Исследование синтезированного азот и фосфорсодержащего тиоколового олигомера

АННОТАЦИЯ

Данное статье изучена физико-химические свойства: плотности, температуры плавлений, растворимости синтезированного сера-, азот и фосфорсодержащего тиоколового олигомера на основе тетрасульфида натрия и полифосфата аммония. Состав и термические характеристики тиоколового олигомера были исследованы методами ИК спектроскопии и дифференциального сканирующего калориметрии.

ABSTRACT

In this work we studied the physicochemical properties: density, melting point, solubility of the synthesized sulfur, nitrogen and phosphorus-containing thiocol oligomer based on sodium tetrasulfide and ammonium polyphosphate. The composition and thermal characteristics of the thiokol oligomer were studied by IR spectroscopy and differential scanning calorimetry.

Ключевые слова: фосфорсодержащий олигомер, азотсодержащие соединения, вязкость, олигомеры.

Keywords: phosphorus-containing oligomer, nitrogen-containing compounds, viscosity, oligomers.

Введение. Тиоколовых олигомеры представляют несомненный интерес для разработка герметизирующих и защитных покрытий. Потребление герметизирующих материалов в строительстве на сегодняшней день достигает 50% от общего объема их производства [1, c. 23]. В последние время широкое распространение приобретают герметизирующие материалы на основе реакционноспособных олигомеров. Особое место среди них занимают герметики на основе жидкого тиокола. В настоящее время существует множество новых методов синтеза тиоколовых олигомеров и их модифицированных аналогов [2, с.301].

Введение в состав молекулы тиокола фрагментов реакционноспособных соединений приводит к существенному увеличению адгезионного взаимодействия с субстратами, а также к повышению прочностных характеристик и химической стойкости отвержденных материалов. Это позволяет значительно расширить области практического применения модифицированных олиготиолов [2, с. 302; 3, с.194].

В целом комплекс свойств наполненных полимеров определяется совместным действием ряда факторов, наиболее значимыми из которых являются: природа термопласта и наполнителя, форма и размер частиц наполнителя, взаимное расположение частиц наполнителя и изменение их локальной плотности по объему образца, концентрация наполнителя [4, с.40].

Данная работа посвящена получению эффективных наполнителей на основе сера-, азот и фосфорсодержащих олигомеров для полиэтилена. Поэтому модификация известных полимеров, разработка наполненных функциональными добавками полимерных композиционных материалов, либо смесевых композиций, является сегодня одним из приоритетных направлений в создании полимеров и композитов с прогнозируемыми свойствами.

Получение новых синтезированных высоконаполнительных добавок для полимерных материалов, обладающих высокой термостойкостью и огнезащитной эффективностью, стабилизации полимеров, экологически безопасных и экономичных на сегодняшний день является актуальной задачей.

Обсуждение полученных результатов. Были изучены физико-химические свойства: плотность, температура плавления, растворимость, ИК-спектроскопия и ДСК в сера-, азот- и фосфорсодержащими олигомерами. Данные физико-химических характеристик синтезированного высоконаполнительного олигомера марки NMA-5 (тетрасульфид натрия и полифосфата аммония с органическими галоидсодержащими соединениями) представлены в табл.1.

Таблица 1.

Физико-химические показатели тиокол олигомера

На ИК-спектре NMA-5 в областях 2850-1470 см^-1 имеются полосы поглощения, подтверждающие наличие -СН₂- групп, и полосы поглощения в области 1650 см^-1, подтверждающие наличие в свободном состоянии –СОNH₂  группы. ИК-спектр содержит полосы поглощения в области 3400 см^-1, соответствующие первичным –СОNH₂ группам и полосы поглощения в областях 3300-3440 см^-1, соответствующие вторичным –СОNHR группам. Деформационные колебания всех активных групп проявляются в виде сильных узких полос между обычными полосами деформационных колебаний –СН₂–СО– в области1400 – 1465 см^-1. Полосы поглощения в областях 800 и 1600 см^-1, подтверждают наличие –NH₂ групп. Наличие групп, содержащих фосфор Р=О и Р–О–С в области 1000–1180 см^-1, подтверждает широкая интенсивная полоса и серосодержащие соединения в областях 400-900 см^-1, 1040-1060 см^-1 и 1100-900 см^-1.

Кроме того, на ИК-спектроскопии в областях 600-800 см^-1 и 1460 см^-1 появляются узкие малоинтенсивные полосы, содержащие связи серосодержащего соединения. При рассмотрении ИК-спектров NMA-5 наблюдается сильная интенсивная -СН₂-N- группа с показателями 1400-1440 см^-1 и органические фосфаты 1180 см^-1 -1150 см^-1(Рис.1).

Исследование влияния олигомеров на процесс ДСК сера-, азот- и фосфорсодержащий олигомер марки NMA-5. Масса образца NMA-5 не меняется до 216 ^оС. На кривой ДСК в этом температурном диапазоне 20 -210^ОС наблюдаются три эндотермических пика (106, 151 и 194^оС), что соответствует двум фазовым переходам (структурным перестройкам) и плавлению образца. Выше температуры 216^оС образец начинает разлагаться в два этапа – до 275^оС со скоростью 5%/мин, потерей массы 29.32%, и выше 280^оС со скоростью 2.5%/мин, потерей массы 34.23%. Первый этап разложения – экзотермический (Энергия 39.7 J/g), второй эндотермический (Энергия -28.3 J/g). Рис.2.

Рисунок 1. ИК-спектр сера-, азот- и фосфорсодержащий олигомер марки NMA-5

Рисунок 2. ДСК сера-, азот- и фосфорсодержащий олигомер марки NMA-5

Выводы. Таким образом, характеристические свойства сера-, фосфор- и азотсодержащего олигомера были определены методом ИК-спектроскопии и ДСК, в результате лабораторных испытаний и можно предложит, благодаря высоких термических устойчивости что олигомер может быть использован в качестве высоконаполнительных добавок для полимерных материалов и компонента тиоколовых герметиков.

Список литературы:
1. Нормуродов Б.А. Синтез модифицированных тиоколовых олигомеров на основе местного сырья и их применение / автореферат дисс. на. соиск. степ. доктора философии по т.н. по спец. 02.00.14., Термез, 2019. – 44, с. 23.
2. Хакимуллин Ю.И. Герметики на основе полисульфидных олигомеров: синтез, свойства, применение / Ю. И. Хакимуллин, В. С. Минкин. Ф. М. Малютин [и др.] - М.: Наука, 2007.- С.301.
3. Deryagina E. N., Levanova E. P., Grabel’nykh V. A., Sukhomazova E. N., Russavskaya N. V., Korchevin N. A. Thiylation of Polyelectrophiles with Sulfur in Hydrazine Hydrate Amine Systems // Russian Journal of General Chemistry, - 2005, -V.75, -I. 2, p.194 -199.
4. Шостак Т. С., Будаш Ю. А., Пахаренко В. В., Сташкевич И. А., Пахаренко В. А. Композиции на основе ПЭ, наполненные алюмосиликатом//Пластические массы, 2011.№4 .С. 39-43.