Оптимізація процесу отримання епоксидованого натурального каучуку для розробки нових композиційних матеріалів на його основі

Автор(и)

  • Sergiy Zybaylo Український державний хіміко-технологічний університет, пр. Гагаріна, 8, м. Дніпро, Україна, 49005, Україна https://orcid.org/0000-0001-5122-7692
  • Viktor Ved Український державний хіміко-технологічний університет, пр. Гагаріна, 8, м. Дніпро, Україна, 49005, Україна https://orcid.org/0000-0002-2391-6463
  • Oxsana Okhtina Український державний хіміко-технологічний університет, пр. Гагаріна, 8, м. Дніпро, Україна, 49005, Україна https://orcid.org/0000-0001-5375-5608
  • Vadym Kiselev Український державний хіміко-технологічний університет, пр. Гагаріна, 8, м. Дніпро, Україна, 49005, Україна https://orcid.org/0000-0002-5623-328X
  • Denis Shapovalov Український державний хіміко-технологічний університет, пр. Гагаріна, 8, м. Дніпро, Україна, 49005, Україна https://orcid.org/0000-0001-5645-9740

DOI:

https://doi.org/10.15587/2312-8372.2019.184364

Ключові слова:

натуральний каучук, епоксидування, суміщений процес, реакційно-роздільний процес, утилізація скрапу

Анотація

Об’єктом дослідження є процес епоксидування скрапу натурального каучуку. Епоксидований натуральний каучук (ЕНК) має широкий діапазон застосування, наприклад, в покриттях бігових доріжок, шинах спеціального призначення, ремінних передачах, шлангах, взутті, клеях, герметиках, підлогових покриттях і інших галузях, де використовували тільки спеціальні синтетичні каучуки. Натуральний каучук (НК) модифікується реакцією епоксидування для досягнення більш високої маслостійкості, підвищеної адгезії, атмосферостійкості і демпфуючих характеристик матеріалів з його застосуванням. Перспективною є переробка вторинного, невідповідного стандартам, натурального каучуку (скрапу) як сировини для отримання ЕНК. Таким чином, вирішується завдання утилізації скрапу і повернення його в виробничий цикл. Для реалізації завдання епоксидування вторинного каучуку вивчалася можливість проведення суміщених фізико-хімічних процесів в двофазному середовищі вода-ксилол в одному реакційному просторі для зниження загальних енергетичних витрат. Використання суміщеного реакційно-роздільного процесу для епоксидування скрапу натурального каучуку дозволяє вирішити проблему накопичення і утилізації відходів каучукового виробництва найбільш ефективним способом. Вдалося отримати продукт з регульованим ступенем функціоналізації без значної кількості побічних продуктів. Для пошуку оптимального режиму проведення суміщеного реакційно-роздільного процесу епоксидування застосовувався метод планованого експерименту з отриманням рівняння регресії з його подальшим аналізом. Отримане рівняння регресії дозволило оптимізувати умови ведення процесу епоксидування НК з отриманням продуктів із заданими властивостями. В результаті реалізації планованого експерименту встановлено, що епоксидування при температурі 93 °С розведеного (10 % мас.) розчину натурального каучуку надоцтової кислоти, що утворюється «in situ», забезпечує більш високий ступінь епоксидування. Підібрано умови і співвідношення компонентів, при яких НК зберігає агрегативну стійкість в процесі епоксидування в середовищі вода-ксилол.

Біографії авторів

Sergiy Zybaylo, Український державний хіміко-технологічний університет, пр. Гагаріна, 8, м. Дніпро, Україна, 49005

Кандидат технічних наук, старший науковий співробітник

Кафедра інноваційної інженерії

Viktor Ved, Український державний хіміко-технологічний університет, пр. Гагаріна, 8, м. Дніпро, Україна, 49005

Старший викладач

Кафедра інноваційної інженерії

Oxsana Okhtina, Український державний хіміко-технологічний університет, пр. Гагаріна, 8, м. Дніпро, Україна, 49005

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра технології органічних речовин та фармацевтичних препаратів

Vadym Kiselev, Український державний хіміко-технологічний університет, пр. Гагаріна, 8, м. Дніпро, Україна, 49005

Кандидат хімічних наук, доцент

Кафедра технології органічних речовин та фармацевтичних препаратів

Denis Shapovalov, Український державний хіміко-технологічний університет, пр. Гагаріна, 8, м. Дніпро, Україна, 49005

Аспірант

Кафедра обладнання хімічних виробництв

Посилання

  1. Bac, N. V., Huu, C. C. (1996). Synthesis and Application of Epoxidized Natural Rubber. Journal of Macromolecular Science, Part A, 33 (12), 1949–1955. doi: http://doi.org/10.1080/10601329608011019
  2. Lee, S. Y., Kim, J. H., Kim, B. K. (1997). Natural rubber blends with epoxidized natural rubber. Journal of Macromolecular Science, Part B, 36 (5), 579–594. doi: http://doi.org/10.1080/00222349708220443
  3. Derouet, D., Mulder-Houdayer, S., Brosse, J.-C. (2004). Chemical modification of polydienes in latex medium: Study of epoxidation and ring opening of oxiranes. Journal of Applied Polymer Science, 95 (1), 39–52. doi: http://doi.org/10.1002/app.20809
  4. Ruksakulpiwat, C., Nuasaen, S., Poonsawat, C., Khansawai, P. (2008). Synthesis and Modification of Epoxidized Natural Rubber from Natural Rubber Latex. Advanced Materials Research, 47-50, 734–737. doi: http://doi.org/10.4028/www.scientific.net/amr.47-50.734
  5. Ermolchuk, L. V., Boiko, V. P., Grischenko, V. K., Lebedev, E. V. (2008). Epoksidirovanie zhidkikh kauchukov i rezinovoi kroshki perkislotami in situ. Voprosy khimii i khimicheskoi tekhnologii, 5, 53‐58.
  6. Xu, K., He, C. Z., Wang, Y. Q., Luo, Y. Y., Liao, S. Q., Peng, Z. (2011). Preparation and Characterization of Epoxidized Natural Rubber. Advanced Materials Research, 396-398, 478–481. doi: http://doi.org/10.4028/www.scientific.net/amr.396-398.478
  7. Shapovalov, D. O., Ved, V. V., Zibailo, S. M., Iushko, V. L. (2014). Epoksiduvannia naturalnogo kauchuku v seredovischі voda – ksilol. Voprosy khimii i khimicheskoi tekhnologii, 3, 102–106.
  8. Robertsa, A. (Ed.) (1990). Naturalnii kauchuk. Moscow: Mir, 720.
  9. Baker, C. S. L., Gelling, I. R. (1987). Epoxidized Natural Rubber. Developments in Rubber Technology-4. Elsevier Applied Science Publishers Ltd, 87–117. doi: http://doi.org/10.1007/978-94-009-3435-1_3
  10. Zybaylo, S. N., Shapovalov, D. O., Ved, V. V. (2016). Instrumental and technological development of epoxidation process the waste of natural rubber (scrap). International forum for science and engineering students. Guadalajara, Jalisco: Universidad de Guadalajara, 293–301.
  11. Shapovalov, D. O., Zybailo, S. M., Ved, V. V. (2016). Issledovanie kinetiki processa epoksidirovaniia skrapa naturalnykh kauchukov. Sovremennye innovacionnye tekhnologii podgotovki inzhenernykh kadrov dlia gornoi promyshlennosti i transporta, 3, 220–225.
  12. Kiu, K. H. (2007). Study of adhesion properties of natural rubber, epoxidized natural rubber, and ethylene-propylene dieneterpolymer-based adhesives. Malaysia: Universiti Sains, 172.
  13. Akhnazarova, S. L., Kafarov, V. V. (1978). Optimizaciia eksperimenta v khimii i khimicheskoi tekhnologii. Moscow: Vysshaia shkola, 319.
  14. Shapovalov, D. O., Zubailo, S. N., Yushko, V. L., Ved, V. V. (2019). Pat. 118007 UA. Sposib otrymannia epoksydovanykh polidiieniv. MPK C08 C19/06. No. a 2014.09.104. declareted: 13.08.2014.; published: 25.10.2017, Bul. No. 17, 4.
  15. Isakova, N. L., Fikhtengolc, V. S., Krasikova, V. M. (1974). Metody issledovaniia sostava elastomerov. Leningrad: Khimiia, 104.
  16. Guben-Veil (1967). Metody organicheskoi khimii. Vol. 2. Moscow: Khimiia, 1032.
  17. Bellami, L. Dzh.; Pentin, Iu. A. (Ed.) (1963). Infrakrasnye spektry molekul. Moscow: Izd‐vo Inostrannoi literatury, 592.
  18. Tarasevich, B. N. (2012). IK spektry osnovnykh klassov organicheskikh soedinenii. Spravochnye materialy. Moscow: MGU imeni M. V. Lomonosova, 54.
  19. Shapovalov, D. O., Zybailo, S. M., Ptitsyn, S. H. (2016). Zakhysni pokryttia na osnovi skrapu naturalnoho kauchuku. Naukova Ukraina. Dnipropetrovsk: Aktsent PP, 342–345.
  20. Ha, N. T., Quan, N. H., Ha, C. H., Linh, N. P. D., Nghia, P. T. (2018). Characterization of Epoxidized Natural Rubber for Coating Application. Vietnam Journal of Science and Technology, 56 (3B), 169. doi: http://doi.org/10.15625/2525-2518/56/3b/12740

##submission.downloads##

Опубліковано

2019-11-21

Як цитувати

Zybaylo, S., Ved, V., Okhtina, O., Kiselev, V., & Shapovalov, D. (2019). Оптимізація процесу отримання епоксидованого натурального каучуку для розробки нових композиційних матеріалів на його основі. Technology Audit and Production Reserves, 6(3(50), 10–13. https://doi.org/10.15587/2312-8372.2019.184364

Номер

Том 6 № 3(50) (2019): Хімічна інженерія

Розділ

Звіт про науково-дослідні роботи

Ліцензія

Авторське право (c) 2019 Sergiy Zybaylo, Viktor Ved, Oxsana Okhtina, Vadym Kiselev, Denis Shapovalov

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.