Введение к работе
Актуальность темы. Деревья хвойных пород продуцируют бальзамы, представляющие собой весьма сложные смеси органических веществ класса терпеноидов. Основными составными частями этих смесей являются монотерпеновые углеводороды и кислородные производные дитерпено-вых углеводородов, так называемые смоляные кислоты. В качестве основных продуктов при переработке терпеноидов хвойных растений получают канифоль и скипидар.
Терпеновые углеводороды, входящие в состав скипидара, обладают высокой реакционной способностью, и поэтому находят применение в различных отраслях промышленности - лакокрасочной, парфюмерной, медицинской, текстильной, а также в качестве сырья для органического синтеза.
Смоляные кислоты, входящие в состав канифоли, из-за своей ненасыщенности являются крайне реакционноспособными соединениями. Поэтому, товарная канифоль, в том виде, в каком она выпускается на рынок, не может полностью удовлетворить современные требования различных отраслей промышленности. Многие свойства канифоли являются нежелательными, например, склонность к кристаллизации, лёгкая окисляемость кислородом воздуха, низкая температура размягчения, химическая нестойкость. Считают, что склонность канифоли к кристаллизации и окислению кислородом воздуха обуславливается наличием в её составе абиетиновой кислоты (около 40 %). Для уменьшения отрицательных свойств, канифоль подвергают модификации с использованием катализаторов и различных химических агентов - гидрированию, диспропорционированию, полимеризации, что приводит к значительному уменьшению содержания абиетиновой кислоты в составе модифицированной канифоли.
Известно, что изомеризацию мономеров терпенов, входящих в состав скипидара, можно осуществлять в присутствии алюмосиликатных катализаторов, в частности природного цеолита "Сахаптин", с получением таких ценных продуктов как камфен, п-цимол и полимеры терпенов.
В качестве катализатора при проведении процесса изомеризации смоляных кислот, с целью уменьшения содержания абиетиновой кислоты, тоже возможно использовать природный цеолит "Сахаптин", который является селективным и дешёвым гетерогенным катализатором.
При этом в отличие от существующих технологий, не требуется предварительного разделения терпеноидов на смоляные кислоты и терпеновые углеводороды, что приводит к экономии материальных и ресурсов.
'Автор выражает благодарность кандидату технических наук, доценту Г. В Тихомировой за помощь, оказанную в работе над диссертацией
РОС НАЦИОНАЛЬНАЯ I БИБЛИОТЕКА !
Цель и задачи исследований. Цель исследований заключалась: в изучении изомеризационных превращений моно-, и дитерпеноидов живицы в присутствии алюмосиликата - природного цеолита "Сахаптин"; проверке степени влияния состава терпентина на ход катализируемых цеолитом превращений; оценке влияния технологических факторов на выход и свойства изомеризата; синтезе на основе изомеризованной канифоли аддукта с фумаровой кислотой а также в разработке и апробации технологии получения изомеризованной (модифицированной) канифоли.
Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:
-
Изучить химический состав терпеновых углеводородов живицы и сульфатного скипидара, а также дитерпеновых кислот живицы, живичной и талловой канифоли.
-
Изучить влияние состава терпеноидов на ход катализируемых цеолитом "Сахаптин" превращений.
3. Определить оптимальные условия получения изомеризованных
терпеноидов живицы, с получением мономеров терпенов и дигерпеноидов
- изомеризованной канифоли.
-
Изучить возможность получения аддуктов с фумаровой кислотой на основе изомеризованной канифоли, обладающих высокими электроизоляционными свойствами.
-
Разработать технологию получения изомеризованной канифоли и осуществить ее апробацию в промышленном масштабе
-
Провести экономическую оценку эффективности производства модифицированной канифоли и изомеризованного скипидара.
Научная новизна. Автором впервые был осуществлён процесс изомеризации терпеноидов живицы, без их предварительного разделения на моно-, и дитерпеноиды, а также дитерпеновых кислот талловой канифоли и терпеновых углеводородов сульфатного скипидара с использованием в качестве катализатора природного цеолита "Сахаптин". Определены технологические факторы и установлено их влияние на изомеризационные превращения компонентов живицы.
Практическая ценность работы. На основании результатов экспериментальных исследований разработана технология получения изомеризованной канифоли не склонной к кристаллизации. На основе изомеризованной канифоли получены аддукты, обладающие высокими электроизоляционными свойствами. Предлагаемая технология апробирована на ОАО "Лесосибирский КЭЗ"; эффективность технологии подтверждена технико-экономическими расчётами.
Основные положения, выносимые на защиту. Результаты исследований изомеризационных превращений терпеноидов живицы с использованием природного цеолита "Сахаптин". Получение канифольно-
фумаровых аддуктов на основе изомеризованной канифоли. Технология производства изомеризованной канифоли на основе терпеноидов живицы с использованием в качестве катализатора цеолита "Сахаптин".
Апробация работы. Основные результаты исследований докладывались и обсуждались на следующих конференциях:
международных: "Инновационный потенциал лесопромышленного комплекса Красноярского края" (Лесосибирск, 2001 г.), "Экология Южной Сибири" (Абакан, 2001г.), "Лесные биологически активные ресурсы" (Хабаровск, 2001 г.), "Студенти научно-технический прогресс" (Новосибирск, 2002 г.).
всероссийских: "Химико-лесной комплекс - проблемы и решения" (Красноярск, 2001 г.), "Проблемы экологии и развития городов" (Красноярск, 2001 г.), "Лесной и химический комплексы - проблемы и решения" (Красноярск, 2003 г.).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 10 печатных работ.
Структура и объём диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, аналитического обзора, методической и экспериментальной частей, выводов, списка использованных источников, включающего 127 наименований, и 5 приложений. Работа изложена на 120 страницах, содержит 19 таблиц и 15 рисунков.
