Анотація до роботи:

Федорченко С.В. Вдосконалення технології одержання карбамідоформальдегідних смол із моно- й диметилолкарбаміду – форконденсату. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.17.04 – технологія продуктів органічного синтезу. – Національний університет “Львівська політехніка”, Львів, 2004.

Дисертація присвячена удосконаленню промислової технології одержання низькотоксичних карбмідоформальдегідних смол з технологічного розчину моно- й диметилолкарбаміду – форконденсату. Вивчено процес одержання карбамідоформальдегідних смол безперервним способом та визначено оптимальні умови його проведення в основних реакторах технологічної лінії. Встановлено вплив на фізико-хімічні характеристики КФС поетапного внесення карбаміду разом з аеросилом марки А-175 на стадії лужної доконденсації. Внесення у два етапи карбаміду разом з 0,5 % від маси реакційної суміші аеросилу марки А-175 дозволяє отримати КФС, яка містить у 10 разів менше залишкового формальдегіду, ніж смола промислової марки КФ-МТ-15. Вивчено вплив модифікаторів (одноатомних насичених спиртів), внесених у процесі синтезу КФС, на стабільність фізико-хімічних властивостей карбамідоформальдегідних смол. Визначено, що найкращими модифікаторами для одержання стабільних КФС, сумісних із водними й органічними системами, є етиловий, ізопропіловий і бутиловий спирт у кількості 4%.

Установлено вплив температури, рН, тривалості процесу та мольного співвідношення формальдегіду й карбаміду на фізико-хімічні властивості карбамідоформальдегідних смол, одержаних із форконденсату в присутності латентного каталізатора NH₄Cl напівперіодичним способом. Розроблено технологію одержання низькотоксичної КФС із технологічного розчину – форконденсату напівперіодичним способом із використанням латентного каталізатора NH₄Cl, яка дозволяє одержати якісну КФС із вмістом вільного формальдегіду 0,05–0,1% мас. Запропоновано принципову технологічну схему утилізації формальдегіду у формальдегідовмісних стічних водах з утворенням поліметиленкарбаміду. Зроблено розрахунки матеріальних балансів процесів.

1. На основі аналізу діючого виробництва й експериментальних досліджень законо-мірностей протікання реакцій синтезу КФС удосконалено промислову технологію одержання низькотоксичних КФС безперервним способом і запропоновано напівперіодичний спосіб одержання КФС, який полягає у поєднанні безперерв-ного способу синтезу форконденсату й періодичного способу доконденсації отриманого форконденсату в присутності латентного каталізатора NH₄Cl.

2. Вивчено залежність фізико-хімічних характеристик карбамідоформальдегідних смол від температури, рН, тривалості процесу та співвідношення формальдегіду й карбаміду в основних реакторах технологічної лінії одержання КФС. Визначено оптимальні технологічні параметри реакції взаємодії газоподібного формальдегіду з розчином карбаміду та реакції поліконденсації метилолкарбамідів. Для дотри-мання оптимальних технологічних умов запропоновано змінити існуючу проти-потокову схему подання реагентів в реакційну колону одержання форконденсату.

3. Уперше досліджено вплив на фізико-хімічні характеристики КФС поетапного внесення карбаміду разом з аеросилом марки А-175 у реакційну суміш на стадії лужної доконденсації процесу синтезу КФС. Установлено, що внесення на І етапі 25% кількості карбаміду для доконденсації разом з 0,5% масових аеросилу і решти 75% кількості карбаміду на ІІ етапі дозволяє отримати якіснішу КФС – вона містить у 10 разів менше залишкового формальдегіду, ніж смола промислової марки КФ-МТ-15. Проведені дослідно-промислові випробування підтвердили можливість впровадження на ЗАТ “Завод карбамідних смол” запропонованого удосконалення технологічного процесу одержання КФС.

4. Установлено вплив модифікаторів (одноатомних насичених спиртів), внесених у процесі синтезу КФС, на стабільність фізико-хімічних показників карбамідофор-мальдегідних смол. Визначено, що найкращими модифікаторами для одержання стабільних КФС є етиловий і бутиловий спирт у кількості 4%. Внесення цих моди-фікаторів на стадії кислої конденсації забезпечує стабільність фізико-хімічних по-казників модифікованих КФС у дозволених межах упродовж 5 місяців зберігання.

5. Синтезовано висококонцентрований форконденсат (Ф:К=4:1) з терміном зберігання 6 і більше місяців. Одержаний розчин моно- і диметилолкарбаміду – форконденсат – можна використовувати для синтезу високомолекулярних олігомерів карбамідоформальдегідних смол.

6. Розроблено технологію одержання низькотоксичної КФС із форконденсату напівперіодичним способом з використанням латентного каталізатора NH₄Cl, яка дозволяє одержати високоякісну стабільну КФС із вмістом вільного формальдегіду 0,05–0,1% масових. Установлено оптимальні умови проведення синтезу КФС на основі форконденсату періодичним способом: рН кислої конденсації 4,3–4,5; температура 376–377 К; тривалість синтезу 4,5–5 годин; мольне співвідношення Ф:К на стадії лужної доконденсації – 1,1:1. Розраховано матеріальний баланс процесу одержання КФС із форконденсату напівперіодичним способом. Промислове виробництво даної КФС можна здійснювати на реконструйованій безперервній технологічній схемі виробництва КФС.

7. Запропоновано технологічну схему утилізації формальдегіду в формальдегідо-вмісних стічних водах виробництва КФС його взаємодією з карбамідом у сильно-кислому середовищі з утворенням поліметиленкарбаміду, що дозволяє зменшити концентрацію формальдегіду у стоках з 1–8% до 0,01% і подавати очищену воду для повторного використання в промисловості. Актом проведених дослідно-про-мислових випробувань підтверджено можливість впровадження на ЗАТ “Завод карбамідних смол” (м. Калуш) цього способу очищення формальдегідовмісних стічних вод. Розрахунок матеріального балансу процесу показав, що, застосовуючи даний спосіб утилізації для очищення щорічно 15 000 тонн стічних вод, можна одержати 2000 тонн ПМК, який використовують як наповнювач полімерних композиційних матеріалів.

Основний зміст роботи викладено у таких публікаціях:

1. Курта С.А., Хабер М.В., Федорченко С.В. Синтез карбамідоформальдегідних смол на основі форконденсату // Хімічна промисловість України. – 2001. – № 6 (47). – С.40-44.

Участь автора полягає у встановленні впливу температури реакції, рН, тривалості синтезу й мольного співвідношення реагентів на вміст вільного формальдегіду в КФС, одержаних із форконденсату напівперіодичним способом.

2. Курта С.А., Федорченко С.В., Хабер М.В. Модифікація карбамідоформальдегідних смол на стадії поліконденсації // Вопросы химии и химической технологии. – 2002. – № 3. – С.77-80.

Участь автора полягає у дослідженні впливу невеликих кількостей модифікаторів (одноатомних насичених спиртів) на фізико-хімічні показники модифікованих КФС.

3. Федорченко С.В., Курта С.А., Хабер М.В. Дослідження процесу утилізації відходів виробництва карбамідоформальдегідних смол // Вопросы химии и химической технологии. – 2002. – № 6. – С. 179-183.

Автором досліджено вплив технологічних параметрів процесу взаємодії формальдегіду з карбамідом у сильнокислому середовищі на вихід поліметиленкарбаміду і вміст вільного формальдегіду (%) в стічних водах.

4. Федорченко С.В., Курта С.А., Хабер М.В. Вивчення особливостей одержання карбамідоформальдегідних смол на основі форконденсату // Вопросы химии и химической технологии. – 2003. – № 6. – С. 106-110.

Автором установлено вплив на фізико-хімічні характеристики КФС поетап-ного внесення карбаміду на стадії лужної доконденсації разом з аеросилом А-175.

5. S.A.Kurta, S.V.Fedorchenko, M.V. Chaber. Investigation of the stability of the modified urea-formaldehyde resins // Polimery. – T.XLIX. – 2004. – № 1. – P.49-51.

Дисертантом установлено вплив модифікаторів (одноатомних насичених спиртів у кількості 4–6%) на стабільність фізико-хімічних властивості карбамідоформальдегідних смол і їх.

6. Хабер М.В., Курта С.А., Федорченко С.В. Дослідження технологічного процесу одержання карбамідоформальдегідних смол // Вісник Прикарпатського університету. Хімія. – 2001. – Випуск 1. – С. 58-65.

Дисертантом проведено експериментальні дослідження безперервного способу одержання КФС і запропоновано оптимальні умови процесу одержання КФС в основних реакторах технологічної лінії.

7. Kurta S.A., Khaber M.V., Fedorchenko S.V. Synthesis of urea-formaldehyde resins on the base of forcondensate // Тези доповідей XV Міжнародної наукової конференції “Модифікація полімерів”.– Польща, Свірадов Здрой, 19–21 вересня 2001. – С.314-318.

Дисертантом встановлено оптимальні умови одержання низькотоксичної КФС напівперіодичним способом із форконденсату з використанням латентного каталізатора NH₄Cl.

8. С.В.Федорченко, С.А.Курта, М.В.Хабер. Дослідження процесу утилізації відходів виробництва карбамідоформальдегідних смол // Тези доповідей Всеукраїнської науково-технічної конференції “Хімія і хімічна технологія-2002”, Україна, м. Дніпропетровськ, 24–25 квітня 2002. – С.100-101.

Дисертантом запропоновано технологічну схему очищення формальдегідовмісних стічних вод цеху виробництва КФС.

9. S.A. Kurta, S.V.Fedorchenko, M.V.Chaber. Modification of urea-formaldehyde resin at the stage of policondensation // Тези доповідей ІІ Українсько-польської наукової конференції “Полімери спеціального призначення”, Україна, м. Дніпропетровськ, 27–31 травня 2002. – С. 19.

10. Федорченко С.В., Курта С.А., Хабер М.В. Дослідження технологічних особливостей одержання низькотоксичних карбамідоформальдегідних смол на основі форконденсату // Тези доповідей V Української конференції молодих учених із високомолекулярних сполук, Київ, 20–21 травня 2003. – С.104.

Автором визначено оптимальні кількості внесення аеросилу марки А-175 на стадії лужної доконденсації технологічного процесу синтезу КФС безперервним способом для одержання низькотоксичних КФС.