ТЕХНОЛОГІЯ ОДЕРЖАННЯ ПОВЕРХНЕВО-АКТИВНИХ ДІАЦИЛГЛІЦЕРИНІВ ТА АЛКІЛІМІДАЗОЛІНІВ АМІДУВАННЯМ РІПАКОВОЇ ОЛІЇ

Краткое содержание

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі розкрито актуальність досліджень реакції амідування ТАГ ріпакової олії аміноетилетаноламіном, сформульовано мету, основні задачі, представлено наукову новизну роботи та її практичну значимість. Наведено відомості про випробування розробленої технології, зазначено особистий внесок здобувача.

В першому розділі проведено аналіз існуючих лабораторних методів та промислових технологій отримання діацилгліцеринів та алкілімідазолінів жирних кислот. Приділено увагу технологіям виділення та концентрування цих продуктів. Зазначено складність існуючих технологій, їх високу енергоємність та складність в апаратурному оформленні, що спонукає до пошуків більш простих методів одержання цих продуктів, в тому числі і за технологіями сумісного отримання. Проаналізовано властивості та сфери застосування діацилгліцеринів та алкілімідазолінів жирних кислот. Здійснений аналіз існуючих технологій і властивостей діацилгліцеринів і алкілімідазолінів став підставою для формулювання основних задач дослідження.

У другому розділі наведено характеристики сировини та допоміжних матеріалів, що використані при виконанні досліджень, методики проведення експериментальних досліджень та аналізу одержаних сумішей, алгоритми обробки експериментальних даних. Дослідження кінетики взаємодії ріпакової олії з аміноетилетаноламіном проведено в лабораторному реакторі ідеального змішування з автоматичним підтриманням температури з точністю ± 0,2 ºС.

Компонентний склад вихідних речовин та одержаних сумішей визначено за допомогою газової хроматографії на хроматографі Shimadzu GC-14, інфрачервоною спектроскопією на спектрометрі Nicolet 380, тонкошаровою хроматографією на силікагелевих пластинах Sіlufol, титрометричними методами. Присутність у складі реакційних мас моно- та діацилгліцеринів і гліцерину доведено за допомогою тонкошарової хроматографії та інфрачервоної спектроскопії, а концентрацію α-моноацилгліцеринів та гліцерину визначено методом перйодного окислення. Поточні концентрації амінного азоту визначено титрометричними методами. Присутність алкілімідазолінів доведено за допомогою інфрачервоної спектроскопії, а їх поточні концентрації визначено за розробленим методом двофазного титрування. Порядок реакції оцінено за методом надлишкових та рівних концентрацій. Кінетичні дослідження здійснено за диференційним методом, термодинамічні характеристики визначено за теоретичним аддитивно-груповим методом і за кінетичними параметрами. Йодне, кислотне, число омилення визначено за стандартними методиками (ДСТУ ISO 3961, ДСТУ 4350, ДСТУ 4604). Поверхневий натяг визначено за методом Дю-Нуі, міжфазний натяг – сталагмометричним методом, адсорбуючу здатність – методом поляризаційного опору, емульгуючу здатність – за висотою шару нерозшарованої емульсії, солюбілізуючу здатність – за кількістю солюбілізованого бензолу, піноутворюючу здатність – методом Росс-Майлса, миючу дію – стандартним методом (ГОСТ 22567.1). Обробку результатів досліджень і математичне моделювання здійснено з використанням програмних пакетів Microsoft Excel, MathCAD, Matlab, HyperChem, NCSS.

У третьому розділі встановлено компонентний склад реакційної суміші, визначено найбільш вірогідну схему перетворень та на базі цього запропоновано хімізм амідування ріпакової олії (РО) аміноетилетаноламіном (АЕЕА), оцінено порядок реакції, досліджено кінетику амідування, розраховані основні кінетичні та термодинамічні параметри реакцій взаємодії РО з АЕАА.

Для встановлення можливого хімізму реакції взаємодії РО з АЕЕА проведено експериментальні дослідження компонентного складу реакційних мас за допомогою тонкошарової хроматографії та інфрачервоної спектроскопії. За методом тонкошарової хроматографії доведено присутність в реакційних масах окрім реагентів також моно- та діацилгліцеринів (МАГ та ДАГ), гліцерину (Гл) аміноамідів (АА) та діамідів (ДАД), алкілімідазолінів (АІ). Значення отриманих коефіцієнтів сорбуємості (R_f) в системі хлороформ-ацетон-етиловий спирт (91:8:1) становить: для триацилгліцеринів (ТАГ) – 0,93, для 1,2-ДАГ – 0,81, для 1,3-ДАГ – 0,69, для α-МАГ – 0,15, для ДАД – 0,09, для Гл, АЕЕА, АА та АІ – 0. За допомогою інфрачервоної спектроскопії підтверджена наявність в реакційних масах АА, АІ, МАГ, ДАГ та Гл. Так смуга при 3300 см^-1 відповідає групам –ОН та –NH₂, ширина якої свідчить про утворення водневих зв’язків, смуга при 1740 см^-1 належить групі >С=О в естерах. Смуги при 1640 см^-1 та 1560 см^-1 належать до амідів, що утворені з первинних та вторинних амінів, відповідно, в той час як смуга при 1610 см^-1 належить атому –N=, який знаходиться у імідазоліновому кільці.

Виходячи з встановленого компонентного складу, для визначення можливої схеми перетворень проведено попередній аналіз його змін з часом, за яким виявлено, що з ТАГ утворюються ДАГ, які в свою чергу перетворюються в МАГ, і потім – в Гл. З АЕЕА спочатку утворюються АА, з яких паралельно утворюються ДАД та АІ. Для встановлення найбільш енергетично вигідної схеми перетворень оцінено зміни вільних енергії Гіббса для реакцій амідування РО АЕЕА та утворення АІ. З одержаних результатів витікає, що найменша енергія Гіббса спостерігається для реакції гідролізу АІ (табл 1). Слід зазначити, що при переході від ТАГ до МАГ, як у випадку реакцій з АЕЕА, так і з АА, зміни вільної енергії зростають (табл. 1), а отже найбільш вигідними з енергетичної точки зору є реакції з ТАГ.