СЕКЦИЯ 1.5. СОЗДАНИЕ НАУЧНЫХ ОСНОВ И РАЗРАБОТКА ВЫСОКОЭФФЕКТИВНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ В ХИМИИ И НЕФТЕХИМИИ. Часть1
Синтезированы сшитые наноразмерные полибутадиен-стирольные латексы с функциональными (гидроксильными) группами методом миниэмульсий. Проведен анализ размера частиц и распределения частиц по размерам с использованием прибора Nicomp Submicron Particle Sizer (Model 370); определена конверсия мономеров по сухому остатку с использованием термогравиметрического метода.
Hа основе аминоэфиров борной кислоты (АЭБК) и ароматических изоцианатов получены гетероцепные полимеры. Использование в синтезе АЭБК полиоксиэтиленгликолей позволяет получать газонепроницаемые пленочные материалы. При дополнительном введении бисфенола-А полимеры проявляют высокие значения проницаемости в сочетании с относительно высокой селективностью при разделении газовых смесей, содержащих аммиак.
С целью повышения эффективности процесса дегидрирования этилбензола в качестве пара разбавления была использована вода, подвергнутая микроволновому излучению. Применение подхода увеличивает выход стирола на 7-10 % масс.
Предлагается новый метод получения бутадиена-1,3, основанный на реакции Принса. Внедрение технологии решает проблему эффективного использования энергоресурсов и сырья в синтезе бутадиена, улучшает экологические показатели процесса за счет снижения количества сточных вод, решает проблему импортозамещения бутадиена.
Изучено влияния структуры НПС, получаемых из С9-фракции, производства ОАО «Нижнекамскнефтехим» (НПС-I) (ТУ 2451-089-05766801-99) и ОАО «Уралоргсинтез», в том числе модифицированной малеиновым ангидридом, на физико-механические свойства вулканизатов на основе СКИ-3. Выявлено, что наилучшие физико-механические свойства проявляют вулканизаты, содержащие в своем составе НПС, модифицированную малеиновым ангидридом.
Исследована вольт-амперная характеристика лабораторного озонатора марки ИРА15. Выявлено, что повышение концентрация озона, производимого установкой, носит экстремальный характер, что связано со сложным характером реакций, протекающих при генерации озона. Производительность модели озонатора является переменной величиной, поэтому для проведения точного кинетического анализа необходимо применять промышленный измеритель – озономер.
Введение слоистых силикатов в резины на основе силоксанового каучука способствует улучшению термостойкости, и связывается это с возникновением наноразмерной фазы полимер – слоистый силикат. Происходит увеличение физикомеханических свойств после термического старения при температуре 300°С в течение 24 часов.
Изучены реологические свойства силоксановых резин в зависимости от содержания слоистого силиката. Сравнение реологических свойств образцов резин со слоистым силикатом марки Cloisite 30B показывает, что резина с малыми добавками слоистого силиката обладает теми же свойствами, что и без него. При этом не ухудшается перерабатываемость резин и их способность к вулканизации.
Квантово-химическим методом B3LYP/6-311++G(df,p) определены термодинамические параметры основных и побочной реакций в процессе образования диметилкарбоната из этиленкарбоната и метанола. С увеличением степени ассоциации спиртов возрастают энтальпии и энтропии взаимодействий. Определены температурные зависимости констант равновесия превращений. Определены оптимальные условия для проведения процесса.
Изучено разложение мочевины с образованием изоциановой кислоты и аммиака в присутствии этиленгликоля. Мономерная и димерная формы этиленгликоля эффективно катализируют распад мочевины. Обсуждены условия синтеза этиленкарбоната взаимодействием мочевины с этиленгликолем. Показано, что присоединение аммиака к изоциановой кислоте эффективно катализируется ассоциатами этиленгликоля.
В Институте Полимеров в рамках совместной российско-турецкой магистерской программы «Polymer Science and Technology» по двойным дипломам ведется профориентация абитуриентов среди татаро-турецких лицеев Республики Татарстан. В результате проводимой работы, в Институте Полимеров проходят обучение 12 студентов на 1-4 курсах, владеющих одновременно турецким и английским языками.
Исследован ряд полимерцементных материалов с различным содержанием полимерной фазы, включающих эпоксидный олигомер, отвержденный с помощью новых аминофенольных соединений. Полученные эпоксидно-цементные материалы охарактеризованы методами определения прочности при сжатии на гидравлическом прессе, водопоглощения бетонов, определения воздействия агрессивных сред.
Озонные технологии являются одним из эффективных и доступных методов органического синтеза. Одной из отличительных реакций озона с органическими соединениями является реакции обесцвечивания или осветления насыщенных растворов. На примере промышленного пластификатора ЭДОС показана возможность использования озона в процессах осветления. Введение озона в пластификатор количестве 0,01 Оз/50г пластификатора позволяет изменить светопропускание в 2 раза.
Дезаминированием диалкиламинометилированных каликс[4]резорцинов под действием 3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксифенилмеркаптана получены новые каликс[4]резорцины в стереоизомерной форме «конус», модифицированные серосодержащими пространственно затрудненными фенольными фрагментами.
Установлено, что полученные каликс[4]резорцины в наибольшей степени ингибируют окисление стирола по сравнению с серосодержащим антиоксидантом бис-(3,5-ди-третбутил-4-гидроксибензил)сульфидом (ТБ-3).
Работы, посвященные нанонаполнению эпоксидных и других реакционно-способных олигомеров крайне ограничены. Для этих целей используется метод in –situ, с помощью которого не всегда удается получить эксфолированную наноструктуру. Большой научный и практический интерес представляет применение метода сверхглубокого проникновения (СГП), позволяющего вводить в объем твердого тела легирующие добавки на глубину десятки и сотни миллиметров.
Разработаны пути и методы стабилизации полипропилена в условиях термического окисления и радиационного облучения. Найдены эффективные антиоксиданты (из класса фенольных и фосфорорганических соединений) и фотостабилизаторы (производные пространственно-затрудненных аминов). Сформированы стабилизирующие композиции, которые проявляют высокие синергические эффекты в процессах ингибированного старения полипропилена.
Исследованы координационные соединения меди, проявляющие каталитическую активность в реакциях низкотемпературной диссоциации уретановых групп и способность к взаимодействию с изоцианатными группами. Установлено, что формирование стопочных координационных структур приводит к возможности скачкообразного падения удельного объемного электрического сопротивления полиуретанов более чем в 10000 раз.
Синтезированы мезопористые полимеры на основе макроинициатора анионной риропды, 2,4-толуилендиизоцианата и метилметакрилата. Сорбционные свойства полимеров исследованы методом электронной спектроскопии и водопоглощения. Полимерные образцы исследованы в качестве подложек для тест-методов определения ионов тяжелых металлов и активных элементов перестраиваемых лазеров.
Проведены исследования по получению циклокарбонатов на основе эпоксидированных растительных масел (рапсового, соевого) и диоксида углерода. Подобрана каталитическая система и определены оптимальные условия проведения процесса.
Проведена радикальная сополимеризации винилацетата с акролом-С в индивидуальных и смешанных растворителях. С помощью изучения кинетических кривых показано, что растворитель существенно влияет на ход полимеризации. Это объяснено различной реакционной способностью радикалов, которые образуются в ходе взаимодействия растущей полимерной цепи с растворителем и акролом-С.
Изучено влияние красителя сульфамид фталоцианина никеля на свойства поликапроамида, полученного анионной полимеризацией -капролактама. Установлено, что получение окрашенного поликапроамида возможно при введении красителя на более поздней стадии полимеризации. Полученный окрашенный полимер по термостабильности, а также по физико-механическим свойствам не уступает неокрашенному образцу.
Созданы полимерные композиции на основе полиэтилена (ПЭВД) и полиамида-6 (ПА-6), способных к биоразрушению. Отработана рецептура полимерной композиции на основе ПЭВД и ПА-6. Полимерные композиции были подвергнуты процессу биодеградации в лабораторных условиях под действием смешанных почвенных культур микроорганизмов и культур микроскопических грибов. Введение в ПЭВД 8-12 мас.% ПА-6 придает полимерной композиции способность к биоразрушению.
Проведена поисковая работа по усовершенствованию технологии приготовления катализатора, используемого на стадии эпоксидирования пропилена гидроперокидом этилбензола на производстве №2 завода СПС, с использованием для синтеза нового набора растворителей. Сделано заключение о возможности снижения расхода катализатора на производстве ориентировочно на 20-30 %.
Сделано предложение представить реактор гидроочистки в виде конвертера и поиск математической модели процесса гидроочистки ТБФКК осуществлять на основе анализа материального и теплового балансов процесса. В результате моделирования реактораконвертора получено адекватное описание термодинамики процесса гидроочистки. При этом расходы водорода и квенча с удовлетворительной точностью соответствовали производственными данными.
Разработана компьютерная модель блока гидроочистки тяжелой бензиновой фракции каталитического крекинга, которая базируется на эмпирических регрессионных уравнениях полученных обработкой стехиометрических балансов модельной схемы реакций гидроочистки. Получено адекватное описание термодинамики процесса гидроочистки.
Изучено влияние состава примесных компонентов на окисление ацетофенон содержащих фракций в бензойную кислоту. Установлено, что такие компоненты как этилбензол и метилфенилкарбинол значительно снижают скорость накопления бензойной кислоты в оксидате. Показано, что введение в шихту бензойной кислоты и воды повысит скорость накопления кислоты в окисленных продуктах.
Изучено окисление отхода совместного производства стирола и оксида пропилена ацетофенон содержащей фракции, с целью получения бензойной кислоты. Предложено использовать фракцию бензойной кислоты как добавки для улучшения технических характеристик дорожного и строительного битума.
Проведено изучение эффективности очистки стока методом озонирования. Исследования проведены на примере очистки модельного стока, содержащего в своем составе этилбензол, бензальдегид, стирол, метилфенилкарбинол, ацетофенон, простые и сложные эфиры метилфенилкарбинола, олигомеры стирола и другие тяжелые продукты. В процессе озонирования модельного потока, происходит изменение состава натрий содержащих соединений.
Разработан метод получения оксидов олефинов каталитическим окислением -олефинов кислородом воздуха.. Выбраны оптимальные условий окисления децена-1 кислородом воздуха с целью получения эпоксидецена. Установлена возможность повышения селективности процесса получения эпоксида -олефина путем осуществлять его в присутствии комплексного металлсодержащего катализатора.
Проведены исследования по усовершенствованию методики стабилизации каталитического молибденового комплекса (КМК), используемого в процессе эпоксидирования олефинов гидроперекисью этилбензола добавкой моноэтиленгликоля (МЭГ). Показано, что добавка МЭГ при условии мольного соотношения к молибдену равном I приводит к стабилизации КМК. При этом скорость разрушения каткомплекса и образования осадка уменьшается в 2 раза.
Разработана рецептура крепящего уретанового состава. В состав отвердителя введен продукт, содержащий атомы азота, кислорода, углерода и водорода, представляющий собой порошок, растворимый в композиции отвердителя. Технология его приготовления аналогична технологии приготовления отвердителя для компаунда КВ-01.
Разработана пропиточная полиуретановая композиция на основе простого полиэфира Лапроола и 2,4-толуилендиизоцианата, способная отверждаться на воздухе с целью ее применения для изготовления полимерного бинта ортопедического назначения. Рассмотрен механизм процесса отверждения.
Исследованием реакции озона с промышленными сточными водами в присутствии активных добавок выявлено, что наиболее эффективно реакция протекает в присутствии гликолята молибденила и перекиси водорода при этом величина показателя рН среды уменьшается с 12 до 2,2.
Разработана полиуретановая безрастворная пропиточная композиция для тканей и строп, используемых в парашютах. Пропитка приводит к увеличению прочности ткани, а также укрепляет места соединения строп методом прошивки.
Разработан композит на основе пенополиуретана и отходов сельскохозяйственных производств с целью использования его в качестве сорбента для ликвидации разливов нефтепродуктов, тепло- и звукоизоляционного материала применяемого в строительстве, а также для изготовления плавсредств повышенной остойчивости.
Исследовалась возможность ультразвуковой обработки полиольного компонента при синтезе пенополиуретанов с целью интенсификации процесса его получения и улучшения технологических параметров. А Подобраны оптимальные условия обработки.
Разработана композиция медицинского назначения на основе полисульфона, армированного рубленым стекловолокном с добавкой костабилизатора. Материал используется для получения хирургических инструментов.
Исследовано влияние методов санитарно-гигиенических обработок резиновых пробок на основе бутил- и галобутилкаучуков. Идентифицированы и количественно определены вещества, мигрирующие из пробок в контактируемые среды. Установлены процессы деструкции, влияющие на миграцию веществ и разрушения полимерной основы.
Синтезированные модификаторы с ангидридными и циклокарбонатными группами введены в состав резиновой смеси на основе СКИ-3. Оптимальное время вулканизации уменьшается, не влияния на время начала вулканизации. Выявлено увеличение физикомеханических и адгезионных свойств резин.
Синтезированы ароматические олигоэфирдиолы с использованием бис-2гидроксиэтилового эфира 4,4′-диоксидифенил-2,2-пропана. Установлено, что полиуретановые покрытия характеризуются высокой термостойкостью, твердостью, прочностью и адгезией. Твердость покрытий возрастает с увеличением концентрации полиизоцианата и уменьшением молекулярной массы олигоэфирдиола.
Исследована задача дифракции электромагнитной волны на слоистом композите с периодической проводящей решеткой. Построен алгоритм вычисления потоков энергии гармоник Флоке. Проведен вычислительный эксперимент.
Предложена эмпирическая модель, хорошо описывающая результаты серии экспериментов по динамике изменения концентрации н-тридекана и дыхания почвенных микроорганизмов в выщелоченном черноземе в присутствии торфа и аммиачной селитры.
Предложен оптимизационный алгоритм, на основе которого составлена интервальная таблица оптимальных концентраций азотного удобрения.
Рассмотрен класс решений системы уравнений Обербека-Буссине, позволяющий описывать течения вязкой несжимаемой жидкости при экстремальных значениях силовых и температурных полях. Проанализированы и построены области, характеризующие знаки области значений гидродинамических полей. Показано, что изолинии скоростей, давления и температуры являются поверхностями гиперболического типа.
Рассматривается рециркуляционная система, состоящая из реактора идеального смешения и блока разделения. Исследована устойчивость режима с полным использованием исходных и промежуточных реагентов в случае существования на нем континуума стационарных состояний. Рассмотрен пример исследования устойчивости реактора идеального смешения в рециркуляционной системе, когда в реакторе протекает последовательная реакция A + B → C, C → P.