ТЕХНОЛОГІЇ ПРИРОДНИХ І СИНТЕТИЧНИХ ПОЛІМЕРІВ, ЖИРІВ ТА ХАРЧОВОЇ ПРОДУКЦІЇ
На кафедрі технологій природних і синтетичних полімерів, жирів та харчової продукції наукова діяльність проводиться за багатьма напрямками.
Плівкові матеріали спеціального призначення
Нові іоногені матеріали на основі полімерних четвертинних амонієвих солей
Зшиті плівкові матеріали володіють статичною обмінною ємністю до 5,0 мг-екв/г, іонню провідністю до 10-2 См/см, міцністю при розтягуванні 35-40 МПа та водопоглинанням на рівні 30-40%.
Вони характеризуються підвищеною стійкістю до дії термоокиснювальної деструкції та до дії сильних неорганічних кислот.
Нові іоногені матеріали на основі сульфокислотних похідних поліаміду
Зшиті плівкові полімерні матеріали на основі продуктів конденсації поліаміду ПА-6, ароматичних сульфокислот та формальдегіду володіють статичною обмінною ємністю на рівні 2,5 – 3,0 мг-екв/г, іонною провідністю до 4,5·10-3 См/см та водопоглинанням на рівні 40-70%.
На їх основі можливе отримання армованих плівкових матеріалів, органо-неорганічних композитів та поліелектролітних комплексів.
Нові іоногені матеріали на основі сульфокислотних похідних полівінілового спирту
Зшиті плівкові матеріали на основі продуктів конденсації полівінілового спирту, ароматичних сульфокислот та формальдегіду володіють статичною обмінною ємністю на рівні 1,4 – 3,0 мг-екв/г, іонною провідністю до 10-2 См/см, міцністю при розтягуванні до 50 МПа та водопоглинанням на рівні 60-80%.
Плівкові матеріали всіх наведених типів можуть бути використані в якості матриць полімерних електролітів та мембран для електрохімічних пристроїв різноманітного призначення (паливних та сонячних елементів, газових сенсорів, електродіалізних мембран та ін.) та для використання в сорбційних процесах, системах водопідготовки та гетерогенного хімічного каталізу.
Захисні покриття та клеї на основі елементорганічних полімерів
Розроблені методи синтезу кремній-, титан- та борорганічниі сполуки з функціональними группами у вуглеводневому радикалі (спирти, аміни, ізоціанати, епоксиди). На їх основі створені нові полімерні матеріали класу поліуретанів та поліепоксидів.
Клеї
Двокомпонентні поліуретанові двокомпонентні клеї на основі олігомерних елементорганічних спиртів (продуктів переетерифікації органічних похідних титану, кремнію або бору) та ізоціанатних адуктів (продуктів взаємодії ряду поліетиленгліколей, які промислово виготовляються та суміші ізоціанатів).
Вони володіють високою життєздатністю, зручною швидкістю отвердження (24 год.). Отримані клейові з’єднання характеризуються міцністю при розтягуванні в межах 4,0 – 5,0 МПа.
Захисні покриття
Двокомпонентні поліуретанові композиції для створення захисних покриттів металевих та дерев’яних поверхонь володфють високою твердістю (0,6 –0,8) та значеннями опору прямому та зворотньому удару на рівні 50.
Вони можуть знайти застосування для створення захисно-декоративних покриттів деревяних підлог з підвищеною зносостійкістю.
Піноутворюючі композиції
Полімерні піни на основі синтезованих елемент-органічних поліуретанів володіють високою стартовою швидкістю (до 20с), швидким часом отвердження (до 15 хв.), та широким діапазоном можливих густин (15 – 50 кг/м3).
Вони знаходять застосування в будівництві (теплоізоляційні листові або блочні матеріали), а також при безпосередньому напиленні на криволінійні поверхні (теплоізоляція покрівлі, корпусів кораблів, тощо).
Нові фенолоформальдегідні олігомери
Нові фенолформальдегідні смоли, містять в своєму складі модифікуючі добавки, які забезпечують їм унікальний комплекс практично корисних властивостей (низьку токсичність, підвищену термічну та хімічну стабільність, вологостійкість та інші).
Низькотоксичні водорозчинні фенолформальдегідні смоли УК-3-30 мають вмістом вільного фенолу до 1%, формальдегіду до 1%, лугу до 1,5%. Сухий залишок 59%. Смола вигідно відрізняється низькою ціною та відсутністю органічних розчинників.
За фізико-механічними характеристиками вироби на основі УК-3-30 перевищують вироби на основі серійної ЛБС-1.
Низькотоксичні водорозчинні фенолформальдегідні смолиУК-3-30КО з вмістом вільного фенолу до 1%, формальдегіду до 1%, лугу до 1,5%, в яких міститься до 10% кремнійорганічних похідних. Сухий залишок 69% Смола вигідно відрізняється підвищеною термо- та водостійкістю, низькою ціною, відсутністю органічних розчинників.
Спирторозчинні фенолполіамідоформальдегідні смоли ЛБС-М з сухим залишком до 45 %. Композитні вироби на основі даної смоли за своїми міцностними характеристиками в 2-5 разів перевищують аналоги на основі серійної ЛБС-1. Призначена для виготовлення високоміцних композиційних матеріалів. Вартість на рівні ЛБС-1.
Низькотоксичні водорозчинні лігнофенолформальдегідні смоли УК-3-30ЛФ з вмістом вільного фенолу до 0,5%, формальдегіду до 1%, лугу до 1,5%. Сухий залишок 59%. Смола вигідно відрізняється низькою ціною, відсутністю органічних розчинників, низькою токсичністю.
На основі вищеописаних термореактивних зв’язуючих та органічних або неорганічних волокнистих наповнювачів (поліамідні, поліоксодіазольні, полібензімідазольні, вуглецеві, скляні або базальтові волокна), запропановано методики отримання таких виробів, як високоміцні фланці, вкладки, ущільнювачі, антифрикційні та фрикційні вироби, підшипники, кріплення, шестерні та різноманітні вузли обладнання.
Вказані виробів характеризуються ударною в’язкістю по Шарпі що перевищує 200 кДж/м2, міцністю при вигині до 350 МПа, межею міцності при стисненні >300 МПа, теплостійкість по Мартенсу до 260°С.
Смоли УК-3-30 та УК-3-30ЛФ придатні для виготовлення модифікованої деревини з покращеними фізико-механічними властивостями та підвищеною стійкістю до дії грибків та гнилісних мікроорганізмів. Така деревина може знайти застосування для виготовлення будівельної палубки, каркасних дерев’яних будівель, а також будь-яких конструкцій з деревини, що експлуатуються в умовах вулиці. При цьому на основі всіх вищенаведених смол можливе виробництво вологостійких та екологічно безпечних ДСтП, ОSB, МДФ та фанерних плит.
Нові водорозчинні полімери
Нові каталітичні системи для синтезу високомолекулярних поліакрилатів дозволяють отримувати лінійні полімери з молекулярною масою до 10000000 без утворення гельфракції.
На основі промислових аніонних поліакриламідів розроблені методи синтезу модифікованих похідних, що містять третинні амінні групи та четвертинні амонієві солі відповідно. В залежності від вибраного поліакриламіду можливе отримання полімерів з молекулярною масою від 1000000 до 16000000.
Галузі засосування
- Водополімерні середовища для гартування металів
- Водні розчини для збільшення нафтовіддачі нафтових родовищ
- Флокулянт
Нові технології видобування та переробки жировмісної сировини
На даний момент актуальним є пошук нових нетрадиційних джерел жировмісної сировини. На кафедрі ТПЖ та ХП розробляються методи виділення жирів з водоростевої біомаси (Botryococсus braunii) та відходів жиропереробних виробництв (не придатний до вживання яловичий, курячий та інші жири).
Характерною особливістю водорості здатність накопичувати в клітині до 75 % ліпідів.
Мікрофотографії жиовмісних водоростей Botryococсus braunii та фотографії яловичого жиру до та після очищення
В результаті спеціальної технологічної переробки біомаси водоростей можна отримати рідкі вуглеводневі продукти з вмістом бензинової фракції 35-45%, керосинової 10-15% та физельної – 40-55%.
Гетерогенні каталізатори процесів естерифікації/переетерифікації жировмісної сировини
На основі виділеної жировмісної сировини проведено синтез естерів жирних кислот (ЕЖК) методом алкоголізу з використанням гетерогенних каталізаторів.
В якості гетерогенних каталізаторів використані нові катіонообмінні полімери на основі сульфокислотного поліаміду, сульфокислотного полівінілового спирту та нанокомпозитні сульфокислотні каталізатори, які є оригінальною розробкою спеціалістів кафедри ТПЖ та ХП.
Сульфокислотний поліамід (СОЄ 3,0 мг-екв/г)
Сульфокислотний ПВС (СОЄ 2,6 мг-екв/г)
Нанокомпозитний органо-неорганічний каталізатор (СОЄ 2,5 мг-екв/г)
За рахунок використання дешевої вихідної сировини, недорогих адсорбентів та каталізаторів отримані ЕЖК є привабливими та доступними для споживачів.Вони можуть знайти застосування в якості біопалива, компонентів мастил, пластифікаторів та інше.