Библиографическое описание:

Загидулин Р. Р., Абдинова А. Б. Синтез и исследование аминированного гуанидина полиакриламида // Молодой ученый. — 2012. — №4. — С. 70-73.

Известно, что в качестве поверхностно-активных веществ (ПАВ) обычно используются фосфор- и азотсодержащие органические соединения. Ввиду того, что фосфор содержащие органические соединения являются очень вредными для окружающей среды, особенно морской, что приводит к уничтожению морской фауны, то уже в течение 25-30 лет многие страны запретили ввоз их в соответствующую страну. В связи с этим доля азот содержащих органических веществ в виде ПАВ значительно увеличилась.[3]

Целью настоящей работы является синтез и исследование сорбента на основе полиакриламида.

С целью создания большого числа амино-, имино- групп провели сшивание полиакриламида гуанидином. Для реакции сшивания полиакриламида гуанидином были использованы:

- полиакриламид (молекулярная масса ~ 4-5106 , tразм= 165 °С) :

- гуанидин солянокислый, ч.д.а (tпл =50 °С ) :

- формальдегид HCOH, 40%-ный водный раствор – формалин.

- соляная кислота HCl ( концентрированная) в качестве катализатора.

Полиакриламид – желтоватого цвета, без запаха; растворим в воде, формамиде, ледяной уксусной и молочной кислотах; набухает в пропионовой кислоте, пропиленгликоле, диэтилсульфокислоте; нерастворим в метаноле, ацетоне, этаноле, гексане. Средневязкостная молекулярная масса ПАА () определенная по формуле Марка-Куна-Хувинка:

[η] = KМα

составляет ~4140; где К=6,8∙10-4 ; α=0,66, растворитель вода.[2]

Реакция проводилась в трехгорлой колбе, снабженной обратным холодильником и термометром при 70 °С. К 5 г ПАА добавили 25 мл формалина и несколько капель 10 % раствора NaOH при постоянном перемешивании до образования среды с pH=8.0. Реакция протекает с большой скоростью и проводится до образования геля метилольного производного полиакриламида в течении 120 минут.

Полученный N-метилолполиакриламид белого цвета с желтоватым оттенком имеет гелеобразный вид.

Набухает в бензоле; нерастворим в ацетоне, пропаноле-2, CCl4, диэтилсульфокислоте, этаноле, метаноле, гексане.

Инфракрасный спектр N-метилолполиакриламида представлен на рис.1.

Рис 1. ИК – спектр N-метилолполиакриламида.
ИК-спектр N- метилолполиакриламида в виде геля в смеси с вазелиновым маслом, был снят на спектрографе SPECTRO M-80, в пределах [400-4000] см-1

Интенсивная полоса поглощения при 1670 см-1 относится к валентным колебаниям карбонильной группы (> С=0).

Широкая интенсивная полоса в области [3200-3450] см-1 характерна для валентных колебаний N-H группы.

Интенсивная широкая полоса при 1120 см-1 вероятно относится к простому эфиру.

Полоса при 3450 см-1 и два плеча в области 1165 см-1 и 1060 см-1 возможно относятся к колебаниям группы –CH2OH.

Интенсивные пики в области 1465 см-1 и 1380 см-1 и широкая интенсивная полоса в области [2900-3000] см-1 относится к валентным колебаниям С-H групп.

Из выше сказанного следует, что помимо образования N-метилолполиакриламида имеет место и трехмерное сшивание через диметиленовую (-CH2-CH2-) группу, а также и через образование простого эфира (-CH2-O-CH2-).[1]

Реакция идет по схеме:

Для модификации N-метилолполиакриламида нами был использован гидрохлорид гуанидина:

Продукт конденсации гуанидина с формальдегидом используют как ионообменная смола. Растворим в воде, этаноле, пропиленгликоле, ацетоне, диметилформамиде и в кислотах; не растворяется в СCl4, бензоле, гексане.

Для реакции был взят 1 гр. гидрохлорид гуанидина, который порциями добавлялся к N-метилолполиакриламиду при 80-90 °С и в среде с pH=5.0, при постоянном перемешивании. Слабокислые условия были получены добавлением нескольких капель 1N раствора HCl. Реакция протекает быстро с образованием нерастворимых, непрозрачных, сшитых, белых хлопьев.

Реакция идет по схеме:
Полученный продукт нерастворим в воде, бензоле, гексане, пропаноле-2, CCl4, этаноле, метаноле, ледяной уксусной кислоте, пропиленгликоле, диэтилсульфокислоте, ацетоне.

Инфракрасный спектр модифицированного гуанидином N-метилолполиакриламида приведен на рис.2.

Рис 2. ИК – спектр сшитого гуанидином N-метилолполиакриламида.

ИК – спектр сшитого продукта был снят в смеси с вазелиновым маслом, на спектрографе SPECORD M-80.

При сравнении с рис.1., видно, что появляется более интенсивный пик в области 3280 см-1, что обусловлено увеличением числа N-H групп и образованием водородных связей.

Колебания группы –С=NH совпадает с интенсивным пиком колебаний > С=О группы и образует на пике 2 плеча в области [1600-1620] см-1.

Уширение и уменьшение интенсивности пика при 1100 см-1 вероятно относится к уменьшению простых эфирных групп за счет взаимодействия –CH2OH групп с -NH2 группами гуанидина.

Интенсивные пики при 1465 см-1 и 1380 см-1 и широкая полоса в области [2900-3000] см-1 относятся к валентным колебаниям (С-H) группы.

Исчезновение полосы при 3450 см-1 и двух плеч в области 1165 см-1 и 1060 см-1, при сравнении с рис.1, возможно свидетельствует о присоединении -NH2 групп гуанидина по –CH2OH группам.[1]

Выводы:

1) Взаимодействием полиакриламида с формалином получен N-метилолполиакриламид и определены его свойства.

2) Модификацией N-метилолполиакриламида гуанидином получен и охарактеризован сшитый полимер и определены его свойства.

3) Сняты ИК-спектры полученных полимеров и установлены характерные для них структуры.


Литература:
  1. Рудольф Збиден: ИК-спектроскопия высокополимеров. М.:Мир. 1966
  2. Kuchanov S.I., Khokhlov A.R.: Macromolecules. 2005. V38 №7. р 2937..
  3. Abdinova A.B., Mamedyarova İ. F.: Euroanalysis-XIV, Belgium, University of Antwerp, Departament of chemistry, 123086, 2007.

Основные термины (генерируются автоматически): валентным колебаниям, –CH 2OH, широкая полоса, интенсивная полоса, постоянном перемешивании, гидрохлорид гуанидина, Инфракрасный спектр, Интенсивные пики, полиакриламида гуанидином, ледяной уксусной, спектр сшитого, органические соединения, Интенсивная широкая полоса, широкая интенсивная полоса, вазелиновым маслом, Инфракрасный спектр n-метилолполиакриламида, молекулярная масса, аминированного гуанидина полиакриламида, спектр сшитого гуанидином, сшивания полиакриламида гуанидином.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle