SU511016A3 - Способ получени катионного карбоксамидного полимера - Google Patents

Description

(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КАТИОННОГО КАРБОКСАМИДНОГО ПОЛИМЕРА

получение по 1езных полимеров, модифицированных в отношении катионных свойств.

Найдено, что в случае суспеидировани  порошкообразного полиакриламида в смеси воды с органическим растворителем, смешивающимс  с водой, но не способным раствор ть полиакриламид, образуетс  суспензи .

Если эту суспензию затем подвергать аминоалкилированию , то при этом становитс  возможным получить полимер, модифицированный в отношении катионных свойств, в порошкообразном виде, причем реакцию можно проводить при таких м гких услови х, как комна1-на  температура; форма частиц полимера при этих услови х не подвергаетс  каким-либо изменени м.

Предлагают процесс получени  твердых (порошкообразных ) водорастворимых катионных карбоксамидных полимеров путем реакции взаимодействи  суспендированного высокомолекул рного карбоксамидного полимера с формальдегидом и амином или же с аддуктом амина и формальдегида. Така  реакци  носит наименование реакции аминоалкилировани  или реакции Манниха. Провод т ее в смеси волы с органическим растворителем, который сме;пиваетс  с водой, но не способен раствор чь карбамоильный полимер. Дл  собирани  твердых частиц полученную суспензию фильтруют.

Примеры оргапического растворител , смешивающегос  с водой, но не способного раствор ть карбамоильный полимер, включают метанол, этанол, н-пропанол, изопропанол, грег.-бутанол, ацетон, ацетонитрил, этиленгликоль , цропиленгликоль, диоксан, метилцеллозольв , этилцеллозольв и их смеси.

Смешанный растворитель, примен емый дл  реакции, представл ет однородную смесь воды с одним, но меньшей мере, органическим растворителем из числа упом нутых выше, причем содержание воды в смеси может составл ть 20-70 вес. %, предпочтительно 30- 00 вес. %.

Применение большего количества оргапического растворител  приводит к невыгодному замедлению скорости реакции аминоалкилировани . С другой стороны, применение избытка воды сверх указанного предельного значени  может приводить к ускорению хода реакции, но также к попутному ускорению чрезмерного набухапи  или же к чрезмерному растворению получающегос  катиопного полимера . По зтим причинам происходит образование блоков за счет агрегироваи  частиц полимера, чем затрудн етс  формирование порошкообразного полимера.

В качестве формальдегида,  вл ющегос  реагирующим веществом дл  реакции Манниха , можно использовать твердый параформальдегид , триоксан, водный раствор формальдегида или подобные им. Амином может быть первичный или вторичный амин. С целью эффективности проведени  процесса флокул ции и стабильности продукта, примен ют вторичный амин, например диметиламин, диэтиламин, дибутиламин, Д1)Э1аноламин, метиламинэтанол , морфолин, пиперидип.

Карбоксамидным (карбамоильным) полимером может быть полиакриламид, полиметакриламид или продукт совместной полимеризации , состо щий главным образом из акриламида или метакриламида в качестве мономерных звеньев. Этот полимер примен ют дл 

10 реакции в виде суспензии. Суспендированный полимер получают путем проводимой по радикальному типу осадительной полимеризации мономерного карбамоильного соединени  в системе растворитель - вода, подобной

15 описанной выше. Полимер подобного рода можно использовать как таковой. Можно порошкообразный карбоксамидный полимер, полученный по любому другому способу, перевести В форму суспензии и затем использовать

0 дл  реакции. В любом случае применение полимера, имеющего средний молекул рный вес свыше 100000, заслуживает предпочтени  с точки зрени  эффективности флокулл ции. Желательно, чтобы содержание карбоксамид5 ного полимера в суспензии составл ло 10- 30 вес. %, счита  на общее весовое количество примен емых материалов. Мол рное соотношение между Карбоксамидным полимером, формальдегидом и амином должно находитьс 

0 в пределах 1,0:0,1 - 1,0:0,1 - 1,0.

Реакцию провод т при 20-50°С и перемешивании . При этом получают полимер, имеющий 5-50 мол. % по степени осуществлени 

5 модификации по Манниху (этот показатель показывает пропорциональное соотношение между аминоалкилированными амидными группами и общим количеством амидных групп). Длительность проведени  реакции зависит от температуры реакции и обычно составл ет 1-5 ч. При проведении реакции амин можно использовать в эквимолекул рном или превышающем эквимолекул рное количество по отношению к формальдегиду.

5 Применение избыточного количества формальдегида вызывает желатинирование при определенных услови х проведени  реакции или же оказывает отрицательное вли ние на стабильность порошкообразного продукта с

0 течением времени. По завершении реакции образовавшуюс  суспензию фильтруют дл  отделени  полимера, который затем промывают и высушивают с целью получени  желательного порошкообразного модифицированного в

5 катионном отношении карбоксамидного полимера .

Порошкообразный катионный карбоксамидный полимер про вл ет превосходную флокуллирующую эффективность. Такой полимер

0 может быть также применен после реакции образовани  четвертичного продукта у аминовой половины, проводимой с участием диметилсульфата , алкилгалоидпроизводного и подобных им. Катионирование можно осуществл ть даже в том случае, когда карбамоильный иолимср i:,ieeT макролюлекул рныи вес пор дка нескольких ,;гк(и; мткчлионов-.

Возможно получить полимер, имеющий произвольно установленную степепь модификации по Манниху за счет проведени  реакции аминоалкилировапи  прп услови х, подобранных надлежащим образом. Заслуживает особого внимани  достижение эффекта, создающего эпоху в области, в которой эффективно действующих флокулл нтоБ не существовало, например ii области сточных вод, загр зненных органическими суспензи ми, а также промышленных сточных вод после бумажно-целлюлозных производств .

П р п м е р 1. В четырехгорлую двухлитровую колбу, снабженную обратным холодильником, термометром и мещалкой, номещают 200 г (2,82 моль) порошкообразного полиакриламида , имеющего средний молекул рный вес - 5-10- и смесь 633 г ацетона и 578 г воды. Затем к полученной смеси добавл ют 98,5 г {1,13 моль) морфолина и 35,7 г (1,13 моль) 95%-ного параформальдегида при перемешивании . Реакцию между компонентами смеси провод т при 40°С в течение 90 мин. По завершенпп реакции смесь охлаждают до 20°С и полученную суспензию фильтруют.

Влажный осадок, отжатый на фильтре, промывают несколько раз ацетоном и высушивают . Получают 245 г порошкообразного нолиакриламида , модифицированного в отношенин катионных свойств. Полученный указанным образом полимер, модифицированный в отпошении катионных свойств, имеет показатель степени модифицировани  по Мапниху, равный 21 мол. %.

Пример 2. Ааналогично описанному в примере 1, 200 г (2,82 моль) порошкообразного полиакрилампда, имеющего средний молекул рный вес 3,5-10, суспендируют в смеси 840 г метанола п 360 г воды, и затем добавл ют к полученной суспензии 63,0 г (0,85 моль) диэтиламина и 27,0 г (0,85 моль) 95%-ного нараформальдегида. Реакцию между компонентами смеси провод т прп 40-45 С в течение 60 мин при перемешивании. По завершении реакции полученную суспензию охлаждают и фильтруют. Влажный осадок, отжатый на фильтре, промывают холодным метанолом и высушивают. Получают 230 г порошкообразного полиакриламида, модифицированного в отношении катионных свойств, с показателем степени модифицировани  но Манниху, равНым 17,5 мол. %.

Пример 3. Провод т процесс по примеру 2 с тем от;1ичием, что вместо днэтила1мина и параформальдегида примен ют 87,5 г (0,85 моль) диэтиламинометанола. Получают 227 г порошкообразного полнакрпламнда, моднфнцированиого в отношении катионных свойств. Показатель степени модифицировани  по Манниху составл ет 22,0%.

Пример 4. В четырехгорлую литровую колбу, снабженную обратным холодильником, грубкой дл  подвода азота, термометром и

мешалкой помещают 130 г (1,38 моль) акрила мпда, 340 г воды, очищенной посредством ионного обмена, н 161 г ацетона. После получени  однородного раствора к

нему добавл ют 0,065 г персульфата кали  и 0,033 г бисульфита натри  в качестве ннпциатора нолимеризации. Затем провод т реакцию полимеризации при 50°С в течение 4 ч при перемешивании и в токе газообразного азота.

По завершении реакции получеииую суспензию полиакриламида, имеющего средний молекул рный вес --2-10, охлаждают до 30°С и добавл ют к суспензии 252 г ацетона, 83 г (0,73 моль) 40%-ного диметнламина н 23 г

(0,73 моль) 95%-ного параформальдегида. Далее провод т реакцию Манниха прг: 40°С в течение 30 мин. После этого к реакционной смеси добавл ют 41 г (0,37 моль) 40%-ного диметиламина и продолжают реакцию при

40°С дополиительно 90 мин. Полученную суспензию охлаждают и фильтруют. Влажный осадок, отжатый на фильтре, иромывают ацетоном и сушат. Получено 158 г порошкообразного полнакриламида, модифицированного в

отношении катионных свойств. Полученный указанным образом полимер имеет показатель степеии модифицировани  по Манннху, равный 25 мол. %.

Пример 5. Полимеризацию и амипоалкилирование провод т, как описано в примере 4 с тем отличием, что в качестве мономеров примен ют 117 г (1,65 моль) акриламида и 9,5 г (0,18 моль) акрилонитрила. Получают 150 г водорастворимого полимера, модифицированного в отношении катиоиных свойств. Показатель степени модифицировани  по Манпиху составл ет дл  этого полимера 23 мол. % на едииицу акриламида.

Пример 6. Готов т 0,1%-ные водные растворы каждого из полимеров, модифицированных в отношении катионных свойств и полученных по примерам 1-5, и добавл ют к каждому раствору 2%-ную дисперсию (рН4,4)

каолина, и онредел ют скорость осаждени  агрегированных частиц с применением 100 мл цветной трубки (дл  сравнени ). Результаты сравнени  скорости осаждени  дл  полимеров, приведенных в примерах, и дл  нродажного

жидкого катиоиного средства дл  образовани  хлопьев приведены в таблице.

Формула и 3 о б ) е т е и п г;

Claims (8)

1.Способ получени  катионного карбоксампдного полимера путем аминоалкилироваии  карбоксамидпого полимера формальдегИхТ,ом и амином в среде, состо щей из смеси воды с органическим растворителем, о т л и ч ающ и и с   тем, что, с целью упрощени  технологии получени  водорастворимого порошкообразного катионного полимера, в качестве органического растворител  используют иол рный растворитель, смешивающийс  с водой, но не раствор ющий полимер, и реакцию осуществл ют при 20-50°С.

2.Способ по п. 1, отличающийс  тем. что органический растворитель выбирают из группы, состо щей из метанола, этанола, н-пропанола, изопропанола, г; ег-бутанола, ацетона, ацетонитрила, этиленгликол , нропиленгликол , диоксана, метилцеллозольва т: зтилцеллозольва.

3.Способ ПО и. 1, от л и ч а ю ш, и и с   тем, что формальдегид использурот в злде параформальдегида , триоксапа и формалииа .

4.Способ но п. I, о т л и ч а ю щ и и с   тем, мго амии BijOiipaioT нз группы, состо щей из диметнламииа, диэтиламина, дибутиламина, ., мстнламиноэтанола, морфолипа л пиперидина.

5.Способ по нп. }, 3 и 4, отличающийс  тем, что реакцию ведут при мол рном соотиоше1;ии формальдегида, амина и карбоксампдного полимера, равном 0,1 -1,0:0,1 - 1,0: : 1,0, соответственно.

6.Способ по и. 1, отличающийс  тем, что реакцию аминоалкилировани  осуществл ют до степени модификации от 5 до

мол%.

50

7.Способ по п. 1, отличающийс  тем, что реакцию амнноалкилировани  осуществл .нют при весово. соотношении вода : органлческий растворитель, равном 20-70 : 80- 30.

8.Способ но п. i, отличающийс  1ем, что реакци;о ведут при концентрации карбоксамнд .того нолимепа в системе, равной 10- 30 пес%.