Серегин Владимир Олегович - аспирант кафедры физической химии им. Я.К. Сыркина.
119571, Москва, пр-т Вернадского, д. 86
Vladimir O. Seregin - Postgraduate Student, Department of Physical Chemistry.
86, Vernadskogo pr., Moscow 119571
Пестов Сергей Михайлович - доктор химических наук, профессор кафедры физической химии им. Я.К. Сыркина, Scopus Author ID: 6507847129; ResearcherlD: G-9361-2017.
119571, Москва, пр-т Вернадского, д. 86
Sergei M. Pestov - Dr of Sci. (Chemistry), Professor of the Ya.K. Syrkin Department of Physical Chemistry, Scopus Author ID: 6507847129; ResearcherID: G-9361-2017.
86, Vernadskogo pr., Moscow 119571
Зубаиров Рустам Маратович – студент.
119571, Москва, пр-т Вернадского, д. 86
Rustam M. Zubairov – Student.
86, Vernadskogo pr., Moscow 119571
Objective. The work’s objective is to develop methods for the thermodynamic modeling of systems of liquid crystal - organic solvent.
Methods. Four binary systems of nematic 4-pentyloxybenzoic acid (5OBA) with n-alkanes (hexadecane, octadecane, icosane, and docosane) were investigated via thermal analysis methods (differential thermal analysis, polarization microscopy, visual polythermal analysis, and the polytherm solubility method). The accuracy in determining phase transitions temperatures is within 0.3 K. To describe the phase equilibria, models based on the Hildebrand and Hansen solubility parameters were used. Hansen solubility parameters were estimated using the Stefanis scheme. Hildebrand solubility parameters, molar volumes, and vaporization enthalpies were calculated using a group contribution scheme.
Results. Phase equilibria in the systems of 5OBA with n-alkanes were studied. Four T-x diagrams were obtained by thermal analysis methods, coordinates of invariant points (eutectics and metatectics) were determined in the systems. A linear dependence of the metatectic coordinate (х1 is a fraction of 5OBA, mol. %) on the number of C atoms in the alkane (N) was established: x1 = -0.3131 x N + 85.467. Solubility polytherms of 5OBA with solvents of different polarity were obtained: n-alkanes (hexane, octane), cyclohexane, aromatic compounds (benzene, toluene, and o-xylene), chlorobenzene, ethyl acetate, acetone, 1,4-dioxane, alcohols (propan-2-ol, propan-1-ol, butan-1-ol), and acetonitrile. The dependence of 5OBA’s solubility on the difference in the solubility parameters of the components and the distance Ra was established.
Conclusions. The model for regular solutions based on solubility parameters allows us to calculate the solubility polytherms of mesogens and to select solvents for the purification of mesogens by the mass crystallization method. The best solubility of 4-pentyloxybenzoic acid at 298 K appears in chlorobenzene.
Целью работы является разработка методов термодинамического моделирования систем жидкий кристалл - органический растворитель.
Методами термического анализа (дифференциальный термический анализ, поляризационная микроскопия, визульно-политермический анализ и метод политерм растворимости) исследованы 4 бинарные системы нематической 4-пентилоксибензойной кислоты (5OBA) с н-алканами (гексадекан, октадекан, эйкозан, докозан). Точность определения температур фазовых переходов - в пределах 0.3 К. Для моделирования политерм растворимости 5OBA использована модель регулярных растворов на основе параметров растворимости Гильдебранда и Хансена. Параметры растворимости Хансена мезогенов рассчитаны по групповой схеме Стефаниса. Параметры растворимости Гильдебранда, мольные объемы, и энтальпии испарения рассчитаны по схеме групповых вкладов.
Результаты. Методами термического анализа исследованы, фазовые равновесия в системах 5OBA с н-алканами. Получены 4 Т-х-диаграммы, определены координаты нонвариантных точек (эвтектики и метатектики) в системах. Установлена линейная зависимость координаты метатектики (х1 - доля 5OBA, мол. %) от количества атомов С в алкане (N): х1 = -0.3131 х N + 85.467. Получены политермы растворимости 5OBA с растворителями разной полярности: н-алканы (гексан, октан), циклогексан, ароматические (бензол, толуол, о-ксилол), хлорбензол, этилацетат, ацетон, 1,4-диоксан, спирты (пропан-2-ол, пропан-1-ол, бутан-1-ол), ацетонитрил. Установлена зависимость растворимости 5OBA от разницы в параметрах растворимости компонентов и приведенного радиуса.
Заключение. Модель регулярных растворов с использованием параметров растворимости позволяет рассчитать политермы растворимости мезогенов и подобрать растворители для очистки мезогенов методом массовой кристаллизации. Лучшая растворимость при 298 К 4-пентилоксибензойной кислоты - в хлорбензоле.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.