chemicallytechFine Chemical TechnologiesТонкие химические технологии2410-65932686-7575MIREA – Russian Technological University (RTU MIREA).10.32362/2410-6593-2022-17-4-298-310chemicallytech-1858Research ArticleCHEMISTRY AND TECHNOLOGY OF ORGANIC SUBSTANCESХИМИЯ И ТЕХНОЛОГИЯ ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВSynthesis of stabilizers based on glycerides of monocarboxylic acids for industrial chloroparaffinsСинтез стабилизаторов на основе глицеридов монокарбоновых кислот для промышленных хлорпарафиновhttps://orcid.org/0000-0001-6301-0570ЗотовЮ. Л.ZotovYu. L.

Зотов Юрий Львович, д.х.н., профессор кафедры технологии органического и нефтехимического синтеза

400005, Волгоград, пр-т им. В.И. Ленина, д. 28

Scopus Author ID 7003371961

SPIN-код РИНЦ 7543-9740

Yuriy L. Zotov, Dr. Sci. (Chem.), Professor, Department of Organic and Petrochemical Synthesis Technology

28, pr. im. V.I. Lenina, Volgograd, 400005

Scopus Author ID 7003371961

RSCI SPIN-code 7543-9740

ylzotov@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-8654-2382ЗаправдинаД. М.ZapravdinaD. M.

Заправдина Дарья Михайловна, ассистент кафедры технологии органического и нефтехимического синтеза

400005, Волгоград, пр-т им. В.И. Ленина, д. 28

SPIN-код РИНЦ 2913-1891

Daria M. Zapravdina, Assistant, Department of Organic and Petrochemical Synthesis Technology

28, pr. im. V.I. Lenina, Volgograd, 400005

RSCI SPIN-code 2913-1891

zapravdinadasha94@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0002-2994-422XШишкинЕ. В.ShishkinE. V.

Шишкин Евгений Вениаминович, д.х.н., профессор кафедры технологии органического и нефтехимического синтеза

400005, Волгоград, пр-т им. В.И. Ленина, д. 28

Scopus Author ID 7004314557

SPIN-код РИНЦ 3280-1800

Evgeniy V. Shishkin, Dr. Sci. (Chem.), Professor, Department of Organic and Petrochemical Synthesis Technology

28, pr. im. V.I. Lenina, Volgograd, 400005

Scopus Author ID 7004314557

RSCI SPIN-code 3280-1800

shishkin@vstu.ruhttps://orcid.org/0000-0001-5659-028XПоповЮ. В.PopovYu. V.

Попов Юрий Васильевич, д.х.н., профессор кафедры технологии органического и нефтехимического синтеза

00005, Волгоград, пр-т им. В.И. Ленина, д. 28

Scopus Author ID 26028090100

SPIN-код РИНЦ 4582-3342

Yuriy V. Popov, Dr. Sci. (Chem.), Professor, Department of Organic and Petrochemical Synthesis Technology

28, pr. im. V.I. Lenina, Volgograd, 400005

Scopus Author ID 26028090100

RSCI SPIN-code 4582-3342

iury.popov@yandex.ruВолгоградский государственный технический университетРоссияVolgograd State Technical UniversityRussian Federation202230092022174298310Copyright © Zotov Y.L., Zapravdina D.M., Shishkin E.V., Popov Y.V., 20222022Зотов Ю.Л., Заправдина Д.М., Шишкин Е.В., Попов Ю.В.Zotov Y.L., Zapravdina D.M., Shishkin E.V., Popov Y.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.finechem-mirea.ru/jour/article/view/1858

Objectives. The study aimed to develop new effective heat stabilizers based on glycerol esters of monocarboxylic acids for industrial chlorinated paraffins and to select of the optimal ratio of active ingredients in the stabilizing composition in order to provide the maximum thermostabilizing effect.Methods. The thermostabilizing effect of the studied samples on chlorinated paraffins was evaluated according to the standard method for determining the thermal stability of liquid chlorinated paraffins in terms of the mass fraction of split off hydrogen chloride. Quantitative and qualitative analysis of the obtained mixtures of monocarboxylic acid glycerides was carried out using chromato-mass spectrometry.Results. Glycerides of monocarboxylic acids (oleic, octanoic, hexanoic, and propionic acids) were obtained and identified, and the compositions of the resulting mixtures of mono-, di- and triesters were determined. The stabilizing effect of the obtained mixtures of glycerides of monocarboxylic acids in the amount of 0.5–2.0 wt parts per 100 wt parts of unstabilized industrial chlorinated paraffin CP-30 was determined. The combined use of glycerides of monocarboxylic acids with calcium-containing compounds as a complex stabilizer with a molar ratio of esters/Ca 0.93–0.86/0.07–0.14, respectively, was investigated. Chloroparaffin CP-470, stabilized by the developed complex stabilizer, was successfully used in a polyvinyl chloride composition for cable compound of the brand OM-40.Conclusions. A proposed variant of a complex stabilizer for chlorinated paraffins based on Russian raw materials for import substitution will expand the range of effective stabilizers for organochlorine substances. Glycerides of monocarboxylic acids are shown to exhibit a thermostabilizing effect on industrial chlorinated paraffins. The relationship between the length of the hydrocarbon substituent of the carboxylic acid in the ester and the thermostabilizing effect is obtained. With an increase in the number of carbon atoms in the hydrocarbon substituent of the carboxylic acid, the heat-stabilizing ability decreases. The minimum sufficient concentration of glycerides of carboxylic acids was 0.05 ± 0.005 mol/kg, above which no increase in the thermostabilizing effect on chloroparaffin was observed. A synergistic ratio of the components of the stabilizing mixture in terms of thermal stability—glycerides of monocarboxylic acids/calcium-containing compounds—was found equal to 0.85–0.9/0.15–0.1.

Цели. Разработать новые эффективные термостабилизаторы на основе сложных эфиров глицерина монокарбоновых кислот для промышленных хлорпарафинов. Найти оптимальное соотношение действующих веществ стабилизирующей композиции обеспечивающее максимальное термостабилизирующее действие.Методы. Оценку термостабилизирующего действия исследуемых образцов на хлорированные парафины проводили по стандартной методике определения термостабильности жидких хлорпарафинов в пересчете на массовую долю отщепленного хлористого водорода. Количественный и качественный анализ полученных смесей глицеридов монокарбоновых кислот проводили с использованием хромато-масс-спектрометрического анализа.Результаты. Получены и идентифицированы глицериды монокарбоновых кислот (олеиновой, октановой, гексановой и пропионовой кислот), определены составы образующихся смесей моно-, ди- и триэфиров. Определено стабилизирующее действие полученных смесей глицеридов монокарбоновых кислот в количестве 0.5–2 мас. ч. на 100 мас. ч. нестабилизированного промышленного хлорпарафина марки ХП-30. Исследовано совместное использование глицеридов монокарбоновых кислот с кальцийсодержащими соединениями в качестве комплексного стабилизатора с мольным соотношением эфиры/Ca 0.93–0.86/0.07–0.14 соответственно. Хлорпарафин ХП-470, стабилизированный разработанным комплексным стабилизатором, успешно использован в поливинилхлоридной композиции для кабельного пластиката марки ОМ-40.Выводы. Предложен вариант комплексного стабилизатора для хлорпарафинов на основе российского сырья для импортозамещения, расширяющий ассортимент эффективных стабилизаторов хлорорганических веществ. Установлено, что глицериды монокарбоновых кислот проявляют термостабилизирующее действие на промышленные хлорпарафины. Обнаружена взаимосвязь длины углеводородного заместителя карбоновой кислоты в сложном эфире на термостабилизирующее действие. С увеличением числа атомов углерода в углеводородном заместителе карбоновой кислоты термостабилизи- рующая способность снижается. Установлена минимальная достаточная концентрация глицеридов карбоновых кислот 0.05 ± 0.005 моль/кг, выше которой не наблюдается увеличение термостабилизирующего действия на хлорпарафин. Найдено синергическое соотношение компонентов стабилизирующей смеси по термостабильности: глицериды монокарбоновых кислот/кальцийсодержащие соединения, равное 0.85–0.9/0.15–0.1.

хлорпарафинытермостабильностьэтерификациясложные эфиры глицеринаглицерат кальцияchloroparaffinsthermal stabilityesterificationglycerol esterscalcium glyceroxideРабота выполнена с использованием оборудования Центра коллективного пользования «Физико-химические методы анализа» Волгоградского государственного технического университета. Авторы выражают благодарность специалистам АО «Каустик» г. Волгограда за исследование комплексного стабилизатора для промышленных хлорпарафинов.The work was performed using the equipment of the Center for Collective Use “Physicochemical methods of Analysis” at the Volgograd State Technical University. The authors thank the specialists of Kaustik, Volgograd, for investigating a complex stabilizer for industrial chloroparaffins.ReferencesЗотов Ю.Л., Бутакова Н.А., Попов Ю.В. Окисление промышленных хлорпарафинов кислородом воздуха. Волгоград: ИУНЛ ВолгГТУ; 2014. 124 с.Zotov Yu.L., Butakova N.A., Popov Yu.V. Okislenie promyshlennykh khlorparafinov kislorodom vozdukha (Oxidation of industrial chlorinated paraffins with atmospheric oxygen). Volgograd: IUNL VolgGTU; 2014. 124 p. (in Russ.).Ошин Л.А., Трегер Ю.А., Моцарев Г.В., Сонин Э.В., Сергеев Е.В., Скибинская М.Б., Гольфанд Е.А. Промышленные хлорорганические продукты: справочник. М.: Химия; 1978. 656 c.Oshin L.A., Treger Yu.A., Motsarev G.V., Sonin E.V., Sergeev E.V., Skibinskaya M.B., Gol’fand E.A. Promyshlennye khlororganicheskie produkty: spravochnik ( Industrial organochlorine products: handbook). Moscow: Khimiya; 1978. 656 p. (in Russ.).Рысаев У.Ш., Нафиков А.Б., Гильмутдинов А.Т., Нафикова Р.Ф., Рысаев В.У. Синергические стабилизирующие композиции для хлорсодержащих углеводородов. Башкирский химический журнал. 2007;14(4):32–36.Rysaev U.Sh., Nafikov A.B., Gil’mutdinov A.T., Nafikova R.F., Rysaev V.U. Synergistic stabilizing compositions for chlorine-containing hydrocarbons. Bashkirskii khimicheskii zhurnal = Bashkir Chemical Journal. 2007;14(4):32–36 (in Russ.).Кличков И.С., Кришталь Н.Ф., Нахимович М.Л., Поселенов А.И., Леванович В.С., Харитонов В.И. Способ стабилизации трихлорэтилена и перхлорэтилена: пат. 680303 СССР. Заявка № 2607154/04, заявл. 18.04.1978; опубл. 27.12.1999.Klichkov I.S., Krishtal’ N.F., Nakhimovich M.L., Poselenov A.I., Levanovich V.S., Kharitonov V.I. Method of stabilization of trichlorethylene and perchlorethylene: USSR Pat. 680303. Publ. 27.12.1999 (in Russ.).Tsuyoshi M., Takushi A., Hirota S. Method for stabilizing chlorinated aliphatic hydrocarbon: JP Pat. 2009046444. Prior publ. data 22.08.2007; date of patent 05.03.2009.Tsuyoshi M., Takushi A., Hirota S. Method for stabilizing chlorinated aliphatic hydrocarbon: JP Pat. 2009046444. Prior publ. data 22.08.2007; date of patent 05.03.2009.Кришталь Н.Ф., Кличков И.С. Нахимович М.Л., Поселенов А.И., Санков Б.Г., Свешников А.В., Величко И.Н., Герасимов Ф.Е. Способ стабилизации метиленхлорида: пат. 1387349 СССР. Заявка № 4098828/04, заявл. 28.07.1986; опубл. 27.06.2000.Krishtal’ N.F., Klichkov I.S. Nakhimovich M.L., Poselenov A.I., Sankov B.G., Sveshnikov A.V., Velichko I.N., Gerasimov F.E. Method for stabilizing methylene chloride: USSR Pat. 1387349. Publ. 27.06.2000 (in Russ.).Расулев З.Г., Кришталь Н.Ф., Нахимович М.Л., Абдрашитов Я.М., Рахимов Р.Р., Исламшин А.З. Способ стабилизации 1,2-дихлорэтана или 1,2,3-трихлорпропана: пат. 1555321 СССР. Заявка № 4207872/23-04, заявл. 06.03.1987; опубл. 07.04.1990, Бюл. № 13.Rasulev Z.G., Krishtal’ N.F., Nakhimovich M.L., Abdrashitov Ya.M., Rakhimov R.R., Islamshin A.Z. Method of stabilizing 1,2-dichloroethane or 1,2,3-trichloropropane: USSR Pat. 1555321. Publ. 07.04.1990 (in Russ.).Но Б.И., Зотов Ю.Л., Климов Д.С., Шишкин Е.В., Климов С.А., Шаталин Ю.В., Князева Е.А. Многофункциональные композиции «СИНСТАД» для полимеров. XVII. Адамантилсодержащие производные имидовых кислот в качестве стабилизаторов хлорпарафинов. Пластические массы. 2004;(2):40–41.No B.I., Zotov Yu.L., Klimov D.S., Shishkin E.V., Klimov S.A., Shatalin Yu.V., Knyazeva E.A. Multifunctional compositions “SINSTAD” for polymers. XVII. Adamantyl derivatives of imic acids as stabilizers of chlorinated paraffins. Plasticheskie massy. 2004;(2):40–41 (in Russ.).Кутянин Л.И., Кузнецов А.А., Поддубный И.С., Иванова Н.А., Сергеев С.А. Способ стабилизации галогенированных парафинов: пат. 2245318 РФ. Заявка № 2002122154/04, заявл. 14.08.2002; опубл. 27.01.2005, Бюл. № 3.Kutyanin L.I., Kuznetsov A.A., Poddubnyi I.S., Ivanova N.A., Sergeev S.A. Method for stabilizing halogenated paraffins: RF Pat. 2245318. Publ. 27.01.2005.Но Б.И., Зотов Ю.Л., Шипаева Т.А., Климов Д.С. Многофункциональные композиции «СИНСТАД» для полимеров. II. Стабилизация хлорпарафинов ХП-30 стеаратами металлов. Пластические массы. 1997;(4):41–42.No B.I., Zotov Yu.L., Shipaeva T.A., Klimov D.S. Multifunctional compositions “SINSTAD” for polymers. II. Stabilization of chlorinated paraffins KhP-30 with metal stearates. Plasticheskie massy. 1997;(4):41–42 (in Russ.).Минскер К.С., Федосеева Г.Т. Деструкция и стабилизация поливинилхлорида. М.: Химия; 1979. 272 с.Minsker K.S., Fedoseeva G.T. Destruktsiya i stabilizatsiya polivinilkhlorida ( Destruction and stabilization of polyvinyl chloride). Moscow: Khimiya; 1979. 272 p. (in Russ.).Quispe C.A.G., Coronado C.J.R., Carvalho J.A. Glycerol: Production, consumption, prices, characterization and new trends in combustion. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2013;27:475–493. https://doi.org/10.1016/j.rser.2013.06.017Quispe C.A.G., Coronado C.J.R., Carvalho J.A. Glycerol: Production, consumption, prices, characterization and new trends in combustion. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2013;27:475–493. https://doi.org/10.1016/j.rser.2013.06.017León-Reina L., Cabeza Au., Rius J., Maireles-Torres P., Alba-Rubio A.C., Granados M.L. Structural and surface study of calcium glyceroxide, an active phase for biodiesel production under heterogeneous catalysis. J. Catal. 2013;300:30–36. http://dx.doi.org/10.1016/j.jcat.2012.12.016León-Reina L., Cabeza Au., Rius J., Maireles-Torres P., Alba-Rubio A.C., Granados M.L. Structural and surface study of calcium glyceroxide, an active phase for biodiesel production under heterogeneous catalysis. J. Catal. 2013;300:30–36. http://dx.doi.org/10.1016/j.jcat.2012.12.016Зотов Ю.Л., Заправдина Д.М. Способ получения пластификатора для поливинилхлоридной композиции: пат. 2643996 РФ. Заявка №2017100414, заявл. 09.01.2017; опубл. 06.02.2018, Бюл. № 4. 6 с.Zotov Yu.L., Zapravdina D.M. Method for obtaining plasticiser for polyvinyl chloride composition: RF Pat. 2643996. Publ. 06.02.2018.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.