Способ получения дисперсии антиоксиданта

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИ4ЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

1 " "

) L" I:„Р1; ; (ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР (21) 1987802/05 (22) 22, 01, 74 (46) 29. 02. 92. Бюл. N 8 (72) Р. С.Чечик, В.Л ° Кузнецов, Н. Г. Павлов, Б,А. Клоцунг, И. В. Гармонов, A,С.Эстрин, Г.С,Тихомиров, И.Ф.Сотников, В,Л,Рудковский, А,А,Краев, M,È,Áðåéìàí иА,И,Лукьянов (53) 66.063.6 (088,8) (56) Патент Великобритании Г 1070037, кл, С 3 Е, опублик. 1967, Литвин О,Б, Основы технологии синтеза каучуков, изд, Химия, М,, .1972, с, 285-286, (54)(57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ. ДИСПЕРСИИ

АНТИОКСИЛАНТА.для синтетического каучука, состоящий в механической обработке взвеси антиоксиданта в водном растворе поверхностно-активного веИзобретение относится к способам получения дисперсий антиоксидантов, применяемых для стабилизации синтетических каучуков„ механическим измельчением антиоксиданта в водном растворе эмульгатора, Такой способ может быть использован в производстве синтетических латексов и каучуков как.эмульсионной, так и растворной полимеризации.

Известен способ получения дисперсии антиоксиданта путем его механического измельчения в волном растворе смеси алкилнафталинсульфоната и лигнинсульфоната натрия, (1) В 01 F 3/12, B 01 F 17/04

2 щества,отличающийся тем, что, с целью повышения стабильности дисперсии и упрощения технологии их получения, используют взвесь антиоксиланта с концентрацией 1-204 в водном растворе поверхностно-активного вещества, выбранного из группы неионогенных оксиэтилированных спиртов общей формулы В(СН СН 0 „, где К вЂ” алкил с числом углеродных атомов 10-28, а и = 5-40, анионоактивных карбоновых кислот РСООН, где R — алкил или алкенил с числом углеродных атомов 8-24, и сульфоновых кислот RSO>U, rpe R — алкиларил или алкил с числом углеродных атомов

10-26, а механическую обработку проводят с градиентом скорости 10 ф

10 с, в течение 0,01-0,1 с, Высокая пенообразующая способность алкилнафталинсульфоната не позволяет получать такие дисперсии в имеющемся оборудовании (коллоидные мельницы). Кроме того, такие эмульгаторы являются токсичными и загрязняют сточные воды °

Известен способ получения дисперсий антиоксидантов их измельчением в коллоидных мельницах в водной растворе лейканола, Однако данный способ недостаточно производителен, необходимо уменьшать дозировки лейканола из-за пенообразования,что снижает эффективность помола...)

637

Кроме того, лейканол токсичен и трудно поддается биологической очистке, Причиной относительно грубого помола антиоксиданта, приводящей к быстрому отстаиванию дисперсий и неравномерному распределению антиоксиданта в каучуке, является также малая эффективность лейканола как поверхностно-активного вещества, Цель предлагаемого изобретения повышение стабильности дисперсии и упрощение технологии их получения, Рля достижения указанной цели используют взвесь антиоксиданта с . концентрацией 1-20 мас,4 в водном растворе биоразлагаемого и неток° сичного поверхностно-активного вещества с концентрацией 0,5-10 мас,3, выбранного из ряда неионогенных оксиэтилированных спиртов общей формулы к(сн сн о) „, где R — алкил с числом углеродных атомов 10-28, а п = 5-40, анионоактивных-карбоновых кислот RCOOH, t-pe R— алкил или алкенил с числом углеродных. атомов 8-24, и сульфоновых кислот RH, где R - алкиларил или алкил с числом атомов углерора 10-26, а механическую обработку проводят с градиентом скорости 10 -10 с, в теФ б чение 0„01-0, 1 с, Сущность предлагаемого изобретения заключается в следующем, В аппарате с лопастной или пропеллерной мешалкой готовится грубая дисперсия антиоксиданта с. концентрацией

1-20 мас., Ратем полученная грубая дисперсия пропускается через диспергатор,,в котором развиваются скоросб ти сдвига порядка 10 -10 с, Время нахождения в зоне высоких скоростей сдвига составляет 0,01-0;1 с, Кратность циркуляции через риспергатор определяется исходя из начальной дисперсности антиоксиданта и требований к тонине помола.,Палее дисперсия дозируется в смеситель для равномерного распределения с латексом или раствором полимера, Полученная дисперсия может быть введена не только в латексы каучуков эмульсионной полимеризации перед их выделением коагуляцией, но и в товарные латексы, обеспечивая достаточную седиментационную устойчи994 вость, и также в растворы каучуков в неполярных растворителях, получаемые полимеризацией с применением ком-.

5 плексных катализаторов типа ЦиглераНатта, перед отгонкой растворителя с

1 целью выделения каучука, обеспечивая достаточно равномерное распределение антиоксиданта в каучуке, чего ранее достигали лишь с помощью введения не дисперсий, а растворов антиоксиданта в неполярных органических растворителях.

В качестве антиоксидантов могут быть использованы обычно применяемые для стабилизации каучуков: неозон (фенил-P-íàôòèëàìèí), ДффД (дифенилпарафенилендиамин) ионол (4-метил-2,6-ди-третбутилфенол) и другие

20 соединения, Пример 1. Получают дисперсию неозона Д (фенил-,Ь-нафтиламин) в 5 -ном водном растворе алкилнафталинсульфоната в аппарате с мешал25 кой при концентрации неозона Д 154, полученную дисперсию пропускают через диспергатор ротационно-пульсационного типа (время пребывания взвеси в зоне высоких градиентов скорости порядка 10 с составляет

0,1 с), затем полученную тонкую дисперсию вводят в латекс полимера CKC30 (продукт полимериэации бутадиена и стирола) при температуре +50 С. о

Дисперсию характеризуют по числу частиц в единице площади на предметном стекле оптического микроскопа, соответствующей единице объема исследуемой дисперсии.

0 Грубая дисперсия дает приблизительно 90 частиц, дисперсия после рециркуляции через диспергатор 350370 частиц, число частиц в контрольной дисперсии, получаемой по принятой технологии с помощью коллоидной мельницы, составляет 180-250 частиц.

Если контрольная дисперсия неоэона Д отстаивается в мерном цилиндре до появления видимой границы раздела за 15"20 с, то по предлагаемому способу расслоение начинает становиться заметным лишь по истечении 3-5 мин, Ранее анализы товарного латекса, заправленного дисперсией неозона Д, полученной по известной технологии, показывали убыль концентрации неозона, связанную с его оседанием из латекса, теперь при заправке латекса дисперсией неозона Д, полученной по

"3 предлагаемому способу, оседание нео-— зона Д иэ латекса практически не происходит и концентрация его, судя по о данным анализов, постоянна, Прои з води тел ь ност ь оборудования для получения дисперсии неозона л выросла не менее чем в 3 раза: по известной технологии 1 м дисперсии рециркулировали через коллоидную мельницу 10-15 ч, по предлагаемому способу время рециркуляции составляет 1,5-4 ч, Пример 2. Получают дисперсию ионола 14 в 0,5i-ном растворе натрие вой соли синтетических жирных кислот фракции Сэ-С в аппарате как в примере 1, Полученную взвесь пропускают через диспергирующее устройство как в примере 1, но с градиентом скорости в зоне диспергирования, приблизительно 2,5-10 с

Время рециркуляции составляет 22,5 ч, Приготовленную дисперсию вводят в латекс полимера СКС-30 РРК, полученный поли мери зацией бутадиена и стирола в присутствии того же эмульгатора, в количестве 2 г по массе антиоксидан1а на 100 вес.ч. каучука, После проведения коагуляции концентрация ионола в серии из 20 проб каучука составляет 1,9+0,23.

Концентрация ионола в каучуке, B который вводят дисперсию, приготовленную по известной технологии, составляет 1,8+0,53, Большой разброс результатов анализов по содержанию ионола в каучуке, полученный по старой технологии, объясняется менее равномерным распределением ионола, Пример 3, Получают дисперсию смеси неозона Д и ДОФД в 103ном растворе синтанола ДС-10 (оксиэтилированного жирного спирта С 8, степень оксиэтилирования 5) в соотношении ДФФД:неозон Д, равном 3:5, по методике, описанной в примерах l и 2, Концентрация смеси антиоксидантов 20 мас.3.

Дисперсию обрабатывают в роторном подшипниковом диспергаторе, обеспечивающем градиент скорости 10 с и вводят в раствор каучука СКИ-3 s изопентане до отгонки растворителя в количестве 0,8 eec,÷, общего количества антиоксидантов на 100 вес.ч. каучука, Отгонка растворителя и суш5

55 ка каучука протекают в обычных условиях на ленточных или червячных машинах, готовый каучук содержит 0,25+

+О, 03 ДффД и О, 50+0, 1 неоэона Д, что свидетельствует об удовлетворительном распределении антиоксиданта в каучуке. Раннее введение антиоксиданта в полимер в виде дисперсии, полученной по известной технологии, приводит к ухудшению стабильности каучука иэ-за плохого распределения антиоксиданта (см, таблицу), Скорость окисления 10 различных образцов каучука (определенная по уменьшению характеристической вязкости в минуту) находится в пределах (18-24) 10, в то время как по принятой ранее технологии обычно скорость окисления контрольных образцов колеблется при том же общем содержании антиоксидантов в пределах (18-28).10-4.

Пример 4 ° Получают дисперсию антиоксиданта неозона Л концентрация

2 мас.4 в 5В-ном растворе поверхностно-активного вещества РС-40 (оксиэтилированный спирт фракции С <О со сте" пенью оксиэтилирования 40) как в примерах 1 и 2. В первом случае дисперсия антиоксиданта расслаивается за

50-60 с во втором — эа 5-7 мин.

Пример 5. Получают дисперсию антиоксиданта ДффД (дифенилпарафенилендиамина) концентрации 20 мас.4 в 83-ном водном растворе олеиновой кислоты (непредельная кислота с числом атомов углерода 17), как в примерах 1 и 2, В первом случае число частиц в поле зрения MNKpocKOI18 составляет

120, а время расслаивания дисперсии равняется 40 с, во втором - 350 ч и

4 мин, соответственно.

При стабилизации каучука СКИ-3, полученного в растворе, дисперсией антиоксиданта, полученного в условиях контрольного примера 1, разброс в 10 пробах по его содержанию спставляет +0,044; в случае применения дисперсии, полученной по предлагаемому способу, разброс находится в пределах +0,02/,.

Пример 6.. Получают дисперсию ионола с концентрацией М в водном

54-ном растворе натриевой соли синтетической жирной кислоты фракции

С2g Сg8 в условиях описанных в примере 2.

637994

Сравнение стабильности каучука СКИ-3 и его вулканизатов при стабилизации каучука введением дисперсий антиоксидантов, полученных по известной технологии и в соответствии с предлагаемым способом

Свойства каучука

Способ получения дисперсий

С в ойст ва аул ка ни зат о в

Эластичность по отскоку, 20 С

Характеристическая вязкость (бензол, 25 С) Прочность на разрыв, кгс/с»2

Пластичность после старения при 120 С в течение, ч до старения до старения после старения при

100 С в течение 24 ч после старения при 1000ОС в те ение, ч до старения после старения

3 6 до старения

24 48 при 1 в те ение

120 С 3 ч

Извест- 0,14 0,19 0,22 3,93 ный О, l9 0,23 0,28 2,95

274 250 72 66

274 250 71 66

2,85

2,05

30а

Предла- 0,15 0>18 0.21 3,90 гаемый 0,17 0,19 0,21 3,25

320 280 265 72 68

305 275 260 72 68

3,20

2,65

Составитель . Редактор М,Ленина Техред g.Noðãåíòàë Корректор A,Обручар

Заказ 13О9 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета ло изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113О35, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101

При стабилизации каучука СКР по.лученного в растворе, указанной дисперсией содержание антиоксиданта в

10 пробах каучука находится в пре5 делах 0,40-0,443, Пример 7. Получают дисперсию неозона Д в водном 3 6-ном растворе смеси фракций алкиларилсульфонатов С1 Н1 C6H

5-1О с, Образующаяся дисперсия не расслаивается в течение суток, Аналогичные результаты получены при применении смеси фракций алкилсульфонатов состава С Н4 -С2 Нб-1SO H.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет упростить технологию получения дисперсий, увеличить производиди тел ьност ь оборудова ния, повысить качество получаемых дисперсий и соответственно стабилизируемых с их помощью каучуков и латексов, позволяет также использовать для получения дисперсий активные биоразлагаемые либо нетоксичные эмульгаторы, не загрязняющие сточные воды (все использованные в приведенных примерах эмульгаторы являются биологически разлагаемыми), Предлагаемый способ позволяет благодаря большой тонине помола и точности дозировки снизить содержание антиоксидантов в латексах и каучуках,