ПРИМЕНЕНИЕ СМЕСИ ОКСИЭТИЛИРОВАННОГО КАСТОРОВОГО МАСЛА И ИЗОПРОПИЛОВОГО СПИРТА В КАЧЕСТВЕ СТАБИЛИЗАТОРА ПОЛИМЕРНЫХ СУСПЕНЗИЙ
USING MIXTURE OF OXYETHYLATED CASTOR OIL AND ISOPROPYL ALCOHOL AS POLYMER SUSPENSION STABILISER

Изобретение относится к области высокомолекулярных соединений, а именно к применению смеси оксиэтилированного касторового масла и изопропилового спирта в качестве стабилизатора полимерных суспензий.
Полимерные микросферы, содержащиеся в полимерных суспензиях, имеют широкие области применения и могут использоваться в качестве калибровочных эталонов в электронной и оптической микроскопии, светорассеивании, при счете аэрозольных частиц и малоугловой рефракции рентгеновских лучей, для определения размеров пор фильтров и биологических мембран, в качестве модельных коллоидных систем для изучения их реологии, стабильности, седиментации и т.д., моделей плазменных кристаллов, а также в качестве носителей биолигандов при создании диагностических тест-систем (Лобанова Н.А. / Синтез полимерных суспензий с узким распределением частиц по размерам в присутствии полимеров разной молекулярной массы в качестве стабилизаторов / Автореф. дис. на соиск. учен. степ. канд. хим. наук / М., 2012; Oliver Arp et al. / Dust Coulomb Balls: Three-Dimensional Plasma Crystals / Physical Review Letters / 2004, Vol. 93, №16, pp. 165004-1-165004-4; Грицкова И.А. и др. / Биотест-системы на основе полимерных микросфер / Вестник МИТХТ / 2006, Т. 2, С. 5-21; Волкова Е.В. / Создание диагностических тест-систем с использованием полимерных микросфер / Автореф. дис. на соиск. учен. степ. канд. хим. наук. / М., 2014).
Чаще всего области применения предъявляют ряд требований к полимерным микросферам: они должны иметь определенный размер, быть устойчивыми в процессе синтеза и при хранении и быть монодисперсными (т.е. иметь узкое распределение частиц по размерам).
Из уровня техники (Чирикова О.В / Синтез функциональных полимерных суспензий в присутствии кремнийорганических ПАВ / Автореф. дис. на соиск. учен. степ. канд. хим. Наук / М., 1994; Патент RU 2459834 C1 [Общество с ограниченной ответственностью «Пента-91»] 27.08.2012) известно, что устойчивые полимерные суспензии с узким распределением частиц по размерам могут быть получены при полимеризации стирола и метилметакрилата в присутствии кремнийогранических поверхностно-активных веществ (ПАВ).
Также из уровня техники (Крашенинникова И.Г. / Полимерные суспензии медико-биологического назначения с узким распределением частиц по размерам / Диссертация доктора технических наук / М. - 2007) известно, что в качестве стабилизаторов при синтезе монодисперсных полистирольных суспензий могут применяться не растворимые в воде ПАВ, такие как моноэфиры ароматических дикарбоновых кислот (МАФ-1,2,3) и ди-п-толил-о-карбалкоксифенилкарбонол (ДТК).
Недостатками вышеназванных поверхностно-активных веществ являются их ограниченное применение, поскольку они являются лабораторными образцами, синтезированными для конкретного исследования, а также то, что в их присутствии возможно получить полимерные микросферы в достаточно небольшом интервале диаметров (от 0,3 до 1,2 мкм).
Технический результат заявленного изобретения заключается в расширении арсенала поверхностно-активных веществ, являющихся биоразлагаемыми и экологически безопасными, используемых в качестве стабилизаторов дисперсной системы при получении устойчивых монодисперсных полимерных суспензий, а также в увеличении интервала диаметров синтезируемых полимерных микросфер.
Технический результат достигается применением смеси оксиэтилированного касторового масла с содержанием этиленоксидных (EO) звеньев от 9 до 12 и изопропилового спирта, взятых в объемном соотношении 1:1, в качестве стабилизатора при гетерофазной полимеризации виниловых мономеров с целью получения устойчивых монодисперсных полимерных суспензий с диаметрами частиц в интервале 0,3-2,8 мкм.
Настоящее изобретение может быть продемонстрировано следующими примерами, которые носят иллюстрирующий характер и никоим образом не ограничивают объем притязаний.
Пример 1.
w
n
В трехгорлую колбу, объемом 250 мл, снабженную механической мешалкой, термометром и капилляром для продувки азотом, при интенсивном перемешивании загружают 180 мл бидистиллированной воды, 0,18 г инициатора (персульфата калия) и дегазируют током азота в течение 15 минут с одновременным нагреванием его до 80°C, после чего добавляют 20 мл стирола, с растворенными в нем 0,18 г смеси оксиэтилированного касторового масла с содержанием этиленоксидных звеньев от 9 до 12 и изопропилового спирта (ОЭКМ и ИС), взятых в объемном соотношении 1:1, при этом объемное соотношение мономер:вода составляет 1:9. Реакционную систему нагревают до 80°C и проводят полимеризацию при интенсивном перемешивании в течение ~5 ч до достижения конверсии стирола 99,98%. Образование коагулюма не наблюдается. Получена полистирольная суспензия с диаметром частиц ~0,91 мкм (906,7 нм) и степенью полидисперсности (D/D) 1,004. Микрофотография полистирольных частиц, полученных по примеру 1, и гистограмма их распределения по размерам представлены на Фиг. 1 (1.1).
Пример 2.
w
n
Осуществляется по аналогии с примером 1, отличаясь количественным содержанием компонентов: бидистилированная вода - 221 мл, персульфат калия - 0,26 г, стирол - 29 мл, ОЭКМ и ИС - 0,26 г, при этом объемное соотношение мономер:вода составляет 1:6. Полимеризацию проводят при интенсивном перемешивании в течение ~6 ч до достижения конверсии стирола 99,98%. Образование коагулюма не наблюдается. Получена полистирольная суспензия с диаметром частиц ~1,14 мкм (1143 нм) и степенью полидисперсности (D/D) 1,006. Микрофотография полистирольных частиц, полученных по примеру 2, и гистограмма их распределения по размерам представлены на Фиг. 1 (1.2).
Пример 3.
w
n
Осуществляется по аналогии с примером 1, отличаясь количественным содержанием компонентов: бидистилированная вода - 160 мл, персульфат калия - 0,36 г, стирол - 40 мл, ОЭКМ и ИС - 0,36 г, при этом объемное соотношение мономер:вода составляет 1:4. Полимеризацию проводят при интенсивном перемешивании в течение ~7 ч до достижения конверсии стирола 99,98%. Образование коагулюма не наблюдается. Получена полистирольная суспензия с диаметром частиц ~2,74 мкм (2739 нм) и степенью полидисперсности (D/D) 1,005. Микрофотография полистирольных частиц, полученных по примеру 3, и гистограмма их распределения по размерам представлены на Фиг. 1 (1.3).
Пример 4.
w
n
В трехгорлую колбу, объемом 250 мл, снабженную механической мешалкой, термометром и капилляром для продувки азотом, при интенсивном перемешивании загружают 180 мл бидистиллированной воды, 0,19 г инициатора (персульфата калия) и дегазируют током азота в течение 15 минут с одновременным нагреванием его до 80°C, после чего добавляют 20 мл метилметакрилата, с растворенными в нем 0,19 г ОЭКМ и ИС, при этом объемное соотношение мономер:вода составляет 1:9. Реакционную систему нагревают до 80°C и проводят полимеризацию при интенсивном перемешивании в течение ~1 ч до достижения конверсии метилметакрилата 99,98%. Образование коагулюма не наблюдается. Получена полиметилметакрилатная суспензия с диаметром частиц ~0,44 мкм (437,1 нм) и степенью полидисперсности (D/D) 1,031. Гистограмма распределения полиметилметакрилатных частиц по размерам, полученных по примеру 4, представлена на Фиг. 2 (2.1).
Пример 5.
w
n
Осуществляется по аналогии с примером 4, отличаясь количественным содержанием компонентов: бидистилированная вода - 160 мл, персульфат калия - 0,37 г, метилметакрилат - 40 мл, ОЭКМ и ИС - 0,37 г, при этом объемное соотношение мономер:вода составляет 1:4. Полимеризацию проводят при интенсивном перемешивании в течение ~1,5 ч до достижения конверсии метилметакрилата 99,98%. Образование коагулюма не наблюдается. Получена полиметилметакрилатная суспензия с диаметром частиц ~0,56 мкм (563,6 нм) и степенью полидисперсности (D/D) 1,028. Гистограмма распределения полиметилметакрилатных частиц по размерам, полученных по примеру 5, представлена на Фиг. 2 (2.2).
Пример 6.
w
n
Осуществляется по аналогии с примером 4, отличаясь количественным содержанием компонентов: бидистилированная вода - 133,3 мл, персульфат калия - 0,62 г, метилметакрилат - 66,7 мл, ОЭКМ и ИС - 0,62 г, при этом объемное соотношение мономер:вода составляет 1:2. Полимеризацию проводят при интенсивном перемешивании в течение ~2 ч до достижения конверсии метилметакрилата 99,98%. Образование коагулюма не наблюдается. Получена полиметилметакрилатная суспензия с диаметром частиц ~1,82 мкм (1817 нм) и степенью полидисперсности (D/D) 1,028. Гистограмма распределения полиметилметакрилатных частиц по размерам, полученных по примеру 6, представлена на Фиг. 2 (2.3).
Пример 7.
w
n
В трехгорлую колбу, объемом 250 мл, снабженную механической мешалкой, термометром и капилляром для продувки азотом, при интенсивном перемешивании загружают 190,5 мл бидистиллированной воды, 0,09 г инициатора (персульфата калия) и дегазируют током азота в течение 15 минут с одновременным нагреванием его до 80°C, после чего добавляют 9,5 мл бутилметакрилата, с растворенными в нем 0,09 г ОЭКМ и ИС, при этом объемное соотношение мономер:вода составляет 1:20. Реакционную систему нагревают до 80°C и проводят полимеризацию при интенсивном перемешивании в течение ~1 ч до достижения конверсии бутилметакрилата 99,98%. Образование коагулюма не наблюдается. Получена полибутилметакрилатная суспензия с диаметром частиц ~0,33 мкм (333,4 нм) и степенью полидисперсности (D/D) 1,021. Гистограмма распределения полибутилметакрилатных частиц по размерам, полученных по примеру 7, представлена на Фиг. 3 (3.1).
Пример 8.
w
n
Осуществляется по аналогии с примером 7, отличаясь количественным содержанием компонентов: бидистилированная вода - 160 мл, персульфат калия - 0,36 г, бутилметакрилат - 40 мл, ОЭКМ и ИС - 0,36 г, при этом объемное соотношение мономер:вода составляет 1:4. Полимеризацию проводят при интенсивном перемешивании в течение ~2 ч до достижения конверсии бутилметакрилата 99,98%. Образование коагулюма не наблюдается. Получена полибутилметакрилатная суспензия с диаметром частиц ~0,66 мкм (658,6 нм) и степенью полидисперсности (D/D) 1,003. Гистограмма распределения полибутилметакрилатных частиц по размерам, полученных по примеру 8, представлена на Фиг. 3 (3.2).
Размеры частиц полимерных суспензий определяли методом электронной сканирующей микроскопии на приборе «S-570» фирмы Hitachi и методом динамического светорассеяния на приборе Zetasizer Nano ZS фирмы «Malvern» (Великобритания).