Спосіб модифікації полівінілового спирту

Винахід належить до хімічної модифікації полімерів продуктами взаємодії ізоціанатів зі сполуками, що містять активний атом водню та призначений для використання в промисловості, будівництві, машинобудуванні для термо- та вологостійких матеріалів. Відомі різні способи модифікації полівінілового спирту (ПВС): етерифікація дикарбоновими кислотами, ангідридами кислот, діальдегідами в середовищі розчинника або концентрованих кислот для надання нерозчинності, модифікація ПВС діізоціанатами в органічних розчинниках (піридин, діоксан, диметилсульфоксид та ін.) для збільшення термостійкості та/або вологостійкості [1,2]. Найбільш близьким до пропонованого способу є спосіб модифікації ПВС взаємодією діізоціаната з полівініловим спиртом, яку проводять в запаяних ампулах в середовищі піридину, бензолу або діоксану [1] з метою зниження вологопоглинання та підвищення теплостійкості матеріалу. Недоліком відомого способу модифікації полівінілового спирту є проведення процесу в розчинниках. Крім того, відомий спосіб використовує діізоціанати, які є високотоксичними реагентами. Задачею винаходу, що пропонується, є спрощення технології процесу модифікації за рахунок проведення реакції в масі з використанням порошкоподібних реагентів, зниження екологічного навантаження та підвищення безпеки праці за рахунок використання нетоксичного модифікатора ПВС, покращення термостійкості та зменшення вологопоглинання кінцевого продукту в порівнянні з немодифікованим полівініловим спиртом. Поставлена задача вирішується тим, що модифікацію полівінілового спирту взаємодією полівінілового спирту з ізоціанатним продуктом, згідно з запропонованими винаходом, здійснюють з використанням в якості ізоціанатного продукту блокованого поліізоціанату загальної формули n= від 1 до 5 R1=H або алкіл; R2= алкіл або ОС 2Н5; Met= йон металу II, III гр уп або перехідний шляхом пресування порошкоподібних реагентів при температурі 120-160°С при співвідношенні реагентів мас.ч: полівініловий спирт 100 блокований ПІЦ 29-290 Відмінною ознакою винаходу, що заявляється, є використання блокованого поліізоціанату в якості ізоціанатного продукту та здійснення процесу модифікації шляхом змішування порошкоподібних реагентів з наступним пресуванням. Для здійсненні винаходу порошкоподібні полівініловий спирт і блокований поліізоціанат, взяті у співвідношенні мас.ч: полівініловий спирт 100 блокований ПІЦ 29-290 змішують до гомогенного стану та пресують протягом 30 хвилин під тиском 50-70атм при температурі 120160°С. Блокований ПІЦб готується згідно [3] взаємодією вихідного ПІЦ - продукту фосгенування поліаміну (суміші ізоціанатних гомологів) загальної формули Н-[С6Н3-СН2-С6Н4-(NCO)2] n n=1-3 (ТУ 1213 03 38 106 90) з комплексом ε-капролактам - хелатна сполука перехідного металу у надлишку капролактаму, взяти х у співвідношенні мас.ч: ПІЦ 100 ε-капролактам 60-80 хелатна сполука металу 1-2 Кількість ε-капролактаму визначається кількістю NCO-груп поліізоціанату Заявлений спосіб проілюстровано наступними прикладами. Приклад 1 Модифікацію полівінілового спирту здійснюють суміщенням в гомогенізаторі протягом 3хв. 100мг полівінілового спирту і 29мг блокованого поліізоціанату. Потім гомогенізовану суміш порошкоподібних реагентів поміщають в пресформи. Пресування здійснюють протягом 30 хвилин під тиском 70атм та температурі 160°С. Після закінчення пресування форми швидко охолоджують. Приклад 2 Для модифікації полівінілового спирту 100мг полівінілового спирту і 290мг блокованого поліізоціанату суміщують в гомогенізаторі протягом 3хв. Потім гомогенізовану суміш порошкоподібних реагентів поміщають в пресформи. Пресування здійснюють протягом 30 хвилин під тиском 50атм та температурі 120°С. Після закінчення пресування форми швидко охолоджують. Приклад 3 Модифікацію полівінілового спирту здійснюють суміщенням в гомогенізаторі протягом 3хв. 100мг полівінілового спирту і 174мг блокованого поліізоціанату. Потім гомогенізовану суміш порошкоподібних реагентів поміщають в пресформи. Пресування здійснюють протягом 30 хвилин під тиском 50атм та температурі 130°С. Після закінчення пресування форми швидко охолоджують. Приклад 4 (контрольний) Модифікацію полівінілового спирту здійснюють суміщенням в гомогенізаторі протягом 3хв. 100мг полівінілового спирту і 11,6мг блокованого поліізоціанату. Потім гомогенізовану суміш порошкоподібних реагентів поміщають в пресформи. Пресування здійснюють протягом 30 хвилин під тиском 60атм та температурі 160°С. Після закінчення пресування форми швидкоохолоджують. Одержаний матеріал є крихким і розсипається. Плівки модифікованого полівінілового спирту, одержані в прикладах 1-3, не розчиняються в органічних розчинниках та воді навіть при кип'ятінні, стійкі до дії концентрованих кислот та лугів при витримуванні протягом 20 діб, є міцними та пружними. Термостійкість модифікованого полівінілового спирту досліджувалась шляхом вивчення термоокиснювальної деструкції модифікованих зразків методом термогравіметрії. Вологопоглинання кінцевого продукту визначалось за ГОСТ 4650-80. Зразки ПВС та ПІЦб для дослідження вологопоглинання готували наступним чином: ПІЦб пресували при температурі 70°С протягом 5 хвилин, ПВС розчиняли в киплячому диметилформаміді і відлиту плівку вакуумували до постійної ваги. Результати визначення термостійкості та вологопоглинання досліджених зразків наведені в таблиці. Таблиця Характеристики зразків Стадія розкладу 1 Втрата ваги на стадії, % Інтерв ал стадії, Τпоч /Τкін, °С 2 Втрата ваги на стадії, % Інтерв ал стадії, Τпоч /Τкін, °С 3 Втрата ваги на стадії, % Інтерв ал стадії, Τпоч /Τкін, °С 4 Втрата ваги на стадії, % Інтерв ал стадії, Τпоч /Τкін, °С Коксов ий залишок, % Маса в оди, яку поглинув зразок на одиницю його пов ерхні, мг/см 2 Система ПВС Приклад 1 Приклад 2 Приклад 3 3,0 50/110 4,0 110/200 50,0 295/410 73,0 410/450 1,0 2,0 50/150 2,0 50,0 55,0 370/490 4,0 2,5 50/130 2,5 48,0 53,0 355/420 3,0 2,5 40/140 2,5 45,0 45,0 2,5 32,88 6,43 0,57 1,23 Приклад 4 (контрольний) з,о 45/155 4,0 100/200 50,0 295/410 70Д) 410/450 1,0 Не досліджувалась ПІЦб 5 175/250 40,0 46 350/500 0,0 0,0 Процес модифікації проводять за спрощеною технологією зі зниженим екологічним навантаженням без використання розчинників і з покращеною безпекою праці завдяки використання в якості ізоціанатного продукту блокованого поліізоціанату. Як видно з даних наведених в таблиці, одержаний, згідно з винаходом, модифікований полівініловий спирт має підвищену термостійкість та знижене вологопоглинання в порівнянні з вихідним полівініловим спиртом. Література 1. Ушаков С.Н. Поливиниловый спирт и его производные. В 2 томах. М-Л: Издательство АН СССР.-1960.868с. (С.279, 327, 775) - Прототип. 2. Synthesis of polyurethanes for microencapsulation. I. Chemical modification of polyvinylalcohol by alkyl isocyanates / C. Brosse, A.Hamdaoui, J.-C. Soutif, J.-C. Brosse. // Eur. Polym. J.-1995.-V.31.-N.05.-P.425-429 (Синтез полиуретанов для микроинкапсулирования. 1. Химическая модификация поливинилового спирта с помощью алкилизоцианатов). 3. Деклараційний патент України №59873А. -Опубл. 15.09.03.- Бюл.9 Козак Н.В., Косянчук Л.Ф., Нізельський Ю.М., Нестеренко Г.М., Насвіт Я.О. Блоковані поліізоціанати для тепло- та термостійких матеріалів.