Разработка методов синтеза функциональных полимерных материалов для нефтегазовой отрасли на базе итаконовой кислоты с использованием возобновляемого сырья

• Автор: Котелев, Михаил Сергеевич
• Шифр специальности: 05.17.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 165 с. : ил.

СОДЁРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ОБЗОР НАУЧНО-ИНФОРМАЦИОННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1Л Микробиологические методы получения итаконовой кислоты
ELI Методы выделения итаконовой кислоты из культуральной жидкости
1.1.2 Перспективы переработки целлюлозного сырья
1.1.3 Анализ нормативной и методической документации по теме исследования
1.2 Конверсия лимонной кислоты в итаконовый ангидрид
1.3 Полимеризация и сополимеризация итаконовой кислоты и её производных
1.3.1 Еомополимеризация итаконовой кислоты
1.3.2 Радикальная полимеризация
1.3.3 Полимеризация диалкилитаконатов
1.3.4 Полимеризация азотсодержащих производных итаконовой кислоты
1.3.4 Сополимеризация производных итаконовой кислоты с другими мономерами
1.4 Ингибиторы гидратообразования
1.4.1 Исследования КИТ в Колорадской горной школе
1.4.2 Исследования КИТ в компании Shell
1.4.3 Исследования КИТ в компании Baker Petrolite
1.4.4 Исследования КИТ в компании ВР
1.4.5 Разработка КИТ компаниями RF-Rogaland и Clariant
1.4.6 Исследования КИТ в компании Exxon
1.4.7 Исследования КИТ в компании Nippon Shokubai
1.4.8 Исследования КИТ в компаниях ISP и BASF
1.4.9 Исследование влияния стереорегулярности полимеров на их игибирующую способность
1.4.10 Разработка биоразлагаемых кинетических ингибиторов гидратообразования
ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ. МЕТОДЫ ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1 Исследование и оптимизация процесса микробиологического получения
итаконовой кислоты напрямую из целлюлозосодержащего сырья
2.1.1 Методы скрининга коллекционных штаммов микроорганизмов продуцентов на целлюлолитическую активность
2.1.2 Измерение общей целлюлазной активности культуральной жидкости
2.1.3 Определение способности синтезировать итаконовую кислоту при росте на
модельных субстратах
2.1.4 Снятие кривых накопления итаконовой кислоты при ферментации реального целлюлозосодержащего сырья
2.2 Исследование процесса конверсии лимонной кислоты
2.3 Методы синтеза и исследования полимеров и сополимеров
2.3.1 Методы полимеризации и сополимеризации
2.3.2 Спектрометрия ЯМР
2.3.3 Элементный анализ
2.3.4 Гель-проникающая хроматография
2.4 Методы испытаний полученных полимеров
2.4.1 Методика оценки флокулирующей способности
2.4.2 Методика определение низшей критической температуры растворения
2.4.3 Методика испытания образцов полимеров в качестве ингибиторов гидратоообразования
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
3.1 Получение итаконовой кислоты напрямую из целлюлозосодержащего сырья
3.1.1 Первичный скрининг культур на наличие целлюлазной активности
3.1.2 Количественная оценка общей целлюлазной активности культуральной жидкости
3.1.3 Определение способности синтезировать итаконовую кислоту при росте на модельных субстратах
3.3.4 Снятие кривых накопления итаконовой кислоты при ферментации реального целлюлозосодержащего сырья
3.2 Исследование процесса конверсии лимонной кислоты
3.3 Синтез и исследование полимеров и сополимеров итаконовой кислоты
3.3.1 Поли(итаконовая кислота)
3.3.2 Поли(диэтиловый эфир итаконовой кислоты)
3.3.3 Поли(диэтилитаконат)-со-(итаконовая кислота)
3.3.4 Поли(Ы-винилпирролидон)-со-(итаконовая кислота)
3.3.5 Поли(итаконовый ангидрид)
3.3.6 Поли(итаконовая кислота) из поли(итаконового ангидрида)
3.3.7 Поли(монопирролидиниламид итаконовой кислоты)
3.3.8 Поли(мономорфолиниламид итаконовой кислоты)
3.3.9 Определение средней молекулярной массы и полидисперсности синтезированных ВМС
3.4 Испытания образцов полимеров в качестве ингибиторов гидратоообразования
3.5 Определение нижней критической температуры растворения в воде синтезированных ВМС
3.6 Исследование влияния синергетических добавок на ингибирующую способность синтезированных ВМС
3.7 Испытания синтезированных ВМС в качестве флокулянтов
3.8 Исследование реологических свойств поли(итаконовой кислоты) ,,.
ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПУБЛИКАЦИИ

1.3 Полимеризация и сополимеризация итаконовой кислоты и её производных
Брутто-формула итаконовой кислоты С5Н604, М = 130,1 г/моль; температура плавления - 172 °С. Была впервые получена в 1836 году путем пиролиза лимонной кислоты [55], а полимеризация диэтилового эфира итаконовой кислоты была впервые проведена Шварцем в 1873 году [56]. Практическое использование полимеров итаконовой кислоты началось только в середине прошлого века. Полимеры на основе производных итаконовой кислоты нашли применение в производстве синтетических волокон, добавок к топливу, жестких пластмасс, защитных покрытий и многих других продуктах.
Итаконовая кислота и ее производные используются в основном для производства полимеров: применяются как сомономер для карбоксилатных каучуков, используются для производства пиролидонов, бутиролактона, метилбутандиола, детергентов, гербицидов, стирен-бутадиеновых полимеров, нитрильных латексов. В связи с планируемым запретом на транспортировку акрилонитрила в Европу повышается спрос на итаконовую кислоту.
1.3.1 Гомополимеризация итаконовой кислоты
Итаконовая кислота I является изомером мезаконовой II и цитраконовой III кислот, и в присутствии сильного основания может установиться равновесие между этими тремя изомерами:

он о о
I II ш
Амины и эфиры итаконовой кислоты также могут изомеризоваться под действием сильного основания [57]. Мезаконовая кислота, по-видимому, является