 до 100%. Для рентабельного получения полимеризатов полимеризацию проводят с такими инициаторами, которые распадаются при относительно низких температурах. Обычно применяют в качестве инициаторов неорганические или органические перекиси или редокс-системы. При полимеризации в водной фазе неорганические перекиси, такие как пероксидисульфаты, часто используют сами по себе или в смеси с восстановительным компонентом. Полимеризацию инициируют редоксинициаторной системой или при фотополимеризации. Редокс-инициаторная система чаще всего состоит из двух компонентов, одного неорганического или органического соединения, содержащего перекись, и одного восстанавливающего компонента, как, например, сульфита, гидросульфита, тиосульфата, сульфиновой кислоты,аскорбиновой кислоты и их солей с медью, железом (II) или марганцем. В качестве неорганических перекисных соединений используют перекиси щелочных металлов или аммония, такие,например, как перекись дисульфата калия, перекись водорода, или органические перекиси, такие, например, как перекись бензоила, гидроперекись бутила. В большинстве случаев полимеризацию инициируют одной редокс-инициаторной системой. Дополнительно с этой инициаторной системой используют другие инициаторы. Для фотополимеризации, которая инициируется УФ-светом, используют такие фотоинициаторы, как бензоин и производные бензоина,такие как бензоиновый эфир, бензил и его производные, такие как бензилкетали, акрилдиазониевые соли, азоинициаторы, как, например,2,2'-азо-бис-(изобутиро)нитрил, гидрохлорид 2,2'азо-бис-(2-амидинопропана) или производные ацетофенона. Количества компонентов, содержащих перекись, и восстанавливающих компонентов варьируют в пределах от 0,0005 до 0,5 вес.%,предпочтительно от 0,001 до 0,1 вес.% (в пересчете на раствор мономера), а фотоинициаторы используют в количествах от 0,001 до 0,1 вес.%,предпочтительно от 0,002 до 0,05 вес.% (в пересчете на раствор мономера). 5 В качестве мономеров имеют в виду, в первую очередь, акриловую кислоту, акриламид, метакриловую кислоту и метакриламид,которые по отдельности полимеризуются в гомополимеризаты или в сополимеризаты, кроме этого, используют и другие водорастворимые мономеры, такие как акрилонитрил, метакрилонитрил, N,N-диметилакриламид, винилпиридин,винилацетат, а также другие водорастворимые кислоты, склонные к полимеризации, и их соли,в особенности малеиновую, фумаровую, итаконовую, винилсульфоновую или акриламидометилпропансульфоновую кислоты; наряду с этим используют содержащие гидроксильные группы эфиры кислот, склонных к полимеризации, особенно гидроксиэтиловый и гидроксипропиловый эфиры акриловой и метакриловой кислот; далее используют содержащие аминные и аммониевые группы эфиры и амиды кислот,склонных к полимеризации, такие как диалкиламиновые эфиры, особенно диметил- и диэтиламиноалкиловый эфиры акриловой и метакриловой кислот, а также триметил- и триэтиламмонийалкиловый эфиры и соответствующие им амиды. Вышеперечисленные мономеры могут быть по отдельности полимеризованы в гомополимеризаты или в смесях между собой полимеризованы в сополимеризаты. Дополнительно вышеперечисленные мономеры могут быть сополимеризованы с небольшими количествами водонерастворимых мономеров, таких как эфиры акриловой и/или метакриловой кислот со спиртами с 1-10 атомами углерода, стирол и алкилированные стиролы. Вообще, доля водорастворимых мономеров составляет от 60 до 100 вес.% в пересчете на общее количество мономеров. Водонерастворимые (гидрофобные) мономеры составляют, как правило, от 0 до 40 вес.% мономеров. Совместно с вышеперечисленными мономерами полимеризуют в небольших долях сшивающие мономеры, например мономеры, содержащие больше одной реакционноспособной группы в молекуле. При этом образуются частично сшитые полимеризаты, которые уже не растворимы в воде, а только набухают в ней. В качестве сшивающих мономеров служат би- или многофункциональные мономеры, например амиды, такие как метилен-бис-акрил- или-метакриламид, или этилен-бис-акриламид, далее эфиры полиолов и алкоксилированных полиолов, такие как диакрилаты или триакрилаты,например бутандиол- или этиленгликольдиакрилат, полигликоль-ди(мет)акрилаты, триметилолпропантриакрилат, ди- и триакриловый эфиры триметилолпропана, оксалкилированного(этоксилированного) с помощью предпочтительно от 1 до 30 моль алкиленоксида, акриловый и метакриловый эфиры глицерина и пентаэритрита, а также глицерин и пентаэритрит,оксэтилированные с помощью предпочтительно от 1 до 30 моль этиленоксида, далее аллильные 6 соединения, такие как аллил(мет)акрилат, алкоксилированный при помощи от 1 до 30 молей этиленоксида аллил(мет)акрилат, триаллилцианурат, диаллиловый эфир малеиновой кислоты,полиаллиловый эфир, тетрааллилоксиэтан, триаллиламин, тетрааллилэтилендиамин, аллиловый эфир фосфорной или фосфористой кислот,другие сшивающие мономеры, такие как Nметилольные соединения амидов, например метакриламида или акриламида, и полученные из них эфиры. Доля сшивающих сомономеров составляет от 0 до 10 вес.%, предпочтительно от 0,01 до 3,0 вес.%, в пересчете на все количество мономеров. Полимерные абсорбционные средства, абсорбирующие воду, получают при использовании, как минимум, одного сшивающего средства. В качестве сшивающего средства используют такие соединения, которые содержат, как минимум, две или более функциональных групп(двойные связи, эпокси-группы) и способны во время полимеризации встраиваться в растущие полимерные цепи. При этом в полимеризате в различных местах возникают точки сшивки,которые связывают отдельные полимерные цепи и воздействуют на то, что в жидкости полимерные частицы только набухают, но не растворяются в ней. Свойства сшитых полимеров определяются не только химической структурой сшивающего вещества, числом мест сшивки, но и распределением их в полимерных цепях. При оптимальном встраивании сшивающего средства в полимеризат возникают сшитые полимеризаты, в которых места сшивки распределены равномерно, так что почти нет несшитых областей или даже несшитых (то есть водорастворимых) низкомолекулярных составляющих в полимеризате. Равномерное распределение мест сшивки в полимеризате приводит к продукту,который обнаруживает оптимальную способность к удерживанию водных жидкостей, а также оптимальную прочность геля в набухшем состоянии. Полимеризацию осуществляют предпочтительно в водном растворе прерывисто в полимеризационном сосуде или непрерывно на бесконечной ленте, например, в соответствии с DE 3544770. При практически адиабатическом протекании полимеризации мономера с исходной концентрацией от 15 до 50 вес.% образуется водный полимерный гель. Через выбор начальной концентрации мономера и низкой стартовой температуры в интервале от 0 до 50 С, предпочтительно от 5 до 25 С, полимеризацию можно осуществлять таким образом, что максимальная температура в образующемся водном полимерном геле оказывается хорошо управляемой. Полученный по способу согласно изобретению полимеризат нагревают при температуре от 120 до 240 С, предпочтительно от 140 до 180 С, для достижения низкого содержания остаточного мономера. При этом следует следить 7 за тем, чтобы за счет слишком высокой температуры или большого времени не произошло существенного ухудшения эксплуатационных свойств полимеризата. Оптимальное время нагрева зависит от концентрации азотсодержащего соединения и величины температуры и может быть установлено при небольшом числе опытов. В большинстве случае достаточно времени в интервале от 10 мин до 2 ч, предпочтительно от 10 мин до 1 ч. Полимеризаты разделяют в зависимости от области применения на разные фракции рассева. Например, для применения сшитых полимеризатов в качестве абсорберов в области гигиены предпочтительно распределение зерен от 0,2 до 1 мм, в аграрной области предпочтительны продукты с размерами зерен от 0,2 до 3 мм и для водорастворимых полимеров, требуемых для коагулянтов, предпочтительны размеры зерен от 0,1 до 1,2 мм. Низкое содержание остаточного мономера в полимеризатах, полученных согласно изобретению, по сравнению с известными полимерами, полученными согласно уровню техники,дает следующие преимущества. 1. Полимеризаты могут быть использованы для получения таких абсорбционных материалов, для которых по токсикологическим причинам требуется экстремально низкое содержание остаточного мономера, как, например, у суперабсорбционных средств в индустрии гигиены(пеленки, средства при недержании), пищевой индустрии (упаковка), для средств улучшения почвы и так далее. 2. Полимеризаты могут быть также использованы для управляемой отдачи дополнительно связанных или содержащихся в полимеризате дальнейших веществ другим телам, как,например, при дозировке лекарств в медицине человека, при дозировке питательных веществ(эффект удобрения) для растений, при дозировке инсектицидных средств и гербицидов в водной среде, используемых предпочтительно на больших водных поверхностях, во избежание попадания при этом больших количеств токсикологически опасных остаточных мономеров в окружающую среду. 3. Несшитые водорастворимые полимеризаты с низким содержанием остаточного мономера могут быть использованы и в тех случаях,когда по токсикологическим причинам требуется экстремально низкое содержание остаточных мономеров, как, например, при подготовке питьевой воды, при использовании в качестве сгущающего средства в пищевой промышленности, при дозировке лекарств и так далее. Связывание питательных веществ для растений, гербицидов, инсектицидов, дизенфицирующих средств, лекарств, антибактериальных средств, а также других субстанций в полимеризате можно осуществлять при непосредственном добавлении этих соединений в раствор мо 002392 8 номера, если это не создает помех полимеризационному процессу. Однако, если эти вещества оказывают воздействие на полимеризацию, то их связывание осуществляют только во время полимеризации или после окончания полимеризации при введении этих веществ в уже готовый полимерный гель, как это осуществляют, например, в DE 4029591, DE 4029592 или DE 4029593. Примеры Определение поглотительной способности В химический стакан объемом 250 мл с 200 мл раствора Фэртилайзера добавляют при перемешивании 1 г полимера. Через 15 мин перемешивания магнитную мешалку выключают и выдерживают 45 мин. Содержимое химического стакана после этого выливают в сито с размером отверстий 0,3 мм, при этом полимер, набухший под воздействием раствора Фэртилайзера, остается на сите. По разности между первоначально взятым количеством раствора (в 200 мл) и количеством раствора, прошедшим через сито, определяют количество раствора Фэртилайзера, абсорбированного полимером в мл/г полимера.: PetersProfessional Fertilizer, Fa. GraceSierra Horticultural Products Соmр., Pennsylvania,USA. Определение остаточного содержания мономера Количество остаточных мономеров акриламида и акриловой кислоты определяют из водных вытяжек полимеров с помощью жидкостной хроматографии с внутренним стандартом на хроматографе Хьюлетт-Паккард. Пример 1. В полимеризационном сосуде в 275 г воды растворяют 0,9 г метилен-бис-акриламида и смешивают с 301 г акриловой кислоты. После этого раствор мономера нейтрализуют 168 г едкого натрия (50%-ного) и 118 г аммиака (25%ного), охлаждают до 10 С и продувают азотом. После добавления растворов инициаторов (1,0 г пероксидисульфата натрия, 0,2 г дигидрохлорида 2,2'-азо-бис-(2-метиленпропионамидина),каждый в 20 мл воды, и 0,05 г Irgacure 651(фотоинициатора фирмы Ciba-Geigy) в 2 г акриловой кислоты) инициируют фотополимеризацию УФ-светом. Хорошее перемешивание растворов инициаторов с раствором мономера является предпосылкой гомогенной полимеризации во всем полимерном блоке. Максимальная температура в 103 С (в хорошо изолированном полимеризационном сосуде) достигается за 15 мин. После завершения полимеризации полимер нагревают при 160 С в течение 1,5 ч и перемалывают до зерен заданной фракции. Образуется сшитый гомополимеризат акриловой кислоты в виде натриевой/аммониевой соли. Отсеянные фракции зерен от 200 до 1000 мкм используют для дальнейших исследований. Поглотительная способность составляет 103 мл/г для 0,1% раствора Фэртилайзера, а содержание 9 остаточного мономера составляет 20 млн долей акриловой кислоты. Пример 2. При аналогичных примеру 1 условиях в 275 г воды растворяют 0,6 г метилен-бисакриламида и смешивают с 301 г акриловой кислоты. После этого раствор мономера нейтрализуют 261 г едкого калия (50%-ного) и 118 г аммиака (25%-ного), охлаждают до 10 С и продувают азотом. После добавления растворов инициаторов, таких как в примере 1, инициируют фотополимеризацию УФ-светом. Максимальная температура в 102 С достигается за 10 мин. После завершения полимеризации полимер нагревают при 180 С в течение 1,5 ч и перемалывают до зерен заданной фракции. Сшитый гомополимеризат акриловой кислоты образуется в виде калиевой/аммониевой соли. Отсеянные фракции зерен от 200 до 1000 мкм используют для дальнейших исследований. Поглотительная способность составляет 110 мл/г для 0,1% раствора Фэртилайзера, а содержание остаточного мономера составляет 12 млн долей акриловой кислоты. Пример 3. В полимеризационном сосуде в 290 г воды растворяют 0,6 г метилен-бис-акриламида и смешивают с 208 г акриловой кислоты и 223 г раствора акриламида (40%-ного). После этого раствор мономера нейтрализуют 180 г едкого калия (50%-ного) и 39,3 г аммиака (25%-ного),охлаждают до 10 С и продувают азотом. После добавления растворов инициаторов, таких как в примере 1, инициируют фотополимеризацию УФ-светом. Максимальная температура в 104 С достигается за 8 мин. После завершения полимеризации полимер нагревают при 160 С в течение 1,5 ч и перемалывают до зерен заданной фракции. Образуется сшитый сополимеризат акриловой кислоты/акриламида в виде калиевой/аммониевой соли. Отсеянные фракции зерен от 200 до 1000 мкм используют для дальнейших исследований. Поглотительная способность составляет 120 мл/г для 0,1% раствора Фэртилайзера, а содержание остаточных мономеров составляет 10 млн долей акриловой кислоты и 10 млн акриламида. Пример 4. В условиях, аналогичных примеру 3, получен терполимеризат из акриламида, акриловой кислоты и акриламидо(2-метилпропан)сульфоновой кислоты (АМПСК) в соотношении 50/49,3/0,7 мол.%. Акриловую кислоту нейтрализуют на 50% едким калием и на 40% аммиаком (25%-ным). После завершения полимеризации полимер нагревают при 140 С, соответственно при 160 С, в течение 1,5 ч. Поглотительная способность составляет 110, соответственно 108 мл/г для 0,1% раствора Фэртилайзера, а содержание остаточных мономеров составляет 28 млн долей акриловой кислоты и 9 млн долей 10 акриламида, соответственно 15 млн долей акриловой кислоты и 7 млн долей акриламида. Пример 5. В полимеризационном сосуде в 230 г воды растворяют 0,6 г метилен-бис-акриламида и смешивают с 118,6 г акриловой кислоты и 446,4 г раствора акриламида (40%-ного). После этого раствор мономера нейтрализуют 102,6 г едкого калия (50 %-ного) и 46,1 г аммиака (25%-ного),охлаждают до 10 С и продувают азотом. После добавления растворов инициаторов, таких как в примере 1, инициируют фотополимеризацию УФ-светом. Максимальная температура в 102 С достигается за 8 мин. После завершения полимеризации полимер нагревают при 160 С в течение 1,5 ч и перемалывают до зерен заданной фракции. Образуется сшитый сополимеризат акриловой кислоты/акриламида в виде калиевой/аммониевой соли. Поглотительная способность составляет 106 мл/г для 0,1% раствора Фэртилайзера, а содержание остаточных мономеров составляет 15 млн долей акриловой кислоты и 10 млн долей акриламида. Примеры 6-35. В полимеризационном сосуде в 230 г воды смешивают 146,5 г акриловой кислоты и 372 г раствора акриламида (40%-ного) и 6,9 г АМПСК. К раствору мономера добавляют разные количества различных сшивающих веществ, так что образуются полимеризаты с различной степенью сшивки. В качестве сшивающих веществ используют метилен-бис-акриламид (МБА), триаллиламин (ТАА) и триметилолпропан (ТМОП) по отдельности или в смеси. После этого раствор мономера нейтрализуют либо 128,5 г едкого калия (45%-ного) и 56 г аммиака (25%-ного) (Примеры 6-14), либо 126 г аммиака, соответственно, 84,2 г аммиака (25%ного) (Примеры 15-35), так что общая степень нейтрализации составляет от 90 до 60%. Раствор мономера охлаждают до 10 С и продувают азотом. После добавления растворов инициаторов,таких как в примере 1, инициируют фотополимеризацию УФ-светом. Максимальная температура от 102 до 104 С достигается за время от 8 до 12 мин. После завершения полимеризации полимер нагревают при 140 С в течение 1,5 ч и перемалывают до зерен заданной фракции. Образуется сшитый терполимеризат акриловой кислоты (АкК)/акриламида(АкА)/АМПСК в виде калиевой/аммониевой соли или аммониевой соли. Для дальнейших исследований использованы отсеянные фракции зерен от 200 до 1000 мкм, степень сшивки, поглотительная способность и содержание остаточного мономера представлены в следующей таблице. Поглотительная Количество остаточного мономера, млн доспособность лей 0,1% рФ, мл/г АкА АкК 142 4 15 120 5 11 112 5 20 113 4 25 98 6 40 157 5 30 146 7 25 135 5 30 112 6 25 128 8 10 120 11 11 114 16 11 108 13 10 118 20 15 120 37 30 111 19 10 120 6 5 112 5 5 118 16 20 115 20 15 130 7 33 120 6 15 120 8 13 134 7 12 130 8 38 126 9 11 115 9 13 110 7 35 106 9 12 104 11 20 раствор Фэртилайзера Пример 36. Раствор мономера согласно примеру 6 с 0,9 г метилен-бис-акриламида нейтрализуют 128 г едкого калия (45%-ного) до степени нейтрализации 50%. После добавления 25,1 г этаноламина раствор мономера охлаждают до 10 С и продувают азотом. После добавления растворов инициаторов, таких как в примере 1, инициируют фотополимеризацию УФ-светом. Максимальная температура в 104 С достигается за 8 мин. После завершения полимеризации полимер нагревают при 160 С в течение 1,5 ч и перемалывают до желательной фракции зерен. Поглотительная способность составляет 48 мл/г 0,1%-ного раствора Фэртилайзера, а содержание остаточных мономеров составляет 20 млн долей акриловой кислоты и 17 млн долей акриламида. Пример 37. Раствор мономера согласно примеру 6 с 0,9 г метилен-бис-акриламида нейтрализуют 120 г едкого калия (45%-ного) до степени нейтрализации 50%. После добавления 50,2 г этанолами на раствор мономера охлаждают до 10 С и продувают азотом. После добавления растворов инициаторов, таких как в примере 1, инициируют фотополимеризацию УФ-светом. Максимальная температура в 104 С достигается за 6 мин. После завершения полимеризации полимер нагревают при 160 С в течение 1,5 ч и перемалывают до зерен заданной фракции. Поглотительная способность составляет 46 мл/г 0,1%ного раствора Фэртилайзера, а содержание остаточных мономеров составляет 20 млн долей акриловой кислоты и 11 млн долей акриламида. Пример 38. В полимеризационном сосуде в 260 г воды растворяют 148 г акриловой кислоты, 372 г раствора акриламида (40%-ного), 0,6 г метиленбис-акриламида и 1,2 г триаллиламина. После этого раствор мономера нейтрализуют 126 г аммиака (25%-ного) до степени нейтрализации 90%. После добавления 25,1 г этаноламина раствор мономера охлаждают до 10 С и продувают азотом. После добавления растворов инициаторов (0,8 г ГАБА, 1,0 г пероксидисульфата на 13 трия, 0,2 г перекиси водорода и 0,05 г аскорбиновой кислоты, каждый в 5 мл воды) инициируют фотополимеризацию УФ-светом. Максимальная температура в 100 С достигается за 10 мин. После завершения полимеризации полимер нагревают при 140 С в течение 1,5 ч и перемалывают до зерен заданной фракции. Образуется сшитый сополимеризат акриловая кислота/акриламид в виде аммониевой соли. Поглотительная способность составляет 132 мл/г 0,1%-ного раствора Фэртилайзера, а содержание остаточных мономеров составляет 25 млн долей акриловой кислоты и 10 млн долей акриламида. Пример 39. В полимеризационном сосуде в 300 г воды растворяют 146 г акриловой кислоты, 372 г раствора акриламида (40%-ного) и 14 г АМПСК. После этого раствор мономера нейтрализуют 126 г аммиака (25%-ного) до степени нейтрализации 90%. Раствор мономера охлаждают до 10 С и продувают азотом. После добавления растворов инициаторов согласно примеру 1 инициируют фотополимеризацию УФ-светом. Максимальная температура в 100 С достигается за 10 мин. После завершения полимеризации полимер нагревают при 140 С в течение 1,5 ч и перемалывают до зерен заданной фракции. Образуется высокомолекулярный, водорастворимый сополимеризат акриловая кислота/акриламид с содержанием остаточных мономеров 3 млн долей акриловой кислоты и 5 млн долей акриламида. 0,1%-ный водный раствор полимера имеет вязкость по Брукфилду в 400 мПас. Пример 40. В полимеризационном сосуде смешивают 493 г воды с 146 г акриловой кислоты. После этого раствор мономера нейтрализуют 168 г аммиака (25%-ного) до степени нейтрализации 60%. Раствор мономера охлаждают до 10 С и продувают азотом. После добавления растворов инициаторов согласно примеру 1 инициируют фотополимеризацию УФ-светом. Максимальная температура в 102 С достигается за 10 мин. После завершения полимеризации полимер нагревают при 140 С в течение 1,5 ч и перемалывают до зерен заданной фракции. Образуется высокомолекулярный, водорастворимый полимеризат акриловой кислоты с содержанием остаточного мономера 11 млн. долей акриловой кислоты. 0,1%-ный водный раствор полимера имеет вязкость по Брукфилду в 240 мПас. Пример 41. Повторяют пример 40, однако нагревание полимера осуществляют не при 140 С, а при 160 С. Полимеризат обладает вязкостью по Брукфилду в 350 мПас, а содержание остаточ 14 ного мономера составляет 18 млн долей акриловой кислоты. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ получения водорастворимых или набухающих в воде синтетических полимеризатов радикальной полимеризацией в водном растворе акриловой кислоты и/или производных акриловой кислоты, частично или полностью нейтрализованных основными азотсодержащими соединениями, отличающийся тем, что полученный полимеризат нагревают при температуре от 120 до 240 С, в результате которого получают полимеризаты с очень низким содержанием остаточных мономеров. 2. Способ согласно п.1, отличающийся тем, что в качестве азотсодержащего соединения используют аммиак, гидроокись аммония гидроксиламин, алканоламины или алкиламины,соответственно их смеси. 3. Способ согласно пп.1 и 2, отличающийся тем, что в качестве азотсодержащего соединения предпочтительно используют аммиак,гидроокись аммония, моно- или диэтаноламин. 4. Способ согласно пп.1-3, отличающийся тем, что нейтрализацию кислотных групп мономерных компонентов азотсодержащим соединением осуществляют до степени нейтрализации от 10 до 100%. 5. Способ согласно пп.1-4, отличающийся тем, что в качестве исходных мономеров используют акриловую кислоту, метакриловую кислоту или производные этих карбоновых кислот, акриламидопропансульфоновую кислоту,щелочные и аммониевые соли этих карбоновых кислот, акрил- или метакриламид и их производные, винилпирролидон и их смеси с частично водорастворимыми мономерами, например винилацетатом. 6. Способ согласно пп.1-5, отличающийся тем, что дополнительно используют, как минимум, одно вещество для сшивки на основе биили полифункционального мономера. 7. Способ согласно пп.1-6, отличающийся тем, что полимеризат нагревают при температуре от 140 до 180 С. 8. Способ согласно пп.1-7, отличающийся тем, что образуются полимеризаты с содержанием остаточного мономера меньше 50 млн долей, предпочтительно меньше 30 млн долей. 9. Способ согласно пп.1-8, отличающийся тем, что образуются полимеризаты с содержанием остаточного акриламида меньше 10 млн долей.
МПК / Метки
МПК: C08F 6/00
Метки: низким, получения, набухающих, содержанием, остаточных, водорастворимых, способ, полимеризатов, воде, мономеров
Код ссылки
<a href="https://eas.patents.su/8-2392-sposob-polucheniya-vodorastvorimyh-ili-nabuhayushhih-v-vode-polimerizatov-s-nizkim-soderzhaniem-ostatochnyh-monomerov.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Способ получения водорастворимых или набухающих в воде полимеризатов с низким содержанием остаточных мономеров</a>
Предыдущий патент: Защита от землетрясений посредством виброустойчивой опорной поверхности зданий и объектов с помощью длиннопериодных виртуальных маятников
Следующий патент: Прозрачные и полупрозрачные дифракционные элементы, в частности голограммы, и способы их изготовления
Случайный патент: Способ создания анизотропной петрофизической вычислительной модели подземной области