СИНТЕЗ ПОЛИКАРБОНАТОВ НА ОСНОВЕ ЭПОКСИДИРОВАННОГО ПОДСОЛНЕЧНОГО МАСЛА

АННОТАЦИЯ

Изучено взаимодействие эпоксидированного подсолнечного масла и его производных с тетрабутилтитанатом. Показано, что смесь дигидрокси- и эпоксипроизводных образуется в различных пропорциях в зависимости от условий синтеза. Проанализированы ИК-спектры поликарбонатного синтеза эпоксидированного подсолнечного масла в присутствии тетрабутилтитаната.

ABSTRACT

The interaction of epoxidized sunflower oil and its derivatives with tetrabutyl titanate has been studied. It has been shown that a mixture of dihydroxy and epoxy derivatives is formed in different proportions, depending on the synthesis conditions.

Ключевые слова: эпоксидированное подсолнечное масло, муравьиная кислота, тетрабутилтитанат, перекись водорода.

Keywords: epoxidized sunflower oil, formic acid, tetrabutyl titanate, hydrogen peroxide.

Введение. Существует много причин для использования в настоящее время эпоксидированных производных растительных масел в качестве смазок для автомобилестроения. Эпоксиды представляют большой промышленный интерес, поскольку они являются промежуточными соединениями для производства полимеров, клеев и других материалов [1, 2].

За последние 30 лет наблюдается тенденция к замене ископаемого топлива возобновляемыми источниками сырья из-за ухудшения экологической ситуации в мире. Продукты нефти-газовой промышленности, несмотря на удовлетворение потребностей населения во многих отраслях экономики и различных сферах социально-экономического развития, имеют такие недостатки, как токсичность и невозможности к уничтожению, поэтому после использования они накапливаются в почве десятилетиями. Сегодня актуальна «Зеленая химия», задачей которой является совершенствование химико-технологических процессов, благотворно влияющих на окружающую среду [3]. В основном такие технологии разрабатываются в районах, где нет или ограничены запасы углеводородов, а также в районах с большими запасами биомассы (страны Северной и Латинской Америки, Европейский Союз, Юго-Восточная Азия, некоторые страны Африки). Актуальность вопроса заключается в том, что с установлением обменного курса для импорта товаров и технологий правительством России возникла необходимость в разработке и совершенствовании технологии получения биоразлагаемых экологически чистых материалов [4].

Один из источников возобновляемого сырья (биомассы) - эпоксидирование растительных и животных жиров и их производных - сейчас одна из актуальных тем. Особый интерес представляет использование сложных алкиловых эфиров жирных кислот, которые широко используются в дополнение к дизельному топливу [5]. Наличие двойных связей в углеводородной цепи сложных эфиров позволяет их химическую модификацию, в частности, получение эпоксидированных метиловых эфиров (эпокси-FAME) жирных кислот [6].

В частности, высокоуглеродистые эпоксидные кислоты используются непосредственно в качестве пластификаторов и стабилизаторов в процессах производства полимеров [7]. Другими преимуществами смазочных материалов на основе растительных масел являются низкая изменчивость из-за высокой молекулярной массы и высокой вязкости [8].

Экспериментальная часть. На сегодняшний день в ташкентском научно-исследовательском институте химической технологии проводится исследования по разработке метода синтеза поликарбонатов путем эпоксидирования подсолнечного масла. Для проведения процесса эпоксидирования применяются местные сырья, такие как подсолнечное масло, муравьиная кислота и перекис водорода.

В этом исследовании для эпоксидирования подсолнечного масла в колбу сначала наливают муравьиную кислоту, перекис водорода и подсолнечное масло и перемешивают с помощью гомогенизатора до образования однородной смолаобразной системы. Затем начинается нагрев колбы с смесью. Температура реакционной системы в колбе фиксируется в интервале 150-160 ⁰С в течение 24 часов. Полученную белую смесь несколько раз промывают раствором бикарбоната натрия. Затем фильтруют через воронку и промывают дистиллированной водой. В качестве катализатора добавили 1-2 капли тетрабутилтитаната на каждый 10 грамм эпоксидированного масла. Углекислый газ вводили регулярно, чтобы предотвратить его реакцию с газами во внешней среде, а температуру контролировали с помощью термометра.

Цвет полученного продукта - светло-желтый и темная масса. Для определения наличии связей характерных поликарбонатным соединениям проведен инфракрасный спектроскопический анализ полученного поликарбоната по методу эпоксидирования подсолнечного масла в присутствии тетрабутилтитаната. Спектры ИК-анализа синтезированного поликарбоната показаны на рисунке 1 ниже.

Рисунок 1. ИК-анализ полученного поликарбоната по эпоксидированию подсолнечного масла в присутствии тетрабутилтитаната

Анализ проводился с использованием технологии ИК-спектра (IK-Fure, SHIMADZU, Япония). По результатам анализа колебания групп С-Н на частоте поглощения 3008см^-1, колебания групп СН₃ и СН₂ на частоте 2852-2922 см^-1, колебания связи С=О в 1741см^-1 область, поглощение связи H-O на площади 1417см^-1, 1379см^-1. Мы можем наблюдать колебания связи О=С-С в поле 1463   см^-1, колебания связей С-Н в поле 842см^-1.

Расшифровка ИК-спектров полученного продукта показывает наличие химических связей характерных поликарбонатным соединениям.

 В таблице 1 ниже показано йодное число эпоксидированного подсольнечного масла.

Таблица 1.

Йодное число эпоксидированного подсольнечного масла

Из приведенной выше таблицы видно, что при исследовании самого подсолнечного масла в качестве образца содержание йода в нем составляло 124,6, а при обработке эти значения уменьшались. Когда растительное масло обрабатывали перекисью водорода, муравьиной кислотой, водным раствором бикарбоната натрия и диоксидом углерода, было обнаружено, что содержание йода в нем изменилось до 117,8. Когда изучалось действие катализатора на обработанное растительное масло, было обнаружено, что содержание йода составляло 117.

Выводы: Из анализа полученных результатов можно сделать вывод, что йодное число снизилось в результате обработки растительного масла и наличия групп с необходимыми частотами поглощения при ИК-спектральном анализе. Снижение йодного числа свидетельствует о том, что двойные связи подсолнечного масла участвовали в реакции эпоксидирования.

Спсиок литературы:

1. Милославский А. Г. и др. Закономерности эпоксидирования рапсового масла пероксидом водорода в присутствии вольфрамата натрия и четвертичных аммониевых солей //Нефтепереработка и нефтехимия. Научно-технические достижения и передовой опыт. – 2007. – №. 7. – С. 42-46.
2. Киёмов Ш. Н., Джалилов А. Т. Уретановый олигомер ОУ-400 //Universum: технические науки. – 2020. – №. 7-2 (76).
3. ГХ/МС анализ продуктов окисления метиловых эфиров жирных кислот подсолнечного масла / И.В. Леденева [и др.] // Сорбционные и хроматографические процессы. 2015. Т. 15, Вып. 2.С. 280-287
4. Киёмов Ш. Н., Джалилов А. Т. Трибология эпоксиуретанового полимера //Universum: технические науки. – 2019. – №. 6 (63).
5. Kryzhanovskii V. K., Lavrov N. A., Kiemov S. N. The effect of disperse fillers on the thermomechanical characteristics of epoxy polymers //Polymer Science, Series D. – 2018. – Т. 11. – №. 2. – С. 230-232.
6. Bascuas S., Hernando I., Moraga G., and Quiles A. (2020). Structure and stability of edible oleogels prepared with different unsaturated oils and hydrocolloids. Int. J. Food Sci. Technol. 55, 1458–1467.
7. Готлиб Е. М. и др. Эпоксидированные масла каучукового дерева и сои как эффективные модификаторы эпоксидных полимеров //Известия высших учебных заведений. Химия и химическая технология. – 2019. – Т. 62. – №. 9.
8. Крыжановский В. К., Лавров Н. А., Киемов Ш. Н. Влияние дисперсных наполнителей на термомеханические характеристики эпоксидных полимеров //Все материалы. Энциклопедический справочник. – 2017. – №. 11. – С. 9-13.