Международный
научный журнал

Синтез и ИК-спектроскопичсекое исследование серосодержащего олигомера


The synthesis and IR-spectroscopic study of a sulfur-containing oligomer

Цитировать:
Синтез и ИК-спектроскопичсекое исследование серосодержащего олигомера // Universum: Химия и биология : электрон. научн. журн. Нормуродов Б.А. [и др.]. 2018. № 2(44). URL: http://7universum.com/ru/nature/archive/item/5485 (дата обращения: 18.08.2019).
 
Прочитать статью:


АННОТАЦИЯ

В статье изучено получение серосодержащего олигомера на основе тетрасульфида натрия, эпихлоргидрина и сульфида фосфора (V). Определены оптимальные условия синтеза олигомера и проведены исследования по влиянию мольных соотношений исходных веществ на состав и физико-химические свойства синтезированного олигомера. Исследованы реакции образования олигомера по результатам ИК – спектроскопии.

ABSTRACT

In the article obtaining of a sulfur-containing oligomer based on sodium tetrasulfide, epichlorohydrin and phosphorus sulphide (V) is studied. Optimal conditions of the synthesis of the oligomer have been determined, and investigations on the effect of the molar ratios of the initial substances on the composition and physicochemical properties of the synthesized oligomer have been carried out. The reactions of oligomer formation according to the results of IR-spectroscopy have been investigated.

 

Ключевые слова: серосодержащий олигомер, тетрасульфид натрия, эпихлоргидрин, сульфид фосфора (V), ИК – спектроскопия.

Keywords: sulfur-containing oligomer; sodium tetrasulfide; epichlorohydrin; phosphorus sulphide (V); IR-spectroscopy.

 

В последнее десятилетие возрастает интерес к наполненным строительным материалам, в которых композиции на основе серы используются в качестве связующего. Это обусловлено техническими преиму­ществами получаемых композиционных материалов - быстрое затвердевание и набор прочности, устойчивость к воздействию агрессивных сред, гидрофобность [1, c. 5].

Алифатические полисульфиды (АП) относятся к жидким тиоколам, которые широко используются в качестве эластомерных герметиков. Полностью новым направлением применения АП являются полисульфид-экоксидные системы (ПЭС). Эпоксидные смолы, как известно, используются в качестве химически стойких и износостойких покрытий, недостатком которых является низкая эластичность. Введение в них АП повышает эластичность и одновременно улучшает адгезию и ударную вязкость и снижает склонность к растрескиванию, газо- и водопроницаемости. ПЭС особенно пригодны для защиты от коррозии стальных и бетонных поверхностей. В зависимости от соотношения компонентов и условий реакции образуются различные ПЭС (продукты), имеющие свои конкретные области применения [2, с. 9-13].

В промышленности синтез жидких тиоколов осуществляется путем поликонденсации водных растворов полисульфида натрия с органическими галогенидами с получением дисперсии высокомо­лекулярного каучука последующим расщеплением его по дисульфидным связям и получением жидкого тиокола с концевыми SH-группами. В качестве исходных мономеров для получения полисуль­фидных олигомеров (ПСО) широко используются органические ди- и тригалоидопроизводные и полисульфиды натрия различного состава [3, с.9]. Интерес представляет синтез тиоколовых олигомеров, основанный на заме­щении атомов хлора в алифатических полихлорпроизводных на SH-группы с последующим окислением образующихся политиолов воздухом до дисульфидных олигомеров. Это позволяет осуществить контроль над молеку­лярной массой тиоколов, упростить схему производства и повысить экологичность процесса [4, 5].

С целью выявления закономерностей реакция тетрасульфида натрия с хлорсодержащим агентом и сульфидом фосфора (V) и определения его оптимальных условий получения, а также исходя из обзора литературных данных, в качестве хлорсо­держащего агента был выбран эпихлоргидрин.

Для синтеза серосодержащего олигомера в качестве исходного компонента использовали раствор тетрасульфида натрия, эпихлоргидрина и сульфида фосфора (V). Процесс синтеза проводили в течение 1-1,5 час с перемешиванием исходных компо­нентов в мольных соотношениях 2:2:1 соответственно, при 90-110 оС, с повышением температуры. Получаемый серосодержащий олигомер при обычных условиях представляет собой твердое, прочное вещество, имеющее однородную структуру. Идентификация олигомера проводилась путем использования ИК спектроскопии. (рис.).

Из рисунка видно, что частоты поглощения связи 2320 и 2500 см-1, характерны для SH групп, чем подтверждается образование C-S и S-S связей. Это может свидетельствовать о протекании реакции сополимеризации, что приводит к образованию сетчатых или разветвленных структур, имеющих боковые полисульфидные ответвления. Частоты поглощения связи CH2-S-S соответствуют 1240 см-1, С-S 700-600 см-1, S-S наблюдается в области 500-400 см-1, частота деформационного колебания связи полисульфида наблюдается в области 478, 495 см-1.

Наличие интенсивного поглощения в характе­ристических областях ИК- спектров исследуемых олигомеров позволяет предположить присутствие в них разнообразных сераорганических соединений, в том числе полисульфидов.


 

Рисунок 1. ИК - спектр полученного серосодержащего олигомера

 

Таблица 1.

Влияние мольных соотношений на выход серосодержащего олигомера

Соотношение тетрасульфида натрия: эпихлоргидрина: сульфида фосфора (V), моль

Температура проведения реакции, оС

Нерастворимая часть после экстракции толуолом из 100 г олигомера, г

Температура плавления олигомера, оС

1

1:1:1

90

79

246

2

1:1:1

100

83

247,3

3

1:1:1

110

81

245

4

2:1:1

90

63

231,8

5

2:1:1

100

67,5

233,5

6

2:1:1

110

67

230,7

7

2:2:1

90

87

259

8

2:2:1

100

94

258

9

2:2:1

110

92

257,5

 

Известно [6, С.183], что полимерная форма серы нерастворима в толуоле, а содержание нераст­воримой части в композиции характеризует полноту реакции образования высокомолекулярных соединений серы. Поэтому за протеканием процесса взаимодействия тетрасульфида натрия с хлорсодержащим агентам следили по массовой доле нерастворимой части после экстракции толуолом непрореагировавшей элементной серы из образцов олигомера. Содержание нерастворимой части использовали в качестве критерия оценки полноты протекания реакции и показателя качества получаемых олигомеров, целесообразно исследовать зависимость выхода олигомерных соединений от условий процесса. Это необходимо для возможности проведения дальнейших сравнительных исследований.

Видно из таблицы, что оптимальное мольное соотношение исходных компонентов - тетрасульфида натрия: эпихлоргидрина: сульфида фосфора (V) в синтезе серосодержащего олигомера соответственно 2:2:1. При данном мольном соотношении компонентов при температуре 100 оС выход продуктов по нерастворимой части после экстракции толуолом из 100 г олигомера составляет 94%.

Выводы:

1. Синтезирован серосодержащий олигомер из тетрасульфида натрия: эпихлоргидрина: сульфида фосфора (V) при мольном соотношении компонентов 2:2:1 при температуре 100 оС.

2. Идентификацию олигомера проводили путем использования ИК спектроскопии. Содержание нерастворимой части использовали в качестве критерия оценки полноты протекания реакции, выход олигомерного соединения при оптимальных условиях составляет 94%.

 

Список литературы:
1. Скрипунов Д.А. Получение композиций на основе органических полисульфидов и серы для дорожных и строительных материалов // Дисс. на соиск. уч.степ. к.т.н., Москва, -2016, -С. 130.
2. Lucke H., Futscher M., Schmidt G. Polysulfid-Epoxi-Systeme Aufbau-Eigenschaften-Anwendungen // Osterr. Kun-stst. Z. 1-2, 1995, -V.26, -P.9-13
3. Минкин В.С. и др. Синтез, структура и свойства полисульфидных олигомеров/ Минкин В.С., Нистратов А.В., Ваниев М.А., Хакимуллин Ю.Н., Дебердеев Р.Я., Новаков И.А. // Известия ВолгГТУ, Волгоград, -2006. - С. 9-20.
4. Минкин, B. C. Строение и вулканизация полисульфидных олигомеров// Труды Междунар. конф. по каучуку и резине IRC'94/ B. C. Минкин, А. В. Косточко, П. П. Суханов, П. А. Кирпичников. – M., 1994. – Т. З. – C. 98–105.
5. Dojka, M. Otrzymywanie cieklych polisiarczkow organicznych// Przem.chem/ М. Dojka, I. Blasiak, М. Kucharski. – 1985. – 64. – № 3. – P. 129–131.
6. Меньковский М.А. Технология серы / М.А. Меньковский, В.Т. Яворский — М.: Химия, 1985. – 286 с.

 

Информация об авторах:

Нормуродов Бахтиёр Абдуллаевич Bakhtiyor Normurodov

старший научный сотрудник-исследователь, Термезский государственный университет, 190111, Республика Узбекистан, г. Термез, улица Ф. Ходжаев, 43

senior Research Scientist-Analyst, Termez State University, Termez State University, 190111, the Republic of Uzbekistan, Termez, F.Hojayev Street, 43


Тожиев Панжи Жовлиевич Panji Tozhiev

старший научный сотрудник-исследователь, Термезский государственный университет, 190111, Республика Узбекистан, г. Термез, улица Ф. Ходжаев, 43

senior Research Scientist-Analyst, Termez State University, Termez State University, 190111, the Republic of Uzbekistan, Termez, F.Hojayev Street, 43


Джалилов Абдулахат Турапович Abdulakhat Djalilov

д-р хим. наук, профессор, директор ГУП «Ташкентский научно-исследовательский институт химической технологии», 111116, Узбекистан, Ташкентская область, Зангиатинский район, п/о Шуро-базар

doctor of chemistry, professor, director of the Stat Unitary Enterprise Tashkent Scientific Research Institute of Chemical Technology, 111116, Uzbekistan, Tashkent region, Zangiata district, P / o Shuro-bazaar


Тураев Хайит Худайназарович Turaev Hayit

д-р хим. наук, профессор, Термезский государственный университет, 190111, Республика Узбекистан, г. Термез, улица Ф. Ходжаева, 43

doctor of chemical sciences, professor, Termez State University, 190111, Republic of Uzbekistan, Termez, F.Hojayev str., 43


Читателям

Информация о журнале

Выходит с 2013 года

ISSN: 2311-5459

Св-во о регистрации СМИ: 

ЭЛ №ФС77-55878 от 17.06.2013

ПИ №ФС77-66239 от 01.07.2016

Скачать информационное письмо

Включен в перечень ВАК Республики Узбекистан

Размещается в:

doi:

The agreement with the Russian SCI:

cyberleninka

google scholar

Ulrich's Periodicals Directory

socionet

Base

ROAR

OpenAirediscovery

CiteFactor

 

Поделиться

Лицензия Creative CommonsЯндекс.Метрика© Научные журналы Universum, 2013-2019
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Непортированная.