способ получения пористого поливинилформаля

Формула изобретения

Способ получения пористого поливинилформаля, характеризующийся химическим модифицированием водного раствора поливинилового спирта посредством сшивающего агента и минеральной кислоты, при этом 5-20% водный раствор поливинилового спирта нагревают до температуры 80-90°С при постоянном механическом перемешивании, после чего в него добавляют холодный водный раствор крахмала и образовавшуюся смесь охлаждают до температуры 30-40°С, продолжая процесс перемешивания в течение 25-30 мин, затем в полученный раствор вливают сшивающий агент - водный раствор формалина и через 20-30 мин - серную кислоту, полученную массу полимера выливают в форму и выдерживают не менее 6 ч при температуре 50-70°С, после чего сформировавшийся материал с ячеистой структурой извлекают из формы, отмывают и затем высушивают при температуре 25-30°С.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способу получения медицинских сорбционных нетканых материалов, в частности гидрофильных пеноматериалов на основе поливинилформаля.

Известны способы получения поливинилформаля (US №3101991, 27.08.1963; US №3484409, 16.12.1969; US №3547837, 15.12.1970; US №3988245, 26.10.1976; SU №1705304).

Известен способ получения пористых материалов (SU №134021 А, 27.09.1960) из водного раствора поливинилового спирта, содержащего 5-20% полимера, посредством его химического модифицирования водными растворами альдегидов (2-15 вес.% Формальдегида), минеральных (2-30 вес.% серной кислоты) и органических кислот и их ангидридов и солей (водорастворимая соль, например, сульфат аммония), при котором для придания модифицированному высокомолекулярному веществу гелеобразной сетчатой тонкопористой структуры модифицирующие добавки смешивают с раствором высокомолекулярного соединения при такой температуре, при которой модифицирующая реакция идет весьма медленно (ниже 30°), а затем температуру изменяют (например, повышают до 50-90° при атмосферном давлении или до более высокой температуры, выдерживают 1-60 мин) таким образом, чтобы избежать газовыделения или значительной конвекции. Полученный гель может быть подвергнут дополнительной стабилизации обработкой растворами соответствующих солей при повышенной температуре, после чего его подвергают промывке и высушиванию. Дальнейшее изменение механических свойств достигают путем пропитывания сформированного пористого материала дополнительными порциями исходного раствора, содержащего модифицирующие добавки, и повторной тепловой обработкой, приводящей к образованию вторичной полимерной сетки в порах первоначально образовавшейся системы. Полученный таким способом материал представляет собой густую сетку прочно сросшихся волокон, имеет макроскопическую однородность, значительную сорбционную емкость и высокую паропроницаемость (порядка 4-6 мг/см²/час - перенесенной влаги при 30°С).

Известен также способ получения пенополивинилформаля (SU №267896 А, 23.01.1970) путем вспенивания водного раствора поливинилового спирта с последующим отверждением формальдегидом в присутствии кислых катализаторов, при этом для получения пеноматериала с однородной пористостью и улучшения физико-механических свойств в реакционную смесь вводят водный раствор метилцеллюлозы в количестве от 10 до 60 вес.ч. на 100 вес.ч. поливинилового спирта. Пенополивинилформаль с добавкой метилцеллюлозы обладает значительно более однородными порами, имеет чистый белый цвет и отличается хорошей гидрофильностью и механической прочностью.

Ближайшим аналогом является способ получения безворсового пористого сорбционного материала (RU №2151615 С1, 27.06.2000), заключающийся в приготовлении жидкой дисперсной системы, состоящей из дисперсной фазы в виде пузырьков воздуха или пенообразующего агента, а также дисперсионной водной реакционной среды, куда входят водные растворы поливинилового спирта, сшивающего агента, хлористого натрия и минеральной кислоты. После завершения реакции получают пористый материал в высокоэластической состоянии, который промывают дистиллированной водой от непрореагировавшего сшивающего агента, кислоты, хлористого натрия и пенообразующего агента.

К недостаткам аналогов, в том числе ближаешего аналога, относится сложность и трудоемкость получения поливинилформаля, обусловленные использованием добавок, что требует разделения предварительной подготовки (для ближайшего аналога - жидкой дисперсной системы и дисперсионной водной реакционной среды).

Задачей, решаемой изобретением, является упрощение способа, снижение себестоимости получаемого материала при обеспечении более однородной пористой ячеистой структуры.

Поставленная задача решается за счет того, что при осуществлении способа получения пористого поливинилформаля путем химического модифицирования 5-20% водного раствора поливинилового спирта сшивающим агентом и минеральной кислотой на первом этапе водный раствор высокомолекулярного соединения нагревают до температуры 80-90°С при постоянном механическом перемешивании, после чего в него добавляют холодный водный раствор крахмала и образовавшуюся смесь охлаждают до температуры 30-40°С, продолжая процесс перемешивания в течение 25-30 минут, затем в полученный раствор вливают сшивающий агент - формалин и через 20-30 минут - серную кислоту, полученную массу полимера выливают в форму и выдерживают не менее 6 часов при температуре 50-70°С, после чего сформировавшийся материал с ячеистой структурой извлекают из формы, отмывают и затем высушивают при температуре 25-30°С в вентиляционном шкафу.

При этом в качестве сшивающего агента используют водный раствор формалина, а в качестве минеральной кислоты - серную кислоту при содержании в водном растворе поливинилового спирта 5-20% полимера.

Техническим результатом, получаемым при реализации заявленного способа, является упрощение технологии изготовления пористого поливинилформаля за счет исключения пенообразующего агента и хлорида натрия, повышение гидрофильности получаемого материала, а также повышение прочности однородности мелкоячеистой структуры. Экспериментально установлено, что при заявленных режамах, осуществляемых в процессе предварительного перемешивания нагретого водного раствора поливинилового спирта, введении в процессе перемешивания холодного водного раствора крахмала, продолжении перемешивания до набухания зерен крахмала и охлаждении до температуры менее 40°С образуется структура с однородными мелкоячеистыми порами, при этом полученный материал обладает высокой прочностью.

Способ получения пористого поливинилформаля осуществляют следующим образом.

5-20% раствор поливинилового спирта нагревают до температуры 80-90°С при постоянном механическом перемешивании, после чего в него добавляют холодный водный раствор крахмала (картофельного) и образовавшуюся смесь охлаждают до температуры 30-40°С, продолжая процесс перемешивания в течение 25-30 минут, затем в полученный раствор вливают формалин и через 20-30 минут - серную кислоту, полученную массу полимера выливают в металлическую форму из нержавеющей стали и помещают в термошкаф, где выдерживают в течение 6 часов при температуре 50-70°С. Сформировавшийся материал с ячеистой структурой извлекают из формы и отмывают от крахмала и остатков вводимых модифицирующих компонентов и затем высушивают при температуре 25-30°С в вентиляционном шкафу.