Пластификатор для резин на основе полярных каучуков

Изобретение относится к резиновой промышленности, в частности к пластификатору для резиновых смесей на основе полярных каучуков. Получают пластификатор для резин на основе полярных каучуков из отходов спиртового производства, фталевого ангидрида и катализатора тетрабутоксититана. В качестве отходов спиртового производства используют смесь спиртов этилового, изобутилового и изоамилового, полученных в результате предварительной перегонки отходов производства этилового спирта при следующем соотношении компонентов, мас.%: смесь спиртов этилового, изобутилового, изоамилового - 65,79, фталевый ангидрид - 32,89, тетрабутоксититан - 1,32.

Изобретение позволяет расширить ассортимент пластификаторов, улучшить экологию окружающей среды, уменьшить потребление дефицитного и значительно более дорогого сложноэфирного пластификатора - дибутилфталата, снизить вымывание пластификатора из вулканизатов на основе полярных каучуков, уменьшить их набухание. 4 табл.

 

Изобретение относится к резиновой промышленности, в частности к пластификатору для резиновых смесей на основе полярных каучуков.

Ближайшим аналогом является статья (Болотина Л.М., Нагаткина Г.И., Куценко А.И. Получение дибутилфталата и дибутилсебацината в присутствии тетрабутоксититана. - Хим. пром., 1978, №8, с.20), в которой описана методика получения пластификатора, в частности, дибутилфталата. Данный пластификатор получали реакцией этерификации бутилового спирта со фталевым ангидридом в присутствии катализатора - тетрабутоксититана при атмосферном давлении. Также были выбраны оптимальные параметры синтеза дибутилфталата - мольные соотношения бутанол: фталевый ангидрид и оптимальная температура реакции этерификации.

Недостатком мономолекулярного дибутилфталата является недостаточно эффективное воздействие на композиционно неоднородные каучуки, в частности, бутадиен-нитрильные.

Задачей изобретения является получение пластификатора из отходов производства этилового спирта в виде соединений с разной длиной молекул, который мог бы пластифицировать различные композиционно неоднородные макромолекулы полярных полимеров.

Поставленная задача достигается тем, что получают пластификатор для резин на основе полярных каучуков, полученный взаимодействием спирта, фталевого ангидрида и катализатора тетрабутоксититана, новым является то, что в качестве спирта используют отходы спиртового производства - смесь спиртов этилового, изобутилового и изоамилового, полученную в результате предварительной перегонки высокомолекулярных отходов производства этилового спирта при следующем соотношении компонентов, маc.%:

смесь спиртов этилового, изобутилового, изоамилового 65,79

фталевый ангидрид 32,89

тетрабутоксититан 1,32

Технический результат заключается в том, что полученный пластификатор обеспечивает пластификацию полярных полимеров типа бутадиен-нитрильных, хлоропреновых, акрилатных, карбоксилатных каучуков, фторкаучуков и др., в отличие от широко известного дибутилфталата, и заключается в снижении вымывания пластификатора из вулканизатов, в уменьшении набухания вулканизатов, а также в улучшении экологии окружающей среды и расширении ассортимента пластификаторов.

Способ реализуется следующим образом.

Пластификатор готовили из смеси спиртов этилового, изобутилового и изоамилового, полученных в результате предварительной перегонки высокомолекулярного отхода производства спирта до 100°С, и фталевого ангидрида при мольном соотношении компонентов 1,5:1 (что соответствует 65,79 и 32,89 маc.%). В качестве катализатора этерификации применяли тетрабутоксититан в количестве 2% от массы фталевого ангидрида. В реактор, снабженный мешалкой и термометром, загружали фталевый ангидрид, смесь спиртов и катализатор. Реактор присоединяли к колонке, закрепляли шлифовые соединения, подавали воду в обратный холодильник и включали обогрев реакционной массы. Температуру нагрева регулировали таким образом, чтобы реакционная масса кипела умеренно и количество конденсата, стекающего из обратного холодильника в сепаратор, составляло 1-2 капли в секунду. За начало опыта принимали момент закипания реакционной массы. Процесс проводили при температуре 175°С в течение 5-6 ч. Вода, образовывающаяся в процессе этерификации, отгонялась в виде азеотропной смеси с н-бутиловым спиртом и накапливалась в нижней части сепаратора.

По окончании опыта полученный эфир-сырец охлаждали до комнатной температуры, добавляли 100 мл толуола и последовательно промывали 100 мл 5%-ного раствора карбоната натрия и 100 мл воды. После каждой промывки реакционной массе давали хорошо отстояться. Органический слой отделяли от воды и сушили над безводным хлоридом кальция. Фильтровали содержимое колбы. Летучие продукты из эфира-сырца отгоняли под вакуумом.

Полученный пластификатор содержит в своем составе этиловый, изобутиловый и изоамиловый эфиры фталевой кислоты в количестве 0,6 маc.%, 16,2 маc.% и 81,6 маc.% соответственно, а также хроматографически неопределенные компоненты - 1,6 маc.%. Основные свойства опытного пластификатора в сравнении с дибутилфталатом представлены в табл. 1.

При получении пластификатора варьировали мольные соотношения компонентов смесь спиртов: фталевый ангидрид, а также количество введенного катализатора.

Пример 1. Брали смесь спиртов: фталевый ангидрид в мольном соотношении 1,25: 1 (56,82: 42,61 маc.%) и тетрабутоксититан в количестве 1, 2 и 3% (что соответствует 0,57, 1,32 и 2,34 маc.%).

Пример 2. Брали смесь спиртов: фталевый ангидрид в мольном соотношении 1,5: 1 (65,79: 32,89 маc.%) и тетрабутоксититан в количестве 1, 2 и 3% (0,57, 1,32 и 2,34 маc.%).

Пример 3. Брали смесь спиртов: фталевый ангидрид в мольном соотношении 1,75: 1 (78,13: 19,53 маc.%) и тетрабутоксититан в количестве 1, 2 и 3% (0,57, 1,32 и 2,34 маc.%).

Далее пластификатор был испытан в резиновых смесях на основе полярных каучуков, в результате чего установлено оптимальное соотношение вышеназванных компонентов для данных резиновых смесей - смесь спиртов: фталевый ангидрид 65,79:32,89 маc.% (мольное соотношение 1,5:1) и 2% тетрабутоксититана.

Таблица 1
Показатели	ДБФ	Полученный пластификатор
1. Плотность при 20°С, кг/м3	1045-1049	1033±0,005
2. Массовая доля летучих, %	0,3	0,28±0,03
3. Температура вспышки, °С	168	168±2
4. Кислотное число, мг КОН/г	0,07	0,07±0,005
5. Число омыления, мг КОН/г	399-407	350-360

Таблица 2
Наименование ингредиентов	152-1	30-1	30-2	30-3	30-4
БНКС-18АМН	50	50	50	50	50
СКН-26 ПВХ 30	50	50	50	50	50
Сера	2,5	2,5	2,5	2,5	2,5
Сульфенамид Ц	1,8	1,8	1,8	1,8	1,8
Стеарин	2,0	2,0	2,0	2,0	2,0
Белила цинковые	4,0	4,0	4,0	4,0	4,0
Диафен ФП	2,0	2,0	2,0	2,0	2,0
ТУ П514	75	75	75	75	75
Мел ММС-1	30	30	30	30	30
ДБФ	20,0	-	5,0	10,0	15,0
Полученный пластификатор	-	20	15,0	10,0	5,0
ИТОГО	237,3	237,3	237,3	237,3	237,3

Таблица 3
Наименование	Условная прочность, Мпа	Относительное удлинение, %	Относительная остаточная деформация	Вымывание, %	Набухание, %
30-1 (предложенный)	14.7	230	14,0	-0,6	5,5
30-2	13,8	220	12,0	-0,8	6,4
30-3	13,7	200	12,0	-0,7	5,9
30-4	13,6	180	8,0	-0,7	6,0
152-1 (прототип)	13,4	170	8,0	-2,8	6,9

Таблица 4
Шифры резиновых смесей	24 часа	72 часа
Условная прочность	Относительное удлинение	Условная прочность	Относительное удлинение
30-1 (предложенный)	+5,2	+17,6	+11,2	+11,8
30-2	-2,0	-9,1	-8,8	+5,0
30-3	+4,8	-8,0	-5,3	-13,0
30-4	+3,7	+5,9	+10,4	+5,9
152-1 (прототип)	-6,5	-10	+0,7	+4,5

Пластификатор для резин на основе полярных каучуков, полученный взаимодействием спирта, фталевого ангидрида и катализатора тетрабутоксититана, отличающийся тем, что в качестве спирта он содержит отходы спиртового производства - смесь спиртов этилового, изобутилового и изоамилового, полученную в результате предварительной перегонки высокомолекулярных отходов производства этилового спирта, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Смесь спиртов этилового, изобутилового, изоамилового 65,79

Фталевый ангидрид 32,89

Тетрабутоксититан 1,32