Пластмассы, полимерные и синтетические материалы, каучуки, резино-технические изделия, шины и их производство.

Кичура Д. Б., Пряхін С. А.

Национальный университет ’’Львивска политехника’’, Институт химии и химических технологий, кафедра технологии органических продуктов,

УТИЛІЗАЦІЯ ВІДХОДІВ СПИРТОВОГО ВИРОБНИЦТВА ДЛЯ СИНТЕЗУ МОНОЕСТЕРІВ НА ОСНОВІ МАЛЕЇНОВОГО АНГІДРИДУ

У виробництві етилового спирту крім основних продуктів - спирту та діоксиду вуглецю – одержують ряд побічних продуктів, а саме головну фракцію етилового спирту та сивушних олій (СО). Головну фракцію етанолу та СО випускають у вигляді технічних продуктів. Однак їх комплексна утилізація суттєво підвищить техніко-економічні показники виробництва та понизить потужності очисних споруд, зокрема для чистої та питної води.

Пошук нових функціональних мономерів з підвищеною міцністю, термостійкістю та сумісністю є надзвичайно актуальним. Перспективним шляхом утилізації СО, яка містить спирти С₂-С₅ є одержання моно- та диестерів. Це позитивно вплине на економічні та екологічні показники спиртового виробництва, а також його продуктивність та ефективність з одного боку. А з другого дасть можливість отримати мономери, які можна застосовувати у хімії як самостійно так і в подальших синтезах. Актуальність і практичне значення експериментальних досліджень пов’язане з впливом вихідної сировини на процес синтезу естерів, їх структуру, а також фізико-механічні та хімічні характеристики композитів, які можна отримати на їх основі.

Рівень розвитку сучасного суспільства характеризується ресурсо- та енергоємністю національного доходу, що передбачає максимальне використання вторинних ресурсів та більш глибоку та комплексну переробку сировини. Впровадження нових безвідходних технологій дозволяє скоротити матеріалоємність виробництва, зменшити витрату енергії на одиницю товарної продукції та вирішити екологічну проблему.

Мета роботи: встановити оптимальні умови процесу одержання моноестерів на основі спиртів сивушної олії та малеїнового ангідриду, дослідити закономірності проведення процесу.

У своїх дослідженнях як об¢єкт досліджень використовували: малеїновий ангідрид (МА), спирти сивушної олії, а саме: етиловий, пропіловий, 2-метил-1-пропанол та 3-метил-1-бутанол. МА має високу реакційну здатність і тому широко використовується у виробництві полімерів, фармацевтичних препаратів, присадок, хімікатів тощо. Зокрема, значна частина МА припадає на виробництво пластмас це алкідні смоли та поліестерні смоли, де його застосування дозволяє створювати покриття з підвищеною ударною в¢язкістю та тривалим терміном використання. Хімічні продукти на основі МА застосовуються для обробки паперу, вони можуть також використовуватися як замінники натуральної каніфолі. МА дуже реакційноздатний. При взаємодії з одноатомними спиртами утворює моно- та диестери, з гліколями – ненасичені поліестери.

Метою роботи було визначення впливу будови індивідуального спирту на синтез моноестерів на основі МА шляхом конденсації з відповідним спиртом. Застосовували індивідуальні спирти, що входять у склад СО, які попередньо висушували прожареним сульфатом міді та очищали дистиляцією, згідно відомих методик. Співвідношення вихідних реагентів МА : спирт = 1:1 (мол.) інтервал температур 333…373 К. Основними фізико-хімічними показниками, що характеризували відповідний моноестер є кислотне число, число омилення, молекулярна маса.

Синтезовані моноестери характеризували молекулярною масою. Яку визначали кріоскопічним методом, як розчинник використовували діоксан. Проводився також комплексний елементний аналіз синтезованих моноестерів методом спалювання для визначення кількісного вмісту вуглецю та водню. Для окислення звичайно використовують кисень у присутності платини, як каталізатора при температурі 973 К, дані наведені у табл. 1.

Таблиця 1

Елементний склад синтезованих моноестерів

*Моноестер*	*Молекулярна маса* *теор./визн*.	*Елементний вміст, %* *(теоретичний/визначений)*
*Моноестер*	*Молекулярна маса* *теор./визн*.	С	Н	О
етанолмалеїнат	144,14 / 140	49,99 / 47,85	5,61 / 5,93	44,40 / 46,22
пропанолмалеїнат	158,17 / 153	53,15 / 51,73	6,39 / 6,46	40,46 / 41,81
2-метил-1-пропанол малеїнат	172,2 / 169	55,80 / 53,73	7,04 / 7,41	37,16 / 38,86
*3-метил-1-бутанол* малеїнат	186,23 / 181	58,04 / 56,89	7,59 / 7,63	34,37 / 35,48

Таблиця 2

Основні хімічні характеристики моноестерів

*Моноестер*	*Кислотне число, мг КОН / г*	*Число омилення,* *мг КОН / г*
етанолмалеїнат	230	389
пропанолмалеїнат	201	355
2-метил-1-пропанол малеїнат	193	326
*3-метил-1-бутанол* малеїнат	179	301

Таблиця 3

Основні фізичні показники моноестерів

*Моноестер*	*n_d²⁰*	r, *кг/м³*
етанолмалеїнат	1,470 / 1,467	1,208 / 1,119
пропанолмалеїнат	1,469 / 1,465	1,164 / 1,151
2-метил-1-пропанол малеїнат	1,468 / 1,463	1,127 / 1,115
*3-метил-1-бутанол* малеїнат	1,467 / 1,462	1,100 / 1,093

Аналізуючи проведені дослідження, а саме фізико-хімічні характеристики та елементний склад, можна зробити висновок, що синтезовані продукти мають вміст основного компоненту в межах 93…97 % мас. Підсумовуючи проведення експериментальні дослідження можна зробити висновок, що найкраще в реакцію конденсації з МА вступали етиловий та ізоаміловий спирти.