CC BY
10
Технические науки — от теории к практике _№ 5 (53), 2016 г
СЕКЦИЯ
«НАНОТЕХНОЛОГИИ И НАНОМАТЕРИАЛЫ»
ОРГАНОГЛИНА МОДИФИЦИРОВАННАЯ ]],]Ч-ДИАЛЛИЛАМИНОИЗОПЕНТАНОВОЙ КИСЛОТОЙ И ИССЛЕДОВАНИЕ ЕЕ СТРУКТУРЫ
Бегиева Мадина Биляловна
д-р хим. наук, доц., кафедра органической химии и высокомолекулярных соединений, Кабардино-Балкарский госуниверситет, РФ, Кабардино-Балкарская Республика, г. Нальчик
E-mail: madibeg@mail. ru
Соблирова Амина Аликовна
студент второго курса, Кабардино-Балкарский госуниверситет, РФ, Кабардино-Балкарская Республика, г. Нальчик
Бляшев Алим Владимирович
студент первого курса, Кабардино-Балкарский госуниверситет, РФ, Кабардино-Балкарская Республика, г. Нальчик
Амшокова Данизат Борисовна
магистр 2 года обучения, Кабардино-Балкарский госуниверситет, РФ, Кабардино-Балкарская Республика, г. Нальчик
Хараев Арсен Мухамедович
д-р хим. наук, проф., кафедра органической химии и высокомолекулярных соединений, Кабардино-Балкарский госуниверситет, РФ, Кабардино-Балкарская Республика, г. Нальчик E-mail: am_ charaev@, mail.ru
Технические науки — от теории к практике № 5 (53), 2016г_
ORGANOCLAY MODIFIED N,N-DIALLYLAMINOISOPENTANOIC ASID
AND STUDY OF ITS STRUCTURE
Madina Begieva
doctor of chemical Science, associate professor, departament of organice and of macromolecular compounds, Kabardino-Balkar State University, Russia, Kabardino-Balkarian Republic, Nalchik
Amina Soblirova
student 2 years of study, Kabardino-Balkar State University Russia, Kabardino-Balkarian Republic, Nalchik
Alim Blyashev
student 1 year of study, Kabardino-Balkar State University, Russia, Kabardino-Balkarian Republic, Nalchik
Danizat Amshokova
master 2 years of study, Kabardino-Balkar State University, Russia, Kabardino-Balkarian Republic, Nalchik
Arsen Kharaev
doctor of chemical Science, professor, departament of organice and of macromolecular compounds, Kabardino-Balkar State University, Russia, Kabardino-Balkarian Republic, Nalchik
АННОТАЦИЯ
На основе монтмориллонита №+-формы и водорастворимого ионногенного мономера получена модифицированная органоглина. Исследованы структуры и свойства синтезированных соединений. Показано, что модифицированную органоглину можно использовать для получения полимерного композита
ABSTRACT
Montmorillonite based Na +-form and a water-soluble monomer ionnogennogo obtained modified organoclay. The structures and properties of the synthesized compounds. It is shown that the modified organoclay can be used to produce the polymer composite
Ключевые слова: N, N-диаллиламинобутандиовая кислота, органоглина, полимерный композит.
Технические науки — от теории к практике _№ 5 (53), 2016 г
Кеуwords: N, N-diallylaminoisopentanoic acid, organoclay, polymer composite.
Введение
В настоящее время для создания новых полимерных нанокомпозитных материалов с улучшенными физико-химическими и физико-механическими свойствами по сравнению с известными полимерными материалами, необходимо решить проблему совместимости органических и неорганических составляющих, что является весьма актуальной проблемой. Поэтому ранее предпринималась попытка решения этой проблемы путем модифицирования глины, введением в ее структуру ПАВ, в частности, четвертичные аммониевые соединения с разными длинами N-алкильного заместителя [7; 5; 1; 4]. Такие органоглины позволяют разрушить агломераты, образованные в результате слипания отдельных кристаллитов слоевого силиката. Адсорбция ПАВ способствует повышению гидрофобности глины, тем самым улучшает проникновение макромолекул полимера в межплоскостные пространства.
В связи с этим, целью работы являлось синтез модифицированной органоглины на основе №+-монтмориллонита (Na+- ММТ) и, для дальнейшего использования органоглины в получении композитных материалов. Анализ литературных данных показывает, что особенности получения органоглины на основе Na+-MMT и N, N-диаллиламиноизопентановой кислоты ранее не исследовались.
Экспериментальная часть
N, N-диаллиламиноизопентановую кислоту (ДААВК) получали алкилированием валина хлористым (бромистым) аллилом по методике [3].
Активированную №+-форму монтмориллонита (Na+-MMT) готовили из природной глины месторождения Герпегеж (Россия, Кабардино-Балкарская Республика) по методике [6], катионообменная емкость 95 мг-экв/100 г глины. Наличие катионов Са2+контролировали по полосам поглощения в ИК-спектрах, характерным для кальцита.
Спектры ИК-спектроскопии
ИК-спектры регистрировались на Spekord M-82 в области 4000-400 см-1. Тонко измельченный образец полимера смешивается с порошком KBr и прессуется под большим давлением в прозрачные тонкие диски. Толщина прессуемого диска 1 мм, диаметр 12 мм, пропускание 95 %.
ИК-спектры регистрировались на Perkin Elmer Spektrum Two в области 4000-400 см-1.
Технические пауки — от теории к практике № 5 (53), 2016г_www.sibac.info
Результаты и их обсуждение
Из литературы известно, что улучшения свойств полимерного материала можно достигнуть введением в полимер анизометричного наноразмерного слоистого алюмосиликата, в частности, монтмориллонита (ММТ) - глинистый материал из подкласса слоистых материалов с переменным химическим составом (ОН)4Si8(Alз,з4Mgo,67)O2oMeo,67), в котором за счет нестехиометрических замещений катионов кристаллической решетки появляется избыточный отрицательный заряд, который компенсирует заряд обменных катионов, расположенные в межслоевом пространстве. Этим обусловлена высокая гидрофильность бентонита (обменная емкость мэкв/100 г при рН=7 -70-100 единиц). Придание композитам оптимального баланса гидрофильно-гидрофобных свойств достигается путем замещения неорганических катионов в решетке монтмориллонита на органические катионы (например, катионами азота), что способствует формированию гидрофобных свойств.
• N, N - диаллиламиноизопентановая кислота, синтезированный нами новый мономер, отличающийся от ранее представленных, введением в структуру мономера функциональной СОО- - группы, в результате чего решается актуальная проблема синтеза растворимых полиэлектролитов, которые обладали бы комплексом ценных свойств, в частности амфофильными свойствами.
Анализ ИК- спектра ДААВК свидетельствует о присутствии в структуре мономера спектра интенсивного поглощения в области 1620 см -1, что характерно для С=С-группы, а также интенсивная полоса поглощения в области 1485 см -1 характерная для валентных колебаний NH и деформационных колебаний N+R3 -группы в области 3500 см -1 [2] (рис. 1).
Технические науки — от теории к практике _№ 5 (53), 2016 г
Рисунок 1. ИК-спектр N,N - диаллиламиноизопентановой кислоты
В ИК-спектре Na+-MMT (рис. 2) присутствуют характерные полосы поглощения 3635 и 3400 см-1 свободной и ассоциированной формы Si-OH, 1635 см-1 (деформационные колебания адсорбированных молекул Н2О), широкая полоса поглощения в области 970-1100 см-1, относящаяся к группам Si-OH и фрагментам Si-O-Si. Практически отсутствуют полосы поглощения в области 1374-1453 см-1 характерная для карбонатной группы.
В ИК-спектре модифицированной органоглины наблюдаются некоторое смещение характерных полос поглощения в области 3635 см-1 для свободной и ассоциированной формы Si-OH, 1635 см-1 (деформационные колебания адсорбированных молекул Н2О), широкой полосы поглощения в области 970-1100 см-1, относящаяся к группам Si-OH и фрагментам Si-O-Si. Появление интенсивной полосы поглощения в области 1453-1460 см-1 характерная для валентных колебаний NH и -COO карбоксильной группы (рис. 3).
(СР СибАК
Технические науки — от теории к практике ^^
400 О 3500 3000 0500 0000 1500 1000 450
Рисунок 2. ИК-спектр Ма+-ММТ
Рисунок 3. ИК-спектр модифицированной органоглины
Т. о. полученные данные свидетельствует, о возможности структурно контролируемого создания на поверхности пластин и в межплоскостных пространствах природной глины, №+-ММТ, граничных слоев модификаторов, обеспечивающих условия для интеркалирования полимеров.
Технические науки — от теории к практике _№ 5 (53), 2016 г
Список литературы:
1. Герасин В.А., Бахов Ф.А., Мерекалова Н.Д., Королев Ю.М., Fischer H.R., Антипов Е.М. // Высокомолек. соед .2005. А. Т. 47. № 9. С. 1635-1651.
2. Коробейничева И.К. Метод инфракрасной спектроскопии в структурных исследованиях. // учеб. пособие. г. Новосибирск, 1977. - 50 с.
3. Патент (РФ) № 2533 835. 2014 / М.Б. Бегиева, А.М. Хараев, Ю.А. Малкандуев. // - Заявка № 2013135921 от 30.07.2013.
4. Хаширова С.Ю., Мусаев Ю.И., Микитаев А.К., Малкандуев Ю.А., Лигидов М.Х. // Высокомолек. соед. 2009. - Б. Т. 51.№ 9. С. 1723-1728.
5. Delozier D.M., Orwol R.A., Cahoon J.F., Johnston N.J., Smith J.G., Connel J.W. Polymer, 2002. P. 813-822.
6. Clarey M., Edwards J., Tzipursky S.J., Beall G.W., Eisenhour D.D. Pat. 6050509 USA.2001.
7. Xie W., Gao Z., Pan W., Vaia R., Hunter D. Singh Termochimica acta, 2001. P. 339-350.
