способ гидрофобизации окисленного изотактического полипропилена

Формула изобретения

Способ гидрофобизации окисленного изотактического полипропилена, основанный на модификации путем введения в структурные элементы полимерной цепи фторсодержащих фрагментов с помощью фторированного реагента в среде растворителя, с последующим выделением и сушкой модифицированного полимера, отличающийся тем, что проводят модификацию суспендированного окисленного изотактического полипропилена с помощью октафторпентилхлорсульфита в присутствии катализатора диметилформамида в среде хлороформа.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области модификации полимеров, в частности полифторалкилированию окисленного полипропилена, который может быть использован в производстве кабеля, прокладки труб по дну водоема. В связи с данным использованием необходимо повысить гидрофобные свойства полимера.

Известен способ модификации окисленного изотактического полипропилена в виде порошка, пленок, волокон полярным мономером 2,3-эпоксипропилметакрилатом в водном растворе (Pat. CS 214394, C08F 255/02, опубл. 15.09.81).

Недостатками указанного способа является сложность процесса. Данный метод модификации не приводит к повышению гидрофобности полипропилена.

Известен способ модификации полипропилена прямым фторированием поверхности полимера газообразным молекулярным фтором [Прямое фторирование полимерных изделий - от фундаментальных исследований к практическому использованию / А.П. Харитонов, Б.А. Логинов. // Российский Химический Журнал (ЖРХО им. Д.И. Менделеева). - 2008. - Т.52, N 3. - С.106-111].

Недостатком указанного способа является сложная методика процесса. Образующийся в результате реакции фтороводород частично вызывает деструкцию полимера, для предотвращения которой необходимо специальное оборудование. Необходимы дополнительные методы нейтрализации оставшегося количества фтора и продукта реакции фтороводорода для обеспечения экологической безопасности.

Известен способ модификации поливинилового спирта путем введения фторалкилированных групп. При этом проводят взаимодействие полимера с полифторхлорсульфитом в среде растворителя диметилформамида [Патент RU 2348654, C08F 8/24, C08F 14/18, опубл. 10.03.2009].

Данный способ модификации не приводит к повышению гидрофобности полипропилена.

Известен способ модификации поверхности полимера, основанный на обработке поверхности полимера импульсным плазменным распылением графитовой мишени [Патент RU 2325192, A61L 27/30, A61L 31/12, C08J 7/12, опубл. 27.05.2008].

Недостатком данного способа является существенное снижение углов смачивания полимеров при осаждении углеродной пленки.

Наиболее близким является способ гидрофобизации поверхности полимерных материалов перфтор-2,4-диметил-3-этил-3-пентильным радикалом [Патент RU 2303609, C08J 7/12, опубл. 27.07.2007]. Данный способ включает модификацию полипропилена перфтор-2,4-диметил-3-этил-3-пентильным радикалом в перфтордекалине. При этом реакционную массу сначала выдерживают при 50°C в течение 10 мин, а затем нагревают до 90°C и выдерживают 20 мин. Отделяют модифицированный полимер от растворителя и сушат продукт.

Данным способом не был модифицирован окисленный полипропилен и данный способ модификации не позволяет ввести октафторпентильные группы.

Задачей изобретения является разработка технологичного способа модификации окисленного полипропилена для придания материалу водоотталкивающих свойств.

Техническим результатом заявляемого способа является получение полимерного материала с улучшенными гидрофобными свойствами.

Поставленный технический результат достигается в способе гидрофобизации окисленного изотактического полипропилена, основанном на модификации путем введения в структурные элементы полимерной цепи фторсодержащих фрагментов с помощью фторированного реагента в среде растворителя, с последующим выделением и сушкой модифицированного полимера, отличающемся тем, что проводят модификацию суспендированного окисленного изотактического полипропилена с помощью октафторпентилхлорсульфита в присутствии катализатора диметилформамида в среде хлороформа.

Сущностью данного изобретения является суспендирование порошкообразного окисленного изотактического полипропилена с размерами частиц 100-200 мкм в хлороформ. Суспензию охлаждают до -10°C, затем дозируют в нее диметилформамид при интенсивном перемешивании. В приготовленную смесь добавляют раствор октафторпентилхлорсульфита в растворе хлороформа, охлажденного также до -10°C. Реакционную массу выдерживают в течение 30 мин. Затем температуру повышают до 30°C в течение 1 часа. Окончание реакции определяют по прекращению выделения газообразных продуктов реакции. Модифицированный полимер отделяют фильтрованием, после которого осуществляют промывку от остатков модификатора и полимер сушат при температуре 40-50°C. Выход фтормодифицированного полимера составляет 97,3%. Содержание фтора 15% определено методом элементного анализа.

Полифторхлорсульфит реагирует с первичными HO- и HOOC-группами окисленного полипропилена, в результате образуются эфирные связи. В структурные элементы цепи встраиваются октафторпентильные группы, под их действием происходит гидрофобизация окисленного изотактического полипропилена:

M-OH+H(CF₂CF₂ )₄CH₂OS(O)Cl M-O-CH₂(CF₂CF₂)₄ H+SO2+HCl

М-COOH+M-O-CH₂(CF₂ CF₂)₄H M-C(O)-OCH₂(CF₂CF₂) ₄H+SO2+HCl

Краевой угол смачивания для воды после обработки составил 97°. До обработки краевой угол смачивания для воды составлял 77°.

Пример

1 г порошкообразного окисленного изотактического полипропилена с размерами частиц 100-200 мкм суспендируют в 20 мл хлороформа. Суспензию охлаждают до -10°C, затем дозируют в нее 0,1 мл диметилформамида при интенсивном перемешивании. В приготовленную смесь добавляют раствор 0,018 мл октафторпентилхлорсульфита в растворе 10 мл хлороформа, охлажденного также до -10°C. Реакционную массу выдерживают в течение 30 мин. Затем температуру повышают до 30°C в течение 1 часа. Окончание реакции определяют по прекращению выделения газообразных продуктов реакции. Модифицированный окисленный изотактический полипропилен отделяют фильтрованием, после которого осуществляют промывку от остатков модификатора и сушат полимер при температуре 40-50°C. Выход фтормодифицированного полимера составляет 1 г. Содержание фтора 15% определено методом элементного анализа.

Наличие октафторпентильных групп в модифицированном полипропилене подтверждено методом ИК-Фурье спектроскопии: интенсивная полоса поглощения 1218 см^-1 указывает на наличие C-F связи; простые эфирные группы -CF ₂CH₂-O-R проявляются в виде полос поглощения в области 3102-3026 см^-1, а появление полосы поглощения 1713 см^-1 связано с наличием в макромолекуле сложноэфирных групп -C(O)OCH₂(CF₂)₄H.

Таким образом, представлен новый способ гидрофобизации окисленного изотактического полипропилена, позволяющий легко и эффективно повысить водоотталкивающие свойства полимерного материала.