СОПОЛИМЕРИЗАЦИЯ НЕПРЕДЕЛЬНЫХ СОЕДИНЕНИЙ ФРАКЦИИ С9 С БУТИЛМЕТАКРИЛАТОМ

 

Синявина Т.В.

Национальный исследовательский Томский политехнический университет,

Томск, Россия.

Студент VI курса.

stv.tatusya@mail.ru

Научный руководитель: Бондалетова Л.И.

 

Одним из актуальных направлений современных исследований является проблема использования отходов и вторичных продуктов химической и нефтехимической промышленности. Так, образующиеся при пиролизе углеводородного сырья жидкие продукты пиролиза, содержащие алифатические, ароматические, алкенилароматические, циклические и диеновые углеводороды, полимеризуются с образованием нефтеполимерных смол (НПС). В настоящее время НПС нашли применение в различных отраслях промышленности: шинной и резиновой, лакокрасочной, в производстве бумаги, клеев, древесно-волокнистых плит, а также для сокращения расхода инден-кумароновых, фенол-формальдегидных и других смол [1].

С целью улучшения физико-механических свойств НПС и расширения областей их использования проводят направленную химическую модификацию нефтеполимерных смол.

Известно, что все мономеры фракции жидких продуктов пиролиза полимеризуются по катионному механизму, тогда как модифицирующие агенты, такие как эфиры акриловых кислот, активно полимеризуются по радикальному или анионному механизмам и не способны полимеризоваться по катионному механизму. Также известно, что эфиры акриловых кислот способны образовывать комплексы с галогенидами металлов [2, 3].

Наиболее распространенными катализаторами ионной полимеризации являются кислоты Льюиса – SnCl₄, SnCl₅, TiCl₄, AlCl₃, и др. Кроме того, инициаторами многих процессов ионной полимеризации являются донорно-акцепторные комплексы, или процессы протекают через промежуточные стадии их образования. Так, эфиры акриловых кислот образуют комплексы с тетрахлоридом титана, которые использовались в сополимеризации с мономерами фракций жидких продуктов пиролиза.

Установлено, что бутилметакрилат образует с тетрахлоридом титана (ТХТ) комплексы состава БМА – ТХТ (мольн.) 1: 1 и 2: 1., которые самостоятельно способны инициировать полимеризацию непредельных соединений фракции С₉, выход смол составляет 18…26 % [4].

Целью данной работы является исследование новых каталитических систем для синтеза модифицированных НПС.

В качестве объектов исследования выбраны: фракция С₉ (ООО «Ангарская нефтехимическая компания»), выкипающая в интервале температур 130 – 190 ºС; бутилметакрилат – модифицирующий агент; комплексы тетрахлорида олова и пентахлорида сурьмы с бутилметакрилатом – каталитические системы.

При добавлении к донору (БМА) акцептора: тетрахлорида олова (ТХО) или пентахлорида сурьмы (ПХС) в молярном соотношении 1: 1 или 2: 1 образуются окрашенные соединения, в ЯМР ¹Н полученных соединений наблюдаются аналогично комплексам БМА – ТХТ смещение в слабое поле сигналов олефиновых (1, 2) протонов, а также сигналов метиленовых (4) протонов БМА в α-положении к кислороду эфирной группы (таблица 1). Полученные данные указывают на возможность образования комплексов БМА с ТХО и ПХС различного состава.

Состав образующихся комплексов определяли методом «изомольных серий» УФ-спектроскопии. Установили, что бутилметакрилат образует с тетрахлоридом олова и пентахлоридом сурьмы комплексы состава БМА – ТХО и БМА - ПХС 1: 1 и 2: 1 (мольн.).

Синтезированные комплексы были опробованы в качестве инициаторов полимеризации непредельных соединений фракции С₉ жидких продуктов пиролиза. Полимеризацию проводили под действием комплексов БМА – ПХС состава 1:1 и 2:1 и БМА – ТХО состава 1:1 и 2:1 при температуре 80 ºС в течение 2 часов. БМА взят в количестве 10 % от массы фракции. Дезактивацию комплекса осуществляли 20 %-ым раствором КОН.

Полимеризация фракции С₉ жидких продуктов пиролиза под действием комплексов БМА – ПХС приводит к выходу 14…32 %, БМА – ТХО – 35…43 %.

Полученные данные свидетельствуют о том, что комплексы самостоятельно способны инициировать полимеризацию непредельных соединений фракции С₉, приводящую к образованию смол, содержащих звенья БМА в составе. Образование модифицированных НПС подтверждают ИК- и ЯМР ¹Н-спектры.

Полученные модифицированные НПС могут быть использованы в качестве пленкообразующих в лакокрасочной промышленности.

 

Литература

[1] Думский Ю.В., Но Б.И., Бутов Г.М. Химия и технология нефтеполимерных смол. – М.: Химия, 1999, 312 с.

[2] Гурьянова Е.Н. Закономерности образования комплексов донорно-акцепторного типа // Успехи химии. – 1968. – № 37. – С. 1981-2002.

[3] Вацулик П. В. Химия мономеров. – М.: Иностранная литература, 1960, Т. 1, 738 с.

[4] Бондалетова Л. И., Бондалетов В. Г., Синявина Т. В., Сутягин В. М., Бондалетов О. В. Исследование комплексов тетрахлорида титана с бутилметакрилатом и применение их в синтезе нефтеполимерных смол // Ползуновский вестник. – 2011, №. 4, C. 98-101.