О ВОЗМОЖНОСТИ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛИМЕРОВ НА ОСНОВЕ ФРАКЦИИ 55-1850С ПРОДУКТОВ ПИРОЛИЗА АВТОМОБИЛЬНЫХ ШИН
М.Р.Гайнулина, А.В.Булавин, Т.Г.Тюрина/!V Международная научная конференция студентов и аспирантов «Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов». Т.1 – Донецк: ДонНТУ, ДонНУ, 2005.
Накопление изношенных шин приводит к негативному воздействию на окружающую среду, поскольку они не подвергаются биологическому разложению и являются источником длительного загрязнения окружающей среды. В настоящее время известно несколько основных технологий переработки и утилизации изношенных автомобильных шин. К ним относятся: сжигание отработанных шин с получением энергии; измельчение резиновых отходов с извлечением крошки и порошка; производство из резиновых отходов и старых автомобильных шин регенерированного промышленного материала, а также пиролиз резины.
Пиролиз - однин из наиболее перспективных методов утилизации отработанных автомобильных шин, позволяющий получить ценные продукты, которые могут найти применение в народном хозяйстве. Нами выделена жидкая фракция 55-1850С, которую по температурам кипения можно отнести к бензиновой. Однако они резко отличаются по своему химическому составу. В таблице 1 приведены данные хроматографического анализа этой фракции.
Таблица 1 - Состав жидкой фракции продуктов пиролиза с температурой отгонки до 1800С.
Компонент
Содержание в отгоне до 1800С, %
Общее содержание в жидкой фракции продуктов пиролиза, %
Неароматические соединения до бензола
14,6
3,38
Бензол
15,1
3,51
Тиофен
0,4
0,10
Толуол
26,2
6,08
м+п-ксилолы
13,8
3,21
о-ксилол
4,7
1,09
Инден
1,1
0,25
Нафталин
0,5
0,11
Из таблицы видно, что в данной фракции содержится большое количество ароматических углеводородов (~60%). Кроме того, в ней присутствуют также и непредельные соединения, для которых возможно смолообразование, крайне негативно сказывающееся на работе двигателей.
Согласно данным масс-спектроскопии (таблица 2), продукт фракции 55-1850С содержит стирол, a-метилстирол, изопрен и другие соединения, способные к радикальной полимеризации. Однако ввиду отсутствия полной идентификации всех компонентов смеси, сделать однозначный вывод о точном количестве полимеризующихся веществ в ней сложно.
Таблица - 2. Структурно-групповой состав соединений фракции 55-1850С, содержащих ненасыщенные связи.
Наименование типов углеводородов
Содержание, % мас
Моноолефины и нафтены
22,7
Диены и цикломоноолефины
19,2
Триены и циклодиолефины
13,2
Терпены
8,2
Первоначально нами проведена полимеризация фракции при 600С с перекисью бензоила в качестве инициатора при дилатометрическом контроле процесса. Наблюдалось уменьшение объема смеси, что свидетельствует о протекании в ней полимеризации. Однако, вследствие низкой скорости процесса, выделить твердый продукт не удалось. Поэтому затем была проведена сополимеризация ненасыщенных веществ, содержащихся в фракции 55-1850С пиролиза, с очень активным сомономером – малеиновым ангидридом, который, как известно, образует чередующиеся сополимеры даже с такими мономерами, которые с трудом вступают в реакцию гомополимеризации.
Учитывая наличие в смеси легколетучих веществ, процесс сополимеризации вначале вели осторожно, начиная с низкой температуры (500С) и постепенно, в течение 4 часов, повышая ее до более высокой (600С). После этого, ввиду наличия непрореагированного (возогнавшегося) малеинового ангидрида, температуру реакции подняли до 900С и провели нагрев в течение 5 часов. Такой режим позволил выделить 1,5855г (8%) полимера - твердого продукта коричневого цвета.
Выделенный сополимер растворили в ацетоне и провели титрование раствором щелочи (NaOH) в присутствии индикатора тимола синего. Оказалось, что сополимер содержит 52,2%мас малеинового ангидрида. В предположении, что ненасыщенные компоненты фракции пиролиза и малеиновый ангидрид входят в сополимер в мольном соотношении 1:1, как это обычно найдено для других сополимеров, рассчитано, что средняя молекулярная масса звена сополимера из компонентов пиролиза составляет 89. Натриевая соль полученного сополимера растворима в воде, что позволяет сделать предположение о возможности ее применения в качестве флокулянта.