Сульфирование азотсодержащих фенолоформалдегидных олигомеров Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

Наибова Т.М.1, Аббасова К.Г.2

'Кандидат химических наук, досент, кафедра высокомолекулярных соединений 2докторант, кафедра высокомолекулярных соединений, Азербайджанская государственная

нефтяная академия

СУЛЬФИРОВАНИЕ АЗОТСОДЕРЖАЩИХ ФЕНОЛОФОРМАЛДЕГИДНЫХ ОЛИГОМЕРОВ Аннотация

Изучен процесс модификации резольного фенолоформальдегидного олигомера (ФФО) бензогуанамином и ацетамидом, физико-химические, физико-механические свойства модифицированных ФФО и сульфирование модифицированных ФФО. Определены основные свойства полученных сульфокатионитов.

Ключевые слова: модификация, резол, фенолоформальдегидный олигомер, ацетамид, сульфирование, ионит, плотность, набухаемость.

Keywords: modification, resol, phenoloformaldehyde, acetamide, sulphonation, ionite, gravity, swelling ability.

Ионообменные материалы применяются в умягчении и очистке вод различного технологического назначения, в том числе в химической очистке вод используемых в оборудованиях работающих под высоким давлением в тепловых электрических станциях, в технологии получения биопрепаратов, лекарственных веществ, антибиотиков, витаминов, инсулина, консервированной крови, извлечение токсичных веществ из крови. Иониты также широко используются в технологии органических и неорганических веществ, при получении йода и брома, а также в пищевой промышленности при очистке глюкозы, желатина, глицерина и т.д.[1-5].

Иониты нашли важное применение для удаления некоторых ионизи-рованных соединений из сложных сред, при переработке растворов различных производств [6-8].

В связи с вышеуказанными, получение новых ионитов и изыскание областей их применения является актуальной проблемой. В наших исследованиях изучен процесс сульфирования фенолоформальдегидного олигомера, модифицированного бензогуанамином и ацетамидом. Целью исследования является введении сульфогрупп в структуре олигомера.

В первом этапе работы проводилась модификация фенолоформальдегидного олигомера (ФФО) резольного типа, известным методом при 90-950С в течение 1,5-2 часа, бензогуанамином и ацетамидом соответственно [9-10].

Для получения сравнительных данных в идентичных условиях синтезированы и исследованы ФФО (таблица 1). ФФО, модифицированные бензогуанамином и ацетамидом, по сравнению с немодифицированными, обладают более высокой теплостойкостью, твердостью, адгезионной прочностью, содержат в составе дополнительные реакционноспособные функциональные группы и представляют интерес для получения новых ионитов.

Таблица 1

Физико-химические и физико-механические показатели немодифицированного ____________________и модифицированных ФФО__________________________________

№ Наименование показателей Показатели

Немодифициро-ванные ФФО Модифицированные ФФО

Бензогуанамин Ацетамидом

ом

1 Содержание азота, % (масс.) — 11,46 2,7

2 Сожержание свободного фено-

ла, % (масс.) 9,7 3,5 3,2

3 Количество метилольных

групп, % (масс.) 11,2 9,83 8,9

4 Количество гидроксильных

групп, % (масс.) 17,5 14,10 12,4

5 Адгезионная прочность, МПа 1,97 4,68 5,6

6 Твердость по Бринелю, МПа 220 385 360

7 Теплостойкость по Вика, 0С 105 190 160

Во втором этапе проводилась сульфирование функционализированных олигомеров

[11].

Процесс сульфирования проводилась в лабораторном реакторе объемом 250 мл, снабженной мешалкой и обратным холодильником. Сначала в реактор вводится оптимальные количества (40 гр.) модифицированный бензогуанамином или ацетамидом фенолоформальдегидный олигомер и 95%-ная серная кислота (120 гр.). Реактор нагревается до полного растворения олигомера (1400С), после растворения олигомера реакционная масса охлаждается до комнатной температуры. В охлажденную реакционную массу сразу вводится 30 мл. 37%-ный водный раствор формальдегида (формалин). После этого реакционная масса переносится на специальную емкость и установливается на масляную баню при 1100С в течении 2 часов проводится процесс отверждения. После отверждения реакционная масса отмывается водой до получения прозрачной отмывочной воды, сушится и измелчается на частиц размером 1-2 мм. Сульфокатиониты на основе модифицированных бензогуанамином или ацетамидом - фенолоформаль-дегидный олигомеров продукты черного цвета, не растворимые в воде и углеводородах.

Исследованы показатели основных свойств полученных сульфока-тионитов (таблица 2). Для сравнения проводилась сульфирование немодифицированного фенолоформальдегидного олигомера вышеуказанным способом и исследованы основные свойства полученных сульфокатионитов. Показано, что вследствии наличия в структуре сульфокатионитов на основе функционализированных фенолоформальдегидных олигомеров функциональных групп различной активности, их статическая обменная емкость, по сравнению с сульфокатионитами на основе немодифицированного фенолоформальдегидного олигомера возрастает.

Несмотря на повышение плотности сульфокатионитов полученных на основе модифицированных фенолоформальдегидных олигомеров, их степень набухания больше, что объясняется частичным растворением аминных и амидных групп в воде при обменном процессе.

Таблица 2

Основные показатели сульфокатионитов на основе немодифицированного и ______________________модифицированного ФФО_________________________________

№ Сульфокатионит Функ- Разме Насы Сте- Удел- Стати- Исти Дина-

ы цио- -ры п-ная пень ный ческая н- мичес

наль- части масса набу- объем объем- ная -кая

ная ц, мм г/мл хания мл/г ная плот- объем

групп % емкост ность -ная

а ь мг- кг/м3 емкос

экв/г ь мг- экв/г

1 Сульф окатионит на основе ФФО -SO3 -OH 0,8-2 0,708 0,15 3,0 2,10 1082, 2 0,82

2 Сульфокатионит на основе ФФО, модифицированного бен- зогуанамином -SO3 -OH >NH 1-2 0,520 0,45 7,8 2,68 1179, 4 0,94

3 Сульфокатионит на основе ФФО, модифицированного аце-тамидом бЯЯО 1 1 л л 1-2 0,600 0,50 8,0 2,84 1188, 6 0,98

Повышенная плотности и в соответствии уменьшение насыпной емкости сульфокатионитов на основе модифицированных фенолоформальдегидных олигомеров, облегчает регулирования их технологических свойств.

Литература

1. Зубкова Л.Б., Тевлина А.С., Даванков А.Б. Синтетические ионообменные материалы. М.: Химия, 1978, 184 с.

2. Мамченко А.В., Якименко Т.И. и др. Умягчение воды ионитами. Химия и технология воды, 1989, т.11, №8, с. 728-740.

3. Мамченко А.В., Якименко Т.И., Новокенюк М.С. Доочистка биологически очищенных сточных вод слабоосновными ионитами. Химия и технология воды, 1986, т.8, №3, с. 3739.

4. Мамченко А.В., Якименко Т.И., Кривари В.Г. и др. Обессоливание воды ионитами. Химия и технология воды, 1986, т.8, №3, с. 57-58.

5. Копылов А.С., Лывыгин В.М., Очков В.Ф. Водоподготовка в энергетике. Учеб. пособ. для вузов. М.: Химия, МЭИ, 2003, 309 с.

6. Рустамов С.М. Теория динамики ионообменной сорбции разновалентных ионов. Автореф. дисс. док. хим. наук., Баку, 1970, 43 с.

7. Садыхов А.М. Основы ионообменной технологии высокочистых солей и кислот, их интенсификация и оптимизация. Автореф. дисс. док. тех. наук., Баку, 1992, 48 с.

8. Сенявин М.М. Ионный обмен в технологии и анализе неорганических веществ. М.: Химия, 1980, 272 с.

9. Наибова Т.М. Фенолоформальдегидные олигомеры, модифицированные бензогуанамином, бензиламином и бензамидом. Автореферат дисс. на соискание ученой степени канд. хим. наук. Баку, 1987, 17 с.

10. Наибова Т.М. Химия и технология получения модифицированных фенолоформальдегидных олигомеров и композиций на их основе. Ж. Известия высших технических учебных заведений Азербайджана, 2000, №3-4, с. 63-71.

11. Браун Д., Шедрон Г., Керн В. Практическое руководство по синтезу и исследованию свойств полимеров. М.: Химия, 1976, 436 с.