ОРГАНОГЛИНА МОДИФИЦИРОВАННАЯ N,N-ДИАЛЛИЛАМИНОИЗОПЕНТАНОВОЙ КИСЛОТОЙ И ИССЛЕДОВАНИЕ ЕЕ СТРУКТУРЫ

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 Кharaev

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 Na⁺-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.

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 Na⁺-монтмориллонита (Na⁺- ММТ) и, для дальнейшего использования органоглины в получении композитных материалов. Анализ литературных данных показывает, что особенности получения органоглины на основе Na⁺-ММТ 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 Na⁺-форму монтмориллонита (Na⁺-ММТ) 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.

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(Al_3,34Mg_0,67)O₂₀Me_0,67), 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).

Рисунок 1. ИК-спектр N,N – диаллиламиноизопентановой кислоты

В ИК-спектре Na⁺-ММТ (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.

Рисунок 2. ИК-спектр Na⁺-ММТ

Рисунок 3. ИК-спектр модифицированной органоглины

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).

Т. о. полученные данные свидетельствует, о возможности структурно контролируемого создания на поверхности пластин и в межплоскостных пространствах природной глины, Na⁺-ММТ, граничных слоев модификаторов, обеспечивающих условия для интеркалирования полимеров.

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.