CC BY
9
органических нитросоединений, основанная на восстановлении ароматических нитросоединений до соответствующих аминов на катализаторах нового поколения на основе стекловолокнистых тканых носителей (СВТК) для целей утилизации нитроароматических взрывчатых веществ (в первую очередь, тринитротолуола).
Применение предлагаемого технологического подхода для каталитического восстановления ароматических нитросоединений до соответствующих аминов позволяет обеспечить, в сравнении с традиционными процессами, следующие преимущества: осуществление трехфазного каталитического процесса в компактных высокопроизводительных реакторах нового типа на стеклотканых кассетных катализаторах при исключении традиционных порошковых катализаторов и связанной с ними фильтрационной стадии. Такая реорганизация процесса позволит в последствии перейти от периодичной системы его организации к непрерывной и одностадийной. Это обеспечит высокие удельные скорости процесса и, как следствие, существенное упрощение технологии гидрирования ароматических нитросоединений, а также снижение общих капитальных и эксплуатационных затрат при реализации технологической схемы. В дальнейшем будет использована автоматизированная непрерывная управляемая технологическая схема получения и регенерации катализаторов, что дает возможность гибко менять режимы и получать катализаторы с высокой степенью воспроизводимости при существенном упрощении технологии получения.
Предлагаемые процессы могут быть использованы в качестве промышленной базы при утилизации выводимых из режима штатного использования нитроароматических взрывчатых веществ с одновременным получением полезных продуктов.
© Кузнецов М.В., 2021
УДК 541.64
Кузнецов М. В., доктор химических наук ФГБУ ВНИИ ГОЧС (ФЦ), г. Москва
НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ПОЛУЧЕНИЯ СТЕКЛОПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИТОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ФТОРОПЛАСТОВЫХ СВЯЗУЮЩИХ
ДЛЯ НУЖД МЧС РОССИИ
Аннотация
Предлагается при обработке стеклотканой основы в качестве источников фторопласта использовать радиационно-синтезированные растворы низкомолекулярных полимеров (теломеров) тетрафторэтилена. Одновременное использование предварительно обработанной методом кислотного травления стеклоткани и растворов теломеров ТФЭ для её пропитки позволяют получить материал с содержанием фторопласта порядка 5%, обладающий различными полезными функциональными характеристиками, которые могут быть использованы для решения задач, поставленных перед различными подразделениями МЧС России.
Ключевые слова: стекловолокнистые тканые материалы, теломеры тетрафторэтилена, термостабильность, гидрофобность, кислотостойкость.
Разработана принципиально новая отечественная импортозамещающая технология изготовления стеклополимерного композиционного материала с фторопластовыми связующими. Технология введения фторопласта в стеклотканую матрицу основана на применении операции пропитки основы жидкими средами, содержащими фторполимерную компоненту. При этом в качестве пропиточных сред используют растворы низкомолекулярных фракций (длина цепи 5-20 звеньев) политетрафторэтилена.
Ключевым фактором, обеспечившим возможность реализации такой технологии, стало открытие радиационного процесса получения низкомолекулярного, растворимого в органических растворителях политетрафторэтилена. Теломеры ТФЭ были получены его полимеризацией в растворе ацетона с использованием ионизирующего излучения (у-излучение 60Со), имеют брутто-формулу Rl-(С2F4)n-R2, где Rl и R2 - ацетоновые радикальные группы. Радиационная теломеризация раствора тетрафторэтилена протекает весьма интенсивно и приводит к образованию прозрачного, слегка вязкого раствора. Практически 100%-ный выход продукта достигается в течение нескольких часов проведения процесса (26 ч., в зависимости от мощности дозы излучения). С увеличением мощности дозы скорость процесса возрастает. Процесс теломеризации протекает по радикальному механизму, на что указывает тот факт, что типичные радикальные ингибиторы (кислород и гидрохинон) активно подавляют теломеризацию.
Положительные результаты были достигнуты за счет следующих составляющих: 1) применение пропиточной среды в виде раствора теломера обеспечивает ее эффективное капиллярное проникновение в межволоконные полости стеклотканого наполнителя и надежное смачивание пропиточной средой каждой элементарной нити (размер волокон и межволоконных полостей стеклоткани составляет 6-9 мкм); 2) наличие на концах цепи теломера активных функциональных звеньев растворителя, которые способны обеспечить химическое или хемосорбционное сцепление молекулы теломера с наполнителем и придать определенную ориентацию полимерной молекуле на поверхности стекловолокна; 3) возможность осуществления методом кислотного травления физической и химической активации стекловолокнистого наполнителя, сопровождающейся формированием поверхностного микрорельефа волокна, образованием нанопор химически активных фрагментов в приповерхностном слое.
Для реализации собственно процесса пропитки стеклотканого наполнителя и изучения характеристик образовавшегося композитного изделия был использован раствор теломера в ацетоне с концентрацией 4 мас.% и длиной цепи молекул политетрафторэтилена в интервале 5-20 звеньев. Использованные в экспериментах образцы наполнителя изготавливали из стандартной алюмоборосиликатной стеклоткани. Выбранная для исследования структура материала-наполнителя имела простейшее тканое переплетение. Стеклоткань такой структуры находится в ряду наполнителей достаточно распространенных типов и ее используют в технологии производства стеклополимерных композиционных материалов широкого назначения. Приготовленные образцы стеклотканого наполнителя предварительно освобождали от производственного замасливателя и подвергали травлению в 5%-м растворе соляной кислоты. Пропитку образцов наполнителя осуществляли, погружая их в ванну с раствором теломера, а затем образцы освобождали на воздухе от растворителя путем сушки при умеренных температурах 40-500С. Описанную процедуру пропитки проводили многократно. Ёмкость композитных образцов по теломеру возрастает с числом пропиток практически линейно. Увеличение массы теломера относительно массы наполнителя составляет всего единицы процентов (напомним, что содержание фторопласта в стеклотканых композитах, произведенных названным выше предприятием по порошковой технологии, составляет до 80 мас. %). Таким образом были получены стеклополимерные композиционные материалы на основе фторопластового связующего принципиально нового типа.
Что касается российских потребителей данной продукции, то применительно к целям и задачам, решаемым, например, различными подразделениями МЧС России, следует выделить перспективные направления их использования с указанием наиболее важных эксплуатационных характеристик в каждом конкретном случае: пошив спецодежды и изготовление предметов экипировки для пожарных, поисково-и горно-спасательных формирований, решающих вопросы ликвидации ЧС, связанных с лесными, бытовыми и промышленными пожарами, в том числе с пожарами в шахтах (термостойкость); пошив спецодежды и изготовление предметов экипировки для подразделений МЧС России, занимающихся ликвидацией последствий наводнений (гидрофобность); пошив спецодежды и изготовление предметов экипировки для подразделений МЧС России, занимающихся ликвидацией последствий ЧС на объектах электроснабжения (электроизолирующие свойства); защитные тканые покрытия для временных сооружений, техники, а также снаряжение общего назначения (палатки, рюкзаки, носилки и т.д.) (термостойкость, гидрофобность); специальное снаряжение, защитная одежда, специальные ёмкости для сбора жидкостей, а также фильтровальные материалы для работы специальных подразделений в условиях
ликвидации ЧС, связанных с разливами кислот и других агрессивных сред при их производстве и транспортировке (кислотостойкость и общая химическая стойкость); физиологически инертные ткани для нужд мобильных медицинских бригад, поисково- и горно-спасательных формирований МЧС России (физиологическая инертность) и др.
Предлагаемые стеклополимерные композиционные материалы могут быть также использованы в химической, нефтехимической индустрии, машиностроении, электронике и в других отраслях промышленности, а также при изготовлении труб, в том числе и для перекачки агрессивных сред.
© Кузнецов М.В., 2021
