Поли-лактат n,n-диаллилакриламид
Изобретение относится к ионогенным водорастворимым полиэлектролитам диалллильной природы. Описан поли-лактат N,N-диаллилакриламида формулы
где n=93-112, для использования в качестве полиэлектролита диаллильной природы. Технический результат – получение полиэлектролитов с высокой молекулярной массой и расширение ассортимента средств электролитов с высокой молекулярной массой, высокие комплексообразующие свойства, регулируемый кислотно-основной и гидрофильно-гидрофобный баланс. 1 ил., 2 табл., 2 пр.
Изобретение относится к ионогенным водорастворимым полиэлектролитам диаллильной природы.
Известны полимерные системы производных диаллиламина и четвертичных аммониевых оснований диаллильной природы, полученные на основе хлористого аллила и производных диаллиламина [1-3], на основе которых были получены полиэлектролиты с невысокими значениями молекулярных масс.
В качестве наиболее близкого аналога приняты полимеры на основе замещенных диаллиламинов [4], способные полимеризоваться лишь те замещенные диаллиламины, у которых электронно-акцепторные группы (СО, CN, SO2) заместителей непосредственно связаны с атомом азота. При удалении этих групп от атома азота на один или два углеродных атома N– замещенные диаллиламины не полимеризуются. Недостатком, являются длительность проведения реакции в атмосфере азота при 80- 130 0С в течение 16 часов, а также их низкие значения молекулярных масс.
Задачей изобретения является получение полиэлектролита диаллильной природы с высокой молекулярной массой, обладающего высокими комплексообразующими свойствами.
Поставленная задача решается получением нового полимера реакцией радикальной полимеризации лактат N,N-диаллилакриламида (ПЛДАА).
формулы:
где n= 93 - 112 ,имеющий элементный состав (табл.1)
Элементный состав поли-лактат N,N-диаллилакриламида (ПЛДАА).
Таблица 1
полимер | формула | Элементный анализ | |||||
Теоретический состав,% | Практический состав,% | ||||||
С,% | Н,% | N,% | С,% | Н,% | N,% | ||
ПЛДАА | C12H19NO3 | 64.00 | 8.44 | 6.22 | 64.96 | 9.09 | 7.26 |
Структура синтезированного полимера – поли-лактат N,N-диаллилакриламида подтверждена ИК-спектроскопией (фиг.) ИК-спектры регистрировались на спектофотометре Spekord M-82 в области 4000−400 см-1. Тонко измельченный образец полимера смешивали с порошком KBr и прессовали под большим давлением в прозрачные тонкие диски. Толщина прессуемого диска 1 мм, диаметр 12 мм, пропускание 95%. Волновые числа полос поглощения в ИК-спектре ПЛДАА в твердом состоянии соответствует валентным колебаниям алифатических С-Н групп в области 2923−2853 см-1; полоса поглощения С=О амидных групп проявляется в виде интенсивных максимумов поглощения при 1662 см-1; полоса поглощения группы –СН=СН2 смещается и фиксируется в области 1554 см-1; присутствует интенсивная полоса поглощения в области 1444− 1403 см -1 характерная для деформационных колебаний −NR3 , что согласуется с литературными данными [5].
Способ получения заключается в том, что в водном растворе проводят реакцию радикальной полимеризации лактат N,N- диаллилакриламида (ЛДАА) (Mr=139) в присутствии радикального инициатора персульфат аммония (ПСА) при температуре 60-80 0С и синтез проводят при данной температуре в течение 5-8 часов, что приводит к получению поли- лактат N,N- диаллилакриламида (ПЛДАА). После окончания реакции реакционную смесь постепенно вливают в сухой ацетон порциями, отфильтровывают на воронке Бюхнера, тщательно промывают сухим ацетоном, затем в эксикаторе сушат над оксидом фосфора (V) до постоянного веса.
Пример 1. В одногорлую колбу снабженную мешалкой, термометром, обратным холодильником помещают 2.25г (0.1моль) ЛДАА, 10 мл бидистиллированной воды и 5.0×10-3 моль/л (0.00114 г) персульфата аммония (ПСА). Реакционную смесь нагревали при температуре 800С в течение 8 часов. После окончания реакции реакционную смесь постепенно вливают в сухой ацетон порциями, отфильтровывают на воронке Бюхнера, тщательно промывают сухим ацетоном, затем в эксикаторе сушат над оксидом фосфора (V) до постоянного веса. Поли-лактат N,N- ДАА - полимер бежевого цвета с разложением при 406.6 20С. Выход полимера 65%, ηприв. =0.32 дл/г (0.5 N растворе NaCl), что соответствует молекулярной массе (ММ) равное 23900.
Пример 2. В одногорлую колбу снабженную мешалкой, термометром, обратным холодильником помещают 4.5 г (0.2 моль) лактат N,N- ДАА, 30 мл бидистиллированной воды и 1.0×10-2 моль/л (0.00228 г) персульфата аммония (ПСА). Реакционную смесь нагревали при температуре 600С в течение 5 часов. После окончания реакции реакционную смесь постепенно вливают в сухой ацетон порциями. ПЛДАА отфильтровывают на воронке Бюхнера, тщательно промывают сухим ацетоном, затем в эксикаторе сушат над оксидом фосфора (V) до постоянного веса. Поли- лактат N,N- ДАА - полимер бежевого цвета с разложением при 406.6 20С. Выход полимера 75%, ηприв. =0.38 дл/г
(0.5 N растворе NaCl), что соответствует молекулярной массе ММ≈24873.
Пример 3. В одногорлую колбу снабженную мешалкой, термометром, обратным холодильником помещают 4.5г (0.2 моль) ЛДАА, 30 мл бидистиллированной воды и 5.0×10-3 моль/л(0.00228 г) персульфата аммония (ПСА). Реакционную смесь нагревали при температуре 800С в течение 5 часов. После окончания реакции реакционную смесь постепенно вливают в сухой ацетон порциями. ПЛДАА отфильтровывают на воронке Бюхнера, тщательно промывают сухим ацетоном, затем в эксикаторе сушат над оксидом фосфора (V) до постоянного веса. Поли-лактат N,N- ДАА - полимер бежевого цвета с разложением при 406.6 20С. Выход полимера 85%, ηприв. =0.45 дл/г
(0.5 N растворе NaCl), ММ≈25568.
Комплексообразующие свойства поли-лактат N,N-диаллилакриламида (ПЛДАА) [ηприв.=0.35 дл/г] были исследованы фотоколометрическим способом на катионы (Fe+3), меди (Сu+2), кобальта (Со+2). Значения концетрации ионов металлов в образующихся комплексах при добавлении 0,1% -водного раствора гомополимера ПЛДАА в растворы солей металлов, при рН= 5,5, t=250C, а также рабочие значения λ приведены в таблице 2.
Значение концентрации ионов металлов в комплексе
Таблица 2
Катион металла, Меn+ | λ,нм | Концентрация ионов металлов в комплексе, мг-ион/л |
Fe+3 | 625 | 3,68x10-5 |
Сu+2 | 625 | 4,15x10-5 |
Со+2 | 490 | 2,28x10-5 |
Технический результат изобретения заключается в получении полиэлектролитов с высокой молекулярной массой и в расширении ассортимента полимеров диаллильной природы. Предлагаемый полиэлектролит обладает высокими комплексообразующими свойствами, с регулируемым кислотно-основным и гидрофильно-гидрофобным балансом, который может быть использован в качестве флокулянтов, коагулянтов, структураторов почв, пролонгаторов лекарственных средств.
Фиг. ИК-спектр поли-лактат N,N – диаллилакриламида
Поли-лактат N,N-диаллилакриламида формулы
,
где n=93-112, в качестве полиэлектролита диаллильной природы.