Химия в интересах устойчивого развития №1 2015 (34,83 руб.)

Стр.1

Стр.2

Стр.3

Стр.4

ХИМИЯ В ИНТЕРЕСАХ УСТОЙЧИВОГО РАЗВИТИЯ ТОМ 23, ¹ 1, ЯНВАРЬ – ФЕВРАЛЬ 2015 Подписной индекс 73457 Содержание Области применения полимеров на основе ионно-жидкостных мономеров Ì. Ä. ИБРАГИМОВА, À. Ã. ÀÇÈÇÎÂ, Ô. Ì. АБДУЛЛАЕВА, Ç. Í. ÏÀØÀÅÂÀ, Á. Ô. БАГИРОВА . . . . . 1 Оценка загрязнения нефтепродуктами водных объектов бассейна Средней Оби по спутниковым и наземным данным Ë. Ê. ÀËÒÓÍÈÍÀ, Ë. È. СВАРОВСКАЯ, È. Ã. ЯЩЕНКО . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 Технология получения биологически активных кормовых добавок из отходов переработки биомассы лиственницы Â. À. ÁÀÁÊÈÍ, Þ. À. ÌÀËÊÎÂ, Å. Í. МЕДВЕДЕВА, Í. À. ÍÅÂÅÐÎÂÀ, À. À. ЛЕВЧУК . . . . . . . . . . . . . 19 Исследование фотокаталитической активности нанокомпозиций СеО2 –TiO2 , полученных золь-гель методом из неорганических солей Â. Ñ. ÃÓÐÈÍ, Í. Ì. ÁÎÁÊÎÂÀ, Å. Å. ÒÐÓÑÎÂÀ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 ЯМР-спектроскопия гуминовых кислот, полученных при механохимической обработке растительного сырья в водно-щелочных средах Ä. Â. ÄÓÄÊÈÍ, È. Ì. ÔÅÄßÅÂÀ, À. Ñ. ЗМАНОВСКАЯ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 Продукты термолиза баганурского бурого угля (Монголия) Í. È. ÊÎÏÛËÎÂ, Þ. Ä. КАМИНСКИЙ, Æ. ÄÓÃÀÐÆÀÂ, Á. ÀÂÈÄ, À. Ê. ÃÎËÎÂÊÎ, Þ. Â. ПАТРУШЕВ . . . . 39 Утилизация отходов производства полибутадиена, содержащих 4-винилциклогексен Í. Ñ. ÍÈÊÓËÈÍÀ, Ë. Í. ÑÒÀÄÍÈÊ, È. Í. ÏÓÃÀ×ÅÂÀ, Ñ. Ñ. НИКУЛИН . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 Способ деполимеризации гидролизного лигнина с целью получения биотоплив нового поколения Ë. À. ÎÏÀÐÈÍÀ, Î. Â. ÂÛÑÎÖÊÀß, À. Â. ÐÎÕÈÍ, Ë. Â. ÊËÛÁÀ, Â. Â. ÁÅËßÅÂÀ, Â. È. ÑÌÈÐÍÎÂ, Í. Ê. ÃÓÑÀÐÎÂÀ, Á. À. ТРОФИМОВ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 Изучение процесса сорбции 1,1-диметилгидразина гидролизным лигнином методом газовой хромато-масс-спектрометрии Ì. Ï. ÑÅÌÓØÈÍÀ, Ñ. À. ПОКРЫШКИН, Ê. Ã. БОГОЛИЦЫН, À. Þ. КОЖЕВНИКОВ, Ä. Ñ. КОСЯКОВ . . . . . 63 Поглощение химических элементов корой сибирской облепихи (Hippophae rhamnoides L. ssp. mongolica Rousi) Ã. Ì. ÑÊÓÐÈÄÈÍ, Î. Â. ×ÀÍÊÈÍÀ, À. À. ЛЕГКОДЫМОВ, Í. Â. БАГИНСКАЯ, Ê. Ï. КУЦЕНОГИЙ . . . . 71 Получение нанопористых керамических мембран, модифицированных углеродными нанотрубками Â. Â. ×ÅÑÍÎÊÎÂ, Â. À. ÁÎËÎÒÎÂ, À. Ñ. ×È×ÊÀÍÜ, Â. Ñ. ËÓ×ÈÕÈÍÀ, Þ. Þ. ÒÀÍÀØÅÂ, Þ. Ä. ЧЕРНОУСОВ, Â. Í. ПАРМОН . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77 Электрохимический метод очистки водных растворов от ионов металлов À. Í. ÞÐÒÀÅÂÀ, À. ß. СВАРОВСКИЙ, À. À. КОЛЕСНИКОВ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83 Извлечение цинка из водных растворов высокодисперсными модифицированными алюмосиликатами Å. Â. ÃÀÍÅÁÍÛÕ, À. Â. ÑÂÈÐÈÄÎÂ, Ã. È. МАЛЬЦЕВ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89 Исследование температурно-временных характеристик взаимодействия модифицированного кремнегеля с гидроксидом натрия Å. À. МАМЧЕНКОВ, Î. Ï. ÀÊÀÅÂ, Ò. Ê. АКАЕВА . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97 Получение и свойства прозрачных проводящих пленок диоксида олова, допированного фтором Ñ. À. ÑÅÐÅÍÊÎ, Í. Ô. ÓÂÀÐÎÂ, ГАВРИЛЕНКО Â. À. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103

Стр.1

Химия в интересах устойчивого развития 23 (2015) 1–10 УДК 541.64: 542.59; 539.199 Области применения полимеров на основе ионно-жидкостных мономеров Ì. Ä. ИБРАГИМОВА, À. Ã. ÀÇÈÇÎÂ, Ô. Ì. АБДУЛЛАЕВА, Ç. Í. ÏÀØÀÅÂÀ, Á. Ô. БАГИРОВА Институт нефтехимических процессов им. Ю. Г. Мамедалиева НАН Азербайджана, проспект Õîäæàëû, 30, Баку AZ1025 (Àçåðáàéäæàí) E-mail: minaver-ibrahimova@rambler.ru (Поступила 22.04.14; после доработки 16.05.14) Аннотация Рассмотрены и обобщены литературные данные, посвященные основным областям применения полимеров, сополимеров и композиционных материалов на основе ионно-жидкостных мономеров. Полимеры и сополимеры на основе ионно-жидкостных мономеров сочетают в себе свойства, присущие ионно-жидкостным мономерам, в частности высокую ионную проводимость, электрохимическую устойчивость, низкую воспламеняемость и токсичность, а также высокую термическую стойкость с такими свойствами высокомолекулярных соединений, как способность к образованию гелей и пленок. Благодаря этому они нашли применение в качестве твердых электропроводящих матриц различной формы (пленок, волокон, покрытий и т. д.) для приготовления батарей и топливных элементов, мембран, сорбентов для захвата СО2, диспергаторов для стабилизации наноматериалов в различных растворах (водном, органическом). Нелетучесть ионных жидкостей и полимерных продуктов на их основе определяет перспективность их использования в приготовлении мембран для разделения различных газовых смесей. Установлена зависимость ионной проводимости и сорбционных свойств полимеров и сополимеров на основе ионно-жидкостных мономеров от природы их катионной и анионной части, а также от длины фрагментов, находящихся между группой, участвующей в процессе полимеризации и катионной или анионной частями мономера. Показано, что изменение структуры ионно-жидкостного мономера способствует расширению областей применения полимеров и сополимеров на их основе. В частности, полимеры на основе ионно-жидкостных мономеров нашли применение в качестве насадки каталитических систем покрытий для полупроводников, для получения оптических и плазменных материалов в процессах твердофазной экстракции и хроматографии. Таким образом, наблюдаемые уникальные свойства полимеров и сополимеров на основе ионно-жидкостных мономеров способствуют расширению исследований в области синтеза и полимеризации ионножидкостных мономеров различного состава и обеспечивают перспективность их применения в различных областях промышленности. Ключевые слова: ионная жидкость, мономер, полимер, сополимер, композиционный состав, сорбент 1 ВВЕДЕНИЕ Ионные жидкости, благодаря своим уникальным свойствам, становятся объектом все новых исследований и привлекают внимание ученых всего мира. Особенности строения и, следовательно, комплекс присущих им физикохимических свойств определяют интерес к их использованию в различных областях химической науки: неорганической, органической, аналитической химии, а также в синтезе высокомолекулярных соединений [1–10]. В последние десять лет вырос интерес к ионно-жидкостным мономерам, в частности к полимерным аналогам ионных жидкостей. Эти материалы могут сочетать в себе все ценные особенности ионно-жидкостных мономеров (высокую электропроводность, низкую воспламеняемость, малую токсичность, термическую и химическую стойкость) и высокомолекулярных © Ибрагимова Ì. Ä., Азизов À. Ã., Абдуллаева Ô. Ì., Пашаева Ç. Í., Багирова Á. Ô., 2015

Стр.2

2 Ì. Ä. ИБРАГИМОВА и äð. соединений (способность к образованию пленок, гелей, мембран и др.). Благодаря этому открываются широкие возможности для их применения в качестве твердых электропроводящих материалов в различных электрохимических устройствах в качестве адсорбента для поглощения ÑÎ2, мембран и ò. ä. [11–17]. Варьируя анионной и катионной частями, можно осуществлять синтез ионно-жидкостных мономеров, отличающихся природой катиона и аниона. Основное физическое свойство полимеров на основе ионно-жидкостных мономеров – ионная проводимость, что определяет их перспективность для использования в качестве полимерных электролитов, для изготовления батарей и топливных элементов. Применение твердых топливных элементов позволит избежать таких нежелательных эффектов, как утечка и воспламеняемость, которые характерны для жидких электролитов. Кроме того, на основе полимерных электролитов, синтезированных из ионно-жидкостных мономеров, можно получать ионопроводящие материалы с заданной формой, размерами и геометрией, например в виде тонких пленок, волокон, покрытий и ò. ä. Известно большое число ионно-жидкостных мономеров на основе акриловых кислот и их производных. В работе [18] описан синтез путем свободно-радикальной полимеризации ионно-жидкостных мономеров с различным содержанием метакрилатного фрагмента в составе катионной или анионной частей, различным строением и подвижностью ионных центров. Кроме того, рассмотрены результаты исследований по синтезу термостойких полиэлектролитов с повышенной ионной проводимостью на их основе. Показано, что полимеры на основе ионно-жидкостных мономеров с кватернизованными алкилгалогенидными фрагментами характеризуются высокой электрохимической устойчивостью и электропроводностью [19, 20]. Полимер на основе ионно-жидкостного мономера (комплексная соль 1-бутил-4-винилпиридиний хлорида и бутилпиридиний гидрохлоридтрихлорида алюминия), синтезированный методом “живой” радикальной полимеризации с участием свободных радикалов, обладает высокой ионной проводимостью: более 10–5 См/см при комнатной температуре [1]. Ионная проводимость систем, состоящих из электропроводящего галогенида (хлорида или бромида) поли[1-бутил-4-винилпиридиния] и ионной жидкости на основе комплекса хлорида 1-бутилпиридиния и AlCl3, сопоставима с проводимостью ионной жидкости и зависит от состава и температуры среды [21]. Проводящий полимерный электролит формируется при взаимодействии ионной жидкости тетрафторбората и трифлат-1-этилметилимидазолия с сополимером винилиденфторида и гексафторпропилена [22]. Методы подготовки полимерных электролитов делятся на три группы: 1) полимеризация виниловых мономеров в ионных жидкостях; 2) “допирование” полимера выбранной ионной жидкостью; 3) полимеризация самих ионно-жидкостных мономеров. Однако необходимо отметить, что в первых двух случаях совместимость ионной жидкости и полимерной матрицы имеет решающее значение [10, 23]. О получении полимерных ионных гелей радикальной полимеризацией виниловых мономеров в ионных жидкостях, в частности в 1-этил-3-метилимидазолий-бис(трифторметансульфонил)имиде, сообщается в работе [23], хотя выбранные виниловые мономеры, такие как стирол, акрилонитрил, акриламид, несовместимы с указанной ионной жидкостью. Учитывая сложность прогнозирования совместимости ионных жидкостей и полимеров для получения электропроводящих полимерных гелей, применяется альтернативный метод – полимеризация в эмульсии. Несмотря на несовместимость ионной жидкости и полимера, полимерные мембраны на основе 1-бутил-3-метилимидазолий тетрафторбората [БМИ][BF4]/полистирол обладают хорошей прозрачностью. Электропроводность указанной полимерной мембраны измеряли с помощью переменного тока при комнатной температуре в среде сухого воздуха. Для полимерных мембран, содер

Стр.3

ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ПОЛИМЕРОВ НА ОСНОВЕ ИОННО-ЖИДКОСТНЫХ МОНОМЕРОВ 3 Таким образом, [БМИ][BF4] является единственной активной группой, которая обеспечивает ионную проводимость указанных полимерных мембран, причем с увеличением доли ионной жидкости в составе и температуры проводимость этих мембран возрастает (ðèñ. 1, à). Так, проводимость мембран на основе полистирола и ионной жидкости, содержащей 30 ìàñ. % [ÁÌÈ][BF4], при комнатной температуре достигает 3.4 ⋅ 10–4 Ñì/ñì. Ïîêàçàíî, что с повышением температуры ионная проводимость указанной мембраны возрастает (ñì. ðèñ. 1, á) и при 120 °Ñ составляет 9.5 ⋅ 10–3 Ñì/ñì, а при 140 °Ñ достигает значения 1.4 ⋅ 10–2 Ñì/ñì [25, 26]. Рис. 1. Зависимость ионной проводимости полимерных мембран от концентрации ионной жидкости (а) и температуры (á) при концентрации [ÁÌÈ][BF4], равной 30 ìàñ. %. жащих 5 ìàñ. % [ÁÌÈ][BF4], проводимость достигает 5.5 ⋅ 10–6 Ñì/ñì. В тех же условиях проводимость самой ионной жидкости составляет всего 3.9 ⋅ 10–3 См/см. В случае применения поверхностно-активного вещества 1-(2-метилакрилоилоксиундецил)-3-метилимидазолий бромида [МАОМИ][Вr] для стабилизации полимерного геля на основе [БМИ][BF4] при массовом соотношении, равном 1 : 2, проводимость сополимерной мембраны равна 1.28 ⋅ 10–8 Ñì/ñì [24]. Повышение проводимости при высоких температурах может происходить благодаря нелетучести и повышенной термической стабильности ионных жидкостей и полимерного электролита на их основе [27, 28]. Таким образом, авторами показана перспективность применения полимерных мембран на основе ионных жидкостей в качестве ионного проводника при температурах выше 100 °С. Эффективность полимерных ионпроводящих мембран на основе ионно-жидкостных мономеров показана с использованием в качестве сомономера и других виниловых мономеров, в частности метилметакрилата, винилацетата и N,N-диметилакриламида. Авторы [29] сообщили, что полимеры на основе ионно-жидкостных мономеров, в частности поли[1-(винилбензил)-3-бутилимидазо-о-бензоилсульфоимида] и поли[п-винилбензилтриметиламмоний тетрафторбората], по сравнению с другими известными полимерами обладают намного более высокой диэлектрической проницаемостью (îò 3.7 до 5.3) Схема 1.

Стр.4