PL110057B2 - Method of producing amphoteric polyelectrolytes - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania polielektrolitów amfoterycznych metoda modyfikacji chemicznej. Polielektrolity uzyskane ta droga znajduja zastosowanie szczególnie jako czynniki flokulacyjne.Polielektrolity amfoteryczne lub poliamfolity zawierajace dwa rodzaje grup jonoczynnych, zdolnych do dysocjacji na kationy oraz aniony, otrzymuje sie metoda kopolimeryzacji odpowiednich monomerów lub metoda modyfikacji chemicznej polimerów. Metoda modyfikacji chemicznej polielektrolity amfoteryczne otrzymuje sie z poliakrylonitrylu lub poliakryloamidu przez zastosowanie reakcji Curtisa lub degradacji Hoffmana, co prowadzi do wytworzenia poliamfolitów zawierajacych grupy karboksylowe i aminowe. Stosuje sie takze nitrowanie kopolimerów styrenu i bezwodnika maleinowego z pózniejsza degradacja do grup aminowych wzglednie amino- wanie chlorometylowanego polistyrenu a,/3, y izomerami kwasów pirydynokarboksylowych.Znany jest sposób wytwarzania polielektrolitów amfoterycznych metoda chlorometylowania, a nastepnie aminowania polimerów zawierajacych grupy bezwodnikowe lub kwasowe. Chlorometylowanie jest metoda znana i szeroko stosowana do wprowadzania do zwiazków chemicznych ugrupowan —CH2CI, których reakcja z amina¬ mi trzeciorzedowymi prowadzi do otrzymywania IV-rzedowych zasad amoniowych. Zastosowanie tej metody do modyfikowania polimerów lub kopolimerów styrenu z monomerami nie zawierajacymi grup funkcyjnych np. polistyrenu czy kopolimeru styren — dwuwinylobenzen, prowadzi do otrzymywania wylacznie polielektrolitów kationowych (usieciowanych lub nieusieciowanych). Modyfikowanie kopolimeru styrenu z bezwodnikiem male- inowym przez chlorometylowanie i nastepnie aminowanie moze prowadzic do otrzymania polielektrolitów amfoterycznych. Obecnosc w lancuchach polimeru grup funkcyjnych (np. karboksylowych) moze powodowac odmienny przebieg reakcji a w konsekwencji parametry prowadzac do otrzymywania zadanego produktu sa inne.Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania polielektrolitów amfoterycznych metoda modyfikaqi chemicznej poprzez chlorometylowanie eterem monochlorometylowym w obecnosci katalizatorów typu Fried- la-Craftsa i aminowanie aminami trzeciorzedowymi. Istota wynalazku polega na tym, ze kopolimery styrenu i bezwodnika maleinowego lub estry nizszych alkoholi alifatycznych kopolimerów styrenu i bezwodnika2 110 057 maleinowego, o,masie czasteczkowej od 20000 do 180000, chlorometyluje sie eterem monochlorometylowym temperaturze od 303 K do 332 Kr stosujac jako katalizator chlorek cynku, a nastepnie aminuje sie l-rzedo- wymi aminami, najkorzystniej pirydyna, trójmetyloamina lub trójetyloamina, w temperaturze od 293 K do 318 K. Korzystne jest stosowanie na 100 cz. wag. kopolimeru - 0,6 • 103 do 20 • 103 cz. wag. eteru monochlorome¬ tylowego i 10 do 25 cz. wag. chlorku cynku oraz uzywanie na 100 cz. wag. chlorometylowanego kopolimeru dodatku od 102 do 2 * 104 cz.wag. aminy i od Odo 104 cz. wag. wody.W,sposobie wedlug wynalazku nastepuje podczas chlorometylowania podstawienie atomu wodoru w pier¬ scieniu fenylowym przez grupe chlorometylowa oraz otwarcie pierscieni bezwodnikowych z utworzeniem grup karboksylowych zas podczas aminowania podstawienie lll-rzedowymi aminami ruchliwych atomów chloru grupy chlorometylowej, co prowadzi do otworzenia silnie zasadowych czwartorzedowych grup amoniowych. Przy stosowaniu wyzej podanych dobranych ilosci reagentów uzyskuje sie stopien chlometylacji do 98% i stopien aminowania do 95%. Otrzymany produkt w wodzie tworzy zawiesine przy wartosci pH do 3 do 4 natomiast przy wartosci pH w zakresie 8,0 do 8,5 - jest calkowicie rozpuszczalny.Tak uzyskane zwiazki o charakterze poliamfolitów maja cenne wlasciwosci jako flokulanty dzialajace na róznego typu zawiesiny o ladunku dodatnirp i ujemnym. Maksymalny efekt flokulacyjny obserwowany jest przy bardzo malych dawkach i w dosc szerokim zakresie stezen, co jest szczególnie korzystne przy praktycznym ich stosowaniu.Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w czterech przykladach wykonania.Przyklad I. Etap 1. 1,0 g kopolimeru styrenu i bezwodnika maleinowego o masie czasteczkowej 35000 i 11,5 g eteru monochlorometylowego oraz 0,12 g chlorku cynku ogrzewa sie w temperaturze 332 K przez 10 godzin, a nastepnie dodaje 10 ml dioksanu. Produkt oczyszcza sie przez wytracenie woda i odmycie do zaniku reakcji na chlorki. Zawartosc chlorku w produkcie wynosi 6,65% co odpowiada stopowi chlorometylowania 45%.Etap 2. 1,0 g chlorometylowego kopolimeru i 1,0 g pirydyny oraz 50g wody destylowanej ogrzewa sie w temperaturze 293 K przez 48 godzin, nastepnie dodaje 100 g wody destylowanej i nadmiar pirydyny oddestylowuje azeotropowo pod cisnieniem 10 mm Hg. Po destylacji produkt stanowi zawiesine wodna opH = 3,5 i zawartosci azotu 1,2% to jest stopien aminowania 21,0%. Dzialanie fiokulacyjne tak otrzymanego polielektrolitu, sprawdzone na zawiesinie krzemionki przy stosowaniu dawki 0,25 — 1 Og/100 g Si02, pozwala na uzyskanie stopnia sedymentacji 75% po 1,5 godziny. Stosowanie nieograniczonego koagulantu w postaci chlorku wapnia w ilosci 30 g/100 g Si02, pozwala na uzyskanie stopnia sedymentacji 25%, po tym samym czasie.Przyklad II. Etap 1. 1,0 g kopolimeru styrenu i bezwodnika maleinowego o masie czasteczkowej 35000 i 14 g eteru monochlorometylowego oraz 0,25 g chlorku cynku ogrzewa sie w temperaturze 332 K przez 10 godzin, a nastepnie dodaje 10 ml dioksanu. Produkt oczyszcza sie przez kolejne wytracenie do wody i rozpuszczanie w dioksanie. Uzyskuje sie zawartosc chloru w produkcie 12,5%, to jest stopien chlorometylowa¬ nia 93%.Etap. 2 1,0 g chlorometylowanego kopolimeru i 100 g pirydyny ogrzewa sie w temperaturze 293 K przez 48 godzin, a nastepnie postepuje analogicznie jak w przykladzie I, etapie 2. Otrzymuje sie zawartosc azotu 4,3%, oraz stopien aminowania 75%.Stopien sedymentacji zawiesiny krzemionki wynosi 95% po 1,5 godziny.Przykladni. Etap 1. 1,0 g kopolimeru styrenu i bezwodnika maleinowego o ciezarze czasteczkowym 180000 i 14 g eteru monochlorometylowego oraz 0,25 g chlorku cynku ogrzewa sie w temperaturze 332 K przez 10 godzin, a nastepnie dodaje 15 ml dioksanu. Produkt oczyszcza sie przez wytracanie do wody i kolejne rozpuszczanie w dioksanie i wytracanie do wody. Otrzymuje sie zawartosc chloru 3,8% i stopien chlorometylo¬ wania25%. ' Etap 2. 1,0 g chlorometylowanego kopolimeru, 3g pirydyny i 100 g wody destylowanej ogrzewa sie w temperaturze 318 K przez czas 10 godzin i postepuje dalej jak w przykladzie I etapie 2. Uzyskuje sie zawartosc azotu i ,29%, a stopien aminowania 26%.Stopien sedymentacji zawiesiny krzemionki wynosi 90% po 1,5godziny. | Przyklad IV. Etap 1. Postepuje sie jak w przykladzie III. Etap 2. 1,0 g chlorometylowanego kopolimeru i50g alkoholu metylowego ogrzewa sie w temperaturze wrzenia przez 15 godzin, a nastepnie wydziela sie ester monometylowy przez odparowanie rozpuszczalnika. 1,0 g monoestru i 2 g pirydyny oraz 80 g wody ogrzewa sie w temperaturze 318 K przez 18 godzin, a nastepnie postepuje jak w przykladzie I etapie 2.- Uzyskuje sie zawartosc azotu 1,5% i stopien aminowania 33%. Stopien sedymentacji zawiesiny krzemionki wynosi 80% po 1,5 godziny, a po 24 godzinach 92%.Zastrzezenia patentowe 1. Sposób wytwarzania polielektrolitów amfoterycznych metoda modyfikacji chemicznej poprzez chloro- metylowanie eterem monochlorometylowym w obecnosci katalizatorów typu Friedla-Craftsa i aminowanie110 057 3 aminami trzeciorzedowymi, znamienny tym, ze kopolimery styrenu i bezwodnika maleinowego, o masie czasteczkowej od 20000 do 180000, chlorometyluje sie eterem monochlorometylowym w temperaturze od 303 K do 332 K stosujac jako katalizator chlorek cynku, a nastepnie aminuje sie trzeciorzedowymi aminami, najkorzystniej pirydyna, trójmetyloamina lub trójetyloamina, w temperaturze od 293 K do 318 K. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, z n a m i e n n y tym, ze na 100 cz. wag. chlorometylowanego kopolimeru stosuje sie od 0,6*- 103 do 20 • 103 cz. wag. eteru monochlorometylowegood 10 do 25 cz. wag. chlorku cynku. 3. Sposób wedlug zastrz. 1,znamienny tym, ze na 100 cz. wag. chlorometylowanego kopolimeru dodaje sie od 102 do 1 • 104 cz. wag. aminy oraz do 104 cz.wag. wody. 4. Sposób wytwarzania polielektrolitów amfoterycznych metoda modyfikacji chemicznej przez chlorome- ty'owanie i aminowanie, znamienny tym, ze estry nizszych alkoholi alifatycznych kopolimerów styrenu i bezwodnika maleinowego, o masie czasteczkowej od 20000 do 180000, chlorometyluje sie eterem monochloro¬ metylowym w temperaturze od 303 K do 332 K stosujac jako katalizator chlorek cynku, a nastepnie aminuje sie trzeciorzedowymi aminami, najkorzystniej pirydyna, trójmetyloamina lub trójetyloamina, w temperaturze od 293 K do 318 K. 5. Sposób wedlug zastrz. 4, z n a m i e n n y tym, ze na 100 cz. wag. chlorometylowanego kopolimeru stosuje sie od 0,6 • 103 do 20 v103 cz. wag. eteru monochlorometylowego i od 10 do 25 cz. wag. chlorku cynku. 6. Sposób wedlug zastrz. 4, znamienny tym, ze na 100 cz. wag. chlorometylowanego kopolimeru dodaje sie od 102 do 1 • 104 cz. wag. aminy oraz do 104 cz.wag. wody. PL

Claims (6)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Sposób wytwarzania polielektrolitów amfoterycznych metoda modyfikacji chemicznej poprzez chloro- metylowanie eterem monochlorometylowym w obecnosci katalizatorów typu Friedla-Craftsa i aminowanie110 057 3 aminami trzeciorzedowymi, znamienny tym, ze kopolimery styrenu i bezwodnika maleinowego, o masie czasteczkowej od 20000 do 180000, chlorometyluje sie eterem monochlorometylowym w temperaturze od 303 K do 332 K stosujac jako katalizator chlorek cynku, a nastepnie aminuje sie trzeciorzedowymi aminami, najkorzystniej pirydyna, trójmetyloamina lub trójetyloamina, w temperaturze od 293 K do 318 K.
2. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, z n a m i e n n y tym, ze na 100 cz. wag. chlorometylowanego kopolimeru stosuje sie od 0,6*- 103 do 20 • 103 cz. wag. eteru monochlorometylowegood 10 do 25 cz. wag. chlorku cynku.
3. 3. Sposób wedlug zastrz. 1,znamienny tym, ze na 100 cz. wag. chlorometylowanego kopolimeru dodaje sie od 102 do 1 • 104 cz. wag. aminy oraz do 104 cz.wag. wody.
4. 4. Sposób wytwarzania polielektrolitów amfoterycznych metoda modyfikacji chemicznej przez chlorome- ty'owanie i aminowanie, znamienny tym, ze estry nizszych alkoholi alifatycznych kopolimerów styrenu i bezwodnika maleinowego, o masie czasteczkowej od 20000 do 180000, chlorometyluje sie eterem monochloro¬ metylowym w temperaturze od 303 K do 332 K stosujac jako katalizator chlorek cynku, a nastepnie aminuje sie trzeciorzedowymi aminami, najkorzystniej pirydyna, trójmetyloamina lub trójetyloamina, w temperaturze od 293 K do 318 K.
5. 5. Sposób wedlug zastrz. 4, z n a m i e n n y tym, ze na 100 cz. wag. chlorometylowanego kopolimeru stosuje sie od 0,6 • 103 do 20 v103 cz. wag. eteru monochlorometylowego i od 10 do 25 cz. wag. chlorku cynku.
6. 6. Sposób wedlug zastrz. 4, znamienny tym, ze na 100 cz. wag. chlorometylowanego kopolimeru dodaje sie od 102 do 1 • 104 cz. wag. aminy oraz do 104 cz.wag. wody. PL