CC BY
21
№ 8 (89)
UNIVERSUM:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
август, 2021 г.
DOI: 10.32 743/UniTech.2021.89.8.12181
ИЗУЧЕНИЕ АНТИКОРРОЗИОННЫХ СВОЙСТВ ПРОДУКТОВ ПЕРЕРАБОТКИ ОТХОДОВ
ПОЛИЭТИЛЕНТЕРЕФТАЛАТА
Мейлиева Лазиза Кахрамановна
соискатель,
Ташкентский химико-технологический институт, Республика Узбекистан, г. Ташкент E-mail: boburbek. 89@mail. ru
Давлятова Зулфия Муратовна
докторант,
Ферганский политехнический институт, Республика Узбекистан, г. Фергана
Кадиров Хасан Иргашевич
д-р техн. наук, проф., Ташкентский химико-технологический институт, Республика Узбекистан, г. Ташкент
STUDY OF ANTI-CORROSION PROPERTIES OF POLYETHYLENE TEREPHTHALATE
WASTE PROCESSING PRODUCTS
Laziza Meylieva
PhD researcher, Tashkent chemical-technological Institute, Republic of Uzbekistan, Tashkent
Zulfiya Davlyatova
PhD researcher, Ferghana Polytechnical Institute, Republic of Uzbekistan, Ferghana
Hasan Kadirov
doctor of technical sciences, professor, Tashkent chemical-technological Institute, Republic of Uzbekistan, Tashkent
АННОТАЦИЯ
В целях получения ингибиторов коррозии изучен процесс аминолиза вторичного полиэтилентерефталата с моноэтаноламином и диэтаноламином. При этом выявлено, что с увеличением количества моноэтаноламина понижается температура каплепадения по Убелоду. Методом ИК-спектроскопии исследована структура амино-гидроксил-содержащих олигомеров. Показана возможность использования продуктов аминолиза вторичного полиэтилентерефталата в комбинациях с кубовым остатком моноэтаноламина и пиридина в качестве ингибиторов коррозии металлов.
ABSTRACT
In order to obtain corrosion inhibitors, the process of aminolysis of secondary polyethylene terephthalate with monoethanolamine and diethanolamine has been studied. At the same time, it was revealed that with an increase in the amount of monoethanolamine, the dropping point according to Ubelod decreases. The structure of aminohydroxyl-containing oligomers was studied by IR spectroscopy. The possibility of using the products of aminolysis of secondary polyethylene terephthalate in combinations with the vat residue of monoethanolamine and pyridine as metal corrosion inhibitors has been shown.
Ключевые слова: защита металлов, скорость коррозии, ингибиторы коррозии, полиэтилентерефталат, аминолиз, аминный агент, моноэтаноламин, диэтиленгликоль.
Keywords: metal protection, corrosion rate, corrosion inhibitors, polyethylene terephthalate, aminolysis, amine agent, monoethanolamine, diethylene glycol.
Библиографическое описание: Мейлиева Л.К., Давлятова З.М., Кадиров Х.И. ИЗУЧЕНИЕ АНТИКОРРОЗИОННЫХ СВОЙСТВ ПРОДУКТОВ ПЕРЕРАБОТКИ ОТХОДОВ ПОЛИЭТИЛЕНТЕРЕФТАЛАТА // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. 2021. 8(89). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/12181
№ 8 (89)
UNIVERSUM:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
август, 2021 г.
На сегодняшний день в республике на многих предприятиях используют полиэтилентерефталат, из которого получают упаковочные и текстильные материалы. Такое потребление перед учеными ставит задачу разработки технологии утилизации вторичного полиэтилентерефталата. Анализ литературных данных показал возможности получения полезных продуктов с помощью аминолиза полиэтилентерефталата различными видами амин [8; 16].
В качестве аминного агента используются моно-этаноламин и диэтиленгликоль. Для получения и улучшения тех или иных свойств аминогидроксилсо-держащих олигомеров и пригодных для использования в качестве ингибиторов коррозии использовали моноэтаноламин. Поэтому изучение процесса аминолиза вторичного полиэтилентерефталата с моно-этаноламином и его смеси с другими аминами позволяет получить аминогидроксилсодержащие оли-гомеры, пригодные для производства ингибиторов коррозии, является актуальным и своевременным.
Целью данной работы является исследование процесса аминолизом вторичного полиэтилентерефталата с моноэтаноламином получения амино-гидроксилсодержащих олигомеров и определение эффективности в качестве ингибиторов коррозии.
Большинство промышленных ингибиторов - это органические азотосодержащие ПАВ и четвертичные аммониевые основания. Наиболее широкое применение нашли индивидуальные вещества - уротропин (гексаметилентетраамин), анилин, пиридин, хинолин и их производные [1; 9; 11; 10; 14; 7; 3; 5]. Для ингибирования сероводородной коррозии широко используется ингибитор И-1-А (И-1-В) [12; 4; 6; 13]. Ингибитор серии И-1 представляет собой кубовый остаток разгонки, получаемый при синтезе 2-метил-5-этилпиридина из паральдегида и аммиака. Их также используют в качестве ингибитора в средах серной и соляной кислот. Они рекомендованы для травления сталей в минеральных кислотах и для проведения соляно-кислотной обработки скважин при высоких
температурах. Их защитное действие составляет 9697 %.
Авторами было изучен аминолиз вторичного полиэтилентерефталата (ПЭТ) с этаноламином под действием микроволнового излучения. Реакцию проводили с этаноламином без использования какого-либо другого катализатора в герметичном микроволновом реакторе, в котором давление и температуру контролировали и регистрировали. Основной продукт, бис(2-гидроксиэтил) терефтала-мид, был идентифицирован по инфракрасным спектрам с Фурье-преобразованием ^ТЖ) и измерениям ДСК. При этом исследована средняя молекулярная масса остатков ПЭТ с помощью измерений вязкости. Выявлено, что полная деполимеризация происходит менее чем за 5 мин, когда мощность облучения составляла 100 °С или при температуре 260 °С [2; 15].
Аминолиз полиэтилентерефталат с моноэтано-ламином проводили в следующей последовательности: в трехгорлую колбу, снабженную мешалкой, обратным холодильником и термометром, добавляем измельченные, промытые и высушенные хлопья ВПЭТ и моноэтаноламина (МЭА). В течение 60 минут поднимаем температуру до 100 °С, затем в течение еще 60 минут температуру поднимаем до 220 °С. После достижения температуры 220 °С продолжаем синтез 6 часов. Хлопья постепенно набухают, реакционная масса становится гомогенной. Продукты синтеза при комнатной температуре представляют собой твердую массу, с увеличением мольного соотношения моноэтаноламина продукт становится мягче по консистенции.
Первоначальные исследования по изучению процесса аминолиза ВПЭТ начали с моноэтаноламином, процесс осуществляли при соотношения ВПЭТ : МЭА = 1:0,4,1:0,6,1:2,1:2,5 и 1:4 моль эл звено/моль.
Механизм аминолиза вторичного полиэтилентерефталата моноэтаноламином можно представить следующим образом:
Структуру синтезированных продуктов изучали методом ИК- спектроскопии. На ИК-спектрах МЭА (рис. 1) имеется широкая полоса поглощения при 3500-3150 см-1 первичных аминных и гидроксильных групп, СН2-групп, связанных с атомом азота и кислорода при 2943 и 2872 см-1, деформационных колебаний первичных NH- и СШ-групп при 1573 см-1
и 1482 см 1, скелетных колебаний ОН при 1360 и 1318 см-1 и С-Ы при 1360, 1164, 1030 см-1, валентных колебаний С-О в СН2ОН при 1050-1085 см-1, широкая полоса поглощения при 712 см-1 деформационных колебаний ЫИ.
№ 8 (89)
UNIVERSUM:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
август, 2021 г.
Рисунок 1. ИК-спектры использованного моноэтаноламина
На ИК-спектрах продуктов аминолиза (рис. 2) после синтеза имеются деформационные колебания первичных NH- и СШ-групп при 1552 см-1 и 1499 см-1, первичных гидроксильных групп при полосе пропускании 1043 см-1, полосе пропускания ароматических
колец при 1684 см-1. Наличие аминсодержащих пиков свидетельствует о взаимодействии моноэтаноламина с ВПЭТ с образованием аминогидроксилсодержащего олигомера.
Рисунок 2. ИК-спектры продуктов аминолиза
Оценка пригодности к применению ингибирую-щего состава на основе продукта аминолиза поли-этилентерефталата (АПЭТ), пиридина (Py) и кубового остатка вакуумной перегонки моноэтаноламина (КОМЭА). Полученные продукты были условно
названы SUMONO-GRK (АПЭТ : КОМЭА : Py- 1 : 1 : 0,1) и SUMONO-альфа-GRK (АПЭТ : КОМЭА : Py^ 1 : : 2 : 0,1). В табл. 1 приведены результаты испытания SUMONO-GRK в среде 15%-ной соляной кислоты.
№ 8 (89)
UNIVERSUM:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
август, 2021 г.
Таблица 1.
Влияние концентрации ингибиторов на скорость коррозии стали Ст.3 в 15%-ной кислоте (1 = 60 °С, т = 4 ч)
Концентрация ингибитора, % Скорость коррозии, г/м3-ч Защитное действие, %
Без добавки 131,0 -
SUMONO-GRK
0,2 7,1 86,9
0,4 5,0 89,1
0,6 4,2 93,5
0,8 2,4 94,1
1,0 1,9 94,8
1,2 2,1 93,6
SUMONO-альфа-GRK
0,2 6,5 95,0
0,4 4,6 96,9
0,6 4,0 98,2
0,8 2,0 99,0
1,0 1,4 99,5
1,2 2,3 98,6
эталон В-3
1,0 2,4 98,0
Как видно из данных таблицы 1, ингибитор эф- Изучено влияние температуры на скорость кор-
фективно защищает сталь от коррозии при концен- розии и защитное действие ингибитора при корро-
трациях добавки 0,8-1,0 %. зии стали Ст.3 в 15%-ной соляной кислоте. Концен-
трация ингибитора - 0,8 %.
Таблица 2.
Влияние температуры на скорость коррозии стали марки Ст.3 в 15%-ной соляной кислоте.
Концентрация ингибитора - 0,8 %
№ Раствор соляной кислоты Скорость коррозии г/м2-час Защитный эффект, %
Температура комнатная, т = 24 часа
1 Без добавки 4,7 -
SUMONO-GRK 1,4 65,4
SUMONO-альфа-GRK 1,3 71,0
Температура 40 °С, т = 4 часа
2 Без добавки 46,2 -
SUMONO-GRK 0,7 91,1
SUMONO-альфа-GRK 0,5 99,0
Температура 80 °С, т = 4 часа
3 Без добавки 131,0 -
SUMONO-GRK 2,2 93,4
SUMONO-альфа-GRK 2,0 98,0
Температура 100 °С, т = 1 час
3 Без добавки 1020 -
SUMONO-GRK 5,1 94,6
SUMONO-альфа-GRK 4,9 99,5
SUMONO-GRK и SUMONO-альфа-GRK были испытаны в сероводородной и углекислотной средах (табл. 3 и 4).
№ 8 (89)
UNIVERSUM:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
август, 2021 г.
Таблица 3.
Влияние ингибиторов на коррозию стали марки прочности Д в сероводородной среде. Температура комнатная. Концентрация сероводорода - 3,5-3,1 г/л. Среда - газоконденсат: вода = 1:2.
Перемешивание, время 72 часа
Ингибитор Концентрация ингибитора, г/л Средняя потеря массы образцов,г Скорость коррозии г/м2-час Степень защиты, %
SUMONO-GRK 0,3 0,030 0,035 85,7
SUMONO-GRK 0,4 0,014 0,016 87,5
SUMONO-альфа-GRK 0,3 0,011 0,012 91,6
SUMONO-альфа-GRK 0,4 0,011 0,013 97,3
И-1-А (эталон) 0,4 0,012 0,014 98,6
Таблица 4.
Влияние ингибиторов на коррозию стали марки прочности Б в углекислотной среде (РС02 = \,0МПа ; t = 24 °С, конц. добавки - 0,2 г/л)
Ингибитор Время опыта, час Скорость коррозии, г/м2-час Степень защиты, %
SUMONO-GRK 40 0,172 89,24
SUMONO-GRK 20 0,152 91,01
SUMONO-альфа-GRK 40 0,138 96,28
SUMONO-альфа-GRK 20 0,137 96,46
И-1-А (эталон) 40 0,084 97,17
Данные представленных таблиц доказывают, что ингибиторы 8иМОКО-экстра-ОЯК и 8иМОШ^ЯК эффективно защищают сталь от коррозии в различных агрессивных средах.
Таким образом, изучен процесс аминолиза вторичного полиэтилентерефталата с моноэтаноламином. Установлены структура и физико-химические свойства полученных продуктов. При этом выявлено,
что с увеличением количества моноэтаноламина понижается температура каплепадения по Убелоду. Химическими методами и методами ИК-спектро-скопии исследована структура аминогидроксилсо-держащих олигомеров. Показана возможность использования продуктов аминолиза ВПЭТ в композиции с КОМЭА и пиридина в качестве ингибиторов коррозии металлов.
Список литературы:
1. Альцибаев А.И., Левин С.З. Ингибиторы коррозии металлов // под ред. проф. Л.И. Антонова. - Л. : Химия, 1968. - 264 с.
2. Аминолитическая деполимеризация отходов полиэтилентерефталата в микроволновом реакторе / Dimitris Sachilias, Georgia Ptsintzou, Alexandras K Nkolaidis, Dimitris Nikiriarisand [et al.] // Society of Chemical Industry. -2010. - Р. 500-506.
3. Антропов Л.И. Защита металлов. - 1977. - Т. 13. - 410 с.
4. Антропов Л.И., Макушкин Е.М., Пангасенко В.Ф. Ингибиторы коррозии металлов. - Киев : Техника, 1981. -181 с.
М. : ВНИИТИБ,
5.
6.
7.
Антропов Л.И., Почребева И.С. Коррозия и защита от коррозии. Итоги науки техники. 1973. - Т. 2. - С. 27.
Афанасьев А.С., Бейлинова Л.А., Ереиеева Р.А. Вопросы химии и химической технологии. - Харьков : Высшая школа 1975 - Т 38 - С 117-120
Григорьев В.Г., Экилек В.В. Химическая структура и защитное действие ингибиторов коррозии. - Ростов н/Дон : изд. Рост. ун-та, 1978. - 164 с.
8. Колотыркин Я.М. Современные методы противокоррозионной защиты // Защита металлов. - 1993. - Т. 29. № 2. - С. 119-121.
9. Путилова И.Н., Балезин С.А., Баранник В.П. Ингибиторы коррозии металлов. - М. : Госхимиздат, 1954. - 185 с.
10. Путилова И.Н., Числова Е.Н. Ингибиторы кислотной коррозии. - Киев, 1965. - С. 35.
11. Рабинсон Дж. Ингибиторы коррозии. - М. : Металлургия, 1983. - 272 с.
№ 8 (89)
UNIVERSUM:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
август, 2021 г.
12. Решетников С.М. Ингибирование кислотной коррозии металлов. - Ижевск : Узмурдия, 1980. - 128 с.
13. Рождественский Ю.Г., Низамов К.Р., Калимуллин А.А. Создание и применение ингибиторов коррозии и ингибированных материалов в нефтепереработке и нефтехимии // Тез. докл. Всесоюзной научн.-техн. конф. -Л. : Леннефтехим, 1981. - С. 84-85.
14. Розенфельд И.Л. Ингибиторы коррозии. - М. : Химия, 1977. - 352 с.
15. Dutt K., Soni R.K. Синтез и характеристика бис-аминоэтил-терефталамида из отходов ПЭТ и его применения в качестве отвердителя в DGEBA // Centra Institute of Plastics Engineering Technology, 2014.
16. Shidota T. Jsces report on the cost corrosion in Japan // Corcos. Manad. - 2001. - № 40. - Р. 17-21.
