Способ получения водорастворимого полимерного препарата – структурообразователя почв

(51)7 09 17/00 ПАТЕНТНОЕ ВЕДОМСТВО РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН(72) Асанов Аманкайт Шилибек Кенжегали Кошкарбайулы Асанов Акылбек Аманкайтович(73) Республиканское государственное казенное предприятие Таразский государственный университет им. М.Х. Дулати Министерства образования и науки Республики Казахстан(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВОДОРАСТВОРИМОГО ПОЛИМЕРНОГО ПРЕПАРАТА СТРУКТУРООБРАЗОВАТЕЛЯ ПОЧВ препаратов (ВРПП), используемых в качестве структурообразователя с целью предотвращения процесса эрозии, пылеобразования, улучшения продуктивности почв и для ускорения роста, развития, повышения урожайности различных сельхозкультур. Способ получения ВРПП осуществляется путем гидролиза полиакрилонитрила в присутствии гидроксида калия при соотношении 1,01,0 (основомольмоль) с последующей обработкой продукта гидролиза с добавлением дигидрофосфата калия или аммония до рН 7,5-8,5. Полученный ВРПП обладает высоким структурообразующим действием и мажет быть использован в качестве структурообразователей почв, а также для закрепления грунтов, отвалов и подвижных песков. 14010 Изобретение относится к области коллоидной химии, а именно, к способу получения водорастворимых полимерных препаратов, используемых для структурообразования почв с целью повышения плодородия, предотвращения процесса эрозии и пылеобразовани, закрепления грунтов, отвалов и подвижных песков, для стабилизации глинистых растворов, применяемых в буровой технике, для очистки природных и производственных вод, а также для загущения клеев. Известен способ получения водорастворимого полимерного препарата, рекомендованного в качестве структурообразователя бесструктурных почв, путем гидролиза полиакрилонитрила (ПАН) в водной среде в присутствии сульфида натрия 2 (Ахмедов К. С., Погорельский К.В. Способ получения водорастворимых полимеров а. с.399511, 1973) препарата К-10 (аналог). Недостатком предложенного способа получения водорастворимого полимерного препарата является сложность, так как гидролиз ведется при температуре 120-140 С в автоклаве в течение 1,5 ч., использование в качестве гидролизующего агента сульфида натрия, который отрицательно влияет на окружающую среду, а также невысокий структурообразующий эффект полученного ВРП. Известен также способ (Ахмедов К.С., Зайнутдинов С. а. с.145597, 1962) получения водорастворимого полимерного структурообразователя почв путем гидролиза полиакрилонитрила с использованием в качестве гидролизующего реагентапрепарат К-4, взятого в расчете на один основомоль ПАН 0,4 моль . Процесс гидролиза осуществляется при температуре 97-99 С в течение 22,5 ч.(прототип). Недостатком этого способа является продолжительность процесса гидролиза 2-2,5 ч., использование в качестве гидролизующего реагента , который имеет в своем составе ионы натрия, отрицательно влияющие на рост и развитие растений, и способствующие ускорению процессу засоления почв, ухудшающие их экологическое состояние. Кроме того, наличие в составе препарата избытка гидроксида натрия (Ахмедов К.С., Зайнутдинов С. а. с.145597, 1962) или сульфида натрия (Ахмедов К. С., Погорельский К.В. Способ получения водорастворимых полимеров, а. с.399511, 1973) способствует продолжению процесса гидролиза, что приводит к изменению состава водорастворимого полиэлектролита и, соответственно, к некоторому снижению структурообразующего свойства. Невысокий структурообразующий эффект связан с образованием труднорастворимого негомогенного раствора. Задачей изобретения является упрощение способа, сокращение времени гидролиза при сохранении высокого структурообразующего эффекта водорастворимых полимерных препаратов, введение в состав полимерных препаратов полезных элементов,таких как калий, азот, фосфор, хорошо усвояемых 2 растениями и положительно влияющих на рост, развитие и на повышение урожайности растений. Для достижения поставленной задачи процесс гидролиза полиакрилонитрила осуществляли в водном растворе гидроксида калия (КОН) с последующей нейтрализацией продуктов гидролиза до рН 7,5-8,5 с добавлением дигидрофосфата калия(КН 2 РО 4) или дигидроффт ммония (42 О 4) для предотвращения дальнейшего гидролиза. Для этого порошок полиакрилонитрила с молекулярной массой 1105-2,5105 в количестве 1 основомоля смешивали с раствором, содержащим 477 г воды и 0,6-1,0 моль гидроксида калия (КОН). Исходную смесь помещали в трехгорлую колбу, снабженную мешалкой, обратным холодильником и термометром и перемешивали реакционную смесь в течение 25-45 минут при температуре 97-99 С до образования растворимого в воде продукта. А затем при температуре 45-50 С в реакционную массу,продолжая перемешивание, добавляли в течение 3-5 минут дигидрофосфат калия КН 2 РО 4, доводя значение рН до 7,5-8,5. При этом количество добавляемых КН 2 РО 4 или 42 РО 4 составляет 0,4-0,6 моля на один моль КОН, взятого для осуществления процесса гидролиза Полученный таким способом водорастворимый полимерный препарат имеет бледно-желтый цвет,содержит в своем составе карбоксилатные, амидные,имидные и незначительное количество нитрильных групп, а также связанные с полимером и в свободном виде соединения азота, фосфора, калия. Результаты экспериментальных данных показывают, что время образования полностью растворимого в воде полимерного продукта зависит от количества добавляемого КОН. При этом наиболее наиболее оптимальное время гидролиза составило 30 минут в присутствии 1 моля КОН на 1 основомоль полиакрилонитрила. Оптимальные условия, установленные по структурообразующей способности препарата, показали,что наиболее эффективный препарат получается через 30 минут гидролиза при соотношении 1 основомоль ПАН 1 моль КОН и при добавлении 0,5 моля КН 2 РО 4 или 4 Н 2 РО 4. Уменьшение количества КОН приводит к увеличению времени гидролиза и образованию труднорастворимого проекта. А увеличение КОН выше оптимального соотношения также нежелательно, так как процесс гидролиза становится трудноуправляемым и ухудшается эффективность структурообразующего действия. Полимер из полученного продукта выделяется из разбавленных растворов добавлением 5-10 -ного раствора соляной кислоты. Для выделения полимера из полученного препарата раствор разбавляется водой до 2-4 и добавляется 5 НС. При этом образуется осадок белого цвета, хорошо промываемый водой. Осажденный промытый и высушенный полимер растворим в слабощелочных водных растворах, в диметилформамиде, плохо растворим в формамиде и метаноле, не 14010 растворим в кислых водных растворах и органических растворителях. Для практического использования осаждение полученного полимерного препарата необязательно. Пример в трехгорлую колбу емкостью 2,5 литра помещали 53 г. порошка полиакрилонитрила и добавляли раствор, содержащий 477 г воды и 56 г КОН. Смесь перемешивали и выдерживали при температуре 97-99 С в течение 30 минут. При этом образуется густая гомогенная масса, полностью растворимая в воде. Продукт реакции охлаждали, продолжая перемешивание при температуре 45 С и добавляли в течение 3-5 минут 68,5 г КН 2 РО 4 или 58 г Н 4 Н 2 РО 4, доводя рН до 7,5-8,5. Структурообразующую способность водорастворимого полимерного препарата, полученного в оптимальных условиях, проверяли, определяя количество водопрочных агрегатов диаметром более 0,25 мм, образовавшихся в бесструктурной сероземной почве Жамбылской области после обработки водорастворимым полимерным препаратом. Структурообразующее действие сравнивали с известными структурообразователями препаратами К-4, К-10 и широко известным препаратом полиакриламид ПАА. Таблица Количество водопрочных агрегатов,К-10 ПАА Препарат синтеза 0,0 0,0 0,0 20,5 16,4 50,7 32,4 23,4 68,3 45,5 37,2 83,2 67,8 57,3 95,3 83,2 74,0 96,6 Результаты опыта, приведенные в таблице, показывают, что изменение количества водопрочных агрегатов в почве диаметром 0,25 мм зависит от концентрации ВРПП структурообразователей. Структурообразующее свойство полученного ВРПП значительно лучше, так как для достижения примерно одинакового количества водопрочных агрегатов необходим расход ВРПП, в 2,5-5,0 раза меньше,чем в случае известных структурообразователей К-4(прототип), К-10 (аналог) и широко известного полимерного препарата - структурообразователя ПАА. При этом предлагаемый способ позволяет в 2-4 раза сократить время гидролиза, необходимое для полу чения водорастворимого полимерного препарата, по сравнению с аналогом и прототипом. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ получения водорастворимого полимерного препарата структурообразователя почв на основе полиакрилонитрила путем его гидролиза в водном растворе щелочи, отличающийся тем, что гидролиз осуществляют в присутствии водного раствора гидроксида калия при соотношении 11 (основомольмоль) в течение 30 минут с последующей нейтрализацией дигидрофосфатом калия или аммония до рН 7,5-8,5.