Пластификатор для поливинилхлоридных композиций
Владельцы патента RU 2404156:
Общество с ограниченной ответственностью "Инновационный центр "Химические технологии и оборудование" (RU)
Изобретение относится к производству поливинилхлоридных пластических масс, а именно к пластифицирующим добавкам. Предложен пластификатор, представляющий собой смесь сложных эфиров с преимущественным содержанием 2-этилгексилового эфира терефталевой кислоты, полученный этерификацией в присутствии катализатора предварительно азеотропно осушенной кислоты терефталевой технической обводненной - отхода производства терефталевой кислоты - спиртовой фракцией, выделенной перегонкой кубового остатка ректификации 2-этилгексанола при давлении 10-20 мм рт.ст. и температуре паров 145-185°С. Технический результат: полученный пластификатор обладает хорошими пластифицирующими свойствами для ПВХ композиций, при этом расширяются сырьевые источники для производства пластификаторов, что позволяет снизить стоимость пластификатора и квалифицировано утилизировать отходы производства. 1 табл.
Изобретение относится к производству поливинилхлоридных пластических масс, а именно к пластифицирующим добавкам.
В качестве пластифицирующих добавок к ПВХ-композициям используются сложные эфиры дикарбоновых кислот, преимущественно фталевой, а также адипиновой, себациновой и других. Около 80% мирового потребления приходится на ди-(2-этилгексил)фталат (диоктилфталат, ДОФ), а также диизононилфталат и диизододецилфталат. К недостаткам известных пластификаторов, получаемых из чистых соединений, можно отнести их высокую стоимость, обусловленную дороговизной и дефицитностью исходных компонентов, что стимулирует разработку методов получения пластификаторов из более дешевого сырья, например отходов или побочных продуктов химических производств.
Известен пластификатор для поливинилхлоридных композиций, представляющий собой смесь эфиров дикарбоновых кислот, полученный этерификацией отхода производства капролактама - 20-30% водный раствор моно- и дикарбоновых кислот С2-С6 или их натриевых солей, спиртовой фракцией, отхода этого же производства, содержащего 75-85% нормальных и изоамиловых спиртов (Патент RU №2171267, 1999 г.). Недостатком данного пластификатора является относительно низкая температура вспышки (190°С), что затрудняет его использование.
Известен пластификатор, получаемый из кубового остатка производства бутиловых спиртов и кубового продукта дистилляции фталевого ангидрида в присутствии металлоорганического или кислотного катализатора (Патент RU №2235716, 2003 г.). Недостатком данного пластификатора является наличие в продукте тяжелых не эфирных примесей, ухудшающих его пластифицирующие свойства, темный цвет, относительно низкая температура вспышки (185°С).
Известен пластификатор для ПВХ, получаемый переэтерификацией 2-этилгексанолом метиловых эфиров терефталевой и других фталевых кислот, содержащихся в побочном продукте производства диметилтерефталата, в присутствии 2-изобутилтитаната (Патент ПНР №188994, 1978 г.). В результате получают пластификатор с содержанием эфиров 94,2% в пересчете на ДОФ и температурой вспышки 213°С. Данный патент взят за прототип.
К недостаткам пластификатора и способа его получения следует отнести относительно высокую стоимость продукта вследствие использования чистого 2-этилгексанола и выделение метанола в процессе реакции, что усложняет технологический процесс и требует дополнительных затрат на его утилизацию.
Целью изобретения является расширение сырьевых источников для производства пластификаторов с использованием многотоннажных отходов и получение дешевого пластификатора для ПВХ композиций с хорошими пластифицирующими свойствами.
Технический результат - расширение сырьевой базы, квалифицированное использование многотоннажных промышленных отходов и получение дешевого пластификатора для ПВХ композиций с хорошими пластифицирующими свойствами - достигается тем, что для получения пластификатора в качестве исходного сырья используют предварительно осушенную азеотропной перегонкой кислоту терефталевую техническую обводненную (ТТФК) - побочный продукт производства терефталевой кислоты - и спиртовую фракцию, полученную перегонкой кубовых остатков ректификации 2-этилгексанола (КОРЭГ) при давлении 10-20 мм рт.ст. и температуре паров 145-185°С.
Технология производства пластификатора включает две стадии подготовки сырья - перегонку КОРЭГ и азеотропную сушку ТТФК обводненной - и одну основную стадию - этерификацию осушенной ТТФК спиртовой фракцией в присутствии катализатора.
КОРЭГ перегоняют при температуре куба до 210-215°С и остаточном давлении 10-20 мм рт.ст. Температура в парах составляет 145-185°С. Выделенная спиртовая фракция (65-75% от массы куба) содержит преимущественно 2-этилгексанол и небольшое количество примесей.
ТТФК обводненная содержит 15÷60% воды, до 15% (в пересчете на абсолютно сухой продукт) толуиловой кислоты и до 2% других примесей. Воду из ТТФК удаляют азеотропной сушкой - кипячением смеси ТТФК и спиртовой фракции при массовом соотношении кислота (в пересчете на сухую) : спирт 1:3÷5 до тех пор, пока не прекратится выделение воды.
Основная стадия - этерификация ТТФК спиртовой фракцией - осуществляется следующим образом. В реакционную массу, слегка охлажденную после осушки, вносится катализатор Ti(OBu)4 при интенсивном перемешивании. Смесь кипятится при температуре 200-210°С в течение 5-10 ч с одновременной отгонкой реакционной воды. По завершении процесса этерификации образуется прозрачный светло-желтый раствор. Затем проводят отгонку растворителя (непрореагировавший спирт и примеси) при температуре в кубе 200-220°С и вакууме 8÷15 мм рт.ст.
Пример.
Взято:
ТТФК обводненная (22,4% воды) 125,5 г; спиртовая фракция 457 г; катализатор Ti(OBu)4 2,4 г.
Получено:
продукт 231,9 г; отгон 305,5 г; вода 47,5 г.
Полученный пластификатор представляет собой светло-коричневую жидкость. Характеристики пластификатора в сравнении с прототипом и ДОФ приведены в таблице и показывают, что качество пластификатора находится на уровне широко используемого ДОФ.
| Сравнительные характеристики пластификаторов | |||
| Наименование показателя | ДОФ | Прототип | Заявленный пластификатор |
| Плотность при 20°С, г/см3 | 0,982-0,986 | 1,008 | 0,985 |
| Кислотное число, мг КОН/г, не более | 0,1 | 0,4 | 0,5 |
| Температура вспышки, °С, не менее | 205 | 213 | 198-204 |
| Массовая доля летучих веществ, %, не более | 0,1 | 0,1 | 0,2 |
| Число омыления, мг КОН/г | 284-290 | - | 217 |
Пластификатор для ПВХ композиций, представляющий собой смесь сложных эфиров с преимущественным содержанием 2-этилгексилового эфира терефталевой кислоты, отличающийся тем, что для получения пластификатора в качестве исходного сырья используют предварительно осушенную азеотропной перегонкой кислоту терефталевую техническую обводненную - побочный продукт производства терефталевой кислоты и спиртовую фракцию, полученную перегонкой кубовых остатков ректификации 2-этилгексанола при давлении 10-20 мм рт.ст. и температуре паров 145-185°С.
