Введение к работе
Актуальность проДлемы. Производство экологически чистых полимерных материалов, предназначенных для контакта с пищевыми продуктами, для изготовления медицинского оборудования, детских игрушек является одной из важных проблем в химической технологии. Для производстса данных изделий широко применяются различные фталаты в качестве пластифицирующих добавок к полимерам, в частности дибутилфталат, диоктилфталат, которые считаются малотоксичными. Однако, известно, что они относятся к П классу опасности.
В связи с этим, представляет большой интерес разработка пластнфишгруюшда добавок на основе нетоксичного растительного сырья. С этой целыо широко применяются в настоящее время канифоль (остаток от перегонки сосновой смолы), гасенполовая смола (отход производства переработки хлопкового масла), а также различные растительные масла. Однако, здесь тоже есть свои недостатки: плохая совместимость с полимерами, ограниченная область применения (например, широко известные эпоксидированные масла применяются только для пластификации- стабилизации хлорпролзводных полимеров), низкие физнко - механические свойства получаемых полимеров, возможность применения только в сочетании с другими ингредиентами.
Поэтому разработка новых пластификаторов, сочетающих в себе два основных свойства - экологичностъ и высокий пластифицирующий эффект, является актуал юй проблемой.
Одним из путей решения этой задачи является изучение возможности применения в качестве пластификаторов окисленных ргстсггельных масел.
Процессы окисления органических веществ в химической технологии изучены довольно широко. Как известно, наиболее дешевым и доступным окисляющим агентом является кислород воздуха. Однако, как правило, для достижения энергии активашш химлчесхой реакции окислительные процессы с использованием этого окисляющего агента проводят в присутствии эффективных катализаторов или при мощном УФ- излучении. Так, например, при окислении парафиновых и олефиновых углеводородов кислородом воздуха в присутствии гетерогенных катализаторов реакция протекает по сложному механизму с образованием множества побочных кислородсодержащих органи»- "ких соединений.
В литературе отмечается, что в случае растительных жиров процесс окисления имеет свою специфичность из-за наличия в их молекулах как ненасыщенных, так и обычных связей. Кроме того, указанные молекулы содержат в своем составе эфирные и свободные карбоксиль-
ные группы. Поэтому, улучшение технологического процесса окисления растительных жиров, поиск новых способов инициирования химических реакций является важной проблемой.
Делмо pai..m.i является исследование процесса окисления растительных жиров кислородом воздуха, инициированным электроискровым разрядом и изучение возможности применения охисленного растительного масла в качестве пластификатора и стабилизатора для различных полимерных материалов.
Научная новизна Новымявляыся метод инициирования реакции окисления органического вещества, в данном случае растительных жиров, кислородом воздуха, активированным электроискровым разрядом. Разработаны теоретические основы данного процесса в целях получения в качестве экологически безопасных пластификаторов полимеров специального назначения Показано,, что реакция прямого окисления распггельных жиров активированным кислородом значіг льно отличается от реакций каталитического окисления воздухом и окисления с помощью других окислителен. Найдено, что ос эвными продуктами реакции окисления активированным кислородом воздуха является смесь соединений, состоящая из гидроксилсодер-. жащих продуктов, эпокси - производных и в небольших количествах соединений, содержащих свободные карбоксильные группы. Установлено, что наряду с окислительным процессом протекает реакция олнгомеризацни по кратным связям, что приводит к увеличению средней молекулярной массы продуктов окисления по сравнению с исходным растительным маслом.
Показано, что реакция протекает по гемолитическому механизму. Предложены основные стадии реакции, через которые протекает процесс окисления.
Кроме тоге, исследования пластифицирующих свойств окисленного растительного масла по предложенной методике производятся впервые.
Практическое значение. Разработан метод инициирования реакции окислешія растительных масел кислородом воздуха, отличающийся высокой экологичностью, т.е. отсутствием отходов. Получен новый пластификатор, обладающий высокими ластнфншгрующ'ши и стабилизирующими свойствами, который вследствие своей нетоксичности может применяться для производства полимерных материалов, контактирующих с пищевыми продуктами. Данный пластификатор, разработанный на основе доступного и недорого сырья возобновляемого ежегодно, может послужить заменой дорогостоящего эпокендированного соевого масла, закупаемого в ближнем и дальнем зарубежье. Разработанный пластификатор является универсальным, т.е. оказывает высокий пластифицирующий эффект при использовании различных полимерных материалов. Для получения целевого продукта - пластификатора, использовали не пищевое
горчичное масло, а отходы производства, что бл опрнятно отражается на цене и может быть рассмо- єно ках квалифицированный способ утилизации этих отходов.
Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались на ежегодных научно - технических конференциях Волгоградского государственного технического университета 1994, 1995 и 1996 годов.
Публикации. По теме диссертации опубликованы две научных статьи, тезисы четырех докладов, подана заявка на изобретение.
Объем ч структура диссертации. Диссертационная работа изложена на /^страницах машинописного текста, содержит 30 рисунков, 2 О таблиц, приложен!- Библиографический список включает 68 ссылки. Работа состоит из 4 - х глав. В первой глазе (литературном обзоре) рассмотрены публикации, раскрывающие различные методы окислсіпія растительных масел, дано обоснование целесообразности применения электроискрового г -spiija в качестве фактора, инициирующего процесс окисления, описаны различные виды пластификаторов на jciiose растительного сырья, дана общая характеристика процесса окисления жиров.
Во второй главе содержатся результаты собственных исследований по разработке метода окислєіпія растительных масел кислородом воздуха, активированным электроискровым разрядом, изучению химизма данного процесса.
В третьей главе также представлены различные испытания получаемого продукта реакции окисления горчичного масла в качестве пластифицирующей добавки к различным полимерным материалам.
В четвертой главе представлено описание экспериментальных исследований.
Диссертация завершается выводами о проделанной работе и списком использованной литературы.
К работе приложена копия документа с результатами испытаний полученных продуктов в качестве термостабилизатора ПВХ и технологическая схема.