Пластификатор

Изобретение относится к производству пластических масс, а именно к пластифицирующим добавкам поливинилхлоридных (ПВХ) композиций при изготовлении пленочных материалов, линолеума, пеноплена, обувных пластикатов, искусственных кож, резинотехнических изделий и др. Пластификатор для поливинилхлоридных композиций, представляющий собой продукт, полученный этерификацией адипиновой кислоты спиртами C₁-С₅ на кислотном катализаторе с отгонкой избыточного спирта, нейтрализацией полученного эфира в вакууме, с последующей переэтерификацией фракцией диоксановых спиртов, являющейся крупнотоннажным отходом производства изопрена из изобутилена и формальдегида с содержанием диоксановых спиртов не менее 40%, с температурой начала кипения не менее 225°С и температурой вспышки не ниже 120°С в присутствии стеарата цинка с последующей отгонкой непрореагировавших диоксановых спиртов. Технический результат изобретения - получение пластификатора, обладающего хорошими пластифицирующими свойствами для ПВХ-композиций широкого спектра действия, сырьевых источников для производства пластификатора; квалифицированное использование многотоннажного промышленного отхода, повышение качества пластификатора. 1 табл.

 

Изобретение относится к производству пластических масс, а именно к пластифицирующим добавкам, к поливинилхлоридным (ПВХ) композициям.

Маркетинговые исследования потребности рынка в пластификаторах показали, что потребление диэфирных пластификаторов до 2010 года складывается со значительным дефицитом. Сложившийся дефицит отечественных пластификаторов и высокая стоимость импортных продуктов заставляют концентрировать внимание на синтезе новых продуктов.

В отечественной технологии широко используется в качестве пластифицирующей композиции ЭДОС, который представляет собой смесь формалей и олигомеров диоксановых спиртов и их высококипящих эфиров, получаемую из кубового остатка после отгонки легкой фракции диоксановых спиртов, например, патент РФ №2100356, опубл. 27.12.97 г. ЭДОС обладает рядом технических недостатков:

- низкая температура кипения (160-180°С) и низкая температура вспышки (130-140°С) создают в производстве изделий на каландрах при 150-160°С повышенную пожароопасность;

- высокие температуры застывания (-35...-40°С) снижают хладостойкость пластифицированных изделий, приводят к образованию трещин при -30...-40°С;

- 3-й класс опасности;

- при использовании ЭДОСа в различных пропорциях с диоктилфталатом для снижения стоимости пластификатора [Патент №2199617 РФ, опубл. 27.02.2003] происходило снижение физико-химических, прочностных, ресурсных и экономических показателей (выпотевание пластификатора на поверхность изделий).

Наиболее близким к предлагаемому решению является использование в качестве пластифицирующих добавок к ПВХ-композициям эфиров дикарбоновых кислот, например диоктилфталата (ДОФ, таблица 2,3 ГОСТ 8728-88Е), хорошо отвечающих требованиям, предъявляемым к пластификаторам

Однако производство ДОФ технически сложно, исходные вещества дороги и дефицитны. Задача, на решение которой направлено изобретение, - расширение сырьевых источников для производства пластификаторов, использование многотоннажного отхода и улучшение качества пластификатора.

Технический результат - расширение сырьевой базы, квалифицированное использование многотоннажного промышленного отхода, повышение качества пластификатора.

Технический результат достигается тем, что в качестве сырья для пластификатора для ПВХ-композиций, представляющего собой смесь эфиров диоксановых спиртов и адипиновой кислоты, используют крупнотоннажный отход производства изопрена из изобутилена и формальдегида - фракцию диоксановых спиртов с содержанием диоксановых спиртов не менее 40%, с температурой начала кипения не менее 225°С и температурой вспышки не ниже 120°С, а также адипиновую кислоту.

Предлагается использовать в качестве сырья для получения пластификатора крупнотоннажные отходы получения изопрена из изобутилена и формальдегида - фракцию диоксановых спиртов, содержащую не менее 40% масс. диоксановых спиртов с температурой начала кипения не менее 225°С и температурой вспышки не ниже 120°С.

Технология производства пластификатора в случае использования фракции диоксановых спиртов и адипиновой кислоты состоит из двух основных стадий: этерификация адипиновой кислоты спиртами С₁-С₅ (метанол, этанол, пропанол, бутанол, пентанол); переэтерификация сложного эфира адипиновой кислоты фракцией диоксановых спиртов.

Первая стадия включает следующие операции: этерификация адипиновой кислоты одним из спиртов С₁-С₅ (наработка пластификатора проводилась на бутаноле) при массовом соотношении кислота:спирт 1:1,5 на кислотном катализаторе (катионит КУ-23 в Н-форме) при температуре 100-130°С; отгонка избыточного спирта при температуре паров 117-119°С; нейтрализация эфира-сырца содовым раствором и промывка его водой; перегонка сложного эфира адипиновой кислоты в вакууме.

Пример: взято адипиновой кислоты - 529 г,

бутанола - 804 г,

получено: бутиловый эфир адипиновой кислоты - 867 г.

Вторая стадия - переэтерификация сложного эфира адипиновой кислоты (например, дибутиладипата) диоксановыми спиртами (в массовом соотношении сложный эфир:диоксановый спирт - 1:2,3) в присутствии стеарата цинка (0,5% на реакционную массу); отгонка непрореагировавших диоксановых спиртов при остаточном давлении 10-15 мм рт. ст. до достижения температуры в парах 150-160°С.

Пример: взято дибутиладипата 194,6 г,

фракции диоксановых спиртов 455 г,

стеарата цинка 3,2 г.

Выделилось бутанола 101,6 г,

отогнана легкая фракция 243 г,

получено продукта 302,2 г.

Применение стеарата цинка в качестве катализатора переэтерификации позволяет значительно упростить технологическую схему за счет исключения на второй стадии процесса нейтрализации и водной промывки пластификатора, что позволит уменьшить количество загрязненных водных стоков.

Полученный пластификатор имеет окраску от светло-желтого до темно-коричневого. Показатели:

- молекулярная масса	- 380;
- температура вспышки в открытом тигле не ниже	- 219°С;
- плотность при 20°С	- 1,1 г/см;
- число омыления	- 297 мг КОН/г.

По основным показателям он превосходит дибутилфталат и соответствует лучшим отечественным и мировым образцам: ДОФ и диоктиладипинату (см. таблицу).

Поскольку полученный результат в сравнении с описанными результатами не известен, предлагаемое решение соответствует критерию «изобретательский уровень».

Таблица Сравнительные характеристики пластификаторов
Показатели	Дибутилфталат ГОСТ 8728-88	Диоктилфталат ГОСТ 8728-88	Диоктиладипинат ГОСТ 8728-88	Заявляемый пластификатор
Молекулярная масса	273	390	370	380
Температура вспышки в открытом тигле, °С	170	205	190	219
Плотность при 20°С, г/см3	0,91	0,98	0,92	1,14
Число омыления, мг КОН/г	399-407	284-290	298-307	297

Пластификатор для поливинилхлоридных композиций, представляющий собой продукт, полученный этерификацией адипиновой кислоты спиртами C₁-C₅ на кислотном катализаторе с отгонкой избыточного спирта, нейтрализацией полученного эфира в вакууме с последующей переэтерификацией фракцией диоксановых спиртов, являющейся крупнотоннажным отходом производства изопрена из изобутилена и формальдегида с содержанием диоксановых спиртов не менее 40%, с температурой начала кипения не менее 225°С и температурой вспышки не ниже 120°С в присутствии стеарата цинка с последующей отгонкой непрореагировавших диоксановых спиртов.