Сополимер малеиновой и акриловой кислот представляет собой низкомолекулярный полиэлектролит, который широко используется в котлах низкого давления, централизованном отоплении, централизованных кондиционерах и циркуляционных системах охлаждения. Его используют в качестве хелатирующих диспергаторов в ткацких и красильных областях. Сополимер малеиновой и акриловой кислот обладает хорошими диспергирующими свойствами в отношении карбонатов и ингибирует образование отложений фосфатов, обладает хорошей термической стабильностью, может использоваться при высокой температуре (300°С), имеет хорошую совместимость при использовании вместе с другими модифицирующими агентами.
Актуальность и научная значимость настоящего исследования обусловлена потребностью в разработке новых технологичных методов синтеза, обеспечивающих получение сополимеров акриловой и малеиновой кислот с широким диапазоном свойств, полезных на практике.
Объект исследования: технология получения натриевой соли сополимера акриловой и малеиновой кислоты.
Предмет исследования: изучение влияния различных факторов на протекание синтеза, таких как температура, дозировка инициатора, продолжительность стадии дозирования сомономера, продолжительность стадии дополимеризации и др.
Целью настоящей работы является: разработка технологии получения натриевой соли сополимера акриловой и малеиновой кислоты.
Гипотеза исследования состоит в том, что основные факторы процесса получения оказывают влияние на протекание синтеза сополимера.
Для успешной реализации поставленной цели были сформулированы следующие задачи:
• провести анализ научно-технической информации в сфере синтеза натриевой соли сополимера акриловой и малеиновой кислот.
• выполнить ряд практических экспериментов, связанных с синтезом сополимера, а также изучить влияние различных факторов на процесс синтеза.
• определить влияние технологических параметров на концентрацию, плотность, динамическую вязкость раствора образующегося сополимера, его характеристическую вязкость и диспергирующую способность.
• установить оптимальные условия синтеза натриевой соли сополимера акриловой и малеиновой кислот.
• разработать принципиальную технологическую схему получения сополимера акрилата и малеата натрия.
Методы исследования: в работе были использованы практические и теоретические методы, позволившие накопить информационную базу для расчета влияния внешних факторов на процесс синтеза, определить оптимальные технологические параметры и разработать технологическую схему процесса. Использовались такие методы, как потенциометрическое измерение уровня pH, определение динамической вязкости с использованием вискозиметра Гепплера, определение характеристической вязкости сополимера в водном изоионном растворе хлорида натрия методом вискозиметрии.
Научная новизна исследования заключается в установлении взаимосвязи между технологическими параметрами и способностью натриевой соли сополимера акриловой и малеиновой кислот к связыванию ионов щелочноземельных и переходных металлов.
Практическая значимость исследования заключается в определении необходимых условий получения натриевой соли сополимера акриловой и малеиновой кислоты, оптимальных значений технологических параметров и разработке технологической схемы.
Достоверность и обоснованность результатов обеспечивались воспроизводимостью экспериментальных данных, полученных с использованием комплекса взаимодополняющих физико -химических методов исследования.
Личное участие автора в организации и проведении исследования состоит в:
• поиске информации для теоретического обоснования научной работы.
• сборе данных для проведения комплексных расчетов, связанных с темой исследования.
• выполнении экспериментов и проведении расчетов, необходимых для выполнения поставленных задач.
• анализе полученных результатов и оформлении выводов.
Апробация и внедрение результатов велись в течение всего исследования. Доклады по теме диссертации была представлены на научно-практических конференциях «Студенческие Дни науки в ТГУ» и «Молодежь.Наука.Общество», тезисы докладов приняты к публикации. По материалам работы опубликована статья: Горяинова Е.С., Ю.Н. Орлов. Исследование влияния технологических параметров на диспергирующую способность натриевой соли сополимера акриловой и малеиновой кислот // Вестник науки: электрон. научн. журн. 2022 №5(50).
На защиту выносится:
• оптимальные условия получения натриевой соли сополимера акриловой и малеиновой кислот.
• принципиальная технологическая схема.
Структура магистерской диссертации:
Работа состоит из введения, 3 разделов, заключения, содержит 19 рисунков, 18 таблиц, 5 формул, список используемой литературы (45 источников). Основной текст работы изложен на 73 страницах.
Изучение процессов и методов, связанных с синтезом сополимера натриевой соли акриловой и малеиновой кислот, в настоящее время является важной задачей. Данное соединение является хорошей альтернативой для основных модифицирующих добавок, над которыми оно имеет доказанное преимущество.
В результате проведенного анализа полученных данных подтверждено, что основные факторы влияют на ведение процесса синтеза.
Достигнута поставленная цель: разработка технологии получения натриевой соли сополимера акриловой и малеиновой кислот, для достижения которой осуществлены сформулированные задачи.
Проведен анализ научно-технической литературы в сфере получения и использования натриевой соли сополимера акриловой и малеиновой кислот. В заключении сделан вывод о том, что модифицирующие добавки , такие как триполифосфат натрия, цеолиты и полиэлектролиты имеют важное значение для моющих средств, однако каждые из них имеют свои преимущества и недостатки, в том числе из-за которых некоторые из них запрещены в ряде передовых стран. Наиболее перспективным полиэлектролитом является сополимер акриловой кислоты и малеинового ангидрида, так как он пригоден для большого спектра применений и имеет ряд полезных свойств. В результате синтеза с выбранными полимеризационными добавками, данный сополимер обеспечивает экологически чистую замену распространенному триполифосфату натрия.
Приведены основные параметры использованных материалов , таких как реагенты, приборы, применяемые для необходимых промежуточных измерений. Представлена основа для расчетной части в виде основных формул, характеризующих динамическую вязкость, определяемую с использованием вискозиметра Гепплера, концентрацию сополимера в растворе, определяемую гравиметрическим методом, диспергирующую способность, определяемую методом титрования. Выполнен ряд практических экспериментов, связанных с синтезом сополимера, а также изучено влияние различных факторов на процесс синтеза. Определены значения показателей плотности, вязкости и концентрации растворов, характеристической вязкости, и диспергирующей способности образцов сополимера.
Предложена технология получения натриевой соли сополимера акриловой и малеиновой кислот в присутствии персульфата калия в качестве инициатора. Оптимальными значениями технологических параметров получения сополимера являются температура 50±5°С, дозировка инициатора 1,5% к массе мономеров, продолжительность дозирования раствора акрилата натрия 1 час, продолжительность стадии дополимеризации после ввода раствора акрилата натрия от 1 до 3 часов. Диспергирующая способность сополимеров акриловой и малеиновой кислот, полученных при их эквимолекулярном соотношении в исходной смеси, максимальна при значении рН раствора, близком к 8, и снижается при его увеличении. Представлена принципиальная технологическая схема получения сополимера акрилата и малеата натрия, согласно которой основной процесс сополимеризации протекает в реакторе, снабженным мешалкой и водяной рубашкой. Данная схема является основой для разработки полноценной технологической схемы.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
