ПРОИЗВОДСТВО ОЛИГОМЕРОВ НА ОСНОВЕ КРОТОНОВОГО АЛЬДЕГИДА

АННОТАЦИЯ

В работе представлены результаты синтеза азот- и серосодержащих олигомеров на основе серицина, выделенного из отходов шелковой промышленности. Исследовано влияние температурных и концентрационных факторов на процессы олигомеризации при участии диэтаноламина и кротонового альдегида. Полученные соединения характеризуются высокой степенью чистоты и термической стабильности, что обеспечивает их перспективность как наполнителей и модификаторов для кожевенно-меховых материалов. Проведён анализ адгезионных свойств смесей олигомеров с акриловой эмульсией, выявлено оптимальное соотношение компонентов (30:70), обеспечивающее максимальную адгезию и впитываемость без ухудшения эксплуатационных характеристик. Результаты указывают на возможность практического применения разработанных составов в производстве импортозамещающих и экологически безопасных материалов на основе местного сырья.

ABSTRACT

The study presents the results of the synthesis of nitrogen- and sulfur-containing oligomers based on sericin isolated from silk industry waste. The effects of temperature and concentration factors on the oligomerization processes involving diethanolamine and crotonaldehyde were investigated. The obtained compounds exhibit a high degree of purity and thermal stability, which makes them promising as fillers and modifiers for leather and fur materials. An analysis of the adhesive properties of oligomer–acrylic emulsion mixtures was carried out, and the optimal component ratio (30:70) was determined, providing maximum adhesion and absorbency without deterioration of performance characteristics. The results indicate the feasibility of practical application of the developed compositions in the production of import-substituting and environmentally friendly materials based on local raw resources.

Ключевые слова: кротоновый альдегид, серицин, диэтаноламин (ДЭА) мономер, олигомер, полимеризация, сшивка

Keywords: сroton aldehyde, cerisin, DEA, monomer, oligomer, polymerization, linking

Введение. На сегодняшний день в мире наблюдается растущий спрос на олигомеры, содержащие аминогруппы, в том числе в деревообрабатывающей, текстильной, пластмассовой, а также во многих других отраслях, таких как меховая промышленность. Обладая высокими физико-механическими, а также рядом технологических, в том числе термической стабильностью, адгезионными свойствами, он обусловил дальнейшее расширение областей их применения в последние годы. Растущий спрос на новые материалы на основе аминоальдегидных олигомеров привел к расширению исследований, связанных с разработкой эффективных методов изучения влияния состава и функциональности этих соединений на их свойства[1,3,6,8].

Также ведутся исследования по таким приоритетным направлениям, как повышение качества продукции различного назначения, расширение ассортимента и самое главное, создание нового состава олигомеров, частично или полностью предотвращающего выделение свободных химических соединений из готового продукта.

За последние годы новый Узбекистан добился определенных результатов в локализации сырьевой базы во всех отраслях промышленности и производстве на их основе импортозамещающих материалов. В Стратегии действий по дальнейшему развитию Республики Узбекистан указано, что «дальнейшая модернизация и диверсификация промышленности путем перехода на качественно новый этап, направленная на ускоренное развитие высокотехнологичных перерабатывающих производств, особенно готовой продукции с высокой добавленной стоимостью на основе глубокая переработка местного сырья.

Основным компонентом серицина является аминокислота церин, присутствующая в сточных водах шелковых фабрик. Китайский эпос связывает развитие истории обработки шелка и коконов с древнейшими династиями, существовавшими до 3000 г. до н.э. Узбекистан, расположенный на Великом шелковом пути, также имеет давнюю историю производства шелка и шелковых изделий.

Шелковая промышленность является крупнейшей отраслью, призванной удовлетворить спрос на сырье из натурального шелка, товары народного потребления и технические изделия. Эти продукты являются одним из основных экспортных товаров независимого государства, источником обмена валюты[9,11,13].

С переходом к рыночным отношениям основной задачей отрасли стало выживание в конкурентной среде на внутреннем и мировом рынках, увеличение производства и доведение его до уровня мировых технологий.

Несмотря на главенствующую роль шелково-сырьевой базы, до сих пор республика и ее различные отрасли были развиты неравномерно и разнообразны по технологическому, материально-техническому базу, уровню развития науки и техники, глубине технологических вопросов и другие параметры.

Наиболее развитая отрасль производства - шелковая - по своему развитию близка к современному мировому уровню, с использованием технологий и оборудования ведущих мировых компаний.

Внедрение инновационных технологий повышения эффективности производства в шелковой промышленности ставит перед специалистами задачу создания качественной и конкурентоспособной продукции на рынке товарной продукции.

Внедрение качества шелковых изделий от стадии планирования до эксплуатации требует, прежде всего, знания свойств шелка-сырца и умения их теоретической и экспериментальной оценки и контроля с целью определения показателей качества ожидаемого изделия; рациональное воздействие факторов, влияющих на качество продукции; прогнозирование движения материалов во время работы.

Для достижения этой цели научным сообществом, учеными и специалистами в области шелководства разработаны проекты по увеличению ассортимента продукции, повышению ее качества, снижению веса ручного труда, проведены обширные исследования[7,10,12].

Несмотря на то, что развитие техники и технологий в шелковой промышленности достигло высокого уровня, теоретическое изучение и анализ  технологических процессов первичной обработки коконов остается актуальным.

Экспериментальная часть.

При синтезе азот- и серосодержащих олигомеров в растворе происходит реакция ДЭА с церицином с образованием мономеров с последующей его конденсацией с кротоновым альдегидом с последующей олигомеризацией этих мономеров:

Вышеуказанные процессы в общем случае могут быть представлены следующими схемами реакций;

Реагирует с ДЭА после взаимодействия с аминокислотами, содержащими церицин в молярном соотношении 2:1.

Образующийся эфир реагирует со вторичными аминами в реакции Манниха , и промежуточная форма представлена следующим образом:

Реакция Манниха характеризуется более высокой реакционной способностью вторичных аминов, чем первичных.

Промежуточная форма перегруппируется с образованием мономера с двойным связем.

Продукт реакции имеет следующие свойства: коричнево-бурое твердое вещество, нелетучее, содержание основного вещества 96,5%, примесей - 3,5%.

Доля олигомера увеличивается при повышении температуры реакции при постоянном соотношении реагентов от 323 до 343 К.  Последующее повышение температуры увеличивает гомогенность олигомера, а также к увеличению его молекулярной массы (метод криоскопии) с 3200 до 4958 . Эти свойства, вероятно, обусловлены образованием бирадикалов ненасыщенных групп, содержащих кротоновый альдегид, при нагревании и увеличением степени полимеризации за счет двойной связи.

Результаты и их обсуждение. На основании изложенного рассмотрено получение олигомеров в присутствии диэтаноламина (ДЭА) на основе серицина из кротонового альдегида и коконоперерабатывающих предприятий ОАО «Навоиазот» и влияние технологических параметров на их массовую реакцию олигомеризации. Известно, что взаимодействие альдегидов и аминов в массе зависит от их строения, концентрации и других факторов, учет концентрационных эффектов в реакциях часто позволяет оценить влияние реагентов на их реакционную способность[2,4,5].

При получении волокна под воздействием температуры при переработке кокона получаются следующие параметры.

Таблица 1.

Показатели качества шелка-сырца и коконов

Также изучалась адгезия олигомера, синтезированного с акриловой эмульсией, традиционно используемой в процессе наполнения кожи, поскольку миграция нанесенного олиго(поли)майора из кожи должна вызывать не только эксплуатационные свойства материала, но и экологическую проблему. Полученные результаты представлены в табл. 2.

Таблица 2.

Адгезия синтезированного олигомера с акриловой эмульсией в различных пропорциях

Как видно из таблицы, смесь олигомера с акриловой эмульсией в соотношении 30:70 проявляет лучшие свойства, а также обеспечивает минимальную миграцию.

При изучении степени впитывания в образцах кожи, обработанных полученной композицией, степень впитывания также высока в соответствии с адгезией.

Таблица 3.

Степень впитывания материала

Выводы. Полученные данные показывают, что максимальный выход соответствует соотношению 1:1, а зависимость выхода олигомера от соотношения исходных веществ также имеет высокоиндексное свойство.

Также установлено, что степень впитывания и адгезии синтезированного олигомера к материалу улучшается без ущерба для других свойств материала, и признано целесообразным его использование в качестве наполнителя в кожевенно-меховом производстве.

Список литературы:

1. Патент РУз.IAP 04489. пенетратор для отделки кож. / Кадиров Т. Ж., Рамазонов Б.Г., Ахмедов В.Н., Тошев А.Ю. и др. // Официальный бюллетень №1 (105), 29.01.2010. – С.40-41.
2. Ахмедов В.Н., Джураев А.М., Тошев А.Ю., Кадиров Т.Ж., Рамазонов Б.Г., Худанов У.О. Исследование этилгидросилоксанового полимера а процессе пленкообразования акриловых латексов для кож. // Узбекский химический журнал – Ташкент,  2008 - № 1. – С. 27-31.
3. Рамазонов Б.Г.,Ахмедов В.Н., Кадиров Т.Ж., Худанов У.О., Тошев А.Ю., Джураев А.М. Исследование влияния обработки кож  полимерами   при высоких температурах.// Журнал «Химическая технология. Контроль и управление» – Ташкент, 2007 - № 4. – С. 20-23
4.  Ахмедов В.Н., Кадиров Т.Ж., Тошев А.Ю., Рузиев Р.Р. Гидрофобизация кож некоторыми полиорганосилоксанами //Республиканская научно-техническая конференция «Современные технологии переработки местного сырья и продуктов». Тез. докл. ТХТИ: Ташкент. 2005.29-30 ноябрь. – С. 3-4.
5. В.Н.Ахмедов, А.М.Джураев, А.Ю.Тошев, Т.Ж.Кадиров, У.О.Худанов. Исследование гидрофобизации кож полимерами.// Третьи Курдюмовские чтения: Синергетика в естественных науках. Международная междисциплинарная научная конференция. г.Тверь. 19-22 апреля 2007 г. – С.226-228.
6.  Ахмедов В.Н., Джураев А.М., Тошев А.Ю, Кадиров Т.Ж., Темирова М.И. Гидрофобизациякожи на основе полимеров.// Современные проблемы науки о полимерах. Третья Санкт-Петербургская конференция молодых ученых с международным участием. Санкт-Петербург.17-19 апреля 2007 г.  – С. 350.
7. Olimov B., Akhmedov V. The effect of reaction duration and catalyst on the synthesis of arylvinyl esters //Збірник наукових праць ΛΌГOΣ. – 2020. – С. 33-37.
8. Shomurod N., Vokhid A., Bobir O. Preliminary quantum chemical analysis of synthesized monomers with the participation of vinylacetylene //International journal of progressive sciences and technologies. – 2020. – Т. 22. – №. 2. – С. 50-56.
9. Ахмедов В. Н., Олимов Б. Б. У., Назаров Ш. К. Электронная структура и квантово-химические расчёты виниловых эфиров фенолов //Universum: химия и биология. – 2020. – №. 4 (70).
10. Olimov B. B., Akhmedov V. N., Gafurova G. A. Application of derivatives of diatomic phenols as corrosion inhibitors //Euro Asian Conference on Analytical Research (Germany. – 2021. – Т. 15. – С. 136-138.
11. Мурадова З. О. Исследование рациональной внутренней формы обуви //Вестник магистратуры. – 2021. – №. 6-1 (117). – С. 11-12.
12. Турсункулова М. С., Муродова З. О. Структура и свойства термопластичных эластомеров //УЧЕНЫЙ XXI ВЕКА международный научный журнал. – №. 5-2. – С. 52.
13. Development and Research of Properties of Nonwoven Materials Based on Basalt Fiber Tursunkulova Makhsuda Suyarkulovna, Murodova Zulfizar Olimjonovna . International Journal of Advanced Research in Science, Engineering and Technology Vol. 7, Issue 4 , April 2020