Введение к работе
Актуальность работы
Соли карбоновых кислот представляют значительный практический интерес и находят широкое применение в качестве поверхностно-активных веществ, смазок, катализаторов, ядохимикатов и являются промежуточными веществами в ряде органических синтезов. В результате термического превращения солей карбоновых кислот можно получить разнообразные продукты органического и нефтехимического синтеза (кетоны, альдегиды, фенолы, дикарбоновые кислоты). Кроме того перспективны катализаторы, получаемые термолизом солей карбоновых кислот, в том числе катализаторы для металлокомплексного катализа. Известно, что термоустойчивость солей ароматических карбоновых кислот и состав продуктов их превращения определяется природой катиона и аниона, однако особенности термического превращения солей алифатических карбоновых кислот исследованы лишь для нескольких соединений. В литературе отсутствуют сведения о термодинамических и кинетических параметрах реакций, не сформированы закономерности термического превращения, в этой связи проведение комплексных исследований термического разложения солей алифатических карбоновых кислот является актуальной задачей.
Цель работы - выявление закономерностей реакций термического превращения солей алифатических карбоновых кислот.
Поставленная в работе цель включает решение следующих задач:
проведение термического разложения солей карбоновых кислот в изотермических и в условиях программированного повышения температуры;
выявление основных направлений реакций термораспада солей карбоновых кислот;
выявление связи между строением алифатической части и природой катиона на термическую устойчивость солей карбоновых кислот.
Научная новизна
Проведено комплексное исследование реакций термического разложения солей алифатических карбоновых кислот; для исследуемых соединений методом термогравиметрии впервые определены температурные интервалы разложения (температуры начала, конца и достижения максимальной скорости реакции) и эффективных энергий активации. Методом дифференциального термического анализа (ДТА) впервые определены величины тепловых эффектов термического разложения солей алифатических карбоновых кислот. Предложено эмпирическое уравнение, позволяющее оценить значения тепловых эффектов разложения солей карбоновых кислот на доэкспериментальной стадии.
Впервые проанализировано влияние природы солей алифатических карбоновых кислот на направление термических превращений. Показано, что в зависимости от природы катиона и аниона, соли разлагаются с образованием карбонильных соединений и (или) углеводородов. Установлено, что глубина термолиза оказывает влияние на состав твердого остатка.
Впервые выявлено, что термическая устойчивость солей алифатических карбоновых кислот определяется природой катиона и аниона соли, и на этом основании составлены ряды их термоустойчивости.
Практическая значимость работы.
На базе ООО «Газ-Проект инжиниринг» проведены опытно-промышленные испытания и внедрено производство систем индукционного нагрева, получаемых с помощью термического разложения медных солей алифатических карбоновых кислот. По сравнению с существующими системами индукционного нагрева, применение медного порошка, полученного термолизом формиата меди, позволяет снизить рабочий слой проводящего материала меди, что снижает стоимость расходного материала (металлической меди) в 5 - 10 раз.
Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы представлены и обсуждены на Международной
научно-технической конференции «Актуальные проблемы технических, естественных и гуманитарных наук» (г. Уфа, 2010 г.); Всероссийской научно-практической конференции-форуме молодых ученых и специалистов «Современная Российская наука глазами молодых исследователей» (г. Красноярск, 2011 г.); Международной заочной научно-практической конференции «Актуальные проблемы естественных наук» (г. Тамбов, 2011 г.); I международной научно-практической конференции молодых ученых (г. Москва, 2011 г.); II Международной конференции молодых ученых «Актуальные проблемы науки и техники» (г. Уфа, 2010 г.); IV Всероссийской конференции «Теория и практика массообменных процессов химической технологии (Марушкинские чтения)» (г.Уфа, 2011 г.).
Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 3 статьи и 9 тезисов докладов, в т.ч. из перечня ведущих рецензируемых журналов и изданий, в которых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертаций, - 3 статьи.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, обсуждения результатов, выводов и приложения. Материал изложен на 119 страницах машинописного текста и содержит 17 таблиц, 19 рисунков. Список литературы включает 154 ссылки на публикации отечественных и зарубежных авторов.
Автор выражает искреннюю благодарность профессору Самойлову Н.А., профессору Кантору Е.А., доценту Просочкиной Т.Р. за содействие и научную консультацию при выполнении и оформлении диссертационной работы.