Тема: Разработка технологии синтеза резорцинформальдегидной смолы с использованием микроволнового излучения

Микроволновое излучение находит своё практическое применение в различных областях химии. Наибольшее распространение в промышленных процессах получил процесс микроволновой сушки химических веществ и материалов. Несмотря на ограниченное промышленное применение, микроволновый синтез органических соединений изучен в научной литературе многими авторами, зарекомендовав себя как эффективный способ преодоления энергетического барьера, позволяющий ускорять многие реакции в десятки, сотни и тысячи раз. Некоторые процессы, считавшиеся неосуществимыми (энергетически невыгодными) впервые были осуществлены именно под воздействием микроволнового излучения.
В данной работе рассмотрено одно из актуальных направлений применения микроволнового излучения - получение поликонденсационных полимеров, а именно синтез резорцинформальдегидных смол на примере адаптированной промышленной рецептуры.
Резорцинформальдегидные смолы используются как самостоятельные полимеры и как компонент смесевых составов. Они отличаются высокими прочностными характеристиками и обладают высокой адгезией к древесине, в меньшей степени к синтетическим волокнам, пластмассам, цементу, керамике. Их часто модифицируют фенолом, каучуками, поливинилацеталями, полиамидами, которые вводят на стадии получения или в готовую смолу. Модифицированные таким образом смолы проявляют высокую адгезию к металлам, резинам, фторопластам.
Таким образом, разработка технологии получения резорцинформальдегидной смолы в условиях микроволнового излучения является актуальным научным направлением исследования.
Цель и задачи исследования.
Цель работы - синтезировать резорцинформальдегидную смолу в условиях микроволнового излучения с сохранением заданных свойств и предложить промышленную схему её получения.
Для выполнения поставленной цели необходимо выполнить следующие задачи:
1. Провести литературный обзор по выбранной тематике исследования.
2. Синтезировать резорцинформальдегидную смолу по стандартной методике.
3. Синтезировать резорцинформальдегидную смолу в условиях микроволнового нагрева.
4. Исследовать характеристики полученных продуктов.
5. Сравнить условия проведения синтеза и характеристики получаемой смолы при различных способах нагрева
6. Рассчитать материальный баланс процесса и тепловые затраты.
7. Разработать принципиальную технологическую схему получения резорцинформальдегидной смолы с использованием микроволнового излучения
Объект и предмет исследования.
В соответствии с поставленной целью объектом исследования является резорцинформальдегидная смола определенной рецептуры. Предметом исследования является способ осуществления синтеза резорцинформальдегидной смолы в условиях микроволнового излучения.
Новизна исследований.
Впервые синтезирована резорцинформальдегидная смола определенной рецептуры с применением в качестве источника нагрева реакционной массы микроволнового излучения, создаваемого модифицированной бытовой микроволновой установкой.
Установлено, что в условия микроволнового нагрева в 1,5 раза сокращается время проведения синтеза и в 80 раз сокращаются энергозатраты (потребляемая электроэнергия).
Теоретическая, научная, практическая значимость полученных результатов.
Адаптирована промышленная методика синтеза новолачной резорцинформальдегидной смолы (с мольным избытком резорцина).
Разработана методика получения резорцинформальдегидной смолы в условиях микроволнового излучения. Определена оптимальные условия синтеза и характеристика получаемого продукта.
Показано значительное сокращение затрат электроэнергии на осуществление синтеза в микроволновых условиях по сравнению с традиционным способом нагрева (на водяной бане с применением электроплитки) и сокращение продолжительности реакции.
Научная обоснованность и достоверность
Научная обоснованность результатов обеспечены тщательным контролем условий проведения эксперимента, использованием современных общеизвестных физико-химических методов анализа и выбором конкретной промышленно реализуемой рецептуры смолы.
Основные положения работы, выносимые на защиту
На защиту выносятся следующие результаты.
• способ получения новолачной резорцинформальдегидной смолы определенной рецептуры в условиях традиционного нагрева;
• способ получения новолачной резорцинформальдегидной смолы определенной рецептуры в условиях микроволнового нагрева;
• физико-химические характеристики полученных продуктов;
• данные о продолжительности синтеза и затратах электроэнергии для традиционного и микроволнового способов нагрева;
• принципиальная технологическая схема производства резорцинформальдегидной смолы.
Апробация результатов исследования
Основные результаты диссертационной работы представлялись на XLVIII международной конференции "Развитие науки в XXI веке" г. Харьков, 2019 год
Опубликованность результатов исследования
По результатам работы опубликована 1 статья в рецензируемом журнале «ЗНАНИЕ» с размещением на портале eLibrary.ru
Мартынов С.Б., Глухов П.А. Синтез резорцинформальдегидной смолы с применением микроволнового излучения. «Знание», №6 (70), 2019 г.
Объем работы
Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, списка литературных источников, приложения.
Работа изложена на 81 странице, содержит 19 схем, 29 рисунков, 9 таблиц, библиографию из 37 наименований, 1 приложение.
Купить

По результатам работы можно сделать следующие выводы.
1. Разработана методика синтеза резорцинформальдегидной смолы на основе промышленного состава с измененной рецептурой.
2. Разработана методика синтеза резорцинформальдегидной смолы с использованием микроволнового излучения.
3. Применение микроволнового излучения позволяет сократить продолжительность синтеза в 1,5 раза и количество затраченной электроэнергии в 80 раз.
4. Применение микроволнового излучения позволяет увеличить содержание сухого остатка, показатель преломления и вязкость продукта при одинаковых условиях синтеза.
5. Произведен расчет материального баланса на 1 тонну готовой смолы и на стандартный реактор объемом 3 м3.
6. Предложена технологическая схема получения резорцинформальдегидной смолы периодическим способом.
Купить