Спосіб отримання водостійкої плівки на основі полівінілового спирту
Власники патенту UA 2256674:
Винахід відноситься до способу модифікації плівок полівінілового спирту Описується спосіб одержання водостійкої плівки полівінілового спирту, що полягає у нагріванні зазначеної плівки до температури 100-150 °С та вплив на неї мікрохвильового випромінювання протягом 5-10 хвилин. Технічний результат, що досягається при цьому, полягає в практично повній відсутності побічних продуктів.
Винахід відноситься до способів модифікації полімерів з метою розширення області застосування функціональних полімерів та композицій на їх основі. Гідрофільні полімери, такі, як полівініловий спирт (ПВС), знаходять широке застосування в медицині, біохімії. Надання їм водостійких властивостей дозволить використовувати такі полімери у водних середовищах як фільтри води, сорбентів, біоносіїв тощо.
У літературі описані різні способи переведення ПВС у нерозчинну форму. Найбільш поширеним є спосіб надання поліспірту водостійких властивостей за рахунок структурування в присутності агентів, що зшивають, зокрема епіхлоргідрину [Jiang Bo, Study on PVA Hydrogel Crosslinked by Epichlorohydrin // J. Appl. Polym. Sci., 1992, v.46, p.783-786]. У цьому випадку до водного розчину ПВС додавали епіхлоргідрин, потім повільно додавали луг. Суміш залишали на дві-три доби (залежно від концентрації агента, що зшиває) при кімнатній температурі. Спосіб заснований на додатковому введенні хімічних реагентів, що знижує чистоту кінцевого полімеру. Багато з введених агентів, що зшивають, небайдужі при медичному використанні і вимагають отримання сертифікатів. Крім того, для закріплення структурування систему на основі ПВС і зшиває агента додатково піддають термообробці, УФ-опромінення і т.д.
Більш технологічним та екологічно чистим є спосіб переведення ПВС в нерозчинну форму за рахунок одного теплового впливу, цей спосіб і є найбільш близьким за технічною сутністю пропонованого винаходу [Ушаков С.М. “Полівініловий спирт та його похідні”, у 2-х томах. Вид. АН СРСР – М.Л. 1960]. При підвищеній температурі макромолекули ПВС зазнають дегідратації з утворенням міжмолекулярних ефірних містків. Реакція дегідратації (структурування) здійснюється за Т=100-160°С протягом тривалого часу (30-180 хвилин).
Однак витримування плівок ПВС при підвищеній температурі на повітрі викликає перебіг побічних реакцій, зокрема в макромолекулі утворюються подвійні зв'язки, які створюють сполучену систему, полімер при цьому забарвлюється в темно-коричневий колір.
Технічним результатом цього винаходу є спосіб отримання водостійких плівок полівінілового спирту та м'яких умовах, що практично виключають утворення побічних продуктів.
Даний технічний результат досягається пропонованим способом, що полягає у дії мікрохвильового опромінення протягом 5-10 хвилин. Одночасна дія температури (100-150°С) і МВ-випромінювання призводить до структурування полімеру. Джерелом електромагнітного поля служила піч MDS-2000 (CEM Corp., USA) із частотою 2,45 ГГц.
Винахід ілюструється наведеними нижче прикладами.
Прототип. Приклад 1. Для формування плівок вихідний ПВС з молекулярною масою 77000-100000 у вигляді порошку розчиняли у воді та готували 8% водний розчин. Потім розчин поливали на скляні підкладки і після випаровування розчинника готові плівки піддавали термічного впливу при 100°С протягом 120 хвилин. Післятермічної дії плівки багаторазово промивали у воді. За кількістю полімеру, що залишився, визначали ступінь структурування, тобто. величину гелю, що становила у разі 73-75%.
Приклад 2. Плівки готували за прикладом 1, але готові плівки поміщали в мікрохвильову піч, час дії - 10 хвилин, цей час плівки нагрівалися до 100°С. Розмір гелю становила 96-98%.
Приклад 3. Плівки готували за прикладом 1, готові плівки піддавали МВ впливу протягом 8 хвилин, кінцева температура зразка після опромінення 120°С, величина гелю - 98-100%.
Приклад 4. Плівку ПВС готували за прикладом 1, зразок піддавали МВ-опромінення протягом 5 хвилин, кінцева температура - 150°С. Величина гелю – 98-100%.
Таким чином, обробка мікрохвильовим опроміненням дозволяє переводити полівініловий спирт у водостійку форму у м'яких умовах. МВ-опромінення дозволяє скоротити час впливу в 6-10 разів, при цьому оптимальною температурою МВ-дії є Т=120°С, тобто. температура, за якої практично не відбувається утворення побічних продуктів. Крім того, низька температура МВ-дії дозволить використовувати широко застосовувані в промисловості та недорогі матриці на основі поліолефінів.
Спосіб отримання водостійкої плівки полівінілового спирту шляхом нагрівання зазначеної плівки до 100-150°С, який відрізняється тим, що піддають плівку впливу мікрохвильового опромінення протягом 5-10 хв.