RU2634428C2 - Способ получения суперабсорбента, содержащего микроэлементы - Google Patents
Способ получения суперабсорбента, содержащего микроэлементы Download PDFInfo
- Publication number
- RU2634428C2 RU2634428C2 RU2016110329A RU2016110329A RU2634428C2 RU 2634428 C2 RU2634428 C2 RU 2634428C2 RU 2016110329 A RU2016110329 A RU 2016110329A RU 2016110329 A RU2016110329 A RU 2016110329A RU 2634428 C2 RU2634428 C2 RU 2634428C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- acrylamide
- solution
- temperature
- chloride
- glycol dimethacrylate
- Prior art date
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 22
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims abstract description 18
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims abstract description 11
- XFCMNSHQOZQILR-UHFFFAOYSA-N 2-[2-(2-methylprop-2-enoyloxy)ethoxy]ethyl 2-methylprop-2-enoate Chemical compound CC(=C)C(=O)OCCOCCOC(=O)C(C)=C XFCMNSHQOZQILR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- HRPVXLWXLXDGHG-UHFFFAOYSA-N Acrylamide Chemical compound NC(=O)C=C HRPVXLWXLXDGHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-N Methacrylic acid Chemical compound CC(=C)C(O)=O CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000011837 N,N-methylenebisacrylamide Substances 0.000 claims abstract description 6
- ZIUHHBKFKCYYJD-UHFFFAOYSA-N n,n'-methylenebisacrylamide Chemical compound C=CC(=O)NCNC(=O)C=C ZIUHHBKFKCYYJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 229920001661 Chitosan Polymers 0.000 claims abstract description 5
- 229920002472 Starch Polymers 0.000 claims abstract description 5
- GVPFVAHMJGGAJG-UHFFFAOYSA-L cobalt dichloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Co+2] GVPFVAHMJGGAJG-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 5
- 150000004676 glycans Chemical class 0.000 claims abstract description 5
- 229920001282 polysaccharide Polymers 0.000 claims abstract description 5
- 239000005017 polysaccharide Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000008107 starch Substances 0.000 claims abstract description 5
- 235000019698 starch Nutrition 0.000 claims abstract description 5
- 229910021586 Nickel(II) chloride Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- QMMRZOWCJAIUJA-UHFFFAOYSA-L nickel dichloride Chemical compound Cl[Ni]Cl QMMRZOWCJAIUJA-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 4
- JJBFVQSGPLGDNX-UHFFFAOYSA-N 2-(2-methylprop-2-enoyloxy)propyl 2-methylprop-2-enoate Chemical compound CC(=C)C(=O)OC(C)COC(=O)C(C)=C JJBFVQSGPLGDNX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 14
- 229920006037 cross link polymer Polymers 0.000 claims description 11
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910021580 Cobalt(II) chloride Inorganic materials 0.000 claims description 4
- -1 (methyl) ethyloxyethyl methacrylate Chemical compound 0.000 claims description 3
- 229910021577 Iron(II) chloride Inorganic materials 0.000 claims description 3
- NMCUIPGRVMDVDB-UHFFFAOYSA-L iron dichloride Chemical compound Cl[Fe]Cl NMCUIPGRVMDVDB-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 3
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 abstract description 6
- 239000002689 soil Substances 0.000 abstract description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 5
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 abstract description 4
- FBAFATDZDUQKNH-UHFFFAOYSA-M iron chloride Chemical compound [Cl-].[Fe] FBAFATDZDUQKNH-UHFFFAOYSA-M 0.000 abstract 4
- CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-M Methacrylate Chemical compound CC(=C)C([O-])=O CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-M 0.000 abstract 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 2-Propenoic acid Natural products OC(=O)C=C NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 17
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 9
- 229940117913 acrylamide Drugs 0.000 description 8
- SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 2-(2-methoxy-5-methylphenyl)ethanamine Chemical compound COC1=CC=C(C)C=C1CCN SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 7
- PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N Styrene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1 PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229920001477 hydrophilic polymer Polymers 0.000 description 5
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O Ammonium Chemical compound [NH4+] QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 4
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 description 4
- 239000003431 cross linking reagent Substances 0.000 description 4
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 description 4
- 150000003839 salts Chemical group 0.000 description 4
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 description 3
- OZAIFHULBGXAKX-UHFFFAOYSA-N 2-(2-cyanopropan-2-yldiazenyl)-2-methylpropanenitrile Chemical compound N#CC(C)(C)N=NC(C)(C)C#N OZAIFHULBGXAKX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KWOLFJPFCHCOCG-UHFFFAOYSA-N Acetophenone Chemical compound CC(=O)C1=CC=CC=C1 KWOLFJPFCHCOCG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 2
- VEQPNABPJHWNSG-UHFFFAOYSA-N Nickel(2+) Chemical compound [Ni+2] VEQPNABPJHWNSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ISAOCJYIOMOJEB-UHFFFAOYSA-N benzoin Chemical compound C=1C=CC=CC=1C(O)C(=O)C1=CC=CC=C1 ISAOCJYIOMOJEB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 2
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001429 cobalt ion Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 2
- 238000007334 copolymerization reaction Methods 0.000 description 2
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 2
- FQPSGWSUVKBHSU-UHFFFAOYSA-N methacrylamide Chemical compound CC(=C)C(N)=O FQPSGWSUVKBHSU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001453 nickel ion Inorganic materials 0.000 description 2
- JRKICGRDRMAZLK-UHFFFAOYSA-L peroxydisulfate Chemical compound [O-]S(=O)(=O)OOS([O-])(=O)=O JRKICGRDRMAZLK-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 2
- REWARORKCPYWIH-UHFFFAOYSA-N 1-(prop-2-enoylamino)butan-2-ylphosphonic acid Chemical compound CCC(P(O)(O)=O)CNC(=O)C=C REWARORKCPYWIH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LVKKFNORSNCNPP-UHFFFAOYSA-N 2,2-bis(prop-2-enoylamino)acetic acid Chemical compound C=CC(=O)NC(C(=O)O)NC(=O)C=C LVKKFNORSNCNPP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XHZPRMZZQOIPDS-UHFFFAOYSA-N 2-Methyl-2-[(1-oxo-2-propenyl)amino]-1-propanesulfonic acid Chemical compound OS(=O)(=O)CC(C)(C)NC(=O)C=C XHZPRMZZQOIPDS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OMIGHNLMNHATMP-UHFFFAOYSA-N 2-hydroxyethyl prop-2-enoate Chemical compound OCCOC(=O)C=C OMIGHNLMNHATMP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LSRPLKNLQGMCNR-UHFFFAOYSA-N 2-methyl-6-sulfohex-2-enoic acid Chemical compound OC(=O)C(C)=CCCCS(O)(=O)=O LSRPLKNLQGMCNR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HIWGDJVTAWTBNH-UHFFFAOYSA-N 2-methylidene-5-sulfopentanoic acid Chemical compound OC(=O)C(=C)CCCS(O)(=O)=O HIWGDJVTAWTBNH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000003903 2-propenyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])=C([H])[H] 0.000 description 1
- WHNPOQXWAMXPTA-UHFFFAOYSA-N 3-methylbut-2-enamide Chemical compound CC(C)=CC(N)=O WHNPOQXWAMXPTA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- IKHGUXGNUITLKF-UHFFFAOYSA-N Acetaldehyde Natural products CC=O IKHGUXGNUITLKF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GAWIXWVDTYZWAW-UHFFFAOYSA-N C[CH]O Chemical group C[CH]O GAWIXWVDTYZWAW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920002134 Carboxymethyl cellulose Polymers 0.000 description 1
- 229920001744 Polyaldehyde Polymers 0.000 description 1
- 244000028419 Styrax benzoin Species 0.000 description 1
- 235000000126 Styrax benzoin Nutrition 0.000 description 1
- 235000008411 Sumatra benzointree Nutrition 0.000 description 1
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 description 1
- 229940009868 aluminum magnesium silicate Drugs 0.000 description 1
- WMGSQTMJHBYJMQ-UHFFFAOYSA-N aluminum;magnesium;silicate Chemical compound [Mg+2].[Al+3].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] WMGSQTMJHBYJMQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- WPKYZIPODULRBM-UHFFFAOYSA-N azane;prop-2-enoic acid Chemical compound N.OC(=O)C=C WPKYZIPODULRBM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229960002130 benzoin Drugs 0.000 description 1
- 229920002988 biodegradable polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000004621 biodegradable polymer Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000001768 carboxy methyl cellulose Substances 0.000 description 1
- 235000010948 carboxy methyl cellulose Nutrition 0.000 description 1
- 239000008112 carboxymethyl-cellulose Substances 0.000 description 1
- 125000004386 diacrylate group Chemical group 0.000 description 1
- XPPKVPWEQAFLFU-UHFFFAOYSA-J diphosphate(4-) Chemical compound [O-]P([O-])(=O)OP([O-])([O-])=O XPPKVPWEQAFLFU-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 1
- 235000011180 diphosphates Nutrition 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 150000002170 ethers Chemical class 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000004108 freeze drying Methods 0.000 description 1
- 150000002334 glycols Chemical class 0.000 description 1
- 235000019382 gum benzoic Nutrition 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 229920002521 macromolecule Polymers 0.000 description 1
- 125000005395 methacrylic acid group Chemical class 0.000 description 1
- 125000002496 methyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 description 1
- 239000011785 micronutrient Substances 0.000 description 1
- 235000013369 micronutrients Nutrition 0.000 description 1
- OVHHHVAVHBHXAK-UHFFFAOYSA-N n,n-diethylprop-2-enamide Chemical compound CCN(CC)C(=O)C=C OVHHHVAVHBHXAK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229940088644 n,n-dimethylacrylamide Drugs 0.000 description 1
- YLGYACDQVQQZSW-UHFFFAOYSA-N n,n-dimethylprop-2-enamide Chemical compound CN(C)C(=O)C=C YLGYACDQVQQZSW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QNILTEGFHQSKFF-UHFFFAOYSA-N n-propan-2-ylprop-2-enamide Chemical compound CC(C)NC(=O)C=C QNILTEGFHQSKFF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- USHAGKDGDHPEEY-UHFFFAOYSA-L potassium persulfate Chemical compound [K+].[K+].[O-]S(=O)(=O)OOS([O-])(=O)=O USHAGKDGDHPEEY-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 150000003254 radicals Chemical class 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 238000009738 saturating Methods 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 229920000247 superabsorbent polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
- 239000011573 trace mineral Substances 0.000 description 1
- 235000013619 trace mineral Nutrition 0.000 description 1
- VPYJNCGUESNPMV-UHFFFAOYSA-N triallylamine Chemical compound C=CCN(CC=C)CC=C VPYJNCGUESNPMV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L15/00—Chemical aspects of, or use of materials for, bandages, dressings or absorbent pads
- A61L15/16—Bandages, dressings or absorbent pads for physiological fluids such as urine or blood, e.g. sanitary towels, tampons
- A61L15/22—Bandages, dressings or absorbent pads for physiological fluids such as urine or blood, e.g. sanitary towels, tampons containing macromolecular materials
- A61L15/28—Polysaccharides or their derivatives
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L15/00—Chemical aspects of, or use of materials for, bandages, dressings or absorbent pads
- A61L15/16—Bandages, dressings or absorbent pads for physiological fluids such as urine or blood, e.g. sanitary towels, tampons
- A61L15/42—Use of materials characterised by their function or physical properties
- A61L15/60—Liquid-swellable gel-forming materials, e.g. super-absorbents
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
- C08F220/00—Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical or a salt, anhydride ester, amide, imide or nitrile thereof
- C08F220/02—Monocarboxylic acids having less than ten carbon atoms; Derivatives thereof
- C08F220/52—Amides or imides
- C08F220/54—Amides, e.g. N,N-dimethylacrylamide or N-isopropylacrylamide
- C08F220/56—Acrylamide; Methacrylamide
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L3/00—Compositions of starch, amylose or amylopectin or of their derivatives or degradation products
- C08L3/02—Starch; Degradation products thereof, e.g. dextrin
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L5/00—Compositions of polysaccharides or of their derivatives not provided for in groups C08L1/00 or C08L3/00
- C08L5/08—Chitin; Chondroitin sulfate; Hyaluronic acid; Derivatives thereof
Landscapes
- Polysaccharides And Polysaccharide Derivatives (AREA)
- Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
- Polymerisation Methods In General (AREA)
Abstract
Изобретение относится к химии высокомолекулярных соединений, в частности к способу получения сетчатых гидрофильных полимеров, которые могут найти применение в сельском хозяйстве для улучшения структуры почв и запасания почвенной влаги в засушливых регионах. Способ получения гидрофильного сшитого полимера заключается в том, что к раствору полисахарида в водном растворе уксусной кислоты, содержащем 0,1-2,5 масс. % хлорида железа(II), или хлорида кобальта(II), или хлорида никеля(II), при температуре 20-40°С прибавляют 0,01-0,30 мас. % пероксида водорода. Затем реакционную смесь выдерживают при интенсивном перемешивании в течение 15-40 минут. После этого в реакционную массу вводят раствор акриламида в (мет)акриловой кислоте или N,N-ди(метил)этилоксиэтилметакрилате в соотношении 0,1:0,9÷0,9:0,1 мольных долей, и 0,1-10,0 мас. % N,N-метилен-бис-акриламида или диэтиленгликольдиметакрилата, пропиленгликольдиметакрилата. Реакционную массу выдерживают при перемешивании в течение 3-х часов при температуре 20-40°С и лиофильно сушат. В качестве полисахарида используют хитозан или крахмал. Изобретение позволяет получить полимер, проявляющий свойства суперабсорбента и обладающий способностью поглощать большое количество воды. 1 з.п. ф-лы, 4 пр.
Description
Изобретение относится к химии высокомолекулярных соединений, в частности к способам получения сетчатых гидрофильных полимеров, относящихся к суперабсорбентам, обладающих способностью поглощать большое количество воды и содержащих в качестве необходимых для вегетации растений микроэлементов ионы железа, кобальта и никеля, который может быть использован в сельском хозяйстве при засухе.
Известны три подхода к получению сшитых полимеров, но каждый из них или основан на использовании дорогостоящих исходных компонентов, или требует применения дорогостоящего оборудования. Кроме этого, отсутствуют данные о получении суперабсорбентов, содержащих микроэлементы. Поэтому устранение этих недостатков является важной и необходимой задачей.
Известен способ получения сшитого полимера, проявляющего свойства свойства суперабсорбента [Е.Л. Жданкович, В.М. Анненкова, В.М. Анненков, Л.Г. Ерофеева, Д.В. Владимиров "Тройной сополимер акриловой кислоты, аммонийной соли акриловой кислоты и стирола в качестве суперабсорбента" // Пат РФ №2128191, МКП С08А 220/06, опубл. 1996 г.]. В соответствии с этим суперабсорбент получают сополимеризацией акриловой кислоты и стирола при 100-120°С в присутствии аммиака, персульфата калия и алюмомагнезиального силиката в качестве сшивающего агента. Полученный таким образом суперабсорбент способен поглощать 2553-4000 г воды на 1 г сшитого полимера. Недостатком этого способа получения является использование сложных гетерофазных, многокомпонентных исходных предполимеризационных систем, включающих высокотоксичный и пожароопасный стирол, необходимость использования высоких температур.
Указанные недостатки снижают привлекательность его для промышленного производства.
Известен другой способ получения полимеров, абсорбирующих жидкости [Д. Штокхаузен, Х.-Г. Хартан, Г. Брем, Г. Ионас, Б. Месснер, К. Пфлюгер "Абсорбирующие жидкость полимеры и их получение"// Пат. РФ 2193045); МПК C08F 220/06, А6115/60, опубл. 9.1996 г.], согласно которому сшитый полимер получают радикальной сополимеризацией аллилполиэтиленгликолевых эфиров (мет)акриловой кислоты, метилполиэтиленгликолевых эфиров (мет)акриловой кислоты в присутствии в качестве сшивающего агента триметилолпропаноксиэтилат(мет)акриловых эфиров, глицеринооксиэтилат (мет)акриловых эфиров, пентаэритритоксиэтилат(мет)акриловых эфиров, полиэтиленгликоль-ди(мет)акриловых эфиров и соответственно ди-, триаллиламина, N,N-метилен-бис-акриламида или бисакриламидоуксусной кислоты. Полученные таким способом суперабсорбенты способны впитывать водные растворы даже при механической нагрузке. К числу недостатков данного технического решения относятся: использование дорогостоящих мономеров - аллиловых и (мет)акриловых эфиров полиэтиленгликолей, сложный состав исходной мономерной смеси и многостадийность синтеза.
В патенте [G. Herth, М. Dannehl, N. Steiner "Water-soluble or water-swellable polymers, particularly water-soluble or water-swellable copolymers made of acryl-amide and least one ionic comonomer having a low residual monomer concentration" // US Pat. 7973095 (2006) C08F 2/16; C08F 220/56, опубл. 2001 г.] для получения суперабсорбента используют менее сложный состав исходной смеси сомономеров: один из акриловых мономеров (или их смесь) - акриловая кислота, метакриловая кислота, акриламид, метакриламид, N,N-диметилакриламид в условиях фотоинициирования.
Акриламидометилпропансульфоновая кислота, гидроксиэтил- и гидроксипропиловые эфиры акриловой или метакриловой кислот и др. В качестве сшивающего агента - различные диакрилаты, ди- и олигоэпоксиды, ди- и полиальдегиды и др. Также предложенный способ предусматривает использование фотоинициатора, например бензоина или его производных, азо-бис-изобутиронитрила, азо-бис-(2-аминопропан)гидрохлорида, ацетофенона и др. Полимеризацию проводят в адиабатических условиях при температуре -20-50°С. Недостатками данного способа является использование дорогостоящих фотоинициаторов и специальной аппаратуры, а также использование сшивающего агента до 10 мас. % не позволяет получать редко сшитые полимеры и, соответственно, количество поглощаемой влаги мало (количественные характеристики не приведены).
Известен способ получения сшитого гидрофильного полимера, проявляющего свойства суперабсорбента [В.И Лозинский, О.В. Заборина "Способ получения сшитого гидрофильного полимера, проявляющего свойства суперабсорбента // Патент РФ №2467017, C08F 2/00, опубл. 2012 г.], предусматривающий упрощение состава исходной смеси акриловых мономеров и повышения безопасности процесса. В качестве акрилового мономера используют N,N-диметилакриламид или его смесь с гидрофильными незаряженными и/или ионогенным акриловым сомономером (акриламид, метакриламид, N,N-диэтилакриламид, N-изопропилакриламид, 2-гидроксиэтилакрилат, N-акрилоил-2-гидроксиметил-1,3-пропандиол), а в качестве ионогенного сомономера - соль акриловой кислоты с щелочным металлом или аммонием, соль 3-сульфопропилакриловой кислоты с щелочным металлом или аммонием, соль 3-сульфопропилметакриловой кислоты с щелочным металлом или аммонием, соль акриламидометилпропанфосфоновой кислоты с щелочным металлом или аммонием. Для инициирования полимеризационного процесса используют окислительно-восстановительные системы: пероксид водорода - Fe2+, пирофосфат Mn3+ - ацетальдегид, персульфат - метабисульфит, персульфат - третичный амин и др. Температуру процесса поддерживают в интерале от -40°С до -5°С. Недостатком данного способа получения является использование отрицательных температур, что требует специального оборудования.
В патенте №2574722 описан способ получения сшитого гидрофильного полимера, проявляющего свойства суперабсорбента, основанный на включении в сетчатую полимерную структуру фрагментов биодеградируемых полимеров, которые при использовании в почве разлагаются, увеличивая при этом влагоемкость и насыщая почву необходимым для нормальной вегетации растений азотом.
Техническая задача состоит в разработке способа получения гидрофильного полимера, проявляющего свойства адсорбента, содержащего в качестве необходимых для вегетации растений микроэлементов ионы железа, кобальта и никеля на основе акриловых мономеров при комнатной температуре с включением в структуру его каркаса гидрофильных биодегадируемых фрагментов, способствующих увеличению количества поглощаемой воды в процессе их эксплуатации.
Технический результат достигается исключением из технологического процесса дорогостоящих исходных компонентов и сложного специального оборудования достигается тем, что в раствор (5 мас. %) полисахарида (хитозан, карбоксиметилцеллюлоза, крахмал) в 2% водном растворе уксусной кислоты, содержащем 0,1-2,5 мас. % хлорида железа (II), или хлорида кобальта(II) или хлорида никеля (II) при температуре 20-40°С прибавляют 0,01-0,30 мас. % пероксида водорода и при интенсивном перемешивании реакционную смесь выдерживают в течение 15-40 минут. Затем в реакционную массу вводят раствор акриламида в (мет)акриловой кислоте или N,N-ди(метил)этилоксиэтилметакрилате в соотношении 0,1:0,9÷0,9:0,1 мольных долей и 0,1-10,0 мас. % N,N-метилен-бис-акриламида или диэтиленгликольдиметакрилата, пропиленгликольдиметакрилата и реакционную массу при перемешивании выдерживают в течение 3-х часов при температуре 20-40°С. Реакционную массу подвергают лиофильной сушке с получением гидрофильного сшитого полимера со свойствами суперабсорбента с выпариваевым объемом в 5000-10000 весовых частей.
Реализация способа показана на конкретных примерах.
Пример 1
В трехгорлую колбу вносят 5 г хитозана в 100 мл 2% водного раствора уксусной кислоты, содержащего 1,2 г хлорида железа(II) при температуре 40°С прибавляют 2.0 г раствора пероксида водорода и при интенсивном перемешивании реакционную смесь выдерживают в течение 30 минут. Затем в реакционную массу при интенсивном перемешивании вводят раствор, содержащий 50 г акриламида, 5 г метакриловой кислоты и 0,5 г N,N-метилен-бис-акриламида, и реакционную массу при перемешивании выдерживают в течение трех часов при температуре 40°С. По окончании реакции реакционную массу лиофильно сушат. Выход сшитого полимера составил 49 г.
Пример 2
В трехгорлую колбу вносят 5 г хитозана в 100 мл 2% водного раствора уксусной кислоты, содержащего 1,2 г хлорида кобальта(II), при температуре 40°С прибавляют 2,0 г раствора пероксида водорода и при интенсивном перемешивании реакционную смесь выдерживают в течение 35 минут. Затем в реакционную массу при интенсивном перемешивании вводят раствор, содержащий 50 г акриламида, 5 г акриловой кислоты и 0,5 г диэтиленгликольдиметакрилата, и реакционную массу при перемешивании выдерживают в течение 3-х часов при температуре 40°С. По окончании реакции реакционную массу лиофильно сушат. Выход сшитого полимера составил 57 г.
Пример 3
В трехгорлую колбу вносят 5 г крахмала в 100 мл 2% водного раствора уксусной кислоты, содержащего 1,2 г хлорида никеля(II) при температуре 40°С прибавляют 2.0 г раствора пероксида водорода и при интенсивном перемешивании реакционную смесь выдерживают в течение 30 минут. Затем в реакционную массу при интенсивном перемешивании вводят раствор, содержащий 60 г акриламида в 9 г акриловой кислоты и 0,4 г N,N-метилен-бис-акриламида. и реакционную массу при перемешивании выдерживают в течение 3-х часов при температуре 40°С. По окончании реакции реакционную массу лиофильно сушат. Выход сшитого полимера составил 71 г.
Пример 4
В трехгорлую колбу вносят 5 г крахмала в 100 мл воды, содержащей 1,2 г хлорида кобальта(II), при температуре 40°С прибавляют 2.0 г раствора пероксида водорода и при интенсивном перемешивании реакционную смесь выдерживают в течение 40 минут. Затем в реакционную массу при интенсивном перемешивании вводят раствор, содержащий 50 г акриламида в 8 г акриловой кислоты и 0,5 г диэтиленгликольдиметакрилата, и реакционную массу при перемешивании выдерживают в течение 3-х часов при температуре 40°С. По окончании реакции реакционную массу лиофильно сушат. Выход сшитого полимера составил 64 г.
Предлагаемое изобретение найдет широкое применение в различных прикладных областях, в частности в сельском хозяйстве для улучшения структуры почв и запасания почвенной влаги в засушливых регионах ["Modern Superabsorbent Polymer Technology", Eds. F.L. Buchholz, A.T. Graham, J. Wiley & Sons, 1997].
Claims (2)
1. Способ получения гидрофильного сшитого полимера со свойствами суперабсорбента, характеризующийся тем, что в раствор (5 мас. %) полисахарида в 2% водном растворе уксусной кислоты, содержащем 0,1-2,5 мас. % хлорида железа(II), или хлорида кобальта(II), или хлорида никеля(II), при температуре 20-40°С прибавляют 0,01-0,30 мас. % пероксида водорода и при интенсивном перемешивании реакционную смесь выдерживают в течение 15-40 минут, а в реакционную массу вводят раствор акриламида в (мет)акриловой кислоте или N,N-ди(метил)этилоксиэтилметакрилате в соотношении 0,1:0,9÷0,9:0,1 мольных долей и 0,1-10,0 мас. % N,N-метилен-бис-акриламида или диэтиленгликольдиметакрилата, пропиленгликольдиметакрилата и реакционную массу при перемешивании выдерживают в течение 3-х часов при температуре 20-40°С, лиофильно сушат.
2. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что в качестве полисахарида используют хитозан или крахмал.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016110329A RU2634428C2 (ru) | 2016-03-21 | 2016-03-21 | Способ получения суперабсорбента, содержащего микроэлементы |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016110329A RU2634428C2 (ru) | 2016-03-21 | 2016-03-21 | Способ получения суперабсорбента, содержащего микроэлементы |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2016110329A RU2016110329A (ru) | 2017-09-26 |
| RU2634428C2 true RU2634428C2 (ru) | 2017-10-30 |
Family
ID=59930869
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016110329A RU2634428C2 (ru) | 2016-03-21 | 2016-03-21 | Способ получения суперабсорбента, содержащего микроэлементы |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2634428C2 (ru) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2715380C1 (ru) * | 2019-06-14 | 2020-02-27 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный университет" (ФГБОУ ВО "ВГУ") | Способ получения влагопоглощающего композиционного полимерного материала с микробиологическими добавками |
| RU2763736C1 (ru) * | 2020-12-30 | 2021-12-30 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный университет инженерных технологий" (ФГБОУ ВО "ВГУИТ") | Способ получения композитного суперабсорбирующего полимера на основе хитозана с улучшенной влагопоглощающей способностью |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2089561C1 (ru) * | 1994-07-21 | 1997-09-10 | Акционерное общество закрытого типа Научно-внедренческая фирма "АСПА" | Способ получения сополимеров с высокой влагоудерживающей способностью |
| RU2126023C1 (ru) * | 1992-03-05 | 1999-02-10 | Штокхаузен Гмбх Унд Ко. Кг | Полимерная композиция и способ ее получения |
| RU2243975C2 (ru) * | 1999-03-05 | 2005-01-10 | Штокхаузен Гмбх Унд Ко. Кг | Порошкообразные сшитые абсорбирующие водные жидкости, а также кровь, полимеры, способ их получения и их применение |
| RU2574722C1 (ru) * | 2014-12-09 | 2016-02-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный университет" ФГБОУ ВПО "ВГУ" | Способ получения гидрофильного сшитого полимера со свойствами суперабсорбента |
-
2016
- 2016-03-21 RU RU2016110329A patent/RU2634428C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2126023C1 (ru) * | 1992-03-05 | 1999-02-10 | Штокхаузен Гмбх Унд Ко. Кг | Полимерная композиция и способ ее получения |
| RU2089561C1 (ru) * | 1994-07-21 | 1997-09-10 | Акционерное общество закрытого типа Научно-внедренческая фирма "АСПА" | Способ получения сополимеров с высокой влагоудерживающей способностью |
| RU2243975C2 (ru) * | 1999-03-05 | 2005-01-10 | Штокхаузен Гмбх Унд Ко. Кг | Порошкообразные сшитые абсорбирующие водные жидкости, а также кровь, полимеры, способ их получения и их применение |
| RU2574722C1 (ru) * | 2014-12-09 | 2016-02-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный университет" ФГБОУ ВПО "ВГУ" | Способ получения гидрофильного сшитого полимера со свойствами суперабсорбента |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2715380C1 (ru) * | 2019-06-14 | 2020-02-27 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный университет" (ФГБОУ ВО "ВГУ") | Способ получения влагопоглощающего композиционного полимерного материала с микробиологическими добавками |
| RU2763736C1 (ru) * | 2020-12-30 | 2021-12-30 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный университет инженерных технологий" (ФГБОУ ВО "ВГУИТ") | Способ получения композитного суперабсорбирующего полимера на основе хитозана с улучшенной влагопоглощающей способностью |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2016110329A (ru) | 2017-09-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Chen et al. | Synthesis and characterization of a novel superabsorbent polymer of N, O-carboxymethyl chitosan graft copolymerized with vinyl monomers | |
| US4340706A (en) | Alkali metal acrylate or ammonium acrylate polymer excellent in salt solution-absorbency and process for producing same | |
| Liu et al. | Synthesis of a slow‐release and superabsorbent nitrogen fertilizer and its properties | |
| CN102060959B (zh) | 一种聚丙烯酸保水剂的制备方法 | |
| CN103214616B (zh) | 一种多孔状高吸水性树脂的制备方法 | |
| CN103224635A (zh) | 一种复合型淀粉改性高吸水树脂的制备方法 | |
| CN106117443A (zh) | 淀粉接枝丙烯酸丙烯酰胺的三元共聚物树脂的合成方法 | |
| CN105733159A (zh) | 一种半互穿型吸水树脂颗粒的制备方法 | |
| CN101935380B (zh) | 以羧甲基马铃薯淀粉为原料制备含钾和氮元素高吸水树脂的方法 | |
| CN106565913A (zh) | 一种尿素包裹型纤维素基高吸水树脂的制备方法 | |
| RU2634428C2 (ru) | Способ получения суперабсорбента, содержащего микроэлементы | |
| CN101691416A (zh) | 马铃薯淀粉磷酸酯接枝共聚丙烯酸及其钠盐制备具有交联结构的高吸水树脂的方法 | |
| MXPA00004868A (es) | Procedimiento para la preparacion de polimerizados solubles en agua o hinchables con agua con contenido monomerico residual muy bajo, productos asi preparados y su | |
| CN108017750A (zh) | 一种温敏水凝胶保水剂及其制备方法和应用 | |
| RU2715380C1 (ru) | Способ получения влагопоглощающего композиционного полимерного материала с микробиологическими добавками | |
| CN101440144A (zh) | 两性离子缔合型高吸水树脂及其制备方法 | |
| CN103864992B (zh) | 一种利用芦苇制备高吸水性树脂的方法 | |
| CN102702425B (zh) | 一种抗盐性阳离子型高吸水树脂及其制备方法与应用 | |
| CN103374104B (zh) | 高吸水性树脂的制法 | |
| RU2574722C1 (ru) | Способ получения гидрофильного сшитого полимера со свойствами суперабсорбента | |
| CN103059223B (zh) | α-马铃薯淀粉接枝共聚合成高吸水树脂的方法 | |
| JPH0323567B2 (ru) | ||
| KATO et al. | Synthesis of novel biodegradable superabsorbent polymer using chitosan for desert land development | |
| CN101880351B (zh) | 一种水溶液聚合法微晶白云母复合磺酸型高吸水树脂的制备方法 | |
| Venkatachalam et al. | Synthesis and evaluation of trimethylolpropane triacrylate crosslinked superabsorbent polymers for conserving water and fertilizers |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190322 |