АРОМАТИЧЕСКИЕ ЭФИРЫ НА ОСНОВЕ ПРИРОДНЫХ НАФТЕНОВЫХ КИСЛОТ, ЭТИЛЕНГЛИКОЛЯ И БЕНЗОЙНЫХ КИСЛОТ В ПРИСУТСТВИИ ИОННО-ЖИДКОСТНОГО КАТАЛИЗАТОРА Фарзанех Х.Ф.

Азербайджанский государственный университет нефти и промышленности


Номер: 8-1
Год: 2017
Страницы: 21-25
Журнал: Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук

Ключевые слова

сложные эфиры, нафтеновые кислоты, этиленхлоргидрин, этиленгликоль, ароматические эфиры, бензойная кислота, ионная жидкость, naphthenic acids, esters, 2-chloroethanol, ethylene glycol, and aromatic esters, benzoic acid, ionic liqu

Просмотр статьи

⛔️ (обновите страницу, если статья не отобразилась)

Аннотация к статье

Таким образом, синтезированные нами диэфиры бензоат нафтеновый эфиров этиленгликоля вполне может заменить известный промышленный пластификатор ДОФ, т.к. по некоторым физико-механическим свойствам превосходит его и кроме того, они получаются из доступного и дешевого сырья - отходов НПЗ. Продолжая исследования в этом направлении в данной работе приводятся результаты исследования по получению и изучение свойств ароматических эфиров на основе этиленхлоргидрина, природных нафтеновых и бензойных кислот.

Текст научной статьи

Сложные эфиры среди производных нафтеновых кислот являются наиболее практически ценными свойствами. Одной из важных областей практического использования сложных эфиров нафтеновых кислот является их применение в качестве пластификаторов в производстве различных технических изделий на основе полимерных материалов, т.к. наличие нафтенового радикала в молекуле эфира уменьшает температуры застывания, повышает предел прочности при растяжении пластиката, повышается вязкость, улучшает термическая и гидролитическая стабильность, уменьшается летучесть и т.д. Сложные эфиры нафтеновых кислот имеют высокую температуру вспышки, высокий индекс вязкости. Кроме того, получение синтетических смазочных масел на основе природных нафтеновых кислот позволяет снизить себестоимость масел и расширяет ассортимент сырья [1-7]. Несмотря на значительный обьем выпуск сложных эфиров потребность в них удовлетворяется неполностью, ввиду дефицита сырья и его высокой стоимости. Кроме того, вырабатываемые заводами сложные эфиры для пластификаторов требуют дальнейшего улучшения качества по морозостойкости и другими показателям. С этих точек зрения использование пластификаторов на основе природных нафтеновых кислот представляется перспективным [9-15]. Продолжая исследования в этом направлении в данной работе приводятся результаты исследования по получению и изучение свойств ароматических эфиров на основе этиленхлоргидрина, природных нафтеновых и бензойных кислот. Сырьем данных исследований являлись нафтеновые кислоты, выделенные из керосиновых щелочных отходов и очищенные от неомыляемых по методу [8], разработанного нами. Качества нафтеновых кислот представлена в таблице 1. Таблица 1 Физико-химические константы нафтеновых кислот, этиленхлоргидрина, -оксиэтиловых эфиров нафтеновых кислот Название Пределы выкипания, оС/кРа , кг/м3 Кислотное число, мг КОН/г Элементный cостав,% С Н О 1. Нафтеновые кислоты 2. Этиленхлоргидрин 3. -оксиэтиловые эфиры нафтеновых кислот. 128-131 1,4592 1,4416 1,4740 954,4 1200 976,3 265,5 0,5 0,5 - - 78,8 - - 12,2 - - 8,2 С целью получения смешанных эфиров этиленгликоля на основе этиленхлоргидрина, керосиновых нафтеновых и бензойных кислот, нафтеновые кислоты предварительно были синтезированы -оксиэтиловые эфиры нафтеновых кислот. Исходным компонентом является свежеперегнанный этиленхлор-гидрин,качества которых приведены в таблице 1. Реакция получения -оксиэтиловых эфиров нафтеновых кислот с этиленхлоргидрином проводилась по следующей схеме: (1) где R- нафтеновый радикал. Методика получения -оксиэтилового эфира нафтеновых кислот сводилась к следующему: реакцию проводили в трехгорлой колбе, снабженной механической мешалкой, обратным холодильником, термометром и капельной воронкой. В реакционную колбу помешали соответствующие количества нафтеновых кислот и 40%-ный водный раствор щелочи NaOH. При интенсивном перемешивании реакционную массу нагревали до температуры 95оС куда подавали по каплям свежеперегнанный этиленхлоргидрин с избытком (против стехиометрического количества 1,2 моля на 1 моль нафтенатов натрия). Образование два слоя в реакционной колбе: верхнего эфирного и нижнего - водного слоя свидетельствовало об окончании реакции. Продолжительность реакции составляла 5-6 часов. Верхний эфирный слой отделялся от нижнего водного слоя в делительной воронке, промывался водой до исчезнования ионов натрия, затем высушивали сульфатом натрия. Полученный эфирный слой подвергался вакуумной перегонке. Были определены физико-химические константы, синтезированных эфиров -оксиэтилафтенатов (табл.1). Синтезированные -оксиэтиловые эфиры нафтеновых кислот подвергались этерификации с бензойной кислотой в присутствии ионно-жидкостного катализатора - пиперидин гидросульфата . Реакция протекала по следующей схеме: (2) где R - нафтеновый радикал, Реакцию этерификации -оксиэтиловых эфиров нафтеновых кислот с бензойной кислотой проводили следующим образом: в трехгорловую колбу помешали соответствующие количества -оксиэтилового эфира нафтеновых кислот (0,22 моль) и бензойной кислоты (0,2 моль) и ионно-жидкостной катализатор - пиперидин гидросульфат , взятый в количестве 5% от массы кислоты и 100 мл азеотропобразующего растворителя - толуола. Интенсивным перемешиванием и нагревом содержимого в колбе температуру поднимали до 110оС, до полного удаления образующейся реакционной воды. Во всех проведенных опытах, независимо от условий продолжительности реакции этерификации проводили до наступления равновесного состояния, критерием которого являлось постоянство кислотного числа. По окончании реакции реакционную смесь нейтрализовали слабым водным раствором (1%-ным) триэтаноламина, т.к. он является слабым основанием и не разлагается в полученном эфире. Далее после перегонки азеотропобразующего растворителя при атмосферном давлении, полученные эфиры подвергались вакуумной перегонке. Выход полученных эфиров составляет 75-85% (мас.) в зависимости от состава и свойства бензоат-оксиэтилнафтенатов. Это маслянистые жидкости соломенного цвета со слабым специфическим запахом. Физико-химические свойства диэфиров, синтезированных на основе -оксиэтиловых эфиров нафтеновых и бензойной кислоты приведены в таблице 2. Строение полученных диэфиров (2), бензоат-нафтенаты этиленгликоля подтверждается ИК-спектрами. В ИК-спектрах обнаружены полосы поглощения в области 710 см-1 монозамещенного бензольного кольца, 1110,1173, 1271 см-1 характерного для С-О-С связи, 1723 см-1 сложноэфирной группы, 1314, 1377, 1452, 2855 и 2923, 2952 см-1 полосы относятся к деформационным колебаниям и валентным колебаниям СН3- и СН2- группы, а полосы поглощения в области 1584, 1603 см-1 относятся к бензольным кольцам. Таблица 2 Физико-химические свойства диэфира этиленгликоля Наименование показателя Диэфиры этиленгликоля-бензоат нафтенаты Пределы выкипания,,оС/кРа Выход, %(мас.) 85,0 Плотность при , кг/м3 959,4 Показатель преломления 1,4781 Число омыления, мг КОН/г 295,5 Maссовая доля летучих веществ при 100оС за 6 часов, % 0,15 Кислотное число, мг КОН/ оС 0,70 Температура застывания, оС -55 Удельное обьемное электри-ческое сопротивление, Омсм Температура вспышки, оС 210 Синтезированным эфирам были сняты ИК-спектры на спектрометре «Bruker» фирмы «ALPHA» İQ FURYE. Полученный диэфир - бензоат - нафтенаты этиленгликоля прошли испытания в качестве пластификатора для поливинилхлоридной смолы (ПВХ) [2,9,11]. Испытание проводилось следующим образом: сначала была изучена степень совместимости поливинилхлоридной (ПВХ) смолы (С-66) с испытуемым эфиром. С этой целью нами приготовлены разные композиции, состоящие из 100 м.ч. смолы ПВХ, 30-70 м.ч. эфира и 2 м.ч. стабилизатора (цинк стеарата). Для установления пригодности испытуемого эфира в качестве пластификатора, и сравнения были приготовлены такие же композиции с известным промышленным пластификатором диоктилфталолатом (ДОФ) [9,12, 13]. Приготовленные образцы выдерживали в термостате при разных температурах: 65, 75, 850С в течении 5-6 часов. Установлено, что время полного растворения испытуемого эфира при 750С составляет всего 6 часов и его оптимальное количество в образце составляет 40 м.ч. Из готовых композиций при температуре 135-1500С и в течении 15 минут в микровальцовке были приготовлены образцы стандартных толщинах и установлены их некоторые свойства под давлением 150 кг/см2. В полученном пластикате треск и изменение цвета не наблюдались. Поверхность полученного пластификата была ровная и в шлифованной форме. Физико-химические показатели, полученного пластиката приведены в таблице 2. Повышенное относительное удлинение пластиката обьясняется присутствием в составе двух активных групп, т.к. бензольный радикал является электрофильным и еще больше увеличивает полярность молекулы и соответственно относительное удлинение испытуемого пластиката. Таблица 2 Физико-механические показатели пластиката Название пластификатора Средняя толщина, мм Прочность разрыва, Относительное удлинение Остаточная деформация, мм МРа мм % 1.Диоктилфталат(ДОФ) 2.Диэфир этиленгликоля (бензоат-нафтенаты) 1,327 1,331 13,44 14,89 95 130,5 205 259 9,5 12,0 Из данных таблицы 2 видно, что предел прочности разрыва пластиката испытуемого эфира выше и составляет 14,89 против 13,44 МРа диоктилфталата. Таким образом, синтезированные нами диэфиры бензоат нафтеновый эфиров этиленгликоля вполне может заменить известный промышленный пластификатор ДОФ, т.к. по некоторым физико-механическим свойствам превосходит его и кроме того, они получаются из доступного и дешевого сырья - отходов НПЗ.

Научные конференции

 

(c) Архив публикаций научного журнала. Полное или частичное копирование материалов сайта возможно только с письменного разрешения администрации, а также с указанием прямой активной ссылки на источник.