КВАНТОВО-ХІМІЧНИЙ АНАЛІЗ АНТИПІРЕНОВОГО ТА ІНГІБУВАЛЬНОГО ВПЛИВУ КУПРУМ(ІІ) ХЛОРИДУ НА ГОРІННЯ НІТРОГЕНВМІСНИХ ОРГАНІЧНИХ РЕЧОВИН

Abstract

Вступ. Проведення систематичних досліджень взаємодії солей d-металів, зокрема купрум(II) хлориду, з амінами – це важливий етап на шляху до встановлення механізму антипіренової дії сполук купруму(ІІ) на горіння органічних амінів, які використовують як затвердники епоксидних смол. В цьому плані неорганічні солі купруму(ІІ) мають надзвичайно велику перспективу застосування як антипіренові добавки до епоксидних смол, оскільки вони здатні ефективно призупиняти процеси горіння як органічних амінів, так і епоксіамінних композицій. У свою чергу вплив процесів комплексоутворення на сповільнення горіння органічних амінів відіграє чималу роль і під час інгібування горіння нітрогенвмісних вуглеводнів солями купруму. Втім, сам механізм інгібування горіння органічних вуглеводнів водними розчинами солей купруму(ІІ) має доволі складну природу і визначається хімічним складом внесеного в полум’я розчину солі (тобто схильністю складових частин солі-інгібітора до комплексоутворення) та фізико- хімічними процесами (випаровування, термічної дисоціації, атомізації, іонізації тощо), що відбуваються в полум’ї.Мета. Квантово-хімічними та термохімічними обчисленнями змоделювати взаємодію рера з CuCl2 з подальшим використанням отриманої інформації для проведення глибокого аналізу змін енергетичного стану реагентів і сполук, які утворюються під час формування металкоординованих епоксіамінних композицій та їхнього горіння. Методи. Моделювання процесів комплексоутворення, що відбуваються в системі [рера – CuCl2], та їх впливу на зниження горючості отриманих металкоординованих епоксіамінних композицій здійснювали методом DFT, використовуючи обмежений формалізм B3LYP з набором орбітальних базисів 6-31G*.Результати. В результаті проведених квантово-хімічних обчислень були отримані значення енергій хімічних зв’язків, що виникають в хелатних комплексах, з допомогою яких було здійснено термохімічне моделювання антипіренового впливу CuCl2 на горючість модифікованих епоксіамінних композицій. Параметри пожежонебезпеки досліджуваних речовин й матеріалів оцінювали за стандартною ентальпією утворення речовин в газоподібному стані та стандартною ентальпією згоряння речовин (або теплотою згоряння). Висновки. Завдяки квантово-хімічному моделюванню процесів, які протікають під час формування металкоординованих епоксіамінних композицій в системах [ЕД – рера – CuCl2], встановлено, що перебіг процесу структурування супроводжується утворенням хелатного комплексу [Cu(eda)2]Cl2, в координаційному вузлі якого відбувається суттєвий перерозподіл електронної густини між атомом Cu(II) неорганічної солі і атомами N аміну. Цей хелатний комплекс бере участь в структуруванні епоксіамінних композицій як антипірен-затвердник. Доведено, що інкорпорування антипірену-затвердника в епоксиполімерну матрицю сприяє зниженню горючості полімерних матеріалів на основі епоксіамінних композицій, модифікованих CuCl2.