Способ обработки каучуковой крошки Советский патент 1992 года по МПК C08C3/00 C08F136/08 C08C19/12 

(Л

С

Использование: производство модифицированных синтетических полипропиленовых каучуков. Каучуки используются для получения резинотехнических изделий. Сущность изобретения: полиизопреновую крошку хлорируют в водной среде. В качестве водной среды используют водный раствор хлористого натрия, электрохимически обработанный в анодной камере диафрагме иного электролизера до содержания активного хлора 30 0-1000 мг/л. 4 табл.

Изобретение относится к производству модифицированных синтетических каучуков (СК) путем хлорирования, и может быть использовано для получения резиновых смесей.

Известны способы хлорирования цис- 1,4-полиизопрена и других каучуков путем пропускания газообразного хлора через раствор каучука в хлорсодержащем растворителе, либо через латекс для натурального каучука и эмульсионных каучуков, или через тонкую пленку полимера, полученную из растворов.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ для получения неслипающейся крошки каучуков СКС-ЗОАРК, СКС-ЗОАР, СКМ-15, СКН-40М. Хлорированию подвергается сырая крошка каучука диаметром 8 мм путем барботирова- ния хлора через перемешиваемую водную пульпу каучука. Ступень хлорирования.варьируют, изменяя продолжительность процесса от 15 до 30 мин. Затем гранулы отделяют от воды, промывают 5%-ным раствором карбоната натрия и водой до нейтральной реакции, сушат в вакуумной сушилке при 95-100° С до содержания влаги не более 0,4%.

Известные методы хлорирования каучуков предусматривают использование газообразного хлора, который, растворяясь в воде или другом растворителе, обеспечивает протекание процесса хлорирования.

Данные по растворимости хлора в воде приведены в табл. 1.

Растворимость хлора в органических растворителях значительно выше. Получение насыщенных растворов хлора в воде и в органических растворителях требует значительных количеств газообразного хлора. Кроме того, при хлорировании хлор используется с низкой эффективностью. Так, 1 л

vi

го

00

Ю

- о

водной пульпы каучука при 20-40° С должен содержать 4000-7000 мг хлора. Обработка 1 л хлорирующего раствора 100 г каучука до содержания хлора 0,4 мас.% приводит к поглощению 400 мг хлора, что составляет 10% и меньше от исходного количества.

Растворение хлора в воде сопровождается накоплением в растворе соляной и хлорноватистой кислот. Наличие соляной кислоты в хлорирующем растворе способно повлечь присоединение хлористого водорода к каучуку, что, в свою очередь, может повлиять на качественные показатели каучука.

Известные методы хлорирования каучу- :ков предусматривают использование газообразного хлора, являющегося токсичным веществом, использование его в промышленности требует сложного комплекса мероприятий, направленных на охрану труда. Кроме того, использование газообразного хлора может повлечь значительное количество вредных выбросов в атмосферу.

Цель изобретения - повышение эффективности поглощения хлора крошкой каучу- ка в водной пульпе при одновременном снижении расхода хлора, улучшении условий труда и уменьшении объема вредных выбросов в окружающую среду.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу обработки крошки каучука хлором в перемешиваемой водной среде в качестве жидкой фазы водной среды берут 1-2%-ный водный раствор хлористого натрия, предварительно электрохимически обработанного в анодной камере диафраг- менного электролизера (электроактиватора) до достижения содержания активного хлора 300-1000 мг/л.

Для электрохимической обработки рас- твора хлористого натрия используют проточный электроактиватор производительностью до 500 л раствора в 1 ч. Активатор представляет собой два коаксиальных цилиндра с крышками на торцах. Цилиндры выполнены из титана и используются в качестве электродов. Рабочая поверхность электродов покрыта окисью рутения. Площадь внутреннего и внешнего электродов 0,074 и 0,086 м2 соответственно. Межэлектродное пространство, объемом 0,5 л разделено диафрагмой из микропористого полиэтилена на анодную и катодную камеры. Электроактиватор устанавливается вертикально. Через штуцер в нижней крышке в камеры электроактиватора подают исходный раствор хлористого натрия. Через два штуцера в верхней крышке отводят электрохимически обработанный раствор из анодной и катодной камер. Обработку ведут при силе тока 50-200 А.

Концентрации активного хлора свыше 1000 мг/л были достигнуты при значительных энергозатратах, что, в свою очередь, вызвало сильный разогрев оборудования и хлорирующего раствора. Хлорирование крошки каучука электрохимически обработанным раствором с содержанием хлора менее 300 мг/л не обеспечивает получение неслипающейся крошки.

Пример1.В металлический реактор емкостью 3 л загружают 300 г крошки СКИ-3, нарезанной из брикета и сразу помещенной в холодную воду. Речь идет о крошке с неразвитой поверхностью, т.е. уже подсушенной. Через реактор пропускают поток электрохимически обработанного 1-2%-но- го раствора хлористого натрия с содержанием активного хлора 300 мг/л. Расход раствора - 10 л/ч, время хлорирования 0,5 ч. По окончанию хлорирования через реактор пропускают воду для промывки крошки. Реактор вскрывают, крошку выгружают и сушат при 70° С в токе азота до содержания влаги 0,4%. .Сухую крошку испытывают на слипаемость. Последнюю оценивают по прочности при растяжении образцов каучу- ки из крошки, сформированных в блок в разъемной капсуле под действием уплотняющей нагрузки 55 г Па в течение 24 ч при 20° С. Образцы хлорированной крошки каучука анализируют на содержание хлора согласно ТУ. Раствор хлористого натрия электрохимически обработанный в анодной камере анализируют на содержание хлора согласно методике.

Данные по концентрации хлора в хлорирующем растворе, содержанию хлора в каучуке, общему количеству хлора в растворе, количеству хлора поглощенного каучуком, степень поглощения хлора каучуком, характеризуемая отношением количества хлора поглощенного каучуком к общему количеству хлора в растворе, а также данные по сливаемости приведены в табл. 2; результаты физико-механических испытаний крошки СКИ-3 и стандартных резин на ее основе приведены в табл. 3.

П р и м е р 2. Процесс осуществляют аналогично примеру 1. Обработку крошки проводят раствором с содержанием активного хлора 650 мг/л.

ПримерЗ . Обработку крошки проводят по примеру 1 раствором с содержанием активного хлора 1000 мг/л,

П р и м е р 4. Обработку крошки проводят по примеру 1 раствором с содержанием

активного хлора 250 мг/л. Ниже нижнего предела содержания активного хлора.

П р и м е р 5 (известный). В трехгорлую колбу, снабженную мешалкой, термометром и газоподводящей труокой, заливают 1 л воды и пропускаютток хлора до содержания хлора в растворе 7000 мг/л. В колбу загружают 60 г крошки СКИ-3 и перемешивают в течение 30 мин. Крошку выгружают, промывают водой, далее аналогично примеру 1.

Данные табл. 2 показывают, что хлорирование крошки СКИ-3 электрохимически обработанным в анодной камере 1-2%-ным раствором хлористого натрия с содержанием активного хлора 300-1000 мг/л приводит к получению неслипающейся крошки каучука с содержанием хлора 0,18-0,41 мас.%, при этом степень поглощения хлора составляет 25-36%. Соответствующая величина для известного способа составляет 16%, причем концентрация активного хлора в хлорирующем растворе 7000 мг/л.

Согласно табл. 3 показатели физико-механических свойств каучуков и стандартных резин соответствуют нормативам, установленным ГОСТ для группы высшей категории качества, Причем показатели пластичности и условной прочности при растяжении при 100° С для крошки, обработанной по предлагаемому способу, выше, чем для крошки, обработанной известным способом. Кроме того, физико-механические свойства крошки, обработанной предлагаемым способом, в большей степени соответствуют свойствам контрольного образца, чем свойства крошки, обработанной известным способом, что свидетельствует о большей технологичности при дальнейшей переработке крошки, прохлорированной предлагаемым способом.

Согласно известному способу используют в качестве сырья газообразный хлор. В предлагаемом способе в качестве сырья используют минеральную соль-хлористый натрий, что должно способствовать улучшению условий труда и уменьшению количества вредных выбросов в окружающую среду по сравнению с известным.

Можно хлорировать и крошку, полученную на стадии водной дегазации полимери- зата полиизопрена, т.е. крошку с сильно развитой поверхностью. В этом случае крошка извлекает из электрохимически обработанного раствора хлористого натрия значительно большие количества хлора.

В табл. 4 приведены данные по процессу хлорирования 100 г крошки СКИ-3, полученной при водной дегазации полимериза- та.

Из табл. 4 следует, что при хлорировании крошки каучука с сильно развитой поверхностью свойство неслипаемости не достигается. В данном случае хлорированный СКИ-3 приобретает другие физико-механические свойства: бензомаслостойкость, газонепроницаемость, негорючесть, и т.д.,

которые необходимы для получения других типов резин, например шлангов, камер для автотракторной техники или для производства герметиков. Для подобной продукции неслипаемость является нежелательным

свойством, так как герметики должны обладать хорошей слипаемостью, т.е. иметь хорошую адгезию.

Таким образом, при применении к любой крошке каучука как из брикета, так и к

крошке, полученной на стадии водной дегазации полимеризата, достигается различный результат в отношении свойств продуктов хлорирования.

Таким образом, хлорирование крошки

СКИ-3 путем обработки хлором в перемешиваемой водной пульпе с использованием в качестве жидкой фазы 1-2%-ного водного раствора хлористого натрия, электрохимически обработанного в анодной камере диафрагменного злектролизера, позволяет повысить эффективность поглощения хлора при одновременном снижении расхода хлора, улучшении условий труда, уменьшении объема вредных выбросов в окружающую

среду и повышении технологичности крошки СКИ-3 в процессе дальнейшей переработки.

Экономическая эффективность (в отношении продуктов по примерам 1-3) может

быть обусловлена исключением стадии брикетирования каучука на заводах СКИ и повторной грануляции на предприятиях, использующих каучук в качестве сырья.

45

Формула изобретения

Способ обработки каучуковой крошки путем хлорирования крошки каучука в водной среде при перемешивании, отличающ и и с я тем, что, с целью повышения эффективности поглощения хлора крошкой каучука, в качестве водной среды используют водный раствор хлористого натрия, электрохимически обработанный в анодной

камере диафрагменного электролизера до содержания активного хлора 300-1000 мг/л, при этом в качестве крошки каучука используют полиизопреновую крошку.

Т а б л и ц а 1

15

Таблица2

- пластичность соответствует 1 -и группе высшей категории качества. - номера образцов 1-5 соответствуют продуктам по примерам 1-5.

ТаблицаЗ

Таблица4