Олігоуретанамонію хлорид як поверхнево-активна речовина

Реферат: CH3 (H 3C) 2HCOOCHN-(H 2C) 6HNCOO(H 2C) 2 N (CH 2)2OCONH-(CH 2)6NHCOOCH(CH 3)2 H+ Cl n , де n=1-3, як поверхнево-активна речовина (ПАР). UA 74739 U Олігоуретанамонію хлорид загальної формули: UA 74739 U UA 74739 U Корисна модель стосується амінів, що містять три і більше аміногрупи, зв'язані з вуглецевим скелетом, а саме олігоуретанамонію хлоридом загальної формули: CH3 (H 3C) 2HCOOCHN-(H 2C) 6HNCOO(H 2C) 2 N (CH 2)2OCONH-(CH 2)6NHCOOCH(CH 3)2 H+ Cl n 5 10 15 20 де n=1-3, як поверхнево-активна речовина (ПАР), та призначена для модифікування шаруватих силікатів, що використовуються в галузі створення полімерних нанокомпозитів на основі полярних гетероланцюгових полімерів (поліуретанів, поліамідів, поліамідоімідів, поліімідів). Відомі ПАР катіонного типу, що містять органічні амонієві іони у своєму складі, які використовують для модифікування поверхні шаруватих силікатів, зокрема монтморилоніту (ММТ), за механізмом іонного обміну [1, 2]. Мінеральний наповнювач перетворюють у органофільну речовину модифікуванням відповідними онієвими катіонами загальної структури - Rn+1E X (R - органічний радикал, E - елемент V-VII групи, X=Hal, ОН) [3]. При створенні нанокомпозитів на основі полярних гетероланцюгових полімерів (поліуретанів, поліамідів, поліамідоімідів, поліімідів) модифікованим ММТ відомі модифікатори ММТ недостатньо підвищують міцність нанокомпозиту за рахунок неповної спорідненості модифікованого силікату і полімерної матриці. Задачею запропонованої корисної моделі є синтез олігоуретанамонію хлориду, як ПАР катіонного типу, що здатна до модифікування поверхні ММТ шляхом іонного обміну і забезпечує значне підвищення міцності нанокомпозиту на основі полярних полімерів за рахунок повної спорідненості модифікованого ММТ з полімерною матрицею. Поставлена задача вирішується синтезом олігоуретанамонію хлориду ПАР загальної формули: 25 CH3 (H 3C) 2HCOOCHN-(H 2C) 6HNCOO(H 2C) 2 N (CH 2)2OCONH-(CH 2)6NHCOOCH(CH 3)2 H+ Cl n , 30 35 де n=1-3, шляхом конденсації N-метилдіетаноламіну (N-МДЕА) з 1,6-гексаметилендіізоціанатом (ГМДІ) та ізопропіловим спиртом (ІПС). Суть корисної моделі описується прикладом: Приклад. Синтез олігоуретанамонію хлориду здійснюють у три стадії. На першій стадії в реактор з мішалкою об'ємом 250 мл завантажують 20 мл ГМДІ і нагрівають до температури 70 °C. При перемішуванні додають 1,75 мл N-МДЕА, суміш перемішують за температури 70 °C протягом години: 1 UA 74739 U CH3 8 OCH-(CH 2)6-NCO + HO(H 2C) 2 N (CH 2)2OH CH3 OCN-(H 2C) 6HNCOO(H 2C) 2 N (CH 2)2OCONH-(CH 2)6NCO n + 6 OCH-(CH 2)6-NCO 5 . На другій стадії перемішування припиняли і додавали 15 мл ІПС. Після додавання ІПС реакційну масу перемішували протягом 20 хв. за температури 70 °C. Процес синтезу описується схемою: CH3 OCN-(H 2C) 6HNCOO(H 2C) 2 N (CH 2)2OCONH-(CH 2)6NCO + 6 OCH-(CH 2)6-NCO HOCH(CH 3)2 n CH3 (H 3C) 2HCOOCHN-(H 2C) 6HNCOO(H 2C) 2 N (CH 2)2OCONH-(CH 2)6NHCOOCH(CH 3)2 + n 6 (H3C) 2HCOOCHN-(CH 2)6-NHCOOCH(CH 3)2 10 15 де коефіцієнт n=1-3. Ізопропіловий спирт на другій стадії синтезу є одночасно реагентом і розчинником. На третій стадії реакційну масу виливали з реактора у посудину ємністю 10 л у приготований водний розчин соляної кислоти, що містить 0,153 моль НСІ. Продукт взаємодії ГМДІ з ізопропіловим спиртом у водному середовищі випадає в осад, а нейтралізовані НСl азотовмісні сполуки є розчинними у воді і можуть використовуватись як модифікатор монтморилоніту. Процеси, що протікають на третій стадії синтезу олігоуретанамонію хлориду, ілюструють схемою: 2 UA 74739 U CH3 (H 3C) 2HCOOCHN-(H 2C) 6HNCOO(H 2C) 2 N (CH 2)2OCONH-(CH 2)6NHCOOCH(CH 3)2 + n 6 (H3C) 2HCOOCHN-(CH 2)6-NHCOOCH(CH 3)2 HCl CH3 (H 3C) 2HCOOCHN-(H 2C) 6HNCOO(H 2C) 2 N (CH 2)2OCONH-(CH 2)6NHCOOCH(CH 3)2 H+ Cl n + 6 (H3C) 2HCOOCHN-(CH 2)6-NHCOOCH(CH 3)2 Випадає в осад . 5 10 Утворений осад продукту взаємодії надлишку ГМДІ з ізопропанолом відфільтровували за допомогою тканинного фільтра і отримували чистий розчин олігоуретанамонію хлориду із заданою концентрацією (0,003 гр.екв/л). Інфрачервоний (ІЧ) спектр отриманого олігомеру має смуги поглинання, що відповідають + -1 -1 -1 фрагментам іонної групи ≡NН (v=2600 та 2500 см ), -СН2- (v=2856 см ), С=О (v=1730 см ), N-Н -1 -1 (v=3400-3600 см ), -NНCОO-(v=770 см ). Олігоуретанамонію хлорид як ПАР, що здатна до модифікування поверхні МMT, забезпечує значне збільшення міцності нанокомпозиту на основі поліуретану і модифікованого ММТ при малому вмісті останнього у порівнянні з відомими нанокомпозитами на основі поліуретану [4] (табл.). Таблиця Фізико-механічні показники зразків вихідної полімерної матриці і нанокомпозиту , МПа Ізал., мм Зразок Поліуретан [4] 29,3 Поліуретан з модифікованим відомим модифікатором ММТ(1 % мас.) [4] 34,7 Поліуретансечовина 105,5 Поліуретансечовина з модифікованим олігоуретанамоній хлоридом ММТ 151 (0,5 % мас.) 15 20 651,8 632,7 400 121,6 З таблиці видно, що при введенні ММТ модифікованого олігоуретанамонію хлоридом у полімерну матрицю поліуретансечовини в кількості 0,5 % мас. спостерігається збільшення міцності на 43 %, а у відомого аналога на 18,4 %. Джерела інформації: [1]. Sinha S., Okamoto M. Polymer/layered silicate nanocomposites: a review from preparation to processing // Prog. Polym. Sci.-2003.-28, № 8. P. 1539-1641. 3 UA 74739 U 5 [2]. Jiawen Xiong, Zhen Zheng, Hongmei Jiang, Sufang Ye, Xinling Wang Reinforcement of polyurethane composites with an organically modified montmorillonite // Composites: Part A-2007.-38, № 1. - P. 132-137. [3]. M.Alexadre and P.Dubois. Polymer-layered silicate nanocomposites: preparation, properties and uses of a new class of materials / Material Science Fin. 28 (2000) 1-15. [4]. Byung Kyu Kim, Jang Won Seo, Han Mo Jeong. Morphology and properties of waterborne polyurethane/clay nanocomposites / European Polymer Journal 39 (2003) 85-91. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 10 Олігоуретанамонію хлорид загальної формули: CH3 (H 3C) 2HCOOCHN-(H 2C) 6HNCOO(H 2C) 2 N (CH 2)2OCONH-(CH 2)6NHCOOCH(CH 3)2 H+ Cl n , 15 де n=1-3, як поверхнево-активна речовина (ПАР). Комп’ютерна верстка M. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4