SYNTHESIS AND STUDY OF POLYFUNCTIONAL PROPERTIES OF OXYGEN-CONTAINING ORGANIC MODIFIERS OP-10 AND OP-11

АННОТАЦИЯ

В данной статье мы рассматриваем синтез и исследование процесса  полифункциональных свойств кислородсодержащего органического модификатори  ОП – 10 и ОП-11. Процесс реакции освещен с помощью физико-химических методов анализа.

ABSTRACT

In this article, we consider the synthesis and study of the process polyfunctional properties of the oxygen-containing organic modifiers OP-10 and OP-11. The reaction process is illuminated with the help of physico-chemical methods of analysis.

Ключевые слова: полифункциональных,  модификатор, эффективность , ОП – 10, ОП-11

Keywords: polyfunctional, modifier, efficiency, OP - 10, OP-11

Введение

Сегодня во всем мире в промышленных масштабах используются три типа октаноповышающих веществ (присадок, добавок и компонентов) - металлсодержащие антидетонаторы, беззольные антидетонаторы и оксигенаты (кислородсодержащие антидетонаторы) [1; 114 с].

Азотсодержащие органические соединения являются эффективными присадками к топливам. Применению в качестве присадки аминоспиртов, амидов, аминоэфиров и др. посвящены многочисленные работы. Из азотсодержащих присадок нашли широкое применение ароматические амины [2; с.117., 3; c.14-15].

В трехгорлую колбу, снабженную мешалкой, обратным холодильником и термометром, загрузили 100 г эпихлоргидрина и катализатор - 0,2 г ионной жидкости (триэтилбензиламмоний хлорид). Реакционную массу перемешивали в течение одного часа при температуре 100°С до получения однородной массы, после этого охлаждали продукт до температуры 80°С и загрузили 50 г водного раствора карбоната натрия. Затем реакционную смесь кипятили и перемешивали в течение 2,5 часов при температуре 100-110°С с обратным холодильником до образования медовой вязкой массы. Полученный продукт отфильтровали, отмыли водой и отогнали исходные органические вещества. Общее время получения кислородсодержащего органического модификатора, на основе марки ОП-11 3,5 часа. Характеристика полученной смолы приведена в таблице 1. Выход синтезированного кислородсодержащего органического модификатора, марки ОП-11 составил 68,7%; рН-6,5-7.

На выход полученного кислородсодержащего органического модификатора, на основе эпихлоргидрина и карбоната натрия марки ОП-11, влияет температура, соотношение компонентов и время, а также использование катализатора. Нами синтезирован кислородсодержащий органический модификатор при этом были изучены оптимальные режимы получения олигомеров, такие как температура, вязкость и соотношение исходных компонентов, изучены спектральные данные их ИК и ЯМР с целью обоснования структуры соединения.

Рисунок 1. Соединения

Изучен синтез нового кислородсодержащего органического модификатора и оптимальные режимы получения олигомера. На рис.2. показана зависимость выхода кислородсодержащего органического модификатора от времени (а) и температуры (б) при соотношении эпихлоргидрин : карбонат натрия: 1-1:0,5; 2- 1:1; 3- 0,5:1.

Рисунок. 2. Зависимость выхода кислородсодержащего органического модификатора от времени и температуры при cоотношении эпихлоргидрин : карбонат натрия: 1) 1:0,5, 2) 1:0,1,  3) 0,5:1

Как видно из рис. 2, оптимальное время выхода составляет 4 часа, а температура для выхода кислородсодержащего органического модификатора из эпихлоргидрина и карбоната натрия является 100-110⁰С. Последующее увелечение времени и температуры приводит к уменьшению выхода кислородсодержащего органического модификатора.

Приведены, для сравнения, некоторые данные из полученных результатов. В таблицах 1, 2 показаны физико-химические свойства кислородсодержащего органического модификатора марки ОП-11, полученного при оптимальных условиях (Т= 100-110°С, τ=4ч). Высокий выход олигомерного соединения получается при соотношении эпихлоргидрин : карбонат натрия = 1:0,5. При этом выход составляет 68,7%. Полученное олигомерное соединение является вязким веществом и маркируется ОП-11 [114 c 22-26].

Таблица 1.

Физико-химические свойства кислородсодержащего органического модификатора марки ОП-11

Данные исследования элементного анализа, синтезированного кислородсодержащего органического модификатора, приведены в таблице 2.

Таблица 2.

Физико-химические свойства кислородсодержащего органического модификатора марки ОП-11

Получение кислородсодержащего органического модификатора ОП-11 проводили при температуре 100-110ºС в течение 4 часов с различными катализаторами. Изучали производительность реакции. Выход реакции наибольший при использовании в качестве катализатора ионной жидкости (триэтилбензиламмоний хлорид) (рис.3).

1. Аммоний хлористый. 2. Ионная жидкость. 3. Алюминий хлорид

Рисунок 3. Влияние катализатора на производительность реакции при 100-110ºС

Синтез кислородсодержащего органического модификатора ОП-11 проводили при температуре 100-110ºС в течение 4 часов с различными катализаторами. Результат исследования показал, что наилучший выход реакции получился при использовании в качестве катализатора ионную жидкость на основе триэтилбензиламмония хлорида. (рис.3).

Измерения вязкости для разбавленных растворов кислородсодержащего органического модификатора ОП-11 проводили вискозиметрическим методом. Вязкостные характеристики течения разбавленных растворов определяли на вискозиметре Уббеллоде.

В таблице 3 показаны результаты измерения вязкости для разбавленных растворов кислородсодержащего органического модификатора ОП-11. Метод основан на измерении времени истечения чистого растворителя и растворов различной концентрации (начинали с концентрации 1%-ного раствора со следующим разбавлением раствора до концентрации 1; 0,5; 0,25), при постоянной температуре 22^оС. По показаниям таблицы 3 была построена диаграмма (рисунок 4) и по диаграмме была определена характеристическая вязкость кислородсодержащего органического модификатора, ОП-11 [112; с.46-49].

Таблица 3.

Измерение вязкости разбавленных растворов кислородсодержащего органического модификатора, ОП-11

Рисунок 4. Зависимость η_уд/С или  In η_отн/С от концентрации

На ИК-спектре видно, что полосы поглощения, соответствующие валентными колебаниями связей в областях 2850-2900 см^-1, подтверждают наличие -СН₂- групп. Сдвигается до 3040-3150 см^-1 при увеличении напряжения эпоксидного кольца и полосы поглощения в области 750-950 см¹, асимметричные валентным колебаниям кольца. В интервале 1200-1030см^-1 находятся сложные полосы, отнесенные к валентным колебаниям в области С=О. Полосы поглощения, асимметричные валентным колебаниям в областях 1150-1070 см^-1, подтверждают наличие -С-О-С- групп. ИК спектр содержит полосы поглощения в области 1750-1770см^-1, соответствующие -ОСОО- группам. (рисунок 5) [111; с.80-86].

1) Эпихлоргидрин 2) Полученный модификатор

Рисунок 5. ИК-спектр кислородсодержащего органического модификатора ОП-11

Список литературы:

1. Шараф Фарук. А. М. Антидетонационные добавки на основе синергетических смесей оксигенатов к бензиновым топливам // Диссертация кандидат технических наук. Казан. 2018. –114 с.
2. Бабкин. К.Д. Влияние метил-трет-бутилового (мтбэ) и метил-трет-амилового (мтаэ) эфиров на свойства реформулированных бензинов // 05.17.07 – Химическая технология топлива и высокоэнергетических веществ. Москва – 2020. -117с.
3. Емельянов, В.Е. Применение метил-трет-амилового эфира в автомобильных бензинах / В. Е. Емельянов // Мир нефтепродуктов. Вестник нефтяных компаний. - 2013. - №5 - С.14-15