Synteza reaktywnych ywic siloksanowo-silseskwioksanowych

Podobne dokumenty
PL B1. UNIWERSYTET IM. ADAMA MICKIEWICZA W POZNANIU, Poznań, PL BUP 24/17

Informacje uzyskiwane dzięki spektrometrii mas

DZIA 4. POWIETRZE I INNE GAZY

spektroskopia UV Vis (cz. 2)

Spektroskopia UV-VIS zagadnienia

3.2 Warunki meteorologiczne

HAŚKO I SOLIŃSKA SPÓŁKA PARTNERSKA ADWOKATÓW ul. Nowa 2a lok. 15, Wrocław tel. (71) fax (71) kancelaria@mhbs.

1 FILTR. Jak usun¹æ 5 zanieczyszczeñ za pomoc¹ jednego z³o a? PROBLEMÓW Z WOD ROZWI ZUJE. NOWATORSKIE uzdatnianie wody 5 w 1

DZIA 3. CZENIE SIÊ ATOMÓW

CENTRUM BADANIA OPINII SPOŁECZNEJ

PADY DIAMENTOWE POLOR

Lekcja 173, 174. Temat: Silniki indukcyjne i pierścieniowe.

Projektowanie procesów logistycznych w systemach wytwarzania

PODSTAWY METROLOGII ĆWICZENIE 4 PRZETWORNIKI AC/CA Międzywydziałowa Szkoła Inżynierii Biomedycznej 2009/2010 SEMESTR 3

System wizyjny do wyznaczania rozp³ywnoœci lutów

WZORU UŻYTKOWEGO EGZEMPLARZ ARCHIWALNY. d2)opis OCHRONNY. (19) PL (n) Centralny Instytut Ochrony Pracy, Warszawa, PL

Nawiewnik NSL 2-szczelinowy.

Zagro enia fizyczne. Zagro enia termiczne. wysoka temperatura ogieñ zimno

Chemia i technologia materiałów barwnych BADANIE WŁAŚCIWOŚCI ZWIĄZKÓW BARWNYCH WYKORZYSTANIEM SPEKTROFOTOMETRII UV-VIS.

SPAWANIE KATALOG PRO ESIONALNY. Iskra VARJENJE

4.3. Warunki życia Katarzyna Gorczyca


Kuratorium Oświaty w Lublinie

PRAWA ZACHOWANIA. Podstawowe terminy. Cia a tworz ce uk ad mechaniczny oddzia ywuj mi dzy sob i z cia ami nie nale cymi do uk adu za pomoc

ANALOGOWE UKŁADY SCALONE

Oznaczanie właściwości tłuszczów

SPEKTROSKOPIA LASEROWA

STOISKA - spis treœci STOISKA stoiska PROMOCYJNE stoiska SPRZEDA OWE stoiska TARGOWE stoiska SKLEPOWE / zabudowy

Zawory elektromagnetyczne typu PKVD 12 20

Techniki korekcyjne wykorzystywane w metodzie kinesiotapingu

Skuteczne Zarządzanie Zespołem i motywacja pracowników

PODSTAWY OBLICZEŃ CHEMICZNYCH DLA MECHANIKÓW

Seria 240 i 250 Zawory regulacyjne z si³ownikami pneumatycznymi z zespo³em gniazdo/grzyb AC-1 lub AC-2

Proste struktury krystaliczne

Zawory specjalne Seria 900

POMIAR STRUMIENIA PRZEP YWU METOD ZWÊ KOW - KRYZA.

4. OCENA JAKOŒCI POWIETRZA W AGLOMERACJI GDAÑSKIEJ

Ochrona powierzchni ziemi polega na: 1. zapewnieniu jak najlepszej jej jakoœci, w szczególnoœci

Lp. Tematyka Liczba godzin I. Wymagania edukacyjne

SCENARIUSZ ZAJĘĆ SZKOLNEGO KOŁA NAUKOWEGO Z PRZEDMIOTU CHEMIA PROWADZONEGO W RAMACH PROJEKTU AKADEMIA UCZNIOWSKA

Automatyzacja pakowania

Synteza i charakterystyka silseskwioksanów o strukturze nieca³kowicie skondensowanych klatek

GŁÓWNY URZĄD STATYSTYCZNY Notatka informacyjna Warszawa r.

Wersje zarówno przelotowe jak i k¹towe. Zabezpiecza przed przep³ywem czynnika do miejsc o najni szej temperaturze.

Strategia rozwoju sieci dróg rowerowych w Łodzi w latach

Rozdział 6. Pakowanie plecaka. 6.1 Postawienie problemu

Przypomnienie najważniejszych pojęć z baz danych. Co to jest baza danych?

PRAWA AUTORSKIE ZASTRZEŻONE. Kraków, listopad 2010 r

VRRK. Regulatory przep³ywu CAV

Spis treœci. ROZDZIA 1. Przekazywanie informacji chemicznych

ECO RAIN MATA NAWADNIAJ CA

1. Wstêp... 9 Literatura... 13

UCHWAŁA Nr 217 RADY MINISTRÓW. z dnia 24 grudnia 2010 r. w sprawie Krajowego planu gospodarki odpadami 2014

Stechiometria równań reakcji chemicznych, objętość gazów w warunkach odmiennych od warunków normalnych (0 o C 273K, 273hPa)

Wynagrodzenia i świadczenia pozapłacowe specjalistów

KLAUZULE ARBITRAŻOWE

Wyznaczenie sprawności grzejnika elektrycznego i ciepła właściwego cieczy za pomocą kalorymetru z grzejnikiem elektrycznym

Wypadki przy pracy: przyczyny, skutki, zapobieganie. Rada Ochrony Pracy listopad 2004 r.

USTAWA. z dnia 26 czerwca 1974 r. Kodeks pracy. 1) (tekst jednolity)

Klasyfikacja i oznakowanie substancji chemicznych i ich mieszanin. Dominika Sowa

DOPALACZE. - nowa kategoria substancji psychoaktywnych

Metody wyceny zasobów, źródła informacji o kosztach jednostkowych

DWP. NOWOή: Dysza wentylacji po arowej

Kratownice Wieża Eiffel a

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

STOWARZYSZENIE LOKALNA GRUPA DZIAŁANIA JURAJSKA KRAINA REGULAMIN ZARZĄDU. ROZDZIAŁ I Postanowienia ogólne

SYMULACJA STOCHASTYCZNA W ZASTOSOWANIU DO IDENTYFIKACJI FUNKCJI GÊSTOŒCI PRAWDOPODOBIEÑSTWA WYDOBYCIA

PL B BUP 19/04. Sosna Edward,Bielsko-Biała,PL WUP 03/10 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11)

Akademia Górniczo-Hutnicza Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki Katedra Chemii Krzemianów i Związków Wielkocząsteczkowych

TABLICOWE MIERNIKI ELEKTROMAGNETYCZNE TYPU EA16, EB16, EA17, EA19, EA12. PKWiU Amperomierze i woltomierze DANE TECHNICZNE

Powiatowy Urząd Pracy w Trzebnicy. w powiecie trzebnickim w 2008 roku Absolwenci w powiecie trzebnickim

DE-WZP JJ.3 Warszawa,

Temat: Funkcje. Własności ogólne. A n n a R a j f u r a, M a t e m a t y k a s e m e s t r 1, W S Z i M w S o c h a c z e w i e 1

Od redakcji. Symbolem oznaczono zadania wykraczające poza zakres materiału omówionego w podręczniku Fizyka z plusem cz. 2.

PROJEKT BUDOWLANY i WYKONAWCZY

Szymon Komusiński. ski. transportu kolejowego w 2008

TABLICOWE MIERNIKI ELEKTROMAGNETYCZNE TYPU EA16, EB16, EA17, EA19, EA12. PKWiU Amperomierze i woltomierze ZASTOSOWANIE

(12) OPIS PATENTOWY (19) PL

PL B1. Instytut Chemii Przemysłowej im.prof.ignacego Mościckiego,Warszawa,PL BUP 07/06

Rodzaje i metody kalkulacji

Regulator ciœnienia ssania typu KVL

Instrukcja do Arkusza kosztorysowania sieci klasy NGA na obszarach wymagających wsparcia publicznego.

RZECZPOSPOLITA POLSKA. Prezydent Miasta na Prawach Powiatu Zarząd Powiatu. wszystkie

Badanie silnika asynchronicznego jednofazowego

TAH. T³umiki akustyczne. w wykonaniu higienicznym

KOMPAKTOWE REKUPERATORY CIEP A

Promocja i identyfikacja wizualna projektów współfinansowanych ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego

ZASADY WYPEŁNIANIA ANKIETY 2. ZATRUDNIENIE NA CZĘŚĆ ETATU LUB PRZEZ CZĘŚĆ OKRESU OCENY

Warszawska Giełda Towarowa S.A.

Automatyczne Systemy Infuzyjne

Nawierzchnie z SMA na mostach - za i przeciw

Odpowiedzi na pytania zadane do zapytania ofertowego nr EFS/2012/05/01

gdy wielomian p(x) jest podzielny bez reszty przez trójmian kwadratowy x rx q. W takim przypadku (5.10)

Polska-Warszawa: Usługi skanowania 2016/S

OPIS OCHRONNY PL 61792

Zasilacz hydrauliczny typ UHKZ

Quickster Chrono Foot G Instrukcja obsługi

tel/fax lub NIP Regon

Temat: Czy świetlówki energooszczędne są oszczędne i sprzyjają ochronie środowiska? Imię i nazwisko

Infrastruktura techniczna. Warunki mieszkaniowe

Transkrypt:

766 PLIMERY 201, 58,nr10 MARIUSZ SZ YGA 1), MICHA DUTKIEWICZ 2), ) 1), 2), ), BGDAN MARCINIEC 1), ) HIERNIM MACIEJEWSKI Synteza reaktywnych ywic siloksanowo-silseskwioksanowych Streszczenie Na drodze kondensacji hydrolitycznej otrzymano seriê ywic siloksanowo-silseskwioksanowych z wêz³ami sieci w postaci struktur PSS Q 8, zawieraj¹cych reaktywne grupy H obecne w mostkach siloksanowych ³¹cz¹cych cz¹steczki silseskwioksanu (PSS). Przebadano wp³yw stechiometrii reagentów (PSS/dichlorometylosilan) na strukturê syntezowanego materia³u. Przeprowadzono próby addycji grup H do wi¹zañ wielokrotnych w olefinach, w reakcji hydrosililowania alkoholu allilowego. trzymano seriê ywic zawieraj¹cych w swojej strukturze reaktywne grupy funkcyjne, potencjalnie zdolne do oddzia³ywania z polimerami organicznymi, oraz jednostki Q 8 PSS. Materia³y tego typu mog¹ stanowiæ tañsz¹ ale pe³nowartoœciow¹ alternatywê dla typowych PSS. S³owa kluczowe: ywice siloksanowe, kondensacja hydrolityczna, hydrosililowanie. SYNTHESIS F REACTIVE SILXANE-SILSESQUIXANE RESINS Summary A series of siloxane-silsesquioxane resins with PSS Q 8 structures as network nodes containing reactive H groups in the siloxane bridges between silsesquioxane (PSS) molecules were prepared in a hydrolytic condensation process. The effect of reactant molar ratios (PSS/dichloromethylsilane) on the structure of synthesized product was investigated. Attempts were made to carry out the addition reaction of H groups with multiple bonds of olefins in the process of hydrosilylation of allyl alcohol. As a result, the resins containing Q 8 PSS units and reactive functional groups capable to interact chemically with organic polymers, were obtained. This type of material can be a cheaper but still valuable alternative for the typical PSS compounds. Keywords: siloxane resins, hydrolytic condensation, hydrosilylation. 1) Uniwersytet im. A. Mickiewicza w Poznaniu, Wydzia³ Chemii, ul. Umultowska 89b, 61-614 Poznañ. 2) Uniwersytet im. A. Mickiewicza w Poznaniu, Centrum Zaawansowanych Technologii, ul. Grunwaldzka 6, 60-780 Poznañ. ) Fundacja Uniwersytetu im. A. Mickiewicza, Poznañski Park Naukowo-Technologiczny, ul. Rubie 46, 61-612 Poznañ. ) Autor do korespondencji; e-mail: marcinb@amu.edu.pl Liczba publikacji dotycz¹cych wykorzystania klatkowych silseskwioksanów (PSS) w ostatnich latach systematycznie roœnie, obejmuj¹c swoj¹ tematyk¹ wiele dziedzin chemii, biochemii, medycyny i in ynierii. Zwi¹zki PSS s¹ stosowane jako modyfikatory polimerów, nanonape³niacze, noœniki leków, biokompatybilizatory, noœniki katalizatorów oraz modele powierzchni krzemionki [1 11]. Mimo rozwoju metod syntezy i poszerzaj¹cego siê obszaru potencjalnych zastosowañ, ceny PSS s¹ nadal wysokie a dostêpnoœæ ograniczona. Dziêki du ej ró norodnoœci pod wzglêdem natury chemicznej i budowy przestrzennej tej grupy zwi¹zków, opisywanych jako silseskwioksany [12], alternatyw¹ dla nich mog¹ byæ du o tañsze silseskwioksany o rozbudowanej strukturze przestrzennej (tzw. ywice silseskwioksanowe). Wad¹ stosowania ywic silseskwioksanowych jest brak w powstaj¹cym uk³adzie regularnych struktur T 8 lub ich niezdefiniowana iloœæ. Rozwi¹zaniem tego problemu mo e byæ wykorzystanie, opisanych w [1] uk³adów z³o onych ze struktur T 8 (lub Q 8 ), pe³ni¹cych rolê wêz³ów sieci po- ³¹czonych ró nej d³ugoœci ³añcuchami siloksanowymi lub alkilowymi. Uk³ady tego typu mo na otrzymywaæ metodami kondensacyjnymi z odpowiednich pochodnych PSS w obecnoœci katalizatorów [14 18] lub za pomoc¹ technik addycyjnych (hydrosililowania) [19 22], w których mo na wykorzystaæ dwie ró ne pochodne PSS z aktywnymi atomami wodoru oraz grupami winylowymi lub uk³ad PSS zawieraj¹cy wi¹zania H i dieny o ró nej d³ugoœci ³añcucha. Takie uk³ady, charakteryzuj¹ce siê rozbudowan¹ struktur¹ przestrzenn¹ i obecnoœci¹ struktur T 8, s¹ jednak pozbawione reaktywnych grup funkcyjnych zdolnych do tworzenia wi¹zañ kowalencyjnych, np. z osnow¹ polimeru. Ponadto, w wiêkszoœci przypadków do syntezy takich uk³adów wykorzystywano typy PSS, których metody syntezy, dostêpnoœæ i cena mocno ograniczaj¹ mo liwoœci szerszego zastosowania. Rozwi¹zaniem jest u ycie do syntezy uk³adów prekursorów PSS mo liwych do uzyskania w relatywnie ³atwy i tani sposób. Przyk³adem takiego postêpowania jest praca Hasegawy, gdzie do wytworzenia wêz- ³ów sieci zastosowano, tzw. oktaanion, bêd¹cy w istocie sferokrzemianem z oœmioma grupami tetrametyloamo-

PLIMERY 201, 58, nr10 767 niowymi, sieciowany kondensacyjnie dichlorodimetylosilanem [2]. W celu umo liwienia funkcjonalizacji wspomnianych uk³adów za pomoc¹ pochodnych organicznych, w niniejszej pracy dichlorodimetylosilan zast¹piono dichlorometylosilanem, otrzymuj¹c w efekcie uk³ad zawieraj¹cy reaktywne wi¹zania H. becnoœæ takich wi¹zañ, na dalszym etapie badañ wykorzystano w procesie modyfikacji wytworzonego polimeru na drodze reakcji hydrosililowania otrzymuj¹c, posiadaj¹cy w swojej strukturze jednostki PSS Q 8 i reaktywne grupy funkcyjne, uk³ad mo liwy do uzyskania w krótkim czasie, a zw³aszcza znacznie tañszy od typowych PSS. Zgodnie z wiedz¹ autorów jest to pierwsza opisana próba syntezy takiego typu uk³adu z wykorzystaniem procesów kondensacji i hydrosililowania [24]. Materia³y CZÊŒÆ DŒWIADCZALNA Wszystkie odczynniki u yte podczas badañ wykorzystano w postaci w jakiej je otrzymano od dostawcy (gma-aldrich), bez dodatkowych procedur oczyszczania, osuszania i odtleniania. Prekursor wêz³ów sieci (jednostek Q 8 ), tzw. oktaanion syntezowano zgodnie z procedur¹ opisan¹ w [25] i stosowano w postaci wodno-metanolowego roztworu bez izolacji. Synteza ywic siloksanowych o ró nej zawartoœci grup H Zsyntezowano trzy typy ywic siloksanowych, ró - ni¹ce siê zawartoœci¹ grup H i tym samym d³ugoœci¹ ³añcuchów polisiloksanowych ³¹cz¹cych wêz³y sieci. We wszystkich przypadkach reakcje prowadzono wed³ug identycznej procedury, zmieniaj¹c jedynie iloœci u ytych substratów (tabela 1). T a b e l a 1. Iloœci reagentów u yte w kolejnych wariantach syntezy ywic siloksanowych T a b l e 1. Amounts of reagents used in the subsequent variants of siloxane resin synthesis Symbol ywicy ktaanion (Q 8 ) Dichlorometylosilan Heksan cm Wydajnoœæ cm mmol cm mmol g % HQ-2 4,6 44 50 2,42 64 HQ-4 22 2,75 9,2 88 100 6,06 94 HQ-8 18, 176 200 5,78 49 Do kolby trójszyjnej zaopatrzonej w mieszad³o magnetyczne, ch³odnicê zwrotn¹, termometr oraz wkraplacz, umieszczonej w ³aŸni lodowej dozowano odpowiednie iloœci heksanu (jako rozpuszczalnika) oraz dichlorometylosilanu. Po sch³odzeniu, do roztworu dichlorometylosilanu w heksanie, intensywnie mieszaj¹c, powoli z wkraplacza dodawano wodno-metanolowy roztwór oktaanionu, otrzymany zgodnie z procedur¹ opisan¹ w [25]. Mieszanie kontynuowano przez kolejne 2 h od zakoñczenia wkraplania. Po rozdzieleniu siê warstw zbierano górn¹ warstwê heksanow¹ i nastêpnie odparowywano z niej pod zmniejszonym ciœnieniem rozpuszczalnik, otrzymuj¹c surowy produkt, który przemywano kilkakrotnie mieszanin¹ metanolu i chlorku metylenu w celu odmycia ewentualnych produktów ubocznych. Produkt w postaci bia³ego proszku suszono pod zmniejszonym ciœnieniem i analizowano za pomoc¹ spektroskopii FT-IR. Wyizolowane ywice by³y nierozpuszczalne w rozpuszczalnikach organicznych. Funkcjonalizacja ywic siloksanowych trzymane ywice siloksanowe o ró nej zawartoœci wi¹zañ H poddawano funkcjonalizacji grupami organicznymi. Proces prowadzono bazuj¹c na reakcji hydrosililowania olefin realizowanej w obecnoœci kompleksów metali przejœciowych jako katalizatorów [26]. Reakcje przeprowadzono w uk³adzie otwartym, bez u ycia os³ony gazu obojêtnego, w obecnoœci katalizatora Karstedta, z nadmiarem olefiny. W kolbie trójszyjnej zaopatrzonej w mieszad³o magnetyczne, czaszê grzejn¹, ch³odnicê zwrotn¹ oraz termometr umieszczano 0,5 g ywicy siloksanowej (HQ-2, HQ-4 lub HQ-8), 20 cm toluenu jako rozpuszczalnika poprawiaj¹cego mieszanie siê zawiesiny oraz 20 cm (0,29 mola) olefiny (alkoholu allilowego). Uk³ad ogrzewano do temperatury wrzenia i dozowano katalizator Karstedta w iloœci odpowiadaj¹cej stê eniu 5 10-5 mola Pt na mol olefiny. Reakcjê prowadzono przez 2 h, po czym z mieszaniny poreakcyjnej pod zmniejszonym ciœnieniem odparowywano rozpuszczalnik oraz nadmiar olefiny. trzymane produkty (odpowiednio, 0,66 g, 0,72 g i 0,75 g) w postaci bia³ych proszków poddawano analizie FT-IR. We wszystkich przypadkach osi¹gniêto ca³kowit¹ konwersjê wi¹zañ H. Metody badañ Ze wzglêdu na s³ab¹ rozpuszczalnoœæ otrzymywanych zwi¹zków w rozpuszczalnikach organicznych, g³ówn¹ technik¹ analityczn¹ s³u ¹c¹ do oceny jakoœciowej produktów syntezy oraz stopnia przereagowania by³a spektroskopia w podczerwieni z transformacj¹ Fouriera (FT-IR). Widma rejestrowano za pomoc¹ aparatu Tensor 27 (Bruker) wyposa onego w jednoodbiciow¹, diamentow¹ przystawkê ATR (SPECAC), w temperaturze pokojowej bez os³ony gazu obojêtnego, z rozdzielczoœci¹ 2 cm -1. Próbki poddawano analizie bez dodatkowego przygotowania (jako substancje czyste). Dla ka dego pomiaru zbierano po 16 widm t³a i próbki. Niskotemperaturow¹ sorpcjê azotu przez próbki niemodyfikowanych ywic siloksanowych wyznaczano przy u yciu sorptometru ASAP 2010 (Micromeritics), w

768 PLIMERY 201, 58,nr10 temperaturze ciek³ego azotu (-195,6 C), w warunkach ciœnienia wzglêdnego z zakresu 0,01 1. Próbki o masie 0,2 0, g odgazowywano przed badaniem w temp. 00 C w ci¹gu h. Powierzchniê w³aœciw¹ okreœlono wykorzystuj¹c metodê BET. Wielkoœæ powierzchni mezoporów, rozk³ad wymiarów mezoporów i ich objêtoœci wyznaczano z ga- ³êzi desorpcyjnej, stosuj¹c metodê BJH. WYNIKI BADAÑ I ICH MÓWIENIE HQ-8 HQ-4 HQ-2 4000 500 000 2500 2000 1500 1000 500 Rys. 1. Widma FT-IR ywic siloksanowych HQ-2, HQ-4 i HQ-8 Fig. 1. FT-IR spectra of HQ-2, HQ-4 and HQ-8 siloxane resins Przebieg syntezy ywic HQ przedstawia schemat A. Iloœci dimetylochlorosilanu u yte do syntezy serii ywic HQ-2, HQ-4, HQ-8 stanowi³y, odpowiednio, 2-, 4- i 8-krotny nadmiar molowy silanu w przeliczeniu na jedno naro e klatki oktaanionu. Na podstawie uzyskanych widm FT-IR stwierdzono, e otrzymane ywice wyraÿnie siê od siebie ró ni¹ (rys. 1.). Ró nice wynikaj¹ce z odmiennej zawartoœci grup funkcyjnych mo na ³atwo zaobserwowaæ po na³o eniu widm w zakresie liczb falowych 2170 i 950 650 cm -1, gdzie s¹ widoczne pasma charakterystyczne dla grup H (rys. 2.). Zauwa alny, wyraÿny wzrost intensywnoœci tych pasm koreluje z zastosowan¹ w trakcie syntezy stechiometri¹ substratów. Zgodnie z za³o eniami uda³o siê otrzymaæ materia³y o ró nej zawartoœci wi¹zañ H, zaobserwowano jednak istotne ró nice w wydajnoœci reakcji prowadzonych z ró nym udzia³em dichlorometylosilanu. Z najwy sz¹, 94-proc. wydajnoœci¹ otrzymano ywicê HQ-4. Podobnie, jak w przypadku syntezy oktakis(wodorodimetylosiloksy)oktasilseskwioksanu, opisywanej w [25], tak e i tu u ycie 4-krotnego nadmiaru molowego silanu okaza³o siê najkorzystniejsze pod wzglêdem uzyskanej wydajnoœci procesu. Mniejszy, 2-krotny nadmiar molowy silanu jest najprawdopodobniej niewystarczaj¹cy do ca³kowitego przereagowania dostêpnego w uk³adzie oktaanionu, usuwanego nastêpnie z uk³adu wraz z faz¹ Et Et Et Et H 2, MeH N(CH ) 4 H - - - heksan 8n Cl Cl - H - 8N + (CH ) 4 - - - Schemat A. Przebieg syntezy ywic HQ Scheme A. Synthesis of HQ resins H H n

PLIMERY 201, 58, nr10 769 HQ-8 HQ-4 HQ-8 HQ-4 HQ-2 HQ-2 AllHQ-8 AllHQ-4 AllHQ-2 200 2200 2100 950 850 750 650 Rys. 2. Zmiana intensywnoœci pasm pochodz¹cych od wi¹zañ H, w widmach FT-IR ywic HQ-2, HQ-4 i HQ-8 Fig. 2. Change in the intensity of H band in the FT-IR spectra of HQ-2, HQ-4 and HQ-8 resins H H n [Pt], toluen, T n H H Schemat B. Schemat syntezy funkcjonalizowanych ywic siloksanowych AllHQ Scheme B. Synthesis of AllHQ functionalized siloxane resins H 4000 500 000 2500 2000 1500 1000 500 Rys.. Widma FT-IR ywic siloksanowych AllHQ-2, AllHQ-4 i AllHQ-8 Fig.. FT-IR spectra of AllHQ-2, AllHQ-4 and AllHQ-8 siloxane resins wodn¹, co wp³ywa na pogorszenie wydajnoœci. Koniecznoœæ zastosowania odpowiednio du ego nadmiaru molowego dichlorometylosilanu wynika z du ego prawdopodobieñstwa powstawania w toku procesu, niepo ¹danych w tym przypadku, wolnych polisiloksanów lub cyklosiloksanów, które tak e s¹ usuwane z uk³adu w wyniku przemywania w³aœciwego produktu mieszanin¹ metanolu i chlorku metylenu. Stwierdzono te, e u ycie zbyt du ej iloœci silanu (w tym przypadku 8-krotny nadmiar molowy) równie wp³ywa na pogorszenie wydajnoœci syntezy. Wytworzone ywice o ró nej zawartoœci wi¹zañ H poddano funkcjonalizacji na drodze hydrosililowania, otrzymuj¹c trzy rodzaje materia³ów hybrydowych o ró - nej zawartoœci grup organicznych (w tym przypadku hydroksypropylowych, schemat B). Uda³o siê uzyskaæ ca³kowit¹ konwersjê wi¹zañ H, po krótkim czasie prowadzenia procesu, o czym œwiadcz¹ zmiany zaobserwowane w widmach modyfikowanych ywic (rys..). Najbardziej charakterystyczny jest zanik pasm pochodz¹cych od wi¹zañ H (2170 i 950 650 cm -1 ) oraz pojawienie siê nowych pasm przy 294 i 2877 cm -1, odpowiadaj¹cych obecnym w strukturze zwi¹zku ³añcuchom alkilowym oraz pasma przy 1 cm -1, przypisanego grupom hydroksylowym (rys. 4.). W tym przypadku równie ³atwo dostrzec korelacjê pomiêdzy intensywnoœci¹ obserwowanych pasm a typem u ytej ywicy. Na podstawie porównania masy próbek fukcjonalizowanych ywic siloksanowych z mas¹ próbek ich niemodyfikowanych odpowiedników u ytych w reakcji obliczono iloœæ olefiny (alkoholu allilowego), która uleg³a przy³¹czeniu, a na tej podstawie obliczono zawartoœæ wi¹zañ H w ywicach u ytych w reakcji hydrosililowania. trzymano wartoœci: 5,51 mmola H /g, 7,51 mmola H /g, 8,57 mmola H /g dla, odpowiednio, HQ-2, HQ-4, HQ-8. Uzyskane wartoœci pozostaj¹ w dobrej korelacji z wynikami integracji sygna³ów przy liczbie falowej 2170 cm -1, w widmach niemodyfikowanych ywic (por. rys. 2.). Pole powierzchni wynosi bowiem 1,7 dla HQ-2, 4,88 dla HQ-4 i 49,6 dla HQ-8. Wyznaczono izotermy adsorpcji azotu, œrednie œrednice i objêtoœci porów oraz powierzchnie w³aœciwe ywic

770 PLIMERY 201, 58,nr10 AllHQ-4 AllHQ-8 AllHQ-2 4000 500 000 2500 2250 2150 2050 AllHQ-8 AllHQ-4 AllHQ-2 AllHQ-4 AllHQ-2 AllHQ-8 950 850 750 650 Rys. 4. Zmiana intensywnoœci pasm pochodz¹cych od grup H i H, w widmach funkcjonalizowanych ywic HQ Fig. 4. Change in the intensity of H and H bands in the spectra of functionalized HQ resins HQ-2, HQ-4 i HQ-8 (rys. 5.). Kszta³t izoterm adsorpcji-desorpcji azotu odzwierciedla mezoporowat¹ naturê badanych materia³ów. Najbardziej zbli ona pod wzglêdem kszta³tu do izotermy typu IV (wed³ug klasyfikacji IUPAC [27] charakterystycznej dla adsorbentów mezoporowatych), jest izoterma odpowiadaj¹ca próbce HQ-8. W przypadku ywic HQ-2 i HQ-4 zarejestrowane izotermy mo na okreœliæ jako zdeformowany typ IV, gdy pêtle histerezy adsorpcyjnej nie uleg³y zamkniêciu nawet w zakresie ma³ych wartoœci ciœnieñ wzglêdnych p/p 0. Przyczyna niezamkniêcia siê pêtli histerezy jest trudna do wyjaœnienia, adnej bowiem z przyczyn takiego zjawiska, podanych w opracowaniu IUPAC [27] (tj. pêcznienie niesztywnej struktury porowatej, nieodwracalna adsorpcja cz¹steczek adsorbatu w porach o œrednicy zbli onej do œrednicy cz¹steczki adsorbatu oraz silne oddzia³ywanie chemiczne adsorbatu z adsorbentem) nie mo na odnieœæ do badanych uk³adów. Pêtla histerezy adsorpcyjnej próbki HQ-8 reprezentuje typ H2 wed³ug klasyfikacji IUPAC [27] (lub E, wed³ug klasyfikacji de Boera [28]), czêsto przypisywany obecnoœci porów o kszta³cie cylindrycznym i butelkowym, pêtle histerezy bjêtoœæ zaadsorbowana, cm /g STP bjêtoœæ zaadsorbowana, cm /g STP a) b) c) bjêtoœæ zaadsorbowana, cm /g STP 00 250 200 150 100 50 HQ-2 adsorpcja desorpcja 0 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 Ciœnienie wzglêdne 14 12 10 8 6 4 2 HQ-4 0 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 Ciœnienie wzglêdne 7 6 5 4 2 1 HQ-8 adsorpcja desorpcja adsorpcja desorpcja 0 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 Ciœnienie wzglêdne Rys. 5. Przebieg izoterm adsorpcji azotu badanych ywic siloksanowych HQ: a) HQ-2, b) HQ-4, c) HQ-8 Fig. 5. Nitrogen adsorption isotherms for HQ siloxane resins: a) HQ-2, b) HQ-4, c) HQ-8 próbek HQ-2 i HQ-4 mo na natomiast okreœliæ jako typ H lub B. Nale y dodaæ, e istnieje jednak pewna ró - nica pomiêdzy kszta³tem pêtli histerezy dwóch ostatnich wymienionych próbek a kszta³tem klasycznej pêtli H, polegaj¹ca na wspomnianym ju jej niezamkniêciu.

PLIMERY 201, 58, nr10 771 WyraŸnie ró ne w³aœciwoœci teksturalne poszczególnych próbek s¹ determinowane przez d³ugoœæ ³añcuchów siloksanowych ³¹cz¹cych jednostki PSS. Powierzchnia w³aœciwa i objêtoœæ porów wyraÿnie malej¹ wraz ze wzrostem liczby merów w ³añcuchach, œrednia œrednica porów odpowiada natomiast obszarowi mezoporowatoœci (tj. 2 50 nm wed³ug klasyfikacji IUPAC) [27], co œwiadczy o tym, e charakterystyczny dla preparatów PSS mezoporowaty charakter zosta³ zachowany we wszystkich otrzymanych próbkach ywic. Du ¹ wartoœæ powierzchni w³aœciwej i du ¹ objêtoœæ porów (29 m 2 /g i 0,87 cm /g) uzyskano w przypadku ywicy HQ-2, w której d³ugoœæ ³añcuchów siloksanowych ³¹cz¹cych wêz- ³y sieci by³a statystycznie najmniejsza, w uk³adach, w których d³ugoœæ ta ulega zwiêkszeniu obserwuje siê natomiast spadek wartoœci powierzchni w³aœciwej i zmniejszenie objêtoœci porów o rz¹d wielkoœci (tabela 2). T a b e l a 2. Parametry teksturalne ywic siloksanowych, wyznaczone na podstawie pomiarów niskotemperaturowej adsorpcji azotu T a b l e 2. Textural parameters of siloxane resins determined on the basis of low-temperature nitrogen adsorption measurements Próbka Powierzchnia w³aœciwa, m 2 /g Œrednia œrednica porów, nm bjêtoœæ porów cm /g HQ-2 29 5, 0,87 HQ-4 11 4,8 0,01 HQ-8 5 6, 0,008 PDSUMWANIE trzymano seriê ywic silikonowych zawieraj¹cych w swojej strukturze jednostki Q 8, strukturalnie analogiczne do rdzeni typowych PSS, oraz podatne na modyfikacjê wi¹zania H. ywice zsyntezowano z wysok¹ (siêgaj¹c¹ 90 %) wydajnoœci¹, w krótkim czasie i w ³agodnych warunkach. Wykazano mo liwoœæ funkcjonalizacji wytworzonych ywic w procesie hydrosililowania przy u yciu, np. alkoholu allilowego. Daje to podstawê do za- ³o enia, e jest mo liwe wprowadzenie do takiego typu uk³adów wielu rodzajów grup funkcyjnych i poszerzenie tym samym obszaru ich zastosowania. Istotny jest tak e ekonomiczny aspekt przeprowadzonej syntezy. Koszt wytworzenia siloksanowych ywic jest o rz¹d wielkoœci mniejszy ni typowych PSS lub sferokrzemianów, bez utraty ich najwa niejszych cech, takich jak: elementy budowy przestrzennej i mo liwoœæ funkcjonalizacji. Badania wykonano w ramach projektu rozwojowego PIG 01.0.01-0-17/09 Nanosil, wspó³finansowanego ze œrodków Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego w ramach Programu peracyjnego Innowacyjna Gospodarka. LITERATURA 1. Choi J., Kim S., Laine R.: Macromolecules 2004, 7, 99. 2. Lin H., Wu S., Huang P., Huang C.: Macromol. Rapid Commun. 2008, 27, 1550.. Yu J., Qiu Z.: ACS Appl. Mater. Interfaces 2011,, 890. 4. Wang X., Ervithayasuporn V., Zhang Y., Kawakami Y.: Chem. Commun. 2011, 1282. 5. Tanaka K., Inafuku K., Nakab K., Chujo Y.: rg. Biomol. Chem. 2008, 6, 899. 6. Fabritz S., Hörner S., Könning D., Empting M.: rg. Biomol. Chem. 2012, 10, 6287. 7. Duchateau R.: Chem. Rev. 2002, 102, 525. 8. Ventura M., Mosquera M. E. G., Cuenca T., Royo B.: Inorg. Chem. 2012, 51, 645. 9. Cho H. J., Hwang D. H., Lee J. I., Jung Y. K.: Chem. Mater. 2006, 18, 780. 10. Ervithayasuporn V., Abe J., Wang X., Matsushima T.: Tetrahedron 2010, 66, 948. 11. Yang X. H., Giovenzana T., Feild B., Jabbour G. E.: J. Mater. Chem. 2012, 22, 12689. 12. Baney R. H., Itoh M., Sakakibara A., Suzuki T.: Chem. Rev. 1995, 95, 1409. 1. Maciejewski H., Dutkiewicz M., Byczyñski., Marciniec B.: Polimery 2012, 57, 55. 14. Lichtenhan J. D., Vu N. Q., Carter J. A.: Macromolecules 199, 26, 2141. 15. Liu Y. R., Huang Y. D., Liu L.: Compos. Sci. Technol. 2007, 67, 2864. 16. Gunji T., Shioda T., Tsuchihira K., Seki H.: Appl. rganometal. Chem. 2010, 24, 545. 17. Handke M., Kowalewska A.: Spectrochim. Acta Part A 2011, 79, 749. 18. Seino M., Hayakawa T., Ishida Y., Kakimoto M.: Macromolecules 2006, 9, 8892. 19. Pan G., Mark J. E., Schaefer D. W.: J. Polym. Sci.: Part B: Polym. Phys. 200, 41, 14. 20. Mantz R. A., Jones P. F., Chaffee K. P., Lichtenhan J. D.: Chem. Mater. 1996, 8, 1250. 21. Ryu H. S., Kim D. G., Lee J. C.: Polymer 2010, 51, 2296. 22. Zg³. Pat. PL 9 092 (2010). 2. Hosegawa I., Nakane Y., Takayama T.: Appl. rganometal. Chem. 1999, 1, 27. 24. Zg³. Pat. P 40 681 (201). 25. Filho N. L. D., de Aquino H. A., Pires G., Caetano L.: J. Braz. Chem. Soc. 2006, 17, 5. 26. Marciniec B., Maciejewski H., Pietraszuk C., Pawluæ P.: Hydrosilylation A Comprehensive Review on Recent Advances, Springer, Londyn 2009. 27. ng K. S. W., Everett D. H., Haul R. A. W., Moscou L., Pierotti R. A., Rouquérol J., emieniewska T.: Pure Appl. Chem. 1985, 57, 60. 28. de Boer J. H.: The Structure and Properties of Porous Materials, Butterworth, Londyn 1958. trzymano 21 III 201 r.