Введение к работе
Деструктивно-окислительные превращения синтетических каучуков і растворах представляют значительный интерес как доступный и лег-» осуществимый способ, получения низковязких, содержащих непре-;ельные и кислородсодержащие соединения композиций, используемых в [роизводстве олиф и красок, лаков для резиновой обуви, пропиточных юставов для кож, отделочных композиций для тканей и др. Данный іроцесс представляет-собой сложное каталитическое химическое прев-іащение с параллельно протекающими стадиями каталитической, окис-гательной и пероксидной деструкции и многочисленных направлений 'шготнения, а также'сопряженными с ними реакциями жидкофазного жисления и соокисления, что предопрделяет необходимость раслола-ать надежными и действенными путями управления такими окислит'ель-!ыми процессами, а также критериями, в какой момент процесс следу->т прекратить.
Ряд практических разработок в указанных направлениях выполнен іа кафедре ХТВМ Курского государственного технического университе-:а под руководством профессора A.M.Иванова и внедрен в серийное іроизводство, либо доведен до. стадии внедрения. Одной из них является создание способа получения каучукового черного лака для резиновой обуви, защищенного авторским свидетельством СССР и принятого к внедрению на Черновицком резино-обувном заводе (г.Черновцы, гкраина).
В процессе проведения расширенных промышленных испытаний вы-івлено, что высокое качество лака и лакового покрытия не допускает шрокого варьирования многих параметров технологического режима, :аких как исходная концентрация СКС-30 АРКПН или СКМС-30 AFKTIH,. грограммы изменения температуры, расхода воздуха и скоростей под-юда внешнего тепла, перепад температур в приграничном слое, сте-іень снижения вязкости раствора эластомера за счет механокрекинга з процессе его получения и т.д. Все это предопределило необходимость существенного расширение исследований в данной области и іроведения их в. кинетическом варианте. В этом плане и была выпол-шна настоящая диссертационная работа.
АКТуаЛЬКОСТЬ Т*??^, ДёСТРУКТИВКО-ОКИСЛйТёЛЬКЫе Пр9БрсЦ5К1'Я
эластомеров интересны во многих отношениях, в частности, как один
из доступных и перспективных способов получения находящих промышленное использование композиций; как один из легкоосуществшых и весьма эффективных способов утилизации отходов каучуковых производств и некондиционных каучуков; как одна из моделей переработга эластомеров в процессах самоочищения природы; как способ приданю широко распространенным полимерам и композициям с их участием НОРЫ/: СЛЄЦ1іфіІЧЄСКІК СВОЙСТВ; Как МОДеЛЬ ОЦеНКИ ЭффеКТИВНОСТИ ИСПСЛЬ-
зуемых стабилизаторов каучуков и т.д.
Естественно, чтобы активно решать поставленные вопросы, нео бходимо создать определенную базу знаний, особенно в области кине тики и катализа протекания рассматриваемых процессов в как можно больших диапазонах варьирования условий. Имеющиеся в литературе сведения.по этим вопросам относительно малочисленны, получены в сильно различающихся условиях, трудно сопоставимы и в подавляюще 'большинстве случаев содержат весьма ограниченные знания в области кинетики и катализа. Систематические, комплексные исследования вообще единичны.
В этом плане тема диссертационной работы "Исследование кине тики и катализа' низкотемпературных деструктивно-окислительнь превращений бутадиенотиродьных каучуков в условиях пневматическог перемешивания жидкой фазы" актуальна и направлена на разработь эффективных путей управления представляющего интерес для промыт ленности деструктивно-окислительного процесса.
Пель работы состоит в проведении систематических комплексні исследований низкотемпературных деструктивно-окислительных превр; сеніві бутадиенстирольного каучука в растворе в условиях лневмат] ческого перемепивання жидкой фазы системы,' в общей характеристи процесса и границ его работоспособности, в выявлении новых факт ров управления, в том числе и каталитических систем на основе о лей металлов с переменной степенью окисления, а также в использ ванин полученных закономерностей для решения прикладных задач.
Научная новизна работы заключается в том, что
получена математическая модель растворения бутадиенстирод ного каучука в уайт-спирите в условиях использования механическа перемешивания системы и определены численные значения входящих нее параметров;
установлена корреляция критических параметров деструкт* но-окислительных превращений с элементами математической моде растворения эластомера и предложено объяснение происхождения та* корреляции;
подтверждено для выбранных условий и обосновано, что деструктивно- окислительные превращения эластомеров представляют собой ie единичный процесс с четко выраженными диапазонами варьирования Залансом скоростей отдельных стадий, а целое сообщество индивидуа-п>ных процессов, направления перехода в которых задаются начали-гой концентрацией эластомера, начальной концентрацией соли металла и природой последней, расходом воздуха, интенсивностью барбо-гажа и пневматического перемешивания, а также отчасти температурным режимом; . '
экспериментально подтверждено, что каталитическую систему процесса можно создать, исходя ив различных начальных соединений марганца, в частности, гидроксидов марганца (II и IV), содержащих кристаллизационную воду солей Мп (II), основных и средних солей Mn(IV) и даже диоксида марганца, в основе чего лежат взаимодействия первоначально вводимого соединения с компонентами реакционной' смеси; основу каталитической системы составляет гетерогенный компонент, реагирующий с непредельными соединениями и поставляющий свободные радикалы в объем системы;
в обнаружении важной, а иногда и определяющей роли аниона марганцевой соли, вводимой для создания каталитической системы;
в установлении, что .ни одна из каталитических систем на основе соединений других переходных металлов по глубине протекания процесса не способна сравняться с каталитическими системами на основе солей марганца.
Практическая ценность работы заключается:
в реализации полученных результатов'в промышленном способе получения черного каучукового лака для резиновых подложек (ачт расширенных промышленных испытаний прилагается);
в определении, что наилучшими каталитическими системами для получения пленкообразующих' для лаков являются соединения на основе содержащих кристаллизационную воду ацетата и стеарата марганца;.
в обосновании возможности использования для создания каталитических систем деструктивно-окислительных превращений продуктов низкотемпературного трибохимического взаимодействия'диоксида марганца с кзрбоновыми кислотами. . '
. Методы исследования и контроля. При выполнении данной диссертационной работы использован кинетический метод исследования с привлечением химических (весовых и бъемных), физико-химических (потенциометрия, хроматография, спектроскопия) и технических методов входного, текущего и выходного контроля, а также определи-
нил степени чистоты исходного сырья и идентификации продуктов превращения.
Апробация работы. Результаты работы докладывались на следующих конференциях: Республиканской научно-технической конференции "Композиционные материалы для гидромеханизации" (г.Курск, 1991 г. 1-п региональной научно-технической конференции "Проблемы химии и хшячезкой технологии" (г.Липецк, 1993 г.); П-й региональной нау чно-технической конференции "Проблемы химии и химической техноло гии" (г.Тамбов, 1994 г.); Ш-й региональной научно-технической конференции "Проблемы химии,и химической технологии" (г.Воронех, 1995 г.); Всероссийской научно-технической конференции "Проблемы химии и химической технологии" (г.Курск, 1995 г.).
Публикации. По материалам исследований опубликовано 12 работ ъг них 5 статей, 7 тезисов докладов. Результаты работы испольэовг кы' при разработке методических указаний к лабораторным работам е дисциплине "Общая химическая технология".
Личный вклад автора. Диссертантом выполнен весь объем экспе риментальных исследований, проведены необходимые расчеты, обработ ка результатов и анализ последних, сформулированы общие подоженш выносимые на защиту, выводы и рекомендации.
Структура и объем диссертации. Работа изложена на 18? стран] цах основного текста и 3 страницах приложения, состоит из 5 глаї содержи 60 рисунков,- 5 таблиц, список литературы включает 16! источников. ,
