Химия и химические технологии/6. Органическая химия

Аспирант Биктимеров Р.Р., к.х.н. Исмаилова Р.Н., к.х.н. Селиванов А.В., д.х.н. Сопин В.Ф.

Казанский государственный технологический университет, Россия

Синтез пластификатора ОФ из отходов производства изопрена

Приоритетным направлением технологического прогресса в сфере глобального экономического кризиса становится сегодня развитие энергосберегающих технологий и ужесточение требований к защите окружающей среды. К сожалению, многие производства химии, нефтехимии и других отраслей промышленности не полностью перерабатывают исходное сырьё в готовую продукцию. Как правило, отходы выбрасываются в атмосферу, водослив или просто на свалку, тем самым нанося вред окружающей среде. Поэтому проблема утилизации отходов и разработка на их основе полимерных композиций, не оказывающих вредного химического воздействия на окружающую среду, является актуальной проблемой. В частности, это имеет отношение и к продукту Т-66 (смесь различных диоксановых спиртов, а так же смесей этих спиртов с их эфирами и формалями, и других веществ в незначительных концентрациях), который является отходом производства изопрена на ОАО «Нижнекамскнефтехим», в редких случаях Т-66 используют как пластификатор.

Были проведены маркетинговые исследования, которые позволили выявить приоритеты для удовлетворения требований потребителей, а именно уменьшение токсичности пластификатора, упрощение технологического процесса изготовления, использование экологически чистых компонентов, повышение эксплуатационных характеристик, в том числе повышение температуры вспышки. Реализация вышеперечисленных требований осуществлялась определением оптимальных условий проведения синтеза. Для этого на 1-ом этапе был определён компонентный состав Т-66 методом газовой хроматографии. Хроматоргафический анализ показал, что 50% смеси составляют диоксановые спирты.

На 2-ом этапе, исходя из состава Т-66, были подобраны модифицирующие добавки, такие как ФА (фталевый ангидрид), СЖК (синтетические жирные кислоты) и ТДИ (толуилендиизоцианат) и было определено их оптимальное содержание таблица 1 [2, 3].

Таблица 1 – Зависимость температуры вспышки от содержания модифицирующих добавок

№ п/п (опыт)	Стадия (этап)	Реагент	Содержание, %	Температура вспышки, ºC
5	1	СЖК	20	121
		ФА	2
	2	ФА	1	123
	3	ФА	0,5	123
	4	ТДИ	1,5	140

На 3-ем этапе для увеличения скорости реакции при синтезе подбирались различные катализаторы. Так при использовании в качестве катализатора Na₂SiF₆, о котором информация в литературных источниках отсутствовала, но предположительно по его характеристикам и применению в других реакциях он мог бы оказывать влияние на условия протекания реакции, температура вспышки синтезированного пластификатора ОФ имеет максимальное значение, его и взяли в качестве катализатора для синтеза ОФ.

На 4-ом этапе была исследована зависимость температуры вспышки от содержания катализатора Na₂SiF₆ и времени протекания реакции, в результате которого было выявлено, что при содержании катализатора в количестве 4% температура вспышки пластификатора ОФ равна 160ºC, это выше на 2ºC, чем при 2% содержании катализатора, но, с точки зрения экономии материальных ресурсов, целесообразнее проводить синтез с 2% содержанием катализатора в течение 9 часов. Также в ходе нашей работы было выявлено то, что катализатор Na₂SiF₆ является возобновляемым. Это позволяет как уменьшить экономические затраты, так и использовать данный катализатор несколько раз.

На 5-ом этапе были подобраны температурные режимы для всех стадий синтеза.

Далее были рассмотрены возможные пути прохождения синтеза.

Из реакций было выявлено, что произошло увеличение молекулярной массы. Присутствие описанных выше веществ определили методом МАЛДИ спектроскопии.

Апробирование пластификатора ОФ в составе композиционного материала дала положительные результаты, о чем свидетельствует то, что по прошествии 72 часов миграции пластификатора на поверхность образцов 1 и 2 варианта не наблюдалось и все физико-механические показатели 1 и 2 варианта соответствуют нормативно-технической документации.

Литература

1. Исследования рынков: компания INFOMINE [Электронный ресурс]. – Доступа: http://www.vira.ru/exp/news/detail.php?ID=1319, свободный.

2. Улучшение параметров качества пластификатора ОФ / Р. Н. Исмаилова, Р. Р. Биктимеров, Р. М. Тухватуллина. – Межрегиональный конкурс научно-инновационных работ студентов и молодых учёных (16 октября 2009 года): сборник тезисов докладов, КГТУ им. А. Н. Туполева. – Казань: Экоцентр, 2009. – С. 22-23.

3. Получение модифицированного пластификатора ОФ-1 / Р. Н. Исмаилова, Р. Р. Биктимеров, Р. М. Тухватуллина. – VIII Региональная студенческая научная конференция с международным участием «Фундаментальные науки – специалисту нового века» (19-21 апреля 2010 года): тезисы докладов: в 2 т. Т. 1 / ГОУВПО Ивановский государственный химико-технологический университет. – Иваново, 2010. – С. 175.