RU2763736C1 - Method for producing a composite superabsorbent chitosan-based polymer with improved moisture-absorbing ability - Google Patents

Method for producing a composite superabsorbent chitosan-based polymer with improved moisture-absorbing ability Download PDF

Info

Publication number
RU2763736C1
RU2763736C1 RU2020143920A RU2020143920A RU2763736C1 RU 2763736 C1 RU2763736 C1 RU 2763736C1 RU 2020143920 A RU2020143920 A RU 2020143920A RU 2020143920 A RU2020143920 A RU 2020143920A RU 2763736 C1 RU2763736 C1 RU 2763736C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
chitosan
aqueous solution
superabsorbent
acrylamide
acrylic acid
Prior art date
Application number
RU2020143920A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Ольга Викторовна Карманова
Сергей Германович Тихомиров
Василий Николаевич Попов
Мария Сергеевна Лавлинская
Андрей Викторович Сорокин
Павел Тихонович Суханов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный университет инженерных технологий" (ФГБОУ ВО "ВГУИТ")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный университет инженерных технологий" (ФГБОУ ВО "ВГУИТ") filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный университет инженерных технологий" (ФГБОУ ВО "ВГУИТ")
Priority to RU2020143920A priority Critical patent/RU2763736C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2763736C1 publication Critical patent/RU2763736C1/en

Links

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61LMETHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L15/00Chemical aspects of, or use of materials for, bandages, dressings or absorbent pads
    • A61L15/16Bandages, dressings or absorbent pads for physiological fluids such as urine or blood, e.g. sanitary towels, tampons
    • A61L15/22Bandages, dressings or absorbent pads for physiological fluids such as urine or blood, e.g. sanitary towels, tampons containing macromolecular materials
    • A61L15/28Polysaccharides or their derivatives
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61LMETHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L15/00Chemical aspects of, or use of materials for, bandages, dressings or absorbent pads
    • A61L15/16Bandages, dressings or absorbent pads for physiological fluids such as urine or blood, e.g. sanitary towels, tampons
    • A61L15/42Use of materials characterised by their function or physical properties
    • A61L15/60Liquid-swellable gel-forming materials, e.g. super-absorbents
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F220/00Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical or a salt, anhydride ester, amide, imide or nitrile thereof
    • C08F220/02Monocarboxylic acids having less than ten carbon atoms; Derivatives thereof
    • C08F220/04Acids; Metal salts or ammonium salts thereof
    • C08F220/06Acrylic acid; Methacrylic acid; Metal salts or ammonium salts thereof
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F220/00Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical or a salt, anhydride ester, amide, imide or nitrile thereof
    • C08F220/02Monocarboxylic acids having less than ten carbon atoms; Derivatives thereof
    • C08F220/52Amides or imides
    • C08F220/54Amides, e.g. N,N-dimethylacrylamide or N-isopropylacrylamide
    • C08F220/56Acrylamide; Methacrylamide
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L5/00Compositions of polysaccharides or of their derivatives not provided for in groups C08L1/00 or C08L3/00
    • C08L5/08Chitin; Chondroitin sulfate; Hyaluronic acid; Derivatives thereof
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K17/00Soil-conditioning materials or soil-stabilising materials
    • C09K17/14Soil-conditioning materials or soil-stabilising materials containing organic compounds only
    • C09K17/18Prepolymers; Macromolecular compounds
    • C09K17/20Vinyl polymers
    • C09K17/22Polyacrylates; Polymethacrylates

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Soil Sciences (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)

Abstract

FIELD: polymer materials.
SUBSTANCE: invention relates to a method for producing high-molecular compounds, namely, superabsorbent polymers (SAP). Superabsorbent polymers, mesh materials with a spatial structure, capable of absorbing water in amounts several hundred times greater than their own mass, are widely applicable in various fields of human activity, e.g., in agriculture, production of hygienic products, packaging materials, for biomedical purposes, etc. The method for producing a superabsorbent chitosan-based polymer with improved moisture-absorbing ability is characterised by the fact that 1 g of chitosan is placed into a three-necked round-bottomed flask in 100 ml of a 5% aqueous solution of acetic acid, 50 ml of a 20% aqueous solution containing acrylic acid and acrylamide in a molar ratio in the range of 0.1 to 0.9:0.9 to 0.1, N,N-methylene-bis-acrylamide and a persulphate initiator in amounts of 0.5 to 3.5% wt. is added, the mixture is held at room temperature while stirring for 30 min, and then for 2 h at 80°C, the gel-like mass is removed from the reactor, ground, and placed in a container containing an aqueous solution of alkali in a molar ratio of acrylic acid used in the synthesis of SAP : alkali 1.0 to 0.8:1.1, after complete absorption of the alkaline solution, the synthesised product is dried in an air flow at 40°C to a constant mass and ground.
EFFECT: provided method for producing a superabsorbent chitosan-based polymer, wherein the superabsorbent polymer is characterised by a degree of swelling in distilled water in the range of 603 to 1,147 g/g.
1 cl, 3 ex

Description

Изобретение относится к способу получения высокомолекулярных соединений, а именно - суперабсорбирующих полимеров (САП). Суперабсорбирующие полимеры - сетчатые материалы с пространственной структурой, способные поглощать воду в количествах, в несколько сотен раз превосходящих собственную массу, находят широкое применение в различных областях деятельности человека, например, в сельском хозяйстве, производстве гигиенических изделий, упаковочных материалов, в биомедицинских целях и т.д.The invention relates to a method for producing macromolecular compounds, namely, superabsorbent polymers (SAP). Superabsorbent polymers - mesh materials with a spatial structure capable of absorbing water in quantities several hundred times greater than their own weight, are widely used in various fields of human activity, for example, in agriculture, the production of hygiene products, packaging materials, biomedical purposes, etc. .d.

Все разрабатываемые на настоящий момент САП можно разделить на три группы:All currently developed SAP can be divided into three groups:

- полностью синтетические - такие материалы представляют продукты (со)полимеризации акриловых мономеров. Например, способы их получения описаны в RU 2074200 (сетчатый сополимер кобальтовой соли акриловой кислоты), RU 2649144 (тройной сетчатый сополимер акриловой кислоты, малеинового ангидрида и стирола), RU 96113186 (тройной сетчатый сополимер акриловой кислоты, акрилата аммония и стирола). Синтетические САП обычно характеризуются высокими значениями степени равновесного набухания (порядка 1000 г/г), однако, их использование сопряжено с повышенной экологической нагрузкой на окружающую среду ввиду их неспособности разлагаться в природных условиях;- fully synthetic - such materials are products of (co)polymerization of acrylic monomers. For example, methods for their preparation are described in RU 2074200 (reticulated copolymer of cobalt salt of acrylic acid), RU 2649144 (triple network copolymer of acrylic acid, maleic anhydride and styrene), RU 96113186 (triple network copolymer of acrylic acid, ammonium acrylate and styrene). Synthetic SAPs are usually characterized by high values of the degree of equilibrium swelling (about 1000 g/g), however, their use is associated with an increased environmental burden on the environment due to their inability to decompose in natural conditions;

- полностью биоразлагаемые САП представляют чаще всего ковалентно или ионотропно сшитые полисахариды [G.J. Graulus, A. Mignon, S. VanVlierberghe, et al. Cross-linkable alginate-graft-gelatin copolymers for tissue engineering applications. Eur. Polym. J., 72 (2015), pp.494-506; RU 2227753; S.P. Miguel, M.P. Ribeiro, H. Brancal, P. Coutinho, I.J. Correia. Thermoresponsive chitosan-agarose hydrogel for skin regeneration. Carbohydr. Polym., 111 (2014), pp.366-373; K. Ravishankar, R. Dhamodharan. Advances in chitosan-based hydrogels: Evolution from covalently crosslinked systems to ionotropically crosslinked superabsorbents. React. Funct. Polym., 149 (2020), p.104517] или продукты на основе полимеров аминокислот [W. Shi, M.J. Dumont, Е.В. Ly. Synthesis and properties of canola protein-based superabsorbent hydrogels. Eur. Polym. J., 54 (2014), p.172-180; D.C. Hwang, S. Damodaran. Chemical modification strategies for synthesis of protein-based hydrogel. J. Agr. FoodChem., 44 (3) (1996), p.751-758]. Такие продукты характеризуются низкой механической прочностью и невысокими степенями равновесного набухания, что делает их малопривлекательными для промышленного производства;- fully biodegradable SAP are most often covalently or ionotropically cross-linked polysaccharides [G.J. Graulus, A. Mignon, S. VanVlierberghe, et al. Cross-linkable alginate-graft-gelatin copolymers for tissue engineering applications. Eur. Polym. J., 72 (2015), pp. 494-506; EN 2227753; S.P. Miguel, M.P. Ribeiro, H. Brancal, P. Coutinho, I.J. Correia. Thermoresponsive chitosan-agarose hydrogel for skin regeneration. Carbohydr. Polym., 111 (2014), pp. 366-373; K. Ravishankar, R. Dhamodharan. Advances in chitosan-based hydrogels: Evolution from covalently crosslinked systems to ionotropically crosslinked superabsorbents. React. Funct. Polym., 149 (2020), p. 104517] or products based on amino acid polymers [W. Shi, M.J. Dumont, E.V. Ly. Synthesis and properties of canola protein-based superabsorbent hydrogels. Eur. Polym. J., 54 (2014), p.172-180; D.C. Hwang, S. Damodaran. Chemical modification strategies for synthesis of protein-based hydrogel. J. Agr. FoodChem., 44 (3) (1996), p. 751-758]. Such products are characterized by low mechanical strength and low degrees of equilibrium swelling, which makes them unattractive for industrial production;

- композитные САП, содержащие в акрилатной матрице звенья полисахаридов.- composite SAP containing polysaccharide units in the acrylate matrix.

Техническим результатом подобного подхода является материал с меньшей экологической нагрузкой на окружающую среду по сравнению с синтетическими полимерами. Так в RU 2634428, RU 2643040 и RU 2574722 представлены способы получения композитных САП на основе крахмала, хитозана или карбоксиметилцеллюлозы с использованием (мет)акриловой кислоты акриламида в качестве сомономеров. Недостатком представленного подхода является недостаточно высокая степень равновесного набухания, порядка 300-400 г/г. В RU 2539379 для повышения набухающей способности предлагается использование дополнительного сомономера, содержащего в боковом заместителе тетразольный цикл. Однако подобные мономеры не являются крупнотоннажным продуктом, что делает такой подход нерентабельным при коммерческом производстве.The technical result of this approach is a material with a lower environmental impact compared to synthetic polymers. Thus, RU 2634428, RU 2643040 and RU 2574722 present methods for producing composite SAP based on starch, chitosan or carboxymethylcellulose using (meth)acrylic acid acrylamide as comonomers. The disadvantage of the presented approach is the insufficiently high degree of equilibrium swelling, about 300-400 g/g. In RU 2539379, to increase the swelling ability, it is proposed to use an additional comonomer containing a tetrazole ring in the side substituent. However, such monomers are not a large-tonnage product, which makes this approach unprofitable for commercial production.

Наиболее близким способом получения продукта является способ RU 2574722, заключающийся том, что к 5 мас.% раствора полисахарида в 2% водном растворе уксусной кислоты, содержащем 0,01-0,20 мас.% формальдегида или аскорбиновой кислоты, при 18-30°С прибавляют 0,01-0,30 мас.% пероксида водорода и при интенсивном перемешивании реакционную смесь выдерживают 15-40 мин, затем в реакционную массу вводят раствор акриламида в (мет)акриловой кислоте или N,N-ди(метил)этилоксиэтилметакрилате в соотношении 0,1-0,9:0,9-0,1 мольных долей и 0,1-10,0 мас.% N,N-метилен-бис-акриламида или диэтиленгликольдиметакрилата, пропиленгликольдиметакрилата, и реакционную массу при перемешивании выдерживают в течение 3 ч при 18-30°С, лиофильно сушат.The closest way to obtain the product is the method of RU 2574722, which consists in the fact that to 5 wt.% solution of polysaccharide in 2% aqueous solution of acetic acid containing 0.01-0.20 wt.% formaldehyde or ascorbic acid, at 18-30 ° With 0.01-0.30 wt.% hydrogen peroxide is added and the reaction mixture is kept with vigorous stirring for 15-40 minutes, then a solution of acrylamide in (meth)acrylic acid or N,N-di(methyl)ethyloxyethyl methacrylate in ratio of 0.1-0.9:0.9-0.1 mole fractions and 0.1-10.0 wt.% N,N-methylene-bis-acrylamide or diethylene glycol dimethacrylate, propylene glycol dimethacrylate, and the reaction mass is kept under stirring in for 3 hours at 18-30°C, freeze-dried.

Недостатком способа является ограничение степени равновесного набухания композитного САП, а также стадия лиофильной сушки, предполагающая замораживание образующегося продукта, что может привести к деструкции полисахаридов.The disadvantage of this method is the limitation of the degree of equilibrium swelling of the composite SAP, as well as the freeze-drying stage, which involves freezing the resulting product, which can lead to the destruction of polysaccharides.

Технической задачей предлагаемого изобретения является повышение степени набухания композитного САП на основе хитозана, акриловой кислоты и акриламида и исключение стадии лиофильной сушки синтезированного продукта.The technical objective of the invention is to increase the degree of swelling of the composite SAP based on chitosan, acrylic acid and acrylamide and to exclude the stage of freeze drying of the synthesized product.

Для решения поставленной технической задачи предложен способ получения композитного суперабсорбирующего полимера на основе хитозана с улучшенной влагопоглощающей способностью, характеризующийся тем, что в трехгорлую круглодонную колбу помещают 1%-ный раствор хитозана в 5% водном растворе уксусной кислоты, добавляют 50 мл 20%-ного водного раствора, содержащего акриловую кислоту и акриламид в мольном соотношении в интервале 0,1-0,9:0,9-0,1, N,N-метилен-бис-акриламид и надсернокислый инициатор в количествах 0,5-3,5% мас. для каждого, смесь выдерживают при комнатной температуре при перемешивании 30 мин, а затем - еще 2 ч при 80°С, гелеобразную массу извлекают из реактора, измельчают и помещают в емкость, содержащую водный раствор щелочи в мольном соотношении акриловая кислота, использованная при синтезе САП : :щелочь 1,0-0,8:1,1, после полного поглощения щелочного раствора синтезированный продукт сушат в токе воздуха при 40°С до постоянной массы и измельчают.To solve the stated technical problem, a method is proposed for obtaining a composite superabsorbent polymer based on chitosan with improved moisture absorption capacity, characterized in that a 1% solution of chitosan in a 5% aqueous solution of acetic acid is placed in a three-necked round-bottomed flask, 50 ml of a 20% aqueous solution of acetic acid is added, a solution containing acrylic acid and acrylamide in a molar ratio in the range of 0.1-0.9: 0.9-0.1, N,N-methylene-bis-acrylamide and persulphate initiator in amounts of 0.5-3.5% wt. for each, the mixture is kept at room temperature with stirring for 30 minutes, and then for another 2 hours at 80°C, the gel-like mass is removed from the reactor, crushed and placed in a container containing an aqueous solution of alkali in a molar ratio of acrylic acid used in the synthesis of SAP : :alkali 1.0-0.8:1.1, after complete absorption of the alkaline solution, the synthesized product is dried in a stream of air at 40°C to constant weight and crushed.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение степени набухания композитного САП на основе хитозана, акриловой кислоты и акриламида за счет обработки синтезированного продукта водным раствором щелочи.The technical result of the invention is to increase the degree of swelling of the composite SAP based on chitosan, acrylic acid and acrylamide by treating the synthesized product with an aqueous solution of alkali.

Способ осуществляется следующим образом.The method is carried out as follows.

В трехгорлую круглодонную колбу помещают 1%-ный раствор хитозана в 5% водном растворе уксусной кислоты, добавляют 50 мл 20%-ного водного раствора, содержащего акриловую кислоту и акриламид в мольном соотношении в интервале 0,1-0,9:0,9-0,1, N,N-метилен-бис-акриламид и надсернокислый инициатор в количестве 0,5-3,5 мас.% для каждого, смесь выдерживают при комнатной температуре при перемешивании 30 мин, а затем - еще 2 ч при 80°С, гелеобразную массу извлекают из реактора, измельчают и помещают в емкость, содержащую водный раствор щелочи в мольном соотношении акриловая кислота, использованная при синтезе САП : щелочь 1,0-0,8: 1,1, после полного поглощения щелочного раствора синтезированный продукт сушат в токе воздуха при 40°С до постоянной массы и измельчают.A 1% solution of chitosan in a 5% aqueous solution of acetic acid is placed in a three-necked round-bottom flask, 50 ml of a 20% aqueous solution containing acrylic acid and acrylamide in a molar ratio in the range of 0.1-0.9:0.9 is added. -0.1, N,N-methylene-bis-acrylamide and persulfate initiator in the amount of 0.5-3.5 wt.% for each, the mixture is kept at room temperature with stirring for 30 minutes, and then for another 2 hours at 80 °C, the gel-like mass is removed from the reactor, crushed and placed in a container containing an aqueous solution of alkali in a molar ratio of acrylic acid used in the synthesis of SAP : alkali 1.0-0.8: 1.1, after complete absorption of the alkaline solution, the synthesized product dried in a stream of air at 40°C to constant weight and crushed.

Способ поясняется следующими примерами.The method is illustrated by the following examples.

Пример 1Example 1

В круглодонную колбу, снабженную перемешивающим устройством и обратным холодильником, вносят 1 г хитозана и 100 мл 5%-ного водного раствора уксусной кислоты. После полного растворения полисахарида вносят 50 мл 20%-ного водного раствора, содержащего акриловую кислоту, акриламид в мольном соотношении 0,1:0,9, N,N-метилен-бис-акриламид и надсернокислый инициатор в количестве 3,5 мас.%. Смесь выдерживают при перемешивании 30 мин и еще 2 ч при 80°С. Затем гелеобразную массу извлекают из реактора, измельчают и помещают в емкость, содержащую водный раствор щелочи в мольном соотношении акриловая кислота, пошедшая на синтез САП : щелочь 0,8:1,1. После полного поглощения щелочного раствора синтезированный продукт сушат в токе воздуха при 40°С до постоянной массы и измельчают.In a round bottom flask equipped with a stirrer and reflux condenser, make 1 g of chitosan and 100 ml of a 5% aqueous solution of acetic acid. After complete dissolution of the polysaccharide, 50 ml of a 20% aqueous solution containing acrylic acid, acrylamide in a molar ratio of 0.1:0.9, N,N-methylene-bis-acrylamide and persulphate initiator in an amount of 3.5 wt.% . The mixture is kept under stirring for 30 min and another 2 h at 80°C. Then the gel-like mass is removed from the reactor, crushed and placed in a container containing an aqueous solution of alkali in a molar ratio of acrylic acid used for the synthesis of SAP : alkali 0.8:1.1. After complete absorption of the alkaline solution, the synthesized product is dried in a stream of air at 40°C to constant weight and crushed.

Выход полученного САП составляет 94%, равновесная степень набухания в дистиллированной воде составляет 689-858±56 г/г.The yield of the obtained SAP is 94%, the equilibrium degree of swelling in distilled water is 689-858±56 g/g.

Пример 2Example 2

В круглодонную колбу, снабженную перемешивающим устройством и обратным холодильником, вносят 1 г хитозана и 100 мл 5%-ного водного раствора уксусной кислоты. После полного растворения полисахарида вносят 50 мл 20%-ного водного раствора, содержащего акриловую кислоту, акриламид в мольном соотношении 0,5:0,5, N,N-метилен-бис-акриламид и надсернокислый инициатор в количестве 0,5 мас.%. Смесь выдерживают при перемешивании 30 мин и еще 2 ч при 80°С. Затем гелеобразную массу извлекают из реактора, измельчают и помещают в емкость, содержащую водный раствор щелочи в мольном соотношении акриловая кислота, пошедшая на синтез : щелочь 0,9:1,1. После полного поглощения щелочного раствора синтезированный продукт сушат в токе воздуха при 40°С до постоянной массы и измельчают.In a round bottom flask equipped with a stirrer and reflux condenser, make 1 g of chitosan and 100 ml of a 5% aqueous solution of acetic acid. After complete dissolution of the polysaccharide, 50 ml of a 20% aqueous solution containing acrylic acid, acrylamide in a molar ratio of 0.5:0.5, N,N-methylene-bis-acrylamide and persulphate initiator in an amount of 0.5 wt.% . The mixture is kept under stirring for 30 min and another 2 h at 80°C. Then the gel-like mass is removed from the reactor, crushed and placed in a container containing an aqueous solution of alkali in a molar ratio of acrylic acid used for synthesis: alkali 0.9:1.1. After complete absorption of the alkaline solution, the synthesized product is dried in a stream of air at 40°C to constant weight and crushed.

Выход полученного САП составляет 92%, равновесная степень набухания в дистиллированной воде составляет 953-1147±67 г/г.The yield of the obtained SAP is 92%, the equilibrium degree of swelling in distilled water is 953-1147±67 g/g.

Пример 3Example 3

В круглодонную колбу, снабженную перемешивающим устройством и обратным холодильником, вносят 1 г хитозана и 100 мл 5%-ного водного раствора уксусной кислоты. После полного растворения полисахарида вносят 50 мл 20%о-ного водного раствора, содержащего акриловую кислоту, акриламид в мольном соотношении 0,9:0,1, N,N-метилен-бис-акриламид и надсернокислый инициатор в количестве 1,5 мас.%. Смесь выдерживают при перемешивании 30 мин и еще 2 ч при 80°С. Затем гелеобразную массу извлекают из реактора, измельчают и помещают в емкость, содержащую водный раствор щелочи в мольном соотношении акриловая кислота, пошедшая на синтез САП : щелочь 1,0:1,1. После полного поглощения щелочного раствора синтезированный продукт сушат в токе воздуха при 40°С до постоянной массы и измельчают.In a round bottom flask equipped with a stirrer and reflux condenser, make 1 g of chitosan and 100 ml of a 5% aqueous solution of acetic acid. After complete dissolution of the polysaccharide, 50 ml of a 20% aqueous solution containing acrylic acid, acrylamide in a molar ratio of 0.9:0.1, N,N-methylene-bis-acrylamide and persulphate initiator in an amount of 1.5 wt. %. The mixture is kept under stirring for 30 min and another 2 h at 80°C. Then the gel-like mass is removed from the reactor, crushed and placed in a container containing an aqueous solution of alkali in a molar ratio of acrylic acid used for the synthesis of SAP : alkali 1.0:1.1. After complete absorption of the alkaline solution, the synthesized product is dried in a stream of air at 40°C to constant weight and crushed.

Выход полученного САП составляет 92%, равновесная степень набухания в дистиллированной воде составляет 603-759±49 г/г.The yield of the obtained SAP is 92%, the equilibrium degree of swelling in distilled water is 603-759±49 g/g.

Осуществление предлагаемого способа позволяет получать композитные гидрофильные САП со степенью набухания в дистиллированной воде в интервале 603-1147 г/г.Implementation of the proposed method allows to obtain composite hydrophilic SAP with a degree of swelling in distilled water in the range of 603-1147 g/g.

Claims (1)

Способ получения суперабсорбирующего полимера на основе хитозана с улучшенной влагопоглощающей способностью, характеризующийся тем, что в трехгорлую круглодонную колбу помещают 1 г хитозана в 100 мл 5% водного раствора уксусной кислоты, добавляют 50 мл 20%-ного водного раствора, содержащего акриловую кислоту и акриламид в мольном соотношении в интервале 0,1-0,9:0,9-0,1, N,N-метилен-бис-акриламид и надсернокислый инициатор в количествах 0,5-3,5 мас.%, смесь выдерживают при комнатной температуре при перемешивании 30 мин, а затем - еще 2 ч при 80°С, гелеобразную массу извлекают из реактора, измельчают и помещают в емкость, содержащую водный раствор щелочи в мольном соотношении акриловая кислота, использованная при синтезе САП : щелочь 1,0-0,8:1,1, после полного поглощения щелочного раствора синтезированный продукт сушат в токе воздуха при 40°С до постоянной массы и измельчают.A method for producing a superabsorbent polymer based on chitosan with improved moisture absorption capacity, characterized in that 1 g of chitosan in 100 ml of a 5% aqueous solution of acetic acid is placed in a three-necked round-bottom flask, 50 ml of a 20% aqueous solution containing acrylic acid and acrylamide in molar ratio in the range of 0.1-0.9:0.9-0.1, N,N-methylene-bis-acrylamide and persulphate initiator in amounts of 0.5-3.5 wt.%, the mixture is kept at room temperature with stirring for 30 minutes, and then for another 2 hours at 80°C, the gel-like mass is removed from the reactor, crushed and placed in a container containing an aqueous solution of alkali in a molar ratio of acrylic acid used in the synthesis of SAP : alkali 1.0-0, 8:1.1, after complete absorption of the alkaline solution, the synthesized product is dried in a stream of air at 40°C to constant weight and crushed.
RU2020143920A 2020-12-30 2020-12-30 Method for producing a composite superabsorbent chitosan-based polymer with improved moisture-absorbing ability RU2763736C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020143920A RU2763736C1 (en) 2020-12-30 2020-12-30 Method for producing a composite superabsorbent chitosan-based polymer with improved moisture-absorbing ability

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020143920A RU2763736C1 (en) 2020-12-30 2020-12-30 Method for producing a composite superabsorbent chitosan-based polymer with improved moisture-absorbing ability

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2763736C1 true RU2763736C1 (en) 2021-12-30

Family

ID=80040052

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020143920A RU2763736C1 (en) 2020-12-30 2020-12-30 Method for producing a composite superabsorbent chitosan-based polymer with improved moisture-absorbing ability

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2763736C1 (en)

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2183648C2 (en) * 1996-12-02 2002-06-20 Кимберли-Кларк Уорлдвайд, Инк. Absorbing composition and expendable-use absorbing product (variants)
WO2006079462A1 (en) * 2005-01-28 2006-08-03 Stockhausen Gmbh Wasserlösliche oder wasserquellbare polymerisate, insbesondere wasserlösliche und wasserquellbare copolymerisate aus acrylamid und mindestens einem ionischen comonomeren mit niedrigem restmonomerengehalf
RU2292354C1 (en) * 2005-09-09 2007-01-27 Институт синтетических полимерных материалов (ИСПМ) им. Н.С. Ениколопова РАН Method for preparing grafted copolymers of chitin and chitosan with synthetic polymers
RU2467017C1 (en) * 2011-08-05 2012-11-20 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт элементоорганических соединений им. А.Н. Несмеянова Российской академии наук (ИНЭОС РАН) Method of obtaining cross-linked hydrophilic polymer demonstrating properties of superabsorbent
WO2015000971A1 (en) * 2013-07-03 2015-01-08 Basf Se Gel-like polymer composition obtained by polymerising a monomer containing acid groups in the presence of a polyether compound
RU2574722C1 (en) * 2014-12-09 2016-02-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный университет" ФГБОУ ВПО "ВГУ" Method for obtaining hydrophilic cross-linked polymer with superabsorbent properties
RU2634428C2 (en) * 2016-03-21 2017-10-30 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный университет" (ФГБОУ ВО "ВГУ") Method for producing superabsorbent containing microelements
RU2643040C2 (en) * 2016-03-21 2018-01-30 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный университет" (ФГБОУ ВО "ВГУ") Method for obtaining water-absorbing composite polymer material
RU2715380C1 (en) * 2019-06-14 2020-02-27 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный университет" (ФГБОУ ВО "ВГУ") Method of producing a moisture-absorbing composite polymer material with microbiological additives

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2183648C2 (en) * 1996-12-02 2002-06-20 Кимберли-Кларк Уорлдвайд, Инк. Absorbing composition and expendable-use absorbing product (variants)
WO2006079462A1 (en) * 2005-01-28 2006-08-03 Stockhausen Gmbh Wasserlösliche oder wasserquellbare polymerisate, insbesondere wasserlösliche und wasserquellbare copolymerisate aus acrylamid und mindestens einem ionischen comonomeren mit niedrigem restmonomerengehalf
RU2292354C1 (en) * 2005-09-09 2007-01-27 Институт синтетических полимерных материалов (ИСПМ) им. Н.С. Ениколопова РАН Method for preparing grafted copolymers of chitin and chitosan with synthetic polymers
RU2467017C1 (en) * 2011-08-05 2012-11-20 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт элементоорганических соединений им. А.Н. Несмеянова Российской академии наук (ИНЭОС РАН) Method of obtaining cross-linked hydrophilic polymer demonstrating properties of superabsorbent
WO2015000971A1 (en) * 2013-07-03 2015-01-08 Basf Se Gel-like polymer composition obtained by polymerising a monomer containing acid groups in the presence of a polyether compound
RU2574722C1 (en) * 2014-12-09 2016-02-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный университет" ФГБОУ ВПО "ВГУ" Method for obtaining hydrophilic cross-linked polymer with superabsorbent properties
RU2634428C2 (en) * 2016-03-21 2017-10-30 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный университет" (ФГБОУ ВО "ВГУ") Method for producing superabsorbent containing microelements
RU2643040C2 (en) * 2016-03-21 2018-01-30 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный университет" (ФГБОУ ВО "ВГУ") Method for obtaining water-absorbing composite polymer material
RU2715380C1 (en) * 2019-06-14 2020-02-27 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный университет" (ФГБОУ ВО "ВГУ") Method of producing a moisture-absorbing composite polymer material with microbiological additives

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Игнатьева Ю.А. Разработка композиционных материалов на основе акриловых гидрогелей для лечения ран: Дис. на соиск. уч. ст. канд. тех. наук, Санкт-Петербург, 2016. *
Хоменко А.Ю. Регулирование морфологии и свойств нетканых и высокодисперсных биосовместимых материалов на основе хитозана и полимеров молочной кислоты, полученных методом электроформования: Дис. на соиск. уч. ст. канд. физ.-мат. наук, Москва, 2016 с. 18, абз. 2 сверху. *
Хоменко А.Ю. Регулирование морфологии и свойств нетканых и высокодисперсных биосовместимых материалов на основе хитозана и полимеров молочной кислоты, полученных методом электроформования: Дис. на соиск. уч. ст. канд. физ.-мат. наук, Москва, 2016 с. 18, абз. 2 сверху. Игнатьева Ю.А. Разработка композиционных материалов на основе акриловых гидрогелей для лечения ран: Дис. на соиск. уч. ст. канд. тех. наук, Санкт-Петербург, 2016. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Ma et al. Advances in cellulose-based superabsorbent hydrogels
US4340706A (en) Alkali metal acrylate or ammonium acrylate polymer excellent in salt solution-absorbency and process for producing same
EP0637594B1 (en) Water-absorbent resins and manufacturing methods thereof
US4124748A (en) Cross-linked saponified absorbent polymer
US10029234B2 (en) Compounded surface treated carboxyalkylated starch polycrylate composites
Hasan et al. Cellulose-based superabsorbent hydrogels
US9834486B2 (en) Process for producing high-swellability polymer composites
Gao et al. Comparative study on temperature/pH sensitive xylan-based hydrogels: Their properties and drug controlled release
JPS6136763B2 (en)
US4401795A (en) Polymeric polyelectrolytes
US4342858A (en) Polymeric polyelectrolytes
CN106188404A (en) The formula of a kind of Technologies of Water-absorbing Resin: Corn Starch Grafting and preparation technology
JP5264850B2 (en) Absorbent resin particles and method for producing the same
RU2763736C1 (en) Method for producing a composite superabsorbent chitosan-based polymer with improved moisture-absorbing ability
JPS637203B2 (en)
CN110734553A (en) Preparation method of degradable super absorbent resins
KR20170059937A (en) A crosslinked polyitaconic acid for super absorbent polymer
CA1178744A (en) Polymeric electrolytes
Li et al. UV polymerization and property analysis of maleacylated methyl cellulose acrylic acid absorbent resin
JP2888866B2 (en) Manufacturing method of water-absorbent resin with excellent heat resistance
Kim Effects of Polymerization Parameters on Absorption Properties of an Itaconic Acid-based Superabsorbent Hydrogel
Gupta Natural carbohydrate gums based hydrogels
Jeng Preparation and Characterization of Controlled Release Fertilizers Using Alginate-Based Superabsorbent Polymer For Plantations In Malaysia.
Abd Ghapar et al. Preparation and characterization of chitosan beads grafted with poly (methyl methacrylate) for controlled release study
Phan et al. A study on synthesis and properties of SAPs based on carboxymethyl cellulose