CC BY
25
№ 6 (84)
июнь, 2021 г.
СОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ МОДИФИКАЦИИ ФЕНОЛО-ФОРМАЛЬДЕГИДНЫХ ОЛИГОМЕРОВ
Жаббаров Тохиржон Абдукодир угли
aссисmенm,
Наманганский инженерно-технологический институт, Республика Узбекистан, г Наманган E-mail: jabbarov [email protected]
MODERN METHODS FOR MODIFICATION OF PHENOLO-FORMALDEHYDE OLIGOMERS
Toxirjon Jabbarov
Assistant, Namangan Institute of Engineering and Technology Republic of Uzbekistan, Namangan
АННОТАЦИЯ
Методом ИК-спектроскопии исследован процесс взаимодействия полиэфирполиола с фенолоформальдегидным или фурфуриловым олигомером. Доказано образование соолигомера в результате реакции поликонденсации по-лиэфирполиолов с фенолоспиртом.
ABSTRACT
The process of interaction of a polyether polyol with a phenol-formaldehyde or furfuryl oligomer has been studied by IR spectroscopy. The formation of a co-oligomer as a result of the polycondensation reaction of polyether polyols with phenol alcohol has been proven.
Ключевые слова: модифицированные фенолформальдегидные олигомеры, молярное соотношение, термореактивные олигомеры, инфракрасная спектроскопия.
Keywords: modified phenol-formaldehyde oligomers, molar ratio, thermosetting oligomer, infrared spectroscopy.
Введение. Современное развитие науки и техники, исходя из имеющихся проблем в различных отраслях промышленности и народного хозяйства, способствует развитию исследований новейших технологий производства материалов и изделий на основе местного сырья, а также более дешёвой импортозамещающей продукции. В области химической производства полимерных материалов большой интерес представляет разработка методов изучения проблем химического взаимодействия продукции, полученной путём синтеза фенола и его производных с формальдегидом, с другими веществами с образованием новых соединений.
При взаимодействии формальдегида с фталид-содержащими фенолами и их смесями с фенолом в присутствии кислотного катализатора получены новые фталидсодержащие гомо- и соолигофенол-формальдегидные новолаки, фталидсодержащие сшитые гомо- и сополимеры на их основе, а также изучены их физико-химические свойства [1]. Фенолформальдегидные олигомеры хорошо модифицируются путём совместной поликонденсации фенола и формальдегида с другими мономерами, в частности, с трет-бутил^-фенилкарбаматами. При их совместной поликонденсации применяют смесь трёх или более мономеров, если каждый из них в условиях данного процесса не конденсируется самостоятельно, с образованием сополимеров различных типов, а именно: регулярно чередующихся, или альтернативных, ста-
тистических и блок-сополимеров. Конденсация фенола, алкил-^фенилкарбаматов с формальдегидом в присутствии катализаторов кислого характера (кислот Льюиса), минеральных, сульфоорганических и га-логенсульфоорганических кислот) приводит к образованию смеси дифенилметандикарбаматов и соответствующих высокомолекулярных гомологов - полифенол метилен полифенил-карбаматов [2]. Синтезированы фенолформальдегидные смолы (ФФС), модифицированные карданолом (ФФСК), при этом максимальное содержание модификатора составляет 40%. ФФСК использованы как пластификаторы и модификаторы ударной вязкости ФФС. Наблюдается полная смешиваемость ФФС и ФФСК с образованием однофазной системы. С увеличением содержания карданола в ФФСК повышаются прочность при изгибе и вязкость при разрушении отвер-жденной смеси смол. ФФС, имеющая молярное соотношение формальдегид :фенол 1:1,25 и содержащая 40% карданола, является самым эффективным модификатором ударной вязкости и эластичности фенолформальдегидной смолы [3].
Термореактивные олигомеры и полимеры на их основе находят широкое применение в различных отраслях промышленности. Основными их достоинствами являются высокая стойкость к действию механических нагрузок при высоких температурах (теплостойкость), а также повышенная устойчивость к термоокислительным, химическим и радиационным
Библиографическое описание: Жаббаров Т.А. Современные методы модификации феноло-формальдегид-ных олигомеров // Universum: химия и биология : электрон. научн. журн. 2021. 6(84). URL: https://7universum. com/ru/nature/archive/item/11718
Д • 7universum.com
А 111\11\/ЕВ5иМ:
№ 6 (84) ЛАД химия И БИОЛОГИЯ июнь, 2021 г.
воздействиям. В связи с вышеуказанным, термореактивные олигомеры и композиции на их основе широко используются в тех отраслях, где использование широко распространённых термопластов невозможна.
В настоящее время созданы многочисленные классы и виды термореактивных олигомеров, при этом основные исследования направлены на их модификацию с целью придания им тех или иных новых свойств. В частности, проводятся работы по введению в состав термореактивных олигомеров или композиций на их основе различных наполнителей специального назначения, наночастиц, или же замена синтетических мономеров мономерами, получаемыми из продуктов, ежегодно воспроизводимыми природой. Однако эти модификации в некоторой степени улучшая те или иные свойства термореактивных композиций, не могут существенно улучшить
их основные недостатки. Целью настоящей работы являлось изучение процесса взаимодействия поли-эфирполиолов с фенолоспиртом с помощью метода ИК-спектроскопии.
Объекты и методы исследований. В качестве объекта исследования были использованы гидроксил-содержащие полиэфирполиолы, синтезированные на основе адипиновой кислоты и диэтиленгликоля и модифицированный фурфуриловый олигомер. Исследование процесса химического взаимодействия исходных веществ изучены методом ИК-спектро-скопии.
Результаты и их обсуждение. В ИК-спектре обычного феноло-формальдегидного олигомера имеется интенсивная и широкая полоса пропускания при 3600-3200 см-1 с пиком при 3357 см-1, характерная для гидроксильных групп в олигомерах (рис.1).
Рисунок 1. ИК-спектр гидроксилсодержащего полиэфирполиола синтезированного из адипиновой кислоты и диэтиленгиколя
Наблюдается интенсивная полоса пропускания при 1017 см-1, относящаяся к первичным ОН-группам метилольной группы, и полосы пропускания при 2931 см-1, характерные для метиленовых групп. Обращает на себя малозаметная полоса пропускания (прогиб на спектр) при 1060 см-1 и более интенсивная при 1152 см-1, характерная для -СН2-О-СН2- диме-тиленэфирных связей. О наличии ароматического
цикла в структуре олигомера свидетельствуют полосы пропускания в области 1511, 1484 и 1452см-1.
В ИК-спектре феноло-формальдегидного олиго-мера, синтезированного на основе полиэфирполиола и фенолоспирта при их молярном соотношении 1:50, также имеются интенсивная и широкая полоса пропускания при 3600-3200 см-1 с пиком при 3335 см-1, характерная для ОН-групп в олигомерах (рис.2).
86 85.0
4000.0 3600 3200 2800 2400
1600 1400 1200 1000 800 600 400.0
Рисунок 2. ИК- спектр модифицированного фурфурилового олигомера, синтезированного при молярном соотношении ГСО:ФС=1:50
10.0
04
96
90
88
№ 6 (84)
июнь, 2021 г.
Как видно, происходит резкое снижение интенсивности полосы пропускания при 1024 см-1, характерной для ОН-метилольных групп, увеличение интенсивностей полос пропускания при 1063 см-1 и 1152 см-1, относящимся к простым эфирным связям. Все эти изменения связаны с тем, что с уменьшением доли первичных гидроксильных групп, относящихся к метилольным группам, по мере возрастания молекулярной массы олигомера снижается интенсивность пика при 1024 см-1. Находит объяснение также и смещение полос в области 1063 и 1152 см-1, характерных для -СН2-О-СН2- простых эфирных (диметиленэфирных) групп. Вышеуказанное свидетельствует о том, что по мере возрастания молекулярной массы олигомера все больше и больше мети-лольных групп вступают в реакцию между собой, образуя при этом -СН2-О-СН2- связи. Этим же одновременно можно объяснить и снижение интенсивности при 1024 см-1 (ОН-метилольных групп).
В ИК-спектре этого олигомера обращает внимание пик при 1750 см-1 , который ранее при обсуждении данных рис. 1 отнесён к карбонилу сложноэфир-ной группы (рис.1). Следовательно, в ИК-спектре данного олигомера имеются все полосы поглощения относящиеся и к ИК-спектру гидроксилсодержащего полиэфирполиола, и к ИК-спектру -обычного феноло-формальдегидного олигомера. Те изменения в ин-тенсивностях полос поглощения, о которым было сказано при обсуждении ИК-спектра, косвенно свидетельствует о химическом взаимодействии гидрок-силсодержащего полиэфирполиола с фенолоспиртом образовании при этом соолигомера.
В ИК-спектре модифицированного фурфури-лового олигомера, полученного при соотношении ГСО:ФС=1:50 происходит резкое снижение интенсивности ОН групп при 3487 см1, но более интенсивным становится полоса пропускания метиленовых групп при 2949-2874 см-1 и метилольных групп при 1016 см 1 . В ИК-спектре модифицированного фурфурилового
олигомера четко проявляется интенсивная полоса пропускании карбонила сложно-эфирной групп при 1734 см-1. Также проявляются полосы пропускания при 1148-1135-1074 см-1 характерная для простых эфирных связей и полосы пропускания при 1563 см-1, 1245 см-1, 885 см-1 характерные для фуранового кольца. В ИК-спектре модифицированного фурфурилового олигомера, синтезированного двухстадийным способом при соотношении ГСО:ФС =1:50 и в спектре модифицированного фурфурилового олигомера четко проявляются полосы пропускания 1382 см-1 и 794-792 см-1 характерные для 2,5 замещённого фуранового кольца.
Проведенные ИК-спектрокопическое исследования позволяют сделать предварительные заключения о том, что при поликонденсации полиэфирполио-лов с фенолоспиртом образуются соолигомеры, а не механическая смесь полиэфирполиола с феноло-формальдегидным или фурфурилевым олигомером. Однако необходимо отметить, что те полосы поглощения, которое наблюдаются в ИК-спектрах исследуемых олигомеров, могут повторятся и в ИК-спек-тре механической смесь полиэфирполиола с обычным феноло-формальдегидным или фурфурилевым олигомером.
Выводы. Изучены ИК-спектры полиэфирпо-лиолов, обычных феноло-формальдегидных, фурфу-риловых олигомеров, их механической смеси с поли-эфирполиолом при их различных соотношениях и модифицированных феноло-формальдегидных и фурфуриловых олигомеров. Показано, что модифицированные олигомеры являются соолигомерами, в которых фенольные и фурановые звенья химически связаны с полиэфирной составляющей соолигомера. Использованный метод исследований является актуальным и после некоторого усовершенствования может быть рекомендован для использования в области производства термореактивных полимеров.
Список литературы:
1. Мачуленко Л.Н., Шитиков В.К., Нечаев А.И., Донецкая С.А., Комарова Л.И., Салазкин С.Н. Синтез и свойства фенолформальдегидных фталидсодержащих новолаков. //Пласт. Массы, 2013, № 9. - с.18-21.
2. Петров А.В., Ковалев В.Б. Получение нового сополимера полифенолметиленполифенилкарбаматов, конденсацией фенола и трет-бутил^-фенилкарбамата с формальдегидом в присутствии N-толуолсульфокислоты. Инновационные технологии в управлении, образовании, промышленности (АСТИНТЕХ-2012) //Материалы Международной научной конференции, Астрахань, 10-13 мая 2012 г. Секц. «Новые приборы и аппаратные комплексы», «Современные материалы и технологии их создания». Астрахань, 2012. - с. 98-99.
3. Cardona F., Kin-Tak A.L., Fedngo J. Новые фенольные смолы, имеющие улучшенные механические свойства и ударную вязкость. Novel phenolic resins with improved mechanical and toughness properties. // J. Appl. Polym. Sci. 2012. 123, № 4. - с. 2131-2139.
б7
