Preview

Тонкие химические технологии

Расширенный поиск

Фазовые равновесия в системах 4-пентилоксибензойной кислоты с длинноцепочечными н-алканами

https://doi.org/10.32362/2410-6593-2019-14-6-66-75

Полный текст:

Аннотация

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.

Об авторах

В. О. Серегин
МИРЭА - Российский технологический университет (Институт тонких химических технологий имени М.В.Ломоносова)
Россия

Серегин Владимир Олегович - аспирант кафедры физической химии им. Я.К. Сыркина.

119571, Москва, пр-т Вернадского, д. 86



С. М. Пестов
МИРЭА - Российский технологический университет (Институт тонких химических технологий имени М.В.Ломоносова)
Россия

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



Р. М. Зубаиров
МИРЭА - Российский технологический университет (Институт тонких химических технологий имени М.В.Ломоносова)
Россия

Зубаиров Рустам Маратович – студент.

119571, Москва, пр-т Вернадского, д. 86



Список литературы

1. История кафедры физической химии Московского института тонких химических технологий им. М.В. Ломоносова. ВестникМИТХТ. 2010;Юбилейный выпуск:32-36.

2. Флид В.Р. Естественно-научный факультет - молодость с вековыми традициями. Вестник МИТХТ. 2010;Юбилейный выпуск:44-63.

3. Pestov S. Physical properties of liquid crystals. Landolt-Boemstein. Numerical data and functional relationships in science and technology. New Series. V. VIII/5A. Berlin-Heidelberg: Springer, 2003. 498 p.

4. Томилин М.Г., Пестов С.М. Свойства жидкокристаллических материалов. СПб.: Политехника; 2005. 296 с.

5. Молочко В.А., Пестов С.М. Фазовые равновесия и термодинамика систем с жидкими кристаллами. М.: МИТ -ХТ; 2003. 242 с.

6. Mo J., Milleret G., Nagaraj M. Liquid crystal nanoparticles for commercial drug delivery. Liquid Crystals Rev. 2017;5(2):69-85. https://doi.org/10.1080/21680396.2017.1361874

7. Shibaev V.P., Bobrovsky A.Yu. Liquid crystalline polymers: Development trends and photocontrollable materials. Russ. Chem. Rev. 2017;86(11):1024-1072. https://doi.org/10.1070/RCR4747

8. Musevic I. Liquid-crystal micro-photonics. Liquid Crystals Rev. 2016;4(1):1-34. https://doi.org/10.1080/21680396.2016.1157768

9. Pestov S.M., Tomilin M.G. Increasing the viewing angles in displays based on liquid crystals. Review. J. Optic. Technol. 2012;79(9):576-587. https://doi.org/10.1364/JOT.79.000576

10. Cham Q. Li. (Ed.) Nanoscience with liquid crystals. From self-organized nanostructures to applications. N.Y.: Springer; 2014. 420 p.

11. Беляев В.В., Чилая ГС. Жидкие кристаллы в начале XXI века. М.: ИИУ МГОУ; 2017. 142 с. ISBN 978-57017-2785-2

12. Беляев В.В. Жидкокристаллические дисплеи. Технологии настоящего и будущего. Часть 2. Новые технологии и области применения ЖК-дисплеев. Электроника: Наука, технология, бизнес. 2015;(10):124-131.

13. Pongali Sathya Prabu N., Madhu Mohan M.L.N. Thermal and dielectric investigations on supramolecular hydrogen bonded liquid crystals. Molecular Crystals and Liquid Crystals. 2012;569(1):72-91. https://doi.org/10.1080/15421406.2012.703035

14. Petrov M., Katranchev B., Rafailov P.M. The unique physical properties of the hydrogen bonded in dimers liquid crystals. IOP Conf. Series: Journal of Physics. 2017;780:012012. https://doi.org/10.1088/1742-6596/780/1/012012

15. Subhasri P., Vasanthi T., Vijayakumar VN. Investigation on induced non-tilted smectic A* and thermochromic effect in tilted smectic C* phase of linear double hydrogen bonded ferroelectric liquid crystals. J. Korean Phys. Soc. 2019;74(4):368-373. https://doi.org/10.3938/jkps.74.368

16. Amabilino D.B., Smith D.K., Steed J. W. Supramolecular materials. Chem. Soc. Rev. 2017; 46(9):2404-2420. https://doi.org/10.1039/C7CS00163K

17. Chandrasekar G., Pongali Sathya Prabu N., Madhu Mohan M.L.N. Calorimetric investigations of hydrogen-bonded liquid crystal binary mixtures. J. Therm. Anal. Calorim. 2018;134(3):1799-1822. https://doi.org/10.1007/s10973-018-7688-7

18. Surekha M., Ashok Kumar A.V.N., Chalapathy P.V., Muniprasad M., Potukuchi D.M. Synthesis and phase transition characterization by polarized optical microscopy and differential scanning calorimetry in hydrogen bonded chiral liquid crystal series: M*SA:nOBAs. Molecular Crystals and Liquid Crystals. 2018;668(1):1-28. https://doi.org/10.1080/15421406.2018.1555350

19. Rajanandkumar R., Pongali Sathya Prabu N., Madhu Mohan M.L.N. Characterization of hydrogen bonded liquid crystals formed by suberic acid and alkyl benzoic acids. Molecular Crystals and Liquid Crystals. 2013;587(1):60-79. https://doi.org/10.1080/15421406.2013.821383

20. Subhapriya P., Sadasivam K., Madhu Mohan M.L.N., Vijayanand P.S. Experimental and theoretical investigation of p-n alkoxybenzoic acid based liquid crystals - A DFT approach. Spectrochimica Acta. Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy. 2014;123:511-523. https://doi.org/10.1016/j.saa.2014.01.074

21. Hart E., Lee G., Qian E., Jodray M., Barrera M., Fischer R., Che M., Liu Y, Zha O., Woods D., Acree W.E. Jr., Abraham M.H. Determination of Abraham model solute descriptors for 4-tert-butylbenzoic acid from experimental solubility data in organic monosolvents. Phys. & Chem. Liquids. 2018;57(4):445-452. https://doi.org/10.1080/00319104.2018.1482552

22. Reyes C.G., Baller J., Araki T., Lagerwall J.P.F. Isotropic-isotropic phase separation and spinodal decomposition in liquid crystal-solvent mixtures. Soft Matter. 2019;15:6044-6054. https://doi.org/10.1039/c9sm00921c

23. Беляев В.В., Гребенкин М.Ф., Лисецкий Л.Н. Влияние процессов димеризации на свойства смесей алкилбензойных и алкилциклогексанкарбоновых кислот. Журн. физ. химии. 1988:62:3087-3088.

24. Nosikova L.A., Kochetov A.N., Kudryashova Z.A., Melnikov A.B., Churakov A.V, Kuzmina L.G. Molecular and crystal structure of the cocrystal of p-n-heptyloxybenzoic acid - p-n-hexyloxybenzoic acid, obtained in the system of mesomorphic acids. Crystallography Rep. 2018;63(6):909-915. https://doi.org/10.1134/S1063774518060238

25. Bhagavath P., Mahabaleshwara S. Mesomorphism in binary mixtures of 4-((hexylimino)methyl) benzoic acid and 4-alkyloxybenzoic acids. J. Therm. Anal. Calorim. 2017:129(1);339-345. https://doi.org/10.1007/s10973-017-6105-y

26. Ilyin S., Konstantinov I. Rheological evidence for the existence of subphases in the liquid crystalline 4-n-alkoxybenzoic acids. Liquid Crystals. 2015;43(3):369-380. https://doi.org/10.1080/02678292.2015.1116627

27. Ermakov S.F., Myshkin N.K. Liquid-crystal nanomaterials. Tribology and applications. N.Y.: Springer; 2018. 267 p.

28. Armarego W.L.E., Chai C.L.L. Purification of laboratory chemicals. 5th ed. Amsterdam: Butterworth Heinemann; 2003. 609 p.

29. Acree W.E. Jr., Chickos J.S. Phase change enthalpies and entropies of liquid crystals. J. Phys. Chem. Ref. Data. 2006;35(3):1051-1330. https://doi.org/10.1063/1.1901689

30. Lei Z., Chen B., Li C., Liu H. Predictive molecular thermodynamic models for liquid solvents, solid salts, polymers, and ionic liquids. Chem. Rev. 2008;108(4):1419-1455. https://doi.org/10.1021/cr068441+

31. Hansen C.M. (Ed.) Hansen Solubility Parameters. A User’s handbook. 2nd ed. Boca Raton: CRC Press; 2007. 544 p.

32. Stefanis E., Panayiotou C. Prediction of Hansen solubility parameters with a new group-contribution method. Int. J. Thermophys. 2008;29:568-585. https://doi.org/10.1007/s10765-008-0415-z


Дополнительные файлы

1. Рис. 6. Пoлитepмы pacтвopимocти 5OBA: – н-гeкcaн, – н-oктaн, – циклoгeкcaн, – бeнзoл, – тoлуoл, – пpoпaн-1-oл, – этилaцeтaт.
Тема
Тип Исследовательские инструменты
Посмотреть (22KB)    
Метаданные

Для цитирования:


Серегин В.О., Пестов С.М., Зубаиров Р.М. Фазовые равновесия в системах 4-пентилоксибензойной кислоты с длинноцепочечными н-алканами. Тонкие химические технологии. 2019;14(6):66-75. https://doi.org/10.32362/2410-6593-2019-14-6-66-75

For citation:


Seregin V.O., Pestov S.M., Zubairov R.M. Phase equilibria in 4-pentyloxybenzoic acid - long-chain n-alkane systems. Fine Chemical Technologies. 2019;14(6):66-75. (In Russ.) https://doi.org/10.32362/2410-6593-2019-14-6-66-75

Просмотров: 89


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2410-6593 (Print)
ISSN 2686-7575 (Online)