Дослідження хімічно-фізичних особливостей похідних бурого вугілля для оцінки потенціалу їх гібридної функціональності

Abstract

У статті показано, що попри наявність досліджень з модифікації різних типів полімерних матеріалів бурим вугіллям та його похідними (зокрема доведено, що додавання бурого вугілля до полімерів може вплинути на їх біодеградацію), існує подальша необхідність у вивченні фізико-хімічних особливостей гібридної функціональності цих матеріалів по відношенню до широкого кола матеріалів. Проведено аналіз бурого вугілля та його похідних у вигляді гумінових кислот в аспекті їх використання для гібридної модифікації різнофункціональних матеріалів. Тематика дослідження пов’язана з неенергетичним та непаливним напрямком використання викопного вугілля. Цей напрямок відноситься до найперспективніших, оскільки дозволяє отримувати товарну продукцію підвищеного попиту, вартість якої значно перевищує вартість вихідної сировини. Шляхом виконання якісних, кількісних та спектроскопічних аналізів гумінових кислот різних типів бурого вугілля доведено, що вони мають значну гібридну функціональність за рахунок наявності великої кількості різних функціональних груп у своєму складі. Показано, що до найхарактерніших функціональних груп гумінових кислот бурого вугілля належать фенольні гідроксильні −OH групи, карбоксильні –COOН, –NH2 деформаційні групи, аліфатичні =CO групи, тощо. Це визначає здатність гумінових кислот бурого вугілля виступати гібридними модифікаторами по відношенню до широкого кола речовин за рахунок наступних механізмів: хімічної взаємодії, диполь-дипольної взаємодії у вигляді систем водневих зв’язків, конфірмаційних змін структури різних матеріалів та речовин. Також встановлено, що високу гібридну функціональність гумінових кислот бурого вугілля зумовлює їх полярність, котра значною мірою підвищує реактивність активних периферичних груп.The article shows that despite the existence of studies on the modification of various types of polymeric materials with lignite and its derivatives (in particular, it has been proven that the addition of lignite to polymers can affect their biodegradation), there is a further need to study the physicochemical features of the hybrid functionality of these materials in relation to a wide range of materials. The paper analyzes lignite and its derivatives in the form of humic acids in terms of their use for hybrid modification of multifunctional materials. The subject of the study is related to the non-energy and nonfuel use of fossil coal. This area is one of the most promising, as it allows to obtain marketable products of high demand, the cost of which is much higher than the cost of the raw materials. By performing qualitative, quantitative, and spectroscopic analyses of humic acids of different types of lignite, it has been proved that they have a significant hybrid functionality due to the presence of a large number of different functional groups in their composition. It has been shown that the most characteristic functional groups of lignite humic acids include phenolic hydroxyl -OH groups, carboxyl -COOН, -NH2 deformation groups, aliphatic =CO groups, etc. This determines the ability of lignite humic acids to act as hybrid modifiers in relation to a wide range of substances through the following mechanisms: chemical interaction, dipole-dipole interaction in the form of hydrogen bond systems, and configuration changes in the structure of various materials and substances. It has also been found that the high hybrid functionality of lignite humic acids is determined by their polarity, which significantly increases the reactivity of active peripheral groups.