Научные стремления 2011-1

K – 9,09; V – 4,20; Na – 2,01; а также Al, Ca, Fe, Cu, Zn (менее 1).

Рентгенофазовый анализ показывает, что фазовый состав исследуемого отхода представлен -кварцем, а так же сульфатами, полисульфатами и ванадатами вышеперечисленных металлов.

В пересчете на оксиды состав ОВК выражается следующим образом

(массовый %): SiO2 – 40,43; SO3 – 25,47; K2O – 10,95; V2O5 – 7,49; Na2O – 2,71; FeO – 0,74; ZnO – 0,68; Al2O3 – 0,64; CuO – 0,41; CaO – 0,17; остальное – С.

Установлено, что содержание V2O5 в ОВК может варьироваться от 7,5 до 10,5%. Технические условия ТУ-14-5-92-90: содержание оксида ванадия (V) в

техническом оксиде ванадия (V) должно быть не менее 72 %.

Упрощенно схему переработки ОВК можно представить следующим образом (рисунок) [3]:

1)измельчение ОВК

2)растворение ОВК в воде при Т:Ж=1:5;

3)восстановительное выщелачивание при Т:Ж=1:5;

4)отделение твердого остатка после выщелачивания;

5)термогидролитическое выделение V2O5 из растворов;

6)отделение V2O5 от раствора.

Отработанные ванадиевые катализаторы из полиэтиленовых мешков засыпают в мельницу и пропускают через магнит для удаления из смеси железа. Далее выщелачивают ванадийсодержащие соединения из ОВК. Первичное выщелачивание протекает при пониженном рН (1,2–1,3) и наложении ультразвукового поля. Это способствует увеличению скорости растворения более чем в 40 раз. Для оптимизации водопотребления процесс целесообразно проводить при соотношениях твердой и жидкой фаз (Т:Ж) от 1:5 до 1:6. Отфильтрованный осадок отправляют на вторичное выщелачивание, а фильтрат

– на термогидролиз.

Рисунок 1 – Принципиальная схема переработки ОВК

831

Восстановительное выщелачивание протекает в растворах сульфита натрия [4].

Отфильтрованный невосстановленный V2O5 промывают, высушивают. Полученный товарный продукт можно использовать для синтеза фриттованных цветных глазурей, окрашенных стекол и в качестве модифицирующей добавки, снижающей температуру спекания при получении форстеритовой керамики. Твердые остатки после выщелачивания соединений ванадия из ОВК могут быть использованы для варки стекол.

Литературные источники

1 Жуковский, Т. Ф. Ресурсосберегающая технология получения ванадия из отработанных катализаторов сернокислотного производства / Т. Ф. Жуковский // Экология – образование, наука и промышленность: материалы международная научно-методической конференц., 23 – 25 января 2002 г. / БГТУ им. В. Г. Шухова – Белгород, 2002. – С. 58 – 67.

2 Крышилович, Е.В. Выделение соединений ванадия из ванадийсодержащих отходов / Е.В. Крышилович, С.Е. Орехова // Актуальные проблемы экологии и природопользования: сб. науч. тр. Всероссийской научной конференции, Москва, 21–22 апреля 2011 в 2 ч. – Москва: РУДН, 2011. – Вып. 13. – Ч. 1. – С. 402–408.

3 Способ переработки отработанных ванадиевых катализаторов сернокислотного производства: Белапусь, МПК (2011) С22B 34/22 / С.Е. Орехова, Е.В, Крышилович, И.И. Курило; заявитель Белорусский гос. технол. ун-т. № а20110758, заявл. 02.06.2011.

4 Крышилович, Е.В. Оптимизация процессов выделения соединений ванадия из отработанных ванадиевых катализаторов / Е.В. Крышилович, С.Е. Орехова, И.И. Курило // Вес. Нац. акад. навук Беларусi. Сер. хiм. навук. – Мн.: «Беларуская навука», 2011. – № 3. – С.

32–36.

E.V. Kryshilovich, S.E. Orekhova

PROCESSING OF SULFURIC ACID PRODUCRION SPENT VANADIC CATALYSTS BY CHEMICAL METHOD

Belarusian State Technological University, Minsk

Summary

In work the urgency, the importance and scientific novelty of the chosen direction of researches is designated. Data of experimental researches on structure of spent vanadic catalysts (SPC) of type SVS of mark A, used on production association «AZOT» Grodno are presented. The scheme of SPC processing and a number of parameters for its realization, received experimentally is offered. Possibility of vanadium containing extracted product use in various industries is specified.

832

УДК 547.836, 678.7-036

А.Л. Курлович1, Л.А. Ленартович2, Н.Р. Прокопчук2, В.А. Тарасевич1

ИНГИБИТОРЫ ТЕРМООКИСЛЕНИЯ ПОЛИЭТИЛЕНА НА ОСНОВЕ М- ТЕРФЕНОЛА

1Институт химии новых материалов Национальной академии наук Беларуси

2Белорусский государственный технологический университет

Важным направлением исследования ингибирования процессов окисления по-прежнему является синтез новых стабилизаторов полимерных материалов [1, 2]. Широкое поле деятельности для поиска новых антиоксидантов представляют соединения терфенильного ряда. Показано, что природные производные терфенилов обладают высокими значениями антиокислительной эффективности, в ряде случаев превышающими эффективность широко известных синтетических ингибиторов [3]. Целью данной работы являлся синтез новых соединений терфенильного ряда и изучение их стабилизирующей эффективности в композициях полиэтилена. Для сравнения стабилизирующей эффективности исследуемых соединений в качестве аналога использовался широко применяемый в промышленности стабилизатор Irganox 1010.

Ранее в Лаборатории поверхностно активных веществ ИХНМ НАН Беларуси был разработан способ получения 2'-гидрокси-м-терфенила (III), включающий автоконденсацию циклогексанона, выделение смеси трицеклических кетонов и их дегидрирование [4].

Рисунок 1 - Схема реакций

833

Синтезирован ряд новых производных 2'-гидрокси-м-терфенила (III). Так 2΄-гидрокси-[1,1΄;3΄,1΄΄]терфенил-5΄-карбальдегид (IV) был получен согласно методике [5] с количественными выходами. Установлено, что при проведении конденсации альдегида (IV) и индандиона образуется 2-(2΄-гидрокси[1,1΄; 3΄,1΄΄]терфенил-5΄-илметилен)индан-1,3-дион (V). С помощью трехкомпонентной конденсации альдегида (IV), 1,3-циклагександиона и 2- нафтиламина был получен бензо[а]акридин-11-он (VI).

Рисунок 2 - Время до 50%-ной потери относительного удлинения композиций ПЭ, содержащих: 1– без добавки, 2 – Irganox 1010, 3 – V, 4 – VI

Исследуемые соединения вводились в ПЭ методом вальцевания при температуре и времени вальцевания, подобранных экспериментально. Технологические параметры вальцевания были постоянны для всех композиций и обеспечивали получение гомогенизированной массы. Из полученного вальцованного материала прессовались пленки толщиной 120 мкм. Из пленок вырезались стандартные образцы для испытаний на разрывной машине РМИ60. В соответствии с ГОСТ 11262-80 определялись прочность при растяжении и относительное удлинение при разрыве до и после старения. Старение образцов осуществлялось в термошкафу при температуре 90°С в течение 24, 48, 72 и 96 ч. Концентрация стабилизаторов составляла 0,3% мас.

В нестабилизированном полиэтилене интенсивно протекают процессы термоокислительной деструкции, в результате которой время до 50%-ной потери относительного удлинения составляет 32 ч. Использование 2-(2΄- гидрокси[1,1΄; 3΄,1΄΄]терфенил-5΄-илметилен)индан-1,3-диона (V) и бензо[а]акридин-11-она (VI) в качестве стабилизаторов полиэтилена приводит к сохранению деформационных свойств по сравнению с нестабилизированным полимером. Соединение 2-(2΄-гидрокси[1,1΄; 3΄,1΄΄]терфенил- 5΄илметилен)индан-1,3-дион по своему защитному действию не уступает промышленному стабилизатору Irganox 1010.

Литературные источники

1. Hanna M. A., Girges M. M // Acta Polymerica. 1990. Vol. 41. № 6. P. 354-360.

834

2.Pan J. Q., Quek P. W., Liu N. C., Wayne W. Y. Lau // J. of Applied Polymer Science. 2000. Vol. 78. № 2. P. 403-411.

3.Ji-Kai Liu. // Chemical Reviews. 2006. Vol. 106. P. 2209-2223.

4.Патент РБ № 8116 от 30.06.2006, «Способ получения 2,6-дифенилфенола», Тарасевич В.А., Василевский Д.А., Жаврид А.С.

5.Shiraishi T., Kameyama K., Imai N., Domoto T., Katsumi I., Watanabe K. // Chem. Pharm. Bull. 1988. № 36. P. 974-982.

A.L. Kurlovich1, L.A. Lenartovich2, N.R. Prokopchuk2, V.A. Tarasevich1

THERMAL OXIDATION INHIBITORS ON THE BASE OF M-TERPHENYL

1Institute of Chemistry of New Materials, National Academy of Sciences of Belarus, 2The Belarusian State Technological University

Summary

New derivatives of 2‘-hydroxy-m-terphenyl were synthesized. Possibility of use of the this compounds as the stabilizing additives interfering thermal-oxidative degradation of PE was investigated.

835

УДК 621.375.7

М.С. Липай 1,2

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ПРОЦЕССОВ АКТИВИРОВАНИЯ КРЕМНИЕВЫХ ПОДЛОЖЕК НА МОРФОЛОГИЮ НИКЕЛЕВЫХ

ПОКРЫТИЙ

1Белорусский государственный университет, Минск

2Учреждение Белорусского государственного университета «Научноисследовательский институт физико-химических проблем» (НИИ ФХП БГУ), Минск

Особое значение для решения различных технических задач приобретает процесс химического никелирования, который используется для нанесения барьерных и токопроводящих слоев при металлизации труднодоступных участков поверхности полупроводников в технологии 3D TSV интегральных схем.

Важным этапом подготовки поверхности полупроводников перед химическим осаждением металлов является активация поверхности, в результате которой обрабатываемая площадь приобретает каталитические свойства, обеспечивающие инициирование реакции химического восстановления металлов из водных растворов химической металлизации [1].

Цель работы заключалась в изучении закономерностей активирования поверхности кремния перед химическим осаждением сплавов из никельгипофосфитных растворов.

Врамках поставленных задач проводился анализ литературных данных составов растворов-активаторов полупроводниковых подложек, разработка составов активирующих растворов, методом электронной просвечивающей микроскопии исследовалась морфология осадка полученных никельфосфорных покрытий, проводился статистический анализ.

Кремниевые подложки подвергали предтравлению в водном растворе фтороводорода (2-4% по объему) с последующей обработкой растворамиактиваторами.

Вкачестве активатора №1 использовался раствор, приготовленный

следующим образом: 1 мл 1% раствора PdCl2 в изопропаноловом спирте разбавили 9 мл воды. Активировали кремниевую пластину 30 секунд, после чего промывали дистиллированной водой и проводили никелирование.

Активатором №2 являлся раствор следующего состава, г/л: Cu(CH3COO)2

–1, Ni(CH3COO)2 – 10, HF – 100 мл/л. Активировали кремниевую пластину 30 секунд, после чего промывали дистиллированной водой и проводили никелирование.

Никелевые покрытия осаждали из раствора, содержащего, г/л:

NiCl2х6Н2О- 15, NH4Cl -35, NaH2PO2 2Н20 – 20, СH3COONa -5 при температуре раствора 60±2°C и плотности загрузки - 1дм2/л [2].

Врезультате проведенного исследования определены технологические параметры активирования (условия промывания, температурный режим и др.) монокристаллического (полированного) кремния, обеспечивающие получение равномерных слоев никеля при малых значениях индукционного периода.

836

Влияние условий медной и палладиевой активации кремния перед химическим никелированием, на начальном этапе осаждения при длительности индукционного периода 7-9 секунд, обеспечивающие высокую равномерность никелевого покрытия, изучалось с помощью электронной микроскопии [3].

Установлено, что концентрация растущих никелевых частиц на палладиевых центрах на начальном этапе металлизации на порядок выше, чем концентрация растущих никелевых частиц на медных центрах.

Анализ гистограмм распределения частиц никеля по размерам показал, что на начальных этапах металлизации наиболее мелкие частицы никеля формируются на кремниевых подложках при палладиевом активировании.

Образцы кремния, подвергавшиеся медному активированию, в процессе роста никелевой металлической фазы из раствора химического никелирования образуют более мелкие частицы, чем на начальных этапах металлизации. Это может свидетельствовать о том, что мелкие медные центры стабилизируются на поверхности кремния и приобретают достаточную химическую активность, необходимую для инициирования процесса автокаталитического восстановления ионов никеля из раствора металлизации.

Природа активатора кремниевых пластин перед автокаталитическим осаждением никеля из никель-гипофосфитных растворов не только влияет на структуру никелевого осадка, но и позволяет получать уже на начальном этапе наноструктурированные покрытия (медная активация), что в дальнейшем приводит к росту равномерных пленок никеля и в значительной степени определяет физико-механические свойства барьерных и токопроводящих слоев [4].

Литературные источники

1.Химическое осаждение металлов из водных растворов / В.В. Свиридов [и др.] ; под общ. ред. В.В. Свиридова. – Минск : «Университетское», 1987. – 270 с.

2.С 23 С 18/36, SU № 1813793 А 1 от 11.10.1992 г., Раствор для химического осаждения никель-фосфорного покрытия, Н.М. Бирюкова, В.П. Бобровская, А.К. Рахманов, Лосев Ю.П., И.Л. Петрова.

3.Влияние условий активации кремния на морфологию химически осаждаемых никель-фосфорных покрытий / М.С. Липай // Материалы Республиканской научной конференции студентов и аспирантов высших учебных заведений Республики Беларусь «НИРС – 2011», Минск, Беларусь, 2011 г. 24-27 октября. С. 149

4.Особенности формирования и свойства химически осаждаемых никель-фосфорных покрытий, легированных редкоземельными элементами / М.С. Липай, В.Г. Соколов, Н.М.Бирюкова // Материалы III Международной научно-практической конференции «Актуальные вопросы науки», Москва, Россия, 2011 г. 9 октября.

M.S. Lipay 1,2

INVESTIGATION OF THE INFLUENCE OF ACTIVATION ON THE MORPHOLOGY OF ALLOYS BASED ON NICKEL DOPED

1Belarusian State University, Minsk

2Research Institute for Physical Chemical Problems of the Belarusian State University, Minsk

Summary

The study of the influence of the activation on the surface morphology of obtained nickelphosphorus coatings were carried out. The study defines the process variable of activation (washing

837

conditions, temperature, etc.) single-crystal silicon, which satisfies the requirements of 3D TSV technology. The obtained coatings are characterized by high uniformity in the initial stages of electroless deposition, as well as a small induction period.

838

УДК 547.594.4

М.А. Лойко, Н.Б. Асадчий, С.Г. Михалѐнок, В.С. Безбородов

ПОЛУЧЕНИЕ АЛКИЛАРИЛЦИКЛОГЕКСЕНОНОВ И ТЕРФЕНИЛОВ НА ИХ ОСНОВЕ

Белорусский государственный технологический университет, Минск

Терфенилы и их аналоги – один из практически важных классов жидкокристаллических веществ. Жидкокристаллические вещества входят в состав материалов, активно используемых в электрооптических устройствах. Жидкокристаллические материалы (ЖКМ) должны обладать определенными параметрами: низкой вязкостью, широким диапазоном существования смектической (Sm А) и нематической (N) фаз, термо- и фотохимической стабильностью, большой положительной диэлектрической анизотропией и т.д. Это обеспечит высокий контраст, широту цветовой гаммы, малое время переключения, высокую разрешающую способность, большие углы обзора, низкие управляющие напряжения, малую потребляемую энергию, широту температурного интервала эксплуатации [1].

Целью данной работы являлось получение пара-терфенилов, которое осуществлялось в два этапа. Первый этап представляет собой нуклеофильное присоединение (AN) по кратной углерод-углеродной связи, сопряженной с электроноакцепторной группой, – реакция Михаэля. Реализация AN реакции включает активацию акцептора Михаэля (сопряженного енона) под действием основного катализатора. Простота проведения AN реакции послужила причиной ее широкого применения для синтеза аддуктов, которые могут легко подвергаться внутримолекулярным взаимодействиям с образованием циклических соединений.

На этой основе нами разработана методика эффективного получения 1,5- дикарбонильных производных из легкодоступных исходных веществ. В качестве акцептора Михаэля использовали фенилвинилкетон, полученый in situ из четвертичной аммониевой соли на основе 3-диметиламино-1-R- фенилпропан-1-она 1 (соли Манниха), в результате обработки ее сильным основанием. Сочетание проводилось с использованием в качестве нуклеофильного компонента замещенного фенилацетона 2a-g. Образующейся в результате реакции Михаэля 1,5-дикетон 3a-g претерпевает внутримолекулярную альдольную конденсацию с образованием циклогексенона 4a-g.

CH3

CO

839

- H2O

4a-g

На втором этапе действием хлорида фосфора (V) и кислорода воздуха на циклогексенон 4a-g получали целевой продукт 5a-g, строение веществ подтверждено данными ПМР-спектроскопии.

Большое внимание уделяется выяснению корреляции между структурой молекулы жидкого кристалла и температурами фазовых переходов и особенно температурой перехода из мезофазы в изотропную жидкость (температурой просветления, Тпр), получившей название термостабильности мезофазы.

Анализ физических свойств синтезированных веществ, позволяет сделать вывод, что термотропные мезогены, содержащие в качестве центральных групп ароматические фрагменты (терфенилы 5a-g), обладают более широким температурным интервалом (таблица 2), чем промежуточные продукты – диарилзамещѐнные циклогексеноны 4a-g (таблица 1). При замене циклогексанового кольца в терфенильной структуре на бензольное (кватерфенильная структура), предполагается незначительное увеличение термостабильности мезофазы и существенное возрастание вязкости [1]. Таким

840