Полисульфидный полимер

Изобретение относится к полисульфидным полимерам, используемым в качестве основы отверждаемых на холоду герметиков. Предложено удаление примеси сульфида железа, образовавшейся в процессе синтеза полисульфидного полимера из сырья, содержащего примеси соединений железа, поликонденсацией ди- и полигалогенидов с полисульфидом натрия в присутствии диспергатора с последующей отмывкой и расщеплением высокомолекулярной дисперсии, коагуляцией расщепленной дисперсии кислотным реагентом путем осветления коагулюма водным раствором комплексона, взятым в количестве 1,0-2,0% от массы сухого полимера, при температуре 80-85°С с последующей отмывкой полимера водой и сушкой в вакууме. В качестве комплексона используется либо трилон Б, либо щавелевая кислота, либо оксалат аммония. Технический результат - повышение прозрачности полимеров, увеличение срока их хранения и улучшение воспроизводимости физико-механических свойств. 3 з.п. ф-лы.

 

Изобретение относится к области химии, в частности к полисульфидным полимерам, используемым в качестве основы отверждаемых на холоду герметиков.

Известен полисульфидный полимер, получаемый взаимодействием органических ди- и полигалогенидов общей формулы R(Cl)_n, где R - алифатический углеводородный или кислородсодержащий радикал, n≥2, в водной среде с тиосульфатом натрия с последующим взаимодействием тиосульфатных производных с гидросульфидом натрия при нагревании, где взаимодействие ди- и полигалогенидов с тиосульфатом натрия ведут в присутствии сульфита натрия. Данный полисульфидный полимер обладает оптической чистотой (Патент RU №2154056 С1 на изобретение «Способ получения полисульфидных олигомеров». МПК⁷ C07C 319/22, C07C 321/14, C08G 75/16, 10.08.2000). Недостатком известного способа является необходимость выполнения сложного процесса регенерации тиосульфата натрия, который значительно повышает стоимость полисульфидного полимера.

Известен полисульфидный полимер, получаемый поликонденсацией ди- и полигалогенидов с полисульфидом натрия в присутствии диспергатора с последующей отмывкой и расщеплением высокомолекулярной дисперсии смесью сульфита и гидросульфида натрия, коагуляцией расщепленной дисперсии кислотным реагентом, отмывкой полимера водой и сушкой его в вакууме (Патент US №2466963 на изобретение «Полисульфидный полимер». МКИ C08G 75/16, 12.04.1949). Данный способ принят за прототип.

Недостатком известного полисульфидного полимера, принятого за прототип, является наличие в нем примеси нерастворимого в воде сульфида железа, который образуется в среде сульфида и гидросульфида натрия из-за присутствия в исходном сырье и воде примесей соединений железа. Полимеры, содержащие сульфид железа, о чем свидетельствует их черный цвет, являются нестабильными при хранении и имеют плохую воспроизводимость физико-механических свойств.

Основной задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является получение светлых полимеров за счет удаления из них примеси сульфида железа, что повышает стабильность при хранении и воспроизводимость физико-механических свойств при переходе от одной партии полимеров к другой.

Техническим результатом, достигаемым при осуществлении заявленного изобретения, является повышение прозрачности полимеров и, как следствие, увеличение срока хранения и улучшение воспроизводимости физико-механических свойств.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном полисульфидном полимере, получаемом из сырья, содержащего примеси соединений железа, поликонденсацией ди- и полигалогенидов с полисульфидом натрия в присутствии диспергатора с последующей отмывкой и расщеплением высокомолекулярной дисперсии, коагуляцией расщепленной дисперсии кислотным реагентом, отмывкой полимера водой и сушкой в вакууме, согласно предложенному техническому решению

из него удалена примесь сульфида железа, образовавшаяся в процессе синтеза, путем осветления коагулюма водным раствором комплексона, взятым в количестве 1,0-2,0% от массы сухого полимера, при температуре 80-85°C с последующей отмывкой полимера водой и сушкой в вакууме;

в качестве комплексона используется трилон Б;

в качестве комплексона используется щавелевая кислота;

в качестве комплексона используется оксалат аммония.

Проведенный заявителем анализ уровня техники позволил установить, что аналоги, характеризующиеся совокупностями признаков, тождественными всем признакам заявленного полисульфидного полимера, отсутствуют. Следовательно, заявляемое техническое решение соответствует условию патентоспособности «новизна».

Результаты поиска известных решений в данной области техники с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявляемого технического решения, показали, что они не следуют явным образом из уровня техники. Из определенного заявителем уровня техники не выявлена известность влияния предусматриваемых существенными признаками заявляемого технического решения преобразований на достижение указанного технического результата. Следовательно, заявляемое техническое решение соответствуют условию патентоспособности «изобретательский уровень».

Из полисульфидного полимера, получаемого из сырья, содержащего примеси соединений железа, поликонденсацией ди- и полигалогенидов с полисульфидом натрия в присутствии диспергатора с последующей отмывкой и расщеплением высокомолекулярной дисперсии, коагуляцией расщепленной дисперсии кислотным реагентом, удалена нерастворимая в воде примесь сульфида железа, образовавшаяся в процессе синтеза, путем осветления коагулюма водным раствором комплексона, взятым в количестве 1,0-2,0% от массы сухого полимера, при температуре 80-85°C с последующей отмывкой полимера водой и сушкой в вакууме. При обработке комплексоном нерастворимый в воде сульфид железа, который придает полисульфидному полимеру черный цвет, переходит в бесцветный водовымываемый комплекс железа. В качестве комплексона используется либо трилон Б, либо щавелевая кислота, или оксалат аммония.

Процесс получения полисульфидного полимера с использованием трилона Б описывается следующим уравнением:

Примеры получения светлого полисульфидного полимера.

Пример 1. В колбу, снабженную мешалкой, термометром, дефлегматором и капельной воронкой, загрузили 490 мл (1,25 моль) полисульфида натрия с концентрацией 2,55 моль/л и числом атомов серы 2,4, затем включили мешалку и нагрев. При температуре 25-30°C в колбу добавили 11 мл раствора гидроксида натрия с концентрацией 662 г/л, а при достижении температуры 40-50°C через капельную воронку в течение 10 мин добавляли 32 мл раствора хлорида магния с концентрацией 265 г/л, последний, вступая в реакцию с гидроксидом натрия, образует гидроксид магния, который является диспергатором. При достижении температуры 60°С через капельную воронку в течение 45-60 мин в колбу загружали шихту мономеров, содержащую 169 г 2,2'-дихлор-диэтилформаля и 3 г 1,2,3-трихлорпропана. Затем температуру реакционной массы повысили до 90°C и в течение 2,5 ч проводили реакцию поликонденсации при температуре 90-95°C. По окончании реакции полученную полимерную дисперсию выгрузили в батарейный стакан и провели отмывку ее от избытка полисульфида натрия методом декантации. Отмытую дисперсию снова поместили в колбу, добавили в нее сульфит натрия в количестве 70 г, включили мешалку и нагрев. При температуре 80°C в колбу добавили 23 мл раствора гидросульфида натрия с концентрацией 345 г/л и в течение 20 мин проводили реакцию расщепления. Затем реакционную массу охладили до температуры 25°C, выгрузили в батарейный стакан и при перемешивании проводили коагуляцию полимерной дисперсии 15%-ным раствором серной кислоты до значения pH среды 3,5-4,0. Полученную массу двукратно отмывали водой от избытка кислоты, после чего ее снова поместили в колбу, куда загрузили трилон Б в количестве 2,9 г (в пересчете на 100%-ную концентрацию), и в течение 2 ч проводили осветление коагулюма при перемешивании и температуре 80-85°C. Затем последовательно проводили отмывку полимера от избытка трилона Б и других солей и сушку в вакууме при остаточном давлении 1,3 кПа и температуре не выше 85°C. В результате получили 145,6 г полимера светлого цвета со следующими показателями: вязкость - 12,5 Па·с, содержание сульфгидрильных групп - 3,40%. Физико-механические характеристики вулканизатов: условная прочность - 1,9 МПа, относительное удлинение - 260%, твердость по Шору - 40 у.е.

Пример 2. Полисульфидный полимер получали аналогично примеру 1, используя для синтеза 1,15 моль полисульфида натрия с концентрацией 2,1 моль/л и числом атомов серы 4,05 с проведением после стадии поликонденсации десульфидирования раствором, содержащим 1,6 моль гидроксида натрия с концентрацией 662 г/л, в течение 2 ч при температуре 90-95°C. Расщепление проводили смесью 9,2 г гидроксида и 15,0 г дитионита натрия в течение 30 мин. Осветление полимера проводили щавелевой кислотой, взятой в количестве 1,4 г (в пересчете на 100%-ную концентрацию). В результате получили 146,1 г полимера светлого цвета со следующими показателями: вязкость - 10,9 Па·с, содержание сульфгидрильных групп - 3,46%. Физико-механические характеристики вулканизатов: условная прочность - 2,0 МПа, относительное удлинение - 255%, твердость по Шору - 39 у.е.

Пример 3. Полисульфидный полимер получали аналогично примеру 1, используя для осветления полимера оксалат аммония, взятый в количестве 2,5 г (в пересчете на 100%-ную концентрацию). В результате получили 145,5 г полимера светлого цвета со следующими показателями: вязкость - 9,9 Па·с, содержание сульфгидрильных групп - 3,51%. Физико-механические характеристики вулканизатов: условная прочность - 1,85 МПа, относительное удлинение - 268%, твердость по Шору - 41 у.е.

Приведенные примеры показывают, что заявленный полисульфидный полимер обладает большей прозрачностью и улучшенной воспроизводимостью физико-механических свойств.

1. Полисульфидный полимер, получаемый из сырья, содержащего примеси соединений железа, поликонденсацией ди- и полигалогенидов с полисульфидом натрия в присутствии диспергатора с последующей отмывкой и расщеплением высокомолекулярной дисперсии, коагуляцией расщепленной дисперсии кислотным реагентом, отмывкой полимера водой и сушкой в вакууме, отличающийся тем, что из него удалена примесь сульфида железа, образовавшаяся в процессе синтеза, путем осветления коагулюма водным раствором комплексона, взятым в количестве 1,0-2,0% от массы сухого полимера, при температуре 80-85°С с последующей отмывкой полимера водой и сушкой в вакууме.

2. Полимер по п.1, отличающийся тем, что в качестве комплексона используется трилон Б.

3. Полимер по п.1, отличающийся тем, что в качестве комплексона используется щавелевая кислота.

4. Полимер по п.1, отличающийся тем, что в качестве комплексона используется оксалат аммония.