Фосфонсірке қышқылының антипирендік қасиеттерін зерттеу

1. Тақырыбы: Фосфонсірке қышқылының антипирендік қасиеттерін зерттеу. Секция: Химия.

ҚР Білім және Ғылым Министрлігі.
Қарағанды облысының Білім Басқармасы.
Жамбыл атындағы ММИ.
Тақырыбы: Фосфонсірке қышқылының
антипирендік қасиеттерін зерттеу.
Секция: Химия.
Орындағандар: 9 «В» сынып оқушылары
Досова Асима
Жарылгапова Балауса
Жоба жетекшісі: Файзуллина Іңкәр

2. Кіріспе

Қазіргі уақытқа дейін химиктердің назарын аударған элементорганикалық қосылыстардың
әртүрлі типтерінің ішінде фосфорорганикалық қосылыстар маңызды орын алады. Теориялық
тұрғыдан едәуір қызығушылық туғыза отырып, фосфорорганикалық қосылыстар сонымен
бірге, іс жүзінде де зор маңызға ие. Олар дәрілік препараттар, инсектицидтер, фунгицидтер,
пластификаторлар мен тұрақтандырғыштар ретінде, беттік-белсенді заттар, экстрагенттер,
катализаторлар, отқа төзімді фосфорорганикалық полимерлі материалдарды синтездеуге
арналған мономерлер, жағушы майларға қосымшалар, материалдарға жанбайтын қасиет
беретін қоспалар, синтетикалық шайырлар және т.б. ретінде кең қолданыс тапқан.
Іс жүзінде қолданудың үлкен мүмкіндіктері фосфорорганикалық қосылыстар химиясының
қарқынды түрде дамуына әкелді. Бұрыннан белгілі және жаңадан ашылған әдістердің
көмегімен фосфордың көптеген жаңа органикалық туындылары алынды; фосфорорганикалық
қосылыстардың әртүрлі кластарының реакциялық қабілеттілігі жөніндегі мәселелер кеңінен
зерттелді, осындай қосылыстардың құрылымы мен олардың реакция механизмдері бағытында
қызығушылық туғызатын нәтижелер алынды.
Фосфордың органикалық туындыларын практикалық пайдаланудағы маңызды жетістіктер және
фосфор қосылыстарының өмірлік маңызды процестердегі маңызды ролі осы қосылыстардың
химиясына деген қызығушылықты арттыра түседі. Соңғы он жылдықтарда
фосфорорганикалық қосылыстардың препаративті химиясы үлкен маңызға ие болды, көптеген
мақалалар мен монографияларда жүйеге келтіріліп жалпыланған орасан зор тәжірибелік
материал жинақталды.
Қазіргі кезде фосфорорганикалық қосылыстар химиясы едәуір қарқынды жылдамдықпен дамып
келеді. Бұл, ең алдымен, олардың теориялық және, әсіресе, практикалық маңызымен
түсіндіріледі. Өздерінің пайдалы қасиеттерінің арқасында фосфорорганикалық қосылыстар
осындай мәнге ие болған. Фосфорорганикалық қосылыстардың ауыл шаруашылығында
инсектицидтер, көз ауруларын, қатерлі ісікті емдеуде дәрілік заттар, кен өндіру өнеркәсібінде
флотореагенттер, полимерлердің тұрақтандырғыштары, жағушы майларға антиоксиданттар
ретінде, жанбайтын материалдарды жасап шығаруда кең қолданылатыны белгілі. Оларды іс
жүзінде қолдану салалары жыл сайын артып келеді.

3. Кіріспе

Антипирендер деп (гректің anti- -қарсылық мәнді қосымша және руr – от
сөздерінен) (жану ингибиторлары) органикалық текті материалдардың
жанғыштығын төмендететін, материалдардың отқа төзімділігін арттырытын
заттарды түсінеді.
Антипирендерді енгізу тәсілі қорғалатын материалдың түрінен тәуелді болады.
Осылайша, ағашты антипирен ерітіндісімен сулайды немесе бетіне құрамында
антипирен болатын бояуды жағады. Синтетикалық полимерлерге
антипирендер оларды алу сатысында, одан әрі өңдеу сатысында (мысалы,
талшық жасау кезінде) немесе дайын бұйымға енгізілуі мүмкін.
Сіңдіру әдісімен оттан қорғау материалға арнайы заттарды – антипирендерді
енгізуге негізделген. Бұл әдіс құрылыс нысандарын жерігілікті оттан қорғауды
қамтамасыз етеді. Бұл жағдайда материал тек жалын таралған жерге дейін
күйіп кетеді.
Осы жұмыстың мақсаты синтезделген фосфорорганикалық қосылыстардың
антипиренді қасиеттерін зерттеу болып келеді. Қойылған мақсат келесі
мәселелерді шешуді көздейді:
Потенциалды түрде антипирендік қасиеттерге ие болатын фосфонсірке
қышқылының синтезі.

4. Барысы

Диизопропилфосфиттің синтезі
PCl3 + 3(i-C3H7)OH →
(i- C3H7 O)2P(O)H + i- C3H7Cl +
2HCl
0-50C
33,58 г (0,24 моль) 96% изопропил спиртіне араластыра
отырып 100 г(0,73 моль) үшхлорлы фосфорды қосып, 05°С тепературада 1,5сағ қоямыз.Хлорлы изопропил және
хлорсутекті вакуумдағы сорғылау насоспен айырады.
Тұнбаны вакуумда айдайды. Нәтижесінде, 68-70°С (9 мм
сын.бағ.), 1,4086 өзіне тән жағымды иісі бар, түссіз
сұйықтық күйінде қосылыс 13,00 г (76%) түзіледі.

5. Фосфорорганикалық қосылыстар.

1 Ф О С Ф О Р О Р ГА Н И К А Л Ы Қ Қ О С Ы Л Ы С Т А Р
1 . 1 Ф О С Ф О Н К А Р Б О Н Қ Ы Ш Қ Ы Л Д А Р Ы Т У РА Л Ы Ж А Л П Ы М Ә Л І М Е Т
1 . 2 А Н Т И П И Р Е Н Д Е Р Т У РА Л Ы Ж А Л П Ы М Ә Л І М Е Т
1 . 2 . 1 П О Л И М Е Р Л І М АТ Е Р И А Л Д А Р Д Ы Ң Ж А Н У Ы Н Т Е Ж Е Й Т І Н З АТ Т А Р Д Ы Ң
ЖІКТЕЛУІ
1 . 2 . 2 Ж А Н УД Ы Т Е Ж Е Г І Ш Т Е Р
1 . 2 . 3 А Н Т И П И Р Е Н Д Е У Ш І Қ Ұ РА М Д А Р, Ж А Н У Т Е Ж Е Г І Ш Т Е Р І Н І Ң
СИНЕРГИСТЕРІ
Ж Ә Н Е Т Ұ РА Қ Т А Н Д Ы Р Ғ Ы Ш Т А Р Ы
1 . 2 . 4 А Н Т И П И Р Е Н Д Е У Ш І М О Д И Ф И К АТ О Р Л А Р
1 . 3 О Р ГА Н И К А Л Ы Қ З АТ Т А Р Д Ы Ң Ж А Н Ғ Ы Ш Т Ы Ғ Ы Н Т Ө М Е Н Д Е Т У
ТӘСІЛДЕРІ
1 . 3 . 1 А Н Т И П И Р Е Н Д І Қ О С П А Л А РД Ы Е Н Г І З У
1 . 3 . 2 А Н Т И П И Р Е Н - Р Е А Г Е Н Т Т Е РД І Ң Қ ОЛ Д А Н У Ы
1 . 4 А Ғ А Ш Т Ы О Т Т А Н Қ О Р Ғ АУ Т Ә С І Л Д Е Р І М Е Н Ш А РА Л А Р Ы
1 . 4 . 1 К О Н С Т Р У К Ц И Я Л А Р Ж Ә Н Е Б Е Т Т Е Р Д І Д А Й Ы Н Д АУ Ғ А Қ О Й Ы Л АТ Ы Н
ТА Л А П ТА Р
1 . 4 . 2 . О Т Т А Н Қ О Р Ғ АУ З АТ Т А Р Ы , О Л А Р Д Ы Д А Й Ы Н Д АУ Ж Ә Н Е Ж А Ғ У
Т Е Х Н ОЛ О Г И Я С Ы

6. 1 Фосфорорганикалық қосылыстар  1.1 Фосфонкарбон қышқылдары туралы жалпы мәлімет

1 Фосфорорганикалық қосылыстар
1.1 Фосфонкарбон қышқылдары туралы жалпы мәлімет
1924 ж. швед ғалымы Ниленнің еңбегі жарық көрді. Сол еңбегінде ол фосфокарбон қышқылдарының
бірқатар эфирлерін алу әдістері сипатталған. 1914 ж. «Галоидорынбасылған май қышқылдары
эфирлерінің фосфорлы қышқыл эфирлеріне әсері туралы» жұмыс жарық көрді. Бұл жұмыста
галоидоорынбасылған май қышқылдары эфирлерінің фосфорлы қышқыл эфирлерімен әрекеттескенде
жалпы түрі (RO)2PO(RCOOR) қышқылдар эфирлері келесі сұлба бойынша алынады:
Барлық жағдайда фосфонкарбон қышқылдарының сәйкесті эфирлері алынды, маңызды физикалық
тұрақтылар дәл анықталды: қайнау температуралары, меншікті салмақтары, және эфирлердің құрамы
сәйкесті талдау әдістерімен дәлелденді.
Алынған фосфонкарбон қышқылдарының эфирлерін зерттеумен қатар аталған эфирлердің сабындану
өнімдері, яғни негізінде фосфонкарбон қышқылдары мен олардың тұздары зерттелген.
Фосфонкарбон қышқылдары эфирлерінің сабындану өнімдерін және басқа да қасиеттерін зерттеу бойынша
аяқталмаған жұмыстардың жариялануы Нилен еңбегінің жарық көруімен байланысты.
Сол еңбегінде Нилен осы әдіспен қатар фосфонкарбон қышқылдары эфирлерін алу үшін түрледірілген
Михаэлис пен Беккер әдісін келтіреді және оны этилфосфон қышқылының этилді эфирін алу үшін
қолданады. Фосфонкарбон қышқылдарының эфирлерін алу үшін Нилен диэтилфосфорлы қышқылдың
натрийлі туындыларына галоидоорынбасылған май қышқылдарының эфирлерімен әсер еткен:
RCOOR'Hal + NaPO(OC2H5)2 = NaCl + RCOOR'PO(OC2H5)2
Осындай жолмен Нилен фосфонқұмырсқа және фосфонсірке қышқылдарының этилді эфирлерін алды.

7. 1.2 Антипирендер туралы жалпы мәлімет

Материалдардың отқа төзімділігін арттыру үшін арнайы
заттар – антипирендерді қолданады. Антипирендерді
қолдану материал құрамына енгізілетін оңай балқитын
заттардың (мысалы, бор қышқылынң тұздары – бура,
фосфор және кремний қышқылдарының тұздары:
диаммоний фосфат, аммофос, күкіртқышқылды
аммоний) балқуына немесе қыздыру кезінде жануды
жалғастырмайтын газдарды (мысалы, аммиак, күкіртті
газ) бөліп шығаратын заттардың ыдырауына негізделген.
Бірінші жағдайда жылудың бір бөлігі антипирендерді
балқытуға жұмсалады, бұл тұтану температурасын
жоғарылатады, ал екінші жағдайда тұздардың ыдырауы
кезінде бөлініп шығатын газдар жалынның таралуына
кедергі жасайды.

8.

9. Антипирендерге қойылатын талаптар:

Қорғалатын материалдың жануына кедергі болу;
Металл бөліктерінің коррозиясын тудырмау;
Әсерінің ұзақтығы;
Ағаштың гигроскопиялық қасиеттерін арттырмау;
Адамдар мен жануарлар үшін улы болмау;
Ағашқа жағылған лак-бояу беттеріне әсер етпеу;
Сіңдірілетін материалдың биотұрақтылығын қамтамасыз ету (өз бетінше немесе бірге енгізілетін
антисептиктермен);
Материалды механикалық өңдеу кезінде қиындықтар тудырмау;
Сіңдірілетін материалдың қасиеттеріне әсерін тигізбеу;
Қымбат болмау;
Ең жақсы антипирендердің бірі қыздырғанда ағашты қорғаушы қабықпен жабатын фосфор тотықтарын
және жанбайтын газ аммиакты түзетін диаммоний фосфаты (NH4)2HPO4 (аммоний фосфорқышқылды екі
алмастырылған) болып келеді. диаммоний фосфаты әдетте аммоний сульфатымен (NH4)2SO4 қоспада
қолданылады.
Сонымен қатар фосфор қышқылды натрийдің аммоний сульфатымен қоспасы жақсы антипирен болып
келеді.
Антипирен ретінде бураның бор қышқылымен қоспасы да пайдалануы мүмкін (1:1 қатынаста).
Ағаш құрылыстарды от және шіруден сақтау үшін антипирендердің құрамына антипирендердің оттан
қорғаушы қасиеттеріне әсер етпейтін антисептиктер қосу керек (мысалы, фторлы натрий) .

10. 1.2.1 Полимерлі материалдардың жануын тежейтін заттардың жіктелуі.

1) түріне қарай;
2) бағытталуына қарай;
3) материалдың құрамында әрекет ету механизміне
байланысты;
4) жануды тежейтін немесе модификациялаушы агенттің
құрамындағы негізгі әрекет етуші элемент немесе топқа
байланысты.

11. 1.2.2 Жануды тежегіштер

Жалпы бағытталған жану тежегіштері әртүрлі материалдардың жанғыштығын тиімді
төмендететін заттарға жатады. Алайда олардың тиімді әрекет етуі көп жағдайда
материалдың түріне байланысты болады.
Жалпы бағытталған жану тежегіштері ретінде ең жиі гексабромбензол, пентабромтолуол
және басқа да ароматты бромдалған және хлорланған қосылыстарды, хлорпарафинді,
хлорланған полиэтиленді, полфинилхлоридті, поливинилбромидті, галогенделген
фосфорлы қосылыстарды, мысалы, трис(2,3-дибромпропил) фосфат, три(хлор-этил)
фосфат, галогенделген полифосфаттар, фосфазендер, фосфорлы қышқылдардың
амидтері, сияқты фосфоразоты заттарды, ароматты фосфаттар сияқты фосфорлы
заттарды, қызыл фосфорды, трис (оксиметил)фосфоний тотығын,
тетракис(оксиметил)фосфоний хлоридін пайдаланады. Жанғыштығын төмендету әсері
тек жануды тежегіштің концентрациясы және түрімен ғана емес, материалдың түрімен де
анықталады. Әдетте термопласттардың жанғыштығын төмендету термореактивті
материалдаға қарағанда қиын болып келеді, себебі реактопласттарда молекулалардың
орналасуы термопласттар мен эластомерлерге қарағанда әлдеқайда тығыз болып келеді.
Жануды тежегіштер әрекетінің тиімділігі материалдың түрінен тәуелді болады
(пластмасса, эластомер, мата, пенопласт және т.б.). Резиналар және каучуктар үшін
жануды тежегіштер ретінде хлорпарафинді, құрамында хлор немесе бром болатын
полимерлерді, бромдалған эпоксидті шайырларды, фосфазендерді және сонымен қатар
пластификаторлар болып келетін фосфаттардың пайдаланады. Маталар мен
талшықтардың жанғыштығын төмендету үшін оларды фосфордың аммонийлі
тұздарының ерітінділерімен, фосфонийлі қосылыстардың әртүрлі аминдермен
қоспаларымен, азотты қосылыстармен төмендетеді.

12. 1.2.4 Антипирендеуші модификаторлар

Көптеген композициялар үшін жанғыштығын төмендетудің және отқа төзімділігін
арттырудың ең тиімді әдісі композициядағы материалдардың немесе полимерлі
байланыстырушының модификациясы болып келеді. Модификация материалдарда
жүретін қатаю, полимераналогтық айналулар есебінен, немесе полимерлер түзілуідің
басқа реакцияларында компоненттердің өзгеруі есебінен жүруі мүмкін. Бұл
реакцияларда бастапқы заттар болатын және материалға оның жанғыштығын
төмендететін фрагменттерді енгізуге көмектесетін заттарды антипирендер немесе
антипирендеуші модификаторлар деп атайды. Әдетте антипирендеуші
модификаторлар реакциялық қабілетті заттар болып келеді, мысалы,
галогенангидридтер, құрамында галоген немесе фосфор немесе екеуі де болатын
қышқылдардың эфирлері мен ангидридтері, галогенді, фосфорлы, фосфоргалогенді,
фосфоразотты қосылыстардың гидроксилді туындылары, құрамында жоғары аталған
элементтер болатын қанықпаған қосылыстар, белсенді топтары бар олигомерлі немесе
полимерлі қосылыстар. Көп жағдайда антипирендеуші құрамдар белгілі
композицияларға талғамды әсер етеді. Әдетте антипирендеуші модификаторлар
реакциялық қабілетті заттар болып келеді.
Антипирендеуші модификаторлардың көбі полимераналогтық айналулар,
сополимеризация, сополиконденсация реакцияларында қолданылады .