ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ ФУРФУРИЛИДЕНАЦЕТОНА

АННОТАЦИЯ

В статье описана технология получения фурфурилиденацетона. Определены технологические параметры синтеза и вакуум-разгонки. Были получены сополимеры ФА с другими фурановыми мономерамы и стеролами, а также полимербетон, полимерзамазка и полимерраствор на основе ФА и его сополимеров.

ABSTRACT

The article describes the technology for obtaining furfurylideneacetone. Defined technology, synthesis parameters and decomposition vacuum. FA copolymers with other furan monomers and sterols were obtained. Polymer concrete, polymer mask and polymer solution based on FA and its copolymers were obtained.

Ключевые слова: фурфурилиденацетон, мономер, дифурфурилиденацетон, вакуум-разгонка, синтез, рассол, реактор.

Keywords: furfurylideneacetone, monomer, difurfurylideneacetone, vacuum, synthesis, brine, reactor.

Фурфурилиденацетон (ФА) является потенциальным мономером и входит в состав мономера ФА (60–75%), выпускается в промышленности [5; 4]. ФА является модельным соединением при изучении некоторых реакций дифурфурилиденацетона (ДИФА) в различных химических превращениях. Исходя из этого отработка технологии его получения является актуальной и перспективной задачей. В основу технологического процесса получения ФА положен метод синтеза и вакуумной отгонки.

Технологический процесс получения ФА состоит из следующих стадий:

1) подготовка оборудования и сырья;

2) проведение синтеза;

3) вакуум-разгонка ФА.

В реактор 1 объемом 25 л, снабженный мешалкой якорного типа, рубашкой для охлаждения (и нагрева), термопарой 2, самотеком из мерника 3–5 загружают 1,0–1,5 л 9%-ного водного раствора NaOH. Затем реактор охлаждают до 7–10 °С, для чего в рубашку реактора подают охлажденный до минус 6–10 °С. После достижений температуры 7–10 °С при интенсивном перемешивании в реактор из смесителя через расходомер дозируют смесь, состоящую из 10 кг фурфурола (99%), 2,9 кг ацетона, в течение 2–2,5 ч.

По окончании подачи смеси перемешивание продолжают еще 20 минут, затем реакционную массу нейтрализуют 20%-ным раствором H₂SO₄. Об окончании процесса судят по нейтральной реакции на лакмус или рН = 7,0 по рН-метру любой марки. При нейтрализации температуру не повышают более 20 °С. После добавления H₂SO₄ еще перемешивают 20 минут, затем нижний маслянистый слой отделяют, снова загружают в реактор и сливают водный слой в химически загрязненную канализацию.

Затем аппарат герметизируют и включают вакуум-насос, соединенный с реактором через вакуумметр.

После достижения постоянного давления в системе (25–30 мм рт.ст.) включают обогрев вакуум-аппарата. После сушки при температуре 125–130 °С начинается отгон ФА. Его пары проходят через прямой холодильник типа труба в трубе, в рубашки которых подается вода, предварительно нагретая до 40–45 °С. В холодильнике пары ФА охлаждаются до 40–45 °С и конденсируются [2]. Жидкий ФА фракционируют в одну из трех металлических банок (приемник) 7–9 емкостью 4 л, установленных на подвижном столе вакуум-приемника 7–9. При наполнении одной из банок стол поворачивают при помощи штурвала, подставляя под продуктовый штуцер пустую банку. Отгон ФА продолжают до температуры в реакторе 138–140 °С. Кубовый остаток сливают в емкость после охлаждения массы в реакторе 50–60 °С.

Общая продолжительность процесса – 6–7 часов. Выход ФА составляет 85–90% от исходной массы компонентов. Температура плавления полученного таким способом ФА составляет 39 °С. В дальнейшем ФА использовали как модельное соединение в реакциях получения ДИФА, при каталитической гидрогенизации ФА на медных, никелевых и палладиевых катализаторах. На рисунке приведена принципиальная технологическая схема получения фурфурилиденацетона

Рисунок 1. Принципиальная технологическая схема получения фурфурилиденацетона:

1 – реактор; 2 – термопара; 3–5 – мерники; 6 – теплообменник; 7–9 – приемник; 10 – химически загрязненная канализация; 11 – емкость для кубового остатка

Кроме того, ФА использовали в реакциях: гомополимеризации, гомополиконденсации, конденсации с формальдегидом, Дильса–Альдера полимеризации и др.

ФА также можно получить прямой ваккум-разгонкой из состава мономера ФА, содержащего 65–70% ФА, 30–35% ДИФА. Тогда выход ФА составляет 80–85% от содержания ФА, осмоленная часть состоит из 30% ДИФА от общей массы как мономер для полимеризации [6].

Таким образом, отработана технология получения ФА и его применения в некоторых модельных реакциях. На основе 75% ФА, 25% ДИФА создана искусственная смесь состава мономера ФА и исследованы его характеристики в составе полимербетона, полимерраствора, полимерзамазки. В качестве наполнителей были применены андезитовая мука, речной и кварцевый песок, гравий, цемент и др. В качестве катализатора были применены бензол, сульфокислота (БСК), паратолоолсулфолькислоти (ПТСК).

Исследованы эксплуатационные характеристики материалов [3]. Полимербетон, полученный на основе мономера ФА, стойкий во всех минеральных кислотах, кроме концентрированной серной, азотной и хромовых кислотах. По физико-механической прочности в 6–7 раз превосходит цементный бетон марки 300. На основе полученных данных рекомендованы химстойкие композиционные материалы для химической и металлургической промышленности и производства минеральных удобрений, целлюлозно-бумажных комбинатов.

На основе модификации ФА с карбамидно-формальдегидным связывающим были получены литейные связующие для кварцевого песка, применяемые в машиностроении.

Используя свойства высокой теплостойкости фурфурально-ацетонового мономера ФА, получили теплостойкий клей путем совмещения мономера ФА эпоксидной смолы ЭД-5, мономера стирола и наполнителя. Клей получил название БОВ-1. При сохранении всех свойств эпоксидных клеев он обладает высокой теплостойкостью от минус 20 °С до 220–250 °С. Клей БОВ-1 полимеризуется как при нагреве, так и при нормальных температурах [2].

Список литературы:

1. Дильрабо А., Хафиза К., Мирзахуджаева Н. Фуран-фенольные олигомеры // ACADEMICIA: Международный междисциплинарный исследовательский журнал. – 2020. – 10.6. – С. 1706–1712.
2. Каталитическая полимеризация фурано-эпоксидных олигомеров / Д.К. Абсарова [и др.] // Universum: технические науки. – 2019. – № 12-2. – С. 51–54.
3. Косимова Х.Х., Мадаминов С.М. Гидрирование и дегидрирование фурановых соединений на различных гетерогенных катализаторах // Universum: технические науки. – 2021. – № 5-4 (86). – С. 41–44 / [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://7universum.com/ru/tech/zayavka/4518/15352d8edf.
4. Маматов Ю.М. Полимерные материалы на основе фурановых смол и их производство. – М. : Главмикробиопром, 1975. – С. 100.
5. Пономаров А.А. Синтез фурановых веществ. – Саратов : Саратовский. гос. ун-т, 1960. – С. 232.
6. Тожиев Э.А., Косимова Х.Х. Изучение процесса получения фурфурола в присутствии серной кислоты из отходов // Universum: технические науки. – 2022. – № 1-3 (94). – С. 27–29.