СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МЕТАЛЛСОДЕРЖАЩИХ СМАЗОК ДЛЯ ПОЛИВИНИЛХЛОРИДА Российский патент 2009 года по МПК C08L27/06 C08K5/103 C07C69/02 

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

Известна полимерная композиция, включающая поливинилхлорид (ПВХ), 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

[Патент РФ №2048494, кл. С08L 27/06, С08К 5/10, БИ №32, 20.11.1995 г.]

Недостатком полимерной композиции с использованием в качестве смазки триуксусноглицеринового эфира является низкие показатели термостабильности и текучести расплава.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому техническому решению является способ получения металлсодержащих смазок для материалов из хлорсодержащих полимеров взаимодействием 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 ВаО, 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 мг КОН/г. [Патент РФ №2260020, С08L 27/06, С08К 5/103, БИ №25, 10.09.2005 г.]

Недостатком данного способа является длительность процесса и высокая температура синтеза из-за низкой реакционной способности альфа-разветвленных насыщенных монокарбоновых кислот, обусловленной наличием двух метальных радикалов у альфа-углеродного атома, по сравнению с кислотами нормального строения (Нефтехимия, т.7, №1, 1967 г.). Кроме того, альфа-разветвленные насыщенные монокарбоновые кислоты являются дорогим и труднодоступным продуктом, так как в настоящее время единственное в России его производство, на Стерлитамакском ОАО «Каустик», находится на консервации.

Задача изобретения - получение смазок для поливинилхлорида, обладающих термостабилизирующей способностью, по ресурсо- и энергосберегающему способу, а также расширение ассортимента добавок для полимерных изделий.

Поставленная задача достигается тем, что металлсодержащие смазки получают в одну стадию, взаимодействием олеиновой или стеариновой кислоты с глицерином при мольном соотношении 1:1 в присутствии оксида цинка или оксида магния, или их двухкомпонентной смеси при массовом соотношении 0,25-1:0,25-1 в количестве 0,5 -2,0 мас.% от обшей реакционной массы при 130-160°С в течение 4-5 часов. Процесс контролируют по изменению кислотного числа реакционной массы. По достижении кислотного числа не более 10 мг КОН/г процесс считают завершенным, и готовый продукт выгружают из реактора. Выход конечного продукта количественный.

Дополнительных стадий нейтрализации, отмывки, осветления не требуется.

Используемые в качестве катализаторов процесса оксиды цинка и магния остаются в составе конечного продукта в виде соответствующей соли олеиновой или стеариновой кислоты и, в дальнейшем, при использовании в составе поливинилхлоридной композиции, оказывают термостабилизирующее действие.

Сущность изобретения поясняется следующими примерами.

Пример 1. В емкость, снабженную мешалкой, термометром, насадкой Дина-Старка, патрубком для продувки азота, загружают олеиновую кислоту 282,5 г (1 моль), глицерин 92,1 г (1 моль), оксид цинка 1,87 г (0,5 мас.% от общей реакционной массы). Реакционную смесь при постоянном перемешивании нагревают до 150°С и процесс ведут в течение 4 ч и определяют кислотное число - 8,2 мг КОН/г. После этого обогрев колбы прекращают, содержимое охлаждают и сливают в приемник. Выход 98,8%.

Примеры 2-15. Синтезы проводят аналогично примеру 1, состав реакционной смеси, температура, время синтеза, кислотное число, выход продуктов приведены в табл.1.

Металлсодержащая смазка на основе олеиновой кислоты представляет собой однородную жидкость светло-желтого цвета, а на основе стеариновой кислоты - твердый продукт от белого до светло-бежевого цвета.

Эффективность полученных металлсодержащих смазок в отношении поливинилхлоридных композиций оценивают следующим образом: в смесителе смешивают ПВХ 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.

Состав полимерных композиций и результаты испытаний приведены в табл.2.

Использование предлагаемого способа получения металлсодержащих смазок на основе олеиновой или стеариновой кислоты для ПВХ позволит:

- упростить технологический процесс, удешевить и повысить выход целевого продукта из-за использования более дешевых, доступных высших монокарбоновых кислот нормального строения, позволяющих снизить температуру и сократить время синтеза;

- расширить ассортимент смазок для поливинилхлорида обеспечивающих хорошую текучесть расплава и высокую термостабильность полимерной композиции за счет содержания в составе смазки карбоксилатов цинка и магния.

Таблица 1При мер №Состав реакционной смесиУсловия синтезаКислотное число, мг КОН/гВыход, %Мольное соотношение
к-та: глицерин 1:1Оксид металла, содержание, мас.% (от общей реакционной массы)Температура,
°СВремя, ч1.ОлеиноваяZnO 0,51554,38,295,92.ОлеиноваяMgO 0,51604,59,095,53.ОлеиноваяZnO 0,5 + MgO 0,51504,08,096,04.ОлеиноваяZnO 1,01453,85,597,35.ОлеиноваяZnO 2,01403,24,697,76.ОлеиноваяMgO 2,01454,14,397,87.ОлеиноваяMgO 0,25 + ZnO 0,2516557,896,18.ОлеиноваяMgO 1,0 + ZnO 1,01403,53,498,39.СтеариноваяZnO 0,51353,05,797,210.СтеариноваяMgO 0,51404,47,996,011.СтеариноваяZnO 1,0 + MgO 0,51303,54,497,812.СтеариноваяZnO 1,51303,03,498,313.СтеариноваяZnO 2,01302,82,298,914.СтеариноваяMgO 2,01353,54,098,015.СтеариноваяMgO 0,25 + ZnO 0,51352,77,796,1

Таблица 2КомпонентыСостав, мас.ч.Поливинилхлорид100100100100100100100100100100100100100100100Трехосновный сульфат свинца3,53,53,53,53,53,53,53,53,53,53,53,53,53,53,5Стерат кальция111111111111111Металлсодержащая смазка по примерам табл.1               10,5--------------2-0,5-------------3--0,5------------4---0,75-----------5----0,25----------6-----1,5---------7------0,5--------8-------0,25-------9--------0,5------10---------0,5-----11----------0,75----12-----------1,5---13------------0,5--14-------------0,75-15--------------0,25Показатель текучести расплава, Т=200°С, Р=21,6 кгс, г/10 мин4,24,64,95,34,66,54,54,44,13,85,46,94,95,84,2Термостабильность, Т=185°С951001201301171351061239289140152146159115

Изобретение относится к смазкам для поливинилхлоридных композиций, которые могут применяться при производстве жестких, полужестких и мягких материалов. Металлсодержащие смазки получают в одну стадию, взаимодействием олеиновой или стеариновой кислоты с глицерином при мольном соотношении 1:1 в присутствии 0,5-2,0 мас.% от общей реакционной массы оксида цинка или оксида магния, или их двухкомпонентной смеси при их массовом соотношении 0,25-1:0,25-1 при 130-160°С в течение 4-5 часов. Процесс ведут до достижения кислотного числа реакционной массы не более 10 мг КОН/г. Технический результат - упрощение, удешевление и повышение выхода целевого продукта, снижение температуры и сокращение время синтеза; смазка для поливинилхлорида обеспечивает хорошую текучесть расплава и высокую термостабильность полимерной композиции за счет содержания в составе смазки карбоксилатов цинка и магния. 2 з.п. ф-лы, 2 табл.

1. Способ получения металлсодержащих смазок для поливинилхлорида взаимодействием высшей монокарбоновой кислоты с глицерином при мольном соотношении 1:1 в присутствии оксидов металлов или их двухкомпонентных смесей в количестве 0,5-2,0% от общей реакционной массы, при нагревании и интенсивном перемешивании, с отгоном реакционной воды, без дополнительных стадий нейтрализации, отмывки, осветления и осушки полученного продукта, отличающийся тем, что в качестве высшей монокарбоновой кислоты используют олеиновую или стеариновую кислоту и процесс взаимодействия олеиновой или стеариновой кислоты с глицерином проводят при 130-16°С в течение 4-5 ч.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве оксидов металлов используют ZnO, MgO или их смеси при массовом соотношении 0,25-1:0,25-1.3. Способ по п.1, отличающийся тем, что процесс ведут до достижения кислотного числа реакционной массы не более 10 мг КОН/г.