Введение к работе
Актуальность темы. Хлорпарафины используются в промышленности тяжелого органического синтеза как полупродукты (ок. 15%) и как добавки (в основном, вторичные пластификаторы, применяемые совместно с эфирами фталевой кислоты) для полимеров на основе поливинилхлорида (до 80%), придавая им ряд полезных свойств. Полученные изделия обладают повышенной механической прочностью, морозостойкостью, устойчивостью к действию углеводородов и улучшенной гидрофобностью. Окисление хлорпарафинов приводит к образованию высших хлорированных карбоновых кислот, этерификация которых позволяет повысить пластифицирующие свойства хлорпарафинов.
Хлорпарафины отличаются низкой токсичностью (4 класс опасности) и доступностью сырья для их производства, на долю Волгоградского региона приходится 80% производства выпускаемых в России хлорпарафинов.
Таким образом, совершенствование способа окислительной модификации хлорпарафинов и разработка способа получения пластифицирующих добавок на основе продуктов окисления является важной и актуальной проблемой.
Цель работы. Комплексное исследование технологии процесса окисления хлорпарафинов в высшие хлорированные кислоты (ВХК) и синтез эффективных пластифицирующих добавок для полимерных изделий из ПВХ.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
изучить особенности катализируемого стеаратом кобальта жидкофазного окисления промышленного хлорпарафина (на примере хлорпарафина марки ХП-30) кислородом воздуха с получением высших хлорированных карбоновых кислот;
определить состав продуктов, образующихся в процессе окисления хлорпарафинов, и предложить схему превращения;
разработать кинетическую модель, обеспечивающую возможность управления процессом окисления хлорпарафинов;
4. разработать метод получения эффективных пластифицирующих добавок для поливинилхлорида на основе окисленного хлорпарафина ХП-30.
Научная новизна.
1. Выявлены особенности жидкофазного окисления хлорпарафина ХП-30
кислородом воздуха в условиях катализа стеаратом кобальта.
Установлено, что стеарат кобальта является более эффективным катализатором окисления хлорпарафина ХП-30 по сравнению с применяемым марганецсодержащим катализатором.
Определен состав продуктов окисления хлорпарафина ХП-30 и предложена схема превращения хлорпарафина ХП-30 в процессе окисления воздухом.
Предложена кинетическая модель процесса окисления хлорпарафина ХП-30 воздухом, обеспечивающая возможность управления данным процессом. Практическая значимость. Разработан метод получения хлорированных
карбоновых кислот окислением хлорпарафинов воздухом в условиях катализа стеаратом кобальта, позволяющий увеличить выход продуктов окисления на 25-30%. На основе хлорированных карбоновых кислот получены эффективные пластифицирующие добавки для ПВХ, которые значительно превосходят по пластифицирующей способности хлорпарафины, поскольку снижают на 25% время поглощения пластификатора по сравнению с хлорпарафинами.
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на XI, XII, XV Региональных конференциях молодых исследователей Волгоградской области (г. Волгоград, 2006, 2007, 2010 гг.), XI Международной научно-технической конференции "Наукоемкие химические технологии - 2006" (г. Самара, 2006 г.), XII Международной научно-технической конференции "Наукоемкие химические технологии - 2008" (г. Волгоград, 2008 г.), XIII Международной научно-технической конференции «Наукоемкие химические технологии-2010» (Иваново, 2010), X Международной конференции по химии и физикохимии олигомеров «Олигомеры-2009» (Волгоград, 2009 г.), Всероссийской конференции по органической химии (Москва, 2009), внутривузовских
конференциях ВолгГТУ в 2007-2009, 2011 г., межвузовских научно-практических конференциях молодых ученых и студентов «Теория, практика и перспективы развития современного сервиса» (Волгоград, 2006, 2007 и 2010 г.).
Публикации результатов. Результаты проведенных исследований опубликованы в 6 статьях в журналах, рекомендованных ВАК, и тезисах 25 докладов. Получено 2 патента РФ на изобретение.
Объем и структура работы. Диссертация изложена на 132 страницах машинописного текста, содержит 22 таблицы, проиллюстрирована 25 рисунками, состоит из введения, 4 глав, выводов, списка литературных источников, включающего 137 наименований, и 6 приложений.
