СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МЕТАЛЛСОДЕРЖАЩИХ СМАЗОК ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ МАТЕРИАЛОВ ИЗ ХЛОРСОДЕРЖАЩИХ ПОЛИМЕРОВ Российский патент 2005 года по МПК C08L27/06 C08L27/24 C08K5/103 C07C69/02 

Изобретение относится к химии полимеров, в частности к хлорсодержащим полимерным композициям, которые могут применяться при производстве жестких, полужестких и мягких материалов.

Известна наполненная композиция на основе поливинилхлорида, включающая термостабилизатор, наполнитель - модифицированный карбонат кальция и смазку, которая с целью улучшения перерабатываемости в качестве наполнителя содержит карбонат кальция, модифицированный 5-15 мас.% поливинилхлорида, содержащего 0,08-0,12 мас.% концевых карбоксильных групп, при следующем соотношении компонентов в композиции, мас.ч:

Поливинилхлорид100Термостабилизатор3-5Указанный наполнитель1-200Смазка1-2

(А.С. СССР №1164246, кл. С 08 L 27/06, С 08 К 9/04, БИ №24, 30.06.1985).

Наиболее близкой к заявляемой является полимерная композиция, включающая поливинилхлорид, металлсодержащий термостабилизатор и смазку, где в качестве смазки используют триуксусноглицериновый эфир (ТУ 6-05-05-317-85), при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Поливинилхлорид100Металлсодержащий термостабилизатор0,5-5,0Триуксусноглицериновый эфир0,3-5,0

(А.С. СССР №2048494, кл. С 08 L 27/06, С 08 К 5/10, БИ №32, 20.11.1995 г.).

Авторами проведены дополнительные испытания полимерной композиции на основе поливинилхлорида с использованием в качестве смазки триуксусноглицеринового эфира и определено его влияние на термостабильность и показатель текучести расплава.

Так, термостабильность при 185°С составляет 47 минут, показатель текучести расплава при температуре 200°С и нагрузке 21,6 кгс составляет 2,1 г/10 мин.

Недостатком полимерной композиции с использованием в качестве смазки триуксусноглицеринового эфира являются низкие термостабильность и показатель текучести расплава.

Задача изобретения - получение эффективных смазок, обладающих дополнительной термостабилизирующей способностью по экологически безопасной безотходной технологии, а также расширение ассортимента качественных химикатов добавок для полимерных изделий.

Поставленная задача достигается тем, что металлсодержащие смазки хлорсодержащих полимерных материалов получают в одну стадию, взаимодействием альфа-разветвленных насыщенных монокарбоновых кислот фракции С₁₀-С₂₈ с многоатомным спиртом при 180-230°С в мольном соотношении 1:(1-2) в присутствии оксидов металлов или их двух- и трехкомпонентных смесей при массовом соотношении MgO:CaO или ZnO, BaO, CdO, PbO в соотношении 0,25-1:0,5-1 и MgO:CaO:ZnO или BaO, CdO в соотношении 0,5-1:0,5-1:0,5-1 в количестве 0,5 -2,0 мас.% от обшей реакционной массы до значения кислотного числа не более 3 мгКОН/г.

Дополнительных стадий нейтрализации, отмывки, осветления не требуется, так как продукты реакции получаются сразу с низким кислотным числом и удовлетворительной окраской.

Присутствие в реакционной массе оксидов двухвалентных металлов или их двух- и трехкомпонентных смесей ускоряют процесс взаимодействия альфа-разветвленных насыщенных монокарбоновых кислот с многоатомным спиртом, а сами образуют соли монокарбоновых кислот, которые в дальнейшем в полимерных композициях выполняют роль термостабилизатора.

Наличие сложноэфирной группы обеспечивает хорошую совместимость с полимерной основой композиции.

Получен неожиданный синергический эффект, который выражается в том, что в синтезах в присутствии двухкомпонентной смеси оксидов, один из компонентов в которой оксид магния, смазки получаются более светлые, прозрачные без осадка и повышенным значением эксплуатационного показателя - термостабильности.

В качестве многоатомного спирта используют: этиленгликоль, глицерин, полиглицерин - кубовый остаток дистилляции глицерина (ТУ 6-01-0203314-92-89).

В качестве альфа-разветвленных насыщенных монокарбоновых кислот используют фракции кислот С₁₀-С₂₈, полученные методом теломеризации этилена с изомасляной или масляной кислотами в присутствии радикального инициатора перекиси дитретбутила. (ТУ 2431-200-00203312-2000).

Сущность изобретения поясняется следующими примерами.

Пример 1. В емкость, снабженную мешалкой, термометром, насадкой Дина-Старка, патрубком для продувки азота, загружают альфа-разветвленные насыщенные монокарбоновые кислоты (1 моль), глицерин (1 моль), оксид цинка (0,5 мас.% от общей реакционной массы). Затем проводят нагрев реакционной массы при атмосферном давлении, в токе азота при 220°С с отводом реакционной воды в течение 6,5 ч. Кислотное число полученного продукта 2,6 мгКОН/г. Выход 95,2%.

Примеры 2-32. Синтезы проводят аналогично примеру 1, состав реакционной смеси, температура, продолжительность синтеза, кислотное число, выход продуктов приведены в табл. 1.

Металлсодержащие смазки представляют собой жидкости от бесцветного до светло-желтого цвета.

Эффективность полученных металлсодержащих смазок в отношении полимерных композиций оценивают следующим образом: в смесителе смешивают полимер с компонентами композиции, затем из нее вальцуют пленки толщиной 0,4-0,5 мм и определяют показатель «термостабильность» по ГОСТ 14041-91 и показатель текучести расплава на приборе ИИРТ-1М по ГОСТ 11645-73.

Аналогично проводили испытания с использованием триуксусноглицеринового эфира (прототип).

Состав полимерных композиций и результаты испытаний приведены в таблице 2.

Использование предлагаемого способа получения металлсодержащих смазок для полимеров позволит:

- повысить выход целевых продуктов;

- упростить и удешевить процесс за счет исключения стадий нейтрализации, отмывки, осушки, осветления и образования светлых продуктов с низким кислотным числом;

- проводить процесс в режиме экологической безопасности, без образования сточных вод, за счет исключения стадии нейтрализации и отмывки продукта от остатков непрореагировавшей кислоты;

- расширить ассортимент смазок для полимерных изделий с хорошей совместимостью с полимерной основой композиций и повышенной термостабильностью;

- получить светлые прозрачные продукты, обеспечивающие высокую термостабильность полимерной композиции за счет содержания оксида магния в двух- и трехкомпонентных смесях оксидов металлов.

Таблица 1При мер
№Состав реакционной смесиУсловия синтезаКислотное число, мгКОН/гВыход, %Соотношение к-та: глицеринОксид металла, содержание, мас.% (от общей реакционной массы)Температура, °СВремя, ч1.1:1ZnO 0,52106,52,695,22.1:1MgO 0,522082,595,93.1:1,5ZnO 1,02107,02,396,44.1:1,2ZnO 0,5 + CaO 0,51907,02,096,35.1:1,3PbO 1,0+ZnO 0,52307,52,997,06.1:1,2MgO 0,75 + PbO 0,52206,52,496,47.1:1,5MgO 0,5 + ZnO 1,01906,02,795,38.1:1,2MgO 1,02057,02,996,29.1:1,3MgO 0,5 + BaO 0,52307,51,897,310.1:1,1MgO 0,75 + ZnO 0,252206,52,098,011.1:1,4MgO 0,5 + CaO 0,52107,01,497,512.1:1,3PbO 0,51957,52,697,113.1:1,2MgO 0,5 + CdO 0,52007,02,895,914.1:1,4MgO 0,5+ CaO 0,5+ZnO 0,52057,52,698,215.1:1,2MgO 1,0 + ZnO 0,5 + BaO 0,51957,02,798,016.1:1,1MgO 0,5 + BaO 1,0 + CdO 0,52106,52,497,9 к-та:этиленгликоль     17.1:2,0ZnO 0,51806,52,495,318.1:2,0MgO 0,25 + ZnO 0,51856,03,095,219.1:2,0PbO 0,81908,02,896,120.1:2,0CdO 0,25 + BaO 0,51856,52,895,821.1:2,0MgO 1,0+CaO 0,51857,52,896,422.1:2,0MgO 0,5 + PbO 0,51906,52,396,623.1:2,0MgO 0,5 + CaO 0,5 + ZnO 0,51857,02,397,224.1:2,0MgO 0,5+ ZnO 0,5 + BaO 0,51807,52,596,925.1:2,0MgO 0,5 + BaO 1,0 + CdO 0,51807,52,897,1 к-та: полиглицерины     26.1:2,0ZnO 0,52057,01,997,827.1:1,5PbO 0,75 + MgO 0,52208,02,497,028.1:2MgO 0,5 + ZnO 0,52006,02,996,829.1:1,5ZnO 0,5 + PbO 0,52106,52,996,830.1:2,0MgO 0,5 + CaO 0,5 + ZnO 0,52207,02,597,431.1:1,5MgO 0,5 + ZnO 0,5 + BaO 0,52007,02,998,732.1:2,0MgO 0,5 + BaO 1,0 + CdO 0,52007,52,698,0

Таблица 2КомпонентыСостав, мас.ч.Поливинилхлорид100100100100100100100100100100100100100100100100100Трехосновной сульфат свинца3,53,53,53,53,53,53,53,53,53,53,53,53,53,53,53,53,5Стерат кальция11111111111111111Триуксусноглицериновый эфир (прототип)0,5----------------Металлсодержащая смазка по примерам табл. 1.-----------------1-0,5---------------2--0,5--------------3---0,2-------------4----0,75------------5-----0,2-----------6------1,5----------7-------0,5---------8--------0,2--------9---------0,75-------10----------0,5------11-----------0,75-----12------------1,5----13-------------0,5---14--------------0,75--15---------------0,2-16----------------0,5Показатель текучести расплава, Т=200°С, Р=21,6 кгс, г/10 мин2,14,04,33,74,83,96,14,64,15,24,85,46,45,05,84,04,6Термостабильность, Т=185°С4789105951259514513098125130142134145138104120

Таблица 3КомпонентыСостав, мас.чПоливинилхлорид100100100100100100100100100100100100100100100100Трехосновной сульфат свинца3,53,53,53,53,53,53,53,53,53,53,53,53,53,53,53,5Стерат кальция1111111111111111Металлсодержащая смазка по примерам таблицы 1.----------------170,2---------------18-0,5--------------19--0,2-------------20---0,75------------21----0,2-----------22-----1,5----------23------0,5---------24-------0,5--------25--------0,2-------26---------0,5------27----------0,75-----28-----------1,5----29------------0,5---30-------------0,75--31--------------0,2-32---------------0,5Показатель текучести расплава, Т=200°С, Р=21,6 кгс, г/10 мин4,14,63,75,43,96,14,95,14,04,65,46,35,05,74,25,1Термостабильность, Т=185°С, мин851159512596145132137142100128139125140131150

Таблица 4КомпонентыСостав, мас.чПоливинилхлорид хлорированный100100100100100100100100100100100100100100100100Трехосновной сульфат свинца3,53,53,53,53,53,53,53,53,53,53,53,53,53,53,53,5Стерат кальция1111111111111111Металлсодержащая смазка по примерам таблицы 1.----------------10,5---------------2-0,5--------------6--0,2-------------7---0,75------------8----0,5-----------13-----1,5----------15------0,5---------17-------0,2--------19--------0,75-------22---------0,5------23----------0,75-----25-----------1,5----26------------0,5---27-------------0,75--28--------------0,2-32---------------0,5Показатель текучести расплава, Т=200°С, Р=21,6 кгс, г/10 мин2,93,23,34,13,65,14,23,04,54,24,75,43,94,63,14,1Термостабильность, Т=185°С67688596821259265859199110891159091

Изобретение относится к химии полимеров, в частности к хлорсодержащим полимерным композициям, которые могут применяться при производстве жестких, полужестких и мягких материалов. Способ осуществляют взаимодействием альфа-разветвленных насыщенных монокарбоновых кислот фракции C₁₀-C₂₈ с многоатомным спиртом при 180-230°С в мольном соотношении 1:(1-2) в присутствии оксидов металлов и их двух- и трехкомпонентных смесей при массовом соотношении MgO:СаО (или ZnO, BaO, CdO, PbO)=0,25-1:0,5-1 и MgO:CaO:ZnO (или BaO, CdO)=0,5-1:0,5-1:0,5-1 в количестве 0,5-2,0 мас.% от общей реакционной массы без дополнительных стадий нейтрализации, отмывки, осветления и осушки полученного продукта. В качестве многоатомного спирта используют: этиленгликоль, глицерин, полиглицерин - кубовый остаток дистилляции глицерина. Технический результат изобретения - получение эффективных смазок, обладающих дополнительной термостабилизирующей способностью по экологически безопасной технологии, а также расширение ассортимента добавок для полимерных изделий. 1 з.п. ф-лы, 4 табл.

1. Способ получения металлсодержащих смазок для получения материалов из хлорсодержащих полимеров взаимодействием альфа-разветвленных насыщенных монокарбоновых кислот с многоатомным спиртом в присутствии катализатора при нагревании и интенсивном перемешивании с отгоном реакционной воды, отличающийся тем, что процесс взаимодействия альфа-разветвленных насыщенных монокарбоновых кислот фракции С₁₀-С₂₈ с многоатомным спиртом при 180-230°С в мольном соотношении 1:(1-2) проводят в присутствии катализатора - оксидов металлов или их двух- и трехкомпонентных смесей в количестве 0,5-2,0% от общей реакционной массы до значения кислотного числа не более 3 мг КОН/г, без дополнительных стадий нейтрализации, отмывки, осветления и осушки полученного продукта.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве оксидов металлов используют CaO, CdO, BaO, PbO, ZnO, MgO и их двух- и трехкомпонентных смесей при массовом соотношении MgO:CaO или ZnO, BaO, CdO, PbO в соотношении 0,25-1:0,5-1 и MgO:CaO:ZnO или BaO, CdO в соотношении 0,5-1:0,5-1:0,5-1.