Введение к работе
Актуальность проблемы.
В настоящее время существует крупная народно-хозяйственная проблема переработки полимеров и различных изделий на их основе с целью утилизации и повторного применения, что позволит сохранить исходное сырье для производства полимерных изделий, уменьшить энергетические и временные затраты, а также значительно улучшать экологическую безопасность. Одним из способов утилизации является регулируемая деструкция полимеров, в частности, синтетических каучуков. Изучая деструкцию, можно определить условия переработки и эксплуатации полимеров, найти способы получения полимеров, которые в свою очередь будут мало чувствительны к деструкции, разработать эффективные методы защиты от различных воздействий. Деструкцию, в зависимости от поставленной задачи, можно усилить или ослабить, зная ее механизм и закономерности, подобрав оптимальный катализатор, а также изучая изменение его каталитических свойств по ходу процесса.
В связи с этим, исследование регулируемой механохимической деструкции синтетических каучуков различной природы в среде воздуха при температуре 60-120 С в присутствии каталитических систем, полученных трибохимическим синтезом, исходя из оксидов (гидроксидов) тяжелых металлов (в частности Mn, Со, Pb, W, Sb) и карбоновых кислот, а также использование результатов исследований для решения практических целей является задачей важной и актуальной.
Цель и задачи исследования: Выявить последовательность стадий каталитических деструктивно-окислительных превращений бутадиеновых, бутадиен-стирольных и изопреновых каучуков в условиях интенсивного механохимического воздействия; установить последовательность превращения оксидов (гидроксидов) и солей тяжелых металлов, происходящих в процессе деструктивного окисления синтетических каучуков; выяснить характер изменения каталитических свойств солей переходных металлов при структурировании покрытий; получить трибохимическим низкотемпературным синтезом соли переходных металлов: кобальта, марганца, свинца, сурьмы и
2 вольфрама , исходя из их оксидов, гидроксидов и карбоновых кислот и
установить некоторые кинетические параметры трибохимического
взаимодействия; исследовать возможности получения солей на базе
доступного и некондиционного сырья (отходы производства синтетических
жирных кислот - СЖК; "кислые масла", накапливающиеся в процессе
аутоокисления растительных масел в пленкообразующие для олиф и красок;
кислоты канифоли, талловое масло, рыбий жир и другие доступные
композиции; из металлсодержащих композиций- свинцовый глет, пиролюзит
- Мп02тсхн, известь и т.д.); и разработать практически ценные рецептуры
катализаторов структурирования покрытия (сиккативов) и катализаторов
деструктивного окисления.
Научная новизна работы заключается: -в разработке метода регулируемой трибохимической деструкции синтетических каучуков в растворе и исследовании закономерностей этого процесса, что позволило направленно управлять молекулярно-массовым распределением продуктов;
в изучении каталитических свойств солей переходных металлов в процессах деструктивного окисления синтетических каучуков в растворах и при структурировании пленочных покрытий на основе масляных и маслянобутилкаучуковых пленкообразующих;
в разработки методики трибохимического синтеза катализаторов деструктивного окисления синтетических каучуков в растворе и сиккативов структурирования покрытий путем взаимодействии оксидов (гидроксидов) тяжелых металлов (в частности Mn, Со, Pb, W, Sb) с карбоновыми кислотами,
- в определении конкурирующей способности солей переходных металлов
в различных окислительных процессах с известными в литературе способами
получения, в оценке каталитической способности полученных катализаторов;
- в выяснении роли природы и валентного состояния металла, а также природы
з кислоты в создании каталитической системы процесса и в эффективности ее функционирования;
Практическая значимость работы. На основе полученных результатов разработаны технологии и аппаратурное оформление процессов:
получения катализаторов деструктивного окисления синтетических каучуков (бутилкаучука, бутадиен-стирольного, бутадиенового и изопренового каучуков) в растворах трибохимическим одностадийным методом, исключающим образование побочных продуктов реакции;
получения новых сиккативов на основе солей переходных металлов, полученных трибохимическим синтезом при меньших энергетических и временных затратах.
Практическая значимость данной работы также заключается:
в реализации предложенного способа на техническом и некондиционном (включая и прямые отходы производства) сырье наряду с химически чистым;
в определении оптимальной дозировки сиккатива при структурировании покрытий на основе бутилкаучука, что позволило снизить расход дефицитных тяжелых металлов практически в два раза;
в использовании реакционных смесей трибохимического синтеза в качестве катализаторов совместного окисления жиров и побочного продукта при получении капролактама (масла ПОД), а так же в процессе промышленного производства жирующих материалов типа растительнго подсолнечного масла(РПМ);
в обосновании возможности использования полученных трибохимическим синтезом солей тяжелых металлов в виде различных композиций мыл в качестве наполнителей жирующих материалов для кожевенного производства.
Апробация работы. Основные результаты научных исследований доложены и обсуждены на научных конференциях: 1-ой региональной научно-технической конференции "Проблемы химии и химической технологии ЦЧ РФ" (г. Липецк, 1993 г.); Международной научно-технической конференции "Современные тенденции развития технологии и техники текстильного производства» (г. Иваново, 1993 г.), П-ой региональной научно-технической
4 конференции "Проблемы химии и химической технологии ЦЧ РФ" (г.Тамбов, 1994 г.); Всероссийской научно-технической конференции "Проблемы химии и химической технологии" (г. Курск, 1995 г.); Ш-ей региональной научно-технической конференции "Проблемы химии и химической технологии" (г. Воронеж, 1995 г.).
По материалам исследований опубликовано 16 работ, из них 3 статьи, 1 положительное решение по заявке на патент РФ, 8 тезисов докладов, 4 методических указания к лабораторным работам
Структура и объем диссертации. Работа изложена на 193 страницах, состоит из введения, обзора литературы, 3 глав обсуждения результатов, экспериментальной части, выводов, списка литературы и включает 23 таблицы, 33 рисунка. Список цитируемой литературы содержит 286 наименований.