Помощь в написании студенческих работ
Антистрессовый сервис

Получение и свойства олиго-и поли[алкил (C6-C9) оксиметилен]силоксанов и гидрофобных покрытий на их основе

Диссертация: Получение и свойства олиго-и поли[алкил (C6-C9) оксиметилен]силоксанов и гидрофобных покрытий на их основе
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Конденсацией хлорметилтриэтоксисилана с алкоголятами высших спиртов синтезированы новые мономеры — алкил (оксиметилен)триэтоксисиланы, гидролитической поликонденсацией которых получены неизвестные ранее олигосилоксаны с длинноцепочечными заместителями, соединенными с атомами кремния через оксиметиленовый мостик. Найдено, что при нагревании олигомеры не структурируются, а подвергаются… Читать ещё >

Получение и свойства олиго-и поли[алкил (C6-C9) оксиметилен]силоксанов и гидрофобных покрытий на их основе (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Содержание

  • 1. Литературный обзор
    • 1. 1. Основные типы кремнийорганических соединений и способы. их получения
    • 1. 2. Получение алкоксипроизводных силанов методом этерификации. и переэтерификации
    • 1. 3. Получение олиго- и полиорганосилоксанов гидролитической. поликонденсацией
    • 1. 4. Получение модифицирующих силоксановых покрытий. поверхности волокнистых материалов
  • 2. Обсуждение результатов
    • 2. 1. Синтез алкоксисиланов с длинноцепочечными радикалами и. олигомеров на их основе
    • 2. 2. Сополиконденсация высших алкил (оксиметилен)триэтоксисиланов. с низшими органохлорсиланами и гидрофобные свойства сополимеров
    • 2. 3. Синтез олиго (хлорметил)силоксанов и олиго (алкилоксиметилен)-силоксанов
    • 2. 4. Химическая модификация волокон и тканей послойной сборкой. силоксановых гидрофобных покрытий на поверхности волокон
    • 2. 5. Исследование свойств композиций для гидрофобизации на основе. синтезированных олигосилоксанов с длинноцепочечными радикалами
  • 3. Экспериментальная часть
  • Выводы

Актуальность проблемы. Кремнийорганические олигомеры и полимеры нашли широкое применение в различных отраслях промышленности благодаря комплексу полезных свойств. На их основе созданы эффективные препараты для придания гидрофобных свойств текстильным материалам при заключительной отделке. Наиболее известными соединениями такого типа являются олигометилили этилсилоксаны с активными гидридными связями (препараты ГКЖ-94). Необходимыми условиями получения современных более доступных кремнийорганических гидрофобизаторов является наличие органических радикалов у атома кремния и активных функциональных групп, способных к химическому закреплению на поверхности волокон. Поэтому синтез новых кремнийорганических соединений, сочетающих повышенную гидрофобность и реакционоспособность является актуальной задачей.

В настоящем исследовании в качестве потенцального полупродукта для синтеза новых кремнийорганических мономеров, олигомеров и полимеров изучен доступный промышленный хлорметилтриэтоксисилан.

Работа выполнена в соответствии с основными направлениями научных исследований кафедры аналитической, физической и коллоидной химии МГТУ им. А. Н. Косыгина в рамках госбюджетной темы «Изучение механизмов фиксации функциональных активных соединений на поверхности волокнистых материалов» (№ 09−635−42).

Целью работы является синтез новых кремнийорганических мономеров, олигомеров и полимеров, содержащих в структуре длинноцепочечные алкильные радикалы, соединенные с атомами кремния через оксиметиленовые мостики и исследование строения и свойств полученных продуктов. В задачи исследования также входило изучение способности синтезированных олигомеров к структурированию и пленкообразованию, исследование гидрофобных свойств полученных полимерных покрытий, разработка методов нанесения и химического закрепления гидрофобных покрытий на ткани.

Научная новизна. Впервые синтезированы гексили нонил (оксиметилен)-триэтоксисиланы, поликонденсацией которых получены новые олигосилоксаны с длинноцепочечными алкильными радикалами, соединенными с атомами кремния через оксиметиленовый мостик. Показано, что при нагревании олигомеры подвергаются внутримолекулярной циклоконденсации с образованием олигосилсесквиоксановых структур.

На основе гексил (оксиметилен)триэтоксисилана и метил-, фенилхлорсиланов получены неизвестные ранее сополимеры, необходимое сочетание пленкообразующих и гидрофобных свойств которых регулируется соотношением длиннои короткоцепочечных радикалов у атомов кремния.

Разработан новый метод получения поли (алкилоксиметил)силоксанов полимераналогичным замещением атомов хлора в поли (хлорметил)-силоксанах на длинноцепочечные алкильные заместители. Практическая значимость. Предложен новый метод химической модификации поверхности волокон и тканей послойной сборкой гидрофобного покрытия, заключающийся в ковалентном закреплении на волокне поли (хлорметил)силоксанового слоя с последующей прививкой на него мономолекулярного слоя высших алкильных радикалов. Метод позволяет достигать высокой гидрофобности при концентрации гидрофобизатора 0,001−0,006 моль/грамм ткани.

На основе синтезированных олигомеров разработаны гидрофобизирующие композиции в виде растворов или водных эмульсий, обладающие повышенной гидрофобизирующей способностью по сравнению с промышленным кремнийорганическим гидрофобизатором ГКЖ-94. Композиции перспективны в качестве отделочных препаратов в текстильной промышленности.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на Межвузовской научно-технической конференции «Современные проблемы текстильной и легкой промышленности» (Москва, 2006), — 2 доклада, и Межвузовской научно-технической конференции аспирантов и студентов «Молодые ученыеразвитию текстильной и легкой промышленности», Поиск -2009 (Иваново, 2009).

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 3 статьи в научных журналах, включенных в перечень ВАК и тезисы 3 докладов. Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 103 печатных страницах, включая 10 таблиц, 1 рисунок и состоит из введения, литературного обзора обсуждения результатов, экспериментальной части, выводов и списка цитированной литературы из 105 наименований.

выводы.

1. Конденсацией хлорметилтриэтоксисилана с алкоголятами высших спиртов синтезированы новые мономеры — алкил (оксиметилен)триэтоксисиланы, гидролитической поликонденсацией которых получены неизвестные ранее олигосилоксаны с длинноцепочечными заместителями, соединенными с атомами кремния через оксиметиленовый мостик. Найдено, что при нагревании олигомеры не структурируются, а подвергаются внутримолекулярной циклоконденсации с образованием клеткоподобных олигосилсесквиоксанов.

2. Сополиконденсацией высших алкил (оксиметил)триэтоксисиланов с низшими алкил-, арилхлорсиланами получены новые олигосилоксаны с регулируемым соотношением длиннои короткоцепочечных заместителей у атомов кремния и необходимым сочетанием пленкообразующих и гидрофобных свойств.

3. Установлено, что при сополиконденсации указанных мономеров степень внутримолекулярной циклизации промежуточно образующихся силанольных групп занимает среднее значение между соответствующими величинами при гомополиконденсации органохлорсиланов и высших алкил (оксиметилен)-триэтоксисиланов.

4. Разработан новый метод получения олигои полисилоксанов с длинноцепочечными заместителями поликонденсацией хлорметилтриэтоксисилана с последующим полимераналогичным замещением боковых атомов хлора в олигомерах на высшие алкильные радикалы.

5. Показана возможность химической модификации поверхности волокон и тканей послойной сборкой гидрофобного полисилоксанового покрытия, заключающаяся в ковалентном закреплении на поверхности волокон поли (хлорметил)силоксанового покрытия с последующей прививкой на покрытие мономолекулярного слоя длинноцепочечных алкильных радикалов. Метод позволяет достигать высокой гидрофобности тканей при концентрации гидрофобизатора 0,001−0,006 моль на грамм ткани.

6. Полученные на основе синтезированных олигомеров гидрофобизирующие композиции в виде растворов или водных эмульсий обладают повышенной гидрофобизирующей способностью по сравнению с промышленным кремнийорганическим гидрофобизатором ГКЖ-94 и перспективны в качестве отделочных препаратов в текстильной промышленности.

Показать весь текст

Список литературы

  1. К.А. Кремнийорганические соединения. М.: ГХИ.1955.
  2. К.А. Методы элементоорганической химии. Кремний. М.: Наука, 1968.
  3. К.А. Полимеры с неорганическими главными цепями молекул. М.: Изд. АН СССР, 1962, 327с.
  4. М.Г., Милешкевич В. П., Силоксановая связь. Новосибирск: Наука, 1976, 413с.
  5. С.Н., Воронков М. Г., Лукевиц Э. Я. Кремнеэлементоорганические соединения. Ленинград: Химия, 1966, 543с.
  6. К.А., Хананашвили Л. М. Технология элементоорганических мономеров и полимеров. Ленинград: Химия. 1973, 400с.
  7. М.В. и др. Олигосилоксаны. Свойства, получение, применение. М.: Химия, 1985.
  8. Abe Y., Gunji Т. Oligo- and polysiloxanes // Prog. Polym. Sci., 2004. V.29. № 3. P. 149−182.
  9. Ю., Херд Д., Льюис P. Химия металлоорганических соединений. М., Изд. ИЛ, 1963.
  10. L. Пат. США 2 906 768 (1959). РЖХим., 1961. 24Л114.
  11. А.Н., Моргунова М. М., Жинкин Д.Я., Меркулова Г. А. Ж. общ. химии, 1976. Т. 46. № 7. С. 1570- 1578.
  12. К.А., Хананашвили Л. М., Кочетков А. С. Пласт, массы, 1964. № 8. С.13- 17.
  13. К.А., Жданов А. А., Бакшеева Т. С., Левицкий М. М. Пласт, массы, 1960. № 5. С. 18−20.
  14. К.А., Жданов А. А., Бакшеева Т. С. Пласт, массы, 1964. № 5. С. 23−29.
  15. М.Г., Химич Е. Н., Химич Н. Н. Оптимизация условий кислотного гидролиза тетраэтоксисилана и установление природы первичных продуктов золь-гель синтеза // Ж. прикл. химии. 2008. Т.81. № 4. С.695−698.
  16. М.В., Музовская О. А., Попелева Г. С. Свойства и области применения кремнийорганических продуктов. М., Химия, 1975, 296с.
  17. .А. Диссертация на соискание ученой степени кандидата химических наук // М.: ИНЭОС АН СССР, 1967, 129с.
  18. В.В. Успехи в области элементоорганических полимеров. М.: Наука, 1966, с. 41.
  19. Brown J.J., Vogt J.L., Katchman H.A., Eustane J.W., Kiser K.M. Krans K.W. Doule chain polymers of phenylsilsesquioxane // J. Am. Chem. Soc. 1960. V.82. P. 6194−6197.
  20. Brown J.J. Double chain polymers and nonrandom crosslinking // J/ Polymer Sci. Ser. C. 1963. V.l. P. 83.
  21. Andrianov K.A., Izmailov B.A. Hydrolitic polycondensation of higher alkyltrichlorosilanes // J/ Organomet. Chem. 1967. V. 8. P.435−441.
  22. Abe Y., Gunji T. Preparation and properties of flexible thin films by acid-catalyzed hydrolytic polycondensation of methyltrimethoxysilane // J. Polymer Sci., Part A: Polym. Chem. 1995. V.33. P.751−755.
  23. Lee C.E., Kimura Y. Structural regularity of poly (phenylsilsesquioxane) prepared from the low molecular weight hydrolizates of trichlorophenylsilane // Polymer J. 1998. V.30. P.234−239.
  24. Gunji Т., Makabe Y., Takamura N., Abe Y., Preparation and characterization of organic-inorganic hybrids and coating films from 3-methacryloxypropylpolysilsesquioxane//Appl. Organomet. Chem. 2001. V. 15. P. 683- 687.
  25. Kazakevich Y., Fadeev A. Adsorbtion characterization ofoligo (dimethylsiloxane)-modifiied silicas: fn example of highly hydrophobic surfaces wich non-aliphatic architecture // Langmuir, 2002. V.18.P.3117−3122.
  26. С.И., Сауттер Е., Годовский Ю. К., Макарова Н.И., Печхольд
  27. В. Полисилоксановые пленки Ленгмюра. Линейные полисилоксаны // Высокомолек. соед., Сер. А. 1996 Т.38. № 9 С. 1008−1012.
  28. .А. Вестник Московского государственного текстильногоуниверситета. 2002. С.97−99.
  29. .А., Бочкарев Н. Е., Сюбаева В.Т. II Международнаянаучно-техническая конференция «Достижения текстильной химии -в производство» («Текстильная химия-2004»). Иваново. 2004. Тезисы докладов. С. 54.
  30. .А., Кобраков К. И., Журавлева Н. В., Скрипникова B.C. II
  31. Международная научно-техническая конференция «Достижениятекстильной химии в производство» ^'"Текстильная химия-2004″). Иваново. 2004. Тезисы докладов. С.55−56.
  32. А.В., Измайлов Б. А., Горчакова В.М. II Международнаянаучно-техническая конференция «Достижения текстильной химии -в производство» («Текстильная химия-2004»). Иваново. 2004. Тезисы докладов. С.66−67.
  33. .А., Горчакова В. М., Курочкина Т. А., Баталенкова В.А.,
  34. Савинкин А.В. X Всероссийская конференция «Кремний-органические соединения: синтез, свойства, применение». Москва. 2005. С. 4.
  35. Пат № 2 100 499 РФ. 1997. Нетканый текстильный материал //
  36. В.М., Кузнецова Т. И., Курочкина Т. А., Измайлов Б. А., Силкина Т.И.
  37. Пат. № 2 258 778 РФ. 2005. Способ защиты шерсти, шелка, волоса, перьев, кожи от кератофагов // Измайлов Б. А., Горчакова В. М., Савинкин А.В.
  38. Б. А. Журавлева Н.В., Скрипникова B.C. // Научныйальманах. Спецвыпуск журнала «Текстильная промышленность». 2005. № 7−8. С.70−72.
  40. Химические волокна. 2006. № 2. С.21−23.
  42. Химические волокна. 2006. № 2. С.24−26.
  43. Т.И. Разработка технологии нетканых материалов из коротких волокон // Дисс. .канд. техн. наук. МГТУ им. А. Н. Косыгина, М.: 1966. 193с.
  44. Ю.А. Теоретическое обоснование и разработка технологиигидрофобной отделки текстильных материалов с использованием кремнийорганических соединений на основеолиго(этокси)силоксанов. Дисс.канд. техн. наук. МГТУ им.
  45. А.Н.Косыгина. М.: 2001. 130с.
  46. В.А. Разработка технологии нетканых материаловповышенной прочности из модифицированных химических волокон.
  47. Дисс.канд. техн. наук. МГТУ им. А. Н. Косыгина. М.: 2004.130с.
  48. Савинкин А.В.. Разработка технологии нетканых материалов сантимикробными свойствами. Дисс.канд. техн. наук. МГТУ им.
  49. А.Н.Косыгина. М.: 2005. 169с.
  50. .А., Сюбаева В. Т. Бочкарев Н.Е. II Международнаянаучно-техническая конференция «Достижения текстильной химии -в производство» («Текстильная химия-2004»). Иваново. 2004. Тезисы докладов. С. 54.
  51. Пат. № 21 852 614 РФ. 2002. Нетканый текстильный материал //
  52. В.М., Баталенкова В. А., Измайлов Б.А.
  53. .А. Конструирование на поверхности волокнистыхматериалов наноразмерных аминометил(органо)силоксановых покрытий из функциональных олигомерных предшественников // Вестник Московского государственного текстильного университета, 2007. С.84−88.
  54. Gorchakova V.M., Izmailov В.A. Utilization of nanoscale organosiloxanecoatings to impart specific properties to nonwoven materials // Textile Industry Technology. 2009. № 3C (317). P. 64−67.
  55. E.B., Василенко Н. Г., Демченко H.B., Татаринова Е.А.,
  56. A.M. Поликоденсация алкоксисиланов в активной среде -универсальный метод получения полисилоксанов // Докл. Академии Наук. 2009. Т.424.№ 2. С.200−2005.
  57. К.П., Нессонова Г. Д., Гончарова И. П., Калимова Т.А.
  58. Применение силиконов в текстильной и легкой промышленности. М.: ЦНИИТЭИлегпром. 1970. С.99−104.
  59. Г. Д., Гриневич К. П., Применение кремнийорганическихпрепаратов в текстильной промышленности. М.: Легкая индустрия. 1972. 51с.
  60. К.А., Измайлов Б. А., Нессонова Г. Д., Хрисоскули Н. А. Применение силиконов в текстильной и легкой промышленности. М.: ЦНИИТЭИлегпром. 1970. С.35−42.
  61. Л.М. Применение силиконов в текстильной и легкой промышленности. М.: ЦНИИТЭИлегпром. 1970. С.47−51.
  62. А.А., ВоронковМ.Г., Михайленко Л. А., Круглицкая В.Я.
  63. Е.А. Гидофобизация. Киев. Наукова думка 1973.
  64. М.Г., Макарская В. М. Аппретирование текстильныхматериалов кремнийорганическими мономерами и олигомерами. Новосибирск. Наука. 1978. 78с.
  65. С.Ф., Журавлева Н. В. Современные методы заключительнойотделки тканей. Учебное пособие. М.: МТИ. 1982. 54с.
  66. .Н., Захарова Т. Д. Современные способы заключительнойотделки тканей из целлюлозных волокон. М.: Легкая индустрия. 1975.
  67. Collins К.Е., Bottoli C.B.G., Vigna C.R.M., Bachmann S., Albert K.,
  68. Collins C.H. Self-immobilization of poly (methylocthylsiloxane) on high-performance liquid chromatographic silica // J. Chromatogr., Ser. A. 2004.V.1029. № 1−2. P.43−48.
  69. Bottoli C.B.G., Silva C.R., Collins K.E. Adsorbtion/immobilization ofpoly (methylocthylsiloxane) on silanized silicas // J. Liq. Chromatogr. and Relat. Technol. 2004. V.27. № 3. P.407−423.
  70. Н.Ф., Андросова M.B., Введенский H.B. Кремнийорганическиесоединения в текстильной и легкой промышленности. М.: Легкая индустрия. 1966.
  71. М.Г., Шорохов Н. В. Водоотталкивающие пократия встроительстве. Л.: Изд-во АН СССР. 1963. 190с.
  72. Е.А., Воронков М. Г. Кремнийорганическиеводоотталкивающие покрытия в строительстве. Киев. Будивельник. 1968. 92с.
  73. А.А. Кремнийорганические покрытия холодногоотверждения. Киев: Вища школа. 1972. 120с.
  74. Г. Д., Гриневич К. П. Журавлева Н.В. Белякова З.В.
  75. Применение силиконов в текстильной и легкой промышленности.
  76. ЦНИИТЭИлегпром. М.: 1970. 104с.
  77. В.А., Голиков И. В., Индейкин Е. А. Фотоотверждениекак метод фиксации композиций при водоотталкивающей отделке текстильных материалов // Текстильная химия. 1993. № 2. С.109−115.
  78. Патент № 3 109 595 (Германия).70. Патент № 4 370 365 (США).
  79. Заявка № 56−4777 (Япония).
  80. Л.А., Эфрос Р. Д. Композиции для заключительной отделкикапроновых тканей. В кн.: Новое в переработке химических волокон. М.: ВНИИПХВ. 1978. С.112−116.
  81. Л.А., Головченко Л. Д. Текстильная промышленность. 1980. № 10. С.52−54.
  82. Е.С., Балашева Т. Д., Журавлева Н. В., Калимова Т.А. Булушев
  83. Н.В., КалимоваТ.А., Балашова Т. Д., Копылов В. М.,
  84. О.В. Новые кремнийорганические соединения для водокислотоотталкивающей отделки тканей из смеси целлюлозных и полиэфирных волокон // Изв. ВУЗов. Технология текстильной промышленности. 1994. № 2. С.51−53.
  85. Заявка № 58−1232 (Япония).
  86. Заявка № 57−42 747 (Япония).79. Патент № 4 355 149 (США).
  87. Заявка № 55−90 682 (Япония).81. Патент № 5 300 239 (США).
  88. Патент № 3 035 824 (Германия).
  89. Ю.А., Булушева Н. Е., Журавлева Н. В., Измайлов Б.А.
  90. Синтез и исследование новых кремнийорганических соединений // Всероссийская научно-техническая конференция «Современные технологии и оборудование текстильной промышленности» (Текстиль-99). Тезисы докладов. М.: МГТА. 2000. С.98−99.
  91. .А., Неделькин А. В., Астапов Б. А., Родловская Е.Н.
  92. Гидролитическая поликонденсация высших алкил (оксиметилен)-триэтоксисиланов // Известия ВУЗов. Технология текстильной промышленности. 2006. № 6. С.71−74.
  93. К.А., Кочкин Д. А., Измайлов Б. А., Карасева Т.М., Сухарева
  94. JI.A., Зубов П. И. Исследование совместного гидролиза низших и высших органохлорсиланов // Журнал прикладной химии. 1971. Т.41.№ 8. С.1742−1746.
  95. .А., Неделькин А. В., Ямбулатова О. В. Гидролитическая сополиконденсация высших алкил(окси-метилен)триэтоксисиланов с низшими органохлорсиланами // Известия ВУЗов. Технология текстильной промышленности. 2009. № 6. С.48−51.
  96. Л., Физер М. Реагенты для органического синтеза. М., Мир, 1970, T. I, С. 147.
  97. .А., Неделькин А. В., Астапов Б. А., Ямбулатова О.В.
  98. Гидрофобная отделка текстильных материалов из хлопчатобумажных и полушерстяных волокон высшими алкил (оксиметилен)силоксанами //
  99. Известия ВУЗов. Технология текстильной промышленности. 2009. № 2С. С.436.
  100. В.А., Хавин З. Я. Краткий химический справочник. JL: Химия.1978. 392с.
  101. Химический энциклопедический словарь. М.: Советская энциклопедия.1983. 792с.
  102. К.А. Методы элементоорганической химии. Кремний. М.:1. Наука. 1968. С. 189.
  103. К.А., Измайлов Б. А. Гидролитическая поликонденсациявысших алкилтриэтоксисиланов // Журнал прикладной химии. 1976. Т. 46. № 1. С.114−118.
  104. JI.C., Моторина М. А., Никитина Н. И., Хачапуридзе Н.А.
  105. Анализ конденсационных полимеров. М.: Химия. 1984. 296 с.
  106. С.Р., Павлова С. А., Твердохлебова И. И. Методы определения молекулярных весов и полидисперсности полимеров. М.: АН СССР. 1963.335с.
  107. И., Данц Р., Киммер В., Шмольке Р. Инфракрасная спектроскопия полимеров. М.: Химия. 1976. 472с.
  108. С.С. Курс коллоидной химии. М.: Химия. 1975. 512с. ЮЗ. Кричевский Г. Е., Корчагин М. В., Сенахов А. В. Химическая технологиятекстильных материалов. М.: Легпромбытиздат. 1985. 640с.
  109. А.И., Кукин Г. Н., Соловьев А. Н. и др. Лабораторный практикум по текстильному материаловедению. М.: Легпромбытиздат. 1986. 344с.
  110. Базовый лабораторный практикум по химической технологии волокнистых материалов // Под. ред. Н. Е. Булушевой. М.: РИО МГТУ. 2000. 423с.
Заполнить форму текущей работой

Сессия? Спокойно!