способ получения хлорсодержащего эластомера

Формула изобретения

Способ получения хлорсодержащего эластомера путем взаимодействия эластомера и хлорсодержащего реагента, отличающийся тем, что эластомер и хлорсодержащий реагент смешивают в резиносмесителе при 80-150^oС в течение 10-30 мин, в качестве хлорсодержащего реагента используют хлорированный углеводород общей формулы

СnН_(2n+2)-хСl_х,

где n = 10-30;

х= 7-24,

при этом эластомер берут в количестве 75-95 мас. ч. , а хлорированный углеводород в количестве 5-25 мас. ч.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области химической модификации эластомеров и может быть использовано в производстве синтетических эластомеров, шин и резинотехнических изделий.

Известен способ получения хлорсодержащего бутилкаучука путем взаимодействия хлора с сополимером содержащим 85-99,5 мас.% изоолефина и 15-0,5 мас. % сопряженного диолефина, растворенного в инертном углеводородном растворителе C₅-C₈ при температуре от минус 20^oС до плюс 75^oС. Степень хлорирования получаемого продукта от 0,2 до 1,1 моля элементарного хлора на ненасыщенность диеновой части. (Патент Великобритании 1443980, МПК СЗР, опубл. 28.07.76, приоритет США от 22.12.72 317716).

Данный способ имеет следующие недостатки.

1. Применение в качестве модификатора химически агрессивного соединения, требующего при работе повышенных мер безопасности.

2. Образование большого количества хлористого водорода, осложняющего стадии выделения и сушки эластомера.

3. Достаточно сложное технологическое оборудование для осуществления, как самого процесса получения хлорсодержащего эластомера, так и процессов регенерации органического растворителя, выделения и сушки эластомера.

Наиболее близким по химической сущности к заявляемому изобретению (прототип) является способ получения хлорсодержащего этилен-пропилен-диенового эластомера посредством хлорирования его раствора в хлорорганическом растворителе. (Исследование процесса хлорирования этилек-пропилен-диеновых сополимеров и свойств полученных модификаций / Ронкин. Г.М., Андриасян Ю.О., Емельянов В.И., Корнев А.Е. - М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1981, 6, c.8-11).

Процесс получения хлорсодержащего этилен-пропилен-диенового эластомера СКЭПТ-60 осуществляется следующим образом. Эластомер (СКЭПТ-60) загружается в реактор, куда подается растворитель СCl₄. Растворение эластомера ведут при температуре 74-75^oС в течение 2-2,5 часа. Затем в раствор, содержащий 4-10% растворенного эластомера, вводят инициатор (парофор) и осуществляют хлорирование при температуре 68-72^oС, пропуская через раствор полимера газообразный хлор с инертным газом. При получении заданного содержания хлора в раствор вводят стабилизатор (смола ЭД-20) и через систему фильтров подают на высадку. Высадку осуществляют посредством пропускания острого пара через раствор хлорсодержащего эластомера. Высаженный продукт в виде полимерной крошки подается на вибросито для отделения воды, после чего продукт поступает на сушку в червячно-отжимной пресс. На этом процесс получения хлорсодержащего эластомера заканчивается. Длительность процесса составляет 6-8 часов.

Прототип имеет следующие недостатки:

1. Многостадийность процесса (5 стадий).

2. Длительность процесса составляет 6-8 часов.

3. Большой расход хлорорганического растворителя CCl₄ (на хлорирование одной тонны эластомера требуется 90-96 тонн растворителя).

4. Использование в процессе химически агрессивных соединений, требующих повышенных мер безопасности при работе.

Цель изобретения состоит в упрощении технологического процесса, сокращении стадий и времени процесса, а также обеспечении технологической и экологической безопасности производства.

Поставленная цель изобретения достигается тем, что эластомер и хлорсодержащий компонент смешивают в двухроторном резиносмесителе закрытого типа при температуре 80-150^oС в течение 10-30 минут, в качестве хлорсодержащего компонента используют хлорированный углеводород общей формулы С_nН_(2n+2)-хCl_х, где n =10-30, х=7-24, при этом эластомер берут в количестве 75-95 мас.ч., а хлорированный углеводород в количестве 5-25 мас.ч.

Конкретные примеры выполнения

Пример 1. В резиносмеситель типа РСВД (фрикция 1:1,5) загружается этилен-пропилен-диеновый эластомер (СКЭПТ-60) в количестве 95 мас.ч. Затем загружается хлорированный углеводород формулы С_nН_(2n+2)-хCl_х, где n=20, х=21 в количестве 5 мас.ч. Смесь перерабатывается в течение 20 минут при температуре 80^oС и частоте вращения роторов, об/мин: переднего 30, заднего 45. Полученный продукт содержит связанного хлора 2,0-2,3%.

Пример 2. Процесс проводят аналогично примеру 1. Отличие заключается в том, что в резиносмеситель загружается 90 мас.ч. СКЭПТ-60, затем загружается хлорированный углеводород формулы С_nН_(2n+2)-xCl_х, где n=23, х=22 в количестве 10 мас. ч. Смесь перерабатывается в течение 20 минут при температуре 100^oС и частоте вращения роторов, об/мин: переднего 40, заднего 60. Полученный продукт содержит связанного хлора 4,0-4,5%.

Пример 3. Процесс проводят аналогично примеру 1. Отличие заключается в том, что в резиносмеситель загружается 85 мас.ч. СКЭПТ-60, затем загружается хлорированный углеводород формулы С_nН_(2n+2)xCl_х, где n=25, х=23 в количестве 15 мас. ч. Смесь перерабатывают 15 минут при температуре 110^oС и частоте вращения роторов, об/мин: переднего 60, заднего 90. Полученный продукт содержит связанного хлора 5,5-6,0%.

Пример 4. Процесс проводят аналогично примеру 1. Отличие заключается в том, что в резиносмеситель загружается 80 мас.ч. СКЭПТ-60, затем загружается хлорированный углеводород формулы С_nН_(2n+2)xCl_х, где n=27, х=23 в количестве 20 мас.ч. Смесь перерабатывается в течение 15 минут при температуре 130^oС и частоте вращения роторов, об/мин: переднего 70, заднего105. Полученный продукт содержит связанного хлора 8,0-8,5%.

Пример 5. Процесс проводят аналогично примеру 1. Отличие заключается в том, что в резиносмеситель загружается 75 мас.ч. СКЭПТ-60, затем загружается хлорированный углеводород формулы С_nН_(2n+2)-xCl_х, где n=30, х=24 в количестве 25 мас.ч. Смесь перерабатывают в течение 10 минут при температуре 150^oС и частоте вращения роторов, об/мин: переднего 90, заднего 135. Полученный продукт содержит связанного хлора 10,0-10,5%.

Пример 6. Процесс проводят аналогично примеру 1. Отличие заключается в том, что в резиносмеситель загружается бутилкаучук (БК) в количестве 95 мас. ч., затем загружается хлорированный углеводород С_nН_(2n+2)-xCl_х, где n=10, х= 7 в количестве 5 мас.ч. Смесь перерабатывается при температуре 90^oС в течение 20 минут и частоте вращения роторов, об/мин: переднего 40, заднего 60. Полученный продукт имеет содержание связанного хлора 0,8-1,0%.

Пример 7. Процесс проводят аналогично примеру 1. Отличие заключается в том, что в резиносмеситель загружается 95 мас. ч. 1,4-цис полиизопрена (СКИ-3), затем загружается хлорированный углеводород формулы С_nН_(2n+2)-xCl_х, где n= 15, х=7 в количестве 5 мас.ч. Смесь перерабатывается при температуре 90^oС в течение 20 минут и частоте вращения роторов, об/мин: переднего 50, заднего 75. Полученный продукт содержит связанного хлора 0,9-1,0%.

Пример 8. Процесс проводят аналогично примеру 1. Отличие заключается в том, что в резиносмеситель загружается 95 мас.ч. дивинилстирольного сополимера (СКС-30РП), затем загружается хлорированный углеводород С_nН_(2n+2)-xCl_х, где n=30, х=24 в количестве 5 мас.ч. Смесь перерабатывается при температуре 120^oС в течение 30 минут и частоте вращения роторов, об/мин: переднего 80, заднего 120. Полученный продукт содержит связанного хлора 2,0-2,5%.

Пример 9. Процесс проводят аналогично примеру 1. Отличие заключается в том, что в резиносмеситель загружается 95 мас.ч. дивинил альфа метилстирольного сополимера (СКМС-30РП), затем загружается хлорированный углеводород С_nН_(2n+2)-xCl_х, где n=25, х=22 в количестве 5 мас.ч. Смесь перерабатывается при температуре 90^oС в течение 20 минут и частоте вращения роторов, об/мин: переднего 40, заднего 60. Полученный продукт содержит связанного хлора 1,8-2,0%.

Пример 10. Процесс проводят аналогично примеру 1. Отличие заключатся в том, что в резиносмеситель загружается 90 мас.ч. двойного этилен-пропиленового каучука (СКЭП), затем загружается хлорированный углеводород формулы С_nН_(2n+2)-xCl_х, где n=30,х=24 в количестве 10 мас.ч. Смесь перерабатывается при температуре 120^oС в течение 20 минут и частоте вращения роторов, об/мин: переднего 90 и заднего 135. Полученный продукт содержит связанного хлора 5,0-5,5%.

Ниже приведен диапазон содержания связанного хлора у хлорсодержащих эластомеров, полученных предлагаемым способом и прототипом.

Тип хлорсодержащего эластомера - Содержание связанного хлора, %

Хлорсодержащий СКЭПТ-60 (прототип) - 0,64-26,7

Хлорсодержащий СКЭПТ-60 - 2,0-10,5

Хлорсодержащий СКЭП - 5,0-12,0

Хлорсодержащий БК - 0,8-8,0

Хлорсодержащий СКС-30РП - 2,0-9,0

Хлорсодержащий СКМС-30РП - 1,8-8,0

Хлорсодержащий СКИ-3 - 0,9-9,0

Анализируя приведенные данные, необходимо учитывать тот факт, что увеличение содержания хлора в эластомере более 15% способствует ухудшению его эластических свойств.

Следовательно, с учетом вышеуказанного можно сказать, что заявляемый способ по сравнению с прототипом позволяет:

- существенно упростить технологию получения конечного продукта (процесс проводится в одну стадию):

- сократить время получения конечного продукта с 6-8 часов до 10-30 минут;

- получить хлорсодержащий эластомер сохраняющий эластические свойства;

- обеспечивать технологическую и экологическую безопасность производства.