RU2146236C1

RU2146236C1 - Method of hydrogels production

Info

Publication number: RU2146236C1
Application number: RU95110492A
Authority: RU
Inventors: В.Н. Кижняев; Т.Л. Петрова; А.И. Смирнов; О.П. Горковенко; В.П. Гущин; С.В. Зарубин
Original assignee: Иркутский государственный университет
Priority date: 1995-06-23
Filing date: 1995-06-23
Publication date: 2000-03-10
Also published as: RU95110492A

Abstract

FIELD: production of water-filled explosive compositions. SUBSTANCE: method includes mixing of aqueous solution of sodium salt of poly-5-vinyltetrasol with ammonium nitrate and aqueous solution of Cr₂(SO₄)₃. Process is carried out at temperature of 5-24 C with gel-forming time of 5-10 s. EFFECT: extended range of hydrogels with high content of inorganic oxidizer. 1 tbl

Description

Изобретение относится к высокомолекулярным соединениям, к новому способу получения гидрогелей на основе загустителя - Na-соли поли-5-винилтетразола, которые могут найти применение при изготовлении водонаполненных взрывчатых композиций. The invention relates to macromolecular compounds, to a new method for producing hydrogels based on a thickener, a Na-salt of poly-5-vinyltetrazole, which can be used in the manufacture of water-filled explosive compositions.

Известен способ получения гидрогеля на основе Na-соли карбоксиметилцеллюлозы. Недостатком способа является то, что процесс загустевания гелей требует дополнительного нагревания и сильно зависит от степени карбоксилирования целлюлозы. Гелеобразование резко замедляется с понижением параметров. A known method of producing a hydrogel based on the Na-salt of carboxymethyl cellulose. The disadvantage of this method is that the gel thickening process requires additional heating and greatly depends on the degree of carboxylation of cellulose. Gelation slows sharply with lower parameters.

Наиболее близким к предлагаемому является так называемый быстрый способ получения гидрогелей на основе природного загустителя галактоманнана (гуаровая мука, мука плодов рожкового дерева), желатинизация которых достигается введением хроматов совместно с восстановителями. В качестве восстановителей используют сульфиты и бисульфиты щелочных металлов, а также соединения сурьмы. Closest to the proposed is the so-called fast method for producing hydrogels based on the natural thickener galactomannan (guar flour, carob flour), the gelation of which is achieved by the introduction of chromates together with reducing agents. Sulfites and bisulfites of alkali metals, as well as antimony compounds, are used as reducing agents.

Способ получения гидрогеля на основе галактоманнана позволяет получать целевой продукт быстро (время гелеобразования < 10 с). Однако этот природный загуститель, получаемый из ценных пород тропических деревьев, очень дорогостоящий и в нашей стране не встречается. Недостатком способа является то, что составляющие композиции добавляются обычно к нагретому раствору NH₄NO₃. Кроме того, для быстрой желатинизации высокомолекулярного загустителя требуется как минимум двухкомпонентная сшивающая система (хромат - восстановитель). В отсутствии восстановителя время гелеобразования возрастает в 30 раз.The method of producing a hydrogel based on galactomannan allows to obtain the target product quickly (gel time <10 s). However, this natural thickener obtained from valuable species of tropical trees is very expensive and does not occur in our country. The disadvantage of this method is that the constituent compositions are usually added to a heated solution of NH ₄ NO ₃ . In addition, for the rapid gelation of a high molecular weight thickener, at least a two-component crosslinking system (chromate - reducing agent) is required. In the absence of a reducing agent, gelation time increases by 30 times.

Технический результат изобретения - получение новых композитов на основе Na-соли поли-5-винилтетразола, расширяющих арсенал гидрогелей, обладающих устойчивостью и повышенным содержанием неорганического окислителя. The technical result of the invention is the production of new composites based on the Na-salt of poly-5-vinyltetrazole, expanding the arsenal of hydrogels with stability and a high content of inorganic oxidizing agent.

Технический результат достигается тем, что согласно способу получения гелеобразных композитов, основанному на реакции комплексообразования между высокомолекулярным веществом и ионами металла, в водно-солевой раствор загустителя вводят соль Cr⁺³ при 5-24^oC, преимущественно 20-24^oC. Время гелеобразования 5-10 с.The technical result is achieved by the fact that according to the method for producing gel-like composites, based on the complexation reaction between a high molecular weight substance and metal ions, a salt of Cr ⁺³ is introduced into the aqueous-salt solution of the thickener at 5-24 ^° C., mainly 20-24 ^° C. Gelation time 5-10 s.

В качестве загустителя (полимера) используют Na-соль поли-5-винилтетразола с различной молекулярной массой от 70000 до 300000. Исходный поли-5-винилтетразол получен в условиях радикальной полимеризации 5-винилтетразола под действием динитрила азоизомасляной кислоты при 60^oC и реакцией азидирования полиакрилонитрила. Na-соль поли-5-винилтетразола синтезирована взаимодействием с NaOH в водной среде.As a thickener (polymer), the Na-salt of poly-5-vinyltetrazole with different molecular weights from 70,000 to 300,000 is used. The starting poly-5-vinyltetrazole was obtained under the conditions of radical polymerization of 5-vinyltetrazole under the action of azoisobutyric acid dinitrile at 60 ^° C and an azidation reaction polyacrylonitrile. The Na-salt of poly-5-vinyltetrazole is synthesized by reaction with NaOH in an aqueous medium.

Соль хрома вводят в количестве 0,03 - 0,21 мас.% в виде водного 1% раствора Cr₂(SO₄)₃. Аммиачную селитру используют в качестве низкомолекулярной соли в количестве 30-50 мас.%.The chromium salt is introduced in an amount of 0.03 - 0.21 wt.% In the form of an aqueous 1% solution of Cr ₂ (SO ₄ ) ₃ . Ammonium nitrate is used as a low molecular weight salt in an amount of 30-50 wt.%.

При приготовлении гидрогелей к водному раствору Na-соли поли-5-винилтетразола добавляют аммиачную селитру и водный раствор соли Cr⁺³. Получение гелеобразных композитов проводят при 20-24^oC, pH от 7-12 и времени гелеобразования 5-10 с.When preparing hydrogels, ammonium nitrate and an aqueous solution of Cr ⁺³ salt are added to an aqueous solution of the Na-salt of poly-5-vinyltetrazole. Obtaining gel-like composites is carried out at 20-24 ^o C, pH from 7-12 and a gelation time of 5-10 s.

Изобретение иллюстрируется примерами 1 - 17, приведенными в таблице. The invention is illustrated by examples 1 to 17 shown in the table.

Пример 8. Смешивают 4% Na-соли поли-5-винилтетразола, 63% воды, 33% NH₄NO₃, при 20-24^oC доводят pH до 10-12 прибавлением NaOH. Соль хрома в количестве 0,04 мас.% в виде водного 1% раствора Cr²(SO₄)₃ добавляют к смеси непосредственно перед необходимостью получения геля. Время гелеобразования 5 с.Example 8. Mix 4% Na-salt of poly-5-vinyltetrazole, 63% water, 33% NH ₄ NO ₃ , at 20-24 ^o C, adjust the pH to 10-12 by adding NaOH. A chromium salt in an amount of 0.04 wt.% In the form of an aqueous 1% solution of Cr ² (SO ₄ ) _{3 is} added to the mixture immediately before the need for a gel. Gel time 5 s.

Способ по предлагаемому изобретению позволяет без нагревания легко и быстро получать гелеобразные композиты, устойчивые в течение длительного времени в контакте с воздухом и водой. При хранении под слоем воды гель устойчив в течение месяца. Потери неорганической соли составляют не более 5%. The method according to the invention allows without heating to easily and quickly obtain gel-like composites that are stable for a long time in contact with air and water. When stored under a layer of water, the gel is stable for a month. Loss of inorganic salt is not more than 5%.

Гелеобразные композиты пригодны при изготовлении водонаполненных взрывчатых систем. Gel composites are useful in the manufacture of water-filled explosive systems.

Результаты испытаний приведены в таблице. The test results are shown in the table.

Claims

A method of producing hydrogels by mixing an aqueous thickener solution with ammonium nitrate and an aqueous solution of Cr ⁺³ salt, characterized in that 2 to 5 wt.% Na-salt of poly-5-vinyltetrazole is added to the aqueous thickener solution, ammonium nitrate in an amount of 30 to 50 wt.% and an aqueous solution of Cr ₂ (SO ₄ ) ₃ in an amount of 0.03 to 0.21 wt. %, while the process is carried out at 5 - 24 ^o C, mainly 20 - 24 ^o C and a gelation time of 5 to 10 s.