WEB-ресурс научно-практических конференций

Стариченко Е.В., д.т.н. Попов Е.В., д.х.н. Кондратов С.А.

Институт химических технологий ВНУ им. В. Даля, г. Рубежное

ПРИМЕНЕНИЕ ФЕНОЛОВ И КРЕЗОЛОВ В РЕАКЦИИ СУЛЬФОМЕТИЛИРОВАНИЯ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ АНИОНАКТИВНЫХ ПАВ. ЭКОЛОГО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ПРЕИМУЩЕСТВО ТАКИХ ПРОДУКТОВ ДЛЯ ЗАМЕНЫ ИЗВЕСТНОГО ДИСПЕРГАТОРА НФ

Современное развитие производства сопровождается накоплением отрицательного воздействия, необратимо изменяющего окружающую среду. На сегодняшний день обострилась проблема экологических последствий развития производства.

Актуальным направлением охраны окружающей среды и рационального использования природных ресурсов есть развитие малоотходных и ресурсосберегающих технологий и производств.

Может ли быть такое производство экономически оправдано? Конечно да, если приоритетным направлением научных исследований станет разработка новых технологий, основанных на применении доступных дешевых видов сырья, в процессе переработки которого максимально снижено или отсутствует образование побочных продуктов.

Общеизвестна большая роль поверхностно-активных веществ (ПАВ) в процессах приготовления выпускных форм красителей[1]. В частности, для регулирования роста кристаллов при выделении на стадии синтеза, при диспергировании в процессах приготовления выпускных форм – диспергирующая способность; для предотвращения агрегации частиц красителя при сушке и в жидких формах при хранении - стабилизирующая способность (т.е. минимальная концентрация ПАВ, обеспечивающая стабильность системы) [2]. Кроме того, поверхностно-активные вещества (ПАВ) имеют большое значение в процессах измельчения красителей[1].

Указанным требованиям соответствуют лигносульфонаты натрия и следующие продукты конденсации с формальдегидом: а) нафталин-2-сульфокислоты (диспергатор НФ); б) фенолов или крезолов и сульфита натрия (диспергаторы ФС и КС); в) смеси крезолов, 2-нафтол-6-сульфокислоты и сульфита натрия (диспергатор СС), которые и нашли широкое применение в технологии выпускных форм кубовых и дисперсных красителей. Наиболее распространенным ПАВ является диспергатор НФ, натриевая соль продукта конденсации нафталин-2-сульфокислоты и формальдегида[1].

Технология получения диспергатора НФ состоит из следующих основных стадий: ? сульфирование нафталина ? конденсация нафталинсульфокислоты с формальдегидом ? нейтрализация продукта конденсации [1].

Существенными недостатками данной технологии является многостадийность, сложное аппаратурное оформление процесса, использования, как основное сырье дефицитного и дорогого нафталина, образования большого количества трудноутилизируемых сточных вод. Эти факторы обуславливают поиск и разработку новых достаточно эффективных и рентабельных продуктов.

В свете вышесказанного требуют внимания сульфометилированные феноло- и крезолоформальдегидные смолы (диспергаторы ФС и КС). Преимущества технологии получения диспергатора ФС – безотходное, одностадийное производство, доступное отечественное сырье.

В литературе отсутствуют публикации по исследованию и сравнению их стабилизирующих свойств. В патентных материалах описаны способы их получения [3-6] и препараты красителей на их основе [4-6]. В связи с этим, было изучено влияние состава и степени сульфирования ПАВ на основе таких продуктов на их стабилизирующую способность. В табл.1 приведены данные по соотношению полимерных фракций (величина К), степени сульфирования (величина S) и стабилизирующая способность (А) исследуемых продуктов. Из имеющихся анионных ПАВ не представлялось возможным сформировать ряды с постоянной для каждого ряда степенью сульфирования, но с различной величиной К. Поэтому, исследуемые ПАВ характеризовали произведениями величин К и S. Как следует из полученных данных (табл. 1), понижение величины К-S исследуемых ПАВ приводит к повышению их стабилизирующей способности. С понижением степени сульфирования и повышением содержания низкомолекулярной фракции в исследуемых ПАВ (понижение величины К) их произведение К-S уменьшается и, следовательно, увеличивается стабилизирующая способность. Для вышеупомянутых ПАВ по их стабилизирующей способности находилось оптимальное соотношение полимерных фракций и степень сульфирования, а затем разрабатывалась их технология.

Таблица 1. Стабилизирующая способность, соотношение полимерных фракций, степень сульфирования анионных ПАВ

Из приведенных сравнительных характеристик используемых веществ видно, что стабилизирующая способность (А) исследуемых продуктов находится на примерно одном уровне. Т. о. диспергатор ФС является хорошей заменой других подобных продуктов, а технология его получения характеризуется рядом преимуществ.

На основании этого дальнейшие исследования проводились в направлении определения оптимальной технологии получения диспергатора ФС (сульфометилированной фенолоформальдегидной смолы) с высокой стабилизирующей способностью.

На основе проведенных исследований, был осуществлён синтез сульфометилированной фенолоформальдегидной смолы с загрузкой исходных компонентов в соотношение фенол : формальдегид : сульфит натрия : вода 1:1-1,3:0,3-0,5:16-20. Экспериментальная проверка стабилизирующей способности смолы подтвердила, что данное соотношение компонентов является предпочтительным, и полученная смола обладает максимальной стабилизирующей способностью.

После определения соотношения полимерных фракций и степени сульфирования образца сульфометилированной фенолоформальдегидной смолы, полученного по приведенным рекомендациям, установлено, что образец имеет наименьшее значение величины К и S (оп. 3, табл. 1).

На основании полученных рекомендаций, разработана технология сульфометилированной фенолоформальдегидной смолы, используемой в производстве выпускных форм устойчивых в процессах хранения и применения дисперсных красителей. Технология диспергатора на основе сульфометилированной крезолоформальдегидной смолы (торговая марка Диспергатор ФC) освоена на ОАО "Краситель" в производстве устойчивых выпускных форм кубовых и дисперсных красителей. Выпускные формы кубовых и дисперсных красителей, наработанные с использованием этих ПАВ, испытаны с положительным результатом на текстильных предприятиях.

Высокие коллоидно-химические свойства диспергатора ФС не только делают его хорошей заменой известного диспергатора НФ, он также обладает рядом дополнительных свойств, благодаря которым может использовать ся как суперпластификатор для бетонных смесей в строительной технике.

Таким образом, разработана экологически чистая и экономически выгодная технология диспергатора ФС , который может быть альтернативной заменой ныне применяемым и использование которого расширяет области использования и решает ряд вопросов экологии.

Литература

1. Голомб Л.М. Физико-химические основы технологии выпускных форм красителей. - Л.: Химия, 1974. – 224 с.

2. Абрамзон А.А. Поверхностно-активные вещества (свойства и применение). - Л.: Химия, 1981. – 304c.

3. Пат.заявка 2032929 ФРГ, МКИ C 09 B 67/00, 67/48 Surfactants for aqueous dispersions. Wolf K., Beghlars F., Aign V., (ФРГ); BASF A.G. –N 20 32 929.4; Заявл. 14.05.86. Опубл. 21.11.87 ;-9 с.

4. Пат.заявка 2401818 ФРГ MKИ Konzentrierte dispersionsstabille wassrige zubereitungen von in wasser schwerloslichen farbstoffen / Bohm H/ Заявл.00.00.99; Опубл. 00.00.99 НКИ

5. Пат.3788808 США. Dye composition containing modified phenol-formaldehyde resins as dye dispersants / Falkebag S.J., Balley C.W. Заявл. 00.00.99; Опубл. 00.00.99; НКИ.

6. Пат. 3872056 США, МКИ С 08 G . Sulfometylated phenol-formaldehyde resin dye dispersion / Daubach E., Windel H., Boeht W., Weiser D (ФРГ); BASF. - №2433361; Заявл 14.01.74 ; Опубл. 18.03.75 ; НКИ 260/49. –4 р.