Коллектив кафедры «Технология органического и нефтехимического синтеза» Самарского Политеха решают задачу по увеличению срока эксплуатации полимерных материалов с помощью фенольных антиоксидантов, специальных добавок, которые замедляют процессы старения и деградации полимеров под воздействием кислорода, тепла и света, сообщается в пресс-релизе СамГТУ.
Команда химиков под руководством заведующего кафедрой Евгения Красных создала новый способ получения фенольных антиоксидантов на основе 3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксибензилового спирта и двухосновных карбоновых.
Фенольные антиоксиданты – специальные добавки, которые замедляют процессы старения и деградации полимеров под воздействием кислорода, тепла и светаИзображение: пресс-служба СамГТУ
«При изготовлении полимерных материалов для увеличения срока их службы в полимер добавляются антиоксиданты, препятствующие процессу окисления. Хорошо известными являются фенольные антиоксиданты. Механизм действия пространственно-затрудненных фенолов заключается в прерывании радикально-цепного окисления основной углеродной цепи полимеров, в результате чего срок службы полимерного изделия может быть значительно увеличен», — поясняет Евгений Красных.
Физическая потеря антиоксидантов при эксплуатации полимеров (молекулы антиоксиданта способны покидать полимерную матрицу, выходя на поверхность и попадая в окружающую среду) приводит к ускоренному старению материала, а также вероятности попадания, пусть и небольшого количества, фенольных соединений в окружающую среду. Повысить эффективность и безопасность, уменьшить физические потери антиоксидантов возможно при помощи химической модификации, которая позволит изменить их структуру.
Ранее политеховцы разработали методику синтеза 3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксибензилового спирта. На его основе удалось получить новые сложноэфирные соединения, содержащие фрагменты дикарбоновых кислот.
Осуществить процесс получения антиоксидантов можно двумя способами: с применением хлорангидрида дикарбоновой кислоты и переэтерификацией. Первый вариант эффективен, но необходимо улавливать выделяющуюся в процессе соляную кислоту. Более перспективный метод — процесс в условиях расплава переэтерификацией 3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксибензилового спирта и соответствующих дибутиловых эфиров дикарбоновых кислот в присутствии катализатора.
Реакция с применением хлорангидрида протекает в течение трех часов при температуре кипения смеси около 80 °С при постоянном перемешивании до прекращения выделения соляной кислоты. Дальнейшие этапы методики связаны с нейтрализацией и удалением выделившейся кислоты. Процесс переэтерификации более длительный, но его преимуществом является отсутствие следов свободной минеральной кислоты в продукте.
В СамГТУ считают, что разработка открывает возможности для создания отечественной технологии производства смесевых антиоксидантов на основе фенольных антиоксидантов, расширения ассортимента стабилизаторов (в настоящий момент в России производится ограниченное количество соединений, применяемых в качестве антиоксидантов) для полимерной промышленности, включая материалы для пищевой упаковки, импортозамещения, а также повышения качества не только пластиков, но и смазочных материалов, где аналогичные добавки в виде антиоксидантов критически важны.
Потенциальными потребителями нового продукта могут быть производители синтетических каучуков, полиолефинов и других многотоннажных полимерных продуктов. На уникальный метод в СамГТУ получен патент RU 2 857 281 C1.