Синтез полимеров на основе стеарилметакрилата и их применение в качестве присадок к дизельному топливу
Аннотация
В данной статье изучены особенности контролируемой радикальной полимеризации стеарилметакрилата в условиях металлокомлексного катализа с использованием соединений меди в сочетании с азотсодержащими лигандами-трис[2-(диметиламино)этил]амином и трис[(2-пиридил)метил]амином. В качестве инициатора процесса полимеризации был использован этил-2-бромоизобутират. Синтезированные полимеры были охарактеризованы методами гель-проникающей хроматографии и времяпролетной масс-спектрометрии MALDI-TOF. Установлено, что предложенные каталитические системы позволяют проводить контролируемую радикальную полимеризацию стеарилметакрилата по механизму с переносом атома в относительно мягких температурных условиях. Выявлено, что природа органического лиганда оказывает существенное влияние на скорость полимеризации и молекулярно-массовые характеристики синтезированных образцов. Показано, что в присутствии каталитической системы на основе бромида меди (I) в сочетании с трис[(2-пиридил)метил]амином как лигандом при мольном соотношении реагентов 1:4 полимеризация стеарилметакрилата протекает с высокими скоростями до глубоких конверсий в широком диапазоне молекулярных масс. В ходе процесса наблюдается линейный рост молекулярной массы полимера с увеличением конверсии, при этом коэффициенты полидисперсности синтезированных полимеров находятся на уровне 1,19-1,29, что указывает на протекание полимеризации в контролируемом режиме. С использованием низкотемпературного анализатора MX – 700(ПЭ–7200И) в соответствии с гостированной методикой (ГОСТ 5066-91 и ГОСТ 20287-91) и требованиями международного стандарта качества нефтепродуктов ISO-3016 оценено влияние молекулярно-массовых характеристик полимеров на основе стеарилметакрилата на низкотемпературные свойства дизельного топлива марки 24-2000, выпускаемого ООО «ЛУКОЙЛ-Нижегороднефтеоргсинтез». Установлено, что синтезированные полимеры могут быть использованы в качестве присадок, снижающих температурный интервал застывания экологически чистого дизельного топлива, при этом молекулярная масса полистеарилметакрилата оказывает существенное влияние на депрессорные свойства топлива.
Для цитирования:
Симанская К.Ю., Гришин И.Д., Гришин Д.Ф. Синтез полимеров на основе стеарилметакрилата и их применение в качестве присадок к дизельному топливу. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2018. Т. 61. Вып. 7. С. 82-89
Литература
James G.S. Chemistry and Technology of Petroleum. London: Taylor & Francis Group. LLC. 2014. 206 p.
Soldi R.A., Oliveira A.R.S., Barbosa R.V., Cesar-Oliveira V.A.F. Polymethacrylates: Pour point depressants in diesel oil. Eur. Polymer J. 2007. V. 43. N 8. P. 3671–3678. DOI: 10.1016/j.eurpolymj.2006.07.021.
Simanskaya K.Yu., Grishin I.D., Grishin D.F. Synthesis of a complex additive for environmentally friendly diesel fuel based on stearyl methacrylate and vinyl acetate. Russ. J. Appl. Chem. 2016. V. 89. N 7. P. 1119−1125. DOI: 10.1134/S1070427216070119.
Matyjaszewski K., Tsarevsky N.V. Macromolecular Engineering by Atom Transfer Radical Polymerization (ATRP). J. Am. Chem. Soc. 2014. V. 136. P. 6513–6533. DOI: 10.1021/ja408069v.
Ouchi M., Terashina T., Sawamoto M. Transition Metal-Catalyzed Living Radical Polymerization: Toward Perfection in Cataly-sis and Precision Polymer synthesis. Chem. Rev. 2009. V. 109. N 11. P. 4963-5050. DOI: 10.3390/polym6030860.
Grishin D.F., Grishin I.D. Controlled radical polymerization: prospects of practical application in conditions of industrial synthe-sis of polymers. Russian J. Appl. Chem. 2011. V. 84. N 12. P. 2021–2029. DOI: 10.1134/S1070427211120019.
Weissberger A., Proskauer E., Riddick J., Toops E. Organic Solvents. M: Izd. Inostr. lit. 1958. 520 p
Tyeklar Z., Jacobson R.R., Wei N., Murthy N.N., Zubieta J., Karlin K.D. Reversible reaction of dioxygen (and carbon mon-oxide) with a copper (I) complex. X-ray structures of relevant mononuclear Cu (I) precursor adducts and the trans(mu.-1, 2-peroxo) dicopper (II) product. J. Am. Chem. Soc. 1993. V. 115. N 7. P. 2677–2689. DOI: 10.1021/ja00060a017.
Tang W., Kwak Y., Braunecker W., Tsarevsky N.V. Understanding atom transfer radical polymerization: effect of ligand and initiator structures on the equilibrium constants. J. Am. Chem. Soc. 2008. V. 130. N 32. P. 10702–10713. DOI: 10.1021/ja802290a.
Street G., Illsley D., Holder S.J. Optimization of the synthesis of poly (octadecyl acrylate) by atom transfer radical polymerization and the preparation of all comb like amphiphilic diblock copolymers. J. Polymer Sci.: Part A: Polymer Chem. 2005.
V. 43. N 6. P. 1129–1143. DOI: 10.1002/pola.20582.
Braun D., Cherdron H., Rehahn M., Ritter H., Voit B. Polymer Synthesis: Theory and Practice. Fundamentals, Methods, Ex-periments. Springer. 2004. 385 p.
Matyjaszewski K., di Lena F. The influence of the activating agent on the controlled synthesis of polyacrylonitrile using systems based on copper (I) bromide and tris(2-pyridylmethyl)amine. Prog. Polym. Sci. 2010. V. 35. N 8. P. 959−1021. DOI: 10.1134/S1560090417030071.
Axel H.E., Matyjaszewski K. Controlled and Living Polymerization: Methods and Materials. London: Taylor & Francis Group, LLC, CRC Press. 2014. 466 p.
Speight J., Douglas I.E. Refining Used Lubricating Oils. London: Taylor & Francis Group, LLC, CRC Press. 2014. 466 p.
Kazantsev O.A., Sivokhin A.P., Samodurova S.I., Kamorin D.M., Orekhov D.V. Investigation of the properties of novel nitrogen-containing poly (meth) acrylic thickening additives for oils. Russ. J. Appl. Chem. 2012. V. 85. N 5. P. 804–811. DOI: 10.7868/S0028242114060070.
Kazantsev O.A., Volkova G.I., Prozorova I.V., Litvinets I.V., Orekhov D.V., Samodurova S.I., Kamorin D.M., Moikin A.A., Medzhibovsky A.S. Polyalkyl (meth)acrylate depressant additives for paraffinic oils. Neftekhimiya. 2016. V. 56. N 1.
С. 76–80 (in Russian). DOI: 10.7868/S0028242115040073.
Long Fang, Xiaodong Zhang, Jinhai Ma, Botao Zhang. Investigation into a Pour Point Depressant for Shengli Crude Oil. Am. Chem. Soc. 2014. V. 118. N 1. P. 42–48. DOI: 10.1021/ie301018r.
Mukhtorov N.Sh., Karpov S.A., Kapustin V.M. The effectiveness of depressant and dispersant additives depending on the fractional composition of diesel fuels. Neftepererabotka i Neftekhimiya. 2012. N 10. P. 46–48 (in Russian).
