Способ получения эмульгатора на основе таллового масла

 

Использование: изобретение относится к получению эмульгаторов на основе талловых продуктов и может быть использовано в производстве синтетических каучуков. Сущность изобретения: эмульгатор на основе таллового масла получают путем диспропорционирования таллового масла в среде инертного газа в присутствии иода при дозировке его 0,1-1,0 мас.% в расчете на талловое масло ступенчатым нагреванием сначала при 160-170^oС и давлении 0,5-1,0 ати в течение 40-60 мин, а затем при 180-210^oС и давлении 1,5-3,0 ати в течение 30-60 мин с последующим омылением продукта раствором щелочи. Характеристика свойств: изобретение позволяет снизить температуру процесса, упростить технологию, содержание в продукте кислот с сопряженными двойными связями составляет 0,9-1,8%. 5 табл.

Изобретение относится к получению эмульгаторов на основе талловых продуктов и может быть использовано в производстве синтетических эмульсионных каучуков.

Известен способ получения эмульгатора для эмульсионной полимеризации реакцией диспропорционирования таллового масла в присутствии в качестве катализатора 0,01-5,0 мас. иодида железа при 100-300^оС в токе азота в течение 2 ч с последующей нейтрализацией щелочью (1).

Недостатком известного способа является высокая температура процесса, а также применение соединений железа, присутствие которого нежелательно в получаемом продукте при использовании его в качестве эмульгатора в процессе полимеризации.

Известен способ модификации талловой канифоли путем нагревания при 275-285^оС в присутствии углекислого лития в количестве 0,025-0,500 мас. с последующей отгонкой канифольных масел в вакууме (2).

Недостатками известного способа является высокая температура, приводящая к декарбоксилированию, и необходимость последующей отгонки полученного продукта.

Известен также способ диспропорционирования таллового масла, по которому диспропорционирование проводят в присутствии в качестве катализатора смеси 0,01-5,00% иодида натрия или калия и 0,01-5,00% соединения железа из числа металлического железа, окислов, гидроокисей и сульфидов железа при 220^оС в токе азота в течение 4 ч (3). При нейтрализации полученного продукта щелочью получают эмульгатор для эмульсионной полимеризации.

Недостатком известного способа является длительность процесса, многокомпонентность катализатора, что усложняет технологический процесс, применение соединений железа, присутствие которого нежелательно при использовании полученного продукта в качестве эмульгатора в процессе полимеризации.

Известен способ диспропорционирования таллового масла в присутствии 0,01-1,50% иодида натрия, иодида калия и 0,01-3,00% серы в качестве катализатора при 235^оС в течение 4 ч в атмосфере азота (4). После омыления полученного продукта щелочью получают эмульгатор для каучуковых латексов.

Однако этот способ имеет следующие недостатки: применение двух катализаторов, что усложняют технологию; применение серы, которая, оставаясь в эмульгаторе, замедляет полимеризацию; относительно высокая температура реакции (230-235^оС), а при температуре более 230^оС начинается реакция декарбоксилирования, т.е. снижение содержания активного вещества; длительность процесса.

Известен способ получения эмульгатора для синтетического каучука, по которому сырое смоляное масло нагревают до 230^оС в присутствии катализатора типа иода, иодида калия и иодида цинка в течение 2 ч, затем смесь 100 ч. диспропорционированного смоляного масла и 10-50 ч. насыщенных алифатических кислот С₁₀-С₁₈ обрабатывают гидроксидом калия (5).

Недостатком известного способа является относительно высокая температура, неизбежно приводящая к частичному декарбоксилированию продукта и повышенному содержанию неомыляемых, а использование цинковых солей нежелательно из-за их неизбежного попадания в сточные воды и отравления биологических очистных сооружений.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является способ получения модифицированного эмульгатора для синтетических каучуков, заключающийся в том, что талловое масло подвергают диспропорционированию, нагревая его в присутствии 0,1-1,0% иода при 271-285^оС в течение 1-4 ч, а затем нагревают в присутствии трифторида бора при 150-178^оС в течение 0,5-1 ч и быстро до 249-268^оС, затем отделяют продукты, имеющие температуру кипения ниже, чем жирные кислоты С₁₆, и выше, чем мономерные смоляные кислоты (6). Для полимеризации используют 6%-ные калиевые мыла полученного продукта.

Недостатками описанного способа являются: применение двух катализаторов, что усложняет технологический процесс; высокая температура процесса, что приводит к декарбоксилированию; длительность процесса; трехступенчатое изменение температурного режима повышение температуры, затем понижение и снова повышение что значительно усложняет технологический процесс; необходимость отгонки полученного продукта.

Технической задачей изобретения является снижение температуры с одновременным ускорением процесса диспропорционирования, упрощение технологии, возможность получения высококачественного эмульгатора из низкосортного доступного сырья, не имеющего качественного применения.

Поставленная задача решается тем, что в способе получения эмульгатора на основе таллового масла диспропорционированием таллового масла в присутствии иода при изменяющемся температурном режиме с последующим омылением раствором щелочи реакцию диспропорционирования проводят в среде инертного газа при дозировке иода 0,1-1,0 мас. на масло в две стадии: при температуре 160-170^оС и давлении 0,5-1,0 ати в течение 40-60 мин, а затем при температуре 180-210^оС и давлении 1,5-3,0 ати в течение 30-60 мин.

П р и м е р 1. В реактор, снабженный рубашкой для обогрева, мешалкой и подводом инертного газа (азота), помещают 100 г таллового масла и 0,5 г иода. Исходное талловое масло имеет кислотное число 174 и содержит 27,5 мас. кислот с сопряженными двойными связями. Процесс диспропорционирования ведут в 2 стадии. На первой стадии температура 160^оС и давление 0,5 ати выдерживают в течение 1 ч. На второй стадии температура 180^оС и давление 1,5 ати выдерживают в течение 45 мин.

Массовая доля смоляных кислот с сопряженными двойными связями в конечном продукте 1,5% кислотное число 170.

П р и м е р 2 (прототип). В реактор, снабженный рубашкой для обогрева, мешалкой и установкой для дистиллирования, помещают 100 г таллового масла, 0,5 г иода и ведут диспропорционирование при 250^оС в течение 1 ч. Далее реакционную смесь в течение 1 ч обрабатывают острым паром при 180^оС, после чего продолжают модификацию в присутствии 0,5 г трехфтористого бора при 170^оС в течение 1 ч. Диспропорционированное талловое масло подвергают прогреву в течение 15 мин при 270^оС и дистиллируют с получением 80% основного продукта.

Талловое масло до диспропорционирования содержит 27,5 мас. кислот с сопряженными двойными связями и имеет кислотное число 174 мг КОН на 1000 мг продукта. Диспропорционированное талловое масло имеет кислотное число 172 и содержит 1,0 мас. кислот с сопряженными двойными связями.

П р и м е р 3. Аналогичен примеру 1, но первую стадию диспропорционирования проводят при 165^оС и 0,7 ати в течение 50 мин, а вторую при 190^оС и 2,2 ати 35 мин.

Массовая доля смоляных кислот с сопряженными двойными связями 1,2% кислотное число 171.

П р и м е р 4. Аналогичен примеру 1, но первую стадию проводят 40 мин при 170^оС и 1 ати, вторую 25 мин при 210^оС и 3 ати. В диспропорционированном талловом масле содержится 0,9 мас. кислот с сопряженными двойными связями, кислотное число 172.

П р и м е р 5. В реактор помещают 100 г таллового масла (кислотное число 174, содержание кислот с сопряженными двойными связями 27,5%) и 0,1 г иода. Первую стадию диспропорционирования проводят в течение 60 мин при температуре 170^оС и давлении 1,0 ати, вторую стадию в течение 60 мин при 210^оС и 3 ати. Содержание смоляных кислот с сопряженными двойными связями 1,8 мас. кислотное число 170.

П р и м е рт 6. В реактор помещают 100 г таллового масла и 1,0 г иода. Первую стадию диспропорционирования проводят при 160^оС и 0,5 ати в течение 40 мин, вторую при 180^оС и 1,5 ати 35 мин. Содержание кислот с сопряженными двойными связями 1,0 мас. кислотное число 170.

Полученный данным способом продукт используют в качестве эмульгатора в процессе получения синтетических каучуков, что подтверждается приведенными ниже примерами.

П р и м е р 7. Проводят омыление диспропорционированного таллового масла, полученного по примеру 4, раствором гидроксида калия из расчета получения 20%-ного эмульгатора.

Полученный эмульгатор используют в рецепте получения эмульсионного бутадиенстирольного каучука СКС-30АРКПН по рецепту, приведенному в табл.1.

Для сравнения полимеризацию осуществляют с использованием традиционного эмульгатора смеси калиевых мыл синтетических жирных кислот и диспропорционированной живичной канифоли, взятых в массовом соотношении 1:1, при их суммарной дозировке 5,4 мас.ч. на мономеры.

Кинетика процесса полимеризации представлена в табл.2.

Как видно из данных, приведенных в табл.2, эмульгатор на основе диспропорционированного таллового масла, полученный данным способом, обеспечивает хорошую кинетику процесса полимеризации.

Эмульгатор на основе диспропорционированного таллового масла, полученного по примеру 4, обеспечивает каучуку СКС-30 АРКПН свойства, отвечающие требованиям ГОСТ 23492-93. Данные приведены в табл.3.

П р и м е р 8. Аналогичен примеру 7, но в качестве сомонимера используют метилстирол (рецепт СКМС-30 АРКПН), а эмульгатор приготовлен из диспропорционированного таллового масла, полученного по примеру 6.

Кинетика процесса полимеризации представлена в табл.4.

Как видно из данных, приведенных в табл.4, эмульгатор на основе таллового масла, полученный заявляемым способом, обеспечивает хорошую кинетику процесса полимеризации.

Свойства каучука, получаемого с применением эмульгатора на основе таллового масла, соответствуют требованиям ГОСТ 23492-83. Данные приведены в табл.5.

Как видно из данных, приведенных в примерах и табл.1-5, способ позволяет получать высококачественный эмульгатор для синтетических каучуков из низкосортного сырья, упростить технологию, снизить температуру и ускорить процесс диспропорционирования.

Формула изобретения

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЭМУЛЬГАТОРА НА ОСНОВЕ ТАЛЛОВОГО МАСЛА диспропорционированием таллового масла в присутствии йода при ступенчатом нагревании с последующим омылением его раствором щелочи, отличающийся тем, что диспропорционирование проводят в среде инертного газа при дозировке йода 0,1 - 1,0 мас.% на талловое масло, нагревание осуществляют сначала при температуре 160 - 170^oС и давлении 0,5 - 1,0 ати в течении 40 - 60 мин, а затем при температуре 180 - 210^oС и давлении 1,5 - 3,0 ати в течение 30 - 60 мин.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2