Pages Navigation Menu

ISSN 2227-6017 (ONLINE), ISSN 2303-9868 (PRINT), DOI: 10.18454/IRJ.2227-6017
ПИ № ФС 77 - 51217, 16+

DOI: https://doi.org/10.23670/IRJ.2018.78.12.027

Скачать PDF ( ) Страницы: 152 - 155 Выпуск: №12 (78) Часть 1 () Искать в Google Scholar
Цитировать

Цитировать

Электронная ссылка | Печатная ссылка

Скопируйте отформатированную библиографическую ссылку через буфер обмена или перейдите по одной из ссылок для импорта в Менеджер библиографий.
Протопопов А. В. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРИМЕНЕНИЯ РАЗЛИЧНЫХ СИСТЕМ ДЛЯ ОКИСЛЕНИЯ ПОДСОЛНЕЧНОГО МАСЛА / А. В. Протопопов, С. А. Бобровская // Международный научно-исследовательский журнал. — 2019. — №12 (78) Часть 1. — С. 152 — 155. — URL: https://research-journal.org/chemistry/issledovanie-primeneniya-razlichnyx-sistem-dlya-okisleniya-podsolnechnogo-masla/ (дата обращения: 20.07.2019. ). doi: 10.23670/IRJ.2018.78.12.027
Протопопов А. В. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРИМЕНЕНИЯ РАЗЛИЧНЫХ СИСТЕМ ДЛЯ ОКИСЛЕНИЯ ПОДСОЛНЕЧНОГО МАСЛА / А. В. Протопопов, С. А. Бобровская // Международный научно-исследовательский журнал. — 2019. — №12 (78) Часть 1. — С. 152 — 155. doi: 10.23670/IRJ.2018.78.12.027

Импортировать


ИССЛЕДОВАНИЕ ПРИМЕНЕНИЯ РАЗЛИЧНЫХ СИСТЕМ ДЛЯ ОКИСЛЕНИЯ ПОДСОЛНЕЧНОГО МАСЛА

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРИМЕНЕНИЯ РАЗЛИЧНЫХ СИСТЕМ ДЛЯ ОКИСЛЕНИЯ ПОДСОЛНЕЧНОГО МАСЛА
Научная статья
Протопопов А.В.1, *, Бобровская С.А.2
1 ORCID: 0000-0003-2752-6726,
1, 2 Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова, Барнаул, Россия
* Корреспондирующий автор (a_protopopov[at]mail.ru)

Аннотация
Приведены данные по составу отходов масло-экстракционного производства. Исследован процесс окисления и полимеризации подсолнечного масла. Проведены серии опытов процесса окисления в химическом реакторе. Продукты проведенных исследований позволят получать композиционные материалы различного назначения: поверхностно-активных (-ые) веществ (-а), эмульгаторов (-ы), смягчающих веществ и смазочных материалов из опасных отходов маслоэкстракционного производства.
Ключевые слова: масло, оксидирование масла, полимеризация масла.

STUDY OF DIFFERENT SYSTEMS APPLICATION FOR SUNFLOWER OIL OXIDATION
Research article
Protopopov A.V.1, *, Bobrovskaya S.A.2
1 ORCID: 0000-0003-2752-6726,
1, 2 Polzunov Altai State Technical University, Barnaul, Russia
* Corresponding author (a_protopopov[at]mail.ru)

Abstract
The article contains data on the composition of waste of oil extraction production. The process of oxidation and polymerization of sunflower oil is considered. A series of experiments of the oxidation process in a chemical reactor is carried out. The products of the research allow obtaining composite materials for various purposes, surfactants, emulsifiers, emollients and lubricants from hazardous waste oil extraction production.
Keywords: oil, oil oxidation, oil polymerization.
Использование смазочных материалов, которые основаны на растительных маслах, быстро растет из-за их биоразлагаемости, низкой экотоксичности и отличных трибологических свойствах. Биологически активные вещества имеют более низкий коэффициент трения, улучшенные характеристики износа, более высокий индекс вязкости и более низкий летучесть и вспышки, чем масла на минеральной основе. Полимеризованные растительные масла нашли во многие промышленные применения, такие как чернила, полимеры и гидравлические жидкости [1, С. 45].
Биополимеры теперь можно использовать в качестве естественных, устойчивых альтернатив традиционным нефтехимическим производным, таких как фенолформальдегид, эпоксидная смола, ненасыщенная полиэфирная смола, полиуретан, фенольная смола, и изоцианатная смола, получаемых при изготовлении композитных материалов и покрытий. Вопросы, связанные со здоровьем, строгие природоохранные политики, поиск экономичных и альтернативных материалов, квотирование для технических приложений возобновили необходимость получения термореактивных полимеров из растительных масел и смены производства от нефтехимических полимеров. Биополимеры набирают огромный интерес и глобальное признание, связанное с обычными синтетическими полимерами. Эти биосодержащие полимеры являются возобновляемыми, биоразлагаемыми и экологически безопасными [2, С. 47].
Примерами биосодержащих полимеров являются термореактивные полимеры из семян растений, таких как соевое масло, подсолнечное масло, масло ореха кешью, рапсовое масло и льняное масло. Существуют также термопластичные аналоги, такие как полимолочной кислоты сополимеры из кукурузного масла, полигидроксибутилата поли-капролактона и так далее [3, С. 116].
Биологические материалы являются привлекательными альтернативами нефтепродуктам в связи с возрастанием экологических проблем и зависимости от нефти [1, С. 49]. Интерес к био-основанным материалам возрос в результате роста цен на сырую нефть. Для того, чтобы конкурировать с нефтепродуктами, необходима модификация растительного масла. Использование растительных масел является ведущей альтернативой для замены нефтепродуктов, но и имеет свои недостатки, которые необходимо принимать во внимание при разработке смазочных материалов, таких как моторные масла, гидравлические жидкости, обрабатывающие жидкости, трансмиссионные масла [4, С. 125]. Недостатки растительных масел могут быть смягчены путем химической модификации и надлежащего выбора добавок. Растительные масла имеют такие преимущества, как отличные смазывающие свойства и вязкостные свойства, показанные в исследованиях Трибологической группы в Университете штата Пенсильвания. Они исследовали использование растительных масел в качестве моторных масел [5, С. 21], [6, С. 28], гидравлических жидкостей [7, С. 22] и как улучшить некоторые из слабых мест растительных масел, таких как, например, устойчивость к окислению [2, С. 48].
Представленная работа посвящена изучению процессов окисления и полимеризации подсолнечного масла.
Окисление масел сопровождается повышением содержания различных функциональных групп в молекуле жирных кислот, в том числе и карбоксильных, возрастанием кислотного числа и числа омыления масла.
Эпоксидные соединения образуются в результате взаимодействия пероксидных радикалов по двойным связям:

18-03-2019 14-44-58
Промежуточные эпоксидированные соединения подвергаются дальнейшим превращениям, в результате в реакционной массе проходят реакции переэтерификации и полимеризации.
В процессе окисления масла претерпевают изменения в структуре и строении триглицеридов, способствующее для последующего пленкообразования [8, С. 147].
В ходе работы были проведены исследования по изучению состава отхода отбельных земель и способов модификации подсолнечного масла  содержащегося в них, с целью получения практически востребованных композиционных материалов, поверхностно-активных веществ, эмульгаторов, смягчающих веществ и смазочных материалов.
В таблице 1 приведены условия использованных окислительных систем и полученные результаты.

Таблица 1 – Значение йодного числа подсолнечного масла (ПМ) при различных способах окисления

Способ окисления Состояние продукта Йодное число
«ПМ-КОН -Н2О2 – С2Н5ОН» t= 70°С, τ=2ч Твердый, желтого цвета 384
«ПМ-КОН -Н2О2 – H2SO4» t= 70°С, τ=2,5ч Вязко-текучий, желтого цвета 134
«ПМ-Mg(CLO4)2» (5:1), t= 120°С, τ=2ч Жидкий, красно-желтого цвета 250
«ПМ – Mg(CLO4)2»(10:2), t= 120°С, τ=3ч Жидкий, темно-коричневого цвета 287
«ПМ- Н2О2-Mg(CLO4)2 – С2Н5ОН», t= 70°С, τ=2,5ч Жидкий, прозрачный 210,5
«ПМ-КОН -Н2О22Н5ОН – Mg(CLO4)2 », t= 70°С, τ=2ч Твердый, желтого цвета 252,5
«ПМ-КОН -Н2О2 – С2Н5ОН – PbO2 » t= 70°С,
τ = 1,2ч
Твердый, бледно-желтого цвета 308
«ПМ-КОН -Н2О2– С2Н5ОН – PbO2 » t= 70°С,
t= 90°С, τ = 1,35ч
Твердый, бледно-желтого цвета 340
«ПМ-КОН -Н2О2 – С2Н5ОН – мочевина» t= 70°С,
τ = 2ч
Твердый, желтого цвета 253
«ПМ-КОН -Н2О2 – С2Н5ОН» (5:0,5:2:20) t= 70°С, τ=3ч, барботаж Твердый, белого цвета 202
«ПМ-КОН -Н2О2 – С2Н5ОН» (5:1:2:20) t= 70°С, τ=3ч, барботаж Твердый, светло-желтого цвета 340
«ПМ-Mg(CLO4)2 2О2– С2Н5ОН» (5:0,5:2:20) ,
t= 70°С, τ=3ч, барботаж
Жидкий, желтого цвета 142
«ПМ-Mg(CLO4)2 2О2– С2Н5ОН» (5:1:2:20),
t= 70°С, τ=3ч, барботаж
Жидкий, желтого цвета 191

Как показывают полученные данные, можно отметить, что лучше всего процесс окисления проходит в системе «ПМ – КОН – С2Н5ОН-Н2О2».
Анализ ИК-спектров (Рис. 1), полученных продуктов окисления масла, что окислительный агент – Н2О2 взаимодействует с жирными кислотами подсолнечного масла с образованием эпоксидного цикла, которые в последствии распадаются с образованием двойной связи. Приведенные данные свидетельствуют о проходящем процессе разложения триглицеридов жирных кислот и последующем их окислении.
18-03-2019 14-50-44

Рис. 1 – ИК-спектры подсолнечного масла и продуктов его окисления

Известные способы окисления предполагают использование окислителей, как например кислород или озон, с проведением процесса при высоких температурах, для достижения высоких степеней окисления. Нами рассмотрен процесс окисления оксидом кальция и пероксида водорода при 700С, с дальнейшей полимеризацией в диапазоне температур 150 0С, 165 0С, 180 0С, при непрерывном механическом перемешивании в течение трех часов. Йодное число полученных продуктов полимеризованного подсолнечного масла определяли по методу Кауфмана, (таблица 2).

Таблица 2 – Йодное число полимеризованного масла

18-03-2019 14-50-59

Полученные данные, показывают, что процесс полимеризации лучше всего проходит при 180 0С. Продукт стал вязкотекучим и приобрел коричневую окраску.

18-03-2019 14-57-02

Рис. 2 – ИК-спектры исходного и модифицированного масла

Анализ ИК-спектров (Рис. 2), полученных продуктов окисления масла, показал, что окислительный агент взаимодействует с жирными кислотами подсолнечного масла с образованием эпоксидного цикла, которые в последствии распадаются с образованием двойной связи. Также, в ходе процесса наблюдается гидролиз тирглицеридов жирных кислот с образованием новых соединений жирных кислот растительного масла.
Полученные продукты модифицированного растительного масла показали хорошую совместимость с древесиной. Из полученных продуктов были приготовлены растворы в ацетоне и этилацетате, как наиболее распространенных растворителях. При нанесении таких растворов на древесину наблюдается ее пропитка модифицированным маслом после испарения растворителя. При этом, для продуктов с высоким значением йодного числа наблюдается пленкообразование.
Растительные масла и другие липиды образуют важный возобновляемый источник новых материалов. Модифицированные масла триацилглицерина могут быть использованы для получения полимеров с важными функциональными свойствами. Полученные полимеризованные масла, после удаления растворителя, характеризуются высокой вязкостью и по консистенции представляют собой пастообразный продукт. Такие окисленные масла можно применять как лубрикаторы и смазочные материалы, а также они представляют интерес как пластификаторы для полимерных композитов и как компоненты для получения сополимеров.
Биологические масла являются прекрасным источником возобновляемых материалов для самых разных применений. Это перспективная область растет из-за экологических и экономических проблем [9, С. 185]. [10, С. 230].

Конфликт интересов

Не указан.

Conflict of Interest

None declared.

Список литературы / References

  1. Erhan S. Vegetable oils as lubricants, hydraulic fluids, and inks / S. Erhan In: Shahidi F, editor. Bailey’s Industrial Oil and Fats Products: Industrial and Nonedible Products from Oils and Fats. – Indianapolis: John Wiley & Sons; 2005
  2. Castro W. A Study of the Oxidation and Wear Properties of Vegetable Oils: Soybean Oil Without Additives. / W. Castro, J. M. Perez, S. Z. Erhan and others. // Journal AOCS. – 2006. – P. 47–52
  3. Mark M. Vegetable Oils in Paint and Coatings. / M. Mark, K. Sandefur. In: Erhan S, editor. Industrial Uses of Vegetable Oil. – AOCS Press; 2005.
  4. Whitby D. Market share of bio-lubricants in Europe and USA. / D. Whitby – 2004; – P. 125-129.
  5. Asadauskas S. Oxidative degradation of fluids based on synthetic and natural esters. Doctor of Philosophy Dissertation / S. Asadauskas. The Pennsylvania State University; – 1997.
  6. Cheenkachorn K. A study of structural effects on oxidative stability of soybean oils / K. Cheenkachorn PhD Thesis. – 2003.
  7. Erhan S. Statue of Liberty Goes Green With Soy-Based Elevator Fluid [Internet]. / S. Erhan. // Agricultural Research, – 2004, – Vol. 10, p. 22, Available from: http://www.ars.usda.gov/is/AR/archive/oct04/soy1004.pdf (accessed: 15.11.2018).
  8. Holser R. Synthesis of Surfactants from Vegetable Oils Feedstocks. / R. Holser, S. Erhan, editor. Industrial Uses of Vegetable Oils. – AOCS Press; – 2005.
  9. Rhoades W. F. Heat  Polymerization of Safflower Oil / W. F. Rhoades, A. J.  Da Valle // The  journal of  the  american oil  chemists’  society, Pacific  Paint  and  Varnish  , Berkeley,  California. – 1951. – № 11. – P. 185-196
  10. Gamage P. K. Epoxidation of some vegetable oils and their hydrolysed products with peroxyformic acid – optimized to industrial scale / P. K. Gamage, M. O`Brien, L. Karunanayake // J. Natn. Sct. Foundation Sri Lanka. – 2009. -Vol. 37. – № 4. – Р. 229−240.

Оставить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Лимит времени истёк. Пожалуйста, перезагрузите CAPTCHA.