ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЕ ПОЛИВИНИЛЕТИНИЛТРИЭТОКСИСИЛА НА ОСНОВЕ ТЕТРАЭТОКСИСИЛАНА

АННОТАЦИЯ

В статье описаны возможности синтеза поливинилэтинилтриэтоксилана на основе тетраэтоксисилана. Также были выбраны соответствующие реакторы и предложена принципиальная технологическая схема производства полимеров.

ABSTRACT

The article describes the possibilities for the synthesis of polyvinylethynyltriethoxylane based on tetraethoxysilane. Also, the appropriate reactors were selected and a basic technological scheme for the production of polymers was proposed.

Ключевые слова: Ацетилен, винилацетилен, тетраэтоксилан, адсорбция, раствор, мономер, полимер, эмульгатор, кремнийорганическое соединение, стабилизатор, термополимеризация, конвектор, реактор.

Keywords: Acetylene, vinyl acetylene, tetraethoxylane, adsorption, solution, monomer, polymer, emulsifier, organosilicon compound, stabilizer, thermopolymerization, convector, reactor.

С 40-х годов прошлого века неорганические кремниевые материалы производятся из неорганических веществ на коммерческой основе. За прошедший период производство неорганических кремниевых материалов увеличилось и стало использоваться во многих областях, включая машиностроение, строительство, электричество, транспорт, авиация, оборонная промышленность, медицина, текстильная и косметическая промышленность.

Можно также получить новый тип полимерных соединений на основе органических веществ, к примеру, тетраэтоксисилана для расширения круга наиболее широко используемых в настоящее время кремнийорганических соединений.

Существует необходимость наладить производство необходимых химических реагентов, исходя из потребностей и требований промышленности и быта. В зависимости от спроса на продукт, он может быть произведен серийно или в небольших количествах.

Любое производство начинается с проектирования и определения параметров. В данной работе на основе исследований была разработана технология производства поливинилэтинилтриэтоксисилана (рис.1).

Рисунок 1. Принципиальная технологическая схема получения поливинилэтинилтриэтоксисилана

1 - конвертер ацетилена; 2 - щелочной раствор для очистки примесей; 3 - предварительная сушка; 4 - концентрированная серная кислота для окончательной сушки; 5 - реактор димеризации (катализатор хлорид меди (I) 200 г + хлорид аммония 80 г + 6-8 мл концентрированной соляной кислоты), стабилизированный гидрохиноном; 6 - абсорбер-ксилол или хлорбензол; 7 - реактор для реакции Гриньяра; 8 - термометр; 9,10 - куб для растворителей и реагентов; 11 Реактор для получения винилэтинилтриэтоксисилан;  12,14-насос;  13-реактор полимеризации; 15-куб.

Предлагаемая технологическая схема охватывает весь процесс от производства ацетилена до полимера, завершающего стадию процесса. Первоначально ацетилен выходит из конвертера ацетилена (рис.1. 1) и проходит через процесс сушки (рис.1. 2,3,4). При этом были подобраны реагенты для улавливания механических примесей, водяного пара и углекислого газа, которые могут присутствовать в полученном ацетиленовом составе.

CaC₂+H₂O → Ca(OH)₂ + HC≡CH

Димеризацию ацетилена проводили в реакторе в присутствии катализатора (реактор димеризации рис.1. 5) (катализатор хлорид меди (I) 200 г + хлорид аммония 80 г + 6-8 мл концентрированной соляной кислоты), стабилизированный гидрохиноном). Система стабилизируется гидрохиноном с учетом параллельного протекания органических реакций.

2HC≡CH  CH₂=CH—C≡CH

Димеризованный газ, покидающий реактор, содержит ацетилен и винилацетилен, а винилацетилен собирают абсорбцией на выбранном специфическом адсорбенте путем охлаждения (рис.1. 6).

Неабсорбированный ацетилен, т.е. не димеризованный ацетилен можно отправить обратно в каталитический реактор для увеличения производительности. Винилацетилен, поглощенный абсорбентом, десорбируется при повышении температуры и реагирует с магнием в растворе эфира в реакторе (рис.1. 7) для реакции Гриньяра с образованием магнийорганического соединения.

При тщательном охлаждении и постоянном перемешивании в эфирный раствор этилмагнийбромида по каплям вводят раствор винилацетилена в тройном объеме эфира. Реакция заканчивается через 4-4,5 ч [1,4,5,6].

CH₂=CH—C≡CH + CH₃—CH₂—MgBr → CH₂=CH—C≡C—MgBr + CH₃—CH₃

Температура процесса контролируется термометром (рис.1. 8). Синтез винилэтинилтриэтоксисилан (ВЭТЭОС) осуществляется в реакторе для получения ВЭТЭОС (рис.1. 11) путем обменной реакции с добавлением реагентов из кубов хранения реагентов для растворителей и реагентов (рис.1. 9,10). В ходе процесса используются насосы для перемещения продукта или сырья из одного процесса в другой (рис.1. 12,14)

Очищенный продукт – винилэтинилтриэтоксисилан под воздействием термической полимеризации подаётся в реактор для получения полимера (рис.1. 13).

Схема термической полимеризации мономера винилэтинилтриэтоксисилана при температуре 30-40⁰ С может быть представлена следующим образом[2,3,7]:

Полученный полимер винилэтинилтриэтоксисилан представляет собой вязкую массу, которую откачивают насосом и хранят в кубе (рис.1. 15).

Таким образом, в данной работе описана возможность получения винилэтинилтриэтоксисилана на основе местного промышленного сырья и тетраэтоксилана. Разработана удобная технологическая схема получения кремнийорганического вещества методом термической полимеризации и адсорбции требующая упрощения технологии, снижения трудозатрат, энерго- и материалоемкости.

Список литературы:

1. Помогайло А.Ф., Себастьянов В.С. Металлсодержащие мономеры и полимеры на их основе.- М.: Химия, 1988 .- 26с.
2. Методы элементоорганической химии / под ред. А.Н.Несмеянов. М.: Наука. 1972. –С. 256
3. Рахимов Ф.Ф., Aхмедов В.Н., Аминов Ф.Ф, Способ получения гидрофобных композиций Universum: химия и биология журнал 4(70) Москва 2020 63-65 С.
4. Ровкина Н. М. Химия и технология полимеров. Получение полимеров методами полимеризации. Лабораторный практикум : учебное пособие / Н. М. Ровкина, А. А. Ляпков. — Санкт Петербург : Лань, 2019. — 252 с.
5. Рахимов Ф.Ф., Ахмедов В.Н., Махмуджонов С. Синтез и исследование основных свойств кремнийорганических полимеров ХХII Всероссийская конференция молодых учёных-химиков (с международным участием) тезисы докладов Нижний Новгород, 23-25 апреля 2019 г.
6. Ахмедов В.Н., Ниязов Л.Н., Рахимов Ф.Ф., Паноев Н.Ш. Метод получения кремнийорганических соединений Новости науки Казахстана Научно–технический журнал № 3 (141) Алматы 2019 35-43 С
7. Akhmedov V.N., Niyazov L.N., Rakhimov F.F., Panoev N.SH. The method of producing hydrophobic organosilicon polymers based on hydrolyzed polyacrylonitrile Химический журнал Казахстана 2 (66) Алматы 2019 90-96 С.