Способ получения новых гидрогеля обладающего высоким влагосорбирующими качеством на основе полиэтиленгликольмалеината с ионогенными мономерами

(51) 08 220/18 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ полиэтиленгликольмалеината с акриловой,метакриловой кислотами. Слабосшитые гидрогели, способные немедленно реагировать на малейшие изменения окружающей среды, ионная сила раствора, рН среды,температуры и составляют обширный класс соединений. Данные свойства сетчатых полимеров определяют их использование как функциональных материалов в самых разных областях - в сельском хозяйстве, агрохимии, гидрометаллургии, медицине,нефтепеработке, нанотехнологии. Выбор оптимальных рецептур синтеза ионогенных сополимеров на основе полиэтиленгликольмалеината позволит перейти к более всесторонним исследованиям свойств новых гидрогелей и изысканиям областей их практического применения. Введение в состав полиэтиленгликольмалеината звеньев, содержащих карбоксильные группы, путем его сополимеризации с метакриловой и акриловой кислотами должны придать образующимся сополимерам высокие сорбирующие свойства,кроме того варьирование содержания последних,позволяет регулировать размер пространственной сетки.(76) Буркеев Мейрам Жунусович Касенов Рымхан Зейноллаевич Хамитова Толкын Ондирисовна Тажбаев Еркеблан Муратович Турганбаева Жазира Жакыповна Магзумова Арайлым Куанышевна Жумагалиева Толкын Сергазыевна Кажмуратова Акерке Темиргалиевна(56) Дергунов М.А., Мун Г.С., Савченко С.С. Физико-химические свойства новых стимулчувствительных гидрогелей на основе 2 гидроксиэтилакрилата // Вестник КазНУ, серия химическая. -2009. - 4 (56). с.54-58(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НОВЫХ ГИДРОГЕЛЕЙ ОБЛАДАЮЩИЕ ВЫСОКИМИ ВЛАГОСОРБИРУЮЩИМИ КАЧЕСТВАМИ НА ОСНОВЕ ПОЛИЭТИЛЕНГЛИКОЛЬМАЛЕИНАТА С НЕКОТОРЫМИ ИОНОГЕННЫМИ МОНОМЕРАМИ(57) Изобретение относится к химии высокомолекулярных соединении, в частности созданию новых стимулчувствительных полимеров сетчатой структуры на основе Изобретение относится к химии высокомолекулярных соединении, в частности созданию новых стимулчувствительных полимеров сетчатой структуры на основе полиэтиленгликольмалеината с акриловой,метакриловой кислотами. Слабосшитые гидрогели, способные немедленно реагировать на малейшие изменения окружающей среды, ионная сила раствора, рН среды,температуры и составляют обширный класс соединений. Данные свойства сетчатых полимеров определяют их использование как функциональных материалов в самых разных областях - в сельском хозяйстве, агрохимии, гидрометаллургии, медицине,нефтепеработке, нанотехнологии. Задачей предлагаемого изобретения является разработка способа, в частности в выборе оптимальных мономеров при получении новых гидрогелей на основе полиэтиленгликольмалеината(п-ЭГМ), таким образом получить новые гидрогели с высокими влагоабсорбирующими свойствами и снизить себестоимости полимерного материала. Выбор оптимальных мономеров синтеза ионогенных сополимеров на основе п-ЭГМ позволит перейти к более всесторонним исследованиям свойств новых гидрогелей и изысканиям областей их практического применения. Использованный нами в качестве мономера при получении сшитых гидрогелей полиэтиленгликольмалеинат (п-ЭГМ) был получен реакцией поликонденсации малеиновой кислоты и этиленгликоля учеными КарГУ имени Е.А.Букетова Буркеев М.Ж., Тажбаев Е.М. и др. Способ получения ненасыщенной полиэфирной смолы из малеиновой кислоты и этиленгликоля// Инновационный патент 31799/02. - от 26.12.2008. В сравнении с другими термореактивными полимерами п-ЭГМ способен отверждаться при комнатной или сравнительно невысокой температуре без выделения побочных продуктов,поэтому широко используются в качестве матрицы в производстве, но не были применены в качестве мономера при получении гидрогелей. Существует способ получения аммиачного полиакриламидного гидрогеля, который является сополимером акриламида и акрилата аммония. Сырьем для изготовления аммиачного гидрогеля служит нитрил акриловой кислоты. Особенностью технологического процесса является нейтрализация избытка серной кислоты аммиаком и полимеризация 4-6-ного раствора акриламида без отделения сульфата аммония в избытке аммиака при рН 8-9 Вейцер Ю.И., Минц Д.М. Высокомолекулярные флокулянты в процессах очистки природных и сточных вод. - М. Стройиздат, 1984, с.200. Недостатками способа получения указанного полиакриламидного геля являются сложность и многостадийность процесса. Известен также способ сшивки формальдегидом. Недостатки способа связаны с выбором токсичных мономеров Полиакриламид. Под. ред. В.Ф.Куренкова. М. Химия, 1992, с.192. Гидрогели получают смешением всех ингредиентов (растворенных друг в друге),кратковременным(минуты) УФ-отверждением смеси с последующим длительным (часы) термическим отверждением. Способ получения используют для полного отверждения с гарантией,что все мономеры были израсходованы в способе отверждения. Способ отверждения является до некоторой степени времязатратным. Время отверждения составляет от нескольких секунд до минут. Наиболее близкими по технической сущности к заявляемому изобретению являются гидрофильные полимеры линейной и сетчатой структуры на основе 2-гидроксиэтилакрилатов (ГЭА). Сополимеры пГЭА-ВБЭ (ВБЭ-винилбутиловый эфир), ГЭА-ВБЭАК (АК-акриловая кислота), ГЭА-ВБЭ-МАК (МАКметакриловая кислота), ГЭА-АК и ГЭА-МАК синтезировали радикальной полимеризацией при температуре 333 К в этиловом спирте, в атмосфере аргона. В качестве инициатора использовали динитрила азобисизомасляной кислоты. Полученные полимеры очищали многократным переосаждением в диэтиловом эфире и сушили под вакуумом в течении трех суток (Дергунов М.А.,Мун Г.С., Савченко С.С. Физико-химические свойства новых стимул-чувствительных гидрогелей на основе 2-гидроксиэтилакрилата //Вестник КазНУ,серия химическая. - 2009.- 4(56). с.54-58.). Недостатком этого метода является применение труднодоступных мономеров 2 гидроксиэтилакрилата (ГЭА) и винилбутилового эфира (ВБЭ). Таким образом, имеется потребность в гидрогеле, который может быть получен простым способом с доступным исходными веществами. 1. Получение новых гидрогелей на основе полиэтиленгликольмалеината с метакриловой и акриловой кислотами Сополимеры на основе полиэтиленгликольмалеината с метакриловой и акриловой кислотами получены радикальной сополимеризацией в массе при Т 333 К при различных исходных массовых соотношениях сомономеров в присутствии динитрила азобисизомасляной кислоты, применяемого в качестве инициатора, общее содержание мономеров составляет 0,1 кмоль/м 3,8 моль/м 3. Мономеры заливали в ампулы, продували аргоном и термостатировали при 333 К. Сополимеризацию проводили в течение 14 часов. Синтезированные гидрогели отмывали от непрореагировавшего мономера водой в течение 2 недель, затем трижды промывали ацетоном. Полимеры сушили в вакуумном шкафу при 313 К до постоянной массы. В результате сополимеризации нами получены нерастворимые полимеры сетчатой структуры,обладающие большей сорбционной емкостью,максимальная степень набухания обнаруженного у сополимеров п-ЭГМ-МАК с составом 37,362,7 мас составляет 6968 (, ), максимальная степень набухания (1200), обнаруживается у сополимеров п-ЭГМ-АК с составом 29,270,8 мас Переход от гелей с относительно большим содержанием п-ЭГМ в составе сополимера к образцам с меньшим содержанием звеньев полиэфира,сопровождается существенным повышением равновесной степени набухания. В состав рассматриваемых нами сополимеров наряду со звеньями кислот,имеющих ионизированные карбоксильные группы, ковалентно присоединенные к основной цепи, входят звенья пЭГМ, в связи с чем они характеризоваться отличительными особенностями. Такой способ за счет использования безопасных и нетоксичных составляющих за короткое время обеспечивает получение нетоксичного и не дорогого гидрогеля, которые могут быть использованы в качестве адсорбентов в различных областях техники Преимуществом данного метода по сравнению с аналогом и лучшими достижениями в данной области является использование п-ЭГМ в качестве мономера, п-ЭГМ можно получать при комнатной температуре, что в свою очередь оказывается рентабельным для многих отраслей производства. Введение в состав п-ЭГМ звеньев, содержащих карбоксильные группы, путем его сополимеризации с метакриловой и акриловой кислотами придают образующимся сополимерам высокие сорбирующие свойства, кроме того, варьирование содержания последних,позволяет регулировать размер пространственной сетки. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ получения гидрогеля обладающего высоким влагосорбирующим качеством на основе полиэтиленгликольмалеината с ионогенными мономерами, отличающийся тем, что, в качестве мономера используют полиэтиленгликольмалеинат,а сополимеризацию проводят при Т 333 К в различных исходных массовых соотношениях сомономеров в присутствии динитрила азобисизомасляной кислоты, применяемого в качестве инициатора, мономеры заливают в ампулы,продувают аргоном и термостатируют при 333 К,синтезированный гидрогель отмывают от непрореагировавшего мономера водой в течение 2 недель, затем трижды промывают ацетоном, сушат в вакуумном шкафу при 313 К до постоянной массы.