СИНТЕЗ И СВОЙСТВА БОРСОДЕРЖАЩИХ ОЛИГОМЕРОВ НА ОСНОВЕ ГИДРОХИНОНА И БОРНОЙ КИСЛОТЫ
Аннотация
Полиэтерификацией борной кислоты гидрохиноном в о-ксилоле с азеотропной отгонкой воды получены полиэфиры гидрохинона и борной кислоты. При добавлении эквимолярных количеств фенола в реакцию между борной кислотой и гидрохиноном получен смешанный полиэфир гидрохинона, фенола и борной кислоты. Из соотношения интегральных интенсивностей протонов фенола и протонов гидрохинона установлено, что присоединение фенола к полидиэфиру гидрохинона и борной кислоты происходит на 80%. Синтезированные полиэфиры были подвергнуты взаимодействию с формальдегидом, используя о-ксилол в качестве растворителя и катализатор - эфират трехфтористого бора. Методом концевых групп было определено, что все полученные соединения имеют небольшую молекулярную массу и относятся к классу олигомеров. Подтверждение структуры синтезированных олигомеров было произведено с помощью элементного анализа, ИК и ЯМР (1Н, 13C) спектроскопии. Все полученные соединения имеют хорошую адгезию к стеклу, древесине и металлу. Изучена термическая деструкция образцов в токе азота при 900 °C, остаточная масса для полиэфиров составляет от 49 до 53%, для полиметиленэфиров – от 18,5 до 31%. Остаточная масса при термоокислительной деструкции в токе воздуха при 600 °C для полиэфиров составляет от 62 до 65%, для полиметиленэфиров – от 37 до 44%. Изучена реакция модификации синтезированных олигомеров с серной системой отверждения и эпоксидной смолой. Максимальное содержание нерастворимой гель-фракции при отверждении серной системой при температуре 220 °C достигает 94% для полиметилендиэфира гидрохинона и борной кислоты, минимальное 68% для политриэфира гидрохинона и борной кислоты. Максимальное содержание нерастворимой гель-фракции при отверждении эпоксидной смолой при температуре 150 °C для полиэфиров лежит в пределах 52 – 66%, для полиметиленэфиров 50 – 61%.
Литература
Badhe Y., Balasubramanian K. Reticulated three-dimensional network ablative composites for heat shields in thermal protection systems. RSC Adv. 2014. V. 4. N 4. P. 43708-43719. DOI: 10.1039/c4ra05811a.
Chen Y.X., Hong C.Q., Chen P. The effects of zirconium diboride particles on the ablation performance of carbon-phenolic composites under an oxyacetylene flame. RSC Adv. 2013. V. 3. N 33. P. 13734-13739. DOI: 10.1039/c3ra41265b.
Lin C.T., Lee H.T., Chen J.K. Preparation and properties of bisphenol-F based boron-phenolic resin/modified silicon nitride composites and their usage as binders for grinding wheels. Appl. Surf. Sci. 2015. V. 330. P. 1-9. DOI: 10.1016/j.apsusc.2014.12.193.
Li H.J., Yao D.J., Fu Q.G., Liu L., Zhang Y.L., Yao X.Y., Wang Y.J., Li H.L. Antioxidation and ablation properties of carbon/carbon composites infiltrated by hafnium boride. Carbon. 2013. V. 52. P. 418-426. DOI: 10.1016/j.carbon.2012.09.053.
Zhang Y.D., Lee S.H., Yoonessi M., Liang K.W., Pittman C.U. Phenolic resintrisilanolphenyl polyhedral oligorneric silsesquioxane (POSS) hybrid nanocomposites: Structure and properties. Polymer. 2006. V. 47. N 9. P. 2984-2996. DOI: 10.1016/j.polymer.2006.03.005.
Imamura R., Matsui K., Takeda S., Ozaki J., Oya A. A new role for phosphorus in graphitization of phenolic resin. Carbon. 1999. V. 37. N 2. P. 261-267. DOI: 10.1016/S0008-6223(98)00172-9
Xu G.R., Xu M.J., Li B. Synthesis and characterization of a novel epoxy resin based on cyclotriphosphazene and its thermal degradation and flammability performance. Polym. Degrad. Stab. 2003. V. 109. N SI. P. 240-248. DOI: 10.1016/j.polymdegradstab.2014.07.020.
Li H.J., Liu L., Zhang Y.D., Li K.Z., Shi X.H., Zhang Y.L., Feng W. Effect of high temperature heat treatment on the ablation of SiC-ZrB2-ZrC particles modified C/C composites in two heat fluxes. J. Alloys and Compounds. 2015. V. 621. P. 18-25. DOI: 10.1016/j.jallcom.2014.09.193.
Zhang Y., Shen S.H., Liu Y.J. The effect of titanium incorporation on the thermal stability of phenol-formaldehyde resin and its carbonization microstructure. Polym. Degrad. Stab. 2013. V. 38. N 2. P. 514-518. DOI: 10.1016/j.polymdegradstab.2012.12.006.
Gao J., Su X., Xia L. Synthesis and structure characterization of boron-nitrogen containing phenol formaldehyde resin. Internat. J. Polym. Mater. Polym. Biomater. 2006. V. 54. P. 949-961. DOI: 10.1080/009140390504762.
Lu S.Y., Hamerton I. Recent developments in the chemistry of halogen-free flame retardant polymers. Progress in Polym. Sci. 2002. V. 27. N 8. P. 1661-1712. DOI: 10.1016/S0079-6700(02)00018-7.
Gao J.G., Xia L.Y., Liu Y.F. Structure of a boron-containing bisphenol-F formaldehyde resin and kinetics of its thermal degradation. Polym. Degrad. Stab. 2004. V. 83. N 1. P. 71-77. DOI: 10.1016/S0141-3910(03)00225-8.
Liu Y.F., Gao J.G., Zhang R.Z. Thermal properties and stability of boron-containing phenol-formaldehyde resin formed from paraformaldehyde. Polym. Degrad. Stab. 2002. V. 77. N 3. P. 495-501. DOI: 10.1016/S0141-3910(02)00107-6.
Рафиков С.Р., Павлова С.А., Твердохлебова И.И. Методы определения молекулярных весов и полидисперсности высокомолекулярных соединений. М.: Изд. АН СССР. 1963. 337 с. Raf-ikov S.R., Pavlova S.A., Tverdokhlebova I.I. Methods for determining molecular weights and polydispersity of high-molecular compounds. M.: Izd. AN SSSR, 1963. 337 p. (in Russian).
Lenskii M.A., Shul’ts E.E., Androshchuk A.A., Tolstikov G.A. Reaction of triphenyl borate with 1,3,5-trioxane. Russ. J. Org. Chem. 2009. V. 45. N 12. P. 1772-1775. DOI: 10.1134/S1070428009120045.
Lenskiy M.A., Shul'ts E.E., Korabel'nikov D.V., Ozhogin A.V., Novitskiy A.N. Synthesis and properties of polyethylene-ptriphenylboron ester of boric acid. Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol. 2019. V. 62. N 7. P. 31-37. DOI: 10.6060/ivkkt20196207.5882.
Korabel'nikov D.V., Lenskii M.A., Ozhogin A.V., Nartov A.S., Anan'eva E.S. A study of the modifying effect of additions of boric acid polymethylene-p-triphenyl ester in rubber-based polymer composites: Part 3. Internat. Polym. Sci. Technol. 2016. V. 43. N 2. P. T11-T14.
Корабельников Д.В., Ленский М.А., Ожогин А.В., Нартов А.С. Изучение модифицирующего влияния добавок полимети-лен-п-трифенилового эфира борной кислоты в полимерных композиционных материалах на основе каучуков. Часть 2. Каучук и резина. 2014. № 2. С. 12-15. Korabel'nikov D.V., Lenskii M.A., Ozhogin A.V., Nartov A.S. Study of the modifying effect of additives of polymethylene-p-triphenyl ether of boric acid in polymer composite materials based on rubbers. Part 2. Kauchuk Rezina. 2014. N 2. P. 12-15 (in Russian).
Korabel'nikov D.V., Lenskii M.A., Ozhogin A.V. Study of the modifying effect of additions of boric acid polymethylene-p-triphenyl ester in rubber-based polymer composites. Internat. Polym. Sci. Technol. 2012. V. 39. N 5. P. T/17-T/20.
Ожогин А.В., Ленский М.А., Корабельников Д.В., Свирина Ю.Ю. Исследование борорганических олигомеров в качестве модификаторов прочности стеклопластиков. Пласт. массы. 2014. № 5-6. С. 33-36. Ozhogin A.V., Lenskii M.A., Korabel'nikov D.V., Svirina Yu.Yu. The study of organoboron oligomers as modifiers of the strength of fiberglass. Plast. Massy. 2014. N 5-6. P. 33-36 (in Russian).
