Изобретение относится к технологии получения низковязкого пластифицированного полибутадиена и может быть использовано в промышленности синтетического каучука, а получаемый продукт - для изготовления резино-технических изделий, защитных покрытий, герметиков и других целей.
Известны способы получения пластифицированных каучуков путем введения синтетических добавок, в качестве которых используют олигомеры - [1-Литвинова Т.В. и др. Последние достижения в области создания новых пластификаторов для резиновых смесей. Тематич. обзор, серия "Производство шин, РТИ и АТИ". М. : ЦНИИТЭнефтехим, 1976, 48 с.; 2 - Кузьминский А.С., Кавун С.М., Кирпичев В. Б. Физико-химические основы получения, переработки и применения эластомеров. М.: Химия, 1976, 368 с.].
Недостатками известных способов является получение конечного продукта с низким сроком эксплуатации за счет снижения стабильности свойств вулканизатов во времени, а также требуется довольно высокая температура для инициирования процессов сочетания добавок с каучуком, введение перекисных инициаторов.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является известный способ получения низковязкого пластифицированного цис-1,4-полибутадиена путем введения олигомера, представляющего собой сополимер бутадиена с изопреном с концевыми винилоксигруппами в массовом отношении полибутадиен:добавка 1:1 [3-Синтез и свойства жидких углеводородных каучуков и эластомеров на их основе. Сборник науч. трудов под ред. Петрова Г.Н., Шляхтер P.A. M.: ЦНИИТЭнефтехим, 1979, 165 с. (C. 116-120)].
К недостаткам данного способа следует отнести получение конечного продукта с низкой условной прочностью при растяжении вулканизатов на его основе.
Целью настоящего технического решения является получение низковязкого полибутадиена с повышенными прочностными свойствами вулканизатов на его основе.
Сущность изобретения заключается в том, что в качестве высокомолекулярного полибутадиена используют продукт, полученный полимеризацией бутадиена, в одном реакторе, при этом в растворитель вводят н-бутиллитий из расчета мольного содержания в пределах от 0,6 до 3,2 ммоль/л, далее подают бутадиен из расчета его конечного содержания 15-35 мас.% и проводят процесс при 20-80oС до конверсии не менее 95%, в качестве синтетической добавки применяют раствор низкомолекулярного полимера, представляющегося собой полибутадиен с содержанием 1,2-звеньев 30-45%, динамической вязкостью при 20oС в пределах 0,1-1,0 Па•с, полученного известными способами в присутствии н-бутиллития и тетрагидрофурфурилата калия, который смешивают во втором реакторе с раствором из первого реактора из расчета массового отношения полибутадиен: добавка от 1,2 до 0,5:1, или в качестве синтетической добавки используют раствор низкомолекулярного полимера, представляющего собой подибутадиен, содержащий 70-80% цис-1,4-звеньев с динамической вязкостью в пределах 0,5-1,5 Па•с при 20oС, полученного известными способами в присутствии каталитической системы, состоящей из углеводородорастворимых солей никеля, алкилалюминийсесквихлорида и электронодонорной добавки, из расчета массового отношения подибутадиен:добавка от 1:1 до 0,3:1.
Содержание мономера в растворителе менее 15 мас.% не представляет практического интереса, а при более 35 мас.% возникают трудности транспортировки раствора, перемешивания, что приводит к неоднородности конечного продукта или высоким энергетическим затратам.
Пределы мольного содержания н-бутиллития установлены из требований по молекулярным параметрам - молекулярной массе и молекулярно-массовому распределению.
При температуре процесса получения полибутадиена менее 20oС резко увеличивается время достижения конверсии мономера 95% и более, что снижает практическую значимость изобретения, а при более 80oС наблюдается получение полимера с низкой молекулярной массой, что приводит к невозможности получения пластифицированного полибутадиена с высокими прочностными показателями.
Выбор синтетических добавок и их пределы по указанным характеристикам осуществлены также из конечной цели настоящего изобретения.
После проведения процесса полимеризации бутадиена в первом реакторе и смешения растворов во втором реакторе в реакционную массу вводится углеводородный раствор антиоксиданта агидол-2, АО-300, ионол в количестве 0,1-0,5 мас.% на полибутадиен и добавку, и продукт выделяют известными способами.
Полученный низковязкий пластифицированный полибутадиен характеризуется динамической вязкостью при 50oС, молекулярно-массовым распределением для высокомолекулярной части, микроструктурой, условной прочностью при растяжении вулканизата (состав вулканизующей смеси, мас.ч.: полимерная основа - 100, дифенилгуанидин - 0,5, пинат - 1,2, оксид цинка - 1,0, сера - 4,0, температура вулканизации 80oС, время выдержки 14 ч).
Изобретение иллюстрируется нижеприведенными примерами.
Пример 1 (по прототипу).
В металлический 3 л реактор, снабженный устройствами для загрузки и выгрузки реагентов, замерами температуры и давления, мешалкой, рубашкой для термостатирования, загружают 1800 г толуола и 200 г бутадиена в виде предварительно подготовленной по общепринятым методикам шихты. Далее подают толуольные растворы дииоддихлор титана из расчета 0,4 моль на 100 кг бутадиена (концентрацией 0,05 моль/л) и триизобутилалюминия (концентрацией 0,2 моль/л) из расчета мольного отношения алюминий:титан равным 4,0. Проводят процесс полимеризации при 30oС в течение 2 ч до конверсии 95%.
Полученный раствор передавливают в 10 л металлический реактор, снабженный роторной мешалкой, и при температуре окружающей среды - 23oС подают олигомер, содержащий концевые винилоксигруппы, строения
где R - блоксополимер бутадиена и изопрена, имеющего динамическую вязкость 1,1 Па•с, содержащего 34% 1,2 и 3,4-звенья и 33% 1,4-цис-, среднемассовую молекулярную массу (Mw) - 4570, индекс полидисперсности (Mw/Mn) - 2,1 (рассчитанных по данным гель-проникающей хроматографии), в виде толуольного раствора с содержанием олигомера 25 мас.%, из расчета массового отношения полибутадиен:добавка 1:1 (т.е. 190 г олигомера), а также толуольный раствор антиоксиданта - агидол-2 в количестве 0,3 мас.% на сумму полимеров (т.е. 0,54 г).
Перемешивают в течение 0,5 ч, выгружают и выделяют низковязкий пластифицированный полибутадиен с динамической вязкостью 100 Па•с, условной прочностью при растяжении 0,73 МПа.
Условия процесса, все характеристики полимеров этого и других примеров представлены в таблице.
Пример 2.
Осуществляют, как описано в примере 1.
В реактор загружают 1700 г толуола, толуольный раствор н-бутиллития из расчета концентрации в реакционной массе 3,2 ммоль/л и подают 300 г бутадиена, проводят процесс полимеризации в течение 1,5 ч до конверсии 96%.
Полученный раствор полибутадиена передавливают в 10 л реактор и проводят смешение с добавкой, которая представляет собой низкомолекулярный полибутадиен, полученный в присутствии н-бутиллития и тетрагидрофурфурилата калия, имеющего 40% 1,2-звеньев, 28% 1,4-цис, Mw=2540, Mw/Mn=3,7, динамическую вязкость при 20oС 0,1 Па•с, в виде 30 мас.% толуольного раствора, из расчета массового отношения полибутадиен:добавка = 0,5:1, а также толуольный раствор антиоксиданта АО-300 в количестве 0,4 мас.% на конечный продукт.
Перемешивают в течение 1 ч, выгружают и выделяют низковязкий пластифицированный полибутадиен с динамической вязкостью при 50oС=98 Па•с и условной прочностью при растяжении = 0,79 МПа.
Пример 3.
Осуществляют, как описано в примере 1.
В реактор загружают 1300 г гексана, раствор н-бутиллития в гексане из расчета дозировки н-бутиллития 3,0 ммоль/л в реакционной массе и подают 700 г бутадиена, проводят процесс полимеризации при температуре 70oС в течение 0,5 ч до конверсии 99%.
Полученный раствор полибутадиена передавливают в 10 л реактор и проводят смешение с добавкой, которая представляет собой низкомолекулярный полибутадиен, полученный под действием каталитической системы н-бутиллитий-тетрагидрофурфурилат калия, имеющего 30% 1,2-звеньев, 34% 1,4-цис-, Mw=4920, Mw/Mn= 5,0, динамическую вязкость при 20o=0,5 Па•с, в виде 32 мас.% толуольного раствора, из расчета массового отношения полибутадиен:добавка = 0,7:1, а также раствор антиоксиданта-ионола в гексане в количестве 0,5 мас.% на конечный продукт.
Перемешивают в течение 0,5 ч, выгружают и выделяют низковязкий пластифицированный полибутадиен с динамической вязкостью при 50oС=210 Па•с и условной прочностью при растяжении = 0,81 МПа.
Пример 4.
Осуществляют, как описано в примере 1.
В реактор загружают 1500 г толуола, раствор н-бутиллития в толуоле из расчета его дозировки в реакционной массе 0,6 м моль/л и подают 500 г бутадиена, проводят процесс полимеризации при 30oС в течение 2,5 ч до конверсии 97%.
Полученный раствор полибутадиена передавливают в 10 л реактор и проводят смешение с добавкой, которая представляет собой низкомолекулярный полибутадиен, полученный под действием каталитической системы н-бутиллитий-тетрагидрофурфурилат калия, имеющего 45% 1,2-звеньев, 26% 1,4-цис-, Mw=1210, Mw/Mn=2,5, динамическую вязкость при 20oС=1,0 Па•с, в виде 49 мас.% толуольного раствора, из расчета массового отношения полибутадиен:добавка = 1,2:1, а также раствор антиоксиданта - агидол-2 в толуоле в количестве 0,1 мас.% на конечный продукт.
Перемешивают в течение 2 ч, выгружают и выделяют низковязкий пластифицированный полибутадиен с динамической вязкостью при 50oС=1330 Па•с и условной прочностью при растяжении = 0,90 МПа.
Пример 5.
Осуществляют, как описано в примере 1.
В реактор загружают 1600 г нефраса (тип С 80/120), раствор н-бутиллития в гексане из расчета его дозировки в реакционной массе 1,0 ммоль/л и подают 400 г бутадиена, проводят процесс полимеризации при 20oС в течение 3 ч до конверсии 96%.
Полученный раствор полибутадиена передавливают в 10 л реактор и проводят смешение с добавкой, которая представляет собой низкомолекулярный полибутадиен, синтезированный под действием каталитической системы 2-этилгексанат никеля - изобутилалюминийсесквихлорид-n-метил-α-пирролидон, имеющего 70% цис-1,4-звеньев и 3% 1,2-, динамическую вязкость при 20oС=0,8 Па•с, Mw=3980, Mw/Mn= 2,1, в виде 20 мас.% толуольного раствора, из расчета массового отношения полибутадиен:добавка = 0,7:1, а также толуольный раствор антиоксиданта - АО-300 в количестве 0,2 мас.% на конечный продукт.
Перемешивают в течение 1 ч, выгружают и выделяют низковязкий пластифицированный полибутадиен с динамической вязкостью при 50oС=810 Па•с и условной прочностью при растяжении = 0,85 МПа.
Пример 6.
Осуществляют, как описано в примере 1.
В реактор загружают 1300 г толуола, раствор н-бутиллития в толуоле из расчета его дозировки в реакционной массе 2,4 ммоль/л и подают 700 г бутадиена, проводят процесс полимеризации при 80oС в течение 1,5 ч до конверсии 99%.
Полученный раствор полибутадиена передавливают в 10 л реактор и проводят смешение с добавкой, которая представляет собой низкомолекулярный полибутадиен, синтезированный в присутствии каталитической системы, указанной в примере 5, имеющего 80% цис-1,4-звеньев и 2% 1,2-, динамическую вязкость при 20oС= 1,5 Па•с, Mw=4950, Mw/Mn=2,3, в виде 25 мас.% толуольного раствора, из расчета массового отношения полибутадиен:добавка = 0,3:1, а также толуольный раствор антиоксиданта - агидол-2 в количестве 0,4 мас.% на конечный продукт.
Перемешивают в течение 1,5 ч, выгружают и выделяют низковязкий пластифицированный полибутадиен с динамической вязкостью при 50oС=240 Па•с и условной прочностью при растяжении = 0,77 МПа.
Пример 7.
Осуществляют, как описано в примере 1.
В реактор загружают 1000 г толуола, раствор н-бутиллития в толуоле из расчета его дозировки в реакционной массе 1,7 ммоль/л и подают 500 г бутадиена, проводят процесс полимеризации при 45oС в течение 2 ч до конверсии 98%.
Полученный раствор полибутадиена передавливают в 10 л реактор и проводят смешение с добавкой, которая представляет собой низкомолекулярный полибутадиен, синтезированный в присутствии каталитической системы: никелевая соль жирных кислот (RCOO)2Ni, где R - C10-C12, - этилалюминийсесквихлорид и n-метил-α-пирролидон, имеющего 75% цис-1,4-звеньев и 2% 1,2-, динамическую вязкость при 20oС= 0,5 Па•с, Mw=2990, Mw/Mn=2,2, в виде 15 мас.% толуольного раствора, из расчета массового отношения полибутадиен:добавка = 1:1, а также толуольный раствор антиоксиданта - агидол-2 в количестве 0,1 мас.% на конечный продукт.
Перемешивают в течение 4 ч, выгружают и выделяют низковязкий пластифицированный полибутадиен с динамической вязкостью при 50oС=950 Па•с и условной прочностью при растяжении = 0,87 МПа.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НИЗКОМОЛЕКУЛЯРНОГО 1,2-ПОЛИБУТАДИЕНА | 1998 |
|
RU2139299C1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НИЗКОМОЛЕКУЛЯРНОГО 1,2-ПОЛИБУТАДИЕНА | 1998 |
|
RU2142474C1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БУТАДИЕН-СТИРОЛЬНОГО КАУЧУКА | 2001 |
|
RU2206581C2 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БУТАДИЕН-СТИРОЛЬНОГО КАУЧУКА | 2001 |
|
RU2200740C1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НИЗКОМОЛЕКУЛЯРНЫХ ПОЛИМЕРОВ СОПРЯЖЕННЫХ ДИЕНОВ | 1994 |
|
RU2087487C1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НИЗКОМОЛЕКУЛЯРНОГО 1,2-ПОЛИБУТАДИЕНА | 1995 |
|
RU2082722C1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ 1,2-ПОЛИБУТАДИЕНА | 1990 |
|
RU1767857C |
ВУЛКАНИЗУЕМАЯ КОМПОЗИЦИЯ НА ОСНОВЕ ЦИС-1,4-БУТАДИЕНОВОГО КАУЧУКА | 1998 |
|
RU2154656C2 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ 1,2-ПОЛИБУТАДИЕНА | 1998 |
|
RU2134697C1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БЛОКСОПОЛИМЕРА БУТАДИЕНА И СТИРОЛА | 1998 |
|
RU2140934C1 |
Изобретение относится к технологии получения низковязкого пластифицированного полибутадиена и может быть использовано в промышленности синтетического каучука, а получаемый продукт - для изготовления резино-технических изделий, защитных покрытий, герметиков и других целей. Способ получения пластифицированного низковязкого полибутадиена заключается в введении в высокомолекулярный полибутадиен синтетических добавок. В качестве высокомолекулярного полибутадиена используют продукт, полученный полимеризацией бутадиена в одном реакторе, при этом в растворитель вводят н-бутиллитий из расчета его мольного содержания в пределах от 0,6 до 3,2 ммоль/л, далее подают бутадиен из расчета его конечного содержания 15-35 мас.% и проводят процесс при 20-80oС до конверсии не менее 95%, в качестве синтетической добавки применяют раствор низкомолекулярного полимера, представляющего собой полибутадиен, полученного известными способами в присутствии каталитических систем н-бутиллитий-тетрагидрофурфурилат калия или углеводородорастворимых солей никеля, алкилалюминийсесквихлорида и N-метил-α-пирролидона, из расчета массового отношения полибутадиен : добавка от 1 : 1 до 0,3 : 1. Изобретение позволяет получать низковязкий пластифицированный полибутадиен с повышенной условной прочностью при растяжении вулканизатов на его основе. 1 табл.
Способ получения пластифицированного низковязкого полибутадиена путем введения в высокомолекулярный полибутадиен синтетических добавок, отличающийся тем, что в качестве высокомолекулярного полибутадиена используют продукт, полученный полимеризацией бутадиена в одном реакторе, при этом в растворитель вводят н-бутиллитий из расчета мольного содержания в пределах от 0,6 до 3,2 ммоль/л, далее подают бутадиен из расчета его конечного содержания 15-35 мас. % и проводят процесс при 20-80oС до конверсии не менее 95%, в качестве синтетической добавки применяют раствор низкомолекулярного полимера, представляющего собой полибутадиен с содержанием 1,2-звеньев 30-45%, динамической вязкостью при 20oС в пределах 0,1-1,0 Па•с, полученного известными способами в присутствии н-бутиллития и тетрагидрофурфурилата калия, который смешивают во втором реакторе с раствором из первого реактора из расчета массового отношения полибутадиен : добавка от 1,2: 1 до 0,5: 1 или в качестве синтетической добавки используют раствор низкомолекулярного полимера, представляющего собой полибутадиен, содержащий 70-80% цис-1,4-звеньев с динамической вязкостью в пределах 0,5-1,5 Па•с при 20oС, полученного известными способами в присутствии каталитической системы, состоящей из углеводородорастворимых солей никеля, алкилалюминийсесквихлорида и N-метил-α-пирролидона, из расчета массового отношения полибутадиен : добавка от 1: 1 до 0,3: 1.
Синтез и свойства жидких углеводородных каучуков и эластомеров на их основе | |||
Сб.научных трудов / Под ред | |||
Г.Н.Петрова, Р.А.Шляхтер | |||
- М.: ЦНИИТ ЭНЕФТЕХИМ, 1979, с.120 | |||
Способ получения полибутадиена с высоким содержанием 1,2-звеньев и регулируемым молекулярно-массовым распределением | 1981 |
|
SU1001671A1 |
Способ получения 1,2-полибутадиена | 1980 |
|
SU886475A1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НИЗКОМОЛЕКУЛЯРНОГО ЦИС-1,4-ПОЛИБУТАДИЕНА | 1995 |
|
RU2109756C1 |
FR 1602321 А, 18.12.1970. |
Авторы
Даты
2002-11-10—Публикация
2000-12-13—Подача