Нікітішин Євген Юрійович. Технологія одержання епоксидних олігомерів : Дис... канд. наук: 05.17.04 - 2007.
Анотація до роботи:
Нікітішин Є.Ю. Технологія одержання епоксидних олігомерів. – Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.17.04 – технологія продуктів органічного синтезу. – Національний університет „Львівська політехніка”, Львів, 2007.
Дисертація присвячена створенню основ технології одержання епоксидних олігомерів на основі ненасичених олігомерів – продуктів переробки фракцій С5, С9 побічних продуктів етиленового виробництва.
Синтезовано ненасичені олігомери різними методами олігомеризації, вивчено закономірності їх епоксидування розчином надоцтової кислоти та надкислотою, що утворюється „in situ”. Вивчено вплив технологічних параметрів процесу епоксидування, а також методу виділення продукту реакції на вихід та фізико-хімічні властивості епоксидованих олігомерів. Встановлено оптимальні умови проведення процесу епоксидування. Визначено кінетичні характеристики процесу.
Встановлено структуруючі властивості епоксидованих олігомерів. Визначено оптимальний склад та тривалість структурування епоксиолігомерних композицій одержаного епоксидованого олігомеру зі смолою ЕД-20. Визначено основні характеристики композицій: вміст гель-фракції, твердість, адгезію, хімічну стійкість та водопоглинання.
Запропоновано принципові технологічні схеми процесу одержання епоксидованих олігомерів, показано економічну доцільність виробництва.
Одержано нові теоретичні та експериментальні результати, які дозволили розв’язати конкретну прикладу задачу – розробити основи технології одержання епоксидних олігомерів на основі олігомерів із залишковими ненасиченими звязками, отриманих із вуглеводневих фракцій С5, С9 – побічних продуктів етиленового виробництва.
Встановлено можливість окиснення ненасичених олігомерів, отриманих різними методами олігомеризації, надоцтовою кислотою, та надоцтовою кислотою, отриманою „in situ”, експериментально доведено її високу ефективність. Дослідження проводились при температурах 293- 323 К та тривалостях епоксидування 1,25-6,0 год. Показано, що в результаті процесу епоксидування досягається конверсія ненасичених зв’язків до 94,7%, процес відбувається із високою селективністю за епоксидними групами – до 99%. В процесі реакції відбувається покращення колірності олігомеру: від 40 мг І2/100 см3 олігомеру у вихідній сировині до 2 мг І2/100 см3 олігомеру в епоксидованому продукті.
Вдосконалено методику визначення епоксидного числа для поліепоксидів, показано його ефективність, високу точність та відтворюваність.
Визначено кінетичні залежності процесу, обчислено константи швидкості та енергію активації реакції епоксидування ненасиченого олігомеру, яка становить Е = 24,1 кДж/моль. Достовірність отриманих результатів перевірено та підтверджено методами математичної статистики. Запропоновано оптимальні умови здійснення процесу епоксидування надоцтовою кислотою у суміші із оцтовою кислотою та перокидом водню: тривалість епоксидування 1,25 год, температура реакції 303К.
Встановлено залежність виходу епоксидованого олігомеру та його характеристик від методу виділення його із реакційної суміші. Максимальний вихід епоксидованого олігомеру досягається при застосуванні методу відгонки розчинника і становить 93%, при застосуванні осадження – 72%.
Структурні зміни у ненасиченому олігомері внаслідок реакції епоксидування підтверджено методами ІЧ та ЯМР спектроскопії.
Встановлено структуруючі властивості синтезованих епоксидованих олігомерів. Показано, що при додаванні до промислової епоксидної смоли ЕД-20 синтезованих епоксидованих олігомерів спостерігається покращення фізико-механічних властивостей епоксиолігомерних композиції порівняно із контрольною композицією, приготованої на основі епоксидної смоли ЕД-20. Запропоновано оптимальний склад епоксиолігомерних композицій та рекомендовано тривалість процесу структурування: співвідношення масових часток ЕО:ЕД-20 = 1:9, тривалість структурування – 2 доби.
Показано, що композиції, приготовані із додаванням синтезованих епоксидованих олігомерів, володіють високою стійкістю до агресивних середовищ та низьким водопоглинанням. Стійкість до кислих середовищ складає не менше 25 діб, до лужних середовищ – більше 30 діб. Водопоглинання епоксиолігомерних композицій є низьким і за 25 діб становить менше 3%. Синтезовані епоксидовані олігомери можуть бути рекомендовані для використання як компонент антикорозійних покриттів.
Розраховано матеріальний баланс та визначено витратні коефіцієнти процесу епоксидування ненасиченого олігомеру надоцтовою кислотою із розрахунку на 1000 кг вихідного ненасиченого олігомеру. Розраховано виробничу собівартість 1 тонни епоксидованого олігомеру, яка складає 8193,8 грн. Для прикладу, вартість 1 тонни епоксидної смоли ЕД-20, що використовувалась у дослідженнях, складає 20 000 грн.
Розроблено та описано технологічні схеми процесу епоксидування ненасиченого олігомеру. Запропоновано та описано два методи виділення кінцевого продукту – епоксидованого олігомеру, методом вакуумної відгонки та методом осадження. Вказано на переваги та недоліки застосування обох методів виділення кінцевого продукту.
Публікації автора:
Нікітішин Є.Ю., Чайківський Т.В., Піх З.Г. Вдосконалення методики визначення епоксидних групп у смолах // Вісник НУ „ЛП”. Сер Хімія, технологія речовин та їх застосування. – 2005. - № 529. – С.130-132.
Дисертантом запропоновано можливість епоксидування ненасичених олігомерів, отриманих на основі фракцій С5-С9 відходів етиленових виробництв.
Швед Я.З., Нікітішин Є.Ю., Чайківський Т.В., Піх З.Г. Окиснення нафтополімерних смол надоцтовою кислотою // Вопросы химии и химической технологи – 2006. № 4 – С.104-106.
Дисертантом досліджено та описано епоксидування нафтополімерних смол над оцтовою кислотою, встановлено залежність перебігу процесу від основних факторів впливу.
Нікітішин Є.Ю., Швед Я.З., Чайківський Т.В., Піх З.Г. Використання нових епоксидних олігомерів у складі полімерних композицій // Вопросы химии и химической технологи – 2007. №1 – С.100 – 102.
Автором встановлено можливість застосування епоксидних олігомерів у складі композицій, досліджено їх фізико-хімічні характеристики.
Пат. №19338 Україна МПК C08G 59/00. Спосіб одержання епоксидної смоли / Є.Ю Нікітішин., Я.З. Швед, Т.В. Чайківський, З.Г. Піх (Україна) - u200606272; Заявл. 05.06.2006; Опубл. 15.12.2006, Бюл.№12 – 4с.
Дисертантом запропоновано новий спосіб одержання епоксидних смол на основі нафтополімерних смол методом окиснення ненасичених звязків.
Участь автора полягає у встановленні можливості та перевірці ефективності застосування надоцтової кислоти, що входить до дезінфікуючого засобу, як окисника ненасичених олігомерів.
Нікітішин Є.Ю., Швед Я.З., Чайківський Т.В. Введення функційних груп у структуру нафтополімерних смол // Зб. наукових пр. п’ятої всеукраїнської конференції студентів та аспірантів „Сучасні проблеми хімії” – Київ. – 2004. – С.176
Автором досліджено отримання кисневмісних функційних груп у структурі полімерів методом окиснення.
Нікітішин Є.Ю., Швед Я.З., Чайківський Т.В. Одержання епоксидних груп у структурі олігомерів // Зб. наук. пр. ХХХ конференції молодих вчених з органічної хімії та хімії елементоорганічних сполук - Київ. - 2004. - С. 20
Дисертантом проведені експериментальні дослідження та розроблено методику визначення епоксидних груп у епоксидних олігомерах.
Нікітішин Є.Ю., Швед Я.З., Чайківський Т.В. Одержання епоксидних груп у структурі олігомерів // Тези доповідей міжнародної конференції „Сучасні напрямки розвитку хімії” – Одеса. – 2004. – С.79
Участь автора полягає у розробці методики одержання епоксидних груп у структурі ненасиченого олігомеру та описуі умов проведення реакції.
Нікітішин Є.Ю., Швед Я.З., Чайківський Т.В. Одержання кисневмісних нафтополімерних смол // Тези доповідей IV регіональної конференції молодих вчених та студентів з актуальних питань хімії - Дніпропетровськ. - 2005. - С. 61
Автором здійснено комплекс досліджень та визначено оптимальні умови одержання епоксидних груп в ненасичених олігомерах.
