Пластифицирующая композиция полифункционального действия для хлорсодержащих полимеров и способ её получения Российский патент 2021 года по МПК C08K5/11 C07C67/08 C08G63/02 C08G63/82 

Описание патента на изобретение RU2762325C1

Изобретение относится к органической химии и химии полимеров, в частности, и представляет собой усовершенствованный способ получения комплексных добавок для хлорсодержащих полимеров (поливинилхлорид, сополимеры винилхлорида, хлорированный поливинилхлорид и др.), может быть использовано при переработке композиций хлорсодержащих полимеров в различные изделия.

Известна пластифицирующая композиция, содержащая полимерные сложные эфиры дикарбоновых кислот и диалкиловые сложные эфиры терефталевой кислоты (Патент РФ №2706647 19.11.2019). Пластифицирующая композиция отличается высокой совместимостью с пластифицируемыми полимерами и отсутствием или низкой склонностью к испарению и/или экссудации во время применения. Однако данная композиция не обеспечивает комплексное действие в поливинилхлоридной композиции.

Известна стабилизирующая система для галогенсодержащих полимеров (Патент РФ №2355716; 20.05.2009) в виде смеси полиалкиленгликоля и перхлоратной соли, которая обеспечивает заявленное действие, но при ее использовании не достигается комплексного эффекта: пластифицирующего, стабилизирующего и смазки.

Известен способ получения металлсодержащей смазки для поливинилхлоридной композиции (Патент РФ №2644898; 14.02.2018), заключающийся во взаимодействии олеиновой или стеариновой кислот с глицерином в присутствии гидроксида кальция с отгоном реакционной воды в виде азеотропа с толуолом при 110°С в течение 1 часа при мольном соотношении кислота: глицерин: гидроксид кальция, равном 4:2:1.

Однако данный способ позволяет получить только стабилизирующие добавки с содержанием соединений кальция. Для обеспечения комплексного воздействия на поливинилхлорид по различным механизмам стабилизации m необходимо дополнительное внесение первичных стабилизаторов, например, в виде соединений цинка.

Известен способ получения комплексных стабилизаторов поливинилхлорида (Патент РФ №1809600; 27.03.1996), заключающийся во взаимодействии оксида цинка и гидроксида кальция с синтетическими жирными кислотами (СЖК), а затем со стеариновой кислотой при температуре 40-55°С. Однако получаемые согласно изобретению стабилизаторы выделяются в виде порошков, что усложняет производственный процесс изготовления ПВХ-композиции, приводит к запыливанию и создает необходимость в дополнительной стадии диспергирования стабилизатора.

Прототипом изобретения является способ получения комплексных стабилизаторов поливинилхлорида (АС №601276; 05.04.1978), заключающийся во взаимодействии карбоновых кислот или их ангидридов с окисями или гидроокисями металлов в присутствии добавок. Несмотря на хорошие показатели получаемых продуктов и обеспечение заявленного действия, разработанный способ характеризуется сложностью воспроизведения процесса.

Рецептура ПВХ-композиции всегда содержит некоторое количество ингредиентов, обеспечивающих различные необходимые качества. Кроме того, наиболее часто используемые металлические мыла склонны к пылеобразованию и по этой причине небезопасны с точки зрения промышленной гигиены. Поэтому желательно найти комбинации, чтобы повысить эффективность известных стабилизаторов, смешивая их с другими добавками, с целью получения синергетического эффекта. Для оптимизации получения ПВХ-композитов с современными требованиями необходимы комплексные функциональные добавки.

Задачей, решаемой в настоящем изобретении, является получение пластифицирующей композиции полифункционального действия для хлорсодержащих полимеров на основе эфиров алифатических дикарбоновых кислот. Получаемая композиция в составе ПВХ-пластиката обеспечивает комплексное действие: пластификацию, стабилизацию по двум механизмам и в качестве смазки.

При этом изобретение способствует расширению ассортимента добавок для полимерных изделий, улучшению их качества и является экологичным.

Для решения задачи в настоящем изобретении в качестве пластифицирующей композиции предложена смесь пластификатора (формула 1) и металлсодержащей стабилизирующей смазки (формула 2)

где В - алкилен C1-C8 циклического или нециклического строения либо его отсутствие;

в случае симметричных эфиров дикарбоновых кислот: R1=R2=[CH(R)-CH2-O]n-R3, где R=Н или СН3, R3=Alk или Ar, n=1,0…4,0; Alk - радикал С410, Ar - радикал С613;

в случае несимметричных эфиров дикарбоновых кислот: R1=[CH(R)-CH2-O]n-R3, где R=Н или СН3, R3=Alk или Ar; R2=Alk, Ar, [CH(R)-CH2-O]x-R4, где R=Н или СН3, R4=Alk или Ar, х=1,0…4,0; Alk - радикал С410, Ar - радикал С613.

где В - алкилен C1-C8 циклического или нециклического строения либо его отсутствие;

R1=[CH(R)-CH2-O]n-R3, где R=H или CH3, R3=Alk или Ar, n=1,0…4,0; Alk-радикал С410, Ar - радикал С6-C13;

Me=Ca, Zn, Mg, Ba, Sn, Pb, Cd;

R2=R1 или R2=Alk, Ar, [CH(R)-CH2-O]x-R4, где R=H или CH3, R4=Alk или Ar, x=1,0…4,0; Alk-радикал C410, Ar - радикал С6-C13.

Поставленная задача в части способа достигается тем, что пластификатор и металлсодержащую смазку получают совместно, без выделения промежуточных продуктов, взаимодействием дикарбоновой кислоты с оксиалкилированным спиртом или смесью оксиалкилированных спиртов при мольном соотношении 1:1,85 в присутствии катализатора оксида CaO, ZnO, MgO, BaO, SnO, PbO, CdO или гидроксида этих металлов, или их двух- или трехкомпонентной смеси в любом соотношении в количестве 0,8-1,0% мас. от обшей реакционной массы при 110-120°С в течение 2,5-3 часов, последующем прибавлении многоатомного спирта и дополнительного количества щелочного агента до 3,0% мас. от обшей реакционной массы.

Использование оксидов CaO, ZnO, MgO, BaO, SnO, PbO, CdO или их гидроксидов в качестве катализаторов этерификации позволяет избежать дополнительных стадий нейтрализации, отмывки, осветления и способствует получению более качественных продуктов. При этом применяемые в качестве катализаторов процесса соединения металлов входят в состав целевого продукта в виде соответствующих солей.

Сущность изобретения поясняется следующими примерами, которые не должны толковаться как ограничение рамок настоящего изобретения.

Пример получения 1.

В химический реактор, снабженный мешалкой, термометром, обратным холодильником, насадкой Дина-Старка и патрубком для продувки азота, загружают бутоксиэтанол 1310 г (11,1 моль), толуол и адипиновую кислоту 876 г (6 моль), катализатор оксид цинка 21,9 г (1 мас. % от общей реакционной массы). Реакционную массу нагревают до температуры содержимого в реакторе 110-120°С. Реакцию проводят в течение 2,5-3 ч до полного прекращения расчетного количества воды в виде азеотропа с толуолом. Затем добавляют 80-110 г (0,3-0,4 моль) пентаэритрита и содержимое реактора охлаждают до температуры 70-80°С, далее засыпают 33 г (0,45 моль) гидроксида кальция. Смесь перемешивают в течение 30 мин. Продукт реакции фильтруют и сушат. Выход 98%.

Пример получения 2. Синтез проводят посредством осуществления операций, описанных в примере получения 1, за исключением использования оксипропилированного бутанола вместо оксиэтилированного бутанола. Выход 97,2%.

Пример получения 3. Синтез проводят посредством осуществления операций, описанных в примере получения 1, за исключением использования оксипропилированного бутанола (степень оксипропилирования - 2,8) вместо оксиэтилированного бутанола, оксида кадмия вместо оксида цинка. Выход 97,5%.

Пример получения 4. Синтез проводят посредством осуществления операций, описанных в примере получения 1, за исключением использования оксиэтилированного гептанола (степень оксипропилирования - 2) вместо оксиэтилированного бутанола. Выход 97,9%.

Пример получения 5. Синтез проводят посредством осуществления операций, описанных в примере получения 1, за исключением использования оксипропилированного изооктанола (степень оксипропилирования - 2) вместо оксиэтилированного бутанола, глицерина вместо пентаэритрита. Выход 97,9%.

Пример получения 6. Синтез проводят посредством осуществления операций, описанных в примере получения 1, за исключением использования оксиэтилированного циклопентанола вместо оксиэтилированного бутанола, оксида кадмия вместо оксида цинка, пропиленгликоля вместо пентаэритрита. Выход 98,1%.

Пример получения 7. Синтез проводят посредством осуществления операций, описанных в примере получения 1, за исключением использования оксипропилированного циклогексилкарбинола вместо оксиэтилированного бутанола, оксида олова вместо оксида цинка, этиленгликоля вместо пентаэритрита. Выход 98,5%.

Пример получения 8. Синтез проводят посредством осуществления операций, описанных в примере получения 1, за исключением использования оксиэтилированного циклогептилкарбинола вместо оксиэтилированного бутанола, оксида свинца вместо оксида цинка, сорбита вместо пентаэритрита. Выход 97,9%.

Пример получения 9. Синтез проводят посредством осуществления операций, описанных в примере получения 1, за исключением использования смеси 6 моль оксиэтилированного бутанола и 5,1 моль н-бутанола, гидроксида олова вместо оксида цинка, ксилита вместо пентаэритрита. Выход 97,6%.

Пример получения 10. Синтез проводят посредством осуществления операций, описанных в примере получения 9, за исключением использования гидроксида цинка вместо оксида цинка, гидроксида магния вместо гидроксида кальция. Выход 96,9%.

Пример получения 11. Синтез проводят посредством осуществления операций, описанных в примере получения 10, за исключением использования смеси 6 моль оксиэтилированного бутанола (степень оксиэтилирования - 1,6) и 5,1 моль оксиэтилированного бутанола, гидроксида бария вместо оксида цинка. Выход 97,5%.

Пример получения 12. Синтез проводят посредством осуществления операций, описанных в примере получения 10, за исключением использования смеси 6 моль оксипропилированного бутанола (степень оксиэтилирования - 1) и 5,1 моль оксиэтилированного бутанола. Выход 96,9%.

Пример получения 13. Синтез проводят посредством осуществления операций, описанных в примере получения 1, за исключением использования в качестве катализатора оксид бария и смеси 6 моль оксипропилированного бутанола (степень оксипропилирования - 2,2) и 5,1 моль оксиэтилированного бутанола, гидроксида кадмия вместо оксида цинка. Выход 98,2%.

Пример получения 14. Синтез проводят посредством осуществления операций, описанных в примере получения 1, за исключением использования смеси 6 моль оксипропилированного гексанола (степень оксипропилирования - 1) и 5,1 моль изооктанола, гидроксида магния вместо гидроксида кальция. Выход 98,3%.

Пример получения 15. Синтез проводят посредством осуществления операций, описанных в примере получения 14, за исключением использования смеси 6 моль нонанола и 5,1 моль оксиэтилированного пентанола, гидроксида магния вместо гидроксида кальция. Выход 98%.

Пример получения 16. Синтез проводят посредством осуществления операций, описанных в примере получения 14, за исключением использования смеси 6 моль деканола и 5,1 моль оксиэтилированного циклопентанола, гидроксида бария вместо гидроксида кальция. Выход 98,3%.

Пример получения 17. Синтез проводят посредством осуществления операций, описанных в примере получения 1, за исключением использования в качестве катализатора оксида магния, смеси 6 моль оксиэтилированного циклопентанола (степень оксипропилирования - 3,2) и 5,1 моль деканола. Выход 98,2%.

Пример получения 18. Синтез проводят посредством осуществления операций, описанных в примере получения 1, за исключением использования смеси 6 моль оксипропилированного циклогексилкарбинола и 5,1 моль циклогексилкарбинола, гидроксида бария вместо гидроксида кальция. Выход 98,7%.

Пример получения 19. Синтез проводят посредством осуществления операций, описанных в примере получения 1, за исключением использования смеси 6 моль оксипропилированного изопентанола (степень оксипропилирования - 3,8) и 5,1 моль оксиэтилированного изопентанола (степень оксиэтилирования - 2,2). Выход 98,6%.

Пример получения 20. Синтез проводят посредством осуществления операций, описанных в примере получения 1, за исключением использования в качестве катализатора гидроксида кадмия, смеси 6 моль оксипропилированного изононанола (степень оксипропилирования - 2,4) и 5,1 моль оксипропилированного циклопропилкарбинола (степень оксипропилирования - 2,4), гидроксида магния вместо гидроксида кальция. Выход 98,5%.

Пример получения 21. Синтез проводят посредством осуществления операций, описанных в примере получения 1, за исключением использования смеси 6 моль оксиэтилированного изопентанола со степенью оксиэтилирования - 3,8 и 5,1 моль оксиэтилированного изопентанола со степенью оксиэтилирования - 1,8. Выход 98,4%.

Пример получения 22. Синтез проводят посредством осуществления операций, описанных в примере получения 1, за исключением использования в качестве катализатора смеси оксида цинка и гидроксида магния, смеси 6 моль оксипропилированного циклобутиларбинола со степенью оксипропилирования - 3,6 и 5,1 моль оксипропилированного циклобутиларбинола со степенью оксипропилирования - 1,2, гидроксида магния вместо гидроксида кальция. Выход 98,2%.

Пример получения 23. Синтез проводят посредством осуществления операций, описанных в примере получения 2, за исключением использования малоновой кислоты вместо адипиновой. Выход 97%.

Пример получения 24. Синтез проводят посредством осуществления операций, описанных в примере получения 8, за исключением использования малоновой кислоты вместо адипиновой. Выход 98,5%.

Пример получения 25. Синтез проводят посредством осуществления операций, описанных в примере получения 19, за исключением использования малоновой кислоты вместо адипиновой. Выход 98,4%.

Пример получения 26. Синтез проводят посредством осуществления операций, описанных в примере получения 21, за исключением использования малоновой кислоты вместо адипиновой. Выход 98,3%.

Пример получения 27. Синтез проводят посредством осуществления операций, описанных в примере получения 4, за исключением использования янтарной кислоты вместо адипиновой. Выход 98,0%.

Пример получения 28. Синтез проводят посредством осуществления операций, описанных в примере получения 7, за исключением использования янтарной кислоты вместо адипиновой. Выход 97,9%.

Пример получения 29. Синтез проводят посредством осуществления операций, описанных в примере получения 21, за исключением использования янтарной кислоты вместо адипиновой. Выход 98,4%.

Пример получения 30. Синтез проводят посредством осуществления операций, описанных в примере получения 4, за исключением использования глутаровой кислоты вместо адипиновой. Выход 98,5%.

Пример получения 31. Синтез проводят посредством осуществления операций, описанных в примере получения 5, за исключением использования глутаровой кислоты вместо адипиновой. Выход 97,7%.

Пример получения 32. Синтез проводят посредством осуществления операций, описанных в примере получения 16, за исключением использования глутаровой кислоты вместо адипиновой. Выход 98,8%.

Пример получения 33. Синтез проводят посредством осуществления операций, описанных в примере получения 17, за исключением использования пимелиновой кислоты вместо адипиновой. Выход 98,6%.

Пример получения 34. Синтез проводят посредством осуществления операций, описанных в примере получения 22, за исключением использования пимелиновой кислоты вместо адипиновой. Выход 98,4%.

Пример получения 35. Синтез проводят посредством осуществления операций, описанных в примере получения 2, за исключением использования субериновой кислоты вместо адипиновой. Выход 98,2%.

Пример получения 36. Синтез проводят посредством осуществления операций, описанных в примере получения 13, за исключением использования субериновой кислоты вместо адипиновой. Выход 98,2%.

Пример получения 37. Синтез проводят посредством осуществления операций, описанных в примере получения 17, за исключением использования азелаиновой кислоты вместо адипиновой. Выход 98,7%.

Пример получения 38. Синтез проводят посредством осуществления операций, описанных в примере получения 5, за исключением использования себациновой кислоты вместо адипиновой. Выход 98,5%.

Пример получения 39. Синтез проводят посредством осуществления операций, описанных в примере получения 4, за исключением использования циклопентандикарбоновой кислоты вместо адипиновой. Выход 98,1%.

Пример получения 40. Синтез проводят посредством осуществления операций, описанных в примере получения 16, за исключением использования циклопентандикарбоновой кислоты вместо адипиновой. Выход 98,3%.

Пример получения 41. Синтез проводят посредством осуществления операций, описанных в примере получения 21, за исключением использования циклогександикарбоновой кислоты вместо адипиновой. Выход 98,4%.

Пример получения 42. Синтез проводят посредством осуществления операций, описанных в примере получения 6, за исключением использования циклогептандикарбоновой кислоты вместо адипиновой. Выход 98,2%.

Для оценки эффективности пластифицирующих композиций получали образцы пленок с использованием базовой рецептуры. Состав базовой рецептуры ПВХ-композиции: ПВХ-С - 100 мас. ч., пластифицирующая смесь согласно изобретению - 43 мас. ч., эпоксидированное соевое масло - 2 мас. ч. Физико-механические испытания ПВХ-пленок проводились по ГОСТ 9998-86. Получаемые пленки оценивали по показателям перерабатываемости и эксплуатационным характеристикам, данные о которых приведены в таблице.

Заявляемая композиция в составе ПВХ-пластиката обеспечивает комплексное действие: пластификацию, стабилизацию по двум механизмам и в качестве смазки, при сохранении физико-механических характеристик согласно нормам.

Заявляемый способ получения композиции полифункционального действия с применением в качестве катализатора оксидов CaO, ZnO, MgO, BaO, SnO, PbO, CdO или гидроксидов этих металлов, или их двух- или трехкомпонентной смеси в любом соотношении в количестве 0,8-1,0% мас. от обшей реакционной массы позволяет более эффективным способом получить композицию, обеспечивающую комплексное действие.

Похожие патенты RU2762325C1

название год авторы номер документа
Сложноэфирное соединение, пластифицирующая композиция на его основе, способ получения пластифицирующей композиции и ПВХ-композиция, содержащая сложноэфирное соединение или пластифицирующую композицию 2020
  • Мазитова Алия Карамовна
  • Вихарева Ирина Николаевна
  • Аминова Гулия Карамовна
  • Ахметов Ильшат Рависович
  • Салов Александр Сергеевич
RU2776848C2
ПЛАСТИФИКАТОР ДЛЯ КОМПОЗИЦИЙ НА ОСНОВЕ ПОЛИВИНИЛХЛОРИДА 2019
  • Мазитова Алия Карамовна
  • Аминова Гулия Карамовна
  • Вихарева Ирина Николаевна
  • Сухарева Ирина Александровна
  • Зарипов Ильназ Ильгизович
  • Ахметов Ильшат Рависович
RU2716691C1
ПЛАСТИФИКАТОР ПОЛИВИНИЛХЛОРИДА 2015
  • Мазитова Алия Карамовна
  • Аминова Галия Фатыховна
  • Азнабаев Шаукат Талгатович
  • Маскова Альбина Рафитовна
  • Степанова Лена Булатовна
  • Абдрахманова Карина Наилевна
RU2573571C1
ПЛАСТИФИКАТОР ДЛЯ РЕЗИН И КАУЧУКОВ 2022
  • Мазитова Алия Карамовна
  • Вихарева Ирина Николаевна
  • Аминова Гулия Карамовна
RU2798935C1
ФТАЛАТНЫЙ ПЛАСТИФИКАТОР ПОЛИВИНИЛХЛОРИДА 2018
  • Мазитова Алия Карамовна
  • Аминова Гулия Карамовна
  • Маскова Альбина Рафитовна
  • Буйлова Евгения Андреевна
  • Давлетшин Эльвир Гайсович
RU2680392C1
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МАХРОВОЙ ТКАНИ 2020
  • Марковец Татьяна Владимировна
  • Ковальчук Людмила Сергеевна
  • Акулова Людмила Константиновна
  • Бадьина Нина Валентиновна
  • Силина Татьяна Викторовна
RU2756592C1
БИТУМНЫЕ ПРОДУКТЫ, ИХ СМЕСЬ С ЗАПОЛНИТЕЛЯМИ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ 2006
  • Баррето Жиль
  • Фрабуле Лоик
RU2403273C2
ПЛАСТИФИКАТОР ПОЛИВИНИЛХЛОРИДА 2014
  • Мазитова Алия Карамовна
  • Нафикова Райля Фаатовна
  • Аминова Гулия Карамовна
  • Маскова Альбина Рафитовна
  • Буйлова Евгения Андреевна
RU2561922C1
Способ получения гидроксилсодержащего сырья для жестких заливочных пенополиуретанов 1991
  • Аршаница Александр Стратонович
  • Громова Мая Филипповна
  • Телышева Галина Максимовна
  • Тараканов Георгий Олегович
  • Севастьянова Алла Петровна
SU1792941A1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛИОКСИАЛКИЛЕНПОЛИОЛОВ (ВАРИАНТЫ) 1998
  • Макданьел Кеннет Г.
  • Перри Марк Дж.
  • Хейз Джон Э.
RU2245344C2

Реферат патента 2021 года Пластифицирующая композиция полифункционального действия для хлорсодержащих полимеров и способ её получения

Изобретение относится к пластифицирующей композиции полифункционального действия для хлорсодержащих полимеров на основе эфиров алифатических дикарбоновых кислот и к способу ее получения. Способ получения пластифицирующей композиции полифункционального действия для хлорсодержащих полимеров осуществляется без выделения промежуточных продуктов взаимодействием дикарбоновой кислоты с оксиалкилированным спиртом или смесью оксиалкилированных спиртов при мольном соотношении 1:1,85 в присутствии катализатора оксида CaO, ZnO, MgO, BaO, SnO, PbO, CdO или гидроксида этих металлов, или их двух- или трехкомпонентной смеси в любом соотношении в количестве 0,8-1,0 мас.% от обшей реакционной массы при температуре 110-120° С в течение 2,5-3 часов, последующем прибавлении многоатомного спирта и дополнительного количества щелочного агента до 3,0 мас.% от обшей реакционной массы. Задача изобретения - получение пластифицирующей композиции полифункционального действия для хлорсодержащих полимеров на основе эфиров алифатических дикарбоновых кислот. Получаемая композиция в составе ПВХ-пластиката обеспечивает комплексное действие: пластификацию, стабилизацию по двум механизмам и в качестве смазки. Кроме того, изобретение решает задачу расширения ассортимента добавок для полимерных изделий. 2 н.п. ф-лы, 1 табл., 42 пр.

Формула изобретения RU 2 762 325 C1

1. Способ получения пластифицирующей композиции полифункционального действия для хлорсодержащих полимеров, осуществляемый без выделения промежуточных продуктов взаимодействием дикарбоновой кислоты с оксиалкилированным спиртом или смесью оксиалкилированных спиртов при мольном соотношении 1:1,85 в присутствии катализатора оксида CaO, ZnO, MgO, BaO, SnO, PbO, CdO или гидроксида этих металлов, или их двух- или трехкомпонентной смеси в любом соотношении в количестве 0,8-1,0 мас.% от обшей реакционной массы при температуре 110-120°С в течение 2,5-3 часов, последующем прибавлении многоатомного спирта и дополнительного количества щелочного агента до 3,0 мас.% от обшей реакционной массы.

2. Пластифицирующая композиция полифункционального действия для хлорсодержащих полимеров, полученная способом по п. 1.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2021 года RU2762325C1

ФАЙЗУЛЛИНА ГАЛИЯ ФАТЫХОВНА "РАЗРАБОТКА МАСЛОБЕНЗОСТОЙКИХ ПВХ-ПЛАСТИКАТОВ НА ОСНОВЕ НОВЫХ НЕСИММЕТРИЧНЫХ ФТАЛАТНЫХ ПЛАСТИФИКАТОРОВ" Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук, Уфа, 2017
Нафикова Райля Фаатовна "Металлсодержащие добавки полифункционального действия для поливинилхлоридных композиций", Диссертация на

RU 2 762 325 C1

Авторы

Мазитова Алия Карамовна

Вихарева Ирина Николаевна

Аминова Гулия Карамовна

Даты

2021-12-17Публикация

2020-08-04Подача