Спосіб одержання полігексаметиленгуанідингідрохлориду

Спосіб одержання полігексаметиленгуанідинпдрохлориду шляхом взаємодії гексаметилендіа міну з гуанідинпдрохлоридом, який відрізняється тим, що як гуанідинпдрохлорид використовують продукт взаємодії концентрованої соляної кислоти з гуанідинкарбонатом, до якого додають гексаметилендіамш у стехіометричному співвідношенні, процес ведуть без відгону води при температурі кипіння розчину 102 - 107°С та нормальному тиску до одержання полімеру з приведеною в'язкістю 0,03 - 0,08 Винахід належить до полімерної органічної хімм, зокрема, до синтезу дезинфікуючих засобів на основі полімерних алкіленгуанідинів, і може бути використаний як ефективний дезинфікуючий засіб у медицині та ветеринари, у системах підготовки особливо чистих вод, а також у галузях народного господарства, де потрібні бактерицидні препарати Є відомим спосіб одержання дезинфікуючого засобу шляхом поліконденсації при нагріванні солі гуанідину з гексаметилендіаміном (ГМДА) з наступним одержанням солі полігексаметиленгуанідину (ПГМГ) і подальшим додаванням до отриманої солі ПГМГ води до концентрації розчину 10 - 40% з наступним введенням стехіометричної КІЛЬКОСТІ кислоти або її солі У разі потреби, до отриманого водного розчину 10 - 40% концентрації додають 1 1,2 моля лугу, відокремлюють важкорозчинну основу ПГМГ, потім промивають його 1 - 3 рази водою в КІЛЬКОСТІ, рівній чи меншій КІЛЬКОСТІ ПГМГ при 20 - 80°С та, після відділення води, вводять стехіометричну КІЛЬКІСТЬ кислоти або її солі (А с СРСР № 2052453, С 07 С 279/02, бюл № 2, 20 01 96) ГМДА 1 (1,2 - 1,5) ВІДПОВІДНО протягом 10 годин при 150 - 160°С з наступним охолодженням до утворення пшоподібної твердої маси з подальшим подрібненням і відмиванням водою (А с СРСР № 1808832, С 08 G 73/00, С 08 J 5/20, бюл № 14, 15 04 93) Перевищення у цьому випадку стехіометричного співвідношення компонентів у процесі синтезу полімерів на користь ГМДА зумовлене тим, що при проведенні останньої стадії синтезу при відсутності води і високих температурах відбувається винесення із зони реакції разом з аміаком, що виділяється, надлишку високотоксичного ГМДА Найбільш близьким за технічною сутністю та кінцевим результатом до способу, що заявляється, є спосіб одержання дезинфікуючого засобу шляхом взаємодії ГМДА та розплаву ГГХ при нагріванні з попереднім розплавлюванням ГМДА і веденням процесу при молярному співвідношенні ГМДА і ГГХ 1 (0,85 - 0,95) та рівномірному додаванні отриманого розплаву ГМДА до розплаву ГГХ при 180°С на протязі 2,5 годин з подальшим підвищенням температури до 240°С та витримуванні при цій температурі протягом 5 годин (А с СРСР № 1616898, С 07 С 279/00, А 61L 2/16, бюл № 48, 30 12 90) До негативних рис цього способу можна віднести процес відокремлення основи ПГМГ - внаслідок одержання побічного продукту - водного розчину солі, утилізація або подальше використання якого досить проблематичні через забруднення його супутніми азотвміщуючими сполуками Іншим відомим способом є одержання полімеру гексаметиленгуанідину шляхом взаємодії ГМДА і гуанідинпдрохлориду (ГГХ) при нагріванні, що здійснюється при молярному співвідношенні ГГХ із У цьому способі (далі - відомий спосіб) одержання високомолекулярного полігексаметиленгуанідину такі операції, як подрібнювання диціандіаміду (ДЦДА) і хлористого амонію (ХА) у змішувачі, переміщення суміші в реактор, де під впливом температури 180°С відбувається сплавлення компонентів та утворення розплаву ГГХ, передавлю О 00 00 о ю 50878 вання розплаву, що утворився, у реаісгор синтезу з використанням інертного газу під надлишковим тиском, являють собою досить тривалі й енергоємні операції одержання ГГХ У відомому способі часткова термодеструкція кінцевого продукту - як результат тривалого впливу високої температури - особливо в пристінному шарі реактора - знижує вихід ЛІНІЙНОГО ПГМГ ГХ за рахунок утворення тривимірних полімерних структур, що випадають у водному розчині у вигляді нерозчинного пластівчастого гелеподібного осаду при підвищених енерговитратах і викидах, що містить продукти розкладу амінів при евакуації продуктів термодеструкції з об'єму, що вакуумується Оцінка КІЛЬКОСТІ тривимірних структур, що осаджуються у водному розчині, здійснювалась центрифугуванням зразків водних розчинів ПГМГ ГХ, отриманих за відомим, і способом, що заявляється Результати дослідження наведені в таблиці 1 Таблиця 1 Результати гравіметричного аналізу водних розчинів ПГМГ ГХ після центрифугування Молярні співвідношення ГМДА - ГГХ Відомий спосіб Спосіб, що заявляється 1 0,95 1 0,90 1 0,85 11 Утворення осаду у водних розчинах у вигляді нерозчинних пластівців ВІДПОВІДНО знижує КІЛЬКІСТЬ активних ЛІНІЙНИХ полімерних ланцюгів, зменшуючи ефективність препарату Необхідно зазначити також, що одержуваний у відомому способі ПГМГ ГХ утворює гелеподібний стан вже при концентраціях вище 35% у воді при нормальній температурі В основу винаходу покладена задача спрощення технології одержання ПГМГ ГХ шляхом використання ГГХ, який є продуктом взаємодії гуанідинкарбонату (ГК) з концентрованою соляною кислотою, які реагують в одностадійному процесі в реакторі при нормальній температурі, синтезу ПГМГ ГХ у тому ж реакторі без відгону води, що забезпечує більш високий вміст основної речовини у вигляді ЛІНІЙНОГО полімеру за рахунок відсутності гелеподібних осадів тривимірних структур при відсутності екологічно небезпечних викидів і менших енерговитратах У способі, що заявляється, ця задача розв'язується таким чином при одержанні ПГМГ ГХ шляхом взаємодії ГГХ з ГМДА, ГГХ є продуктом взаємодії концентрованої соляної кислоти з ГК, до якого додають ГМДА в стехіометричному співвідношенні, процес ведуть без відгону води при температурі кипіння розчину 102 - 107°С та нормальному тиску до одержання полімеру з приведеною в'язкістю 0,03 - 0,08 Ознакою, загальною для відомого, та способу, що заявляється, є взаємодія попередньо розплавленого ГМДА з ГГХ ВІДМІТНИМИ ознаками є ті, що ГГХ є продуктом взаємодії концентрованої соляної кислоти з ГК, до якого додають ГМДА в стехіометричному співвідношенні, процес ведуть в об'ємі одного й того ж реактора без відгону води при температурі кипіння розчину 102 - 107°С та нормальному тиску до одержання полімеру з приведеною в'язкістю 0,03 0,08 Проведений заявником пошук серед науковотехнічних і патентних джерел інформації та вибраний з переліку аналогів прототип дозволили виявити вищенаведені ВІДМІТНІ ознаки в запропоно Пластівчастий осад у 25% водному розчині мас % 2,07 2,35 3,18 Відсутність ваному технічному рішенні Отже, запропоноване технічне рішення - «Спосіб одержання полігексаметиленгуанідинпдрохлориду» - задовольняє критерію «новизна» Необхідність трактування ВІДМІТНИХ ознак зумовлена такими обставинами використання ГГХ, що є продуктом взаємодії концентрованої соляної кислоти і ГК, який має лише зв'язану воду соляної кислоти, введення цього розчину безпосередньо в процес синтезу полімеру в стехіометричній, по відношенню до ГМДА, КІЛЬКОСТІ, ведення процесу поліконденсації без відгону води створює умови для поступового і рівномірного нарощування молекулярної маси полімеру За винятком легкозв'язуваного (у вигляді, наприклад, сірчанокислого амонію) аміаку і вуглекислого газу (на стадії отримання ГГХ), не утворюється екологічно шкідливих викидів Одержуваний висококонцентрований (близько 70%) водний розчин полімеру не утворює гелеподібних осадів, не розділяється і є доступним для подальшого практичного використання Техпроцес, запропонований у способі, що заявляється, дозволяє синтезувати в об'ємі одного й того ж реактора ПГМГ ГХ із концентрацією близько 70% при температурі кипіння розчину 102 - 107°С без відгону води, що значно знижує енерговитрати, у тому числі за рахунок відсутності високотемпературної стадії синтезу в розплаві Крім того, отриманий розчин не містить домішки вхідних мономерів, продуктів термічної деструкції одержуваного продукту та тривимірних структур - як результату впливу високих температур, - і є зручним для витягання з реактора і наступного використання Проведений додатковий аналіз відомих технічних рішень з метою визначення в них ознак, подібних до ознак відмітної частини формули рішення, що заявляється, показав, що ці ознаки не знайдені серед відомих рішень Отже, рішення, що заявляється, задовольняє критерію винаходу «винахідницький рівень» Спосіб може бути здійснений таким чином ПГМГ ГХ одержують шляхом обробки 36% соляною кислотою гуанідинкарбонату з наступним додаванням стехіометричної КІЛЬКОСТІ ГМДА і пода 50878 льшим веденням поліконденсації при температурі кипіння розчину 102 - 107°С до досягнення приведеної в'язкості кінцевого полімеру 0,03 - 0,08 Приклад У круглодонну колбу, обладнану мішалкою та зворотним холодильником, поміщають 203г (2 моля) 36% соляної кислоти і невеликими порціями при перемішуванні додають 180г (2 моля) ГК, після чого перемішують ще ЗОхв до повного виділення вуглекислого газу До отриманого водного розчину ГГХ додають 232г (2 моля) ГМДА Реакційну масу нагрівають до температури кипіння (102 - 107°С) і витримують при цій температурі протягом часу, достатнього для одержання продукту з приведеною в'язкістю 0,03 - 0,08 При цьому механічне перемішування можна виключити Аміак, що виділяється в процесі поліконденсації, барботує у розчині сірчаної кислоти з утворенням сірчанокислого амонію Отриманий концентрований (70%) розчин ПГМГ ГХ придатний для цільового використання Спосіб, що заявляється, був апробований в умовах дослідницької лабораторії і може бути відтворений у промислових умовах із за стосуванням стандартного устаткування Отже, спосіб, що заявляється, відповідає критерію «промислова застосовність» У зв'язку з відсутністю в описі прототипу технологічного процесу одержання ПГМГ ГХ даних по енерговитратах, виникла необхідність постановки експерименту ВІДПОВІДНО до методики, описаної у прототипі Результати аналізу даних у порівняльному експерименті за відомим, та способом, що заявляється, наведені у таблиці 2 З даних таблиці 2 випливає, що за рахунок зменшення КІЛЬКОСТІ технологічних операцій та зниження температури проведення реакції у способі, що заявляється, досягається зменшення енерговитрат, у порівнянні з відомим способом, не менш ніж на 30% Практичне використання ПГМГ ГХ, як правило, в попередньо розчиненому у воді стані, виправдовує одержання ПГМГ ГХ у водному розчині у способі, що заявляється, як у хімічному (однорідна структура одержуваного полімеру) та технологічному («м'якість» температурних режимів), так і в енергетичному відношенні Таблиця 2 Порівняльний аналіз технологічних операцій і їхніх енергоємностей при одержанні полігексаметиленгуанідинпдрохлориду за відомим, та способом, що заявляється Технологічні операції Відомий спосіб t°C Одержання гуанідинпдрохлориду 1 Змішування ДЦДА та ХА 2 Сплавлення ДЦДА та ХА в реакторі синтезу ГГХ 3 Передавлювання розплаву ГГХ у реактор синтезу ПГМГ ГХ із використанням тиску інертного газу 4 Поліконденсація у розплаві ГГХ та ГМДА 5 Вакуумування на високотемпературній стадії синтезу Витрата електроенергії, Ват/год Кімн 60 180 430 180 550 240 14070 Спосіб, що заявляється Витрата електОдержання гуанідин t°C роенергії, пдрохлориду Ват/год 1 Нейтралізація соляКІМН ЗО ної кислоти гуанідинкарбонатом 2 Поліконденсація у розчині 68 ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна ( 0 4 4 ) 4 5 6 - 2 0 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71 102107 10480