Способ получения водостойкой пленки на основе поливинилового спирта

Изобретение относится к способу модификации плёнок поливинилового спирта. Описывается способ получения водостойкой плёнки поливинилового спирта, заключающийся в нагреве указанной плёнки до температуры 100-150 °С и воздействии на нее микроволнового излучения в течение 5-10 минут. Достигаемый при этом технический результат заключается в практически полном отсутствии побочных продуктов.

 

Изобретение относится к способам модификации полимеров с целью расширения области применения функциональных полимеров и композиций на их основе. Гидрофильные полимеры, такие, например, как поливиниловый спирт (ПВС), находят широкое применение в медицине, биохимии. Придание им водостойких свойств позволит использовать такие полимеры в водных средах в качестве фильтров воды, сорбентов, бионосителей и т.п.

В литературе описаны различные способы перевода ПВС в нерастворимую форму. Наиболее распространенным является способ придания полиспирту водостойких свойств за счет структурирования в присутствии сшивающих агентов, в частности эпихлоргидрина [Jiang Bo, Study on PVA Hydrogel Crosslinked by Epichlorohydrin // J. Appl. Polym. Sci., 1992, v.46, p.783-786]. В этом случае к водному раствору ПВС добавляли эпихлоргидрин, затем медленно добавляли щелочь. Смесь оставляли на двое-трое суток (в зависимости от концентрации сшивающего агента) при комнатной температуре. Способ основан на дополнительном введении химических реагентов, что снижает “чистоту” конечного полимера. Многие из вводимых сшивающих агентов небезразличны при медицинском использовании и требуют получения сертификатов. Кроме того, для закрепления структурирования систему на основе ПВС и сшивающего агента дополнительно подвергают термообработке, УФ-облучению и т.д.

Более технологичным и экологически чистым является способ перевода ПВС в нерастворимую форму за счет одного теплового воздействия, этот способ и является наиболее близким по технической сущности предлагаемому изобретении [Ушаков С.Н. “Поливиниловым спирт и его производные”, в 2-х томах. Изд. АН СССР - М.Л. 1960 г]. При повышенной температуре макромолекулы ПВС подвергаются дегидратации с образованием межмолекулярных эфирных мостиков. Реакция дегидратации (структурирования) осуществляется при Т=100-160°С в течение длительного времени (30-180 минут).

Однако выдерживание пленок ПВС при повышенной температуре на воздухе вызывает протекание побочных реакций, в частности в макромолекуле образуются двойные связи, которые создают сопряженную систему, полимер при этом окрашивается в темно-коричневый цвет.что свидетельствует о глубоких превращениях в макромолекуле.

Техническим результатом настоящего изобретения является способ получения водостойких пленок поливинилового спирта и мягких условиях, практически исключающих образование побочных продуктов.

Данный технический результат достигается предлагаемым способом, заключающимся в воздействии микроволнового облучения в течение 5-10 минут. Одновременное воздействие температуры (100-150°С) и МВ-излучения приводит к структурированию полимера. Источником электромагнитного поля служила печь MDS-2000(CEM Corp., USA) с частотой 2,45 ГГц.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Прототип. Пример 1. Для формирования пленок исходный ПВС с молекулярной массой 77000-100000 в виде порошка растворяли в воде и готовили 8% водный раствор. Затем раствор поливали на стеклянные подложки и после испарения растворителя готовые пленки подвергали термическому воздействию при 100°С в течение 120 минут. После термического воздействия пленки многократно промывали в воде. По количеству оставшегося полимера определяли степень структурирования, т.е. величину геля, которая составила в данном случае 73-75%.

Пример 2. Пленки готовили по примеру 1, но готовые пленки помещали в микроволновую печь, время воздействия - 10 минут, за это время пленки нагревались до 100°С. Величина геля составила 96-98%.

Пример 3. Пленки готовили по примеру 1, готовые пленки подвергали МВ-воздействию в течение 8 минут, конечная температура образца после облучения 120°С, величина геля - 98-100%.

Пример 4. Пленку ПВС готовили по примеру 1, образец подвергали МВ-облучению в течение 5 минут, конечная температура - 150°С. Величина геля - 98-100%.

Таким образом, обработка микроволновым облучением позволяет переводить поливиниловый спирт в водостойкую форму в мягких условиях. МВ-облучение дает возможность сократить время воздействия в 6-10 раз, при этом оптимальной температурой МВ-воздействия является Т=120°С, т.е. температура, при которой практически не происходит образование побочных продуктов. Кроме того, низкая температура МВ-воздействия позволит использовать широко применяемые в промышленности и недорогие матрицы на основе полиолефинов.

Способ получения водостойкой пленки поливинилового спирта путем нагрева указанной пленки до 100-150°С, отличающийся тем, что пленку подвергают воздействию микроволнового облучения в течение 5-10 мин.