1. Аналитическая часть

• Название: 1. Аналитическая часть
• Дата: 02.06.2021
• Размер: 1.26 Mb.
• Имя файла: bibliofond.ru_606074.docx
• Тип: Документы; #213047
• страница: 6 из 12

3.2 Механизм процесса деструкции резины

Уравнения деструкции различных органических веществ под действием концентрированной серной кислоты, которые приведены в разделе 2.2, отражают лишь соотношение между исходными и конечными веществами и не отвечают на вопрос о путях этих превращений.

Очевидно, что такого рода сложные химические процессы должны быть многостадийными и сопровождаться образованием ряда промежуточных продуктов. Зная механизм того или иного химического процесса можно им управлять.

Для определения механизма деструкции резины под действием концентрированной серной кислоты (основных стадий процесса) нами был проведен ряд экспериментов, в которых контролировались:

- изменение массы образцов;

- изменение химического состава образцов;

ИК-спектры образцов;

расход серной кислоты.

Ниже приведены результаты проведенных экспериментов.

Полная деструкция образца резины согласно уравнению (7) должна приводить к образованию углерода и значительному снижению веса образца.

Однако, проведенные эксперименты показали, что первоначально имеет место увеличение массы образца, что связано с образованием промежуточных продуктов.

Известно, что углеводороды при взаимодействии с концентрированной серной кислотой могут образовывать следующие производные:

- сульфокислоты R-SO₃H;

- эфиры R-O-SO₂-O-R;

- сульфоны R-SO₂-R;

сульфоксиды R-SO-R.

Сульфоны и сульфоксиды могут образовываться также из тиоэфиров:
R₂S + H₂SO₄ = R-SO-R + SO₂ + H₂O₂S + 2H₂SO₄ = R-SO₂-R + 2SO₂ + 2H₂O.
Образование указанных веществ подтверждают ИК-спектры образцов (см. ниже). Поэтому начальная стадия деструкции резины сопровождается увеличением массы образцов. Еще одним подтверждением образования указанных промежуточных продуктов является изменение их состава, приведенное в таблице 10.

Таблица 10 - Изменение состава резины при действии концентрированной серной кислоты

№ образца	Условия обработки		Содержание элементов, %			Атомное соотношение
	t, ˚C	τ, час	С	Н	S		C:H	C:S
1*)	-	0	84,93	7,74	2,72		0,914	83,29
2	140	1	65,7	4,50	8,33		1,215	21,04
3	160	1	68,95	3,55	8,60		1,618	21,45
4	170	1	67,94	0,10	3,03		56,6	59,58

Образцы 2,3 и 4 получены в результате последовательной обработки исходного образца в указанных условиях.

Из таблицы 10 видно, что:

- идет разрыв связи С-Н (дегидрирование), что приводит к уменьшению содержания водорода от 7,74% в исходной резине до 0,1%;

- увеличивается содержание серы за счет образования сульфопроизводных (образцы 2,3), однако их количество со временем уменьшается (образец 4) в результате разложения (десульфуризации);

изменение атомного соотношения С:Н в образцах показывает, что процесс дегидрирования протекает последовательно и стремится к полному, хотя достигнуть такового по-видимому не удастся, т.к. даже в графите как известно присутствует некоторое количество водорода;

атомные соотношения C:S имеют сложный характер, уменьшаясь сначала за счет образования сульфопроизводных, а затем увеличиваясь в результате их разложения.

Дальнейший процесс десульфуризации приводит к уменьшению массы образца по отношению к массе исходной резины на 25-27%.