Научная статья на тему 'КИНЕТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ БРОМИРОВАНИЯ ПЛАСТИФИКАТОРА ФТАЛАТНОГО ТИПА'

КИНЕТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ БРОМИРОВАНИЯ ПЛАСТИФИКАТОРА ФТАЛАТНОГО ТИПА Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

CC BY
49
12
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
КИНЕТИКА БРОМИРОВАНИЯ / ФТАЛАТНЫЕ ПЛАСТИФИКАТОРЫ / УФ-СПЕКТРОСКОПИЯ / МОЛЕКУЛЯРНЫЙ БРОМ / КИНЕТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ

Аннотация научной статьи по химическим наукам, автор научной работы — Плотникова Р. Н.

Рассмотрены основные характеристики сложной системы непредельный пластификатор-бром с использованием основных «рабочих компонентов» - изомеров 2-этилгексил-2-этилгексенфталата. Принято во внимание, что сложноэфирный пластификатор фталатного типа является полярным соединением с дипольным моментом на уровне диоктилфталата, входящего в его состав. Показано, что в процессе бромирования молекулярный бром вступает в физическое взаимодействие со всеми компонентами пластификатора. Дозированное введение брома в систему при высоких скоростях перемешивания приводит к образованию гомогенной термодинамически устойчивой системы, так как параметры растворимости компонентов практически одинаковы. С использованием модельной смеси бром-диоктилфталат-дибутилфталат показано, что смешение брома с пластификаторами в любых исследованных соотношениях не приводит к появлению границы «бром в пластификаторе» или «пластификатор в броме». Тем самым установлена неограниченная растворимость брома в пластификаторе при условиях его бромирования. С использованием метода УФ-спектроскопии на модельных смесях уксусная кислота-бром-вода; уксусная кислота-бром-гексан доказано, что в реальной системе непредельный пластификатор-бром бромирование наиболее вероятно осуществляется только молекулярным бромом без образования димеров брома. Показан механизм бромирования непредельных фталатов, входящих в состав пластификатора. Предложена система кинетических уравнений в безразмерных переменных. Выявлено, что характер теоретических кривых существенно зависит от скорости введения брома при неизменном механизме реакции. Отмечено изменение лимитирующих стадий процесса бромирования в зависимости от скорости введения брома в систему.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

KINETIC ASPECTS OF BROMINATION OF A PHTHALATE-TYPE PLASTICIZER

The main characteristics of a complex system of unsaturated plasticizer-bromine using the main "working components" - isomers of 2-ethylhexyl-2-ethylhexene phthalate are considered. It is taken into account that the phthalate-type ester plasticizer is a polar compound with a dipole moment at the level of dioctyl phthalate included in its composition. It has been shown that in the process of bromination, molecular bromine enters into physical interaction with all components of the plasticizer. Dosed introduction of bromine into the system at high stirring speeds leads to the formation of a homogeneous thermodynamically stable system, since the solubility parameters of the components are practically the same. Using a model mixture of bromine-dioctyl phthalate-dibutyl phthalate, it was shown that mixing bromine with plasticizers in any investigated ratios does not lead to the appearance of the boundary “bromine in a plasticizer” or “plasticizer in bromine”. This established the unlimited solubility of bromine in the plasticizer under the conditions of its bromination. Using the method of UV spectroscopy on model mixtures of acetic acid-bromine-water; acetic acid-bromine-hexane, it was proved that in a real system, unsaturated plasticizer-bromine, bromination is most likely carried out only with molecular bromine without the formation of bromine dimers. The mechanism of bromination of unsaturated phthalates included in the plasticizer is shown. A system of kinetic equations in dimensionless variables is proposed. It was found that the nature of the theoretical curves significantly depends on the rate of introduction of bromine with a constant reaction mechanism. A change in the limiting stages of the bromination process was noted depending on the rate of bromine introduction into the system.

Текст научной работы на тему «КИНЕТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ БРОМИРОВАНИЯ ПЛАСТИФИКАТОРА ФТАЛАТНОГО ТИПА»

Плотникова РМФестникФГУИШ, 2022, Т. 84, №. 1, С- 226-231 фталата. Ди-2-этилгексилфталат, дибутилфталат и примеси являются растворителем.

Методы

Сложные эфиры карбоновых кислот являются полярными соединениями. Дипольный момент ди-н-бутил-о-фталата, входящего в состав пластификатора, равен 2,82 Б; диэлектрическая проницаемость самого пластификатора находится на уровне диэлектрической проницаемости уксусной кислоты [8], дипольный момент которой составляет 1,74 Б. Молекулярный бром, обладая одной из самых высоких величин поляризунемости а = 6,43 х 103 м3 на одну молекулу, вступает в физическое взаимодействие со всеми компонентами пластификатора, что ведет к образованию гомогенной термодинамически устойчивой системы, так как параметры растворимости компонентов практически одинаковы [7].

С целью определения растворимости брома в пластификаторе исследовали модельную смесь бром-диоктилфталат-дибутилфталат (Вг2-ДОФ-ДБФ), поскольку бром вступает в реакцию с непредельными эфирами изучаемого пластификатора в исследованном интервале температур от 273 до 333 К.

Указанная модельная смесь выбрана в соответствии с литературными данными, свидетельствующими, что ДОФ и ДБФ при соблюдении обоснованных в [8, 9] оптимальных условиях реакции бромирования не вступают во взаимодействие с бромом.

В ходе исследования указанной модельной смеси приливали к смеси эфиров ДОФ и ДБФ, взятых в соотношении 9:1, молекулярный бром в количестве 1^200 мас. % на 10 мас. % эфиров, и определяли наличие границы пластификатор-бром. Проведенное исследование позволило сделать вывод о неограниченной растворимости брома в пластификаторе при условиях его бромирования, поскольку смешение брома с пластификаторами в любых указанных соотношениях не приводило к появлению границы «бром в пластификаторе» или «пластификатор в броме».

Результаты и обсуждение

Попытка построить диаграммы, характеризующие зависимости температуры кипения раствора от состава, не дала желаемого результата, поскольку было отмечено повышение реакционной способности о-фталатов с образованием бромированных в ядро или бромзамещенных в алифатическом радикале фталатов. Кроме того известно, что температура кипения брома 332,2 К, в то время как ДБФ кипит при 613 К, а ДОФ - при 404 К (при 666,5 кПа) Давление паров ДБФ при 423 К составляет 6,7-21,0 Па.

post@vestnik-vsuet.ru

Следовательно бром, не вступивший в реакцию, удаляется из жидкой фазы раньше, чем она закипает. Удельная мольная теплота испарения для брома АНисп = 29,5 кДж/моль, для ДБФ ДНисп = 100 кДж/моль.

При растворении 28 мл брома в 100 мл ДОФ в течении 6 мин при скорости подачи брома 4,7 моль/мин наблюдали повышение температуры смеси с 296,9 до 303,2 К. То есть температура поднялась на 5,3 градуса, что свидетельствует об отрицательном изменении энтальпии при смешении с образованием термодинамически устойчивой гомогенной системы [10].

Большинство схем бромироавния непредельных органических соединений, предлагаемых в литературе, предполагают образование активированного комплекса, представленного в виде циклического катиона бромония.

Переходное состояние в электрофильных реакциях присоединения брома, характеризуемое образованием катиона бромония, вклюает две стадии: стадию образования циклического переходного комплекса бром-олефин, считающуюся лимитирующей, и стадию, завершающую присоединение брома [11, 12].

Ряд авторов предполагает, что при броми-ровании непредельных органических соединений атака олефина на первой стадии производится димерными молекулами брома [13, 14]. Образование последних требует специального доказательства. С этой целью проведены исследования модельных смесей уксусная кислота-бром-вода; уксусная кислота-бром-гексан методом ультрафиолетовой спектроскопии на спектрометре 8РЕСОКО-иУУК в области 30000-12800 см-1 с лампой накаливания. Спектрограммы приведены на рисунках 1, 2.

1,6

1,4

о 1,2

1.1? 1

§ Й В и s ^ 0,8

1 S 0,6

о ■rt a tt g о 0,4

Ё о 0,2

0

-0,2

6

5

Ч,/ 4 >

3 4 3 5 36

X, cm

Рисунок 1. УК-спектр модельной смеси бром-уксусная кислота-вода с концентрацией брома в уксусной кислоте, моль/л: 1 - 0,039; 2 - 0,39; 3 - 0,68; 4 - 0,97; 5 - 1,4; 6 - 3,9

Figure 1. UK-spectrum of a model mixture of bromine-acetic acid-water with bromine concentration in acetic acid, mol / l: 1 - 0,039; 2 - 0,39; 3 - 0,68; 4 - 0,97; 5 - 1,4; 6 - 3,9

Potnikova R.N.Pr'oceedings of VSUET, 2022, vo. 84, no. 1, pp.

2

(9

О

1,8 1,6 1,4

д1,2

53

^ i

03

Ш8 O0,6

0,4

0,2

0

/ 3

Ч// 2

1

33

43

63

73

X,5i3m

Рисунок 2. УК-спектр модельной смеси бром-уксусная кислота-гексан с концентрацией брома в уксусной кислоте, моль/л: 1 - 0,036; 2 - 1,4; 3 - 1,7; 4 - 4,0

Figure 2. UK-spectrum of a model mixture of bromine-acetic acid-hexane with bromine concentration in acetic acid, mol/l: 1 - 0,036; 2 - 1,4; 3 - 1,7; 4 - 4,0

226-231 post@vestnik-vsuet.ru

ром 5:1 не оказывает. Указанное соотношение компонентов имеет место в реальной системе непредельный пластификатор-бром.

Спектры системы, снятой в неполярном гексане, могли бы отразить полосу поглощения, свидетельствующую об образовании ассоциированных молекул брома. Однако, как видно из рисунков 1-2, спектры модельных систем имеют только одну полосу поглощения, соответствующую молекулярному брому при любых приведенных концентрациях брома в модельной смеси.

Таким образом в реальной системе непредельный пластификатор-бром бромирование наиболее вероятно осуществляется только молекулярным бромом.

В таком случае механизм бромирования возможно представить следующим образом [20, 21]:

НП + Br„

k

Указанные модельные смеси выбраны с целью выявления полос поглощения за счет образования димеров брома. Известно, что при образовании ассоциатов наряду с полосой поглощения молекулярного соединения появляются полосы поглощения ассоциатов. Увеличение концентрации ассоциатов приводит к усилению полосы их поглощения за счет ослабления полосы поглощения, характеризующей молекулярное состояние [15-19]. Повышение температуры и введение полярных растворителей приводит также к ослаблению или полному исчезновению полосы поглощения ассоциатов и усилению полосы поглощения, характерной для молекулярного состояния.

Как следует из приведенной структуры модельных систем, уксусная кислота использована взамен непредельного пластификатора. Подобная замена была произведена на основании выводов, сделанных [8] относительно близости характеристик диэлектрической проницаемости непредельного пластификатора и уксусной кислоты.

Полярный растворитель - вода в первом случае использован с целью разрушения возможно присутствующих в системе димеров брома и получения чистой полосы поглощения молекулярного брома, которая могла бы быть использована для сравнения со спектром поглощения в неполярном растворителе. В данном случае высокая полярность воды и низкая концентрация брома исключает образование в этой системе ассоциатов брома.

Выбор системы уксусная кислота-бром-гексан обоснован тем, что гексан является неполярным растворителем, и поэтому никакого дополнительного воздействия на модельную систему при соотношении уксусная кислота -

А ^ Б + Br -

Б + Br ^ П

или

к

НП + Вг2 X А'

А' + Вг2 XБ' + Вг

к

Б' + Вг;х П + Вг2,

где НП - непредельный пластификатор; П -продукт реакции; А и А, Б и Б - промежуточные комплексы.

Классическая модель бромирования одновременно двух непредельных компонентов, входящих в состав пластификатора, с непрерывной подачей брома в безразмерных переменных приобретает вид:

dX

dr dX

Y Y

НП1 _ £ X НПJX Br2

aS

dr

Y Y

НЩ _ , X НП2 X Br2 k2

aS

dX

_Br2__ aU0 u XНП1 XBr2 u ХНП2 XBr2

- k\ k<2

dr S aS aS

Если принягь « -(,сНПт+ СНПо2)_1 - СНПг 1,

откуда S - к/а - к£нп , тогда

Y _ "нп, . у _ нп2

X ЦП - ; X НП - '

^нп

С.

XBr2 -

с

С

r к1 СНП„

k

k

post@vestnik-vsuet.ru

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

реакции. В области больших значений в кинетические кривые относительно оси ординат имеют зеркально «-образный вид (кривые 5-7). С уменьшением значений в «-образность постепенно исчезает (кривые 2-4). И, наконец,

зависимость Хнп = Хш (г) становится практически линейной (прямая 1).

Основные причины отмеченного поведения кинетических зависимостей состоят в том, что изменяются лимитирующие стадии процесса бромирования. При больших в скорость подачи брома превосходит кинетическую константу, и, следовательно, основные сопротивления сосредотачиваются в кинетической области. При малых в процесс лимитируется скоростью подачи брома. Естественно, что при промежуточных значениях в наблюдается смешанная область.

Заключение

Бромирование непредельного пластификатора из отходов производства, содержащего в своем составе изомеры 2-этилгексил-2-этил-гексенфталата, идет с образованием гомогенной термодинамически устойчивой системы молекулярным бромом без образования его димеров.

Построенная кинетическая модель броми-рования непредельного фталатного пластификатора в безразмерных переменных позволила определить, что основным лимитирующим фактором процесса является скорость введения брома в систему. Получены параметры безразмерной переменной, определяющей переход процесса бромирования из кинетической в диффузионную область.

Литература

1 Федотов В.Х., Кольцов Н.И., Косьянов П.М. Влияние автокаталитических стадий на динамику сопряженных химических реакций // Известия высших учебных заведений. Химия и химическая технология. 2020. Т. 63. №. 2. С. 14-20. doi: 10.6060/ivkkt.20206302.6053

2 Fedotov V. Kh., Kol'tsov N.I. Kinetics of redused models of catalytic reactions // Rus. Journ. Phys. Chem. B. 2015. V. 10. № 6. P. 875-883.

3 Федотов В.Х., Кольцов Н.И. Кинетические квазиинварианты химических реакций в закрытых системах // Известия высших учебных заведений. Химия и химическая технология. 2019. V. 62. №. 6. P. 47-52.

4 Кольцов Н.И. Квазиинварианты химических реакций в распределенных системах с диффузией // Известия высших учебных заведений. Химия и химическая технология. 2021. V. 64. №. 1.

5 Федотов В. Х., Кольцов Н. И. Кинетические квазиинварианты химических реакций в закрытых системах // Известия высших учебных заведений. Химия и химическая технология. 2019. V. 62. №. 6. P. 47-52.

6 Lee B., Yoo J., Kang K. Predicting the chemical reactivity of organic materials using a machine-learning approach // Chemical science. 2020. V. 11. №. 30. P. 7813-7822. doi: 10.1039/d0sc01328e

7 Плотникова Р.Н. Исследование свойств бромированнойфталатсодержащей системы и определение областей ее применения // Вестник ВГУИТ. 2021. Т. 83. № 1. С. 290-296. doi: 10.20914/2310-1202-2021-1-290-296

8 Плотникова Р.Н., Корчагин В.И., Попова Л.В. Бромирование фталатсодержащих систем, полученных из отходов производства // Известия высших учебных заведений. Химия и химическая технология. 2021. Т. 64. №. 11. С. 112-116. doi: 10.6060/ivkkt.20216411.6429

9 Плотникова Р.Н. Исследование процесса нейтрализации бромсодержащих систем фталатного типа // Вестник ВГУИТ. 2020. Т. 82. № 4. С. 236-241. doi: 10.20914/2310-1202-2020-4-236-241

10 Бондарчук И.С., Бондарчук С.С. Кинетика гомогенных реакций. 2019.

Плотникова РМВестник&ГУИТ, 2022, Т. 84, №. 1, С 226-231 Окончательно для кинетической модели имеем:

dX

ИП1

dr

= ~ ХНП XBr

dXB

dr

dX ни

nt=~гХш> Xb

- = p- XXBh -YX,

у

НП X Br

гДе Р = и0С2НЩ/^; у = к1/к2.

Решение системы в графическом виде для значения у = 0,25 представлены на рисунке 3.

1,2 1

0,8 0,6 0,4 0,2 0

- i

2

8 \\\ \ > 3

6 ) 5 Г""--4

0

10

20

30

Рисунок 3. Зависимость ХНПот т при у = 0,25 для различных значений в

Figure 3. Dependence of XNF on т at у = 0.25 for different values of в

При анализе полученных графических зависимостей выявлено, что характер теоретических кривых существенно зависит от значений коэффициента в при неизменном механизме

т

POtnikova R.N.Proceedings of VSUET, 2022, voC 84, no. 1, pp. 226-231

post@vestnik-vsuet.ru

11 Kol'tsov N.I. Chaotic oscillation in for-step chemical reaction // Rus. Journ. Phys. Chem. B. 2017. V. 11. № 6. P. 1047-1048.

12 Кольцов Н.И., Федотов В.Х. Хаотические колебания в простой гетерогенной каталитической реакции // Бутлеровские сообщения. 2017. Т. 50. №. 6. С. 30-33.

13 Быков В.И. Моделирование критических явлений в химической кинетике. URSS, 2006.

14 Bykov V.I., Tsybenova S.B., Yablonsky G.S. Chemical complexity via simple models. Berlin. New York: Germany. De Gruyter. 2018. 364 p.

15 Ouhaddouch H., Cheikh A., Idrissi M.O.B., Draoui M. et al FT-IR spectroscopy applied for identification of a mineral drug substance in drug products: Application to bentonite // Journal of Spectroscopy. 2019. doi: 10.1155/2019/2960845

16 Segneanu A.E., Gozescu I., Dabici A., Sfirloaga P. et al. Organic compounds FT-IR spectroscopy. Rijeka, Croatia: InTech, 2012. V. 145. doi: 10.5772/50183

17 Казицина Л.А., Куплетская Н.Б. Применение УФ-, ИК-, ЯМР-спектроскопии в органической химии. М.: Книга по Требованию, 2012. 262 с.

18 Хрипач Н., Барановский А. Применение спектроскопии в органической химии // Наука и инновации. 2013. № 3 (121). С. 6-9.

19 Boughendjioua H., Boughendjioua Z. Fourier transformed infrared spectroscopy analysis of constituents of Rosmarinus officinalis L. essential oil from Algeria // Inorganic materials. 2017. V. 14. P. 15. doi: 10.11648/j.ajop.20170503.12

20 Плотникова Р.Н. Моделирование процесса бромирования ненасыщенных фталатсодержащих систем // Моделирование энергоинформационных процессов: сборник статей IX Национальной научно - практической конференции с международным участием. Воронеж: 2021. С. 165-169.

21 Tsai Y. T., Lin H., Lee M. J. Kinetics of heterogeneous esterification of glutaric acid with methanol over Amberlyst 35 // Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers. 2011. V. 42. №. 2. P. 271-277. doi: 10.1016/j.jtice.2010.07.010

References

1 Fedotov V.Kh., Koltsov N.I., Kosyanov P.M. Influence of autocatalytic stages on the dynamics of overestimated risks. News of higher educational institutions. Chemistry and chemical technology. 2020. vol. 63. no. 2. pp. 14-20. doi: 10.6060/ivkkt.20206302.6053 (in Russian).

2 Fedotov V. Kh., Kol'tsov N.I. Kinetics of redused models of catalytic reactions. Rus. Journ. Phys. Chem. B. 2015. vol. 10. no. 6. pp. 875-883.

3 Fedotov V.Kh., Koltsov N.I. Kinetic quasi-invariants of chemical reactions in closed systems. Izvestia of higher educational institutions. Chemistry and chemical technology. 2019. vol. 62. no. 6. pp. 47-52. (in Russian).

4 Koltsov N.I. Quasi-invariants of chemical reactions in distributed systems with diffusion. News of higher educational institutions. Chemistry and chemical technology. 2021. vol. 64. no. 1. (in Russian).

5 Fedotov V. Kh., Koltsov N. I. Kinetic quasi-invariants of chemical reactions in closed systems. Chemistry and chemical technology. 2019. vol. 62. no. 6. pp. 47-52. (in Russian).

6 Lee B., Yoo J., Kang K. Predicting the chemical reactivity of organic materials using a machine-learning approach. Chemical science. 2020. vol. 11. no. 30. pp. 7813-7822. doi: 10.1039/d0sc01328e

7 Plotnikova R.N. Investigation of the properties of a brominated phthalate-containing system and the determination of its applications. Proceedings of VSUET. 2021. vol. 83. no. 1. pp. 290 -296. doi: 10.20914/2310-1202-2021-1290-296 (in Russian).

8 Plotnikova R.N., Korchagin V.I., Popova L.V. Bromination of phthalate-containing systems obtained from production wastes. Izvestia of higher educational institutions. Chemistry and chemical technology. 2021. vol. 64. no. 11. pp. 112116. doi:10.6060/ivkkt.20216411.6429 (in Russian).

9 Plotnikova R.N. Investigation of the process of neutralization of bromine-containing systems of the phthalate type. Proceedings of VSUET. 2020. vol. 82. no. 4. pp. 236-241. doi: 10.20914/2310-1202-2020-4-236-241 (in Russian).

10 Bondarchuk I.S., Bondarchuk S.S. Kinetics of homogeneous reactions. 2019. (in Russian).

11 Kol'tsov N.I. Chaotic oscillation in for-step chemical reaction. Rus. Journ. Phys. Chem. B. 2017. vol. 11. no. 6. pp.1047-1048.

12 Koltsov N.I., Fedotov V.Kh. Chaotic oscillations in a simple heterogeneous catalytic reaction. Butlerov Communications. 2017. vol. 50. no. 6. pp. 30-33. (in Russian).

13 Bykov V.I. Modeling of critical phenomena in chemical kinetics. URSS, 2006. (in Russian).

14 Bykov V.I., Tsybenova S.B., Yablonsky G.S. Chemical complexity via simple models. Berlin. New York, Germany. De Gruyter. 2018. 364 p.

15 Ouhaddouch H., Cheikh A., Idrissi M.O.B., Draoui M. et al FT-IR spectroscopy applied for identification of a mineral drug substance in drug products: Application to bentonite. Journal of Spectroscopy. 2019. doi: 10.1155/2019/2960845

16 Segneanu A.E., Gozescu I., Dabici A., Sfirloaga P. et al. Organic compounds FT-IR spectroscopy. Rijeka, Croatia, InTech, 2012. vol. 145. doi: 10.5772/50183

17 Kazitsina L.A., Kupletskaya N.B. Application of UV, IR, NMR spectroscopy in organic chemistry. Moscow, Book on Demand, 2012. 262 p. (in Russian).

18 Khripach N., Baranovsky A. Application of spectroscopy in organic chemistry. Science and innovations. 2013. no. 3 (121). pp. 6-9. (in Russian).

19 Boughendjioua H., Boughendjioua Z. Fourier transformed infrared spectroscopy analysis of constituents of Rosmarinus officinalis L. essential oil from Algeria. Inorganic materials. 2017. vol. 14. pp. 15. doi: 10.11648/j.ajop.20170503.12

Плотникова РЖВестник,ВТУИТ, 2022, Т. 84, №. 1, С 226-231

post@vestnik-vsuet.ru

20 Plotnikova R.N. Modeling of the process of bromination of unsaturated phthalate-containing systems. Modeling of energy-information processes: collection of articles of the IX National Scientific and Practical Conference with international participation. Voronezh, 2021. pp. 165-169. (in Russian).

21 Tsai Y. T., Lin H., Lee M. J. Kinetics of heterogeneous esterification of glutaric acid with methanol over Amber-lyst 35. Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers. 2011. vol. 42. no. 2. pp. 271-277. doi: 10.1016/j .jtice.2010.07.010

Сведения об авторах

Раиса Н. Плотникова к.х.н., доцент, кафедра промышленной экологии, оборудования химических и нефтехимических производств, Воронежский государственный университет инженерных технологий, пр-т Революции, 19, г. Воронеж, 394036, Россия, уу(й)У8ие1.ги https://orcid.org/0000-0001-9559-4443

Вклад авторов Раиса Н. Плотникова написала рукопись, корректировала её до подачи в редакцию и несет ответственность за плагиат

Конфликт интересов

Автор заявляет об отсутствии конфликта интересов.

Information about authors

Raisa N. Plotnikova Cand. Sci. (Chem.), associate professor, industrial ecology, equipment for chemical and petrochemical plants department, Voronezh State University of Engineering Technologies, Revolution Av., 19 Voronezh, 394036, Russia, yy(S!vsuet.ru https://orcid.Org/0000-0001-9559-4443

Contribution

Raisa N. Plotnikova wrote the manuscript, correct it before filing in editing and is responsible for plagiarism

Conflict of interest

The author declares no conflict of interest.

Поступила 20/12/2021_После редакции 24/01/2022_Принята в печать 15/02/2022

Received 20/12/2021_Accepted in revised 24/01/2022_Accepted 15/02/2022

ВестнщФГУИШ/Proceedings of VSUET DOI: http://doi.org/1Q.20914/231Q-12Q2-2Q22-1-232-237

ISSN 2226-910X E-ISSN 2310-1202 Оригинальная статья/Research article_

УДК 691.175:678(075.8)

Open Access Available online at vestnik-vsuet.ru

Придание волокнистым поликапроамидным материалам ионообменных свойств химически инициированной привитой

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

сополимеризациеи

Валерий А. Жуковский Валентина А. Хохлова Татьяна С. Филипенко Татьяна Ю. Анущенко

rdd.lintex@gmail.com thvikm@yandex.ru tanek-f@rambler.ru atu0106@yandex.ru

0000-0001-7092-9155 0000-0002-8148-1517 0000-0001-7878-6371 0000-0002-9266-0756

1 Санкт-Петербургский государственный университет промышленных технологий и дизайна, ул. Большая Морская, д. 18,

Санкт-Петербург, 191186, Россия Аннотация. Изучение видов и свойств хирургических нитей, а также опыта производства шовного хирургического материала и его использования показывает, что наиболее перспективными для хирургической практики являются нити с антимикробными свойствами. Из способов закрепления лекарственных соединений химическими связями для шовных материалов наиболее целесообразным является присоединение их по реакции ионообменного взаимодействия. Поскольку поликапроамид (ПКА) практически не содержит функциональных групп, то для придания ПКА волокнистым материалам ионообменных свойств необходима стадия предварительной модификации. Одной из таких стадий модификации является процесс привитой полимеризации метакриловой кислоты (МАК) с целью создания активных групп на волокне, например, пероксидных или гидропероксидных. Модификация химических волокон путем привитой сополимеризации с иногенными мономерами является одним из распространенных способов получения волокнистых ионитов. Разработаны принципы, новые подходы и технологии придания волокнистым поликапроамидным материалам ионообменных свойств химически инициированной привитой сополимеризацией. Выявлены закономерности получения волокнистых ПКА сорбционно активных материалов путем химического инициирования окислительно-восстановительной системой (Fe2++H202), находящейся в модифицирующей ванне, а также в результате предварительного окисления ПКА волокна с целью создания пероксидных и гидропероксидных групп на волокне. Ключевые слова: поликапроамидные волокна, ионообменные свойства, привитая сополимеризация, хирургические нити, антимикробные свойства

Imparting ion-exchange properties to fibrous polycaproamide materials _by chemically initiated graft copolymerization_

Valeriy A. Zhukovskiy Valentina A. Khokhlova 1 Tatyana S. Filipenko 1 Tatyana U. Anuschenko

rdd.lintex@gmail .com thvikm@yandex.ru tanek-f@rambler.ru atu0106@yandex.ru

0000-0001-7092-9155 0000-0002-8148-1517 0000-0001-7878-6371 0000-0002-9266-0756

1 Saint-Petersburg State University of Industrial Technologies and Design, Bolshaya Morskaya Street, 18, Saint-Petersburg, 191186, Russia Abstract. The study of the types and properties of surgical threads, as well as the experience in the production of suture surgical material and its use shows that the most promising for surgical practice are threads with antimicrobial properties. Of the methods for fixing medicinal compounds with chemical bonds for suture materials, the most expedient is their attachment by the reaction of ion-exchange interaction. Since polycaproamide (PCA) practically does not contain functional groups, a preliminary modification stage is required to impart ionexchange properties to PCA fibrous materials. One of these stages of modification is the process of graft polymerization of methacrylic acid (MAA) in order to create active groups on the fiber, for example, peroxide or hydroperoxide. Modification of chemical fibers by graft copolymerization with inogenic monomers is one of the widespread methods of obtaining fibrous ion exchangers. Principles, new approaches and technologies for imparting ion-exchange properties to fibrous polycaproamide materials by chemically initiated graft copolymerization have been developed. Regularities in the production of fibrous PCA of sorption active materials by chemical initiation by a redox system (Fe2++H2O2) located in a modifying bath, as well as by pre-oxidation of fiber PCA in order to create peroxide and hydroperoxide groups on

the fiber, are revealed._

Keywords: polycaproamide fibers, ion exchange properties, graft copolymerization, surgical sutures, antimicrobial properties

Введение

Создание новых полимерных материалов и изделий медицинского назначения на их основе с использованием технологий придания им специальных свойств в значительной мере определяет дальнейший прогресс практической хирургии. Так, качество, химический состав

Для цитирования Жуковский В.А., Хохлова В.А., Филипенко Т.С., Анущенко Т.Ю. Придание волокнистым поликапроамидным материалам ионообменных свойств химически инициированной привитой сополимеризацией // Вестник ВГУИТ. 2022. Т. 84. № 1. С. 232-237. (1ог10.20914/2310-1202-2022-1-232-237

и структура шовных материалов, сетчатых эндопротезов и других имплантатов, а также реакция на них окружающих тканей в существенной степени влияют на исход оперативных вмешательств. Следовательно, хирургические полимерные имплантаты должны отвечать медико-техническим требованиям в отношении

For citation

Zhukovskiy V.A., Khokhlova V.A., Filipenko T.S., Anuschenko T.U. Imparting ion-exchange properties to fibrous polycaproamide materials by chemically initiated graft copolymerization. Vestnik VGUIT [Proceedings of VSUET]. 2022. vol. 84. no. 1. pp. 232-237. (in Russian). doi:10.20914/2310-1202-2022-1-232-237

© 2022, Жуковский В. А. и др. / Zhukovskiy V.A et al.

This is an open access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution 4.0 International License

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.