chemicallytechFine Chemical TechnologiesТонкие химические технологии2410-65932686-7575MIREA – Russian Technological University (RTU MIREA).10.32362/2410-6593-2024-19-4-360-371FGQTQYchemicallytech-2127Research ArticleSYNTHESIS AND PROCESSING OF POLYMERS AND POLYMERIC COMPOSITESСИНТЕЗ И ПЕРЕРАБОТКА ПОЛИМЕРОВ И КОМПОЗИТОВ НА ИХ ОСНОВЕN-[(1RS)-Camphan-2-ylidene]-4-ethoxyaniline and its reduction product as stabilizers of nitrile butadiene rubbersN-[(1RS)-Камфан-2-илиден]-4-этоксианилин и продукт его восстановления как стабилизаторы бутадиен-нитрильных резинhttps://orcid.org/0009-0002-6088-2132НилидинД. А.NilidinD. A.

Нилидин Дмитрий Андреевич - ассистент, кафедра «Химия и технология переработки эластомеров», Scopus Author ID 57210897476.

400005, Волгоград, пр-т им. В.И. Ленина, д. 28

Dmitry A. Nilidin - Assistant, Chemistry and Technology of Elastomer Processing Department, Scopus Author ID 57210897476, RSCI SPIN-code 5156-4095.

28, pr. im. Lenina, Volgograd, 400005

dmitriy.nilidin@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0001-6511-5835ВаниевМ. А.VanievM. A.

Ваниев Марат Абдурахманович - д.т.н., доцент, заведующий кафедрой «Химия и технология переработки эластомеров», Scopus Author ID 14063995400.

400005, Волгоград, пр-т им. В.И. Ленина, д. 28

Marat A. Vaniev - Dr. Sci. (Eng.), Head of the Department of Chemistry and Technology of Elastomer Processing, Scopus Author ID 14063995400.

28, pr. im. Lenina, Volgograd, 400005

vaniev@vstu.ruhttps://orcid.org/0000-0001-6456-0910ВернигораА. А.VernigoraA. A.

Вернигора Андрей Александрович - аспирант, кафедра «Органическая химия», Scopus Author ID 57191338560.

400005, Волгоград, пр-т им. В.И. Ленина, д. 28

Andrey A. Vernigora - Postgraduate Student, Organic Chemistry Department, Scopus Author ID 57191338560.

28, pr. im. Lenina, Volgograd, 400005

vernigora.andreyy@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0002-4205-0810ДавиденкоА. В.DavidenkoA. V.

Давиденко Андрей Владимирович - студент, Scopus Author ID 57604966600.

400005, Волгоград, пр-т им. В.И. Ленина, д. 28

Andrey V. Davidenko - Student, Scopus Author ID 57604966600.

28, pr. im. Lenina, Volgograd, 400005

davidencko.andrey2017@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0003-3380-0568СалыкинН. А.SalykinN. A.

Салыкин Никита Андреевич - студент, Scopus Author ID 57415508300.

400005, Волгоград, пр-т им. В.И. Ленина, д. 28

Nikita A. Salykin - Student, Scopus Author ID 57415508300.

28, pr. im. Lenina, Volgograd, 400005

behefun@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0003-3428-4059МиньТхуи ДангMinhThuy Dang

Тхуи Данг Минь - научный сотрудник, Институт тропического материаловедения.

63, Nguyen Van Huyen St., Cau Giay, Hanoi

Thuy Dang Minh - Researcher, Institute for Tropical Materials Science.

63, Nguyen Van Huyen St., Cau Giay, Hanoi

thuybsu@gmail.comГубинС. Г.GubinS. G.

Губин Сергей Геннадиевич - начальник климатической испытательной станции Кон Зо, Институт тропического материаловедения.

119071, Москва, Ленинский проспект, д. 33

Sergey G. Gubin - Head of the Can Gio climate testing station, Institute for Tropical Materials Science

119071, Moscow, Leninsky prospekt, 33

sgubin@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0002-0980-6591НоваковИ. А.NovakovI. A.

Новаков Иван Александрович - академик РАН, д.х.н., профессор, президент, Scopus Author ID 7003436556, ResearcherID I-4668-2015.

400005, Волгоград, пр-т им. В.И. Ленина, д. 28

Author ID 7003436556, ResearcherID I-4668-2015.

28, pr. im. Lenina, Volgograd, 400005

president@vstu.ruВолгоградский государственный технический университетРоссияVolgograd State Technical UniversityRussian FederationИнститут тропического материаловедения, Совместный Российско-Вьетнамский Тропический научно-исследовательский и технологический центрВьетнамInstitute of Tropical Materials Science, Joint Vietnam-Russia Tropical Science and Technology Research CenterViet Nam202412092024194360371Copyright © Nilidin D.A., Vaniev M.A., Vernigora A.A., Davidenko A.V., Salykin N.A., Minh T., Gubin S.G., Novakov I.A., 20242024Нилидин Д.А., Ваниев М.А., Вернигора А.А., Давиденко А.В., Салыкин Н.А., Минь Т., Губин С.Г., Новаков И.А.Nilidin D.A., Vaniev M.A., Vernigora A.A., Davidenko A.V., Salykin N.A., Minh T., Gubin S.G., Novakov I.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.finechem-mirea.ru/jour/article/view/2127Objectives

Objectives. To investigate the protective efficacy of unreduced and reduced forms of the condensation product of D,L-camphor and p-ethoxyaniline in nitrile butadiene rubber formulations when compared with the conventional stabilizer N-isopropyl-N′-phenyl- p-phenylenediamine aged under laboratory and in situ climatic conditions in the tropics.

Methods

Methods. The thermostabilizing effect of the condensation product of D,L-camphor and p-ethoxyaniline was evaluated by means of infrared spectroscopy using the dynamics of changes in the absorption bands of carbonyl and hydroxyl groups. The features of rubber vulcanization were studied by means of rotorless rheometry. Changes in the physical and mechanical properties of rubbers and degree of cross-linking were evaluated after thermo-oxidative aging in laboratory conditions. They also took into account the results of longterm exposure of samples in undeformed and deformed state in a tropical climate, taking into account meteorological data of the Can Gio climatic testing station.

Results

Results. It was found for the first time that condensation products of D,L-camphor and p-ethoxyaniline exhibit a stabilizing effect in formulations of rubbers based on polar nitrile butadiene rubber.

Conclusions

Conclusions. According to the results of laboratory and in situ tests, the study established that the use of N-[(1RS,2RS)-camphan-2-yl]- 4-ethoxyaniline (reduced form) as an antifatigue agent is preferable. This is due to the presence of a mobile hydrogen atom at the nitrogen atom. The protective effect is manifested in terms of the better preservation of elastic-strength properties of rubbers with less change in hardness.

Цели

Цели. Исследовать эффективность защитного действия невосстановленной и восстановленной форм продукта конденсации D,L-камфоры и п-этоксианилина в рецептурах резин на основе бутадиен-нитрильных каучуков в сравнении с традиционным стабилизатором N-изопропил-N′-фенил-п-фенилендиамином, состаренных в лабораторных и натурных климатических условиях тропиков.

Методы

Методы. Оценку термостабилизирующего влияния продукта конденсации D,L-камфоры и п-этоксианилина проводили методом инфракрасной спектроскопии по динамике изменения полос поглощения карбонильных и гидроксильных групп. Особенности вулканизации резин изучали методом безроторной реометрии. Изменение физико-механических свойств резин и степени поперечного сшивания оценивали после термоокислительного старения в лабораторных условиях, а также по результатам длительной экспозиции образцов в недеформированном и деформированном состояниях в тропическом климате с учетом метеоданных климатической испытательной станции Кон Зо.

Результаты

Результаты. Впервые установлено, что продукты конденсации D,L-камфоры и п-этоксианилина проявляют стабилизирующее действие в рецептурах резин на основе полярного бутадиен-нитрильного каучука.

Выводы

Выводы. По результатам лабораторных и натурных испытаний выявлено, что в качестве противостарителя наиболее предпочтительно использование N-[(1RS,2RS)-камфан-2-ил]-4-этоксианилина (восстановленная форма), что связано с наличием подвижного атома водорода при атоме азота. Защитный эффект проявляется в лучшем сохранении упруго-прочностных свойств резин при меньшем изменении твердости.

продукт конденсации DL-камфоры и п-этоксианилинабутадиен-нитрильный каучукпротивостарительэкспозиция в тропическом климатеcondensation product of DL-camphor and p-ethoxyanilinenitrile butadiene rubberantifatigue agentexposure in tropical climateИсследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда № 22-13-20062, https://rscf.ru/ project/22-13-20062/, и гранта Администрации Волгоградской области по соглашению № 2 от 10.06.2022 г. Авторы выражают благодарность проекту «Создание эластомерных материалов, обеспечивающих мультипликативный эффект в области повышения эффективности работы оборудования и техники, эксплуатируемых в условиях тропического климата» (Эколан Т-1.5) и сотрудникам климатической испытательной станции Кон Зо РоссийскоВьетнамского тропического центра в г. ХошиминеThe study was funded by the Russian Science Foundation grant No. 22-13-20062, https://rscf.ru/ project/22-13-20062/, and the Volgograd Oblast Administration grant under Agreement No. 2 dated June 10, 2022. The authors thank the staff of the “Creation of elastomeric materials providing a multiplicative effect in the field of increasing the efficiency of equipment and machinery operated in tropical climate conditions” (Ecolan T-1.5) project and the staff of the Can Gio climatic testing station at the Joint Vietnam–Russia Tropical Science and Technology Research Center in Ho Chi Minh CityReferencesПиотровский К.Б., Тарасова З.Н. Старение и стабилизация синтетических каучуков и вулканизаторов. М.: Химия; 1980. 264 с.Piotrovskii K.B., Tarasova Z.N. Starenie i stabilizatsiya sinteticheskikh kauchukov i vulkanizatorov (Aging and Stabilization of Synthetic Rubbers and Vulcanizers). Moscow: Khimiya; 1980. 264 p. (in Russ.).Резниченко С.В., Морозов Ю.Л. (ред.). Большой справочник резинщика; в 2-х ч. Ч. 1. Каучуки и ингредиенты. М.: ООО «Издательский центр «Техинформ» МАИ; 2012. 774 с.Reznichenko S.V., Morozov Yu.L. (Eds.) Bol’shoi spravochnik rezinshchika (Large Rubber Manufacturer’s Reference Book): in 2 v. V. 1. Kauchuki i ingredienty. (Caoutchouches and Ingredients). Moscow: Tehinform MAI; 2012. 774 p. (in Russ.).Цвайфель Х., Маер Р.Д., Шиллер М. Добавки к полимерам. Справочник: пер. с англ. 6-го изд. Узденский В.Б., Григоров А.О. (ред.). СПб.: ЦОП «Профессия»; 2016. 1088 с. ISBN 978-5-91884-008-5Zweifel H., Maier R.D., Schiller M. Dobavki k polimeram. Spravochnik (Plastics Additives. Handbook). 6th ed. Uzdenskii V.B., Grigorov A.O. (Eds.).: transl. from Engl. St. Petersburg: Professiya; 2016. 1088 p. ISBN 978-5-91884-008-5 (in Russ.). [Zweifel H., Maier R.D., Schiller M. Plastics Additives. Handbook: 6th ed. Hanser; 1248 p.]Winfield S. Age Resistor: Пат. US 2211629, МПК C08K5/29; Заяв. 09.07.1936; Опубл. 13.08.1940. https://worldwide.espacenet.com/publicationDetails/biblio?II=0&ND=3&adjacent=true&locale=en_EP&FT=D&date=19400813&CC=US& NR=2211629A&KC=AWinfield S. Age Resistor: US Pat. 2211629, Int. Cl. C08K5/29; Appl. 09.07.1936; Publ. 13.08.1940. https://worldwide.espacenet.com/publicationDetails/biblio?II=0&ND=3&adjacent=true&locale=en_EP&FT=D&date=19400813&CC=US&NR=2211629A&KC=ALove B.E., Ren J. Synthesis of Sterically Hindered Imines. J. Org. Chem. 1993;58(20):5556–5557. https://doi.org/10.1021/jo00072a051Love B.E., Ren J. Synthesis of Sterically Hindered Imines. J. Org. Chem. 1993;58(20):5556–5557. https://doi.org/10.1021/jo00072a051Вернигора А.А., Брунилин Р.В., Бурмистров В.В., Давиденко А.В., Навроцкий М.Б., Салыкин Н.А., Чернышов В.В., Новаков И.А. Новый эффективный подход к получению анилов камфоры и фенхона в условиях гомогенного катализа. Доклады Российской академии наук. Химия, науки о материалах. 2023;512(1):52–58. https://doi.org/10.31857/S2686953522600775VernigoraA.A., Brunilin R.V., BurmistrovV.V., DavidenkoA.V., Navrotskij M.B., Salykin N.A., Chernyshov V.V., Novakov I.A. New Efficient Approach to the Preparation of (+)-Camphor and (–)-Fenchone Anils under Homogeneous Catalysis Conditions. Dokl. Chem. 2023;512(1):260–265. https://doi.org/10.1134/s0012500823600700 [Original Russian Text: Vernigora A.A., Brunilin R.V., Burmistrov V.V., Davidenko A.V., Navrotskij M.B., Salykin N.A., Chernyshov V.V., Novakov I.A. New Efficient Approach to the Preparation of (+)-Camphor and (–)-Fenchone Anils under Homogeneous Catalysis Conditions. Doklady Rossiiskoi Akademii Nauk. Khimiya, Nauki o Materialakh. 2023;512(1):52–58 (in Russ.).]Брунилин Р.В., Вернигора А.А., Вострикова О.В., Давиденко А.В., Навроцкий М.Б., Салыкин Н.А., Новаков И.А. Исследование и сравнительная оценка методов восстановления (гет)арилиминов монотерпеноидных кетонов каркасного строения. Известия Академии Наук. Серия химическая. 2022;71(8):1662–1669.Brunilin R.V., Vernigora A.A., Vostrikova O.V., Davidenko A.V., Nawrozkij M.B., Salykin N.A., Novakov I.A. Development and competitive evaluation of methods for the reduction of (het)arylimines of cage-structured monoterpenoid ketones. Russ. Chem. Bull. 2022;71(8):1662–1669. https://doi.org/10.1007/s11172-022-3576-1 [Original Russian Text: Brunilin R.V., Vernigora A.A., Vostrikova O.V., DavidenkoA.V., Nawrozkij M.B., Salykin N.A., Novakov I.A. Development and competitive evaluation of methods for the reduction of (het)arylimines of cage-structured monoterpenoid ketones. Izvestiya Akademii Nauk. Seriya Khimicheskaya. 2022;71(8):1662–1669 (in Russ.).]Вернигора А.А., Давиденко А.В., Салыкин Н.А., Брунилина Л.Л., Небыков Д.Н., Лавренов С.Н., Исакова Е.Б., Тренин А.С., Нефедов А.А., Краснов В.И., Половяненко Д.Н., Новаков И.А. Производные анилина, содержащие каркасный монотерпеноидный фрагмент при атоме азота: синтез и исследование антибактериальных свойств. Известия Академии Наук. Серия химическая. 2024;73(1):168–178. https://doi.org/10.1007/s11172-0244129-6Vernigora A.A., Davidenko A.V., Salykin N.A., Brunilina L.L., Nebykov D.N., Lavrenov S.N., Isakova E.B., Trenin A.S., Nefedov A.A., Krasnov V.I., Polovyanenko D.N., Novakov I.A. Aniline derivatives containing a cage monoterpenoid fragment at the nitrogen atom: synthesis and study of antibacterial properties. Russ. Chem. Bull. 2024;73(1):168–178. https://doi.org/10.1007/s11172-024-4129-6 [Original Russian Text: Vernigora A.A., Davidenko A.V., Salykin N.A., Brunilina L.L., Nebykov D.N., Lavrenov S.N., Isakova E.B., Trenin A.S., Nefedov A.A., Krasnov V.I., Polovyanenko D.N., Novakov I.A. Aniline derivatives containing a cage monoterpenoid fragment at the nitrogen atom: synthesis and study of antibacterial properties. Izvestiya Akademii Nauk. Seriya Khimicheskaya. 2024;73(1):168 (in Russ.).]Da Silva E.T., Araújo A.da S., Moraes A.M., de Souza L.A., Lourenço M.C.S., de Souza M.V.N., Wardell J.L., Wardell S.M.S.V. Synthesis and Biological Activities of Camphor Hydrazone and Imine Derivatives. Sci. Pharm. 2016;84(3):467–483. https://doi.org/10.3390/scipharm84030467Da Silva E.T., Araújo A.da S., Moraes A.M., de Souza L.A., Lourenço M.C.S., de Souza M.V.N., Wardell J.L., Wardell S.M.S.V. Synthesis and Biological Activities of Camphor Hydrazone and Imine Derivatives. Sci. Pharm. 2016;84(3):467–483. https://doi.org/10.3390/scipharm84030467Яровая О.И., Салахутдинов Н.Ф. Моно- и сесквитерпены в качестве стартовой платформы для создания противовирусных средств. Успехи химии. 2021;90(4):488–510. https://doi.org/10.1070/RCR4969Yarovaya O.I., Salakhutdinov N.F. Monoand sesquiterpenes as a starting platform for the development of antiviral drugs. Russ. Chem. Rev. 2021;90(4):488–510. https://doi.org/10.1070/RCR4969 [Original Russian Text: Yarovaya O.I., Salakhutdinov N.F. Monoand sesquiterpenes as a starting platform for the development of antiviral drugs. Uspekhi Khimii. 2021;90(4):488–510 (in Russ.). https://doi.org/10.1070/RCR4969 ]Вернигора А.А., Нилидин Д.А., Давиденко А.В., Фан Нгок Ту, Губин С.Г., Губина Е.В., Ваниев М.А., Новаков И.А. Влияние анилов D,L-камфоры на термоокислительную стойкость резины на основе бутадиеннитрильного каучука. Известия ВолгГТУ. 2021;252(5):47–52. https://doi.org/10.35211/1990-5297-2021-5-252-47-52Vernigora A.A., Nilidin D.A., Davidenko A.V., Fan Ngok Tu, Gubin S.G., Gubina E.V., Vaniev M.A., Novakov I.A. Influence of anyles D,L-camphora on thermal oxidating stability of butadiene rubber based elastomer. Izvestiya VolgGTU = Izvestia VSTU. 2021;252(5):47–52 (in Russ.). https://doi.org/10.35211/1990-5297-2021-5-252-47-52Кулезнев В.Н., Шершнев В.А. Химия и физика полимеров. M.: Лань; 2014. 368 с. ISBN 978-5-8114-1779-7Kuleznev V.N., Shershnev V.A. Khimiya i fizika polimerov (Chemistry and Physics of Polymers). Moscow: Lan; 2014. 368 p. (in Russ.). ISBN 978-5-8114-1779-7Аверко-Антонович И.Ю., Бикмуллин Р.Т. Методы исследования структуры и свойств полимеров. Казань: Изд-во КГТУ; 2002. 604 с. ISBN 5-7882-0221-3Averko-Antonovich I.Yu., Bikmullin R.T. Metody issledovaniya struktury i svoistv polimerov (Methods of Research of Structure and Properties of Polymers). Kazan: KGTU; 2002. 604 р. (in Russ.). ISBN 5-7882-0221-3Кузьминский А.С. (ред.). Старение и стабилизация полимеров. М.: Химия; 1966. 212 с.Kuzminskii A.S. (Ed.). Starenie i stabilizatsiya polimerov (Aging and Stabilization of Polymers). Moscow: Khimiya; 1966. 212 p. (in Russ.).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.