Научная статья на тему 'РАЗРАБОТКА И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ДОБАВОК НА ОСНОВЕ ПРОДУКТОВ ОКИСЛЕНИЯ ДЛИННОЦЕПОЧЕЧНЫХ МОНОГАЛОГЕНАЛКАНОВ ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ ПВХ'

РАЗРАБОТКА И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ДОБАВОК НА ОСНОВЕ ПРОДУКТОВ ОКИСЛЕНИЯ ДЛИННОЦЕПОЧЕЧНЫХ МОНОГАЛОГЕНАЛКАНОВ ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ ПВХ Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

CC BY
12
5
Читать
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
низкотемпературное жидкофазное каталитическое окисление галогенсодержащих соединений / многофункциональные добавки для переработки поливинилхлорида (ПВХ)

Аннотация научной статьи по химическим технологиям, автор научной работы — Зотов Юрий Львович, Нгуен Тхань Тунг, Шишкин Евгений Вениаминович, Попов Юрий Васильевич

На основе результатов систематического исследования низкотемпературного жидкофазного каталитического окисления галогенсодержащих соединений установлены основные закономерности процессов. Это позволило разработать новые направления использования галогенсодержащих алканов и получить новые многофункциональные добавки для переработки поливинилхлорида (ПВХ). Полученные добавки проявляют пластифицирующее, термостабилизирующее действие, являются эффективными смазками при переработке ПВХ, а добавки, приготовленные на основе оксидатов бромалканов проявляют антипирирующее действие. Разработана принципиальная технологическая схема малоотходного получения многофункциональных добавок.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по химическим технологиям , автор научной работы — Зотов Юрий Львович, Нгуен Тхань Тунг, Шишкин Евгений Вениаминович, Попов Юрий Васильевич

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
Предварительный просмотрDOI: 10.24412/cl-37255-2024-1-191-193
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «РАЗРАБОТКА И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ДОБАВОК НА ОСНОВЕ ПРОДУКТОВ ОКИСЛЕНИЯ ДЛИННОЦЕПОЧЕЧНЫХ МОНОГАЛОГЕНАЛКАНОВ ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ ПВХ»

УДК 678.743.22

DOI 10.24412/cl-37255-2024-1-191-193

РАЗРАБОТКА И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ДОБАВОК НА ОСНОВЕ ПРОДУКТОВ ОКИСЛЕНИЯ ДЛИННОЦЕПОЧЕЧНЫХ МОНОГАЛОГЕНАЛКАНОВ ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ ПВХ

Зотов Ю.Л., Нгуен Тхань Тунг, Шишкин Е.В., Попов Ю.В.

Волгоградский государственный технический университет, г. Волгоград

E-mail: ylzotov@mail.ru

Аннотация. На основе результатов систематического исследования низкотемпературного жидко-фазного каталитического окисления галогенсодержащих соединений установлены основные закономерности процессов. Это позволило разработать новые направления использования галогенсодержащих алканов и получить новые многофункциональные добавки для переработки поливинилхлорида (ПВХ). Полученные добавки проявляют пластифицирующее, термостабилизирующее действие, являются эффективными смазками при переработке ПВХ, а добавки, приготовленные на основе оксида-тов бромалканов проявляют антипирирующее действие. Разработана принципиальная технологическая схема малоотходного получения многофункциональных добавок.

Ключевые слова: низкотемпературное жидкофазное каталитическое окисление галогенсодержащих соединений, многофункциональные добавки для переработки поливинилхлорида (ПВХ).

Хлорорганические продукты являются одними из самых распространенных в мировой химической промышленности, и проблема утилизации хлорорганических отходов после окончания срока их использования остается актуальной [1]. Нами разработаны малоотходные технологии низкотемпературного жидкофазного каталитического окисления кислородом воздуха галогенсодержащих соединений и использования продуктов окисления длинноцепочечных моногалогеналканов для создания многофункциональных добавок для переработки поливи-нилхлорида (ПВХ).

Для процесса жидкофазного окисления моногалогеналканов в карбоновые кислоты нами разработана двухкомпонентная каталитическая система, состоящая из гидроксистеарата кобальта и N-гидроксифталимида. Окисление проводили при температуре 105°С [2]. Для этой двухкомпонентной каталитической системы определены оптимальные соотношения компонентов в составе каталитической системы, оптимальное содержание этой двухкомпонентной каталитической системы в реакционной массе. Этот процесс обеспечил высокую конверсию и дал возможность использовать продукты окисления для создания многофункциональных добавок для переработки ПВХ. Продукты окисления длинноцепочечных моногалогеналканов были нейтрализованы гидроксидами или оксидами металлов для получения солей галогени-рованных и негалогенированных жирных кислот, которые придают добавкам термостабили-зирующие свойства. Выполнено математическое описание процесса. Разработанная технология позволяет получать различные варианты многофункциональных добавок в зависимости от взятого на окисление галогеналкана, степени его окисления и взятых на нейтрализацию основных реагентов. Другие продукты окисления обеспечивают добавкам свойства пластификаторов и смазок [3].

Разработанная технология является малоотходной и не требует громоздких стадий очистки и выделения индивидуальных соединений, что делает ее экономически выгодной [4]. Для проведения процесса жидкофазного окисления моногалогенсодержащих углеводородов кислородом воздуха нами рекомендованы следующие параметры технологического режима: температура 105оС, время окисления 10 часов, расход воздуха 65л/(мин.кг сырья) в присутствии каталитической системы St2CoOH - N-ГФИ в мольном соотношение 1:6 и содержании ее в реакционной массе 9% моль, а для стадии нейтрализации части кислот в оксидате основными реагентами, рекомендовано проводить процесс при температуре 80120°С в течение

2-3 часов с отгонкой реакционной воды, до достижения значения кислотного числа реакционной массы 5 мг КОН/г по ходовой пробе и последующим удалением воды при пониженном давлении до 40 мм рт ст.

Нами показано, что найденные технологические параметры позволяют успешно проводить окисление промышленных хлор парафинов, что создает дополнительные направления их переработки. В качестве сырья рекомендовано использовать жидкие нестабилизированные хлорпарарфины, отобранные в производстве после стадии отдувки до стадии стабилизации.

Полученные добавки представляют собой подвижные суспензии, устойчивые к расслоению при хранении при комнатной температуре в течение 3 месяцев. Добавки были испытаны в специализированной лаборатории АО «Каустик» г. Волгоград.

ПВХ композиции получали в смесителе Р-600 комплекса фирмы «Brabender» (Германия) при компаундировании компонентов согласно рецептурам (таблица) при температуре 95±2 °С. Переработку модельной (индекс 1) и тестовых (индекс 2 и 3) порошкообразных ПВХ-компо-зиций проводили на двухшнековом экструдере EPTF20 фирмы «Нарго» (Китай) с получением на выходе из трёхлучевой фильеры диаметром 3 мм пластиката. Из полученных ПВХ-пласти-катов методом экструдирования через плоскощелевую головку были сформированы ленты (40x1 мм). Эта операция (второй передел) имитирует переработку ПВХ-пластикатов в изделие у потребителя, а также позволяет наработать материал для оценки его физико-механических показателей. На основе лент, полученных из ПВХ-пластикатов, были приготовлены образцы для проведения физико-механических испытаний.

Для образцов пластиката были проведены испытания по показателю относительное удлинение при разрыве, условная прочность при разрыве, эластичность, мягкость, показатель текучести расплава ПВХ-пластикатов.

Показатель текучести расплава ПВХ -пластикатов, сформированных по модельной и тестируемой рецептурах соизмеримы между собой в пределах ошибки измерений.

Из ПВХ- пластикатов через плоскощелевую головку были сформированы ленты (40x1 мм). Эта операция (второй передел) имитирует переработку ПВХ-пластикатов в изделие у потребителя. При проведении тестирования на этом этапе отмечено, что скорость формирования ленты из ПВХ-пластикатов, полученных при использовании ПТСК на 25% выше, чем из гранул с традиционными компонентами модельной рецептуры. Все ленты представляли однородный материал без посторонних включений.

На основе лент, полученных из ПВХ-пластикатов, были приготовлены образцы для проведения физико-механических испытаний. Результаты испытаний свидетельствуют, что материалы, полученные с использованием магниевой и цинковой соли хлор- и бромкарбоновых кислот по базовым показателям: «условная прочность при разрыве» и «эластичность» соизмеримы с материалом, сформированным с использованием «регламентных» компонентов - сте-аратами кальция и цинка (соотношение 4:1), а по показателю «относительное удлинение при разрыве превосходит его на 16-19%.

Таблица 1 - Рецептуры ПВХ-пластикатов для испытаний многофункциональных добавок

№ п/п Наименование компонента Модельная рецептура (индекс 1) Тестовые рецептуры Примечание

Масс.ч г Магниевая и цинковая соль хлоркарбоновых кислот (индекс 2) Магниевая и цинковая соль бромкарбоновых кислот (индекс 3)

Масс.ч. г Масс.ч. г

1 ПВХ-С-7059М 100 380 100 380 100 380 Перед тестированием магниевой и цинковой соли га-логенкар-боновых кислот гомогенизировать в пластификаторе диоктил-фталате (ДОФ)

2 Стабилизаторы

2.1 Стеарат кальция 0,8 3,0 - - - -

2.2 Стеарат цинка 0,2 0,75 - - - -

2.3 Дисперсия галогеновых кислот

2.3. 1 Магниевая соль - - 0,8 3,0 0,8 3,0

2.3. 2 Дисперсная фаза - - 7,1 39 7,1 36

Навеска образца 42 39

2.3. 3 Цинковая соль - - 0,2 0,75 0,2 0,75

2.3. 4 Дисперсная фаза - - 1,8 6,25 1,8 8,25

Навеска обр азца 7 9

3 Пластификатор ДОФ 54 205 45 171,25 45 171,25

4 Эпоксидирован-ное соевое масло 3,0 11 3,0 11 3,0 11

5 Дифенилол-про-пан 0,1 0,38 0,1 0,38 0,1 0,38

Эти добавки обладают свойствами стабилизаторов, пластификаторов и смазок, что делает их многофункциональными и позволяет эффективно использовать их в переработке ПВХ. Внедрение предложенной технологии позволит значительно расширить направления использования промышленных галогеналканов, а также решить проблему утилизации галогенсодер-жащих отходов и создать эффективные добавки для переработки ПВХ, что способствует улучшению экологической обстановки и повышению экономической эффективности производства полимеров.

Список литературы

1. Зотов Ю.Л., Попов Ю.В., Бутакова Н.А. Окисление промышленных хлорпарафинов кислородом воздуха. Волгоград: Издательство ВолгГТУ, 2014. 123 с.

2. Зотов Ю.Л., Лашко Д.А., Шишкин Е.В., Тхань Тунг Нгуен. Способ получения высших жирных хлорированных кислот // Патент РФ № 2768727. 2022. Бюл. № 9.

3. Зотов Ю.Л., Шишкин Е.В., Шаталин Ю.В., Корецкий П.С., Шувалов С.С., Нгуен Тхань Тунг. Многофункциональные добавки для переработки поливинилхлорида на основе продуктов окисления длинноцепочечных моногалогеналканов // Известия Волгоградского государственного технического университета. 2023. № 5(276). С. 71-76.

4. Зотов Ю.Л., Шишкин Е.В., Нгуен Тхань Тунг, Попов Ю.В. Технология получения многофункциональных добавок для переработки поливинилхлорида на основе продуктов окисления длинноцепочечных моногалогеналканов // Химическая промышленность сегодня. 2024. № 2. С. 51-54.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.