CC BY
0
Абдувохидов И.Ц.
Ассистент АДТИ Эгамбердиев С.А.
Ассистент НамМТИ
ИККИЛАМЧИ ПОЛИЭТИЛЕНТЕРЕФТАЛАТДАН БИСГИДРОКСИЭТИЛЕНТЕРЕФТАЛАТ СИНТЕЗИ ВА УНИНГ АСОСИДА ОЛИНГАН БИРЛАМЧИ
ПОЛИЭТИЛЕНТЕРЕФТАЛАТНИНГ УРТАЧА МОЛЕКУЛЯР
МАССАСИНИ АНЩЛАШ.
Аннотация: Ушбу мацолада иккиламчи полиэтилентерефталатдан уамда саноат усулида олинадиган бисгидроксиэтилентерефталатнинг физик-кимёвий тахлили, уамда улар асосида олинган бирламчи полиэтилентере фталат олинган. Олинган бирламчи
полиэтилентерефталатнинг уртача малекуляр массасини хисоблаш усуллари келтирилган.
Калит сузлар: алкоголиз маусулоти, бисгидроксиэтилентерефталат, ЯМР-спектр, полиэтилентерефталат, технологик хоссалари.
Abduvokhidov I. K.
Assistant ADTI Egamberdiev S.A. Assistant NamMTI
SYNTHESIS OF BIS(HYDROXYETHYL) TEREPHTHALATE FROM SECONDARY POLYETHYLENE TEREPHTHALATE AND DETERMINATION OF THE AVERAGE MOLECULAR MASS OF THE PRIMARY POLYETHYLENE TEREPHTHALATE OBTAINED FROM IT
Annotation: This article presents a physicochemical analysis of secondary polyethylene terephthalate and bis(hydroxyethyl) terephthalate obtained by industrial methods. It also discusses the synthesis of primary polyethylene terephthalate based on these materials. Methods for calculating the average molecular weight of the synthesized primary polyethylene terephthalate are provided.
Keywords: alcoholic products, bis(hydroxyethyl) terephthalate, NMR spectrum, polyethylene terephthalate, technological properties.
Бугунги кунда дунёда полиэтилентерефталат полимерини ишлаб чикариш хажми 130 млн. тоннагача ортди. Полиэтилентерефталатнинг 27%, тоннаси полимер кадоклар - бутилкалар ишлаб чикаришда, 65% га якини полэстер тола олишда 3 % бошка сохаларда кулланилади. Ушбу микдордаги полимер буюмлари фойдаланилгандан сунг шунча микдорда полимер чикиндилари хосил булади. Бу борада уларни фойдали хом-ашега айлантириш, кайта ишлаш усулларини яратишга каратилган илмий ишлар алохида ахамиятга эга. Дунёда ва Республикамизда кенг таркалган поликонденсацион полимер чикиндиларидан бири полиэтилентерефталат (ПЭТ) саклавчи кадоклардир.
Юкоридаги маълумотлар асосида полиэфир толалари йилдан йилга усишини сакланиши яна бир бор ушбу йуналишда ишлар олиб боришимизга асос була олади.
Узбекистонда йилига тахминан 65 минг тонна ПЭТ кадокловчи (бутилка, флакон) пластик идишлар ишлатилади. Х,ар бир Узбекистон фукаросига тахминан 165 кг маиший чикинди тугри келади. Республикада 10 га якин заводларда ПЭТ бутилка колдик махсулотларга кайта ишлов бериш билан шугулланиб келмокда. Улардан бири PET Recycling Group. Бу компания майдаланган ПЭТ (флекса) ва гранула ишлаб чикармокда [1]. Бу чикинди махсулот синтетик тола ишлаб чикариш учун идеал хом ашё манбасидир.
Шу билан бирга хозирда Самарканд вилоятида ишлаб чикариш хажми 10 минг тонна/йилига булган ПЭТ бутилкаларни флексага айлантириб ва ПЭТ гранула хом ашёси асосида синтетик (РЕТ POY) полиэстер толаси ишлаб чикарилмокда. Ушбу чикарилган иплар ёрдамида турли текстил материаллар олишда хизмат киляпди.
Адабиётлардан ва олимлар томонидан олиб борилаётган тадкикотлардан ПЭТ синтез килишнинг асосий хом-ашёси сифатида иккиламчи полиэтилентерефталатни этиленгликол билан алкоголиш махсулоти булган бисгидроксиэтилентерефталат (БГТФ) хисобланади. Юкоридаги баён килинган маълумотларни инобатга олиб, 2016 йилдан бери Тошкент кимё-технология институти Т.Р. Абдурашидов номидаги Юкори молекулали бирикмалар ва пластмассалар технологияси кафедраси олимлари профессор Магрупов бошчилигида иккиламчи полиэтилентерефталатни этиленгликол билан алкоголизлаб БГТФ олиш устида изланишлар олиб борилаяпди [2].
Олдинги тадкикотларимизда биз ИПЭТни алкоголизлаб БГТФ олиш шароитлари, уларга таъсир килувчи омиллар (реакция давомийлиги, катализатор микдори ва тури), махсулот тузилиши, БГТФ чикиш унумига таъсир килувчи омилларни куриб чикилган эди ва хозирда ушбу жараённи такомиллаштириш устида тадкикотлар олиб борилаяпди. Олиб борилган тадкикотлар натижасида куйидаги хоссаларга эга булган бисгидроксиэтилентерефталат хосил булган эди (1-жадвал).
Номи Суюкланиш харорати, оС Урта молекуляр масса Гидроксил сони, %
БГТФ ИПЭТ асосида 109-110 261 13,3
1-жадвалдан куриниб турибдики БГТФни хоссалари умумий хоссаларига тугри келяпти. Шуларни инобатга олиб, кейинги боскич тадкикотларимизни олинган БГТФ асосида бирламчи полиэтилентерефталат синтез килишга шароитларини урганиш, саноат усулида полиэтилентерефталат синтез килиш ва уларни технологик хоссаларини солиштиришга каратилди.
Дастлабки тадкикотларни [3] адабиётнинг 142 бетида келтирилган 24-чи расм курилмасини йигишдан бошланди ва ушбу курилмада диметилтерефталатдан (ДМТФ) бисгидрокситерефталат синтез килиш усули узлаштирилди хамда олинган махсулотни хоссаларини аниклади ва уни иккиламчи ПЭТ асосида олинган БГТФ билан солиштирилди (2-жадвал).
2-жадвал
№ Номи Суюкланиш Урта молекуляр Гидроксил
харорати, оС масса сони, %
1 БГТФ ДМТФ асосида 109-112 231/241
2 БГТФ ИПЭТ асосида 109-110 261/245 13,3
2-жадвалдан куриниб турибдики, саноат усулида синтез килинган БГТФ нинг физик-кимёвий хоссалари иккиламчи ПЭТ асосида синтез килинган БГТФ физик-кимёвий хоссалари бир бири билан мос келиши аникланган.
Сунгра синтез килиб олинган бис-(2-гидроксиэтилен) терефталатнинг ядро магнит резонанс (ЯМР) ёрдамида структура тузилишини ургандик.
Бис-(2-гидроксиэтилен) терефталатнинг ЯМР спектри куйидаги 1-расмда келтирилган.
1- Бис-(2 -гидроксиэтилен)терефталатларнинг ЯМР спектри а) ИПЭТ
асосида; б) ДМТФ асосида.
ЯМР спектри, сигналлар 1, 2, 3 ва 4 деб белгиланган ароматик халканинг протонларига тегишли (dH=8,11 ppm, s, 4H), гидроксил гурухлари (dH= 4,96 ppm, t, 2H), метиленлар (-CH2-) -OH гурухларига улашган (dH= 3,53 ppm, m, 4H), метиленлар (-CH2-) га улашган - СОО гурухлари (dH= 4,33 ppm, t, 4H), сохаларда кузатилди. Бундан шундай хулоса килиш мумкинки, иккиламчи полиэтилентерефталат ва ДМТ асосида синтез килинган БГТФ ларнинг ЯМР спектрлари бир -бирига якинлигини куриш мумкин[3].
Навбатдаги тадкикотимизда алкоголиз махсулотидан олинган БГТФ асосида полиэтилентерефталат синтез килишга эришдик ва уларнинг физик-кимёвий хоссаларини ургандик. Ушбу жараёнларнинг реакция тенгламалари куйида келтирилган:
2-расм. БГТФ асосида полиэтилентерефталат синтез килиш
услублари.
Олинган нaтижaдapини сaноaтдa олинaдигaн БГТФ Ba унинг aсосидaги полиэтилентерефталатнинг хоссалари билан солиштирилди.
3-расм ДМТ асосида полиэтилентерефталат синтез (периэтерификация) килиш механизми
Oлингaн нaтижaдap 3- жaдвaдидa галт^^та^
3-жадвал
Олинган БГТФ ва улар асосида синтез килинган ПЭТ ни ^ хоссалари
№ Номи Суюкланиш хдрорати, оС Урта молекуляр огирлиги (г/молъ) Гидроксил сони, %
1 БГТФ ДМТФ асосида 109-112 231 13,8
2 БГТФ ИПЭТ асосида 109-110 261 13,3
3 Тоза ПЭТ 253-258 29510~42657
4 Иккиламчи ПЭТ 220-238 19952
5 БГТФ (ДМТФ) асосида ПЭТ 239-247,13 22838
6 БГТФ асосида ПЭТ 245-248,1 23896
Синтез килиб олинган полиэтилентерефталатнинг характеристик ковушкоклиги вискозиметрик усул ёрдамида аникланди. Олинган полиэтилентерефталатнинг 60/40 дихлоретан/фенолдаги 1 % ли суюлтирилган эритмаси тайёрланди ва капилярининг диаметри 1.31 мм булган вискозиметр ёрдамида характеристик ковушкоклиги аникланди[4]. Олинган натижалар куйидаги 4-жадвалда келтирилган.
4-жадвал
Полиэтилентерефталатнинг 60/40 дихлоретан/фенолдаги
суюлтирилган эритмасининг утиш вакти ва ковушкокликлари
№ Эритма концентрацияси, % Эритманинг утиш вакти, сек Цнис =иЛ0 Цсол Цкел Цсол/С Цлог Мнис/С [Щ
1 0 (эритувчи) 25 - - - - -
2 0,5 41.4 1.65 0.65 0.65 1
3 0,25 40.15 1.6 0.6 0.72 0.83 0.8
4 0,125 37.6 1.5 0.5 0.7 0.71
5 0,0625 36.25 1.45 0.45 0.75 0.6
Олинган натижалар асосида эритманинг характеристик ковушкоклиги ва эритманинг концентрацияси орасидаги богликлик графиги тузилди ва куйидаги 4-расмда келтирилган.
1 о, 9 Гн* 5*0,8 а Ш о,7 Ш .1 л
о ЬйГ а 0,5 <и 1—с я 0,4 о. а Ш о^з О,2 О 1
О 0,1 о ,2 0,3 0,4 0,5 0,6 О, Концентрация, С ' % 7
4-расм. Полиэтилентерефталат учун келтирилган ковушоклигининг концентрацияга боFликлик графиги
Юкорида келтирилган Марк-Кун Хаувинк тенгламасига мувофи; полимернинг уртача молекуляр массаси аникланди. полиэтилентерефталат учун К ва а нинг кийматлари д= 0,8 ва (1) формула куйидагича куринишга келади:
1Лм - . буерДа К = 1,710-*-, а = 0,83
(1)
Мг = 10 442= 26302 г/молъ Х,исоблаш натижасида полиэтилентерефталатнинг уртача молекуляр массаси 26302 г/молъга тенг эканлиги аникланди.
Бис-(2-гидроксиэтилен) терефталат асосида олинган Полиэтилентерефталатнинг 60/40 дихлоретан/фенолдаги суюлтирилган эритмасининг утиш вакти ва ковушкокликлари
5-жадвал
№ Эритма концентрацияси, % Эритманинг утиш вакти, сек Цнис Цсол Цкел Цсол/С Цлог 1пЦнис/С га
1 0 (эритувчи) 5.8 - — — — —
2 0,5 8.91 1.54 0.54 0.54 1 0.67
3 0,25 8,51 1.47 0.47 0.57 0,83
4 0,125 8.17 1.4 0.4 0.56 0,71
5 0,0625 7.96 1.37 0.37 0.6 0,625
Олинган натижалар асосида эритманинг характеристик ковушкоклиги ва эритманинг концентрацияси орасидаги богликлик графиги тузилди ва куйидаги 5-расмда келтирилган.
о,<> Е 1°'7 В вэ о Ьй ш 0,5! ее [—< Я 0,4 К В и О,2 0,1 ( т
_____
> 0,1 0,2 0,3 О,4 0,3 6 о, Концентраиии, С "7
5-расм. Бис-(2-гидроксиэтилен) терефталат асосида синтез олинган полиэтилентерефталатни келтирилган ковушоклигининг концентрацияга боFликлик графиги.
Юкорида келтирилган Марк-Кун Хаувинк тенгламасига мувофик полимернинг уртача молекуляр массаси аникланди. полиэтилентерефталат учун К ва а д= 0,67 ва (1) формула куйидагича куринишга келади[5]:
1Лм - . буерДа К = 1,710-*-, а = 0,83
(1)
Мг = 10 433 = 21838 г/молъ
Х,исоблаш натижасида Бис-(2-гидроксиэтилен) терефталат асосида олинган полиэтилентерефталат нинг уртача молекуляр массаси 21838 г/молъга тенг эканлиги аникланди.
6-жадвал
Диметилтерефталат асосида олинган Полиэтилентерефталатнинг 60/40 дихлоретан/фенолдаги суюлтирилган эритмасининг утиш вакти ва
ковушкокликлари
№ Эритмя кoнцентpaцияcи, % Эpитмaнинг УТИШ вякти, ^к =tl/t0 Цол tl/t0-1 Цкел WС Цлог МниХ [Ц]
1 0 (эpитyвчи) 5.43 — — - - -
2 1 8.56 1.58 0.58 4.8 0.12
3 0.83 7.89 1.45 0.45 4.5 0.1 0.79
4 0.71 7.56 1.39 0,.39 4.7 0.83
5 0,62 7.43 1,37 0,37 5.7 0.648
Олингaн нaтижaдap acocидa эpитмaнинг хapaктеpиcтик ковушкоклиги Ba эpитмaнинг кoнцентpaцияcи opacидaги богликлик гpaфиги тузилди Ba куйидаги 6-расмда келтирилган.
X
S b¿ О,"7 . — 1 «
о в
S о ИГ ш 0,s CTÏ [—1 3 0,4 О. » s 0,3 UÍ О,2 o,i (
> О,а 0,2 о,з 0,4 o,s 0,6 о, 7
7-расм. Диметилтерефталат асосида олинган полиэтилентерефталат учун келтирилган ковушоклигининг концентрацияга боFликлик графиги
Юкopидa келтиpилгaн Мapк-Kyн Хayвинк тенглaмacигa мувофик полимернинг ypтaчa молекуляр мaccacи aникдaнди. пoлиэтилентеpефтaдaт учун К вa а нинг киймaтлapи д= 0,79 вa (1) фopмyлa кyйидaгичa кypинишгa келади:
lg 0,79- (1/7*10"*)
Mr = 10 443 = 26915 г/молъ
Х,исоблаш натижасида Диметилтерефталат асосида олинган полиэтилентерефталат нинг уртача молекуляр массаси 26915 г/молъга тенг эканлиги аникланди.
Синтез килинган намуналарни характеристик ковушкоклиги келтирилган Марк-Хувин тенгламалари асосида аникланилди. Аникланган курсатгичлар 7-жадвалда келтирилган.
7-жадвал
Синтез килинган ПЭТ ва саноат намуналарини технологик хоссалари
Номи Курсатгичлар
Характеристик к;овушк;ок;лик, Уртача молекуляр огирлиги г/молъ Зичлик, г/см3
Бирламчи ПЭТ 0,91 42657 1.394
Иккиламчи ПЭТ 0,63 19952 1.248
ДМТФ асосида ПЭТ 0,73 23865 1.284
БГТФ асосида ПЭТ 0,68 21896 1.278
7- жадвалдан куриниб турибдики, олиб борилган тадкикотлар шуни курсатдики, иккиламчи полиэтилентерефталат этиленгликол билан алкоголизлаб, олинган бирламчи полиэтилентерефталатнинг физик-кимёвий хоссалари, бирламчи ПЭТ ва анъанавий усулларда олинадиган ПЭТлар билан солиштирилганда уларнинг физик-кимёвий хоссалари якинлиги аникланди. Олинган натижалар узини аниклиги ва кайтарувчанлиги билан уз тасдигини топди.
Шундай килиб, иккиламчи полиэтилентерефталат этиленгликол билан алкоголизлаб, айнан бисгидроксиэтилентерефталат хамда уларни димерлари хосил булиши аникланди. БГТФ ни хосил булиши ва чикиш унумига кулланилаётган катализатор, алкоголиз давомийлиги тугридан тугри таъсир курсатилиши аникланди ва улар асосида олинган бирламчи ПЭТни анъанавий усулларда олинадиган ПЭТ билан солиштирилди. Синтез килинган ПЭТ технологик хоссалари аникланиб, олинган натижалар узини аниклиги ва кайтарувчанлиги билан уз тасдигини топди. Келгуси тадкикотларимиз БГТФдан ПЭТ синтез килиш шароитларини такомиллаштириш хамда тола олиш учун ярокли ПЭТ синтез килишга каратамиз.
АДАБИЁТЛАР
1. От бутылки к бутылке: как в Узбекистане перерабатывает пластик. '\nMBEHb.Livmg Asia".http: // living asia. online / category / stories.
2. Angel B. Polyester Fibres. The 23RD PCI Consulting Group European Polyester Industry Conference, 3 October, Berlin. Available at: https://www.plastics.ru/pdf/iournal/2015/ 12/PET.pdf. (01.02.2016).
3. Masardi N., G.S.I. PET market Overviev. CREON, Moskva. Available at: http : //arpet.ru/material/4824. (accessed 18.02.2015).
4. Абдувохидов ИД., Хошимов КН., Жураев А.Б. Бисгидрокситерефталат олиш шароитларини урганиш. Материалы. Республиканская научно -техническая конференция. Ресурсо - и энергосберегающие, экологически безвредные композиционные и нанокомпозиционные материалы, ТГТУ им. И. Каримова, - С. 88-89.
5. А.П. Григорьев, О.Я. Федотова Лабораторный практикум по технологии поликонденсационных пластических масс. Учебн. пособие для химико-технологических специальностей вузов. М., «Высш. школа», 1971. 232 с.
6. Казицын Л. А., Куплетска Н. Б. Применение УФ -, ИК -, ЯМР и масс-спектроскопии в органической химии. М., Изд-в Моск. ун-та, 1979, 240 с.
7. Торопцева, К.В. Белогородская, В.М.Бондоренко. «Лабораторный практикум по технологии высокомолекулярных соединений». - Л: Химия.1972. 415с.
