vestichИзвестия Национальной академии наук Беларуси. Серия химических наукProceedings of the National Academy of Sciences of Belarus, Chemical Series1561-83312524-2342The Republican Unitary Enterprise Publishing House "Belaruskaya Navuka"10.29235/1561-8331-2025-61-2-118-125vestich-950Research ArticleОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯORGANIC CHEMISTRYПолучение канифольноцитраконовых аддуктов в качестве модификаторов эластомерных композицийRosin-citraconic anhydride adducts as modifiers of elastomeric compositionshttps://orcid.org/0009-0001-1616-7011БейМ. П.BeiM. P.

Бей Максим Петрович – кандидат химических наук, ведущий научный сотрудник.

ул. Ф. Скорины, 36, 220084, Минск

Maksim P. Bei – Ph. D. (Chemistry), Leading Researcher, Institute of Chemistry of New Materials of the National Academy of Science of Belarus.

36, F. Skorina Str., 220084, Minsk

bey@ichnm.byhttps://orcid.org/0009-0005-2383-5451ЮвченкоА. П.YuvchenkoA. P.

Ювченко Анатолий Петрович – кандидат химических наук, доцент, ведущий научный сотрудник.

ул. Ф. Скорины, 36, 220084, Минск

Anatolij P. Yuvchenko – Ph. D. (Chemistry), Associate Professor, Leading Researcher, Institute of Chemistry of New Materials of the National Academy of Science of Belarus.

36, F. Skorina Str., 220084, Minsk

mixa@ichnm.byhttps://orcid.org/0000-0001-7290-1199ПрокопчукН. Р.ProkopchukN. R.

Прокопчук Николай Романович – член-корреспондент НАН Беларуси, доктор химических наук, профессор, профессор кафедры.

ул. Свердлова, 13а, 220006, Минск

Nikolaj R. Prokopchuk – Corresponding Member of the National Academy of Sciences of Belarus, D. Sc. (Chemistry), Professor, Professor of the Department, Belarusian State Technological University.

13a, Sverdlov Str., 220006, Minsk

tnsippm@belstu.byhttps://orcid.org/0000-0002-1720-2229ВишневскийК. В.VishnevskiiK. V.

Вишневский Константин Викторович – кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры.

ул. Свердлова, 13а, 220006, Минск

Konstantin V. Vishnevskii – Ph. D. (Engineering), Associate Professor, Associate Professor of the Department, Belarusian State Technological University.

13a, Sverdlov Str., 220006, Minsk

vik@belstu.byИнститут химии новых материалов Национальной академии наук БеларусиInstitute of Chemistry of New Materials of the National Academy of Sciences of BelarusБелорусский государственный технологический университетBelarusian State Technological University202529052025612118125Copyright © Бей М.П., Ювченко А.П., Прокопчук Н.Р., Вишневский К.В., 20252025Бей М.П., Ювченко А.П., Прокопчук Н.Р., Вишневский К.В.Bei M.P., Yuvchenko A.P., Prokopchuk N.R., Vishnevskii K.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestichem.belnauka.by/jour/article/view/950

Взаимодействием смоляных кислот канифоли с цитраконовым ангидридом при 140–180 °С в течение 2–8 ч синтезированы канифольноцитраконовые аддукты с различным содержанием цитраконопимаровой кислоты (от 30 до 55 %). При обработке канифольноцитраконовых аддуктов первичными алифатическими аминами (октил-, октадециламин) и анилином получены соответствующие азотсодержащие производные. Исследованы термостойкость канифольноцитраконовых аддуктов и их модифицирующее действие на свойства ненаполненных эластомерных композиций и наполненных резиновых промышленных смесей и их вулканизатов. Установлено, что наиболее эффективным модификатором является канифольноцитраконовый аддукт, содержащий 55 % октилимида цитраконопимаровой кислоты (ОКЦА) с повышенной термоустойчивостью (265 °С). Данная добавка снижает вязкость по Муни до 30 %, увеличивает на 40 % скорость вулканизации производственных шинных резиновых смесей, что снижает энергоемкость технологических процессов. Модификатор ОКЦА улучшает свойства резины: повышает ее стойкость к действию повышенных температур (90 °С) в паровоздушной среде с увеличением прочности связи с текстильным кордом на 43,8 %; снижает тангенс угла механических потерь до 0,235, что позволяет уменьшить теплообразование при динамических воздействиях на изделие; повышает сопротивление к истиранию на 14 % и стойкость к тепловому старению на 10 %.

By reacting of rosin resin acids with citraconic anhydride at 140–180 °C for 2–4 hours, rosin-citraconic anhydride adducts with varying contents of citraconopimaric acid (from 30 to 55 %) were synthesized. When treating rosin-citraconic anhydride adducts with primary aliphatic amines (octyl-, octadecylamine) and aniline, the corresponding nitrogen-containing derivatives were obtained. The thermal stability of rosin-citraconic anhydride adducts and their modifying effect on the properties of unfilled elastomer compositions and filled industrial rubber mixtures and their vulcanizates were studied. It has been established that the most effective modifier is a rosin-citraconic anhydride adduct containing 55 % citraconopimaric acid octylimide (ORCA) with increased thermal stability (265 °C). This additive reduces Mooney viscosity by up to 30 % and increases the vulcanization rate of production tire rubber compounds by 40 %, which reduces the energy intensity of technological processes. The ORCA modifier improves the properties of rubber: it increases the resistance of rubber to high temperatures (90 °C) in a steam-air environment with an increase in the strength of the bond between rubber and textile cord by 43.8 %; reduces the mechanical loss tangent to 0.235, which makes it possible to reduce heat generation under dynamic influences on the product; increases abrasion resistance by 14 % and resistance to thermal aging by 10 %.

канифольцитраконовый ангидридканифольноцитраконовый аддуктцитраконопимаровая кислотарезиновая смесьвулканизатвязкость по Мунискорость вулканизациисвойства резиныrosincitraconic anhydriderosin-citraconic anhydride adductcitraconopimaric acidrubber blendvulcanizateMooney viscosityvulcanization raterubber propertiesReferencesPanda, H. Handbook of Oleoresin and Pine chemicals (rosin, terpene derivatives, tall oil, resin & dimer acids) / H. Panda. – Asia Pacific Business Press, 2008. – 608 p.Panda H. Handbook of Oleoresin and Pine chemicals. Asia Pacific Business Press, 2008. 608 p.Композиционные материалы с применением высокоэффективных заменителей канифоли / Н. Р. Прокопчук, А. Ю. Клюев, А. Б. Радбиль. – Минск: Белорус. гос. технол. ун-т, 2023. – 167 с.Prokopchuk N. R., Klyuev A. Yu., Radbil A. B. Composite materials using highly effective rosin substitutes. Minsk, Belarusian state technological university, 2023. 167 p. (in Russian).Kuenz, A. Biotechnological production of itaconic acid – things you have to know / A. Kuenz, S. Krull // Applied Microbiology and Biotechnology. – 2018. – Vol. 102, № 9. – P. 3901−3914. https://doi.org/10.1007/s00253-018-8895-7Kuenz A., Krull S. Biotechnological production of itaconic acid – things you have to know. Applied Microbiology and Biotechnology, 2018, vol. 102, no. 9, pp. 3901−3914. https://doi.org/10.1007/s00253-018-8895-7Patent United States 5491215, IPK С07C51/56. Preparation of citraconic anhydride: № US19580730258: filing date 30.07.1958: publ. date 27.12.1960 / Marshall H. ; аpplicant Pfizer & Co.Marshall H. Preparation of citraconic anhydride. Patent USA, no. 5491215. Publ date 27 December 1960.Патент BY 13646, МПК7 C07D307/00, 493/00. Способ получения цитраконопимаровой кислоты : № а 20071579 : заявлено 19.12.2007 : опубл. 30.10.2010 / Бей М. П., Ювченко А. П.; заявитель Ин-т химии новых материалов НАН Беларуси. – URL: https://by.patents.su/4-13646-sposob-polucheniya-citrakonopimarovojj-kisloty.html (дата обращения: 15.06.2024)Bei M. P., Yuvchenko A. P. The method for preparation of citraconopimaric acid. Patent Republic of Belarus, no. 13646. Publ. date 30 October 2010 (in Russian).Новые аддукты скипидара, канифоли с цитраконовым ангидридом и итаконовой кислотой / М. П. Бей, Н. В. Пучкова, А. П. Ювченко, А. В. Барановский // Весцi Нацыянальнай акадэміі навук Беларусі. Серыя хiмічных навук. – 2018. – Т. 54, № 4. – С. 434–441. https://doi.org/10.29235/1561-8331-2018-54-4-434-441Bei M. P., Puchkova N. V., Yuvchenko A. P., Baranovsky A. V. New adducts of turpentine and rosin with citraconic anhydride and itaconic acid. Vestsi Natsyyanal’nai akademii navuk Belarusi. Seryya khimichnykh navuk = Proceedings of the National Academy of Sciences of Belarus. Chemical series, 2018, vol. 54, no. 4, pp. 434–441 (in Russian). https://doi.org/10.29235/1561-8331-2018-54-4-434-441Bei, M. P. The synthesis and properties of new oxygen- and nitrogen containing terpene acid derivatives / M. P. Bei, A. P. Yuvchenko // Chemistry and Technology of Plant Substances / ed. A. V. Kutchin, L. N. Shishkina, L. I. Weisfeld. – Toronto, New Jersey: Apple Academic Press, 2017. – P. 47–74. https://doi.org/10.1201/9781315207469-4Bei M. P., Yuvchenko A. P. The synthesis and properties of new oxygen- and nitrogen containing terpene acid derivatives. Kutchin A. V., Shishkina L. N., Weisfeld L. I. (ed.). Chemistry and Technology of Plant Substances. Toronto, New Jersey, Apple Academic Press, 2017, pp. 47–74. https://doi.org/10.1201/9781315207469-4Bei, M. P. Synthesis and properties of new derivatives of maleopimaric and citraconopimaric acids / M. P. Bei, A. P. Yuvchenko, O. V. Sokol // Весцi Нацыянальнай акадэміі навук Беларусі. Серыя хiмічных навук. – 2017. – № 2. – С. 111–125.Bei M. P., Yuvchenko A. P., Sokol O. V. Synthesis and properties of new derivatives of maleopimaric and citraconopimaric acids. Vestsi Natsyyanal’nai akademii navuk Belarusi. Seryya khimichnykh navuk = Proceedings of the National Academy of Sciences of Belarus. Chemical series, 2017, no. 2, pp. 111–125.Бей, М. П. Синтез новых имидов и имидоамидов цитраконопимаровой кислоты / М. П. Бей, А. П. Ювченко // Весцi Нацыянальнай акадэміі навук Беларусі. Серыя хiмічных навук. – 2023. – Т. 59, № 1. – С. 35–41. https://doi.org/10.29235/1561-8331-2023-59-1-35-41Bei M. P., Yuvchenko A. P. Synthesis of new imides and imidoamides of citraconopimaric acid. Vestsi Natsyyanal’nai akademii navuk Belarusi. Seryya khimichnykh navuk = Proceedings of the National Academy of Sciences of Belarus. Chemical series, 2023, vol. 59, no. 2, pp. 111–125 (in Russian). https://doi.org/10.29235/1561-8331-2023-59-1-35-41Бей, М. П. Цитраконопимаровая кислота: получение и свойства / М. П. Бей, А. П. Ювченко // Альтернативные источники сырья и топлива: тез. докл. IX Междунар. науч.-техн. конф., Минск, 17–20 окт. 2023 г. / НАН Беларуси, Ин-т химии новых материалов; редкол.: В. Е. Агабеков [и др.]. – Минск, 2023. – С. 33–35.Bei M. P., Yuvchenko A. P. Citraconopimaric acid: preparation and properties. Al’ternativnye istochniki syr’ya i topliva: tez. dokl. IX Mezhdunar. nauch.-tekhn. konf., Minsk, 17–20 okt. 2023 g. [Alternative sources of raw materials and fuel: Abstracts of the IX International Scientific and Technical Conference, Minsk, October 17–20, 2023]. Minsk, 2023, pp. 33–35 (in Russian).Определение методом ЯМР состава бальзамов из живицы сосны обыкновенной / Е. Д. Скаковский, Л. Ю. Тычинская, О. А. Гайдукевич [и др.] // Журнал прикладной спектроскопии. – 2008. − Т. 75, № 3. – С. 411−415.Skakovskii E. D., Tychinskaya L. Yu., Gaidukevich O. A., Kozlov N. G., Klyuev A. Yu., Lamotkin S. A., Shpak S. I., Rykov S. V. NMR determination of the composition of balsams from scotch pine resin. Journal of Applied Spectroscopy, 2008, vol. 75, no. 3, pp. 439−443. https://doi.org/10.1007/s10812-008-9065-yLanglois, L. V. Action de l’acide p-nitroperbenzoique sur composes d’addition de Diels-Alder en serie diterpenique. Ouverture cis d’une fonction epoxyde. Numerotation des diterpenes pontes / L.V. Langlois, B. Gastambide // Bulletin de la Société Chimique de France. – 1965. – № 10. – P. 2966−2971.Langlois N., Gastambide B. Action de l’acide p-nitroperbenzoique sur composes d’addition de Diels-Alder en serie diterpenique. Ouverture cis d’une fonction epoxyde. Numerotation des diterpenes pontes. Bulletin de la Société Chimique de France, 1965, no. 10, pp. 2966−2971 (in French).Некоторые особенности свойств эластомерных композиций с азотсодержащими аддуктами канифоли / К. В. Вишневский, Н. Р. Прокопчук, М. П. Бей [и др.] // Вестник Казанского технологического университета. – 2015. – Т. 18, № 2. – С. 206−209.Vischnevskii K. V., Prokopchuk N. R., Bei M. P., Puchkova N. V., Yuvchenko A. P., Schkodich V. F. Some features of the properties of elastomer compositions with nitrogen-containing addukts of rosin. Vestnik Kazanskogo technologicheskogo universiteta = Proceedings of Kazan Technological University, 2015, vol. 18, no. 2, pp. 2006–2009 (in Russian).Исследование влияния продуктов взаимодействия азотсодержащих соединений с аддуктами канифоли на переработку эластомерных композиций / К. В. Вишневский, Н. Р. Прокопчук, М. П. Бей [и др.] // Труды БГТУ. Химия, технология органических веществ и биотехнология. – 2016. – № 4. – С. 137–143.Vischnevskii K. V., Prokopchuk N. R., Bei M. P., Puchkova N. V., Yuvchenko A. P. The study of influence of nitrogen containing rosin adducts derivatives on technical properties of elastomeric compounds. Trudy Belorusskogo gosudarstvennogo tehnologicheskogo universiteta. Khimiya, tekhnologiya organicheskikh veshchestv i biotekhnologiya = Proceedings of BSTU. Chemistry, organic substances technology and biotechnology, 2016, no. 4, pp. 137–143 (in Russian).Влияние диеновых аддуктов канифоли и их азотсодержащих производных на свойства эластомерных композиций / Н. Р. Прокопчук, К. В. Вишневский, Э. Т. Крутько [и др.] // Полимерные материалы и технологии. – 2018. – Т. 4, № 3. – С. 66–71. https://doi.org/10.32864/polymmattech-2018-4-3-66-71Prokopchuk N. R., Vishnevskii K. V., Krut’ko E. T., Bei M. P., Yuvchenko A. P., Piakarski N. S. The effect of diene adducts of rosin and their nitrogen-containing derivatives on the properties of elastomeric compositions. Polymer materials and technologies, 2018, vol. 4, no. 3, pp. 66–71 (in Russian). https://doi.org/10.32864/polymmattech-2018-4-3-66-71Патент BY 23018, МПК C08L9/00, C08K3/01, C08K5/00. Резиновая смесь: № а 20180509 : заявлено 13.12.2018: опубл. 30.06.2020 / Н. Р. Прокопчук, К. В. Вишневский, Э. Т. Крутько, Я. М. Прокопович, М. П. Бей, А. П. Ювченко; заявители Белорус. гос. технол. ун-т, Ин-т химии новых материалов НАН Беларуси. – 5 с.Prokopchuk N. R., Vishnevskii K. V., Krut’ko E. T., Prokopovich Ya. M., Bei M. P., Yuvchenko A. P. Rubber blend. Patent Republic of Belarus, no. 23018. Publ. date 30 June 2020 (in Russian).

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