Олігоуретанметакрилатамонію хлорид як поверхнево-активна речовина

Реферат: UA 80405 U UA 80405 U Корисна модель стосується амінів, що містять три і більше аміногрупи, зв'язані з вуглецевим скелетом, а саме олігоуретанметакрилатамонію хлориду загальної формули: CH3 H2C=(H3C)COCO(H2C)2OOCHN (H2C)6HNCOO(H2C)2 N (CH2)2OCONH H+ (CH2)6HNCOO(CH2)2OCOC(CH3)=CH2 n Cl , 5 10 15 20 25 де n=1-3, як поверхнево-активної речовини (ПАР), та призначена для модифікування шаруватих силікатів, що використовуються в галузі створення полімерних нанокомпозитів на основі поліуретанакрилатів. 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 [1-3]. Мінеральний наповнювач перетворюють у органофільну речовину модифікуванням відповідними онієвими катіонами загальної структури + Rn+1E X (R - органічний радикал, Ε - елемент V-VII групи, X=Hal, ОН) [4] При створенні нанокомпозитів на основі олігоуретанакрилатів та поліуретанакрилатів з модифікованим ММТ відомі модифікатори ММТ недостатньо підвищують міцність нанокомпозиту за рахунок неповної спорідненості модифікованого силікату і полімерної матриці. Відома ПАР катіонного типу, олігоуретанамонію хлорид (ОУАХ), що здатна до модифікування поверхні ММТ шляхом іонного обміну і забезпечує підвищення міцності нанокомпозиту на основі поліуретанів і поліуретанакрилатів за рахунок повної спорідненості до поліуретанової матриці [3]. Задачею запропонованої корисної моделі є синтез олігоуретанметакрилатамонію хлориду (ОУМААХ) як ПАР катіонного типу, що здатна до модифікування поверхні ММТ шляхом іонного обміну і забезпечує значне підвищення міцності нанокомпозиту на основі поліуретанакрилату за рахунок повної спорідненості та утворення хімічного зв'язку модифікованого ММТ з полімерною матрицею. Поставлена задача вирішується синтезом ОУМААХ ПАР загальної формули: CH3 H2C=(H3C)COCO(H2C)2OOCHN (H2C)6HNCOO(H2C)2 N (CH2)2OCONH H+ Cl (CH2)6HNCOO(CH2)2OCOC(CH3)=CH2 n , 30 35 де n=1-3, шляхом конденсації N-метилдіетаноламіну (N-МДЕА) з 1,6-гексаметилендіізоціанатом (ГМДІ) та гідроксиетилметакрилатом (ГЕМА). Суть корисної моделі описується прикладом: Синтез ОУМААХ 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 80405 U CH3 8 OCN (CH2)6 NCO + HO(H2C)2 (H2C)2OH N CH3 OCN (H2C)6HNCOO(H2C)2 N (CH2)2OCONH (CH2)6NCO n + 6 OCN -(CH2)6 -NCO 5 . На другій стадії перемішування припиняли і додавали 5 мл ГЕМА. Після додавання ГЕМА реакційну масу перемішували протягом 60 хв. за температури 50 °C. Процес синтезу описується схемою: CH3 OCN (H2C)6HNCOO(H2C)2 N (CH2)2OCONH (CH2)6NCO + 6 OCN (CH2)6 NCO n 14 HO(CH2)2COOC(CH3)=CH2 CH3 H2C=(H3C)COCO(H2C)2OOCHN N (CH2)2OCONH (H2C)6HNCOO(H2C)2 + (CH2)6HNCOO(CH2)2OCOC(CH3)=CH2 n 6 H2C=(H3C)COCO(H2C)2OOCHN (CH2)6 HNCOO(CH2)2OCOC(CH3)=CH2 10 15 , де коефіцієнт n=1-3. Отриману суміш розчиняємо в етиловому спирті шляхом додавання до неї 20 мл етилового спирту. На третій стадії реакційну масу виливали з реактора у посудину ємністю 3 л у приготований водний розчин соляної кислоти, що містить 0,153 моль НСl. Продукт взаємодії ГМДІ з ГЕМА у водному середовищі випадає в осад, а нейтралізовані НСl олігоуретанметакрилатаміни утворюють розчинний у воді ОУМААХ. Процеси, що протікають на третій стадії синтезу олігоуретанметакрилатамонію хлориду, ілюструються схемою: 2 UA 80405 U CH3 H2C=(H3C)COCO(H2C)2OOCHN N (CH2)2OCONH + (H2C)6HNCOO(H2C)2 (CH2)6HNCOO(CH2)2OCOC(CH3)=CH2 n + 6 H2C=(H3C)COCO(H2C)2OOCHN (CH2)6 HNCOO(CH2)2OCOC(CH3)=CH2 HCl CH3 H2C=(H3C)COCO(H2C)2OOCHN (H2C)6HNCOO(H2C)2 N (CH2)2OCONH H+ (CH2)6HNCOO(CH2)2OCOC(CH3)=CH2 n Cl+ 6 H2C=(H3C)COCO(H2C)2OOCHN (CH2)6 HNCOO(CH2)2OCOC(CH3)=CH2 Випадає в осад . 5 10 15 Утворений осад продукту взаємодії надлишку ГМДІ з ГЕМА відфільтровували за допомогою тканинного фільтру і отримували чистий розчин ОУМААХ із заданою концентрацією (0,005 г.екв/л). Інфрачервоний (ІЧ) спектр отриманого олігомеру має смуги поглинання, що відповідають + -1 -1 -1 фрагментам іонної групи ≡ΝΗ (ν=2600 та 2500 см ), -СН2- (ν=2856 см ), С=О (ν=1730 см ), Ν-H -1 -1 -1 (ν=3400-3600 см ), -NHCOO- (v=770 см ), С(СН3)=СН2 - (ν=1643 см ). ОУМААХ як ПАР, що здатна до модифікування поверхні ММТ, забезпечує збільшення міцності нанокомпозиту на основі поліуретанакрилату і модифікованого ММТ у порівнянні з відомими нанокомпозитами на основі поліуретану [3] (див. таблицю). Випробуванням на розтягнення визначено міцність на розрив нанокомпозитів на основі поліуретанметакрилату з ММТ модифікованого ОУАХ та ММТ модифікованого ОУМААХ. Випробування полімерних систем на розтягнення здійснювали на розривній машині РМ-30-1 при швидкості розтягнення 100 мм/хв. при 25 °C. Зразки для випробувань готували згідно з ГОСТ 14236-81. Таблиця Фізико-механічні показники зразків вихідної полімерної матриці і нанокомпозиту Зразок Поліуретанметакрилат Поліуретанметакрилат з модифікованим ОУАХ ММТ [3] (7 % мас.) Поліуретанметакрилат з модифікованим ОУМААХ ММТ (7 % мас.) 20 25 30 σ, МП а 12,64 19,05 27,89 З таблиці видно, що при введенні ММТ модифікованого ОУМААХ у полімерну матрицю поліуретанметакрилату в кількості 7 % мас. спостерігається збільшення міцності на 120,65 %, а у відомого аналога (ММТ модифікованого ОУАХ) на 50,7 %. Джерела інформації: 1. Sinha S., Okamoto M. Polymer/layered silicate nanocompositcs: a review from preparation to processing // Prog. Polym. Sci.-2003.-28, № 8. - P. 1 539-1641. 2. Jiawen Xiong, Zhen Zheng, Hongmei Jiang, Sufang Ye, Xinling Wanq Reinforcement of polyurethane composites with an organically modified montmorillonite // Composites: Part A-2007.-38, № 1. - P. 132-137. 3. Патент України № 74739, МПК С07С211/13, Олігоуретанамоній хлорид як поверхневоактивна речовина, Савельев Ю.В., Гончар О.М., 12.11.2012, бюл. № 21. 4. M. Alexadre and P. Dubois. Polymer-layered silicate nanocomposites: preparation, properties and uses of a new class of materials / Material Science En. 28(2000) 1-15. 3 UA 80405 U ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Олігоуретанметакрилатамонію хлорид загальної формули: CH3 H2C=(H3C)COCO(H2C)2OOCHN (H2C)6HNCOO(H2C)2 N (CH2)2OCONH H+ (CH2)6HNCOO(CH2)2OCOC(CH3)=CH2 n Cl 5 де n=1-3, як поверхнево-активна речовина (ПАР). Комп’ютерна верстка М. Ломалова 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 ,