Введение к работе
Актуальность теми и ноли работа. Расширение ассортимента вос-становителеі) является олчим из условий дальнейшего совершенствования существующих и разработки новых способов химической металлизации диэлектриков. С отой точки эрзния представляет интерес рассмотреть восстановители - произволнш сульфоксиловой кислоты. Наиболее известные представители данного класса соединений, выпускаемые промышленностью- гидроксиметилсульфинат ( ГИС ) натрияH0CUtS0,na( ронгалит), диоксид тиомочевины (^HiJjCSOjf ДОИ ), дитионит натрия tfo^Oj, ( гидросульфит ). В зависимости от внешних условий и своей химической природы эти соединения способны в широком диапазоне менять восстановительную активность, благодаря чому находят применение в производстве синтетического каучука, при восстановлении кубовых красителей, в тонком органическом синтезе, при восстановлении соединений урана и трансурановых элементов, в фармакологии и других отраслях.
Имеющиеся в литературе сведения о механизме и кинетике реакций с участием названных соединений касаются, в основном, реакций восстановления красителей.
В последние годы показана высокая перспективность применения производных сульфоксиловой кислоты в процессах химической металлизации диэлектриков, в частности, полиакрийонитрильных ( ЛАП ) волокон (нитрон).
Іізобходимо отметить, однако, что физико - химические закономерности процессов восстановления солей металлов производными сульфоксиловой кислоты практически не изучены. Отсутствуют данные по кинетике восстановления, не исследована стабильность растворов восстановителей в присутствии ионов металлов переменной валентности. В* изучены кинетические и термодинамические закономерности сорбции реагентов в процессе химической металлизации волокна нитрон. Отсутствует информация о влиянии среды на физико - химические свойства ме-Таллизационных систем и механизм протекающих в них реакций. В связи с вышеизложенным определены цели работы.
-
Исследование механизма и кинетики процессов восстановления соединения fJ (П) и Со (П) производными сульфоксиловой кислоты, стабильности растворов восстановителей в условиях металлизации волокна нитрон.
-
Исследование сорбции ионов металлов и восстановителя волокном нитрон.
-
Исследование влияния состава растворителя на протекание основных стадий процесса металлизации.
-
Разработка практических рекомендаций по совершенствованию существующего способа металлизации волокна нитрон.
Настоящая робота является этапом исследований, выполняемых по координационному плану АН СССР но 1986 - 1990 г.г. по проблеме " Неорганическая химия "і раздел 2.17.1.5 " Синтез соединений элементов аномальной вАлентности", по Постановлению ГКНТ СССР от 01.08.88 № 270 " Физико - химические принципы химической металлизации диэлектриков", по координационному плану АН СССР на 1991 - 1995 г.г. по проблеме " Теоретический основы химической технологии", раздел 2.27.5.1.4, а таїске по Программе приоритетньзс исследований Межведомственного Совета при ГКНТ СССР на 1991 - 1995 г.г. по проблеме " Развитие теории химических реакций".
Научная новизна. Впервые выявлены физико- химические закономерности, лежащие в основе нового направления применения восстановителей- производных сульфоксиловой кислоты - в процессах химической металлизеции полимерных материалов ( на примере ПАН - волокна ). Предложены схема стадий и адекватные кинетические модели процессов восстановления >/t <П) и Со (П) дитионитом натрия, гидроксиметил-сульфинатом и диоксидом тиомочевины. Определены кинетические параметры процессов в целом и их элементарных стадий. Выявлены к объяснены существенные отличия кинетики восстановления соединений никеля и кобальта от закономерностей кинетики изученных ранее реакций восстановления производными сульфоксиловой кислоты. Установлен и качественно объяснён кинетический компенсационный эффект реакции восстановления fii*' и (Ьг* изученными производными сульфоксиловой кислоты. Определены термодинамические и кинетические характеристики процесса сорбции ионов металлов и восстановителя волокном, установлена взаимосвязь между сорбционными характеристиками, скоростью процессов восстановления и составом металлических покрытий. Обнаружено резкое влияние диполярногэ апротонного растворителя и добавок компяексонов на кинетику основных стадий процесса химической металлизации ПАН- волокне. Показана возможность целенаправленного регулирования скорости процесса и свойств металлических покрытий путем варьирования состава среды.
Практическая ценность. Полученные кинетические и сорбционные данные могут быть использованы для оптимизации технологического лро-цчеся химического никелирования и кобальтирования волокна нитрон,
целенаправленного регулирования качества металлических покрытий и улучшения свойств растворов металлизации. Впервые; установлена возможность и высокая эффективность применения в процессах металлизации волокна нитрон нового серосодержащего восстановителя- диоксида тио-мочевины. Предложенн пути существенного улучшения качества никелевых и кобальтовых покрытий и повышения стабильности растворов металлизации за счёт введения добавок комплексона- чралона Б и диполярного апротонного растворителя- ацетона.
Результаты исследования переданы к внедрению на НТО "Нароиазот", где использованы при создании оитно-промшленной линии по произвол-, ству металлизированного волокна нитрон.
Экспериментальные методы исследования. 0«работе использованы следующие метода: полярография ( изучение процесса разложения ДОТМ), спейтрофотометрия в видимой области спектра ( исследование кинетики реакций восстановления Ні <П) и Со (П), сорбционные измерения), химико- аналитический ( определение текущих концентраций исходных реагентов, конечных, промежуточных и побочных продуктов процессов восстановления).
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались не ІУ Всесоюзном совещании " Проблемы сольватации и комплексообразова-ния в растворах " ( г.Иваново, 1989 г.), всесоюзном семинаре " Металлизация неметаллических материалов и проблемы промышленной гальванопластики" ( г.Москва, 1990 г.), I Всесоюзной конференции "Жид-кофазнда материалы" ( г.Иваново, 1990 г.), ежегодных .научно- технических конференциях ИХТИ ( 1988 - 1991 г.г. ).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано: статей-5, тезисов докладов - 3.
Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, семи глав, выводов, списка литературы, включающего 167 наименований, и приложения. Работа изложена на 161 страницах, включает 35 рисунков и 28 таблиц.
