СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АНТИПИРЕНА ДЛЯ ПОЛИОЛЕФИНОВ Российский патент 1994 года по МПК C08F8/40 C08F16/06 C08L23/02 

Изобретение относится к химии полимеров, а именно к способам получения антипиренов, предназначенных для модификации полиолефинов, и может быть использовано в химической промышленности.

Наиболее близким к способу по изобретению является способ получения антипирена для полиолефинов, включающий смешение фосфорсодержащего агента с органическим соединением, нагревание смеси и охлаждение полученного продукта. В качестве фосфорсодержащего агента используют фосфорную кислоту или акриловый эфир фосфорной кислоты, в качестве органического соединения - параформальдегид или триоксан, фосфорсодержащий агент предварительно растворяют в органическом растворителе. Взаимодействие смеси производят при температуре до 120^оС [1] .

Композиции, содержащие антипирен, полученный по этому способу, обладают пониженной горючестью и хорошими физико-механическими характеристиками.

Однако, со временем антипирен мигрирует на поверхность композиции, что приводит к повышению горючести и ухудшению эксплуатационных характеристик композиции.

Технической задачей изобретения является получение антипирена, лишенного указанного недостатка.

Эта задача решается тем, что в способе получения антипирена для полиолефинов, включающем смешение фосфорсодержащего агента с органическим соединением, нагревание смеси до 110-120^оС и охлаждение полученного продукта, в качестве фосфорсодержащего агента используют диметилпирофосфорную кислоту, а в качестве органического соединения - поливиниловый спирт, причем смешение проводят при 80-100^оС при массовом соотношении поливиниловый спирт: диметилпирофосфорная кислота, равном 2: 1-1: 1,5.

Продукт взаимодействия поливинилового спирта (ПВС) и диметилпирофосфорной кислоты (ДМПФК) получают следующим образом.

Предварительное смешение ПВС и ДМПФК при 80-100^оС.

Операция необходима по двум причинам. Во-первых, при этом достигается получение равномерной реакционной смеси ингредиентов. Во-вторых, такое смешение позволяет предотвратить преждевременное (до получения равномерной смеси) фосфорилирование ПВС.

Поскольку ДМПФК не вступает в реакцию с ПВС вплоть до 100^оС, температурный диапазон предварительного смешения мог бы быть от 20 до 100^оС. Однако при температурах, близким к комнатной, наблюдается непроизводительный унос ПВС.

Известно, что предотвратить унос ингредиента с малой плотностью при высоких скоростях смешения можно, применяя другой ингредиент в жидком агрегатном состоянии. Поэтому желательно фосфорилирующий агент использовать в виде расплава. При этом для получения равномерной смеси ингредиентов необходимо использовать смеситель с частотой вращения рабочих органов 700-800 об/мин (при меньшей скорости не обеспечивается равномерность смешения; при большей наблюдается значительный (до 50% ) унос ингредиентов). Продолжительность процесса предварительного смешения определяется массой ингредиентов и производительностью смесителя.

Синтез аддукта-антипирена (фосфорилирование ПВС) осуществляется при нагревании реакционной смеси, содержащей ПВС и ДМПФК в массовом соотношении от 2: 1 до 1: 1,5.

Ограничения по составу ингредиентов для получения антипирена вызваны следующим. Массовое соотношение ПВС и ДМПФК от 2: 1 до 1: 1,5 является оптимальным, так как в противном случае в антипирене будут присутствовать несвязанная ДМПФК или малофосфорилированный ПВС. Наличие малофосфо- рилированного ПВС снижает эффективность антипирена, а свободная ДМПФК является коррозионно-агрессивным веществом.

Охлаждение аддукта до 20-50^оС. Охлажденный антипирен (аддукт) представляет собой порошкообразный продукт с размерами частиц 0,5-3,0 мм.

Технологическая схема получения антипирена приведена в табл. 1.

Для лабораторного получения антипирена в смеситель емкостью 100 мл, снабженный перемешивающим устройством и вакуумной системой с остаточным давлением 0,02-0,03 МПа (вакуумирование используется для удаления летучих веществ: при предварительном смешении - содержащихся в исходных ингредиентах; при синтезе - образующихся в результате реакции), загружают необходимую навеску ПВС и при исследуемых температурах в диапазоне от 20 до 105^оС и при работающей мешалке (700-800 об/мин) дозируют ДМПФК (общий объем ПВС и фосфорилирующего агента не должен превышать 30-35% объема смесителя). После перемешивания ингредиентов в течение 1-2 мин реакционную массу нагревают до 110-120^оС в течение 10-15 мин.

После выгрузки антипирена его охлаждают до 20-50^оС. Охлажденный антипирен представляет собой порошок с размерами частиц 0,5-3,0 мм, пригодный для введения в полиолефины. Опытно-промышленное изготовление антипиренов осуществляют, например, в реакторе марки ЦЛ-100 ВРК с рабочим объемом 100 л, снабженном перемешивающим устройством. Схемы производства антипиренов в лабораторных и опытно-промышленных условиях аналогичны и отличаются лишь продолжительностями операций, зависящих от массы загружаемых ингредиентов.

Унос ПВС при предварительном перемешивании контролируют по прибыли массы фильтров-ловушек, установленных на вакуумной линии смесителей, а затем пересчитывают в процентах на массу навески ПВС, взятой для приготовления реакционной смеси. Физико-химические свойства фосфорилированного ПВС, полученного по изобретению, приведены в табл. 2.

Для проверки функциональных свойств антипиренов, рассчитанные их массы смешивают с гранулами полиолефина и загружают полученную таким образом массу в бункер литьевой машины. Стандартные образцы получают литьем под давлением при режимах, не отличающихся от режимов переработки соответствующих промышленных марок исходных полиолефинов.

Составы композиций приведены в табл. 3, а их свойства - в табл. 4. (56) Заявка ФРГ N 2739843, кл. С 08 G 8/08, 1979.

Использование: антипирен для полиолефинов. Сущность: смешение поливинилового спирта и диметилпирофосфорной кислоты при массовом соотношении соответственно 2 : 1 - 1 : 1,5 и при 80 - 100С, нагревание смеси до 110 - 120С и охлаждение полученного аддукта. Время самостоятельного горения композиции, содержащей 100 мас. ч. полиэтилена и 10 мас. ч. антипирена, до старения 0,3 - 1,2 с, после старения 0,4 - 1,3 с; кислородный индекс до старения 29,1 - 29,4, после старения 29,0 - 29,7. 4 табл.

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АНТИПИРЕНА ДЛЯ ПОЛИОЛЕФИНОВ, включающий смешение фосфорсодержащего агента с органическим соединением, нагревание смеси до 110 - 120^oС и охлаждение полученного продукта, отличающийся тем, что в качестве фосфорсодержащего агента используют диметилпирофосфорную кислоту, а в качестве органического соединения - поливиниловый спирт, причем смешение проводят при 80 - 100^oС при массовом соотношении поливиниловый спирт: диметилпирофосфорная кислота 2 : 1 - 1 : 1,5 соответственно.