Композиция

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К ПАТЕНТУ

<>677667

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополн|ительный к патенту— (22) Заявлено 16.12.74,21) 2089950/23-05 (23) Приоритет — (32) 17.12.?3 (31) 425378, 425379 (33) США

; 51) М.Кл. С 08 К 5/01

С 08 К 5/09

Гесударстоенимк комитет

СССР

IIo делам извбретеиий и открмтий (43) Опубликовано 30.08.79. Бюллетень №28 (53) УДК 67819 (088.8) (45) Дата опубликования описания 26.09.79 (72) Авторы изобретения

Иностранцы

Джеймс Эдвин Ятс, Пауль Говард Вашечек и Уилфред Майкл Пинто

1CIIIA) Иностранная фирма

«Континентал Ойл Компани» (США) (71) За,явитель (54) КОМПОЗИЦИЯ

Углеводородный парафин

Кальциевая соль жирной кислоты

30 — 70

30--70

Изобретение относится к областо получения сыпучих добавок для полимерных композиций.

Известна композиция. содержащая парафин и кальциевую соль жирной кислоты(1).

Недостатком известной композиции является недостаточная технологичность ее переработки, Цель изобретения — улучшение технолопичности процесса переработки композиции.

Поставленная цель достигается тем, что в качестве парафина используют углеводородный парафин с т, пл. 43 — 74 С и в качестве кальциевой соли жирной кислоты используют кальциевую соль С|в — С 4 алифатической углеводородной монокарбоновой кислоты или смесь жирных кислот с гидроокисью кальция при следующем соотношении компонентов, вес. %:

Изобретение включает смешивание углеводородного парафина и соли кальция жирной кислоты, или гн-:. оокиси кальция и некоторых жирных к":. при нагревании смеси до температуры по меньшей мере

180 С с последующим охлаждением и лолучением твердой. стекловидной, хрупкой композиции.

5 Можно применять жирные кислоты. как таковые либо в форме солей кальция, С)в вЂ С алифатичесюие углеводородные монокарбоновые кислоты ипзи их смеси. Эти кислоты могут быть насыщенными. Прн нс1О пользовании смесей кислот следует учесть, что они х ут содержать до 15 вес. % С 4 алифатической углеводородной монокарбоновой кислоты с указанными характеристиками насыщения. Примерами кислот яв15 ляются: пальмитиновая, стеариновая, олеиновая, линолевая, арахиновая, бегеновая, та l;IQBQI масла жирная кислота, гидрогенизированная растителытая жирная кислота, гидрогенизнрованная говяжья жирная кислота. дистиллированная хлопковая жирная кислота и т. д.

При использовании гндроокиси кальция можно применять любые торговые разновидности этого материала, например гаше 2в н.ю или негашеную известь.

Подходящими углеводородными парафинами являются производные нефтяных источников. Такие носки содержат множество углеводородных структур, например обычные парафины, изопарафины, циклоларафи677667

3 нй, небольшие количества по.".ицпклопарафинов и ароматические и лругие углеволороды. Они могут быть,в очпшенной форме или содержать масла в зависймости от источника (происхождения 1 и!лли метода регенерации. Особенно применймыми считаются углеводородные парафины с точкой плавления (АСТМ Д127-63) по меньшей мере 62 С, содержанием масла (АСТМ

Д721-65Т) не вь.и|е 50 вес. %, предпочтительно не выше 204 вес. %, и средней прочностью на прокол иглои прн 25 С (АСТМ

Д1321-65) 1 — 20 ям, предпочтительно 1 — 10.

;В частности, при загрузке углеводородного парафина н соли кальция жирной кп=лоты или гидроокиси кальция и жирной кислоты в нагреваемый сосуд используют мешалку. Боек может быть расплавлен до загрузки или расплавлен в сосуде.

При использовании соли кальция жирной кислоты ее просто загружают в реактор вместе с воском.

При применении гидроокиси кальция и жирной кислоты отдельно жирная кислота может быть загружена как таковая или предварительно расплавлена, как и воск.

Если гидроокись кальция применяют в твердом состоянии, загрузка может проводиться при использовании любых подходящих средств, например транспортером. Хотя последовательность введения не является критической, в настоящем изобретении представляется целесообразным проводить загрузку сначала расплавленного воска, а затем вводить твердую гидроокись кальция.

После распределения мешалкой часчщ гилроокиси кальция B сосуд можно вводить жирную KHcJJ0T)" B жидком виде. С однон стороны, жирную кислоту можно лобавлять ло гидроокиси кальция. С лругой стороны, легко проводить контроль за скоростью получения воды в процессе реакции гилроокиси кальция и жирной кислоты. Это чмеет значение по тем причинам, что способ требует температур выше точки кипения волы. в результате чего присутствующая нли полученная вода иотжряется и является гричпной некоторого ценообразования смеси. Очевидно, что если пенообразование становится проблемой, то она может быть устранена путем применекия любых известных средств.

В любом случае смесь нагревают при перемешквании до, по меньшей мере, 150 С.

Нагрева1."ие материалов можно продолжать прн ло:i " енин их в сосуд. В общем, температур, повышают до 150 С, не окончив лобавлен матерчалов, Предпочтительно нагревать смесь до более высокой температуры, например, до 180 С, так как при этом ускоряется преобразование смеси в целевую композицйю., Преобразование смеси происходит следующим образом.

Расплавленный воск перво.1ачально создает непрерывную жидкую фазу, в которой

4 дпспергируются частицы с".-и к.:пьяня. илн гилроокпсь кальция и жирная ки:зо",а реагируют 1п situ с ооразованисм соли кальция н волы, а затем соль кальция, будучи нерастворимым твердым всше;-.вом. лиспергируется в воске; вола в это время испаряется из смеси. TBK как нагревание смеси прололжается, то пропсхолпт; сличени. вязкости. Первоначально ма сса лостпгает

1@ гомогенной пастообразной консистенш i, затем становится карамелсобразным материалом. Именно в этой точке ло:тягают конечной температуры, и происходит образование композиции. Нагревание может быть продолжено на короткое время лая полного завершения преобразования "ажс ло высоких темлератур, близких к температ рам разложения.

Затем горячая масса извлекается пз сосуда и охлаждается до комнатной температуры,.,при которой композиция становится твердой, стекловидной, хрупкой массой, которую можно размолоть или уменьшить по размеру частиц, сохраняющих дискретность и целостность. Так как композиция является твердой при ЕоМНВТНОА температуре и может быть легко размолота при таких условиях, представляется более удобным и легким проводить размол композиты.;и пр.i

Зо криогенных условиях. Б другом случае получеыные частицы композиции при комнатной температуре можно легко грузить прн наличии обычных средств. Далее, композиция в частицах сохраняет целостность в процессе хранения.

Как.правило, при применении смеси гнлроокнси кальция и жирной кислоты в таком способе молярное соотношение гилроокиси кальция и жирной кислоты составляет порялка 0,5: 1 — 1: 1, а весовое соотношение воска и жирной кислоты составляет 0.5: 1—

2: 1. Предпочтительно, чтобы молярное соотношение гидроокиси кальция и жирной кислоты составляло 055:1 — 0,65: 1, а весово; îTH våíne зо=ка н жпр:-:ой хн;.IOTbl—

0,9: 1 — 1: 1. При использовании соли кальция в способе полученная к..мпозиция будет солержать 30 вес. % соли кальция. Можно лрименять также большее количество соли

50 кальция в зависимости от назначения комлозицяи, Особенно предпочтительно ислользовать композицию в качестве экструзиоиной добавки для термолластнчеоких экструзионных составов с основой пз полпвннял55 хлорила, и для этой цели уловлетворлтельное соотношение веса соли кальция и воска составляет лорядка 30: 70 — 70: 30.

Возможно также проводить введение других добавок в композицию, если он а бО предназначена для использования в качестве экструзионной добавки илп смазки. При таких условиях можно включить и другие добавки, например полиэтиленовые носки или акрилатполимеры, пигменты напрп1ер

65 Т10, наполнители и даже усил"твающие ма677667

ЗО териалы. Они могут быть добавлены в процессе пол чения композиций.

Изобретение иллюстрируе .ся следующими примерами. Примеры 1 — 7 иллюстрируют изобретение с применением предварительно образованной кальциевой соли жирной кислоты, а примеры 8 — 16 — с применением, гидроокиси .кальция,и жирной кислоты.

Пример 1. В трехгорлую колбу, снабженную механической мешалкой, загружают примерно 100 г расплавленного углеводородного парафина.

Нефтяной углеводородный парафин имеет т. пл.— 64 С, маслосодержание 16% и среднюю прочность на прокол иглой (25 С) — 8,) мм. При непрерывном перемешивании до б авляют — 63 г торговой м а ркн стеарата кальция (ВИТКО б 339/С) и смесь нагревают до 180 — 190 С. Отмечено, что при наличии механической мешалки невозможно достичь оптимального смешивания. В любом случае при 180 — 190 С смесь представляет собой карамелеобразный материал, который при последующем охлаждении при комнатной температуре становится более твердым и хрупким но сравнению с обычным воском. Вследствие недостатка перемешивания :в конечном продукте находятся частицы воска.

Пр и мер 2. Проводят процесс, как в прямере 1, но 100 г стеарата кальция торговой марки добавляют по возрастающей--к воску и для нагревания применяют масляную баню. При охлаждении при комнатной температуре получают конечный продукт, как в примере 1.

Пример 3 (сравнительный).

N0 г расплавленного воска загружают в смеситель Вориига и по возрастающей добавляют 81 г торгового стеарата кальция при перемешивании и нагревают только до

100 С. После церемешнвания при указанной температуре смесь охлаждают до комнатной. Конечный продукт отличается от про- 5О дуктов примеров 1 н 2 и представляет собой физическую смесь двух компонентав, например порошкообразный твердый материал,: диопергировавный в мягком воске. Продукт

"- o" «ãpæäàåòñÿ или хрупкий, 55 и м е р 4, С применением смесителя

Xci ca для получения лучшего перемешивания, снабженного электрическим нагревательным камином, 25 г расплавленного нефтяного воска загружают с последующим добавлением 10 возрастающей 300 г торгового стеарата кальция при перемешиванип и нагревании. Воск имеет среднюю т. пл. — 64 С, среднее маслосодерж ание — 16% и среднюю прочность на прокол иглой (25 С)

-8,1 мм. Отмечено, что в процессе нагревания смеси до температуры — 190 С проходит несколько фаз, описанных выше, и продукт прп высоких температурах гомогенный и карамелеобразный. После охлаждения до комнатной температуры продукт становится твердым, хрупким и его можно легко расколоть, Пример 5. Применяя систему Брабендера с лопастью Сигма, — 170 г расплавленного (Код 784) воска загружают с последующим добавлением по возраста;ошей — 200 г стеарата кальция (торговая марка — Ситко С 339/С) с перемешиванием и нагреванием. Средняя температура плавления воска — 74 C. среднее маслосодержание около 3 вес. % и средняя прочность на прокол .иглой (25 С) 1,5 мм. При нагревании смеси до 190 C наблюдают несколько указанных фаз. Продукт при высокой температуре является гомогенным и карамелеобразным. При охлаждении до комнатных условий продукт становится твердым, хрупким H стекловидным. Продукт размалывают на дискретные частицы с применением пищевой мельницы Ревеля прн комнатной температуре.

Пример 6. Для доказательства сохранения дискретности предлагаемых композиций по сравнению с торговым воском, использующимся в качеспве экструзионной добавки к смесям полквинилхлорида, проводят нескольжо тестов:

20 г порошкового образца (частицы проходят через сито 30 меш) помещают в градуированный цилиндр (диаметр 2,5 см).

Отмечают уменьшение объема и помещают груз в верхнюю часть, а также первоначальныи объем. Образец оставляют под грузом на 1 ч при комнатной температуре и еще раз отмечают объем. Затем образец намешают в лечь при температуре 60 С на 1 ч и снова отмечают объем.

Особенности каждой стадии и результаты показаны в табл. 1.

677667.

Табли ца 1

П р и м е ч а н и е: 1 — торговый парафин, применяющийся в термопластическнх смесях в качестве зкструзионной добавки, Аристовекс

ХЛ-165

2 и 3 — предла,земан композиция, полученная по примеру 4, но весовое соотношение воска и стеарата кальция составляет

0,85 .. 1.

4 — предлагаемая композиция, полученная по примеру 4, но весовое соотношение воска и стеарата кальция составляет

1,1: 0,8.

* Образец плавится в твердый пирог, Пример 7. Получают подобные композиции с применением технологли примера

5 при использовании атальмитата кальция или таллата кальция вместо стеарата кальция. 5

П р и и е р 8. В смеситель Хобарта, снабженный электрическим нагревательным камином, загружают примерно 255 г углеводородного парафина (Код 776) и примерно 281 г стеариновой кислоты (промышленная марка Хумко Индустрен P). Воск имеет среднюю т. пл.— б4 С, средйее маслосодержаиие — 1б,вес. %, среднюю прочность на лрокол иглой (25 С) — 8,1 мм. При нагревании материалы расплавляются, после чего добавляют 44 г твердой гидроокиси кальция, При непрерывном перемешивании и нагревании температуру повышают до

N0 Ñ, в лроцессе чего ведут наблюдение за смесью, которая проходит последовательно 20 отгисанные фазы.

Полученный продукт имеет форму шара в лопастной мешалке и является го.аогенным, карамелеобразным материалом.

Продукт нагревают при 180 — 210 С еще в течение 40 мин. При охлаждении до комнатной температуры продукт твердеет и становится хрулким, не похожим на исходный воск.

Пример 9. Повторяют способ по примеру 8, но применяют 37 г твердой ги:.;роокиси кальция и не проводят последоватс.гьного нагревания. Получают те же резуль: :.ты, и хотя продукт при комнатной темпср..туре твердый и хрупкий, отмечается отсу.-ствие шарообразной форм з ".ешалке перед охлаждением.

Пример 10. Про; "дят как В примере 9, но примоя". пердой гид- 40 роокиси кальция. Получают конечный продукт, подобный продукту примера 8.

Пример 11. Дополнительную фазу проводят, как в лримере 9, но лрименяют

74 г твердой гидроокиси кальция.

Получают продукт, как в примерах

8 — 10.

Пример 12. Осуществляют технологию примера 9, но применяют следующие материалы: 255 г углеводородного воска (Циткон Код 784) со средней т. пл,— 74 С, средним маслосодержанием — 3 вес. средней прочностью на прокол иглой (25 С)

1,5 мм; 280 г торговой двойной прессованной стеариновой кислоты (Томвсо11-Гейвард) и 4? г гидроокиси кальция, Материалы нагревают до 190 — 200 C. Получают конечный продукт. подобный продукту примера 8.

Пример Проводят процесс подобно примеру. 9, но лрименяют 300 г углеводородного парафина со средней т. пл. — 64 С, средним маслосодержанием примерно 16 вес. 7о и средней прочностью на прокол иглой (25 С) 8,1 мм; 181 г талловой жирной кислоты (Херкулес Панак 985 и 44 г гидроокиси кальция. Материалы нагревают до

190 С, Получают конечный продукт, подобный продукту примера 8.

Пример 14. Подобные результаты получают по примеру 8, но заменяют лальмитиновую кислоту или смеси олеиновой кислотойй. и р и м е р 15. Процесс проводят по примеру 8, но используют смеситель Росса.

Загружают — 2822 углеводородного парафина (Код 776) и- 1?б0 г гидрогенязованной говяжьей жирной кислоты (ДарлингДАР-С), расплавляют при нагревании до

150 С и одновременно IIO возрастающей

677667

g вводят 317 г гашеной извести (ЗЙШ Гроув

Кемслим) в течение 1? мин атри непрерывном перемешнванни. Точка плавления воска 64 С, среднее маслосодержание — 16 вес. Oj>, и средняя прочность на,прокол иглой (25 С) — 8,1 .ил, В течение этого периода температуру повышают до 188 С, и смесь проходит все указанные фазы. Продукт в смесителе имеет форму шара, но не является гомогенным и карамелеобразным, Нагревание проводят при 1 88 — 195 С еще

25,яин. После охлаждения до комнатной температуры получают твердый и хрупкий продукт.

Пример 16. Для доказательства способности предлагаемых композиций сохраТаблиц а 2

t Объем, мл, после обработки при

Ис од гр ный о

1»

ОМ комнатной температуре, 1 ч ч объем, мл

1 . 250

2".": 250 50

П р и и е я а н и е. Образец плавится в твердый пирог.

*" Композиция по примеру 8 с применением

348! г воска, 3638 г двойной прессованной стеариновой кислоты и 6l2 г гидро- окисн кальция.

Таким образом,;,эедлагаемая композиция применяется в качестве экструзионных добавок к полимерным смесям, предназначенным для экструзии. Указанная композиция не только отвечает требованиям, предьявляемым к отдельно употребляемым воскам и солям жирных кислот, но и снимают проблемы, связанные с сухими смесями для экстрсзионных составов.

Углеводородный парафин

Кальциевая соль жирной кислот ы

30 — 70

30 — 70

Композиция, содержащая парафин и кальциевую соль жирной кислоты, о т л ич а ю щ а я с я тем, что, с целью улучшения технологичности процесса переработки:<омпозицип, в качестве парафина используют углеводородный парафин с т. пл. 43 — 74 С

Формула изобретения

Ю нять дискретность по сравнению с торговый воском, применяющимся в качестве экструзионной добавки к ПВХ смесями,:проводят следующие два теста: 20 г порошкового образца {проходит через сито 30 меш) помещают в градуированный цилиндр емкостью

100 г (диаметр 2,5 см). Отмечают потери объема, На верхнюю часть помещают груз и снова отмечают объем. Образец оставляют под весом в течение 1 и лри комнатной температуре и еще раз отмечают объем. Затем образец пбмещают в печь при 60 С и выдерживают 1 ч, затем снова замеряют объем.

Особенности и результаты Опыта приведены в табл. 2. н в качестве кальциевой соли жирной кислоты используют кальциевую соль С1а — Са алифатической углеводородной монокарбоновой кислоты илч смесь жирных кислот с гидроокисью кальция при следующем соотношении компанентов, вес. .

Источник информации, принятый во

80 внимание .при экспертизе:

l. Литскер К. С., Федосеева Т. Т. Деструкция и стабилизация поливинилхлорида, М., «Химия», 1972„с. 323.