ИССЛЕДОВАНИЕ ПЛАСТИФИЦИРУЮЩЕГО ДЕЙСТВИЯ СЛОЖНЫХ ЭФИРОВ ДИКАРБОНОВЫХ КИСЛОТ И ОКСИЭТИЛИРОВАННЫХ СПИРТОВ
Рубрики: 2. ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ
Авторы:
1.
Уфимский государственный нефтяной технический университет
(Кафедра "Прикладные и естественнонаучные дисциплины", доцент)
сотрудник с 01.01.2025 по настоящее время
Уфа, Республика Башкортостан, Россия
сотрудник с 01.01.2025 по настоящее время
Уфа, Республика Башкортостан, Россия
2.
Уфимский государственный нефтяной технический университет
3.
Уфимский государственный нефтяной технический университет
4.
Уфимский государственный нефтяной технический университет
5.
Уфимский государственный нефтяной технический университет
6.
Уфимский государственный нефтяной технический университет
Россия
Россия
Тип:
Статья
Номер статьи:
Статус:
Опубликован
Получено:
07.08.2025
Одобрено:
07.08.2025
Опубликовано:
07.08.2025
Язык материала:
русский
Ключевые слова:
ПЛАСТИФИКАТОР, ПАРАМЕТРЫ РАСТВОРИМОСТИ ХАНСЕНА, СОВМЕСТИМОСТЬ, ГЛУТАРАТ, АДИПИНАТ, АЗЕЛАИНАТ, СЕБАЦИНАТ, ОКСИЭТИЛИРОВАННЫЕ СПИРТЫ, ПОЛИВИНИЛХЛОРИД, КРИТИЧЕСКАЯ ТЕМПЕРАТУРА РАСТВОРЕНИЯ, ДИНАМИЧЕСКИЙ МЕХАНИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ (ДМА)
Аннотация (русский):
В настоящей работе представлены результаты теоретической оценки пластифицирующего эффекта синтезированных сложноэфирных соединений на основе расчетов параметров растворимости Хансена (HSP, Hansen Solubility Parameters), которая основана на концепции, что совокупная энергия испарения жидкости состоит из трёх основных составляющих: дисперсионных сил между атомами (δd), дипольных взаимодействий между молекулами (δp) и сил взаимодействия водородных связей (δh), которые обусловлены обменом электронами. Расчётные данные показали незначительное расхождение между значениями δd, δp и δh исследуемых сложноэфирных пластификаторов и соответствующими параметрами поливинилхлорида (ПВХ), что свидетельствует о высокой совместимости данных соединений с указанным полимером. Таким образом, степень молекулярного сходства определяет интенсивность межмолекулярного взаимодействия, поскольку вещества с близкими значениями HSP характеризуются высоким сродством. Точность выполненных расчетов параметров растворимости Хансена коррелируется с экспериментальными значениями критической температуры растворения. Доказано, что разработанные сложные эфиры дикарбоновых кислот, содержащие ароматическое ядро лучше растворяют поливинилхлорид, чем аналогичные соединения алифатического ряда. Для сравнения критическая температура растворения дифеноксиэтиладипината равна 134 °C, а соответствующего эфира бутоксиэтанола 147 °C. Динамический механический анализ (ДМА) полученных продуктов показал, что для всех сложных эфиров феноксиэтанола наблюдается преобразование в высокоэластичное состояние при температурах выше температуры стеклования. Установлено, что физико-механические свойства ПВХ-композиций значительно зависят от молекулярной структуры исследуемых соединений. Согласно полученным данным ДМА, эфиры оксиэтилированного бутанола по значению модуля упругости сопоставимы с промышленными пластификаторами ДОФ и ДОА. Дополнительно исследовано влияние содержания пластификаторов на твердость композиции по Шору А. Установлено, что структура сложноэфирных молекул оказывает выраженное влияние на данный показатель. Так, для достижения эталонной твердости, соответствующей применению ДОФ (70 усл. ед.), требуемое количество дибутоксиэфиров составляет на 5,1% (ДБЭС), 8,5% (ДБЭАз) и 18,6% (ДБЭГ) меньше, тогда как в случае феноксиэфиров, наоборот, необходимо увеличение их доли в рецептуре от 9% до 22%. Следовательно, дибутоксиэфиры дикарбоновых кислот демонстрируют более высокую эффективность в качестве пластификаторов по сравнению с ароматическими аналогами, хотя последние обладают большей растворяющей способностью.
В настоящей работе представлены результаты теоретической оценки пластифицирующего эффекта синтезированных сложноэфирных соединений на основе расчетов параметров растворимости Хансена (HSP, Hansen Solubility Parameters), которая основана на концепции, что совокупная энергия испарения жидкости состоит из трёх основных составляющих: дисперсионных сил между атомами (δd), дипольных взаимодействий между молекулами (δp) и сил взаимодействия водородных связей (δh), которые обусловлены обменом электронами. Расчётные данные показали незначительное расхождение между значениями δd, δp и δh исследуемых сложноэфирных пластификаторов и соответствующими параметрами поливинилхлорида (ПВХ), что свидетельствует о высокой совместимости данных соединений с указанным полимером. Таким образом, степень молекулярного сходства определяет интенсивность межмолекулярного взаимодействия, поскольку вещества с близкими значениями HSP характеризуются высоким сродством. Точность выполненных расчетов параметров растворимости Хансена коррелируется с экспериментальными значениями критической температуры растворения. Доказано, что разработанные сложные эфиры дикарбоновых кислот, содержащие ароматическое ядро лучше растворяют поливинилхлорид, чем аналогичные соединения алифатического ряда. Для сравнения критическая температура растворения дифеноксиэтиладипината равна 134 °C, а соответствующего эфира бутоксиэтанола 147 °C. Динамический механический анализ (ДМА) полученных продуктов показал, что для всех сложных эфиров феноксиэтанола наблюдается преобразование в высокоэластичное состояние при температурах выше температуры стеклования. Установлено, что физико-механические свойства ПВХ-композиций значительно зависят от молекулярной структуры исследуемых соединений. Согласно полученным данным ДМА, эфиры оксиэтилированного бутанола по значению модуля упругости сопоставимы с промышленными пластификаторами ДОФ и ДОА. Дополнительно исследовано влияние содержания пластификаторов на твердость композиции по Шору А. Установлено, что структура сложноэфирных молекул оказывает выраженное влияние на данный показатель. Так, для достижения эталонной твердости, соответствующей применению ДОФ (70 усл. ед.), требуемое количество дибутоксиэфиров составляет на 5,1% (ДБЭС), 8,5% (ДБЭАз) и 18,6% (ДБЭГ) меньше, тогда как в случае феноксиэфиров, наоборот, необходимо увеличение их доли в рецептуре от 9% до 22%. Следовательно, дибутоксиэфиры дикарбоновых кислот демонстрируют более высокую эффективность в качестве пластификаторов по сравнению с ароматическими аналогами, хотя последние обладают большей растворяющей способностью.
Ключевые слова:
ПЛАСТИФИКАТОР, ПАРАМЕТРЫ РАСТВОРИМОСТИ ХАНСЕНА, СОВМЕСТИМОСТЬ, ГЛУТАРАТ, АДИПИНАТ, АЗЕЛАИНАТ, СЕБАЦИНАТ, ОКСИЭТИЛИРОВАННЫЕ СПИРТЫ, ПОЛИВИНИЛХЛОРИД, КРИТИЧЕСКАЯ ТЕМПЕРАТУРА РАСТВОРЕНИЯ, ДИНАМИЧЕСКИЙ МЕХАНИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ (ДМА)
ПЛАСТИФИКАТОР, ПАРАМЕТРЫ РАСТВОРИМОСТИ ХАНСЕНА, СОВМЕСТИМОСТЬ, ГЛУТАРАТ, АДИПИНАТ, АЗЕЛАИНАТ, СЕБАЦИНАТ, ОКСИЭТИЛИРОВАННЫЕ СПИРТЫ, ПОЛИВИНИЛХЛОРИД, КРИТИЧЕСКАЯ ТЕМПЕРАТУРА РАСТВОРЕНИЯ, ДИНАМИЧЕСКИЙ МЕХАНИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ (ДМА)
