Фталатный пластификатор поливинилхлорида
Владельцы патента RU 2680392:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет" (RU)
Изобретение относится к органической химии сложных эфиров фталевой кислоты, являющихся основой пластификаторов поливинилхлорида, которые применяются в рецептурах ПВХ-пленок общего назначения в народном хозяйстве. Задачей изобретения является улучшение физико-механических показателей рецептур ПВХ-пленок общего назначения, а именно бензостойкости и маслостойкости. Сущность изобретения состоит в создании пластификатора поливинилхлорида, содержащего в качестве основного компонента эфиры фталевой кислоты – крезилкрезоксипропилфталаты. 3 табл., 3 пр.
Изобретение относится к органической химии сложных эфиров фталевой кислоты, являющихся основой пластификаторов поливинилхлорида, которые применяются в рецептурах ПВХ-пленок общего назначения в народном хозяйстве.
Известно применение несимметричных и симметричных фталатов оксиалкилированных бутанолов и 2-этилгексанолов в качестве пластификаторов поливинилхлорида (Известия Казанского государственного архитектурно-строительного университета, 2012, №2 (20), С. 177).
Однако поливинилхлоридные пластикаты с использованием указанных пластификаторов не обладают достаточно высокими физико-механическими показателями.
Известны также фталаты оксиэтилированного бутанола, применяемые в качестве пластификаторов поливинилхлорида (Нефтехимия, 1984, №3, С. 415).
Недостатками указанных пластификаторов являются недостаточно высокие физико-механические показатели ПВХ-пленок, а именно, незначительная бензостойкость и т.д.
Близкими по структуре (прототипами) являются бутоксиэтилфеноксиэтилфталаты (Электронный научный журнал Нефтегазовое дело, 2015, №5, С. 376.).
Недостатками указанных пластификаторов являются недостаточно высокие физико-механические показатели, а именно, незначительные показатели «Экстрагируемость маслами» и «Экстрагируемость бензином».
Изобретение решает задачу улучшения физико-механических свойств пластификатора поливинилхлорида - уменьшение экстрагируемости бензином и маслами и т.д.
Поставленная задача решается тем, что в качестве пластификатора поливинилхлорида применяют крезилкрезоксипропилфталаты общей формулы
Сущность изобретения заключается в создании пластификатора поливинилхлорида, содержащего в качестве основного компонента сложные эфиры фталевой кислоты, полученные на основе крезола и фталевого ангидрида.
где n=1,1.
Получение новых соединений иллюстрируется следующими примерами.
Пример 1. Получение оксипропилированных крезолов (1-3).
В реактор емкостью 1000 мл, снабженный механической мешалкой, термометром, холодильником и капельной воронкой, охлаждаемый водой, загружают 1 моль крезола и катализатор паратолуолсульфокислоту (ПТСК) в количестве 1% масс от общей загрузки и нагревают. По достижении температуры 130-180°С из капельной воронки добавляют расчетное количество окиси пропилена. После прекращения подачи окиси пропилена реакционную смесь при температуре реакции перемешивают 1-1,5 часа и охлаждают.
Для удаления катализатора оксипропилированные крезолы промывают раствором хлористого натрия до нейтральной реакции и после сушки сульфатом натрия перегоняют в вакууме.
Полученные оксипропилированные крезолы представляют собой бесцветные прозрачные жидкости, хорошо растворимые в воде. Физико-химические свойства синтезированных спиртов приведены в таблице 1.
Пример 2. Получение крезилкрезоксипропилфталатов (4-6).
В колбу, снабженную механической мешалкой, ловушкой Дина-Старка с обратным холодильником и термометром, загружают фталевый ангидрид и оксипропилированные крезолы в эквимолярных количествах, катализатор - ПТСК в количестве 1% масс. от общей загрузки. Добавляют активированный уголь (1% мас. от общей загрузки) для предотвращения осмоления реакционной массы. Реакционную смесь нагревают при температуре 110-140°С, протекание этерификации контролируют по количеству выделившейся воды и кислотному числу этерификата.
В дальнейшем, не выделяя моноэфир, проводят доэтерификацию 50%-ным избытком крезола при температуре кипения реакционной массы в присутствии катализатора ПТСК (2% мас. от общей загрузки). Для удаления образующейся воды используют растворитель ксилол и реакционную массу барботируют инертным газом.
Этерификат после охлаждения отфильтровывают от угля, промывают последовательно от катализатора 5%-ным раствором щелочи и водой до нейтральной реакции. Синтезированные сложные эфиры сушат над свежепрокаленным сульфатом натрия, отфильтровывают и сушат под вакуумом. Выход 92%.
Крезилкрезоксипропилфталаты представляют собой прозрачные, слегка гигроскопичные маслянистые жидкости желтоватого цвета.
Анализ физико-химических показателей предложенных пластификаторов проводили в соответствии с ГОСТ 8728-88. Температуры застывания определяли по ГОСТ 20287-91, температуру вспышки - по ГОСТ 4333-87. Физико-химические свойства синтезированных эфиров приведены в таблице 2.
* ББзФ - бутилбензилфталат
Пример 3. Физико-механические испытания заявленного пластификатора поливинилхлорида в рецептурах ПВХ-пленок общего назначения.
Полученные соединения были испытаны в качестве пластификаторов в рецептурах ПВХ-пленок общего назначения. Опытные образцы пластификаторов вводили в ПВХ-рецептуры взамен серийно выпускаемого аналога - ДБФ. Физико-механические показатели рецептуры ПВХ-пленок приведены в таблице 3.
Как показывают результаты испытаний, ПВХ-пленки общего назначения, полученные с введением в рецептуру разработанных нами пластификаторов, по всем показателям удовлетворяют требованиям действующих стандартов, а по таким показателям, как напряжение при удлинении, разрушающее напряжение, летучесть в блоке, бензостойкость, маслостойкость и термостабильность, превосходят стандартные образцы.
Полученные результаты свидетельствуют о перспективности использования крезилкрезоксипропилфталатов в качестве пластификаторов поливинилхлорида.
Пластификатор поливинилхлорида, представляющий собой крезилкрезоксипропилфталаты.
