Научный журнал
Фундаментальные исследования
ISSN 1812-7339
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,222

ВАРИАЦИЯ КОНСТАНТЫ СКОРОСТИ ДЛЯ МОДЕЛЬНОЙ РЕАКЦИИ ПЕРЕЭТЕРИФИКАЦИИ

Нафадзокова Л.Х., Козлов Г.В.

Одним из наиболее прогрессивных направлений создания наполненных материалов, где наполнитель определяет кинетику синтеза, структуру и свойства конечного продукта и одновременно выполняет роль катализатора, является синтез полимеров в присутствии неорганических наполнителей [1].

Насыщенные сложные полиэфиры, в частности полибутилентерефталат (ПБТ), используют в качестве конструкционных термопластов, обладающих хорошей тепло- и износостойкостью, прекрасной формуемостью. Эти свойства позволяют также применять их в качестве матричного материала для полимерных композитов [1]. Одним из перспективных путей поиска эффективных наполнителей-катализаторов является кинетическое исследование модельной реакции переэтерификации, проводимой в присутствии различных неорганических соединений. Выяснение на примере модельной системы круга наиболее эффективных наполнителей-катализаторов позволит использовать их для получения наполненного ПБТ и сравнить каталитическую активность наполнителя и традиционных катализаторов. Цель настоящей работы - выполнить прогнозирование вязкости ПБТ, синтезируемого в расплаве, по данным модельной реакции переэтерификации.

Кинетику модельной реакции переэтерификации метилбензоата гептанолом-1 в присутствии слюды и без нее исследовали при 443 К на газовом хроматографе «Биохром» с использованием в качестве внутреннего стандарта дифенилоксида по ранее описанной методике [1].

Использована слюда флагопит с полидисперсностью 0,749 и средневероятностным размером частиц 0,23´10-6 м. Применяли исходную слюду, а также слюду, химически модифицированную гидроксидом натрия и серной кислотой.

В рамках фрактальной кинетики химических реакций можно записать следующее простое соотношение [2]:

f,                           (1)

где Q - степень конверсии, М - молекулярная масса, Df - фрактальная размерность структуры продукта реакции (в случае ПБТ - макромолекулярного клубка).

Поскольку прогнозирование вязкости ПБТ выполняется по характеристикам модельной реакции переэтерификации, то в качестве Df использованы размерности молекулы продукта этой реакции - гептилбензоата, величины которых для исследуемых реакций приведены в работе [3]. Это предполагает независимость (или слабую зависимость) Df от молекулярной массы, что подтверждается экспериментально [4]. Далее, произвольно полагая в случае реакции переэтерификации без слюды М=10000, можно определить константу пропорциональности в соотношении (1), которая равна 11,4, и затем рассчитать теоретическую величину М (Мт) для трех реакций синтеза ПБТ в расплаве в присутствии слюды, приняв Q=100 %.

Определить теоретические значения характеристической вязкости [h]т ПБТ можно с помощью уравнения Марка-Куна-Хаувинка:

f,                           (2)

где Кη - коэффициент пропорциональности, α - показатель, связанный с Df уравнением [2]:

f.                        (3)

В свою очередь, величина Кh может быть оценена следующим образом [5]:

f,                (4)

где m0 - средний вес элементарного звена полимера, т.е., ПБТ (без боковых заместителей). Поскольку согласно соотношениям (1) и (2) величины [h]т определяются в относительных единицах, то произвольно выбираем m0=50.

Определенные экспериментально величины приведенной вязкости hпр для ПБТ можно пересчитать в соответствующие значения характеристической вязкости [h]эксп с помощью уравнения Шульца-Блашке [2]:

f,                (5)

где К - коэффициент, равный 0,28, с - концентрация полимера в растворе при определении hпр.

Таким образом, используя полученные для модельной реакции переэтерификации значения фрактальной размерности Df структуры молекулы гептилбензоата и уравнения (1)-(5), можно оценить величины [h]т и сравнить их с соответствующими экспериментальными значениями [h]эксп для ПБТ, синтезированного в расплаве. Такое сравнение показано на рис. 1, из которого следует хорошее соответствие теории и эксперимента, несмотря на применение ряда упрощающих допущений. Следовательно, полученные при исследовании кинетики модельной реакции переэтерификации результаты могут быть использованы для прогнозирования вязкости продукта полипереэтерификации в расплаве, т.е., полибутилентерефталата.

p

Рисунок 1. Сравнение теоретических [h]т и экспериментальных [h]эксп значений характеристической

вязкости ПБТ, полученного без слюды и в ее присутствии.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

  1. Нафадзокова Л.Х., Васнев В.А., Тарасов А.И. Пласт. массы, 2001, № 3, с. 39-41.
  2. Kozlov G.V., Shustov G.B., Zaikov G.E. J. Balkan Tribolog. Assoc., 2003, v. 9, № 4, р.467-514.
  3. Нафадзокова Л.Х., Козлов Г.В., Тленкопачев М.А. Матер. Четвертого Междунар. междисципл. симп. «Фракталы и прикладная синергетика, ФиПС-2005», Москва, Интерконтакт, 2005, с. 115-118.
  4. Козлов Г.В., Долбин И.В. Биофизика, 2001, т. 46, № 2, с. 216-219.
  5. Аскадский А.А. Физико-химия полиарилатов. М., Химия, 1968, 214 с.

Библиографическая ссылка

Нафадзокова Л.Х., Козлов Г.В. ВАРИАЦИЯ КОНСТАНТЫ СКОРОСТИ ДЛЯ МОДЕЛЬНОЙ РЕАКЦИИ ПЕРЕЭТЕРИФИКАЦИИ // Фундаментальные исследования. – 2006. – № 2. – С. 74-75;
URL: http://fundamental-research.ru/ru/article/view?id=4744 (дата обращения: 22.08.2019).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.252