Экологическая оценка и способы снижения эмиссии фенольных и аминных ингибиторов резин

• Автор: Каримова, Лилия Халимовна
• Шифр специальности: 03.00.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 156 с. : ил.

1.1. Основные классы ингибиторов полимеров и резин.

1.2. Фенольные и аминные ингибиторы шинных резин.

1.2.1 .Физикохимические свойства и механизм действия фенольных ингибиторов

1.2.2. Физикохимические свойства и механизм действия

аминных ингибиторов

1.3. Экологические аспекты применения ингибиторов

1.3.1. Токсические свойства фенольных ингибиторов

1.3.2. Токсические свойства аминных ингибиторов

1.4. Летучесть ингибиторов и ее влияние на

экологическую безопасность производства шин

1.4.1. Факторы, влияющие на летучесть ингибиторов

шинных резин.
1.4.2. Летучесть фенольных ингибиторов.
1.4.3. Летучесть аминных ингибиторов.
1.4.4. Некоторые особенности определения летучести ингибиторов шинных резин.
1.5. Миграция ингибиторов из шинных резин
1.5.1. Зависимость миграции ингибиторов от характера
диффузии молекул в резинах
1.6. Пути уменьшения эмиссии ингибиторов
шинных резин.
1.6.1. Образование водородных связей в фенольных ингибиторах
1.6.2. Водородная связь в производных дефиниламина.
1.7. Экологические аспекты эмиссии ингибиторов
шинных резин.
1.7.1. Фотохимические превращения фенольных
и аминных ингибиторов
ГЛАВА II. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
2.1. Объекты исследований
2.2. Квантовохимическое моделирование молекул
ингибиторов и их молекулярных комплексов.
2.3. Построение фазовых диаграмм.
2.4. Проведение ИКслектроскопических исследований.
2.5. Разработка методики исследования сублимации
и летучести фенольных и аминных ингибиторов резин
2.6. Разработка методики исследования интенсивности
миграции фенольных и аминных ингибиторов резин.
2.7. Хроматомассспектрометрические исследования продуктов фотохимических превращений молекул
ингибиторов методом электронного удара.
2.8. Метрологическая проработка результатов экспериментов
2.8.1. Определение температуры плавления.
2.8.2,Определение погрешности взвешивания
ГЛАВА В1. КВАНТОВОХИМИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ МОЛЕКУЛ ИНГИБИТОРОВ И КОМПЛЕКСОВ
НА ИХ ОСНОВЕ.
3.1. Исследование пространственной структуры
и термодинамических характеристик молекул ингибиторов
3.2. Квантовохимическое моделирование и прогноз образования молекулярных комплексов, обладающих малой эмиссией.
3.3. Исследование образования молекулярных
комплексов инструментальными методами
ГЛАВАIV. ИССЛЕДОВАНИЕ ЛЕТУЧЕСТИ ИНГИБИТОРОВ И ИХ МОЛЕКУЛЯРНЫХ КОМПЛЕКСОВ.
4.1. Мольные объемы и летучесть ингибиторов
и их бинарных систем.
4.2. Исследование летучести исходных ингибиторов.
4.3. Исследование летучести механических смесей
и молекулярных комплексов ингибиторов
4.4. Влияние комплексообразующего ПАВ на летучесть
диафена ФП.
4.5. Расчет давления насыщенных паров ингибиторов
и их бинарных смесей.
4.6. Способы уменьшения сублимации и летучести ингибиторов,
приводящие к снижению эмиссии.
ГЛАВА V. ИССЛЕДОВАНИЕ МИГРАЦИИ ИНГИБИТОРОВ
ИЗ САЖЕНАПОЛНЕННОГО КАУЧУКА.
5.1. Исследование миграции агидола2, агидола
и их предварительно сплавленных смесей с диафеном ФП из саженаполненного каучука.
5.2. Влияние динольного момента и площади поперечного сечения молекул ингибиторов на интенсивность их миграции
из саженаполненного каучука.
5.3. Особенности миграции ингибиторов и их молекулярных комплексов из саженаполненного каучука
5.4. Способы уменьшения миграции ингибиторов из резин.
ГЛАВА VI. ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ВОЗДЕЙСТВИЯ ПРОДУКТОВ ФОТОХИМИЧЕСКОГО ПРЕВРАЩЕНИЯ
ФЕНОЛЬНЫХ И АМИННЫХ ИНГИБИТОРОВ РЕЗИН.
6.1. Фенольные ингибиторы и продукты их
фотохимического превращения.
6.2. Фотохимические превращения аминных ингибиторов.
6.2.1. Квантовохимическое моделирование переходного
состояния реакций вторичных аминов с оксидами азота.
6.3. О необходимости учета летучести ингибиторов при определении их предельнодопустимых концентраций
в воздухе рабочей зоны
6.4. Экологоэкономический расчет предотвращенного ущерба от предполагаемого снижения эмиссии
фенол и аминсодержащих ингибиторов.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.
ПРИЛОЖЕНИЯ
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность


Провести экологическую оценку эмиссии ингибиторов вследствие миграции из шинных резин в окружающую природную среду. Идентифицировать продукты фотохимического превращения, обусловливающие экологическую опасность применения фенольных и аминных ингибиторов в процессах производства и эксплуатации шинных резин. Рассчитать предотвращенный экологический ущерб от предполагаемого снижения эмиссии ингибиторов шинных резин. Научная новизна. Представлены результаты квантовохимического моделирования и расчетов термодинамических характеристик фенольных и аминных ингибиторов шинных резин, а также молекулярных комплексов на их основе. Показано, что при физикохимической модификации ингибиторов в бинарных расплавах комплексообразование происходит за счет межмолекулярных 0Н. Н.7С, 0Н. Н ИН. О и . Установлено, что одним из существенных факторов уменьшения эмиссии ингибиторов и повышения экологической безопасности производства и эксплуатации шин является получение молекулярных комплексов физикохимической модификацией в бинарных расплавах. Такие комплексы характеризуются относительно низкими летучестью и равновесным давлением насыщенных паров, а также слабой миграцией из шинных резин. Предложена схема миграции молекул ингибиторов с учетом скалярных величин дипольных моментов и перпендикулярных вектору дипольного момента площадей поперечного сечения молекул ингибиторов и молекулярных комплексов. Впервые проведены идентификация продуктов фотохимического превращения агидола2 и агидола и экологическая оценка их влияния на окружающую среду. Научнопрактическая значимость. На основе экспериментально определенных значений летучести и рассчитанных давлений насыщенных паров порошкообразных и гранулированных ингибиторов разработаны и предложены способы снижения эмиссии в процессах хранения ингибиторов, производства и эксплуатации шинных резин. Результаты исследования эмиссии ингибиторов могут быть использованы при разработке рецептов зеленой шины с минимальной миграцией ингибиторов на поверхность. Апробация работы Основные материалы диссертации были доложены на Всероссийской научнотехнической конференции Инженерные науки защите окружающей среды Тула, , XVIII Международном Менделеевском съезде по общей и прикладной химии Достижения и перспективы химической науки Москва, П Межрегиональной конференции Промышленная экология и безопасность, научнотехнических конференциях КГТУ Казань, , XII Международной конференции молодых ученых, студентов и аспирантов Синтез, исследование свойств, модификация и переработка высокомолекулярных соединений IV Кирпичниковские чтения Казань,
, XII Всероссийской конференции им. В.А. Фока по квантовой и вычислительной химии Казань, . Публикации, Г1о материалам диссертации опубликовано 7 статей и 5 тезисов докладов. Объекты н методы исследования. Объектами исследования служили фенольные и аминные ингибиторы шинных резин агидол2, агидол, диафен ФП, ДФФД и их бинарные смеси. При исследовании физикохимической модификации в бинарных смесях и идентификации продуктов фотохимических превращений ингибиторов проводились квантовохимические расчеты при помощи программных пакетов i и i в базисах , и 3V, а также использовались методы ИКФурьеспектроскопии, хроматомассспектрометрик и термооптической микроскопии. Содержание диссертации. Диссертация состоит из введения, шести глав, выводов и списка использованной литературы. Глава I посвящена литературному обзору. В ней представлены сведения о фенольных, амииных ингибиторах шинных резин и механизме их действия, образовании между их молекулами водородных связей. Показано, что молекулы диафена ФП интенсивно мигрируют на поверхность шинных резин. Представлены сведения о сублимации и летучести ингредиентов эластомерных композиций, а также факторы, влияющие на сублимацию и летучесть ингибиторов. На основе анализа литературных данных сформулированы задачи исследований и высказано предположение о целесообразности физикохимической модификации ингибиторов в бинарных смесях с получением молекулярных комплексов и достижением снижения эмиссии диафена ФП при производстве и эксплуатации шинных резин.