Ионогенные полимеры, полученные на основе эпихлоргидрина с бензоксазолинонами, их флокулирующие свойства



На современном этапе создания новых полимерных материалов особое значение приобретает эколого-экономически выгодная химическая модификация уже известных промышленных полимеров, которая позволяет улучшить свойства и существенно расширить применения последних.

Среди полимеров с реакционно-способными группами особый интерес представляют интерес полимеры и сополимеры на основе эпихлоргидрина (ЭХГ), являющегося полуфункциональным мономером. [1 -3]

В настоящее время водорастворимые ионеновые полимеры, как катионные полиэлектролиты находят широкое применение в качестве экстрагентов, коагулянтов, отвердителей в различных отраслях промышленности [4].

Мы исследовали синтез катионных водорастворимых полиэлектролитов, содержающие ионогенные группы в боковой цепи макромолекулы, а также их флокулирующее действие на отрицательно заряженные суспензии силикагеля.

Синтез осуществляли путём взаимодействия эпихлоргидрина (ЭХГ) с бензоксазолинонами (БОЗ) по следующей схеме:

Самопроизвольную полимеризацию ЭХГ с БОЗ проводили в массе в водной среде, а также в среде полярных растворителей при температуре 20–40°С. В течении 30–35 минут при различных соотношениях исходных веществ.Исследовано влияние соотношения исходных продуктов, температуры и продолжительность реакции в процессе полимеризации при взаимодействии эпихлоргидрина с бензоксалинами.

Как видно из таб-1, катионит на основе ЭХГ с БОЗами с высокими значениями приведенной вязкости был получен при эквимолярном соотношении реагирующих веществ. Следует отметить, что с повышением температуры возрастает и скорость, и константа скорости процесса (таб.2.) кроме этого дальнейшее повышение температуры и концентрации исходных реагентов приводит к получению более структурированных продуктов.

Установлено, что реакция полимеризации ЭХГ с БОЗами достаточно легко протекает и в массе, и в среде органических растворителей а с увеличением диэлектрической проницаемости среды скорость процесса полимеризации возрастает. Это объясняется, по-видимому, тем что диссоциация сильно полярных групп ЭХГ и растущей цепи в полярных средах способствует ускорению процесса самопроизвольной полимеризации.

В ИК спектрах синтезированных ионеновых полимеров наблюдается уменьшение интенсивности сигналов валентных колебаний связи –СН₂ –СI в области 1270 см^-1 от протекании процесса полимеризации, кроме этого образуются новые интенсивные полосы поглощения в области 1080- 1170 см^-1, относящиеся к валентным асимметрическим колебаниям простой эфирной -О-СН₂ — связи, за счёт раскрытия эпоксигрупп (1250, 925–850)^-1.

Исследование флокирующей способности водорастворимых полиэлектролитов показало, что наиболее эффективен полиэлектролит полученый на основе продуктов самопроизвольной полимеризации при взаимодействии ЭХГ с бензоксалтионом, который был испытан в процессе флотации вольфрамсодержащих продуктов черновых шеелитовых концентратов в лабораторных условиях. Синтезированные катионные полиэлектролиты избирательно влияют на осаждение трехокси вольфрама из вольфрамосодержащих шламов, одновременно уменьшают потери металла в сливе [5].

Таблица 1

Влияние исходного соотношения ЭХГ бензоксазолинонов на процесс взаимодействия исвойства полиэлектролита

Азотосодержащие гетероциклические соединения	Исходное соотношение БОЗ:ЭХГ.	Т.К.	Время. мин.	0,5% раствора в воде дм/г.	Ƞуд дм/г.	СОЕ по ионному хлору. мг-экв/г
Бензоксалтион	1:1 1:2 2:1 5:1	303	180	1,58 0,53 0,74 0,95	0,541 0,034 0,075 0,093	6,7
Бензоксозолон (II)	1:1 1:2 2:1 5:1	303	240	1,35 0,42 0,64 0,83	0,253 0,028 0,057 0,089	5,8

Таблица 2

Кинетические параметры реакции полимеризации ЭХГ сбензоксазолинонами (исх. соот. 1:1).

№	Т.К.	1/Т. 10–3	моль/л с 105	К 10–7 с -1	Е акт кДЖ/моль
1	293 303 323 313	3,41 3,30 3,01 2,91	2,03 8,95 17,32 34,05	1,10 1,53 2,08 4,84	78,94
2	293 303 323 343	3,41 3,30 3,01 2,91	3,87 9,15 20,17 36,94	1,58 1,92 2,54 5,06	80,05

При расходе флокулянта 15 г/т с сочетанием 300 г/т жидкого стекла извлечение вольфрамсодержащего продукта составляет, 90,5 %, а твёрдого при флотации в сливе содержатся 0,05 % при равных содержаниях треокси вольфрама сырьё (таб.3.). Одновременно увеличивается содержание (95 %) трехокси вольфрама в щеелитовом концентрате. При отсутствии полимерных флокулянтов потери твёрдых веществ со сливом составляют 0,05 %, а извлечение вольфрама 3,4 %.

Таблица 3

Зависимость степени извлечения вольфрама иот качества шеелитового концентрата

№	Наименование продуктов обогащения	Выход, %	Содерж.		Извлечения		Условия проведения опытов
			W2O3	CaCO3	W2O3	CaCO3
1.	Конц.флотации Хв. флотации Исх.продукт	13,62 16,38 100,00	1,48 0,019 0,281	47,85 6,8 12,09	52,88 7,22 100,00	59,80 40,20 100,00	Без флокулянта
2.	Конц.флотации Хв. флотации Исх.продукт	17,26 82,74 100,00	1,062 0,023 0,180	43,45 10,02 15,73	89,75 10,25 100,00	41,25 58,75 100,00	Ж. стекло —400 г/т 8–16–0
3.	Конц.флотации Хв. флотации Исх.продукт	24,07 75,93 100,00	0,760 0,015 0,220	41,53 6,95 16,02	94,55 5,45 100,00	67,85 32,15 100,00	Ж. стекло 8–16–0 10 г/т
4.	Конц.флотации Хв. флотации Исх.продукт	21,36 78,64 100,00	0,813 0,012 0,205	40,05 7,64 15,62	95,01 4,69 100,00	66,74 33,25 100,00	Ж. стекло 8–16–0 20 г/т
5.	Конц.флотации Хв. флотации Исх.продукт	20,15 79,85 100,00	0,847 0,013 0,2106	51,94 6,48 17,53	93,64 6,36 100,00	63,85 36,15 100,00	Ж. стекло 8–16–0 40 г/т.

Таким образом установлено, что полиэлектролиты полученые на основе ЭХГ с бензоксазолиноном избирательно влияют на осаждение шламов вольфрамного минерала, что позволяет существенно снизить потери металла в сливах.

Литература:

1. Аскаров М. А., Джалилов Т. А. Синтез иогенных полимеров, Т., Фан, 1978. 158 с.
2. Зайнутдинов С. С., Аскаров М. А., Собиров З. С. Полимеризация при взаимодействии эпихлоргидрина с аминосоединениями. В кн. Ионогенные полимеры. Т., Фан, 1985, 9–19 с.
3. Аскаров М. А., Джалилов Т. А., Агназаров А., Зайнутдинов С. С. Аниониты на основе продуктов взаимодействия эпихлоргидрина с винилниридинами. ЖПХ, 1976, Т. 19. С. 684–686.
4. Небери В. П., Флокуляция минеральных суспензий. М, Недра., 1983., 288 с.