Способ получения металлсодержащих смазок для поливинилхлорида
Владельцы патента RU 2348664:
Открытое акционерное общество "Каустик" (ОАО "Каустик") (RU)
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.
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.:
| Поливинилхлорид | 100 |
| Металлсодержащий термостабилизатор | 0,5-5,0 |
| Триуксусноглицериновый эфир | 0,3-5,0 |
[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 1 | ||||||
| При мер № | Состав реакционной смеси | Условия синтеза | Кислотное число, мг КОН/г | Выход, % | ||
| Мольное соотношение к-та: глицерин 1:1 | Оксид металла, содержание, мас.% (от общей реакционной массы) | Температура, °С | Время, ч | |||
| 1. | Олеиновая | ZnO 0,5 | 155 | 4,3 | 8,2 | 95,9 |
| 2. | Олеиновая | MgO 0,5 | 160 | 4,5 | 9,0 | 95,5 |
| 3. | Олеиновая | ZnO 0,5 + MgO 0,5 | 150 | 4,0 | 8,0 | 96,0 |
| 4. | Олеиновая | ZnO 1,0 | 145 | 3,8 | 5,5 | 97,3 |
| 5. | Олеиновая | ZnO 2,0 | 140 | 3,2 | 4,6 | 97,7 |
| 6. | Олеиновая | MgO 2,0 | 145 | 4,1 | 4,3 | 97,8 |
| 7. | Олеиновая | MgO 0,25 + ZnO 0,25 | 165 | 5 | 7,8 | 96,1 |
| 8. | Олеиновая | MgO 1,0 + ZnO 1,0 | 140 | 3,5 | 3,4 | 98,3 |
| 9. | Стеариновая | ZnO 0,5 | 135 | 3,0 | 5,7 | 97,2 |
| 10. | Стеариновая | MgO 0,5 | 140 | 4,4 | 7,9 | 96,0 |
| 11. | Стеариновая | ZnO 1,0 + MgO 0,5 | 130 | 3,5 | 4,4 | 97,8 |
| 12. | Стеариновая | ZnO 1,5 | 130 | 3,0 | 3,4 | 98,3 |
| 13. | Стеариновая | ZnO 2,0 | 130 | 2,8 | 2,2 | 98,9 |
| 14. | Стеариновая | MgO 2,0 | 135 | 3,5 | 4,0 | 98,0 |
| 15. | Стеариновая | MgO 0,25 + ZnO 0,5 | 135 | 2,7 | 7,7 | 96,1 |
| Таблица 2 | |||||||||||||||
| Компоненты | Состав, мас.ч. | ||||||||||||||
| Поливинилхлорид | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
| Трехосновный сульфат свинца | 3,5 | 3,5 | 3,5 | 3,5 | 3,5 | 3,5 | 3,5 | 3,5 | 3,5 | 3,5 | 3,5 | 3,5 | 3,5 | 3,5 | 3,5 |
| Стерат кальция | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| Металлсодержащая смазка по примерам табл.1 | |||||||||||||||
| 1 | 0,5 | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - |
| 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 | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | 0,25 |
| Показатель текучести расплава, Т=200°С, Р=21,6 кгс, г/10 мин | 4,2 | 4,6 | 4,9 | 5,3 | 4,6 | 6,5 | 4,5 | 4,4 | 4,1 | 3,8 | 5,4 | 6,9 | 4,9 | 5,8 | 4,2 |
| Термостабильность, Т=185°С | 95 | 100 | 120 | 130 | 117 | 135 | 106 | 123 | 92 | 89 | 140 | 152 | 146 | 159 | 115 |
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.
