способ получения триметаллических солей поли(мет)акриловой кислоты

Формула изобретения

Способ получения триметаллических солей поли(мет)акриловой кислоты, включающий полимеризацию акриловой или метакриловой кислоты в присутствии персульфата калия с последующим добавлением соответствующей смеси хлоридов металлов Са, Mg, Zn, Mn, Fe(II), Co и Ni, используя пары Ca-Mn, Ca-Fe(II), Ca-Co, Ca-Ni, Mg-Mn, Mg-Fe(II), Mg-Co, Mg-Ni, Zn-Mn, Zn-Fe(II), Zn-Co, Zn-Ni, от 1.6441 до 2.4354 моль и нейтрализацию оставшейся кислоты водным раствором гидроксида натрия.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое изобретение относится к синтезу водорастворимых триметаллических солей поли(мет)акриловой кислоты, применяемых при изготовлении смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ), закалочных сред, флокулянтов, эмульгаторов, формовочно-разделительных добавок, биоцидов и модификаторов буровых растворов. Предлагаемый способ позволяет получать водорастворимые триметаллические соли поли(мет)акриловой кислоты различного состава.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ получения биметаллических солей полиакриловой кислоты реакцией полиакрилата натрия с водорастворимыми солями Mg и Са (JP № 53-37757, МКИ C08L 33/02, 07.04.1978 г.).

Недостатком данного способа является невозможность получения триметаллических солей поли(мет)акриловой кислоты.

Из просмотренных источников информации авторами не найдены способы получения триметаллических солей поли(мет)акриловой кислоты.

В основу настоящего изобретения положена задача разработки способа получения водорастворимых триметаллических солей поли(мет)акриловой кислоты для возможности их использования при термообработке металлов в качестве компонентов СОЖ в производстве строительных материалов (ДСП и ДВП) и др.

Поставленная задача решается тем, что способ получения триметаллических солей поли(мет)акриловой кислоты включает полимеризацию акриловой или метакриловой кислоты в присутствии персульфата калия с последующим добавлением соответствующего количества смеси хлоридов металлов Са, Mg, Zn, Mn, Fe(II), Co и Ni, используя пары Ca-Mn, Ca-Fe(II), Ca-Co, Ca-Ni, Mg-Mn, Mg-Fe(II), Mg-Co, Mg-Ni, Zn-Mn, Zn-Fe(II), Zn-Co, Zn-Ni от 1.6441 до 2.4354 моль, и нейтрализацию оставшейся кислоты водным раствором гидроксида натрия.

Полученные водные растворы триметаллических солей пропускают через колонку с ионообменной смолой АН-31 ТУ 2227-344-00203447-99 для удаления из раствора ионов Cl^- и

Калий персульфат K₂S₂ O₈ ГОСТ 4146-74;

акриловая кислота марки П, С₃Н₄O₂, ТУ 2431-001-52470063-2002; метакриловая кислота С₄Н₆O₂, ТУ 2431-001-52470068-2002;

вода питьевая ГОСТ 2874-73;

железо (II) сульфат (железный купорос) FeSO₄ 7Н₂O ГОСТ 41-48-78;

натрий гидроксид NaOH ГОСТ 4328-77, ГОСТ 2263-79;

железо (III) сульфат Fe₂(SO₄)₃ ГОСТ 9485-74;

железо (II) хлорид FeCl₂ ГОСТ 11159-65;

железо (III) хлорид FeCl₃ ГОСТ 4147-74;

кальций хлорид СаСl₂ ·2Н₂O ГОСТ 4460-66; ТУ 6-09-5077-83;

кобальт сульфат CoSO₄·7Н₂O ГОСТ 4462-78;

магний хлорид MgCl₂·6Н₂ O ГОСТ 4209-77;

марганец хлорид МnСl₂ ·2Н₂O ГОСТ 612-75;

никель сульфат NiSO₄·7Н₂O ГОСТ 4465-74;

олово хлорид SnCl₂·2Н₂O ГОСТ 36-78;

цинк сульфат ZnSO₄·7Н₂ O ГОСТ 4174-77;

цинк хлорид ZnCl₂·2Н ₂O ГОСТ 4529-78.

Анализ отобранных в процессе поиска известных решений показал, что в науке и технике нет объекта, аналогичного по заявляемой совокупности признаков и наличию вышеуказанных свойств, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого объекта критерию «новизна» и «изобретательский уровень».

Для доказательства соответствия заявляемого изобретения критерию «промышленная применимость» приводим примеры конкретного выполнения.

Пример 1 (по прототипу)

В стеклянный реактор объемом 30 л, снабженный перемешивающим устройством турбинного типа, карманом для установки термопары, загрузочным люком и капельной воронкой, наливают 15 литров 8% водного раствора полиакрилата натрия и при включенной мешалке приливают из капельной воронки 10 л водного раствора 6 кг (54.059 моль) СаСl₂·2Н ₂O и получают 0.2-0.4% водные растворы с вязкостью 218-348 сП. Водные растворы пропускают через колонку с ионообменной смолой АН-31 для удаления из раствора ионов Сl^- и по реакциям анионного обмена:

RKt⁺ OH^- + Na⁺ + Сl^- = RKt⁺ Сl^- + Na⁺ + ОН^-;

,

где R - полимерный радикал;

Kt⁺ - ионогенная группа.

Очищенные полимерные продукты высушивают при 45-60°С до остаточной влажности 15%. Полученный твердый полимерный продукт измельчают до пылевидного состояния и анализируют.

Найдено, %: С 38.61; Н 3.45; О 35.27; Na 20.89; Са 0.43.

Пример 2

В условиях примера 1, но при использовании 2.8 л дистиллированной воды, нагретой до 65°С, включают перемешивание и присыпают 62 г (0.2294 моль) персульфата калия. После растворения персульфата калия добавляют 672 г (9.3243 моль) 639 мл акриловой или 803 г (9.3243 моль) 794 мл метакриловой кислоты и приливают смесь водных растворов 132 г (1.1893 моль) хлорида кальция и 132 г (1.049 моль) хлорида марганца в 1.75 л дистиллированной воды. Температура повышается до 93°С. Выключают мешалку. Температура снижается до 74°С. Снова включают мешалку. Температура поднимается до 86°С. Приливают 3.5 л дистиллированной воды и добавляют водный раствор 165 г (4.125 моль) гидроксида натрия в 6.2 л дистиллированной воды. Через 0.5 часа добавляют еще 4.8 л дистиллированной воды.

Концентрация полученного водного раствора полимера 5%.

Для CaMnПAКNa найдено, %: С 39.43; Н 3.51; О 35.42; Na 20.96; Са 0.18; Мn 0.08.

Для CaMnПMКNa найдено, %: С 45.17; Н 4.88; О 30.56; Na 18.87; Са 0.1; Мn 0.04.

Пример 3

В условиях примера 2 но при использовании смеси водных растворов из 135 г (1.2163 моль) хлорида кальция и 135 г (1.0651 моль) хлорида железа (II) в 2.6 л дистиллированной воды.

Концентрация полученного водного раствора полимера 5.5%.

Для CaFeПАКNa найдено, %: С 39.66; Н 2.83; О 35.86; Na 20.96; Fe(II) 0.09; Са 0.18.

Для CaFeПMКNa найдено, %: С 45.19; Н 4.89; О 30.54; Na 18.87; Fe (II) 0.04; Са 0.14.

Пример 4

В условиях примера 2, но при использовании смеси водных растворов из 134 г (1.2073 моль) хлорида кальция и 134 г (1.032 моль) хлорида кобальта в 2.5 л дистиллированной воды.

Концентрация полученного водного раствора полимера 6%.

Для CaCoПАКNa найдено, %: С 39.58; Н 3.52; О 35.42; Na 20.96; Со 0.07; Са 0.16.

Для CaCoПМКNa найдено, %: С 45.0; Н 4.86; О 30.76; Na 18.87; Са 0.01; Со 0.05.

Пример 5

В условиях примера 2, но при использовании смеси водных растворов из 130 г (1.1893 г) хлорида кальция и 130 г (1.003 моль) хлорида никеля в 1.56 л дистиллированной воды.

Концентрация полученного водного раствора полимера 6%.

Для CaNiПАКNa найдено, %: С 39.3; Н 3.5; О 35.55; Na 20.96; Са 0.18; 19 Ni 0.09.

Для CaNiПМКNa найдено, %: С 45.21; Н 4.87; О 30.5; Na 18.87; Са 0.1; Ni 0.05.

Пример 6

В условиях примера 2, но при использовании смеси водных растворов из 132 г (1.3864 моль) хлорида магния и 132 г (1.049 моль) хлорида марганца в 2.5 л дистиллированной воды.

Концентрация полученного водного раствора полимера 8.2%.

Для MgMnПАКNa найдено, %: С 39.55; Н 3.52; O 34.72; Na 20.96; Mg 0.65; Mn 0.08.

Для MgMnПМКNa найдено, %: С 45.19; Н 4.89; О 30.53; Na 18.87; Mg 0.45; Mn 0.7.

Пример 7

В условиях примера 2, но при использовании смеси водных растворов из 132 г (1.3864 моль) хлорида магния и 132 г (1.0414 моль) хлорида железа (II) в 2.5 л дистиллированной воды.

Концентрация полученного водного раствора полимера 8.6%.

Для MgFeПАКNa найдено, %: С 39.47; Н 3.5; О 35.44; Na 20.96; Fe 0.08; Mg 0.13.

Для MgFeПМКNa найдено, %: С 45.23; Н 4.67; О 30.73; Na 18.87; Mg 0.91; Fe 0.08.

Пример 8

В условиях примера 2, но при использовании смеси водных растворов из 132 г (1.3864 моль) хлорида магния и 132 г (1.0166 моль) хлорида кобальта в 2.5 л дистиллированной воды.

Концентрация полученного водного раствора полимера 7.8%.

Для MgCoПАКNa найдено, %: С 39.46; Н 3.5; О 35.44; Na 20.96; Со 0.09; Mg 0.13.

Для MgCoПМКNa найдено, %: С 45.23; Н 4.89; О 25.09; Na 18.87; Со 0.05; Mg 0.06.

Пример 9

В условиях примера 2, но при использовании смеси водных растворов из 132 г (1.3864 моль) хлорида магния и 132 г (1.0184 моль) хлорида никеля в 2.5 л дистиллированной воды.

Концентрация полученного водного раствора полимера 7.2%.

Для MgNiПАКNa найдено, %: С 39.43; Н 3.49; О 35.41; Na 20.96; Mg 0.06; Ni 0.23.

Для MgNiПМКNa найдено, %: С 45.22; Н 4.89; О 30.32; Na 18.87; Mg 0.19; Ni 0.09.

Пример 10

В условиях примера 2, но при использовании смеси водных растворов из 135 г (1.1216 моль) сульфата магния и 135 г (0.8742 моль) сульфата марганца в 2.6 л дистиллированной воды.

Концентрация полученного водного раствора полимера 6.8%.

Пример 11

В условиях примера 2, но при использовании смеси водных растворов из 135 г (1.1216 моль) сульфата магния и 135 г (0.8881 моль) сульфата железа (II) в 2.7 л дистиллированной воды.

Концентрация полученного водного раствора полимера 7.4%.

Пример 12

В условиях примера 2, но при использовании смеси водных растворов из 135 г (1.1216 моль) сульфата магния и 135 г (0.8710 моль) сульфата кобальта в 2.6 л дистиллированной воды.

Концентрация полученного водного раствора полимера 6.8%.

Пример 13

В условиях примера 2, но при использовании смеси водных растворов из 135 г (1.1216 моль) сульфата магния и 135 г (0.8723 моль) сульфата никеля в 2.6 л дистиллированной воды.

Концентрация полученного водного раствора полимера 8.4%.

Пример 14

В условиях примера 2, но при использовании смеси водных растворов из 134 г (0.9832 моль) хлорида цинка и 134 г (1.0648 моль) хлорида марганца в 2.6 л дистиллированной воды.

Концентрация водного раствора полимера 8.1%.

Для MnZnПАКNa найдено, %: С 39.55; Н 3.51; О 38.48; Na 20.96; Zn 0.1; Мn 0.08.

Для MnZnПМКNa найдено, %: С 45.21; Н 4.89; О 30.53; Na 18.87; Zn 0.09; Мn 0.18.

Пример 15

В условиях примера 2, но при использовании смеси водных растворов из 134 г (0.9832 моль) хлорида магния и 134 г (1.0572 моль) хлорида железа (II) в 2.6 л дистиллированной воды.

Концентрация полученного водного раствора полимера 8.7%.

Для ZnFeПАКNa найдено, %: С 39.41; Н 3.5; О 35.37; О 20.96; Fe 0.08; Zn 0.26.

Для ZnFeПМКNa найдено, %: С 45.2; Н 4.88; О 30.46; Na 18.87; Fe 0.04; Zn 0.1.

Пример 16

В условиях примера 2, но при использовании смеси водных растворов из 134 г (0.9832 моль) хлорида цинка и 134 г (1.032 моль) хлорида кобальта в 2.6 л дистиллированной воды.

Концентрация полученного водного раствора полимера 7.4%.

Для ZnCoПАКNa найдено, %: С 39.57; Н 3.52; О 35.4; Na 20.96; Zn 0.17; Со 0.18.

Для ZnCoПМКNa найдено, %: С 45.17; Н 4.88; О 30.49; Na 18.87; Со 0.04; Zn 0.1.

Пример 17

В условиях примера 2, но при использовании смеси водных растворов из 134 г (0.9832 моль) хлорида цинка и 134 г (1.0339 моль) хлорида никеля в 2.6 л дистиллированной воды.

Концентрация полученного водного раствора полимера 6.8%.

Для ZnNiПАКNa найдено, %: С 42.78; Н 3.48; О 32.06; Na 20.96; Ni 0.2; Zn 0.1.

Для ZnNiПМКNa найдено, %: С 45.29; Н 4.86; О 30.42; Na 18.87; Ni 0.09; Zn 0.05.

Пример 18

В условиях примера 2, но при использовании смеси водных растворов из 130 г (0.8053 моль) сульфата цинка и 130 г (0.8609 моль) сульфата марганца в 3 л дистиллированной воды.

Концентрация полученного водного раствора полимера 6.9%.

Пример 19

В условиях примера 2, но при использовании смеси водных растворов из 130 г (0.8053 моль) сульфата цинка и 130 г (0.8552 моль) сульфата железа (II) в 3.5 л дистиллированной воды.

Концентрация полученного водного раствора полимера 7.1%.

Пример 20

В условиях примера 2, но при использовании смеси водных растворов из 130 г (0.8053 моль) сульфата цинка и 130 г (0.8388 моль) сульфата кобальта в 3.8 л дистиллированной воды.

Концентрация полученного водного раствора полимера 8.1%.

Пример 21

В условиях примера 2, но при использовании смеси водных растворов из 130 г (0.8053 моль) сульфата цинка и 130 г (0.8400 моль) сульфата никеля в 3.2 л дистиллированной воды.

Концентрация полученного водного раствора полимера 6.8%.

ИК-спектры триметаллических солей поли(мет)акриловой кислоты сняты на приборе UP-75 в вазелиновом масле.

Спектры ЯМР ¹Н, ¹³ С записаны на спектрометре Bruker DPX-400 с рабочей частотой 400 МГц в дейтерохлороформе, внутренний стандарт ГМДС.