RU2765637C1 - Способ получения полиамфолитного гидрогеля - Google Patents
Способ получения полиамфолитного гидрогеля Download PDFInfo
- Publication number
- RU2765637C1 RU2765637C1 RU2021106953A RU2021106953A RU2765637C1 RU 2765637 C1 RU2765637 C1 RU 2765637C1 RU 2021106953 A RU2021106953 A RU 2021106953A RU 2021106953 A RU2021106953 A RU 2021106953A RU 2765637 C1 RU2765637 C1 RU 2765637C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- hydrogel
- polyampholytic
- producing
- hydrolyzed polyacrylamide
- organic base
- Prior art date
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/30—Processes for preparing, regenerating, or reactivating
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
- C08F20/00—Homopolymers and copolymers 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
- C08F20/02—Monocarboxylic acids having less than ten carbon atoms, Derivatives thereof
- C08F20/52—Amides or imides
- C08F20/54—Amides, e.g. N,N-dimethylacrylamide or N-isopropylacrylamide
- C08F20/56—Acrylamide; Methacrylamide
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
- C08F8/00—Chemical modification by after-treatment
- C08F8/30—Introducing nitrogen atoms or nitrogen-containing groups
- C08F8/32—Introducing nitrogen atoms or nitrogen-containing groups by reaction with amines
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J3/00—Processes of treating or compounding macromolecular substances
- C08J3/02—Making solutions, dispersions, lattices or gels by other methods than by solution, emulsion or suspension polymerisation techniques
- C08J3/03—Making solutions, dispersions, lattices or gels by other methods than by solution, emulsion or suspension polymerisation techniques in aqueous media
- C08J3/075—Macromolecular gels
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L101/00—Compositions of unspecified macromolecular compounds
- C08L101/12—Compositions of unspecified macromolecular compounds characterised by physical features, e.g. anisotropy, viscosity or electrical conductivity
- C08L101/14—Compositions of unspecified macromolecular compounds characterised by physical features, e.g. anisotropy, viscosity or electrical conductivity the macromolecular compounds being water soluble or water swellable, e.g. aqueous gels
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области высокомолекулярных соединений, а именно к способу получения полимерных гидрогелей амфотерного типа на основе гидролизованного полиакриламида, которые могут быть использованы, например, в качестве сорбента. Способ получения полиамфолитного гидрогеля включает взаимодействие соединения, содержащего карбоксильные группы, и органического основания. В качестве соединения, содержащего карбоксильные группы, используют гидролизованный полиакриламид. В качестве органического основания используют алифатического диамин. Исходные компоненты берут в мольном соотношении от 1:0,05 до 1:0,2. Процесс ведут в течение 110-130 минут при температуре 40÷55°С. Технический результат – упрощение технологии получения полиамфолитного гидрогеля за счет исключения использования инициатора и сшивающего агента при одновременном повышении степени набухания полиамфолитного гидрогеля при удалении окрашенных примесей из сточных вод. 1 з.п. ф-лы, 5 табл., 4 пр.
Description
Изобретение относится к области высокомолекулярных соединений, а именно к способам получения полимерных гидрогелей амфотерного типа на основе гидролизованного полиакриламида, которые могут быть использованы, например, в качестве сорбента.
Известен способ получения полиамфолитного гидрогеля путем смешения катионного ([3-(метакрилоиламино) пропил] триметиламмоний хлорид), анионного (стиролсульфонат натрия) и акрилового мономеров, включающий растворение смеси исходных мономеров, фотоинициатора в дистиллированной воде, удаление кислорода в реакционном растворе с последующим УФ-облучением смеси в течение 6 и более часов. Полученный полиамфолитный гидрогель может быть использован в качестве «умного» полимера (CN 107141407 A, C08F 220/34, 2017). Недостатками данного способа являются использование фотоинициатора, высокая продолжительность процесса получения конечного продукта.
Известен способ получения полимерного гидрогеля, заключающийся в сшивке макромолекул полимерной матрицы, введении в нее соединений с ионообменными свойствами, отличающийся тем, что в качестве полимерной матрицы используют полиакриламид. Сшивку полиакриламида производят кросс-агентом, в качестве которого используют диметилолмочевину в слабокислой или кислой среде при концентрации 0,2-4,5 мас. %, омыляют сшитую полимерную матрицу и отмывают до рН 8-8,5, а введение в сшитую структуру соединений с ионообменными свойствами осуществляют путем ее последовательной обработки растворами переходного металла и ферроцианида щелочного металла. Полученный гидрогель может использоваться в качестве сорбента для связывания катионов металлов, в частности в процессах утилизации жидких радиоактивных отходов. Недостатком данного способа являются использование сшивающих агентов и большое число исходных веществ, из которого формируется сшиваемый полимерный гидрогель. (RU 2616064 С1, B01J 20/30, 2016)
Наиболее близким к заявляемому способу является способ получения полиамфолитного гидрогеля путем сополимеризации акриламида (неионогенный мономер), винилпиридина (органическое основание) и акриловой кислоты (органическая кислота, т.е. соединение, содержащее карбоксильную группу), взятых в мольном соотношении, в присутствии окислительно-восстановительной системы инициаторов и сшивающего агента N,N,-метиленбис(акриламида), в котором перед сополимеризацией в свежеприготовленный раствор акриламида добавляют растворы акриловой кислоты и винилпиридина, сшивающий агент и маточный раствор инициатора, затем смесь продувают газообразным азотом для удаления кислорода из системы, а затем проводят полимеризацию в течение 24 часов при температуре 24°С. В качестве окислительно-восстановительной системы инициаторов полимеризации преимущественно используют смесь персульфата аммония и N,N,N',N'-тетраметилэтилендиамина. Полученный полиамфолитный гидрогель может быть использован в качестве абсорбента. Недостатками данного способа являются использование смеси инициаторов, сшивающего агента, многостадийность процесса получения конечного продукта и высокая продолжительность синтеза [Saadet Dogu, Melek Kilic, Oguz Okay (2008); Collapse of Acrylamide-Based Polyampholyte Hydrogels in Water. // Journal of Applied Polymer Science 2008 Vol.113, p.1375-1382 (копия прилагается)]. Конечный полиамфолитный гидрогель обладает низкой степенью набухания в водном растворе (100-1000%).
Задачей настоящего изобретения является упрощение технологии получения полиамфолитного гидрогеля за счет исключения использования инициатора с сшивающим агентом при одновременном повышении степени набухания полиамфолитного гидрогеля при удалении окрашенных примесей из сточных вод.
Техническим результатом заявляемого способа получения полиамфолитного гидрогеля является упрощение технологии за счет снижения стадийности производства при исключении инициатора с сшивающим агентом при одновременном повышении степени набухания полиамфолитного гидрогеля при удалении окрашенных примесей из сточных вод.
Данный технический результат достигается тем, что в способе получения полиамфолитного гидрогеля, включающем гидролиз полиакриламида, взаимодействие соединения, содержащего карбоксильные группы, а именно гидролизованного полиакриламида, и органического основания, в качестве которого используют алифатический диамин, а процесс ведут в течение 110-130 минут. В качестве алифатического диамина предпочтительно используют этилендиамин. Исходные вещества берут в мольном соотношении 1:0,05 до 1:0,2,, а синтез проводят при температуре 40-55°С.
Предлагаемая технология включает последовательность следующих операций получения полиамфолитного гидрогеля: гидролиз полиакриламида, взаимодействие гидролизованного полиакриламида и алифатического диамина.
Использование алифатического диамина в качестве органического основания позволяет сократить продолжительность синтеза. В отличие от прототипа, в предложенной технологической схеме использование предлагаемых исходных веществ позволяет получать полимер амфотерного типа без использования инициатора.
Гидролизованный полиакриламид обычно используют в качестве флокулянта, загустителя, инкапсулятора [Fritz Ullmann «Ullmanns Encykiopadie der technischen Chemie» 1980,3 edit., vol. 1-19].
В качестве алифатического диамина предпочтительно использовать этилендиамин. Этилендиамин обычно используется при получении красок, эмульсий и стабилизаторов, а его соединения применяются, например, в текстильном производстве в качестве смягчающих агентов [Karsten Eller, Erhard Henkes, Roland Rossbacher, Hartmut Hoke "Amines, Aliphatic" in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 2005 Wiley-VCH Verlag, Weinheim].
По сравнению с прототипом, в котором для получения конечного продукта требуется приготовление исходной реакционной смеси, состоящей из акриламида, винилпиридина, акриловой кислоты N,N,- метиленбис(акриламида) и смеси персульфата аммония и N,N,N',N' - тетраметилэтилендиамина и проведение реакции в течение 24 часов, упрощение технологии заключается в сокращении составляющих реакционной смеси до 2 компонентов и продолжительности проведения реакции до 110-130 минут при одновременном повышении степени набухания полиамфолитного гидрогеля.
Использование, согласно изобретению, этилендиамина в качестве алифатического диамина (органического основания) позволяет упростить процесс, в частности обнаруженная в процессе получения полиамфолита высокая активность его функциональных групп не требует использования инициатора с сшивающим агентом, что позволяет сократить количество стадий получения конечного продукта.
Согласно заявляемому способу производили смешивание исходных веществ в течение 110-130 минут.
Исходные вещества (гидролизованный полиакриламид и алифатического диамин) берут в мольных соотношениях 1:0,05 до 1:0,2, а синтез проводят при температуре 40 55°С.
Осуществление процесса в течение 110-130 минут позволяет получать гибкую полимерную сетку конечного продукта, что приводит к высокой степени набухания в водных растворах при различных значениях рН.
Взаимодействие гидролизованного полиакриламида и алифатического диамина при мольном соотношении от 1:0,05 до 1:0,2 позволяет избежать получения полиоснования из-за переизбытка функциональных групп алифатического диамина и образования жесткой полимерной сетки.
Взаимодействие гидролизованного полиакриламида и алифатического диамина при температуре 40-55°С позволяет избежать термодеструкции конечного продукта и образования жесткой полимерной сетки.
При продолжительности реакции меньше 110 минут не происходит образования химической сшивки конечного продукта. Проведение реакции свыше 130 минут приводит к образованию жесткой полимерной сетки, а свыше 160 минут - к термодеструкции конечного продукта.
Выбор мольного соотношения исходных мономеров более 1:0,2 приводит к полному замещению карбоксильных групп гидролизованного полиакриламида на амидные, то есть получается полиоснование, а не полиамфолит.
Увеличение температуры синтеза выше 55°С приводит к образованию жесткой полимерной сетки, что приводит к низкой степени набухания конечного полиамфолитного гидрогеля. Выше температуры 80°С начинается процесс термодеструкции полиамфолитного гидрогеля. При температуре ниже 40°С не происходит образования химической сшивки конечного продукта.
Пример 1.
Гидролизованный полиакриламид (соединение, содержащее карбоксильные группы) и 1,4-бутандиамин (органическое основание) брали в мольном соотношении 1:0,1. Синтез проводили при температуре 50°С в течение различного времени при постоянном перемешивании. Степень набухания полиамфолитного гидрогеля в водных растворах при рН=5 и рН=8 определяли гравиметрическим методом. Результаты приведены в табл.1.
Увеличение продолжительности синтеза полиамфолитного гидрогеля приводило к образованию жесткой полимерной сетки и последующей термодеструкции конечного продукта.
Пример 2.
Гидролизованный полиакриламид и этилендиамин (органическое основание) брали в мольном соотношении 1:0,1. Синтез проводили при температуре 50°С в течение различного времени при постоянном перемешивании. Полученный продукт высушивали при температуре 50°С до постоянной массы. Степень набухания полиамфолитного гидрогеля в водных растворах при рН=5 и рН=8 определяли гравиметрическим методом. Результаты приведены в табл.2.
Увеличение продолжительности синтеза полиамфолитного гидрогеля приводило к образованию жесткой полимерной сетки и последующей термодеструкции конечного продукта.
Пример 3.
Гидролизованный полиакриламид и этилендиамин брали в различных соотношениях. Синтез проводили при температуре 50°С в течение 120 минут при постоянном перемешивании. Степень набухания полиамфолитного гидрогеля в водных растворах при рН=5 и рН=8 определяли гравиметрическим методом (табл.3).
Пример 4.
Гидролизованный полиакриламид и этилендиамин брали в мольном соотношении 1:0,1 соответственно. Синтез проводили при различной температуре в течение 120 минут при постоянном перемешивании. Полученный продукт высушивали при температуре 50°С до постоянной массы. Степень набухания полиамфолитного гидрогеля в водных растворах при рН=5 и рН=8 определяли гравиметрическим методом (табл.4).
Увеличение температуры процесса выше 60°С приводит к образованию жесткой полимерной сетки и последующей термодеструкции конечного продукта.
Полученный полиамфолитный гидрогель при данных условиях и режимах обеспечивает уменьшение стадийности технологии, исключение инициатора с сшивающим агентом при одновременном повышении степени набухания полиамфолитного гидрогеля, которое выражается в степени набухания полиамфолитного гидрогеля в водных растворах при рН=5 и рН=8, что позволяет использовать конечный продукт, например, в качестве сорбента для удаления окрашенных органических примесей из сточных вод.
Claims (2)
1. Способ получения полиамфолитного гидрогеля, включающий взаимодействие соединения, содержащего карбоксильные группы, и органического основания, отличающийся тем, что в качестве соединения, содержащего карбоксильные группы, используют гидролизованный полиакриламид, в качестве органического основания используют алифатического диамин, при этом исходные компоненты берут в мольном соотношении от 1:0,05 до 1:0,2, а процесс ведут в течение 110-130 минут при температуре 40÷55°С.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве алифатического диамина используют этилендиамин.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2021106953A RU2765637C1 (ru) | 2021-03-15 | 2021-03-15 | Способ получения полиамфолитного гидрогеля |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2021106953A RU2765637C1 (ru) | 2021-03-15 | 2021-03-15 | Способ получения полиамфолитного гидрогеля |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2020111376 Previously-Filed-Application | 2020-03-17 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2765637C1 true RU2765637C1 (ru) | 2022-02-01 |
Family
ID=80214589
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2021106953A RU2765637C1 (ru) | 2021-03-15 | 2021-03-15 | Способ получения полиамфолитного гидрогеля |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2765637C1 (ru) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2493173C1 (ru) * | 2012-03-22 | 2013-09-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Ордена Трудового Красного Знамени Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева Российской академии наук (ИНХС РАН) | Способ получения полиакриламидного гидрогеля |
| RU2616064C1 (ru) * | 2016-03-31 | 2017-04-12 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | Способ получения сорбента на основе полимерного гидрогеля |
| EA029431B1 (ru) * | 2015-03-02 | 2018-03-30 | Частное Учреждение "Институт Полимерных Материалов И Технологий" | Способ получения композиционного гидрогеля для очистки нефтепровода |
| RU2681212C1 (ru) * | 2018-07-09 | 2019-03-05 | Давид Севанович Давтян | Способ получения полиакриламидных гидрогелей путем непрерывной фронтальной полимеризации |
| CN107141407B (zh) * | 2017-05-25 | 2019-04-09 | 华南理工大学 | 一种可自发驱动的聚两性电解质水凝胶驱动器及其制备方法与驱动方式 |
-
2021
- 2021-03-15 RU RU2021106953A patent/RU2765637C1/ru active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2493173C1 (ru) * | 2012-03-22 | 2013-09-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Ордена Трудового Красного Знамени Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева Российской академии наук (ИНХС РАН) | Способ получения полиакриламидного гидрогеля |
| EA029431B1 (ru) * | 2015-03-02 | 2018-03-30 | Частное Учреждение "Институт Полимерных Материалов И Технологий" | Способ получения композиционного гидрогеля для очистки нефтепровода |
| RU2616064C1 (ru) * | 2016-03-31 | 2017-04-12 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | Способ получения сорбента на основе полимерного гидрогеля |
| CN107141407B (zh) * | 2017-05-25 | 2019-04-09 | 华南理工大学 | 一种可自发驱动的聚两性电解质水凝胶驱动器及其制备方法与驱动方式 |
| RU2681212C1 (ru) * | 2018-07-09 | 2019-03-05 | Давид Севанович Давтян | Способ получения полиакриламидных гидрогелей путем непрерывной фронтальной полимеризации |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| SAADET DOGU et al., Collapse of acrylamide-base polyampholyte hydrogels in water, Journal of applied polymer science, 2008, vol. 113, p. 1375-1382. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2624089B2 (ja) | カチオン性高分子凝集剤 | |
| JPS63234007A (ja) | 水溶性が良好なカチオン性重合体 | |
| CN103755873A (zh) | 一种阴离子型改性天然高分子聚合物絮凝剂的制备 | |
| US3864323A (en) | Method of manufacturing polycoagulants | |
| US3332922A (en) | Acrylamide polymers prepared in the presence of a redox catalyst system wherein a constant free-radical concentration is maintained | |
| CN112175152A (zh) | 一种水凝胶及其制备方法和应用 | |
| CN102976462B (zh) | 一种聚合四氯化钛无机高分子絮凝剂的制备方法 | |
| RU2765637C1 (ru) | Способ получения полиамфолитного гидрогеля | |
| JP2019210404A (ja) | 自己修復性ゲル | |
| US2486190A (en) | Imidized polyacrylamides | |
| US3780006A (en) | Removal of monomer from acrylamide polymers with sulfur dioxide | |
| CN106008798A (zh) | 微交联网状疏水缔合阳离子聚丙烯酰胺絮凝剂的制备方法 | |
| CN116284565B (zh) | 一种用于污泥脱水的阳离子聚合物及其制备方法 | |
| JP2010229362A (ja) | 油中水型マイクロゲルエマルジョン | |
| CN113731509B (zh) | 一种光催化水凝胶粒子的制备方法 | |
| CN1233569C (zh) | 一种阳离子型高分子絮凝剂及其制备方法 | |
| Senkal et al. | Removal of dyes from water by poly (vinyl pyrrolidone) hydrogel | |
| CN109265593B (zh) | 一种二甲基二烯丙基氯化铵固体聚合物 | |
| RU2714670C1 (ru) | Способ получения полиамфолита | |
| JPS6050811B2 (ja) | 部分加水分解ポリアクリルアミドの製造方法 | |
| CN107511136B (zh) | 色素吸附剂的处理液及其应用 | |
| CN110759450A (zh) | 两性壳聚糖及其制备方法和应用 | |
| CN115448573B (zh) | 一种无机-有机复合高效絮凝剂及其制备方法 | |
| CN117049682B (zh) | 一种复合絮凝剂及其在染料废水处理中的应用 | |
| CN111995028B (zh) | 一种印染废水复合处理药剂及其制备方法 |