Способ получения полимерной серы

 

Изобретение относится к способам получения термостабильной высокомолекулярной полимерной серы в присутствии активных добавок и может быть использовано в шинной и резинотехнической промышленности в качестве невыпотевающего вулканизующего агента. Способ заключается в том, что на стадии измельчения исходной серы или на стадии ее плавления вводят тонкодисперсный гидрофобный диоксид кремния в количестве 0,1-1,0 мас.%, плавление серы осуществляют в присутствии 1-2 мас.% гексахлорпараксилола, предварительно термообработанного при 110-150^oС в течение 20-40 мин. Далее температуру расплава повышают до 210^oС, выдерживают при этой температуре в течение 30-40 мин, быстро охлаждают расплав водой, измельчают его и извлекают растворимые аллотропные формы серы экстракцией органическим растворителем. Выход продукта составляет 72-90%, а термостабильность его - 0,15-0,48% мин. 1 табл.

Изобретение относится к получению полимерной нерастворимой серы, в частности к способам получения термостабильной высокомолекулярной полимерной серы в присутствии активных добавок. Изобретение может быть использовано в шинной и резинотехнической промышленности в качестве невыпотевающего вулканизующего агента и получения резин с повышенными эксплуатационными свойствами.

Известен способ получения нерастворимой серы, включающий охлаждение паров серы в среде жидкого четыреххлористого углерода при температуре ниже 60^oС, отделение серы от охлаждающей жидкости, выдерживание продукта до полного затвердевания, измельчение его, отделение растворимой серы обработкой частиц серы толуолом при температуре, не превышающей 90^oС, и осушку оставшейся нерастворимой серы от растворителя [1] Недостатком этого способа является использование высокотоксичного ССl₄, что требует установки специальных мер защиты.

Наиболее близким к заявленному является способ получения полимерной серы путем плавления исходной серы, в присутствии стабилизатора-гексахлорпараксилола, взятого в количестве 1-3% от массы серы с последующим повышением температуры расплава до 180-210^oС и выдержкой при этой температуре в течение 30-40 мин при перемешивании. В этих условиях происходит наиболее полное превращение растворимой серы в полимерную. Далее расплав охлаждают водой, измельчают и извлекают растворимые аллотропные формы серы экстракцией органическим растворителем, например тетра- или трихлорэтиленом [2] Недостатком этого способа является низкое содержание целевого продукта в отвержденном расплаве, порядка 33% Целью изобретения является увеличение выхода целевого продукта, а также повышение его термостабильности.

Это достигается способом получения полимерной серы, включающим введение в исходную серу на стадии предварительного измельчения или плавления 0,1-1,0 мас. тонкодисперсного гидрофобного диоксида кремния, плавление ее в присутствии 1-2 мас. гексахлорпараксилола, предварительно термообработанного при 110-150^oС в течение 20-40 мин, повышение температуры расплава до 210^oС, выдержку при этой температуре в течение 30-40 мин, охлаждение расплава водой, измельчение его и удаление растворимых аллотропных форм серы экстракцией органическим растворителем, например перхлорэтиленом, трихлорэтиленом или толуолом, подогретым до 70-80^oС в течение 1 ч.

Отличительными признаками заявленного способа являются введение 0,1-1,0% тонкодисперсного гидрофобного диоксида кремния в исходную серу до или на стадию плавления и предварительная термообработка гексахлорпараксилола при 110-150^oС в течение 20-40 мин.

Нижний температурный предел (110^oС) определяется началом разложения гексахлорпараксилола с образованием свободного хлора и свободных радикалов. При температуре около 110,5^oС гексахлорпараксилол плавится, что упрощает введение и дозировку его в расплав серы. При температуре выше 150^oС концентрация свободного хлора настолько велика, что связать выделяющийся хлор практически невозможно.

При времени нагрева менее 20 мин разложение гексахлорпараксилола проходит незначительно, а при времени,большем 40 мин, заметного увеличения скорости разложения не наблюдается.

При введении в серу менее 0,1 мас. тонкодисперсного гидрофобного диоксида кремния термостабильность полимерной серы не увеличивается, а при введении более 1% ухудшаются свойства полимерной серы по вязкости и чистоте конечного продукта.

Пример. В навеску моноклинной серы массой 100 г добавляют 1 г тонкодисперсного гидрофобного диоксида кремния и полученную смесь подогревают до 150^oС. В расплав смеси дозатором вводят 1 г гексахлорпараксилола, прошедшего предварительную термообработку при 120^oС в течение 30 мин, после чего реакционную смесь нагревают в реакторе до 210^oС и выдерживают при этой температуре около 40 мин.

Расплав быстро охлаждают в воде, выдерживают до полного отверждения и размалывают. Растворимые аллотропы серы удаляют экстракцией толуолом, подогретым до 80^oС в течение 40 мин. Выход полимерной серы составляет от 72 до 90% Условия проведения других примеров и полученные результаты представлены в таблице.

Как следует из таблицы, предложенный способ позволяет значительно повысить выход целевого продукта, до 72-90% Кроме того, способ обеспечивает хорошую термостабильность полимерной серы 0,15-0,48% мин.

Формула изобретения

Способ получения полимерной серы, включающий плавление исходной серы в присутствии гексахлорпараксилола в количестве 1 2% от массы серы, повышение температуры расплава до 210^oС, выдержку его при этой температуре, охлаждение водой, измельчение его, удаление растворимых аллотропных форм серы экстракцией органическим растворителем, отличающийся тем, что в исходную серу перед плавлением или на стадии плавления вводят тонкодисперсный гидрофобный диоксид кремния в количестве 0,1 1,0% от массы серы, а гексахлорпараксилол перед введением в расплав подвергают термообработке при 110 150^oС в течение 20 40 мин.

РИСУНКИ

Рисунок 1