CC BY
88DOI: 10.24411/9999-010A-2019-10104 Н.А. САБЛИНА, В.А. РОЗЕНЦВЕТ, В.Н. НЕСТЕРОВ
Институт экологии Волжского бассейна РАН, г. Тольятти, Россия
ПОЛИМЕРИЗАЦИЯ ПОДСОЛНЕЧНОГО МАСЛА НА КАТИОННЫХ КАТАЛИТИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ
В связи с предполагаемым сокращением добычи нефти и газа, неуклонным ростом цен на нефтехимическое сырье, всё более актуальным становится поиск альтернативных источников для получения полимерных материалов. Одним из таких источников являются растительные масла различного природного происхождения.
В настоящее время в промышленности для синтеза полимеров из растительных масел используется метод радикальной полимеризации под действием кислорода воздуха. Недостатками этого метода являются применение высоких температур процесса полимеризации, а также выделение значительного количества газообразных побочных продуктов, таких как формальдегид и акролеин, образующихся вследствие деструкции жирнокислотных фрагментов растительного масла. Применение катализаторов анионного или ионно-координационного типов для полимеризации растительных масел является малоперспективным, вследствие взаимодействия металлоорганического компонента катализатора с триглицеридным фрагментом растительного масла, что приводит к дезактивации катализатора.
Нами изучена катионная полимеризация образца подсолнечного масла, содержащего в жирнокислотных фрагментах 56% линолевой, 29% олеиновой, 7% пальмитиновой, 3% стеариновой и ряда других кислот. В качестве катализаторов катионной полимеризации использовались каталитические системы на основе трихлорида алюминия, тетрахлорида титана, окситрихлорида ванадия, дихлорида цинка, трифторида бора. Молекулярные характеристики и структура полученных полимеров растительных масел были исследованы методами тонкослойной, газожидкостной и жидкостной хроматографии, а также и 13С ЯМР-спектроскопии высокого разрешения.
Установлено, что наиболее высокая степень полимеризации растительных масел достигается при использовании каталитических систем на основе эфирата трифторида бора, активированных добавкой протонодонорных соединений, например трихлоруксусной кислоты. Полученные полимеры растительного масла характеризовались более высокими значениями среднечисленной, среднемассовой молекулярных масс и полидисперсности, по сравнению с полимерами, синтезированными на других каталитических системах. По хроматограммам была рассчитана конверсия исходного масла в полимере, которая находится на уровне 5060%, то есть приблизительно половина исходного масла превратилась в полимер, а половина не вступила в реакцию полимеризации.
Показано, что в процесс полимеризации вовлекаются преимущественно ненасыщенные двойные связи линоленовой и некоторое количество олеиновой кислот. Кроме того, в ходе полимеризации протекают побочные реакции изомеризации жирных кислот по положению двойной связи и отщепления жирнокислотного фрагмента с образованием моно- и диглицеридов.
Синтезированные полимеры подсолнечного масла при последующем гидролизе могут использоваться для получения полифункциональных полимеров, например, модифицированных алкидных смол и других лакокрасочных материалов.
Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ, проект № 17-43-630945.
© 2019 Саблина Нелли Александровна, nellitlt@mail.ru; Нестеров Виктор Николаевич, nesvik1@mail.ru; Розенцвет Виктор Александрович, rozentsvet@mail.ru
