Химия и химические технологии / 1.Пластмассы,
полимерные и синтетические материалы, каучуки, резино-технические
изделия, шины и их производство.
ст. С.А. Бобровская, ст. А.В. Ворошилова, ст.
А.Н. Шлеина,
к.х.н. А.В. Протопопов
Алтайский государственный технический
университет
им. И.И. Ползунова, Россия
Исследование эпоксидирования растительного масла
Растительные масла
используются в лакокрасочной, полиграфической, легкой промышленности,
связующего в строительной промышленности и других отраслях народного хозяйства.
Около 6% продукции всей химической промышленности приходится на долю
лакокрасочной промышленности. Почти каждая отрасль народного хозяйства,
особенно авиация, космическая техника, машиностроение, приборостроение,
радиоэлектроника, строительство, судостроение и др., являются потребителями
ЛКМ.
Исследование процессов эпоксидирования растительных масел позволит
усовершенствовать технологический процесс химической переработки.
Для исследования модификации
и определения условий переработки отходов маслоэкстракционного производства
было выделено масло с отбельных земель после экстракции. Полученное масло
анализировалось методом ИК-спектроскопии и
газожидкостной хроматографии.
Таблица 1 – Сравнение
жирно-кислотного состава подсолнечного масла по ГОСТу
и по хроматографичекому анализу
|
Наименование
жирной кислоты |
Массовая доля
жирной кислоты по ГОСТу, % |
Массовая доля
жирной кислоты по хроматографу, % |
||
|
С14:0 Тетрадекановая (миристиновая) |
До 0,2 |
0,373 |
||
|
С16:0 Гексадекановая (пальмитиновая) |
5,0-7,6 |
21,306 |
||
|
С16:1 Гексадеценовая (пальмитолеиновая) |
До 0,3 |
0,432 |
||
|
С18:0 Октадекановая
(стеариновая) |
2,7-6,5 |
16,400 |
||
|
С18:1 Октадеценовая (олеиновая) |
14,0-39,4 |
33,879 |
||
|
С18:2 Октадекадиеновая (линолевая) |
48,3-77,0 |
14,818 |
||
|
С18:3 Октадекатриеновая (линоленовая) |
До 0,3 |
0,359 |
||
|
С20:0 Эйкозановая (арахиновая) |
До 0,5 |
1,296 |
||
|
С20:1 Эйкозеновая (гондоиновая) |
До 0,3 |
1,825 |
||
|
С22:0 Докозановая (бегеновая) |
0,3-1,5 |
1,234 |
||
|
С22:1 Докозановая (эруковая) |
До 0,2 |
1,199 |
||
|
С24:0 Тетракозановая (лигноцериновая) |
До 0,5 |
0,481 |
||
Результаты хроматографии
показали, что основными компонентами являются олеиновая и пальмитиновая
кислоты. В отличие от исходного масла выявлено низкое содержание линолевой кислоты, следовательно, необходимо проводить
предварительное глубокое оксидирование для улучшения прохождения процесса
полимеризации. Состав выделенного масла в процентном соотношении схож с
составом подсолнечного масла по ГОСТ 1129-2013. В качестве модельного объекта
исследования выбрано нерафинированное подсолнечное масло, как наиболее близкое
по составу к маслам, содержащихся в отбельных землях.
На модельном объекте
первоначально была отработана и выбрана система для оксидирования и эпоксидирования подсолнечного масла. Исследования
проводились с использованием различных систем, данные представлены в
таблице 2.
Таблица 2 – Системы для
оксидирования и эпоксидирования подсолнечного масла
|
Компоненты и условия системы |
Йодное число |
Эпоксидное число |
|
Масло + пероксид
водорода + аммоний щавелево-кислый + хлорид аммония
+ мочевина + соль Мора, 3 ч, 80 оС |
156 |
5,6 |
|
Масло + пероксид
водорода, 90 мин, 80 оС |
74 |
15,0 |
|
Масло + пероксид
водорода + аммоний щавелево-кислый, 1 ч, 80 оС |
153 |
0,0 |
|
Масло + пероксид
водорода + КОН + NH4Cl, 2 ч, 80 оС |
141 |
0,0 |
|
Масло + пероксид
водорода + КОН, 30 мин, 70 оС |
209 |
1,0 |
|
Масло + тионилхлорид,
3 ч, 50 оС |
140 |
0,0 |
|
Масло + тионилхлорид
+ КОН, 3 ч, 50 оС |
243 |
0,0 |
Исследование методом ИК
спектроскопии показало появление полос поглощения с низкой интенсивностью в
областях 3600 см-1, характерных для групп –ОН, 2720 и 2670 см-1,
характерных для валентных колебаний карбоксильной группы и в области 1560 см-1,
характерных для деформационных колебаний солей карбонильной группы.
Оптимальные результаты
оксидирования получены для системы с пероксидом
водорода и гидроксидом калия.
Также нами было проведено
исследование процесса полимеризации с применением широко используемых
реагирующих агентов. В качестве полимеризующей
системы был выбран ангидрид акриловой кислоты и трифторид
бора. Полимеризацию проводили в течение 0,5 - 5 часов при температуре 90 °С.
Полученные продукты исследовали на
йодное число. Результаты приведены в таблице 3.
Таблица
3 – Значение йодного числа при полимеризации масла
|
Время синтеза, ч |
Ангидрид
акриловой кислоты |
Трифторид бора |
|
0,5 |
272 |
232 |
|
1 |
251 |
147 |
|
2 |
303 |
78 |
|
3 |
247 |
123 |
|
4 |
189 |
119 |
|
5 |
204 |
141 |
Полученные данные
показывают, что при использовании ангидрида акриловой кислоты в качестве полимеризующей системы продукт имеет более высокие значения
йодного числа. Однако достигаемая степень вязкости была недостаточной для
получения композиционных материалов. Продукты получались вязкотекучими
и не обладали пленкообразующими свойствами.
Литература
1. О’Брайен Р. Жиры и масла. Производство, состав и свойства, применение / Р. О’Брайен; пер. с англ. 2-го изд. В. Д. Широкова, Д. А. Бабейкиной, Н. С. Селивановой, Н. В. Магды – СПб.: Профессия, 2007. – 752 с., табл., ил.