CC BY
9
(к UNIVERSUM:
№12(105)_!_1 АУКИ_декабрь. 2022 г.
DOI -10.32743/UniTech.2022.105.12.14656
СИНТЕЗ И ТЕРМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ФТАЛОЦИАНИНОВОГО ПИГМЕНТА ЧЕРНОГО ЦВЕТА НА ОСНОВЕ ПАРАФЕНИЛДИАМИНА
Содиков Сардорбек Хусанович
докторант
Ташкентского научно-исследовательского института химической технологии, Республика Узбекистан, г. Ташкент
E-mail: sardorbek. sodiqov. 90@bk. ru
Бекназаров Хасан Соибназарович
д-р хим. наук, профессор
Ташкентского научно-исследовательского института химической технологии, Республика Узбекистан, г. Ташкент
Джалилов Абдулахат Турапович
академик АН РУз, д-р хим. наук, профессор, директор Ташкентского научно-исследовательского института химической технологии Республика Узбекистан, г. Ташкент
SYNTHESIS AND THERMAL ANALYSIS PHTHALOCYANINE PIGMENT BLACK BASED
ON PARAPHENYLDIAMINE
Sardorbek Sodikov
Doctoral student
of the Tashkent Chemical-Technological research institute, Republic of Uzbekistan, Tashkent
Khasan Beknazarov
Doctor of Chemical Sciences, Professor of the Tashkent Chemical-Technological Research Institute, Republic of Uzbekistan, Tashkent
Abdulahat Jalilov
Academician of the Academy of Sciences of the Republic of Uzbekistan, Doctor of Chemical Sciences, professor of Tashkent chemical-technological research institute,
Republic of Uzbekistan, Tashkent
АННОТАЦИЯ
В статье изложен способ синтеза фталоцианинового пигмента черного цвета на основе парафенилдиамина. Проведены исследования ИК-спектроскопии и УФ-спектроскопии для изучения образованных химических связей в результате синтеза. Исследованы термогравиметрические и дифференциально-термические показатели фтало-цианинового черного пигмента.
ABSTRACT
The article describes a method for the synthesis of black phthalocyanine pigment based on paraphenyldiamine. Investigations of IR spectroscopy and UV spectroscopy were carried out to study the formed chemical bonds as a result of synthesis. The thermogravimetric and differential thermal parameters of phthalocyanine black pigment have been studied.
Ключевые слова: синтез, фталоцианиновый черный, парафенилдиамин, термогравиметрия, дифференциально-термический анализ.
Keywords: synthesis, phthalocyanine black, paraphenyldiamine, thermogravimetry, differential thermal analysis.
Библиографическое описание: Содиков С.Х., Бекназаров Х.С., Джалилов А.Т. СИНТЕЗ И ТЕРМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ФТАЛОЦИАНИНОВОГО ПИГМЕНТА ЧЕРНОГО ЦВЕТА НА ОСНОВЕ ПАРАФЕНИЛДИАМИНА // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. 2022. 12(105). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/14656
№ 12 (105)
Л
UNIVERSUM:
технические науки
декабрь, 2022 г.
Введение. Фталоцианины (Рс) - класс фотоактивных соединений, уникальные физико-химические свойства которых исследуются во многих областях современной науки. Металлокомплексы - фталоци-анинаты - являются продуктами многотоннажного промышленного синтеза (свыше 80 тыс. тонн в год), при этом большая их часть традиционно используется в качестве пигментов в составе чернил цветной печати, лакокрасочных материалов, для окрашивания пластмасс и синтетических волокон [1].
Помимо этого, сочетание ценных фотофизических характеристик и высокой термохимической устойчивости обусловливает возможность получения на основе фталоцианинов различных оптоэлектронных устройств: зарядовой памяти и активного слоя СО/ОУО-дисков, газовых сенсоров, светоизлучаю-щих устройств [2], оптических ограничителей и фоторефрактивных материалов [3]. Ряд производных фталоцианина используется в качестве сенсибилизаторов в препаратах для фотодинамической терапии онкологических заболеваний [4, 5], в качестве катализаторов для очистки углеводородов от сернистых соединений и при обезвреживании токсичных стоков [6].
Не только в нашей стране и странах СНГ спрос пигменты на основе органического происхождения постоянно увеличивается. По этому поводу, изучение способов получения фталоцианиновых органических пигментов и их свойств является актуальным.
Целю данной работы является получение и исследование нового фталоцианинового пигмента черного цвета.
Новизна работы: Впервые был синтезирован фталоционниновый пигмент на основе химической реакции фталевой кислоты, мачевины и парафенил-диамина. Вышеуказанные реагенты являются местные сырья и позволить сократить долю импотра.
Экспериментальная часть. Синтез фталоциа-нинового пигмента черного цвета осуществляется следующим образом: в трехгорлую колбу, снабженной обратным холодильником и автоматической мешалкой, вносили 14,8 г фталевой кислоты и 24 г мочевины. Далее колбу нагревали до температуры 120-145 °С. После этого добавляли 10,8 г парафенилдиамина, нагревали реакционную смесь до температуры 180 °С и добавляли катализатор. Затем полученную массу нагревали в течение 1,5—2 ч при температуре 95 -100 °С и продолжали интенсивное перемешивание, после реакции образовалось пористое вещество черного цвета.
Полученную массу охлаждали до комнатной температуры и растирали в фарфоровой ступке, добавляли к ней 50 мл (90%-ой) серной кислоты. При этом черная пористая масса растворяется. В процессе плавления раствор начинает нагреваться, поэтому растворенный продукт смешивали с дистиллированной водой. При этом непрореагировавшие исходные продукты и промежуточные продукты растворяются. Раствор промывали дистиллированной водой для нейтрализации. После фильтрации нейтрализованного раствора на воронке Бюхнера полученный продукт сушили в сушильном шкафу при температуре 80°С. Получили продукт весом 24,8 г. На рисунке 1 показана химическая реакция синтеза фталоцианинового черного на основе парафенилдиамина.
NH-
HoN
HoN
с8н4о
з
(148.1)
NH-
C6H8N2 (108.1)
(NH4)6Mo7024 4 Н20
-8 nh3 -8 С02 -4 н20
РуИ-ОчР
ф Ö
. N
-NH HN-^
ch4n2o
(60л)
C56Ni2H36
(876)
Рисунок 1. Уравнение химической реакции синтеза фталазианинового пигмента на основе парафенилдиамина
Для определения образовавшихся химических связей после реакции взаимодействия фталевого ангидрида, парафенилдиамина и мочевины было проведено исследование ИК-спектроскопии.
На рисунке 2 изложена полученная спектрограмма в результате ИК-спектроскопии синтезированного фталоцианинового черного.
№ 12 (105)
A UNI
/ш. те;
UNIVERSUM:
технические науки
декабрь, 2022 г.
Рисунок 2. ИК-спектры фталазианинового черного пигмента на основе парафенилдиамина
На основании анализа установлено, что на ИК-спектре пигмента наблюдается наличие колебательных связей растяжения в области 1705 см-1 (С=^, связей амидных функциональных групп в области 1506 см-1, колебательных связей деформации (С-Н)
в области 1375 см-1, группы (С^) в области 1170 см-1, группы (С-О) при 1083 см-1, бензольного кольца при 977 см-1 (С-С закрыты), присутствие (-ЫН-) при 823 см-1 .
Рисунок 3. Отношение светопоглощения к длине волны раствора парафенилдиаминсодержащего фталазианинового пигмента в УФ-спектрофотометре
На рисунке 3 приведены результаты измерения раствора пигмента полимерной краски парафенилдиа-мина в диметилформамиде на УФ-спектрофотометре в видимом спектре света 190-1100 нм. Было обнаружено, что пигмент краски полимерный пара-фенилдиамин имеет высокий уровень поглощения в видимом диапазоне длин волн от 500 нм до 600 нм.
Наибольшее поглощение определяли при длине волны 610 нм. В результате в качестве красителя для синтетической сажи был использован полимерный красящий пигмент с парафенилдиамином с учетом способности поглощать фотоны света.
Для проверки термостабильности синтезированного парафенилдиаминового пигмента его
№ 12 (105)
Л
UNIVERSUM:
технические науки
декабрь, 2022 г.
анализировали дифференциально -термическим и термогравиметрическим методами (DTG-60, SIMULTANEOUS DTA-TG APARATUS SHIMADZU, Япония). На рисунке 4 показана дериватограмма дифференциально-термического и термогравиметрического анализа. Полученная дериватограмма состоит из 2 кривых. В ней есть аналогичная информация, например, какими термическими свойствами
обладает исследуемый полианилин, какую температуру он переносит, как претерпевает изменения под влиянием температуры, то есть при какой температуре и какой ценой происходит потеря массы, проводится термический анализ. Термические анализы проводились в диапазоне температур от 20°С до 600°С, в атмосфере аргона со скоростью 10 градусов в минуту.
TGA DTA
mg uV
Start 1176min
145.59C 22.32min 250.63C -3.51втд -83.662%
4.00 ; / \\ TV 238.24С \ End Weight Loss Start End Peak 24.45min 271.77C 27.02min 297.14C 26.13min
геа.24с
3.00 /start / End 0,39rnin 35.70C 11,76min \\ \ 1 Start 12.50m in 152.88C Onset Endset Heat 274 49С 295.21С S2 09mJ 10-00
145.59C ; \ End 21-85m in -14.ЙЗтсэ1
I Weight Loss / -0.026mg -0.610% \ 1 Peak 245.90C 19.72min Height ■Ü.68UV
2.00 : 1 On ье l Endset Heat 222.07C 211.77C 232.23C -3.46J Start End 22.32min\ 25Ü.63C 55-30min
1.00 - 1 Г Height -21.46uV Weight Loss 601.77C -O.S64mg -13,416% -0.00
-0.00 i 2 22.0 7 С ■
100.00 200.00 300.00 400.00 500.00 600.00
Temp [CI
Рисунок 4. Термический анализ синтезированного парафенилдиамина, содержащего фталазианиновый пигмент
Эндотермическая кривая полученной дерива-тограммы реализовывалась преимущественно в интервале трех интенсивно разлагающихся температур. Первый интервал разложения длился 11,76 минут от 37 °С до 145 °С, а потеря массы составила 0,026 мг или 0,618 %. Во втором интервале дезинтеграции, начиная с 145,59°С до 250,63°С, потеря массы происходит за 22,32 минуты и составила 3,518 мг или 83,682%. Третий интервал разложения происходит с 250,63 °С до 601,77 °С, длился 58,3 мин, потеря массы составила 0,564 мг или 13,416%.
Так, масса уменьшается на 0,618 % за счет потери влаги до 100 °С. Следующая потеря массы начинается при 145,59 °С, когда ожидается разложение кислоты с возможным выделением воды. Выше 200 оС вещество разжижается, а выше 220 оС происходит разложение основной структуры вещества.
Заключение. По результатам термического анализа были показаны свойства синтезированного парафенилдиаминсодержащего фталазианинового пигмента, как высокотемпературного стабильного пигмента за счет присутствия в полученном пигменте аминосоединений. Это объясняется тем, что азот-и углеродсодержащие соединения положительно влияют на создание фталоцианиновой структуры нового состава.
Приведены результаты УФ-спектрофотометрии синтезированного парафенилдиаминсодержащего фталацианинового пигмента в диапазоне видимого света 190-1100 нм. В результате пигмент полимерной краски парафенилдиамин был рекомендован к использованию в качестве краски для получения синтетической черной краски с учетом его способности поглощать фотоны света.
№ 12 (105)
UNIVERSUM:
технические науки
декабрь, 2022 г.
Список литературы:
1. Файзиев Ж.Б., Бекназаров Х.С., Джалилов А.Т. Синтез и свойства фталоцианина меди // Универсум: Технические науки : электрон. научн. журнал. 2020. № 3(72). URL: http://7universum.com/ru/tech/archive/item/9042
2. Штайнер Р.И., Миски Ю.Д. Применение красителей, производство промежуточных красителей и красителей // Riegel's Handb. инд. хим. Springer, Дордрехт, 1992. С. 863-915.
3. Юсупов М., Бекназаров Х., Тиллаев А., и Соттикулов Э., (2019) «Исследование нового медь-, азото-фосфорсодержащего фталоцианинового пигмента», Научный вестник Наманганской госуниверситета: Вып. 1: Вып. 7, статья 10. Доступно по адресу:
4. Носова Г.И. и другие. Фоточувствительность полиимидов и полихиназолонов на основе ароматических и гетероароматических диаминов // Полим. науч. Сэр. A 2008 508. Springer, 2008. Vol. 50, № 8. С. 901-910.
5. Розсипал Т., Халамек Э., Коблиха З. Спектрофотометрическое определение трис(2-хлорэтил)амина с использованием кислых красителей // J. Appl. Спектроск. 2018 846. Springer, 2018. Vol. 84, № 6. С. 1139-1144.
6. Липин В.А. и другие. Сорбция анионных красителей полиамфолитными гидрогелями на основе гидролизо-ванного полиакриламида, модифицированного алифатическими диаминами // Успехи химии. Дж. Физ. хим. A 2022 962. Springer, 2022. Vol. 96, № 2. С. 387-390.
