Полимерный комплекс хлорида кальция
POLYMER COMPLEX OF CALCIUM CHLORIDE

Изобретение относится к технологии получения полимерного комплекса хлорида кальция для создания поглощающих/удерживающих влагу пленочных покрытий из поливинилового спирта (ПВС) и хлорида кальция, и может быть использовано при изготовлении поглощающих/удерживающих влагу покрытий.
Известно о комплексообразовании в смесях поливинилового спирта и поливинилпироллидона с хлоридом кальция (1. Vanitha D., Bahadur S. A. и др. Studies on Conducting Polymer Blends: Synthesis and Characterizations of PVA/PVP Doped with CaCl2. Journal of Nanoscience and Nanotechnology, Т. 18, В. 3 (2018), с. 1723-1729). Наличие эффекта было установлено качественно по ИК-спектрам поглощения. Структура комплексов и их строение не были установлены. Отмечаются хорошие адсорбционные свойства пленки хелатного комплекса поливинилового спирта с хлоридом кальция (2. TANAKA M., YAMAZAKI H., KAKINOKI H. MOISTURE ABSORPTION CHARACTERISTICS FOR POLY(VINYL ALCOHOL) METAL CHELATE FILMS. KOBUNSHI RONBUNSHU Т.51, В. 7 (1994), стр. 447-452), а также способность удержания влаги гидрогелем ПВС с хлоридом кальция (3. Won-Ill Cha, Suong-Hyu Hyon, и др. Sticky poly(vinyl alcohol) hydrogels. JOURNAL OF APPLIED POLYMER SCIENCE. Т. 47, В. 2 (1993), с. 339-343).
Наиболее близким техническим решением, выбранным за прототип, является: (4. D.V. Andreev, L.L. Makarshin and V.N. Parmon. SORPTION AND SENSING CHARACTERISTICS OF POLYVINYL ALCOHOL FILMS IMPREGNATED WITH CaCl2. React. Kinet. Catal. Lett., Т. 80 (2003), с. 181-188.) В указанном техническом решении получены пленки ПВС с хлоридом кальция в пяти различных соотношениях (примерно 1 атом кальция к 100, 20, 6.7, 2 и 0.5 атомам углерода) и изучены их сорбционные свойства. Возможность образования комплексов в этой системе не рассматривалась. Полагалось, что хлорид кальция образует отдельную фазу либо твердый раствор в полимере.
Заявляемое техническое решение объединяет полезные свойства ПВС - способности к пленкообразованию и адгезии с адсорбционными свойствами хлорида кальция.
Задача, решаемая заявляемым техническим решением, заключается в получении материала для создания поглощающего/удерживающего влагу пленочного покрытия.
Поставленная задача решается благодаря тому, что заявляемый полимерный комплекс хлорида кальция и поливинилового спирта, имеющий установленную стехиометрию состава: 1 атом кальция к 4 атомам углерода, обладает хорошими пленкообразующими и адсорбционными свойствами. Соединения с меньшим содержанием кальция являются комплексами гидроксида меди с ПВС с составом, отклоняющимся от указанной стехиометрии.
Этот результат достигается получением комплекса хлорида кальция с ПВС имеющего стехиометрическое соотношение компонентов: 1 атом кальция к 4 атомам углерода.
-1
Для достижения результата производится сплавление или смешивание компонентов (с последующим растворением) или их растворов в расчетномсоотношении. Подтверждением образования комплекса ПВС с хлоридом кальция служит отсутствие характерных для хлорида кальция линий на дифрактограммах образцов, полученных при высушивании конечного раствора и изменение спектра комбинационного рассеяния комплекса в диапазоне 1000-1200 см по сравнению со спектрами исходных компонентов.
Пример 1.
2
2
Водный раствор ПВС с концентрацией 10 % масс. при комнатной температуре смешивают с 10 % масс. водным раствором гидрата хлорида кальция CaCl*6HO в соотношении 1 объем раствора ПВС к 2,5 объема раствора хлорида кальция. После высушивания получают твердый полимерный комплекс с соотношением компонентов 1 атом кальция на 4 атомов углерода. Отсутствие избытка хлорида кальция и других кристаллических фаз подтверждается методом рентгеновской дифракции.
Пример 2.
2
2
ПВС смешивается с гидратом хлорида кальция CaCl*6HO в массовом соотношении 2 к 5. Полученная смесь растворяется в воде. Этот раствор может быть использован непосредственно для нанесения на различные поверхности с целью создания поглощающего/удерживающего влагу покрытия.
Пример 3.
2
2
ПВС смешивается с гидратом хлорида кальция CaCl*6HO в массовом соотношении 2 к 5. Полученная смесь растирается при температуре 30-40°С до получения гомогенного состава. В результате получается смесь комплекса и его компонентов. Окончательное формирование комплекса стехиометрического состава происходит при поглощении влаги полученным материалом.
Достигаемый технический результат заявляемого изобретения заключается в получении гомогенного состава комплекса поливинилового спирта с хлоридом кальция.
На Фиг. 1 приведена термограмма комплекса ПВС-хлорид кальция, показывающая выделение влаги и сопровождающий это тепловой эффект. При выдерживании высушенного материала при комнатной температуре и 100% влажности он воспроизводимо набирает влагу. Эти эффекты могут быть использованы для осушки, утилизации тепловой энергии и подавления пыления путем удержания влаги в смеси комплекса с пылью.
На Фиг. 2 представлены дифрактограммы образцов комплекса, ПВС и хлорида кальция. Первый образец является аморфным. Это означает, что все атомы кальция связаны с ПВС. Наличие слабых узких пиков в последнем образце свидетельствует о наличии в нем небольшого количества кристаллической фазы хлорида кальция. С учетом того, что ПВС имеет отклонения от идеальной структуры, можно считать, что стехиометрическое соотношение компонентов в идеальном полимерном комплексе составляет 1 атом кальция к 4 атомам углерода.
Дифрактограммы образцов, Фиг. 2, содержащих ПВС и хлорид кальция в соотношении: (a) 1 атом кальция к 5 атомам углерода и (b) 1 атом кальция к 4 атомам углерода.