Химия и химические технологиип/1. Пластмассы, полимерные и синтетические материалы, каучуки, резино-технические изделия, шины и их производство

Курташ Ю.А., Кічура Д.Б., Субтельний Р.О., Дзіняк Б.О., Наюк Р.О.

Національний університет "Львівська політехніка", Україна

Сучасний стан нафтополімерних смол

За даними аналітичної компанії Маркет Репорт в 2004 році український ринок поліетилену виріс на 20%, і є найбільш об’ємним серед основних багатотоннажних полімерів. В цілому за останні п’ять років споживання поліетилену зросло більш як в 2,5 рази.

На сьогодні на теренах СНГ в експлуатації знаходиться 12 установок по виробництву етилену та інших нижчих олефінів. Одна з них на території України (м. Калуш), решта 9 в Росії і по одній в Білорусії та Азербайджані. Зростання обсягів виробництва цих установок веде до зростання кількості побічних продуктів цих виробництв, найважливішими з яких є фракція С₅, С₈, С₉. Кваліфіковане використання цих рідких продуктів піролізу (РПП) дозволяє покращити техніко-економічні показники даних виробництв та знизити собівартість етилену.

Значна частина РПП є джерелом для одержання бензолу, гідростабілізованого бензину, нафталіну і технічного вуглецю. Однак ненасичені сполуки (стирол і його похідні, циклопентадієн, інден) використовуються некваліфіковано.

Одним з рішень є отримання на основі ненасичених сполук що входять до складу фракцій піролізу, вміст яких становить 15-20% нафтополімерних смол (НПС). Це дає можливість понизити собівартість етилену на 20-30%.

НПС знаходять все ширше використання в різноманітних галузях хімічної промисловості.

НПС (HIKOREZ 1100 S, Kolon (Корея)) використовують в термопластичих матеріалах для дорожньої розмітки в якості в’яжучого матеріалу разом з каніфоллю, інден-кумароновими і поліефірними смолами. Термопластичні матеріали на відміну від лакофарбових володіють високими експлуатаційними характеристиками – зносостійкістю, невеликим часом затвердіння і можливістю нанесення на поверхневий шар скляних мікросфер, для покращення видимості в темний час доби. Особливістю термопласту на нафтополімерних смолах є зміна властивостей, яка пов’язана з летючістю легкокиплячих фракцій залишкового розчинника. Цей процес в літній час триває впродовж 1-2 тижні. В подальшому зміни пов’язані з процесами окислення в тонких плівках пластифікатора. Враховуючи нижчу ціну НПС в порівнянні з іншими полімерними в’яжучими, які виготовляються в промисловості, термопласти є конкурентним як на ринку вітчизняних виробників, так і зарубіжних.

НПС, як і оліфа, здатна утворювати плівки, причому цей процес протікає як за рахунок фізичних (випаровування розчинника) так і хімічних факторів – окислення, полімеризація по подвійних зв’язках. Як правило технічного значення нафтополімерні смоли набувають після суміщення з пластифікаторами, наприклад низькомолекулярні каучуки та інші високоеластичні олігомери. Також використовують смоли в поєднанні з оліями. Наприклад, уже виготовляють так звану комбіновану оліфу – композицію з оксидованого рослинного масла і "синтетичної" оліфи, особливо часто з нафтополімерними смолами. Ці оліфи призначаються не тільки для виготовлення масляних фарб, а й для ґрунтування різних матеріалів.

Нафтополімерні лаки – нова група лаків, які можуть замінити масляно-смоляні лаки, перевершують їх по стійкості до дії миючих засобів та інших реагентів. По ціні нафтополімерні лаки значно дешевші за масляно-смоляні. Ці лаки отримують у вигляд композицій розчинів нафтополімерних смол в органічних розчинниках з різними модифікуючими добавками.

В промисловості виготовляються лаки марки НП-2129, НП-2130. На основі цих лаків розроблено ряд нафтополімерних емалей: Емаль НП-2131, Емаль НП-2138, Емаль НП-2139. Для прикладу Емаль НП-2131 (ТУ 6-10-1967–84) – суспензія пігментів і наповнювачів у нафтополімерному лаку. Особливістю цієї емалі є підвищена лугостійкість, тому її рекомендують для пофарбування поверхонь з бетону, штукатурки, азбоцементу і деревини.

В гумовій промисловості нафтополімерні смоли на основі фракції С₉ в основному використовуються, як пом’якшувач або замінник кумаронових смол. Вихідний матеріалом для кумаронових смол в основному надходить з виробництва коксу і його кількості не можуть задовільнити вимоги гумової промисловості. НПС також можуть використовувати як додаток для покращення якісних характеристик і функціональності стирол-бутадієновх смол (СБС). СБС зазвичай недостатньо в’язкі і міцні. Нафтополімерні смоли на основі фракції С₉ можуть нарізати молекули СБС, роблячи їх більш в’язкими.

Порівнюючи з кумароновими смолами, С₉ нафтополімерні смоли можуть сповільнювати процес твердіння натуральних смол і СБС. Резинове полотно таких процесів є гладким і має хорошу дисперсію.

Чи не одним з основних застосувань є використання НПС як замінника дорогої та дефіцитної каніфолі. Приблизно 50 % паперу та картону виробляється проклеюванням в масі на основі каніфолі. Каніфоль, яка є дефіцитним товаром, не відповідає сучасним вимогам паперового виробництва по забезпеченню необхідних властивостей паперу. Заміна каніфолі у виробництві паперу ведеться двома шляхами: використання модифікованих НПС і використання для проклеювання паперу дисперсій на основі немодифікованих НПС. Економічно вигідним є використання при проклеюванні паперу та картону замість каніфолі саме немодифікованих НПС, оскільки модифікація суттєво збільшує вартість смоли.

Отже, враховуючи наявність сировини – побічних продуктів піролізу етиленових установок та широкої сфери застосування НПС, їх виробництво є актуальним.