авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:   || 2 | 3 |

Разработка способа получения комплексных стабилизаторов поливинилхлорида на основе альфа-разветвленных монокарбоновых кислот

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

Нафиков Артур Булатович

РАЗРАБОТКА СПОСОБА ПОЛУЧЕНИЯ КОМПЛЕКСНЫХ СТАБИЛИЗАТОРОВ Поливинилхлорида НА ОСНОВЕ

АЛЬФА-РАЗВЕТВЛЕННЫХ МОНОКАРБОНОВЫХ КИСЛОТ

02.00.13 – «Нефтехимия»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Уфа – 2010

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Уфимский государственный нефтяной технический университет».

Научный руководитель доктор технических наук, профессор Гильмутдинов Амир Тимирьянович
Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Хлесткин Рудольф Николаевич доктор технических наук, профессор Дебердеев Рустам Якубович
Ведущая организация ГОУ ВПО «Башкирский государственный университет»

Защита состоится «24» ноября 2010 года в 12.00 на заседании совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 212.289.01 при ГОУ ВПО «Уфимский государственный нефтяной технический университет» по адресу: 420062, Республика Башкортостан, г. Уфа, ул. Космонавтов, 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «Уфимский государственный нефтяной технический университет».

Автореферат разослан «____» октября 2010 года.

Ученый секретарь совета Сыркин А.М.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы

Особое место в классе крупнотоннажных хлорорганических соединений, получаемых на основе продуктов нефтехимии, занимает поливинилхлорид (ПВХ), который является базовым сырьевым продуктом для производства полимерных материалов. Непрерывный рост производства ПВХ чрезвычайно остро ставит проблему стабилизации этого полимера из-за его аномально низкой стабильности в процессе хранения, переработки и эксплуатации. Благодаря эффективному защитному действию, комплексные стабилизаторы находят все более широкое применение при стабилизации ПВХ-композиций. Ассортимент комплексных стабилизаторов весьма ограничен и их приходится закупать в основном за рубежом, несмотря на наличие достаточно широкой сырьевой базы в России.

В основном это вызвано отсутствием современных технологий производства стабилизаторов. Промышленные способы получения традиционных стабилизаторов, в частности карбоксилатов Ме2+, моноэфиров глицерина на основе органических монокарбоновых кислот включают стадии нейтрализации, отмывки, осушки, осветления и сопровождаются образованием большого количества сточных вод.

Перспективным направлением научных исследований в области синтеза стабилизаторов является синтез комплексных стабилизаторов многофункционального действия, снижение стадийности процесса, а также использование доступного нефтяного сырья. Поэтому разработка малоотходных технологий получения комплексных стабилизаторов ПВХ, обеспечивающих энерго-, ресурсосбережение и экологическую безопасность на основе продукта нефтехимии – альфа-разветвленных насыщенных монокарбоновых кислот – является практически значимой и актуальной задачей.



Цель и задачи работы

Целью исследования является разработка современной технологии получения нетоксичных жидких комплексных стабилизаторов для ПВХ–композиций на основе альфа-разветвленных насыщенных монокарбоновых кислот (высшие изомерные кислоты - ВИК), обладающих многофункциональным действием.

В соответствии с целью были поставлены следующие задачи:

– разработка способа получения комплексных стабилизаторов ПВХ на основе ВИК – моноэфиров глицерина, кальциевых, магниевых, цинковых, кальций-цинковых, магний-цинковых солей, взаимодействием ВИК с соответствующими оксидами Ме2+ и глицерином;

– подбор оптимального качественного и количественного состава синергических добавок: антиоксидантов, эпоксистабилизаторов, ингибиторов реакции дегирохлорирования;

– изучение стабилизирующего действия комплексных стабилизаторов в поливинилхлоридных композициях и разработка практических рекомендаций по их применению.

Научная новизна

Впервые исследован процесс совместного получения стабилизаторов ПВХ – кальциевых, магниевых, цинковых, кальций-цинковых, магний-цинковых солей и моноэфира глицерина на основе ВИК, взаимодействием оксидов Ме2+ и глицерина с ВИК.

Впервые разработан новый метод совместного получения нетоксичных жидких комплексных стабилизаторов для поливинилхлорида «в одном реакционном объеме», взаимодействием альфа-разветвленных насыщенных монокарбоновых кислот фракции С10-С22 с оксидами кальция, магния, цинка, кальций-цинка, магний-цинка и глицерина, определены оптимальные условия процесса.

Проведена количественная оценка эффективности синергических добавок: эпоксидно-диановой смолы (ЭД-20), эпоксидированного соевого масла (ЭСМ), тринонилфенилфосфита (фосфит НФ), дифенилолпропана (ДФП) и разработан рецептурный состав комплексных стабилизаторов.

Практическая ценность

На основе выполненных исследований разработана малоотходная, энерго- и ресурсосберегающая технология производства комплексных стабилизаторов для ПВХ-композиций. Установлены оптимальные: температурно-временной режим проведения процесса, мольные соотношения реагентов и компонентов комплексных стабилизаторов для ПВХ-композиций.

Получены восемь новых марок комплексных стабилизаторов, имеющих перспективу использования в промышленности. Полученные стабилизаторы испытаны в научно-производственном центре Стерлитамакского ОАО «Каустик» в промышленных ПВХ-композициях: верхнего слоя линолеума, пленки марки «ОН», труб электротехнического назначения и пластизоли. Разработанные комплексные стабилизаторы обладают эффективностью, сравнимой с применяемыми при производстве ПВХ-материалов импортными аналогами. При введении комплексных стабилизаторов достигается одновременное улучшение цвето- и термостабильности, текучести расплава полимера, а также физико–механических свойств ПВХ–материалов.

Апробация работы

Представленные в диссертации результаты докладывались и обсуждались на XVIII Менделеевском съезде по общей и прикладной химии (г. Москва, 2007г.); на XII международной конференции молодых ученых и аспирантов «Синтез, исследование свойств, модификация и переработка высокомолекулярных соединений – IV Кирпичниковские чтения» (г. Казань, 2008 г.); на Всероссийской школе-конференции для студентов, аспирантов и молодых ученых «Фундаментальная математика и ее приложения в естествознании» (г.Уфа, 2007г.); на VIII Международной научной конференции «Современные проблемы истории естествознания в области химии, химической технологии и нефтяного дела» (г. Уфа, 2007 г.); на Всероссийской научной конференции, посвященной 40-летию кафедры высокомолекулярных соединений Башкирского государственного университета (г. Уфа, 2008 г.); на XXI Международной научно-технической конференции «Химические реактивы, реагенты и процессы малотоннажной химии «Реактив-2008»; на Международной научно-практической конференции «Нефтегазопереработка-2009» (г. Уфа, 2009 г.).

Публикации

По теме диссертации опубликовано 13 работ, в том числе 3 статьи в ведущих рецензируемых журналах в соответствии с перечнем ВАК Минобразования и науки РФ.

Структура диссертации

Работа изложена на __137__ страницах машинописного текста и состоит из введения, ____4_____ глав, включая __29_____ таблиц и _____19___ рисунков и приложения. Список литературы включает 147 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении показана актуальность диссертационного исследования, посвященного разработке малоотходной технологии производства комплексных стабилизаторов для ПВХ-композиции, сформулированы цель, задачи работы, научная новизна и практическая значимость.

В первой главе диссертации дан анализ имеющихся литературных данных по современному состоянию промышленности ПВХ, изложены проблемы, стоящие при их стабилизации, а также достижения в области синтеза и производства стабилизаторов. Литературный обзор охватывает работы по научным и прикладным исследованиям в данном направлении до 2009г. включительно.

Во второй главе описаны объекты исследования, методики проведения экспериментов и методы анализа целевых продуктов.

В третьей главе рассмотрены вопросы синтеза комплексных стабилизаторов на основе высших изомерных монокарбоновых кислот.

При производстве стабилизаторов ПВХ, в частности карбоксилатов Ме2+, моноэфиров глицерина используются органические монокарбоновые кислоты получаемые из растительных масел и животных жиров. Наиболее перспективным сырьем для синтеза стабилизаторов являются продукты нефтехимии – высшие альфа-разветвленные монокарбоновые кислоты (ВИК), которые могут быть успешно использованы взамен олеиновой и стеариновой кислот. ВИК в нашей стране стали доступными сравнительно недавно, после освоения на Стерлитамакском ОАО «Каустик» новой технологии их получения свободнорадикальным присоединением этилена к изомасляной кислоте.

Первым этапом работы стало синтез кальциевых, магниевых, цинковых, кальций-цинковых, магний-цинковых солей и моноэфира глицерина на основе ВИК известными методами с целью исследования в качестве термо- и механохимических стабилизаторов ПВХ. Для синтеза стабилизаторов использовали промышленную смесь ВИК фракции С10-С22 (кислотное число 240 мг КОН/г).

Была проведена серия опытов по синтезу моноэфира глицерина этерификацией ВИК глицерином при их мольном соотношении 1:1. Скорость реакции этерификации без катализатора мала, при температуре 200 С за 20 часов кислотное число снижается с 240 мг КОН/г до 12,4 мг КОН/г, что соответствует выходу моноэфира 94,8%. В отсутствии катализатора не удается достичь большой глубины превращения ВИК, поэтому этерификацию кислоты с глицерином проводили с использованием традиционных катализаторов этерификации: серной кислоты, n-толуолсульфокислоты, тетрабутоксититаната (ТБОТ), гидрооксида алюминия в количестве 0,8 % масс. В присутствии серной кислоты и n-толуолсульфокислоты процесс этерификации протекает с большей скоростью и сравнительно невысокой температуре 130-150С. Выход моноэфира за 5–6 часов достигается 98%. Целевой продукт выделяли нейтрализацией и промывкой эфира-сырца, что приводило к образованию большого количества сточных вод. Кроме того, при использовании катализаторов кислотного типа ухудшается цветность моноэфира глицерина на основе ВИК. В процессе этерификации ВИК глицерином высокую активность в качестве катализатора этерификации проявили ТБОТ, гидрооксид алюминия. При температуре 195 С выход моноэфира глицерина за 5–6 часов составил 97 %.

Перспективным является проведение реакции с использованием в качестве катализатора оксидов Ме2+ (Са, Zn, Mg). В этом случае оксиды металлов переходят в раствор, реакция осуществляется за счет гомогенного катализа через образование соли ВИК. Оптимальным количеством оксидов Ме2+ является 0,85% масс., при этом при температуре 195 С достигается не менее 95%-ный выход моноэфира глицерина за 6-9 ч. В случае применения вышеуказанных катализаторов исключаются стадии нейтрализации и промывок, продукт выделяется фильтрацией, однако из-за образования стойких эмульсий процесс фильтрации является трудоемким длительным и сопровождается потерями целевого продукта.

По внешнему виду моноэфир глицерина на основе ВИК представляет собой однородную подвижную жидкость светло-желтого цвета. Элементный анализ: эксперимент, % С – 76,8; Н – 12,9; О -10,3; теоретически, % С – 76,90; Н - 12,82; О – 10,28. Физико-химические показатели моноэфиров глицерина на основе ВИК представлены в таблице 1.

Таблица 1 – Физико-химические показатели моноэфира глицерина на основе ВИК

Наименование показателя Значения
Кислотное число, мг КОН/г 1,3
Эфирное число, мг КОН/г 176,5
Температура вспышки, С 173
Плотность при 20 С, г/см3 0,9612
Массовая доля летучих веществ (160 С, 3 часа), % 1,1




Далее для исследования в качестве термостабилизаторов для ПВХ синтезировали кальциевые, магниевые, цинковые, кальций-цинковые, магний-цинковые соли ВИК.

Одностадийным способом, т.е. прямым взаимодействием ВИК с оксидами вышеуказанных металлов, получить нейтральные соли ВИК не удалось. Поэтому синтез кальциевых, магниевых, цинковых, кальций-цинковых, магний-цинковых солей ВИК осуществляли традиционным способом - обменным разложением натриевой соли ВИК с хлоридами Ме2+.

На первой стадии натриевая соль ВИК была получена перемешиванием ВИК с водным раствором едкого натра при температуре 50–60°С. Кислотное число реакционной массы 1,5 мг КОН/г было достигнуто через 30–40 мин. Затем в реакционную массу при перемешивании добавляли водный раствор хлорида Ме2+(Са, Zn, Мg). Процесс считали завершенным при достижении значения кислотного числа реакционной массы не более 6 мг КОН/г. Далее соли ВИК выделяли многократной отмывкой горячей водой от хлорид-ионов и отгонкой остаточной воды до значения не более 3%. Выход конечных продуктов составил не более 93% из-за потерь на стадии выделения соли.

Соли ВИК по внешнему виду представляли собой густую пасту желтого цвета. Характеристики полученных двухстадийным способом кальциевых, магниевых, цинковых солей ВИК приведены в таблице 2.

Таблица 2 - Характеристика солей двухвалентных металлов на основе ВИК

Соли ВИК Наименование показателя
Кислотное число, мг КОН/г Массовая доля воды, % Массовая доля Ме2+, %
Кальциевая 3,9 1,6 7,1
Магниевая 5,1 2,5 4,8
Цинковая 4,8 2,3 11,7


Pages:   || 2 | 3 |
 

Похожие работы:







 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.