Способ получения низкомолекулярного каучука

 

Изобретение относится к переработке отходов, а именно к термической деструкции некондиционных цис-1,4-полиизопрена, бутилкаучука и тройного этилен-пропиленового каучука, 10-90 мас.% исходного каучука подают в экструдер (температура головки не выше 120°С), а оттуда - в реактор вместе с оставшейся частью исходного каучука. Температура в реакторе 150-380°С, давление атмосферное. Легколетучие продукты деструкции непрерывно удаляют с возвращением в реактор до 20 об.% от их общего количества. Расплав из реактора поступает на смешение с растворителем, нагретым предварительно до 120-150°С, а затем на фильтрацию. Способ позволяет получить продукты с молекулярно-массовым распределением до 1,5.

Изобретение относится к химической промышленности, а именно к переработке отходов производства синтетических каучуков. В связи с возрастающими объемами производства каучуков проблема утилизации отходов их производства становится очень актуальной. Возвращенные в промышленность продукты, полученные при переработке таких отходов, находят широкое применение в производстве клеев, мастик, красок, присадок, пластификаторов и т.п.

Таким образом, способ по изобретению касается переработки некондиционных синтетических каучуков, не отвечающих требованиям технических условий по таким важным характеристикам, как вязкость, содержание механических примесей, золы, остатков катализатора, геля и т.п.

Известен способ получения низкомолекулярного бутадиенового каучука путем деструкции отходов каучука СКД /Опыт утилизации отходов промышленности синтетического каучука. Тезисы докладов. г. Ефремов, 1980, 17-19 декабря 1980 г., с.21-22/.

Известен также способ термической переработки полимерных отходов производства полиизобутилена, бутилкаучука, а также стереорегулярных цис-1,4-полиизопрена и цис-1,4-полибутадиена при 280-450^oC /см. там же, с. 29-30/. Деструкция полиизобутилена и бутилкаучука при 300-450^oC сопровождалась выделением газа, на 85-95 об.% состоящего из изобутилена; жидких продуктов, представляющих, главным образом, изоолефиновые углеводороды. При термической переработке полибутадиена в интервале температур 380-450^oC в качестве целевых продуктов получали жидкие продукты /олефиновые углеводороды/ и смолистые вещества, выход которых зависит от температуры и времени деструкции. Полученные продукты использовались в качестве пластификаторов в резиновых смесях.

Недостатком этих известных способов является низкий выход целевых продуктов.

Известен также способ получения низкомолекулярных этилен-пропиленовых каучуков термической деструкцией исходных высокомолекулярных каучуков путем трехзонной обработки полимерного сырья /высокомолекулярного каучука/: в первой зоне загружаемое сырье разогревается до 100-250^oC, во второй зоне процесс термической деструкции проходит при 150-300^oC и давлении 10-80 кПа, а в третьей зоне процесс термической деструкции проводит при 200-350^oC и давлении 10-90 кПа /патент RU 2119504, 1998/.

Однако данный способ, являющийся наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату, не позволяет получить конечный продукт с узким молекулярно-массовым распределением /ММР/, что свидетельствует о том, что процесс протекает нестабильно.

Технической задачей изобретения является создание условий для получения целевого продукта с узким молекулярно-массовым распределением /до 1,6/, что позволит использовать его для получения клеев с высокой адгезией, мастик, красок, образующих прочные покрытия, а также высокоэффективных присадок к нефтепродуктам. Другой задачей процесса является получение марочного продукта при использовании некондиционных каучуков.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе получения низкомолекулярного каучука термической деструкцией исходного высокомолекулярного каучука от 10 до 90 мас.% исходного высокомолекулярного каучука непрерывно подают в экструдер, обеспечивающий разогрев исходного каучука на головке до температуры не выше 120^oC, с последующим непрерывным введением оставшейся части исходного каучука и каучука после экструдера в реактор для проведения термической деструкции при 150-380^oC и атмосферном давлении при одновременном удалении легколетучих продуктов деструкции и возвратом в реактор до 20 об.% от общего количества легколетучих продуктов деструкции, подачей полученного в реакторе расплава на смешение с растворителем, предварительно нагретым до 120-150^oC, и фильтрацией полученного раствора, причем в качестве исходного высокомолекулярного каучука используют некондиционные циc-1,4-полиизопрен, бутилкаучук или тройной этилен-пропиленовый каучук.

Используемый в способе по изобретению некондиционный каучук представляет собой полимер, не отвечающий требованиям технических условий по вязкости, потере массы, массовой доли остатков катализатора, механических примесей, геля и т. п. Из соответствующих исходных каучуков способом по изобретению получают низкомолекулярные каучуки в виде растворов различной концентрации и в различных растворителях в зависимости от области использования низкомолекулярного каучука и по желанию заказчика. Так, продукт термической деструкции, подлежащий использованию в качестве присадок к маслам, растворяют в индустриальном масле марок И-20, И-40.

Пример 1.

Процесс осуществляют непрерывным методом. Размельченные куски цис-1,4-полиизопрена /содержание механических примесей 1,6 мас.%/ подают на вход экструдера /75 мас.% от общего количества/, температура на головке экструдера 110^oC, после экструдера полимер поступает в реактор, одновременно туда же подают 25 мас. % исходного каучука. Реактор для проведения термической деструкции - вертикальный цилиндрический аппарат, снабженный штуцерами для ввода исходных веществ, вывода расплава полимера, отвода легколетучих продуктов и рециркуляции их части, а также датчиками температуры и регуляторами расхода. Температура в течение процесса изменяется в пределах 150-380^oC, давление - 1 атм.

Легколетучие продукты выводят из реактора и направляют на конденсацию. Несконденсированные газы CO и CO₂ удаляются в атмосферу. Расплав полимера из реактора поступает в смеситель, заполненный растворителем, подогретым до 130^oC, где при интенсивном перемешивании происходит растворение каучука и завершение термической деструкции. 10 об.% легколетучих продуктов деструкции /от их общего количества/ возвращают в реактор. Из смесителя раствор полимера, содержащий нерастворимые примеси и гель, поступает на фильтры, а далее в сборник целевого продукта, откуда производят отбор проб.

Полученный каучук имеет молекулярную массу /ММ/ 3000, ММР 1,5.

Пример 2.

Процесс проводят во примеру 1, за исключением того, что в качестве исходного каучука используют некондиционный бутилкаучук /не соответствует требованиям из-за превышения вязкости/, непосредственно в реактор подают 30 мас.%, исходного каучука, температура на головке экструдера 120^oC.

Полученный низкомолекулярный каучук имеет ММ 2000, ММР 1,5.

Пример 3.

Процесс проводят до примеру 1, за исключением того, что используют в качестве исходного каучука СКЭПТ - этилен-пропилен-норборненовый каучук, признанный некондиционным из-за превышения массовой доли остатков катализатора. Получают низкомолекулярный каучук с молекулярной массой 2500, ММР 1,4.

Использование полученного низкомолекулярного каучука в количестве 1 мас. % в качестве присадки в масло И-40А дало следующие результаты: вязкость при 100^oC - 10 сСт, индекс вязкости 98.

Формула изобретения

Способ получения низкомолекулярного каучука путем термической деструкции исходного высокомолекулярного каучука, отличающийся тем, что 10 - 90 мас.% исходного высокомолекулярного каучука непрерывно подают в экструдер, обеспечивающий разогрев исходного высокомолекулярного каучука на головке до температуры не выше 120°С, с последующим введением оставшейся части исходного высокомолекулярного каучука и каучука после экструдера в реактор для проведения термической деструкции при 150-380°С и атмосферном давлении при одновременном удалении легколетучих продуктов термической деструкции, с возвратом в реактор до 20 об.% от общего количества легколетучих продуктов термической деструкции, подачей полученного в реактор расплава на смешение с растворителем, предварительно нагретым до 120-150°С, и фильтрацией полученного раствора, причем в качестве исходного высокомолекулярного каучука используют некондиционные цис-1,4-полиизопрен, бутилкаучук или тройной этилен-пропиленовый каучук.