Труды КНЦ вып.9 (ХИМИЯ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ вып. 1/2018(9) Часть 2)

SYNTHESIS AND THERMAL TRANSFORMATIONS OF UNSATURATED IRON (III) MONOCARBOXYLATES AS THE PRECURSORS OF METAL-POLYMERIC NANOCOMPOSITES A. S. Pronin1, S. A. Semenov1,1. G. Tereshko1, E. V. Volchkova1, G. I. Dzhardimalieva2 1Moscow Technological University (M. V. Lomonosov Institute of Fine Chemical Technologies), Moscow, Russia 2Institute of Problems of Chemical Physics of the RAS, Chernogolovka, Russia Abstract Synthesized unsaturated ferric monocarboxylates (UFM) are characterized using elemental analysis, IR spectroscopy, Mossbauer spectroscopy and thermogravimetry. The magnetoactive iron-containing nanocomposites are produced with the method of thermal decomposition of UFM. This nanocomposites were studied using scanning electron microscopy, energy-dispersive and elemental analyzes, and IR spectroscopy. The magnetic characteristics of the nanocomposites are determined. Keywords: unsaturated monocarboxylates of iron, synthesis, thermolysis, nanocomposites, magnetic characteristics. Соли ненасыщенных монокарбоновых кислот (НМК) проявляют наряду с карбоксилатной и непредельную функцию, и, по сути, являются типичными представителями металлосодержащих мономеров [1]. Интерес к химии данных соединений определяется практической применимостью в больших объемах в различных отраслях промышленности [2-5]. В последние годы металлополимеры все чаще используют как предшественники для получения нанокомпозитных материалов [ 6 ]. Термические превращения металлосодержащих мономеров — это современный и эффективный метод получения нанокомпозитов, позволяющий совместить в себе формирование как высокодисперсных наночастиц металлов, так и стабилизирующей их полимерной матрицы [ 6 , 7]. Целью настоящей работы был синтез карбоксилатов железа (III) акриловой СН 2 = СН-СООН (AcrA), кротоновой СНз-СН = СН-СООН (CrotA), линолевой СНз(СИ 2 )з-(СИ 2 СИ = C HM C ^C O O H (LinA), метакриловой СН 2 = С(СН 3 )-СООН (MethAcrA), олеиновой СН 3 (СН 2 ) 7 СН = СН(СН 2 ) 7 СООН (OleicA), сорбиновой CH 3 CH = CH-CH = CH-COOH (SorbA) кислот, исследование их термических свойств, получение в результате термолиза железосодержащих нанокомпозитов и исследование их характеристик. В работе использовали сульфат железа (III) Fe 2 (SO 4 ) 3 - 9 H 2 O (Alfa Aesar), гексан-н (ТУ6-09-3375-78), метанол технический (ГОСТ 2222-95), акриловую 99,5 % (Sigma-Aldrich), кротоновую 99 % (Sigma-Aldrich), линолевую 99 % (Sigma-Aldrich), метакриловую 99,5 % (Sigma-Aldrich), олеиновую 97 % (Sigma-Aldrich) и сорбиновую 99 % (Sigma-Aldrich) кислоты. Синтез карбоксилатов железа проводили по нескольким различным методикам в зависимости от свойств кислот и наличия известных методик для конкретных соединений. Акрилат, метакрилат, сорбат и кротонат железа получали по следующей методике: в водный раствор гидроксида натрия добавляли эквимолярное количество монокарбоновой кислоты, смесь нагревали до 60-70 °С на протяжении 3 ч при постоянном перемешивании до полного растворения полученного осадка. Далее добавляли эквимолярное количество сульфата железа. Выпавший осадок фильтровали, сушили, измельчали, промывали несколько раз ацетоном для полного удаления избытка монокарбоновой кислоты и оставляли сушить на воздухе. Далее отмытый от кислоты осадок несколько раз промывали водой для удаления сульфата натрия и оставляли сушиться на воздухе. Далее полученный осадок выдерживали в вакуумном сушильном шкафу при Т = 45 °С на протяжении 3 ч. Олеат и линолеат железа получали по модифицированной методике с использованием тройной системы «вода — метиловый спирт — гексан» [ 8 ]. Монокарбоновую кислоту смешивали с эквимолярным количеством гидрооксида натрия, добавляли раствор сульфата железа в мольном отношении железо : монокарбоксилат натрия = 1 : 3 и растворяли в тройной системе с расслаиванием, состоящей из метилового спирта, гексана и дистиллированной воды. Затем реакционную смесь при постоянном перемешивании на магнитной мешалке нагревали до 70 °С и выдерживали в течении 3 ч при данной температуре с обратным холодильником. Далее отделяли органическую фазу, промывали водой и сушили до постоянного значения массы сначала на воздухе, затем в вакуумном сушильном шкафу при Т = 45 °С на протяжении 3 ч. ИК-спектры образцов в виде таблеток с KBr регистрировали в области 4000-500 см -1 на ИК-Фурье- спектрометре, модель “EQUINOX 55”, фирма “Bruker” (Германия). Элементный анализ проводили на автоматическом элементном CHNS-анализаторе, фирма “Thermo Finnigan” (Италия). Содержание железа определяли прямым титрованием Трилоном Б с сульфосалициловой кислотой при нагревании [9]. Термоаналитические исследования карбоксилатов железа проводили на дериватографе системы Паулик — Паулик — Эрдей (Q-1500 D, фирма “МОМ”, Венгрия) при нагревании образцов на воздухе (порошки, m = 0,03-0,04 г) со скоростью 10°С/мин в интервале 20-500 °C. Рентгенофазовый анализ выполняли на рентгеновском дифрактометре «ДРОН-4.0» с использованием монохроматизированного CoKa-излучения. Для интерпретации дифракционного спектра использовали пакет программ [ 1 0 ]. 713