В настоящее время интенсификация микроволновым излучением применяется во многих промышленных процессах, таких как сушка и дегидратация различных продуктов, пробоподготовка веществ, отверждение жидких смол и др. Однако применение микроволнового излучения в качестве способа нагрева при химическом синтезе стало актуальным направлением на данный момент.
Нагрев микроволновым излучением обладает рядом достоинств в сравнении с обычным конвективным способом нагрева. Главным преимуществом микроволнового излучения является мгновенный и равномерный нагрев по всему объему образца за счет создания эффекта диэлектрических потерь. Также диэлектрики способны быстро и объемно нагреваться, поглощая микроволновое излучение, чего невозможно добиться при конвекционном нагреве. При данном явлении микроволновый синтез характеризуется повышенной скоростью реакции, высокими выходами продуктов, повышенной чистотой соединений, легкостью обработки после реакции, а также экологически чистыми условиями проведения синтеза по сравнению с обычными способами нагрева.
Очевидные особенности микроволновой технологии такие, как сокращение времени химических реакций и, следовательно, экономия в затратах энергии позволяют предложить данный способ нагрева для применения в химической промышленности. Поэтому в настоящее время производят огромное количество опытно-промышленных микроволновых реакторов различного типа. Благодаря конструкции реактора микроволновый синтез создает лучшие условия для управления реакцией. Микроволновое излучение также позволяет задействовать весь объем реакционной смеси, при этом предотвращает локальный перегрев, приводящий к образованию побочных продуктов.
Цель и задачи работы
Целью данной работы является синтез в условиях микроволнового способа нагрева карбамидо- и фенолоформальдегидной смол.
Задачами работы являются:
1. Синтез смол в условиях конвекционного и микроволнового нагрева.
2. Сравнение условий проведения процесса и характеристик получаемых продуктов.
3. Оценка влияния микроволнового излучения на особенности кинетики поликонденсации.
Объект исследования
В соответствии с поставленной целью, объектом настоящего исследования являются карбамидо- и фенолоформальдегидные смолы, полученные в условиях микроволнового и конвективного нагрева.
Научная новизна
Впервые синтезированы в лабораторных условиях смолы данного типа в условиях микроволнового нагрева по технологической карте синтеза, применяемой в промышленности.
На основе полученных данных определены аналитические и кинетические параметры полученных продуктов.
Практическая значимость
Разработаны методики синтеза карбамидо- и фенолоформальдегидных смол, отвечающие техническим нормам, при микроволновом способе нагрева в лабораторных условиях. Исследованы кинетические параметры процесса поликонденсации смол, позволяющие в дальнейшем внедрить технологию в промышленное производство.
По результатам настоящей работы можно сделать следующие выводы:
1. Были синтезированы карбамидоформальдегидные и
фенолоформальдегидные смолы в условиях микроволнового и конвекционного нагрева.
2. Характеристики полученных продуктов соответствуют промышленно- производимым маркам соответствующих смол.
3. Применение микроволнового излучения позволяет сократить продолжительность синтеза указанных смол и уменьшить энергетические затраты.
4. Определены кинетические характеристики стадий синтеза карбамидоформальдегидной и фенолоформальдегидной смолы в условиях микроволнового и конвективного нагрева.
5. Показано, что микроволновое излучение не влияет на механизм поликонденсации, а ускорение реакции происходит за счёт более эффективной передачи энергии к реагирующим частицам.
