ИССЛЕДОВАНИЕ СОПОЛИМЕРА АКРИЛ-СТИРОЛ-УРЕТАН

АННОТАЦИЯ

Исследования по синтезу акриловых сополимеров с высокими адгезионными и покрывающими свойствами регулярно развиваются в мировом масштабе. Синтез акрил-стирол-уретанового сополимера с обволакивающими свойствами и его физико-химические свойства также изучались в данной исследовательской работе.

В частности, методом ИК-спектроскопии синтезированного акрил-стирол-уретанового сополимера изучен состав функциональных групп сополимера, с помощью сканирующего электронного микроскопа изучено расположение частиц в составе и состав элементов.

ABSTRACT

Research on the synthesis of acrylic copolymers with high adhesion and coating properties is regularly developed on a global scale. Synthesis of acrylic-styrene-urethane copolymer with coating properties and its physico-chemical properties were also studied in this research work. In particular, the composition of the functional groups of the copolymer was studied using the IR spectroscopy method of the synthesized acrylic-styrene-urethane copolymer, the location of the particles in the composition and the composition of the elements were studied using a scanning electron microscope.

Ключевые слова: акрил-стирол-уретановый сополимер, спектроскопия, сканирующий электронный микроскоп.

Keywords: acrylic-styrene-urethane copolymer, spectroscopy, scanning electron microscope.

Введение. Акриловая кислота, которая ежегодно производится во всем мире, используется в производстве различных видов химикатов. В частности, 50 % акриловых эфиров акриловой кислоты (метилакрилат, этилакрилат, бутилакрилат и 2-этилгексилакрилат), 34 % акриловых высокомолекулярных соединений (эластомеры, полимеры-сорбенты, полимеры водоочистки) и остальные 16 % различных других сополимеров (покрытия, клей, бумажные покрытия ) используются в синтезе [1].

А также, 16 % различных сополимеров акрила в основном используются в производстве акрил-стирольного сополимера [2]. Краски и покрытия синтезируются из 27% акрил-стирольного сополимера (рис.1).

В данном исследовании был синтезирован акрил-стирол-уретановый сополимер с обволакивающими свойствами на основе местных материалов и изучена его молекулярная структура.

Рисунок 1. Применение акрил-стирольного сополимера

Экспериментальная  часть. В проведенной исследовательской работе получен уретановый олигомер, содержащий акриловую кислоту, полистирол и молекулярную массу 700-800 г/моль и проведенный при температуре 80-90^оС, с широким использованием дополнительных наполнителей (пигмент, связующее, диспергатор и смачивающий агент) и инициаторы [3] .

В ходе экспериментов методом ИК-спектроскопии (IRAffinity-1S (SHIMADZU)) изучали химические изменения, функциональные группы и химические связи синтезированного акрил-стирол-уретанового сополимера (рис.2).

Результаты и их обсуждение

Показателями ИК-спектроскопии являются группы СН₂- в областях 2922-2852 см^-1высокоинтенсивные асимметричные и симметричные валентные линии поглощения, линии поглощения функциональных групп >С=О и - N=O -N=O в областях 1716-1467 см^-1, также, в областях 1452 -1406 см^-1 деформированные линии поглощения группы =C-H, симметричные валентному поглощению группы -С-О-С- в областях 1219-1024 см^-1, ароматические группы, принадлежащие стиролу в областях 658-557 см-¹, указывают на образование сополимера акрил-стирол-уретана [4-6].

Рисунок 2. Анализ ИК спектроскопии сополимера эмульсии акрила-стирол-уретана

С целью изучения гомогенного распределения композиционных частиц акрил-стирол-уретанового сополимера, синтезированного в ходе исследований, были проанализированы индикаторы электронного сканирующего микроскопа с увеличением в 250 раз и размером 100 µm (100 х 10^-6м) [7].

Основной функцией электронного микроскопа (Jeol Interactive Corporation, Japan JSM-6460LA) является изучение морфологии гидратной фазы, изменение структуры состава и зависимость от типа добавки. Данный электронный микроскоп имеет следующие технические показатели: Фиксированное 4,0 нм (при 30 кВ), ускорение напряжения от 0,1 до 4,9 кВ (при ступенчатом напряжении 10 В), от 5 до 30 кВ при ступенчатом напряжении (при 100 В), увеличение от 8 до 300 000. Электронно-микроскопическую металлизацию образцов для испытаний производили методом вакуумного напыления слоя платины толщиной 10-20 нм.

Для анализа рисунки использовались источники из литературы и данные рентгеновского микроанализатора фирмы Oxford, обеспечивающего точность 0,5% элементного состава композитной фазы [ ]. Сканирующий электронный микроскоп образца акрил-стирол-уретанового сополимера, взятого из 3-х мест состава, показал, что функциональные группы и частицы равномерно распределены в сополимере (рис. 3). При изучении элементного анализа композиционных частиц этого сополимера по показателям электронного сканирующего микроскопа процентное содержание элементов во всех 3-х образцах не изменилось, что свидетельствует о равномерном распределении элементов в сополимере (рис. 4).

Рисунок 3. Сканирующий электронный микроскоп сополимера акрил-стирол-уретан

Также в этом анализе было установлено, что элементы С и O относятся к элементному составу сополимера, N относится к функциональной группе уретана в сополимере, Na и S присутствуют в основной цепи инициатора, добавляемого при синтез сополимера.

Рисунок 4. Элементный анализ сополимера акрил-стирол-уретан

Заключение.

В ходе исследования было установлено, что в молекулярной структуре исследуемого акрил-стирол-уретанового сополимера присутствуют такие функциональные группы, как уретановые, ароматические и ненасыщенные углеводородные связи, а процентное содержание элементов в составе этих функциональных групп не изменилось. и распределяется поровну. В то же время важно синтезировать этот сополимер на основе местного сырья.

Список литературы:

1. University of Pennsylvania Scholarly Commons, Department Of Chemical & Biomolecular Engineering, Propane to Acrylic Acid, 4-2013, p-2,4, 19
2. Электронный ресурс https://www.marketresearchfuture.com/reports/styrene-acrylic-emulsion-polymer-market-4108.
3. J.-B.Lee, S.-H.Park, S.-S.Kim, Physical properties of polymer-modified cement mortars by the functional additives and modification of polymerization, J. Ceram. Process. Res. 18 (3) (2017) 220–229.
4. Каримова Д.А. ИК - спектроскопические исследования интерполимерных комплексов полианилинов с поликислотами // «Наука. Мысль: электронный периодический журнал». Научный журнал «Science. Thought: electronic periodic journal» scientific e-journal. №2. 2017г. Ст. 17-32.
5. Тарасевич Б.Н., «ИК спектры основных классов органических соединений», Москва 2012, с.18-42.
6. Laloyaux X., Fautré E., Blin T., et al. Temperature-Responsive Polymer Brushes Switching from Bactericidal to Cell-Repellent // Advanced Materials. 2010. 48-52.
7. Su, Y.; Lin, H.; Zhang, S.; Yang, Z.; Yuan, T. One-Step Synthesis of Novel Renewable Vegetable Oil-Based Acrylate Prepolymers and Their Application in UV-Curable Coatings. Polymers 2020, 12, p.1165.
8. Электронный ресурс https://www.thermofisher.com/uz/en/home/electron -microscopy/products/ scanning-electron-microscopes.html