Метод за получаване на водоустойчив филм на основата на поливинилалкохол
Собственици на патент RU 2256674:
Изобретението се отнася до метод за модифициране на филми от поливинил алкохол. Описан е метод за производство на водоустойчив филм от поливинилалкохол, който се състои в нагряване на посочения филм до температура 100-150 °C и излагането му на микровълново лъчение за 5-10 минути. Техническият резултат, постигнат в този случай, е почти пълната липса на странични продукти.
Изобретението се отнася до методи за модифициране на полимери с цел разширяване на обхвата на функционални полимери и състави на тяхна основа. Хидрофилните полимери, като например поливинил алкохол (PVA), се използват широко в медицината и биохимията. Придаването им на водоустойчиви свойства ще направи възможно използването на такива полимери във водни среди като водни филтри, сорбенти, бионосители и др.
В литературата са описани различни методи за превръщане на PVA в неразтворима форма. Най-често срещаният е методът за придаване на водоустойчиви свойства на полиалкохола чрез структуриране в присъствието на омрежващи агенти, по-специално епихлорхидрин [Jiang Bo, Study on PVA Hydrogel Crosslinked by Epichlorohydrin // J. Appl. Polym. Sci., 1992, v.46, p.783-786]. В този случай епихлорохидринът се добавя към воден разтвор на PVA, след което бавно се добавя алкал. Сместа се оставя за два или три дни (в зависимост от концентрацията на омрежващия агент) при стайна температура. Методът се основава на допълнителното въвеждане на химически реагенти, което намалява "чистотата" на крайния полимер. Много от въведените омрежващи агенти не са безразлични за медицинска употреба и изискват сертифициране. Освен това, за фиксиране на структурирането, системата на базата на PVA и омрежващ агент допълнително се подлага на топлинна обработка, UV облъчване и др.
По-технологичен и екологичен е методът за превръщане на PVA в неразтворима форма поради един топлинен ефект, този метод е най-близък по техническа същност до предложеното изобретение [Ushakov S.N. “Поливинилов алкохол и неговите производни”, в 2 тома. Изд. Академия на науките на СССР - M.L. 1960]. При повишени температури PVA макромолекулите претърпяват дехидратация с образуването на междумолекулни етерни мостове. Реакцията на дехидратация (структуриране) се провежда при T=100-160°C за продължително време (30-180 минути).
Въпреки това, поддържането на PVA филми при повишени температури във въздуха причинява странични реакции, по-специално в макромолекулата се образуват двойни връзки, които създават конюгирана система, докато полимерът става тъмнокафяв, което показва дълбоки трансформации в макромолекулата.
Техническият резултат от настоящото изобретение е метод за производство на водоустойчиви филми от поливинилалкохол при меки условия, практически изключващи образуването на странични продукти.
Този технически резултат се постига чрез предложения метод, който се състои в излагане на микровълново облъчване за 5-10 минути. Едновременното излагане на температура (100-150°C) и MW радиация води до структуриране на полимера. Като източник на електромагнитно поле служи пещ MDS-2000 (CEM Corp., САЩ) с честота 2,45 GHz.
Изобретението се илюстрира със следните примери.
Прототип. Пример 1. За да се образуват филми, първоначалният PVA с молекулно тегло 77 000-100 000 се разтваря във вода под формата на прах и се приготвя 8% воден разтвор. След това разтворът се излива върху стъклени субстрати и след като разтворителят се изпари, готовите филми се обработват термично при 100°C в продължение на 120 минути. СледТоплинното действие на филма беше многократно измито във вода. Степента на структуриране се определя от количеството на останалия полимер; стойността на гела, която в този случай е 73-75%.
Пример 2. Филмите се приготвят съгласно пример 1, но готовите филми се поставят в микровълнова фурна, времето на излагане е 10 минути, през което време филмите се нагряват до 100°С. Размерът на гела беше 96-98%.
Пример 3. Филмите се приготвят съгласно пример 1, готовите филми се подлагат на излагане на MW за 8 минути, крайната температура на пробата след облъчване е 120°C, стойността на гела е 98-100%.
Пример 4 PVA филм се приготвя съгласно пример 1, пробата се подлага на MW облъчване за 5 минути, крайната температура е 150°С. Размерът на гела е 98-100%.
По този начин обработката с микровълново облъчване прави възможно превръщането на поливинил алкохол във водоустойчива форма при меки условия. MW облъчването позволява да се намали времето на експозиция 6-10 пъти, докато оптималната температура на MW експозиция е T=120°C, т.е. температура, при която не се образуват странични продукти. В допълнение, ниската температура на излагане на MW ще позволи използването на широко използвани в индустрията и евтини матрици на базата на полиолефини.
1. Метод за производство на водоустойчив филм от поливинилалкохол чрез нагряване на споменатия филм до 100-150°С, характеризиращ се с това, че филмът се подлага на микровълново облъчване за 5-10 минути.