В Политехе знают, как продлить срок службы полимерных материалов

Ученые вуза разработали новый способ получения фенольных антиоксидантов

Фенольные антиоксиданты – специальные добавки, которые замедляют процессы старения и деградации полимеров под воздействием кислорода, тепла и света. Коллектив кафедры «Технология органического и нефтехимического синтеза» Политеха решает одну из ключевых задач современной промышленности – увеличение срока эксплуатации полимерных материалов. 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. На уникальный метод получен патент RU 2 857 281 C1.

– 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 дибутиловыхэфиров 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.

Разработка открывает возможности для:

• создания отечественной технологии производства смесевых антиоксидантов на основе фенольных антиоксидантов;
• расширения ассортимента стабилизаторов (внастоящий момент в России производится ограниченное количество соединений, применяемых в качестве антиоксидантов) для полимерной промышленности, включая материалы для пищевой упаковки;
• импортозамещения;
• 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.