Способ получения гидрогелей

 

Изобретение относится к способу получения гидрогелей, которые могут найти применение при изготовлении водонаполненных взрывчатых композиций. Изобретение направлено на расширение арсенала гидрогелей с повышенным содержанием неорганического окислителя. Способ заключается в смешении водного раствора Na-соли поли-5-винилтетразола с аммиачной селитрой и водным раствором Cr₂(SO₄)₃, при этом процесс проводят при 5-24°С и времени гелеобразования 5-10 с. 1 табл.

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.

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.

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.

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.

Технический результат изобретения - получение новых композитов на основе Na-соли поли-5-винилтетразола, расширяющих арсенал гидрогелей, обладающих устойчивостью и повышенным содержанием неорганического окислителя.

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.

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.

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.%.

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.

Изобретение иллюстрируется примерами 1 - 17, приведенными в таблице.

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.

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%.

Гелеобразные композиты пригодны при изготовлении водонаполненных взрывчатых систем.

Результаты испытаний приведены в таблице.

Формула изобретения

Способ получения гидрогелей путем смешения водного раствора загустителя с аммиачной селитрой и водным раствором соли Cr⁺³, отличающийся тем, что к водному раствору загустителя, в качестве которого используют Na-соль поли-5-винилтетразола в количестве 2 - 5 мас.%, добавляют аммиачную селитру в количестве 30 - 50 мас.% и водный раствор Cr₂(SO₄)₃ в количестве 0,03 - 0,21 мас. %, при этом процесс проводят при 5 - 24^oС, преимущественно 20 - 24^oС и времени гелеобразования 5 - 10 с.

РИСУНКИ

Рисунок 1