Полимеризация метилметакрилата в присутствии трибутилбора и аэросила

Исследована полимеризация метилметакрилата в присутствии 0,3-1,2 масс. % аэросила и следующих инициаторов: динитрила азо-бис-изомасляной кислоты, динитрила азо-бис-изомасляной кислоты совместно с трибутилбором, динитрила азо-бис-изомасляной кислоты совместно с трибутилбором и 2,5-ди-трет-бутилбензохиноном-1,4, трибутилбора совместно с ди-трет-бутилперокситрифенилсурьмой. Введение аэросила способствует изменению кинетики полимеризации метилметакрилата и характера ИК-спектра, свидетельствующее об увеличении доли синдиотактического полимера. Это связано с ориентацией мономера и полимера на поверхности наполнителя вследствие адсорбции за счет карбонильного атома кислорода и d-орбиталей кремния. Каждая инициирующая система оказывает особое влияние на ход кинетических кривых. Полимеризация метилметакрилата в присутствии трибутилбора - это координационно-радикальная полимеризация, протекающая в координационной сфере атома бора. Дополнительная координация нарушает координацию мономера и замедляет полимеризацию. Полимеризация метилметакрилата в присутствии системы трибутилбор-п-хинон сочетает в себе координационно-радикальную полимеризацию и псевдоживую радикальную полимеризацию. Для инициирующей системы трибутилбор-ди-трет-бутилперокситрифенилсурьма наряду с физической адсорбцией реализуется и химическая адсорбция, способствующая образованию композита, в котором полимерная матрица (полиметилметакрилат) связана с наполнителем (аэросилом) ковалентными связями. Увеличение количества аэросила до 10 масс. % приводит к соответствующему изменению ИК-спектров композитов. Для изучения механических свойств были получены лабораторные образцы композитов и пленок. Деформационные свойства полиметилметакрилата ухудшаются при его наполнении аэросилом, что характерно для композиционных материалов. Микротвердость меняется в зависимости от используемого инициатора и вида прививки (физической или химической) и коррелирует с кинетическими данными.

1. Hsissou R., Seghiri R., Benzekri Z., Hilali M., Rafik M., Elharfi A. Polymer composite materials: a comprehensive review // Composite Structures. 2021. Vol. 262. P. 113640. https://doi.org/10.1016/j.comp-struct.2021.113640.

2. Van de Werken N., Tekinalp H., Khanbolouki P., Ozcan S., Williams A., Tehrani M. Additively manufactured carbon fiber-reinforced composites: state of the art and perspective // Additive Manufacturing. 2020. Vol. 31. P. 100962. https://doi.org/10.1016/j.addma.2019.100962.

3. Asim M., Saba N., Jawaid M., Nasir M., Pervaiz M., Alothman O.Y. A review on phenolic resin and its composites // Current Analytical Chemistry. 2018. Vol. 14, no. 3. P. 185-197. https://doi.org/10.2174/1573411013666171003154410.

4. Лебедева О.В., Сипкина Е.И. Полимерные композиты и их свойства // Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2022. Т. 12. N 2. С. 192-207. https://doi.org/10.21285/2227-2925-2022-12-2-192-207.

5. Arabpour A., Shockravi A., Rezania H., Farahati R. Investigation of anticorrosive properties of novel silane-functionalized polyamide/GO nanocomposite as steel coatings // Surfaces and Interfaces. 2020. Vol. 18. P. 100453. https://doi.org/10.1016/j.surf-in.2020.100453.

6. Zindani D., Kumar K. An insight into additive manufacturing of fiber reinforced polymer composite // International Journal of Lightweight Materials and Manufacture. 2019. Vol. 2, no. 4. P. 267-278. https://doi.org/10.1016/j.ijlmm.2019.08.004.

7. Rbaa M., Benhiba F., Hssisou R., Lakhrissi Y., Lakhrissi B., Touhami M.E., et al. Green synthesis of novel carbohydrate polymer chitosan oligosaccharide grafted on dglucose derivative as bio-based corrosion inhibitor // Journal of Molecular Liquids. 2021. Vol. 322. P. 114549. https://doi.org/10.1016/j.mol-liq.2020.114549.

8. Hssissou R., Benzidia B., Hajjaji N., Elharfi A. Elaboration, electrochemical investigation and morphological study of the coating behavior of a new polymeric polyepoxide architecture: crosslinked and hybrid deca-glycidyl of phosphorus Penta methylene dianiline on E24 carbon steel in 3.5% NaCl // Portugaliae Electrochimica Acta. 2019. Vol. 37, no. 3. P. 179-191. https://doi.org/10.4152/pea.201903179.

9. Баженов С.Л., Берлин А.А., Кульков А.А., Ошмян В.Г. Полимерные композиционные материалы. Прочность и технология. Долгопрудный: Интеллект, 2010. 352 с.

10. Jeelani P.G., Mulay P., Venkat R., Ramalingam C. Multifaceted application of silica nanoparticles. A review // Silicon. 2020. Vol. 12, no. 6. P. 1337-1354. https://doi.org/10.1007/s12633-019-00229-y.

11. Чукин Г.Д. Химия поверхности и строение дисперсного кремнезема: монография. М.: Паладин, 2008. 172 с.

12. Fujisawa S., Kadoma Y. Tri-n-butylborane/wa-tercomplex-mediated copolymerization of methyl methacrylate with proteinaceous materials and proteins: a review // Polymers. 2010. Vol. 2, no. 4. P. 575-595. https://doi.org/10.3390/polym2040575.

13. Tsukada M., Yamamoto T., Nakabayashi N., Ishikawa H., Freddi G. Grafting of methyl methacrylate onto silk fibers initiated by tri-n-butylborane // Journal of Applied Polymer Science. 1991. Vol. 43, no. 11. P. 21152121. https://doi.org/10.1002/app.1991.070431119.

14. Kuznetsova Yu.L., Morozova E.A., Vavilova A.S., Markin A.V., Smirnova O.N., Zakharycheva N.S., et al. Synthesis of biodegradable grafted copolymers of gelatin and polymethyl methacrylate // Polymer Science. Series D. 2020. Vol. 13, no. 4. P. 453-459. https://doi.org/10.1134/S1995421220040115.

15. Okamura H., Sudo A., Endo T. Generation of radical species on polypropylene by alkylborane-oxy-gen system and its application to graft polymerization // Journal of Polymer Science. Part A: Polymer Chemistry. 2009. Vol. 47, no. 22. P. 6163-6167. https://doi.org/10.1002/pola.23659.

16. Додонов В.А., Дрэгичь А.И. Инициирующая система три-н-бутилбор - кислород в полимеризационном наполнении ПВХ минеральными наполнителями // Вестник Нижегородского университета им. Н.И. Лобачевского. 2012. N 3. С. 79-82.

17. Патент N 1621491, Российская Федерация, C08 J5/02. Способ склеивания термопластов / В.А. Додонов, Ю.В. Жаров, Ю.Н. Краснов, Л.В. Чесноков; заявитель и патентообладатель Научно-исследовательский институт химии при Горьковском государственном университете им. Н.И. Лобачевского. Заявл. 32.02.1989; опубл. 20.05.1996.

18. Додонов В.А., Дрэгичь А.И., Гущин А.В., Ильянов С.Н. Полимеризационное наполнение ПВХ минеральными оксидами под действием радикальной системы триалкилбор-дипероксид трифенилсурьмы // Вестник Нижегородского университета им. Н.И. Лобачевского. 2012. N 4. С. 118-124.

19. Dodonov V.A., Starostina T.I., Kuropatov V.A., Malysheva Y.B., Kuznetsova Y.L., Buzina A.S. Coordination radical polymerization of methyl methacrylate, initiated by the azobis(isobutyronitrile)-tri-n-butylborane binary system // Russian Journal of Applied Chemistry. 2017. Vol. 90, no. 1. P. 77-83. https://doi.org/10.1134/s1070427217010128.

20. Dodonov V.A., Kuznetsova Yu.L., Vilkova A.I., Skuchilina A.S., Nevodchikov V.I., Beloded L.N. Uncontrolled pseudoliving free-radical polymerization of methyl methacrylate in the presence of butyl-p-benzo-quinones // Russian Chemical Bulletin. 2007. Vol. 56, no. 6. P. 1162-1165. https://doi.org/10.1007/s11172-007-0176-z.

21. Вайсбергер А., Проскауэр Э., Риддик Дж., Тупс Э. Органические растворители. Физические свойства и методы очистки / пер. с англ. Н.Н. Тихомировой. М.: Изд-во иностранной литературы, 1958. 520 с.

22. Ludin D., Voitovich Yu., Salomatina E., Kuznetsova Yu., Grishin I., Fedushkin I., et al. Polymerization with borane chemistry. Tributylborane/p-quinone system as a new method of reversible-deactivation radical copolymerization for styrene and methyl acrylate // Macromolecular Research. 2020. Vol. 28, no. 9. P. 851-860. https://doi.org/10.1007/s13233-020-8111-3.

23. А.С., N 677382, СССР. Способ получения сурьмаорганических дипероксидов / Г.А. Разуваев, В.А. Додонов, Т.Г. Брилкина. 1979.

24. Зайцев В.Н. Комплексообразующие кремнеземы: синтез, строение привитого слоя и химия поверхности. Харьков: Фолио, 1997. 239 с.

25. Дехант И., Данц Р., Киммер В., Шмольке Р. Инфракрасная спектроскопия полимеров / пер. с нем. В.В. Архангельского. М.: Химия, 1976. 472 с.

26. Додонов В.А., Гришин Д.Ф., Аксенова И.Н. Электрофильность растущих макрорадикалов как фактор, определяющий скорость в координационно-радикальной полимеризации акриловых мономеров // Высокомолекулярные соединения. Серия Б. 1993. Т. 35. N 12. С. 2070-2072.