Способ получения бромбутилкаучука

 

Изобретение относится к области получения модифицированных бутилкаучуков, в частности к получению бромбутилкаучука, применяемого в шинной и резинотехнической промышленности для изготовления гермослоя бескамерных шин, клеевых композиций, теплостойких лент, герметизирующих составов и т.д., и может быть использовано в промышленности СК. В способе получения бромбутилкаучука путем обработки раствора бутилкаучука в углеводородном растворителе бромирующим агентом, нейтрализации раствора бромированного каучука, водной дегазации и сушки бромбутилкаучука в качестве исходного бутилкачука используют бутилкаучук с вязкостью по Муни 52-60 ед., непредельностью 2,0 мол. %, в качестве бромирующего агента используют агент, образующийся при обработке соли бромистоводородной кислоты газообразным хлором в кислой воде и подают его непосредственно или при разбавлении инертным растворителем на смешение с раствором бутилкаучка. Количество соли бромистоводородной кислоты составляет 5-7% на бутилкаучук. Обработку соли бромистоводородной кислоты газообразным хлором проводят при мольном соотношении 0,3-2:1. Технический результат - снижение падения вязкости по Муни в процессе получения бромбутилкаучука и улучшение его реометрических характеристик. 2 з.п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к области получения модифицированных бутилкаучуков, в частности к получению бромбутилкаучука, применяемого в шинной и резинотехнической промышленности для изготовления гермослоя бескамерных шин, клеевых композиций, теплостойких лент, герметизирующих составов и т.д., и может быть использовано в промышленности СК.

Известен способ получения галоидированного полимера, в т.ч. бромбутилкаучука, галоидированием каучука жидким галогеном при перемешивании с последующей нейтрализацией, водной дегазацией и сушкой полимера. Галоген вводят в раствор каучука в органическом растворителе [Патент США 3966692, кл. C 08 F 8/22, опубл. 29.06.76]. Недостатком этого способа является очень большая коррозионная активность жидкого брома. При осуществлении способа происходит значительное падение вязкости по Муни галлоидированного каучука, что ужесточает требования к исходному полимеру по вязкости и удорожает его производство.

Наиболее близким по своей технической сущности к заявляемому способу является способ получения галоидированного каучука, в т.ч. бромбутилкаучука, галогенированием ненасыщенного сополимера N-бромсукцинимидом в присутствии алифатического растворителя [Патент Англии 1568613, кл. С 08 С 19/12, опубл. 04.06.80]. Падение вязкости по Муни каучука значительно снижается по сравнению с жидким бромом, однако несколько ухудшаются реометрические характеристики бромбутилкаучука за счет присутствия в нем сукцинимидного остатка.

Задачей изобретения является снижение падения вязкости по Муни в процессе получения бромбутилкаучука и улучшение его реометрических характеристик.

Указанная задача решается тем, что в предлагаемом способе получения бромбутилкаучука путем обработки раствора бутилкаучука в углеводородном растворителе бромирующим агентом, нейтрализации раствора бронированного каучука, водной дегазации и сушки бромбутилкаучука, в качестве исходного бутилкаучука используют бутилкаучук с вязкостью по Муни 52-60 ед., непредельностью 2,0 мол. %, в качестве бромирутощего агента используют агент, образующийся при обработке соли бромистоводородной кислоты газообразным хлором в кислой воде и подают его непосредственно или при разбавлении инертным растворителем на смешение с раствором бутилкаучука. Причем количество соли бромистоводородной кислоты составляет 5-7% на бутилкаучук. Обработку соли бромистоводородной кислоты газообразным хлором проводят при мольном соотношении 0,3-2:1.

Использование в качестве исходного бутилкаучука с вязкостью по Муни 52-60 ед. , непредельностью 2,0 мол. % и осуществление способа получения бромбутилкаучука путем обработки раствора бутилкаучука бромирующим агентом, образующимся при обработке соли бромистоводородной кислоты газообразным хлором и подаваемым непосредственно или при разбавлении инертным растворителем на смешение с раствором бутилкаучука, позволяет достичь незначительного падения вязкости по Муни и улучшения реометрических характеристик получаемого каучука.

В результате проведенного анализа уровня техники по источникам патентной и научно-технической информации не обнаружен источник, характеризующийся признаками, тождественными признакам заявляемого изобретения.

При сравнении с известным заявляемый способ получения бутилкаучука отличается использованием бромирующего агента, получаемого при обработке соли бромистоводородной кислоты газообразным хлором в кислой среде и подачей этого реагента непосредственно или при разбавлении инертным растворителем на смешение с раствором бутилкаучука, а также использование в качестве исходного бутилкаучука с вязкостью по Муни 52-60 ед. и непредельностью 2,0 мол.%. Наличие новых существенных признаков говорит о соответствии заявляемого способа признаку патентоспособности "новизна", а приобретение новых свойств бромбу-тилкаучуком свидетельствует об "изобретательском уровне" разработки.

"Промышленная применимость" подтверждается проводимыми ниже примерами.

Пример 1 (контрольный) Бутилкаучук в виде сухой или влажной крошки, полученный по известному способу сополимеризацией изобутилена с небольшим количеством изопрена в среде хлорметила на катализаторе хлористый алюминий, с вязкостью по Муни 60 ед. и непредельностью 2,0 мол.% растворяют в гексане или нефрасе до концентрации 12 мас.% В полученный раствор при интенсивном перемешивании подают 10%-ный раствор брома в гексане (или нефрасе) из расчета 4,5 мас.% брома на растворенный полимер. Перемешивание ведут при температуре 30^oС в течение 15 минут. Галоидированный каучук в растворе обрабатывают 5%-ным раствором гидроокиси натрия в количестве из расчета 1 моль NaOH на 1 моль выделившегося НВr, затем отмывают водой, дегазируют и сушат при температуре 120-130^oС. У готового бромбутилкаучука определяют содержание брома, вязкость по Муни и реометрические характеристики.

Пример 2 (по прототипу) Опыт проводят, как в примере 1, за исключением того, что бромирование проводят раствором N-бромсукцинимида.

Пример 3 10 г бромистого натрия растворяют в 200 мл воды. Добавляют в этот раствор соляной кислоты до рН, равного 2, и пропускают через раствор газообразный хлор из расчета 0,5 моля хлора на 1 моль бромистого натрия. Полученную смесь обрабатывают водяным паром с последующей конденсацией отгоняемого продукта в охлаждаемом проточной водой стеклянном конденсаторе, нижний слой из конденсатора отделяют и смешивают с 2600 мл предварительно приготовленного 10%-ного раствора бутилкаучука в нефрасе (плотность раствора - 0,66 г/см³; вязкость по Муни исходного бутилкаучука 52 ед.; непредельность - 2,0 мол. %). Перемешивание ведут в течение 15 минут при температуре 30^oС. Затем обрабатывают раствор водным раствором NaOH в количестве 2600 мл 0,1%-ного раствора при перемешивании в течение 15 минут, сливают водный слой, промывают раствор водой в количестве 2600 мл также в течение 15 минут. После отделения водного слоя раствор обрабатывают острым паром, высадившийся полимер сушат на лабораторных вальцах при температуре 120^oС и анализируют.

Примеры 4, 5 Опыты проводят, как в примере 3, за исключением того, что вместо бромистого натрия берут бромистый калий (пример 4) и бромистый литий (пример 5).

Примеры 6, 7 Опыты проводят, как в примере 3, за исключением того, что пропускаемый через раствор газообразный хлор берут из расчета 0.3, 2 моля на 1 моль соли.

Примеры 8-10 Опыты проводят, как в примере 3, за исключением того, что при бромировании берут 2241 мл предварительно приготовленного 10%-ного бутилкаучука в нефрасе (пример 8 - дозировка соли 5% на полимер), 3138 мл (пример 9 - дозировка соли 7% на полимер), 3585 мл (пример 10 - дозировка соли 8% на полимер). В каждом из опытов пропорционально меняется количество 0,1%-ного раствора щелочи, взятой на нейтрализацию.

Примеры 11-13 Опыты проводят, как в примере 3, за исключением того, что 10 г бромистого натрия растворяют в 500 мл воды (пример 11), в 67 мл воды (пример 12), в 59 мл воды (пример 13).

Пример 14 Опыт проводят, как в примере 3, за исключением того, что нижний слой из конденсатора перед смешением с раствором бутилкаучука смешивают со 100 мл гексана.

Примеры 15, 16 Опыты проводят, как в примере 3, за исключением того, что вместо бромистого натрия берут бромистое железо (FeBr₂) и бромистый кальций.

Данные по анализу бромбутилкаучука, полученного в соответствии с опытами 1-16, приведены в таблице.

Из данных таблицы видно, что предлагаемый способ позволяет существенно снизить падение вязкости по Муни в процессе получения бромбутилкаучука и одновременно улучшить реометрические характеристики получаемого бромбутилкаучука.

Формула изобретения

1. Способ получения бромбутилкаучука с улучшенными реометрическими свойствами путем обработки раствора бутилкаучука в углеводородном растворителе бромирующем агентом, нейтрализации бромированного раствора бутилкаучука, водной дегазации и сушки бромбутилкаучука, отличающийся тем, что в качестве исходного бутилкаучука используют бутилкаучук с вязкостью по Муни 52-60 ед. , непредельностью 2,0 мол. %, в качестве бромирующего агента используют реагент, образующийся при обработке соли бромистоводородной кислоты газообразным хлором в кислой среде и подают его непосредственно или при разбавлении инертным растворителем на смешение с раствором бутилкаучука.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что количество соли бромистоводородной кислоты составляет 5-8 мас. % на бутилкаучук.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что обработку соли бромистоводородной кислоты газообразным хлором проводят при мольном соотношении 1: 0,3-2, соответственно.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2