CC BY
104
7universum.com
UNIVERSUM:
ХИМИЯ И БИОЛОГИЯ
СИНТЕЗ ХЛОРСУЛЬФИРОВАННОГО ПОЛИЭТИЛЕНА И ИССЛЕДОВАНИЕ ЕГО СВОЙСТВ
Нуркулов Файзулла Нурмуминович
младший научный сотрудник Государственного унитарного предприятия Ташкентского научно-исследовательского института химической технологии,
Республика Узбекистан, г. Ташкент E-mail: [email protected]
Джалилов Абдулахат Турапович
профессор, д-р хим. наук,
директор Государственного унитарного предприятия Ташкентского научноисследовательского института химической технологии,
Республика Узбекистан, г. Ташкент E-mail: [email protected]
Бекназаров Хасан Сойибназарович
канд. хим. наук, заведующий кафедрой химии в Ташкентском областном государственном педагогическом институте,
Республика Узбекистан, г. Ангрен E-mail: [email protected]
SYNTHESIS AND STUDY
CHLOROSULFONATED POLYETHYLENE ITS PROPERTIES
Nurkulov Fayzulla Nurmuminovich
Junior Researcher, State Unitary Enterprise Tashkent Scientific Research Institute of Chemical Technology, Uzbekistan, Tashkent
Djalilov Abdulakhat Turapovich
Doctor of Chemistry, Professor, Director of the State Unitary Enterprise
Tashkent Research Institute, Uzbekistan, Tashkent
Beknazarov Xasan Soyibnazarovich
Candidate of Chemistry Science Head of the Department of "Chemistry" at the Tashkent State Regional Pedagogical Institute, Uzbekistan, Angren
Нуркулов Ф.Н., Джалилов А.Т., Бекназаров Х.С. Синтез хлорсульфированного полиэтилена и исследование его свойств // Universum: Химия и биология : электрон. научн. журн.
2014. № 1 (2) . URL: http://7universum.com/ru/nature/archive/item/844
АННОТАЦИЯ
В статье изучен состав и структура полученного хлорсульфированного полиэтилена, установленные методом ИК спектроскопии, окисление и деструкция полученного хлорсульфированного полиэтилена методом дефференциально-термического анализа. На основании результатов проведенных исследований было показано, что полученный хлорсульфированный полиэтилен обладает высокой адгезией, износостойкостью, атмосферостойкостью, тепло- и химической стойкостью.
ABSTRACT
The article studied the composition and structure of the obtained chlorosulfonated polyethylene established by IR spectroscopy, oxidation and degradation, resulting chlorosulfonated polyethylene defferentsialno and thermal analysis. On the basis of the research results, it was shown that the obtained chlorosulfonated polyethylene has high adhesion, durability, weatherability, heat — and chemical resistance.
Ключевые слова: хлорсульфированный полиэтилен, окисление,
деструкция, адгезия, атмосферная стойкость, химическая стойкость.
Keywords: chlorosulfonated polyethylene, oxidation, degradation, adhesion, atmosphere resistance, chemical resistance.
Композиции на основе хлорсульфированного полиэтилена могут быть использованы для получения агрессивно -, износо- и атмосферостойких твердых покрытий различной толщины для полов и кровли [1]. Известны жидкие композиции на основе хлорсульфированного полиэтилена в виде лаков и эмалей холодной и горячей сушки, используемые для защиты металлических, бетонных и строительных конструкций [6].
Введение атомов хлора в молекулу полимера нарушает регулярность структуры и снижает степень кристалличности. Полимер становится аморфным. При оптимальном содержании хлора и серы полимер
характеризуется высокой стойкостью к сжатию, эластичностью при низких температурах и стойкостью к агрессивным средам [8].
Хлорсульфированный полиэтилен хорошо растворим в следующих растворителях: бензоле, бензиловом спирте, декалине, диоктилфталате,
ксилоле, метилэтилкетоне, н-бутиламине, нитробензоле, пиридине, сероуглероде, тетрахлорэтилене, тетралине, толуоле, хлороформе, фуране, хлористом этилене, хлорбензоле, хлористом тиониле, циклогексаноле [10].
Для получения нового хлорсульфированного полиэтилена (ХСПЭ) были из представленных на рис. 1 ИК-спектров видно, что полосы поглощения хлорсульфированного полиэтилена на основе полиэтилена высокого давления соответствуют колебаниям в области 2879—2917 см-1, относящимися к асимметрическим -СН3 группам, а валентные колебания -ОН группы относятся к области 2515—3058 см-1. Пики в области 2730—2850 см-1 соответствуют симметрии -СН2-групп. Слабые пики, относящиеся к -СН2-группам, использованы полиэтилен низкой плотности (ПЭВД) и низкомолекулярный полиэтилен (НПЭ), полученные на Шуртангазовом химическом комплексе. При этом были изучены оптимальные режимы получения ХСПЭ, проведен ИК спектрический анализ, дефференциально-термический анализа и другие [2; 3; 4; 5; 7; 9].
Для сравнения приведены некоторые данные по полученным результатам.
Из представленных на рис. 1 ИК-спектров видно, что полосы поглощения хлорсульфированного полиэтилена на основе полиэтилена высокого давления соответствуют колебаниям в области 1464—720 см-1. Также были определены колебания в области 1715 см-1 , относящиеся к — CO, в области 1720 см-1 к — CO-CO-, в области 1120—1230см-1 — S=O связям и в области 800—600 см-1 — к C-S связям. Характерными полосами поглощения в хлорсульфированном полиэтилене являются пики, относящиеся к 1370—1365 см-1 и 800—600 см-1 R-SO2-CI и C-CI связям соответственно. Полосы поглощения хлорсульфированного полиэтилена (ХСПЭ) на основе низкомолекулярного полиэтилена (НХСПЭ) в области 1051—920 см-1 отличаются от полос
поглощения хлорсульфированного полиэтилена (ХСПЭ) на основе полиэтилена высокого давления (ПЭВД) в той же области, характерные для димерных OH-групп.
Рисунок 1. ИК-спектры хлорсульфированного полиэтилена на основе полиэтилена высокого давления (ХСПЭВД) (1) и низкомолекулярного
полиэтилена (НХСПЭ) (2)
На кривой ДТА дериватограммы образца ХСПЭВД обнаружено четыре эндотермических эффекта при температуре 406, 483, 613, 788 К и два экзотермических эффекта при температуре 750 и 879 К. Кривые нагревания ДТА образца НХСПЭ характеризуются четырьмя эндотермическими эффектами при температуре 395, 473, 573 и 785 К и тремя экзотермическими эффектами при температуре 653, 763 и 873 К.
Кинетика потери массы ХСПЭВД и НХСПЭ от температуры нагревания представлена на рисунке 2. Как видно из рисунка, в рассматриваемом интервале температуры 293-943 К потеря массы связана с различными процессами: окислением полимера, разложением с участием пероксидов, выделением летучих
веществ и др. Потеря массы на кривой ТГА при увеличении температуры обусловлена продолжением деструкции ХСПЭВД и НХСПЭ. Этот участок процесса сопровождается экзотермическим эффектом.
На основании результатов, полученных методами ДТА и ТГА, определили кинетические параметры для различных температурных интервалов процесса. Его преимуществом является возможность вычисления кинетических характеристик во всем температурном диапазоне реакций по одной серии измерений и одному образцу.
Рисунок 2 Зависимость потери массы хлорсульфированного полиэтилена (ХСПЭ) на основе полиэтилена высокого давления (ХСПЭВД) (А) и низкомолекулярного полиэтилена (НХСПЭ) (Б) от температуры
Потери массы определяли методом графического дифференцирования кривой ТГ А.
Результаты исследований зависимости потери массы ХСПЭВД и НХСПЭ от температуры представлены в таблице 1. Полученные данные показывают, что в начальных периодах процесса происходит в основном прямое окисление полимера со сравнительно небольшой потерей массы.
Таблица 1.
Влияние температуры на потерю массы хлорсульфированного полиэтилена (ХСПЭ) на основе полиэтилена высокого давления (ХСПЭВД) и низкомолекулярного полиэтилена (НХСПЭ)
Температурный интервал, К Потеря массы, мг Средняя скорость потери массы, мг/мин
ХСПЭВД
433—533 20,5 1,36
533—653 18,5 1,23
653—793 59 3,37
793—933 10 0,57
НХСПЭ
433—533 29 1
533—653 14 1,4
653—793 38 3,16
793—933 7 0,58
В таблице 2. приведены результаты окислительной деструкции и значения энергии активации этого процесса для ХСПЭВД и НХСПЭ образцов.
Таблица 2.
Результаты термоокислительного анализа хлорсульфированного полиэтилена (ХСПЭ) на основе полиэтилена высокого давления (ХСПЭВД) и низкомолекулярного полиэтилена (НХСПЭ)
Образцы Температура плавления, К Порядок реакция n Энергия активации Еа_ кДж/моль Потеря массы, % при 723 К
ХСПЭВД 420 0,14 1085 50,4
НХСПЭ 420 0,12 953,3 52,7
На основании полученных экспериментальных данных по кинетике процессов в интервале температур от 293 до 943 К, исследованы особенности термоокислительной деструкции ХСПЭВД и НХСПЭ. На термограммах ДТА обнаружено, что окисление ХСПЭВД идёт при более высокой температуре, чем у НХСПЭ. Максимальная скорость потери массы при термоокислительной деструкции ХСПЭВД меньше, чем у НХСПЭ.
Были изучены защитные свойства синтезированных ХСПЭ на металле, бетоне и других строительных конструкциях в различных агрессивных средах. В таблице 3 представлены некоторые физико-химические свойства покрытий хлорсульфированного полиэтилена.
Таблица 3.
Свойства покрытий хлорсульфированного полиэтилена на основе полиэтилена высокого давления (ХСПЭВД), низкомолекулярного полиэтилена (НХСПЭ) и вторичного полиэтилена (ВХСПЭ).
№ Образцы Температура эксплуатаци и оС Адгезия, Балл ГОСТ 15140 Водопог- лощение ГОСТ 4650 Химическая стойкость ГОСТ 12020-72
1 ХСПЭ -40 +120 1 0,42 Стоек к разбавленным кислотам и щелочам, растворам солей
2 НХСПЭ 1 0,45
3 ВХСПЭ 1 0,50
Таким образом, покрытия на основе синтезированных хлорсульфированных полиэтиленов, являются атмосферо-, коррозионностойкими, с высокой адгезией и применяются для защиты металла, бетона и других материалов от атмосферных и химических агрессивных воздействий.
Список литературы:
1. Браун Д., Флойд А., Сейнзбери М. Спектроскопия органических веществ. — М.: Мир, 1992. — 305 с.
2. ГОСТ 12020-72 Пластмассы. Методы определения стойкости к действию химических сред. — М.: Изд-во стандартов, 1997. — С. 22.
3. ГОСТ 4650-80 Пластмассы. Методы определения водопоглощения. — М.: Стандартинформ, 2008. — С. 6.
4. ГОСТ 15140-78 Материалы лакокрасочные. Методы определения адгезии. — М.: Изд-во стандартов, 2001. — С. 12.
5. Наканиси К. Инфракрасные спектры и строение органических соединений. — М.: Мир, 1965. — 220 с.
6. Нуркулов Ф.Н., Джалилов А.Т. Изучение термоокислительной деструкции
хлорсульфированного полиэтилена // Новые полимерные композиционные материалы: материалы международной научно-практической
конференции. — Нальчик, 2013. — С. 87.
7. Повышение адгезионной прочности композиций на основе ХСПЭ к резинам // Клеи. Герметики. Технологии. / Булгаков А.В. [и др.]. — 2011. — № 7. — С. 14—16.
8. Повышение адгезионных показателей полимерных композиций на основе хлорсульфированного полиэтилена // Резиновая промышленность. Сырье, материалы, технологии: материалы международной научно-практической конференции. / Кейбал Н.А. [и др.]. — М., 2009. — С. 127.
9. Рабек Я. Экспериментальные методы в химии полимеров: Том: 1—2. — М.: Мир, 1983. — 461 с.
10. Усачев С.В. Исследование кинетики термоокислительной деструкции комбинаций хлорсульфированного полиэтилена с фторкаучуком СКФ-32 // Известия вузов. Химия и химическая технология. — 2003. — С. 39.
