Способ получения водорастворимого полиэлектролита – структурообразователя почв

Номер полезной модели: 1671

Опубликовано: 15.09.2016

Авторы: Базарханқызы Айдана, Асанов Аманкайт Асанович

Скачать PDF файл.

Формула / Реферат

Полезная модель относится к коллоидной химии, а именно, к получению биологически совместимого, экологически безопасного водорастворимого полиэлектролита ВРПЭ структурообразователя почвы, путем гидролиза продукта сополимеризации винилацетата (ВА) с амидом метакриловой кислоты - метакриламидом (МАА) при их мольных соотношениях 1,0:2,0, 1,0:4,0, 1,0:6,0 в присутствии гидроксида калия которое может найти применение в сельском хозяйстве для структурирования почв, предотвращения пылеобразования, водной, ветровой, механической эрозии, для повышения плодородия, влагоудерживания, влагопоглощения, улучшения фильтрационных процессов, обеспечивающих миграцию полезных веществ, а также для закрепления грунтов, отвалов, подвижных песков, пылеподавления с целью устранения отрицательного влияния на окружающую среду.
Способ получения ВРПЭ - структурообразователя почв осуществляется путем сополимеризации ВА с МАА при оптимальном соотношении 1,0:2,0-6,0 моль, в водной среде в присутствии гидроксида калия (КОН), при соотношении к МАА= 0,40:1,0 моль, с добавлением персульфата калия K2S2O8, продуванием азота, выдерживанием при температуре 45°С в течение 4-х часов и с последующим гидролизом при температуре 97- 99°С в течение 30 минут.
Структурообразующее действие полученного ВРПЭ предлагаемым способом примерно в 10 раза выше, чем ВРПЭ, полученного по способу [3], а также 4,0-5,0 раза выше по сравнению с ВРПЭ, полученным по [1] ВРПЭ К-4, а также ПАА [5] рекомендованным в качестве структурообразователя бесструктурных эродированных почв, для закрепления грунтов, отвалов, подвижных песков и для предотвращения пылеобразования.

Текст

Смотреть все

МИНИСТЕРСТВО ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ К ПАТЕНТУ предотвращения пылеобразования,водной,ветровой, механической эрозии, для повышения плодородия, влагоудерживания, влагопоглощения,улучшения фильтрационных процессов,обеспечивающих миграцию полезных веществ, а также для закрепления грунтов, отвалов, подвижных песков, пылеподавления с целью устранения отрицательного влияния на окружающую среду. Способ получения ВРПЭ структурообразователя почв осуществляется путем сополимеризации ВА с МАА при оптимальном соотношении 1,02,0-6,0 моль, в водной среде в присутствии гидроксида калия (ОН), при соотношении к МАА 0,401,0 моль, с добавлением персульфата калия 228, продуванием азота,выдерживанием при температуре 45 С в течение 4-х часов и с последующим гидролизом при температуре 97-99 С в течение 30 минут. Структурообразующее действие полученного ВРПЭ предлагаемым способом примерно в 10 раза выше, чем ВРПЭ, полученного по способу 3, а также 4,0-5,0 раза выше по сравнению с ВРПЭ,полученным по 1 ВРПЭ К-4, а также ПАА 5 рекомендованным в качестве структурообразователя бесструктурных эродированных почв,для закрепления грунтов, отвалов, подвижных песков и для предотвращения пылеобразования.(72) Асанов Аманкайт Асанович Базарханызы Айдана(73) Республиканское государственное предприятие на праве хозяйственного ведения Таразский государственный университет им. М.Х.Дулати Министерства образования и науки Республики Казахстан(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВОДОРАСТВОРИМОГО ПОЛИЭЛЕКТРОЛИТА СТРУКТУРООБРАЗОВАТЕЛЯ ПОЧВ(57) Полезная модель относится к коллоидной химии, а именно, к получению биологически совместимого,экологически безопасного водорастворимого полиэлектролита ВРПЭ структурообразователя почвы, путем гидролиза продукта сополимеризации винилацетата (ВА) с амидом метакриловой кислоты - метакриламидом(МАА) при их мольных соотношениях 1,02,0,1,04,0, 1,06,0 в присутствии гидроксида калия которое может найти применение в сельском хозяйстве для структурирования почв, 1671 Полезная модель относится к коллоидной химии,а именно к получению биологически совместимого,экологически безопасного водорастворимого полиэлектролита ВРПЭ - структурообразователя почв, содержащего низкомолекулярные легко усваиваемые питательные вещества, положительно влияющие на рост, развитие, урожайность растений,обладающего высоким структурообразующим действием, путем радикальной сополимеризации винилацетата ВА с амидом метакриловый кислоты метакриламидом МАА при их мольных соотношениях 1,02,0, 1,04,0, 1,06,0, в присутствии гидроксида калия КОН, который может найти применение в сельском хозяйстве для структурирования почв,предотвращения пылеобразования, водной, ветровой, механической эрозии,для повышения плодородия,влагоудерживания, влагопоглощения, улучшения фильтрационных процессов,обеспечивающих миграцию полезных веществ, стимулирующих рост и развитие растений, а также для закрепления грунтов,отвалов,подвижных песков,пылеподавления с целью устранения отрицательного влияния на окружающую среду. Известен способ получения водорастворимого полимера (ВРП), рекомендованного в качестве структурообразователя бесструктурных эродированных почв,путем гидролиза полиакрилонитрила ПАН в водной среде в присутствии гидроксида натрияпрепарата К-4 - аналог - 1 (Ахмедов К.С., Зайнутдинов С.А. А СССР 145597, 1962). Недостатком этого способа получения водорастворимого полимерного препаратаструктурообразователя почв является ведение процесса гидролиза в присутствии реагентав избытке, высокие щелочные свойства, усиливающие агрессивность среды,который способствует процессу засоления почв,ухудшает их экологическое состояние, а также отрицательно влияет на рост и развитие растений. Кроме того,наличие в составе ВРП избытка гидроксида натрия способствует продолжению процесса гидролиза, что приводит к частичному изменению состава функциональных групп водорастворимого полимера и,соответственно,к изменению структурообразующих свойств. Кроме того, процесс получения конечного продукта сложен и длителен,так как для получения конечного продукта сначала полимеризуют акрилонитрил в течение 5-6 часов, а затем выделяют образовавшийся полимер ПАН и высушивают,после чего гидролизуют в специальной установке в течение 2,0-2,5 часов. Известен также способ получения водорастворимого полимера путем гидролиза полиакрилнитрила (ПАН) в водной среде в присутствии гидролизующего агента сульфида нартия 2 при соотношении полиакрилнитрила сульфид натрия 1,00,5-1,5 аналог 2(Погорельский К.В., Ахмедов К.С., Способ получения водорастворимых полимеров. А.с. 399511 (СССР) от 28.06.1973). К недостаткам данного способа относятся сложность, длительность и проведение процесса при достаточно высокой температуре 120-140 С в течение 1,5-2,0 часов, так как сначала исходную смесь, состоящую из полиакрилнитрила ПАН,сульфида натрия 2 и воды, перемешивают в сосуде в течение 10-15 минут, а затем образующуюся густую устойчивую суспензию красно-коричневого света помещают в специальный герметизированный автоклав,после этого осуществляют процесс гидролиза под давлением при температуре 120-140 С в течение 1,5-2,0 часов,а также использование легко разлагаемого вещества- сульфида натрия 2 в избытке, отрицательно влияющего на окружающую среду и структурообразующий эффект конечного продукта. Наряду с этим для получения конечного продукта сначала так же получают полиакрилнитрил ПАН путем полимеризации акрилнитрила, а затем выделяют из реакционной среды и высушивают,после этого используют для получения водорастворимого полиэлектролита ВРПЭ. Наиболее близким по технической сущности предлагаемому полезную модель является способ получения водорастворимого полиэлектролита ВРПЭ путем сополимеризацией винилацетата (ВА) с акриловыми мономерами - акриловой кислотой (АК) с последующим омылением продукта сополимеризации в среде 1,0 нормальных водных растворов гидроксида калия (КОН) - прототип-3(Махкамов А.К., Зайнутдинов С.А., Ахмедов К.С. ДАН УзССР, 8, 1972, с.48). Однако известный способ прототип, не позволяет получить водорастворимый полимер с высоким выходом и структурообразующим действием. Причиной этого является то, что в процессе сополимеризации не установлено оптимальное соотношение мономеров ВА и АК, так как увеличение количества ВА в составе реакционной смеси уменьшает выход,молекулярную массу и ухудшает растворимость в воде продукта сополимеризации, а увеличение АК выше оптимального приводит к повышению электроотрицательности макроиона продукта сополимеризации, вследствие чего ослабевает структурообразующая способность конечного продукта. Кроме того, процесс сополимеризация осуществляется без удаления кислорода из реакционный системы, не определены оптимальное время и температура сополимеризации. Все это в определенной мере отрицательно сказывается на достижении высокого выхода и молекулярный массы продукта сополимеризации. В связи с этим становится невозможным использовать конечный продукт без выделения из реакционный массы. Поэтому задачей данной полезной модели является упрощение процесса, сокращение времени,установление оптимальных соотношений мономеров, увеличение выхода и молекулярный массы продукта сополимеризации, улучшение его растворимости в воде и структурообразующего действия. Поставленная задача достигается путем радикальной сополимеризации винилацетата ВА с метакриламидом МАА при оптимальном мольном соотношении 1,02,0, 1,04,0, 1,06,0, в водной среде с продуванием азота, с добавлением персульфата калия 228 в присутствии необходимого количества для гидролиза ацетатных и амидных групп, гидроксида калия ОН взятого при соотношении к МАА 0,41,0, с удалением кислорода путем продувания реакционной смеси инертным газом и выдерживанием при температуре 45 С в течение 4-х часов и последующим гидролизом продукта сополимеризации при температуре 97-99 С в течение 30 минут до образования легко растворимого полиэлектролита ВРПЭ, содержащий равномерно расположенные в нужном количественном соотношении гидроксидные, ацетатные, амидные и карбоксидные группы вдоль цепи макромолекулы. Соотношение гидроксида калия ОН к МАА,которые были взяты в расчете 0,41,0 моль имеет значение в последующем гидролизе продукта сополимеризации при температуре 97-99 С на водяной бане в течение 30 минут для получения водорастворимого полиэлектролита оптимальным соотношением устойчивые к значениюсреды и ионный силы, гидроксидных, ацететных, амидных, а также карбоксидных функциональных групп,которые обеспечивающие развернутые конформационные состояние макромолекулы,способствующие к проявлению высоким структурообразующим действием. Отличительными признаками данного способа являются ведение процесса сополимеризации ВА и МАА при оптимальных соотношениях 1,02,06,0 моль в водной среде с добавлением персульфата калия 228 с продуванием азота, в присутствии необходимого количества гидроксида калия ОН фосфата взятого при соотношении МАА 0,41,0,выдерживанием при температуре 45 С в течение 4-х часов и последующим гидролизом продукта сополимеризации при температуре 97-99 С в течение 30 минут, создает условия для объединения процессов сополимеризации и частичного гидролиза ацетатных, амидных групп до образования нужного количества гидроксидных,амидных,и карбоксидных групп. Оптимальное соотношение компонентов сополимеризации и количество гидроксида калия ОН необходимого для осуществления гидролиза, позволяет повысить выход продукта сополимеризации и сократить время процесса гидролиза, обеспечить непрерывность процесса и высокий структурообразующий эффект ВРПЭ, а также использовать полученный конечный продукт без выделения из реакционной массы. Причинно-следственная связь заключается в том,что осуществление процесса сополимеризации при оптимальных соотношениях мономеров ВА и МАА в водной среде с добавлением персульфата калия 228 продуванием азота, в присутствии необходимого количества гидроксида калия ОН,способствует улучшению радикалобразующей способности мономеров, ускорению процесса сополимеризации,повышению выхода и молекулярный массы, а осуществление частичного гидролиза до образования оптимального соотношения гидроксид, амид, карбоксид и ацетат содержащих звеньев, равномерно расположенных вдоль цепи макромолекулы,приводят к образованию водорастворимого полиэлектролита(ВРПЭ) положительно влияющие на процесс структурообразовании почв в присутствии ВРПЭ полученного предлагаемым способом. Примеры получения ВРПЭ. Пример 1. В трехгорлую колбу емкостью 250 мл снабженную мешалкой, термометром и обратным холодильником, помещают раствор, состоящий из 3,36 частей винилацетата ВА и 6,64 частей метакриламида МАА(соотношение ВАМАА 1,02,0 моль) и инициатора-персульфата калия 228 в количестве 0,04 от веса мономеров, 73,34 частей воды и 1,75 частей гидроксида калия ОН,соответственно соотношении МААОН 1,00,4 моль. Реакционную систему перемешивают и при температуре 45 С продувают азотом в течение 5 минут и герметизируют, а затем реакцию проводят в течение 4-х часов. В результате сополимеризации образуется вязкая масса. Продукт сополимеризации разделяют с добавлением ацетона или диоксана, а затем высушивают и определяют выход, который составляет 99,48. Соотношение ВА и МАА в составе продукта сополимеризации составляет 1,02,0 моль. Продукт сополимеризации условно обозначают ВАМАА-2-К. Пример 2. Все как в примере 1, за исключением того,что для осуществления процесса сополимеризации и гидролиза брали 2,02 частей ВА и 7,98 частей МАА, соотношение ВАМАА 1,04,0 моль, 2,10 20,63 частей гидроксида калия фосфата калия К 3 РО 4 соотношения МААОН 1,00,4 моль соответственно. Выход 99,74, соотношение ВА и МАА в составе продукта сополимеризации составляет 1,04,0 моль. Продукт сополимеризации условно обозначают ВАМАА-3-К. Пример 3. Все как в примере 1, за исключением того,что для осуществления процесса сополимеризации и гидролиза брали 1,44 частей ВА и 8,56 частей МАА, соотношение ВАМАА 1,06,0 моль, 2,25 частей гидроксида калия,соотношения МААКОН 1,00,4 моль соответственно. Выход 99,86, соотношение ВА и МАА в составе продукта сополимеризации составляет 1,06,0 моль. Продукт сополимеризации условно обозначают ВАМАА-4-К. Пример 4. Продукты сополимеризации,полученные в примере 1, при перемешивании подвергаются гидролизу на водяной бане при температуре 97-99 С в течение 30 минут. Продукт гидролиза условно обозначают ВАМААГ-2-К. Пример 5. Все так же, как и в примере 4, но гидролизу подвергают продукт сополимеризации,полученный в примере 2. Полученный образец условно обозначают ВАМААГ-3-К. Пример 6. Все так же, как и в примере 4, но гидролизу подвергают продукт сополимеризации,полученный в примере 3. Продукт гидролиза условно обозначают ВАМААГ-4-К. В результате проведенных предварительных экспериментальных исследовании было установлено, что выход продукта сополимеризации и структурообразующее действие образцов ВРПЭ,полученных путем гидролиза продукта сополимеризации,зависят отсоотношении мономерных звеньев,наиболее высоким структурообразующим действием обладают ВРПЭ,полученные путем гидролиза продукта сополимеризации при соотношен ии мономеров 1,02,0 1,04,0 и 1,06,0 по сравнению с образцами,полученными в соотношении мономеров ВАМАА 1,01,0 или 1,08,0 моль. Так как при получении ВРПЭ из продукта сополимеризации с увеличенным количеством МАА, т.е. при соотношении ВАМАА 1,08,0 моль и выше в составе ВРПЭ уменьшается количество устойчивых к внешним воздействиям неионизируемых гидроксидных функциональных групп, которые образуются в результате гидролиза ацетатной группы ВА. А при получении ВРПЭ из продукта сополимеризации с меньшим количеством МАА, т.е. при соотношении ВАМАА 1,01,0 моль и ниже приводит не только к некоторому уменьшению выхода и молекулярной массы, но и к ослаблению структурообразующего действия продукта гидролиза из-за уменьшения численности в цепи макромолекулы ионизируемых карбоксидных групп, образующихся в результате частичного гидролиза амидных групп,обеспечивающих выгодное развернутое конформационное состояние макромолекулы,положительно влияющее на структурообразующие способности ВРПЭ. При температуре 45 С реакция сополимеризации протекает более полно и до конца, а при температуре выше 45 С наблюдается образование ВРПЭ, полученный по способу прототипа Для образования примерно такого же количества ВПА в бесструктурной эродированной почве Жамбылской области в присутствии ВРГТЭ,полученного известным способом 3 прототип необходимо использовать концентрацию 0,50 г/дл(таблица), что в 10 раз больше полученного предлагаемым способом. Структурообразующее действие образцов ВРПЭ,полученных предлагаемым способом, почти 3,5-4,5 4 относительно низкомолекулярного продукта. Выбранное оптимальное количество гидроксида калия ОН по отношению к МАА обеспечивает проведение процесса гидролиза в течение 30 минут и образование хорошо растворимого продукта, а также к образованию ВРПЭ с высоким,структурообразующим действием. Увеличение количества гидроксида калия КОН затрудняет контроль процесса гидролиза, уменьшение же его количества не дает возможности достичь желаемого результата, за счет образования недостаточного количества хорошо ионизируемых карбоксидных,неионизируемых гидрофильных, гидроксодержащих звеньев в цепи макромолекулы, образующихся в результате гидролиза амидных и ацетатных групп. Известно (Сидорова Т.М., Ахмедова В., Ахмедов К.С., Сб. Полимерные препараты в сельском хозяйстве. Ташкент, Изд. ФАН, 1961, с.77), 4 аналог, что структурообразующее действие ВРПЭ оценивают, определяя количество водопрочных агрегатов (ВПА ) в бесструктурной почве. Структурообразующее действие образцов ВРПЭ,определенное известным методом, показывает, что количество ВПА изменяется в зависимости от концентрации и условий получения ВРПЭ. Как свидетельствуют экспериментальные данные,наиболее высокое структурообразующее действие проявляют образцы ВРПЭ,полученные сополимеризацией ВА и МАА в мольном соотношении 1,02,0-6,0 и с последующим гидролизом продукта сополимеризации в присутствии гидроксида калия ОН (предлагаемый способ). Сравнение структурообразующего действия образцов ВРПЭ, полученных по предлагаемым способом, с известным способом 3 прототип показало, что при обработке почвы растворами ВРПЭ, полученными предлагаемым способом, при концентрации 0,50 г/дл образуется около 52,6 ВПА раза выше, чем у К-4 1 и ПАА (Николаев А.Ф.,Охрименко Г.И., Водорастворимые полимеры, Л. Химия,1979,с.64),5-аналог,которые рекомендованы в качестве стуктурообразователей почвы. Известные ВРПЭ К-4 и ПАА проявляют не только относительно слабое структурообразующее действие, но наряду с этим они содержат в своем составе определенные количества ионов ,которые оказывают отрицательное влияние на плодородие почвы, рост, развитие, урожайность растений и сельхозкультур, а также на окружающую среду. Результаты экспериментальных данных,свидетельствуют о том, что наиболее высоким структурообразующим эффектом обладают образцы, полученные предлагаемым способом. К преимуществам этих образцов ВРПЭ также можно отнести наличие в составе элемента калия находящих в свободном в виде а также в качестве противоионов карбоксидных групп, которые в определенной мере усиливают структурообразующее действие,оказывают положительное влияние на плодородие почвы, рост урожайности и развитие растений, а также приводят к повышению сопротивляемости растений к различным болезням. Таким образом,выявлено,что структурообразующий эффект образцов ВРПЭ,полученных путем гидролиза продукта сополимеризации ВА и МАА, зависит в основном от способа получения, т.е. от условий проведения реакции сополимеризации, соотношения мономеров и от времени гидролиза. ФОРМУЛА ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ Способ получения водорастворимого полиэлектролита-структурообразователя почв,включающий сополимеризацию винилацетата с акриловым мономером в среде растворителя,отличающийся тем,что получение водорастворимого полиэлектролита осуществляют путем сополимеризации винилацетата ВА с метакриламидом МАА при их мольном соотношении 1,02,0, 1,04,0, 1,06,0, в присутствии гидроксида калия ОН взятых при соотношении к метакриламиду МАА 0,401,0 моль, процесс ведут предварительным продуванием азота, с добавлением персульфата калия 228, выдерживанием при температуре 45 С в течение 4-х часов и последующим гидролизом продукта сополимеризации при температуре 97-99 С в течение 30 минут.

МПК / Метки

МПК: C09K 17/14

Метки: получения, почв, структурообразователя, водорастворимого, полиэлектролита, способ

Код ссылки

<a href="http://kzpatents.com/5-u1671-sposob-polucheniya-vodorastvorimogo-polielektrolita-strukturoobrazovatelya-pochv.html" rel="bookmark" title="База патентов Казахстана">Способ получения водорастворимого полиэлектролита &#8211; структурообразователя почв</a>

Похожие патенты