Модификация полимера для последующего использования вкачестве сорбента
Керимова Эллада Сабир кызы, диссертант;
Азизов Абдулсаид Абдулгамид оглы, доктор химических наук, профессор;
Алосманов Расим Мирали оглы, доктор химических наук, профессор;
Буният-заде Ирада Айдын кызы, кандидат химических наук, научный сотрудник
Бакинский государственный университет (Азербайджан)
Синтетические органические сорбенты, благодаря своей доступности и производству в промышленных масштабах, находят все более широкое применение. Кроме того, они часто являются отходами производства. Открыто-ячеистая структура и высокая олеофильность этих материалов обеспечивают эффективность их использования в качестве сорбентов.
Цель настоящей работы — в лабораторных условиях провести химическую модификацию — окислительное хлорфосфорилирование промышленных образцов каучуков (в данном случае ДССК) для последующего использования в качестве сорбентов. Окислительное хлорфосфорилирование проведено в соответствии с методикой, описанной в работе [1]. Модификация каучуков указанным способом приводит к образованию oбъемно-пористых продуктов коричневого или темно-коричневого цвета.
В работе использовали бутадиен-стирольный каучук Марки ДССК (характеристика бутадиен-стирольного каучука указана в табл.1.), фосфор треххлористый, кислород (осушали, пропусканием через концентрированную серную кислоту), четыреххлористый углерод (использовали без дополнительной очистки (х.ч.). ИК-спектр показывает, что полосы 795–760 см-1 отвечают связанным с углеродом атомам хлора (рис.1).
Рис.1 . ИК-спектр четыреххлористого углерода — CCl4
Таблица 1
|
Наименование показателей |
Значение показателя |
|
|
1 группа |
2 группа |
|
|
Вязкость по Муни, МБ 1+4 (100ОС) |
45–55 |
56–65 |
|
Массовая доля антиоксиданта, % ВТС-150 Или С-789 (Ал Сиб) |
1,2–1,8 0,2–0,4 |
1,2–1,8 0,2–0,4 |
|
Массовая доля связанного стирола, % |
23–27 |
23–27 |
|
Массовая доля золы, %, не более |
0,3 |
0,3 |
|
Потери массы при сушке, %, не более |
0,5 |
0,5 |
|
Условная прочность при растяжении, Мпа (кгс/см²), не менее |
17,0 /(174) |
17,0 (174) |
|
Относительное удлинение при разрыве, %, не менее |
360 |
360 |
|
Массовая доля 1,2 звеньев (на бутадиеновую часть цепи), % |
45–55 |
45–55 |
|
Массовая доля масла, % |
25–29 |
25–29 |
|
Условное напряжение при 300 % удлинении, Мпа (кгс/см²), не менее |
8,0 (82) |
8,0 (82) |
Для определения СОЕ было взято три навески полученного сорбента в количестве, соответствующем 0,1 г сухого продукта и 20 мл 0,1 раствора NaOH, и выдерживали 24 часа, периодически взбалтывая. Образцы оставляют на 24 часа. После этого сорбент отфильтровывали, отбирали 5 мл пипеткой фильтрат и титровали 0,1 н раствором HCl в присутствии 1 % спиртового раствора фенолфталеина. Величину статической объемной ёмкости СОЕ (мг-экв/г) рассчитывали по формуле:
где F- поправочный коэффициент 0,1 н раствора NaOH;
V — объем 0,1 н раствора НCl, израсходованного на титрование, мл;
F1 — поправочный коэффициент 0,1 н раствора HCl;
40 — молекулярный вес NaOH;
0,004 — титр 0,1 н раствора NaOH;
g — навеска сорбента, г.
Были получены ИК-спектры поглощения растворителя (четыреххлористый углерод), бутадиен-стирольного каучука и модифицированного ДССК на ИК-спектрометре марки Varian 640 — IR в средней ИК-области 2,5 -25 микрон, волновое число 4000–400 см-1. ИК-спектр бутадиен-стирольного каучука получен в виде тонкой пленки, нанесенной на подложку KRS-5. Толщина слоя d=10–50 микрон. ИК-спектр модификата был получен в виде таблеток твердого раствора KBr (1:200) путем прессования под давлением P=200 кг/см2. Толщина таблетки 0,7 см.
В ИК-спектре бутадиен-стирольного каучука (рис.2) полосы 3030 см-1 и 1600–1500 см-1 показывают присутствие ароматической группы (бензольного кольца), характер замещения определяется по сильному поглощению ниже 900 см-1. Полоса поглощения 1490–1460 см-1 показывает наличие двойной связи в макромолекуле полимера [2].
В результате модификации был получен oбъемно-пористый продукт темно-коричневого цвета, гидрофобный и обладающий хорошей плавучестью после сорбции нефти. Был сделан ИК-спектр полученного модификата (рис.3). В ИК-спектре модифицированного ДССК полосы поглощения 1050–1030 см-1 отвечают атому фосфора, связанному с алкильной частью полимера через кислород. Полосы поглощения 1240–1190 см-1 показывают присоединение фосфора через кислород к ароматической части полимера. В полимерах связанная ОН-группа дает сигнал в области 3400–3200 см-1. Для твердых веществ наблюдается только одна широкая полоса. Полоса поглощения 1720 см-1 соответствует группе -СО-О-, присоединенной к ароматической части полимера, а также к участкам полимера, содержащим двойные связи. Первый обертон vС=О (около 1720 см-1) также лежит при 3500–3400 см-1, но отличается низкой интенсивностью [2].
Рис. 2. ИК-спектр бутадиен-стирольного каучука
Рис. 3. ИК-спектр модифицированного ДССК
Полученный модификат в дальнейшем можно использовать в качестве сорбента для сорбции ионов металлов, тонких нефтяных пленок, микроорганизмов.
Исследования проведены при финансовой поддержке внутриуниверситетского гранта Бакинского Государственного Университета «50+50»
Литература:
- Магеррамов А.М, Алосманов Р. М., Меликова А. Я. Фосфохлорирование полибутадиена фосфор(III)хлоридом в присутствии кислорода. Изв. вузов. Химия и химическая технология, 2003, т.46, № 6, с.25–27.
- Наканиси К. Инфракрасные спектры и строение органических соединений. Москва: Мир, 1965, 32–68 с.
