Способ приготовления двухкомпонентной системы на основе дициклопентадиена

Изобретение относится к способу приготовления двухкомпонентной системы на основе дициклопентадиена (ДЦПД) для получения термореактивного гомополимера - полициклопентадиена. Система состоит из компонента А, содержащего ДЦПД, активатор - алюминий- или оловоорганическое соединение, модератор - простой или сложный эфир и каучук высоко- или низконенасыщенный, и компонента Б, содержащего ДЦПД, катализатор на основе вольфрама, соединение, повышающее растворимость катализатора - спирт или фенол, основание Льюиса или хелатирующий агент - нитрилы, простые эфиры или ацетаты и высоко- или низконенасыщенный каучук. Компонент Б получают добавлением в раствор катализатора соединения, повышающего растворимость катализатора, с последующей отдувкой хлористого водорода, введением в раствор основания Льюиса или хелатирующего агента и добавлением полученного раствора катализатора к раствору высоко- или низконенасыщенного каучука в ДЦПД. При приготовлении компонента А активатор предварительно растворяют в гексане или нефрасе, и до внесения его в раствор каучука в ДЦПД в последний первоначально вводят модератор в таком количестве, чтобы мольное соотношение модератор/активатор составляло (1-10):1. Технический результат - увеличение срока хранения компонентов системы и повышение прочностных свойств полученного гомополимера. При этом значительно сокращается количество остаточного мономера в поли-ДЦПД и снижается его водопоглощение. 1 табл., 17 пр.

 

Изобретение касается приготовления двухкомпонентной системы на основе дициклопентадиена (ДЦПД), предназначенной для получения термореактивного гомополимера - полидициклопентадиена (поли-ДЦПД), который может быть использован для изготовления формованных деталей в автомобильной промышленности, а также в строительстве и легкой промышленности.

Двухкомпонентная система состоит из компонента А, содержащего активатор, и компонента Б, содержащего катализатор. При смешении данных компонентов в машине реакционно-инжекционного формования образуется твердый нерастворимый полимер, принимающий соответствующую форму. Предварительно приготовленные компоненты А и Б должны быть устойчивы при хранении в атмосфере азота, реагировать при смешении в течение 3-5 минут, а полученный на их основе гомополимер должен иметь высокую температуру вспышки и обладать высокой ударной вязкостью по Изоду, высокими пределом прочности на растяжение и относительным удлинением при растяжении, низким водопоглощением и линейной усадкой. Все эти требования связаны с направлением использования полученных гомополимеров.

Известна двухкомпонентная система для получения термореактивного полимера ДЦПД (патент США №4400340, МПК B21F 1/08, C08F 4/78, опубл. 1983). Она включает катализатор - гексахлорид вольфрама или окситетрахлорид вольфрама, активатор - тетраалкилолово- или алюминийорганическое соединение и модератор - простые и сложные эфиры, кетоны, нитрилы и полярные циклоолефины. Данная система используется путем смешения двух потоков, один из которых содержит активатор и модератор, другой - катализатор, и один из них или оба содержат ДЦПД. Эти потоки из смешивающего устройства инжектируются в соответствующую форму, где и происходит образование гомополимера ДЦПД. Данная система имеет ряд недостатков, связанных с низкой растворимостью катализатора и возможностью преждевременной полимеризации ДЦПД в его присутствии.

Наиболее близким к предлагаемому является способ получения двухкомпонентной системы для получения ударопрочного поли -ДЦПД, который использует катализатор - гексахлорид вольфрама или окситетрахлорид вольфрама, основание Льюиса или хелатирующий агент - нитрилы или простые эфиры, ацетилацетон и алкилацетоацетаты, соединение фенольного типа или спирт для повышения растворимости катализатора, растворитель для катализатора - бензол или замещенные бензолы, активатор -триалкилолово- или алюминийорганическое соединение и модератор - изопропиловый эфир, дибутиловый эфир, фенилэтилацетат и др. (патент США №4469809, МПК С08F 4/62, опубл. 1983). Основным недостатком данного способа является непродолжительное время хранения компонента, содержащего активатор, высокий уровень содержания остаточного мономера в термоотвержденном полимере, недостаточно высокие прочностные показатели и высокий показатель водопоглощения.

Задача изобретения - создание двухкомпонентной системы с использованием вольфрамсодержащего катализатора для получения ударопрочного поли-ДЦПД с продолжительным сроком хранения компонентов и высокими прочностными показателями полученного на основе этой системы гомополимера.

Задача решается за счет осуществления способа приготовления двухкомпонентной системы на основе дициклопентадиена (ДЦПД), для получения термореактивного гомополимера - полициклопентадиена, состоящей из компонента А, содержащего ДЦПД, активатор -алюминий- или оловоорганическое соединение, модератор -простой или сложный эфир и каучук высоко- или низконенасыщенный, и компонента Б, содержащего ДЦПД, катализатор на основе вольфрама, соединение, повышающее растворимость катализатора - спирт или фенол, основание Льюиса или хелатирующий агент - нитрилы, простые эфиры или ацетаты и высоко- или низконенасыщенный каучук, в котором компонент Б получают добавлением в раствор катализатора соединения, повышающего растворимость катализатора, с последующей отдувкой хлористого водорода, введением в раствор основания Льюиса или хелатирующего агента и добавлением полученного раствора катализатора к раствору высоко- или низконенасыщенного каучука в ДЦПД, при этом при приготовлении компонента А активатор предварительно растворяют в гексане или нефрасе и до внесения его в раствор каучука в ДЦПД в последний первоначально вводят модератор в таком количестве, чтобы мольное соотношение модератор/активатор составляло (1-10):1.

Техническим результатом при использовании предложенной двухкомпонентной системы является увеличение срока хранения компонентов системы и повышение прочностных свойств полученного гомополимера. При этом значительно сокращается количество остаточного мономера в поли-ДЦПД и снижается его водопоглощение.

Технический результат достигается за счет того, что при приготовлении компонента А активатор предварительно растворяют в гексане или нефрасе и до внесения его в раствор каучука в ДЦПД в последний первоначально вводят модератор в таком количестве, чтобы мольное соотношение модератор/активатор составляло (1-10):1.

Компонент А предложенной двухкомпонентной системы имеет состав, мас.частей:

ДЦПД 90-98
Каучук 3-7
Активатор (в растворе нефраса или гексана) 0,6-1,5
Модератор 0,3-5

При этом в качестве эластомера используют высокомолекулярный этиленпропиленовый каучук, содержащий в качестве третьего мономера этилиденнорборнен (ЭНБ) или дициклопентадиен (ДЦПД) (низконенасыщенный) или дивинильный каучук (высоконенасыщенный). В качестве активатора используют алюминийорганические соединения - в частности этилалюминийсесквихлорид, триизобутилалюминий или оловоорганическое соединение, например тетраэтилолово. В качестве модератора может быть использован, например, МТБЭ или этиловый эфир пропионовой кислоты.

Компонент Б предложенной двухкомпонентной системы имеет состав, мас.частей:

ДЦПД 90-98
Каучук 3-7
Катализатор (в растворе толуола) 0,15-0,3
Основание Льюиса или хелатирующий агент 0.04
Соединение, повышающее
растворимость катализатора 0,04-0,1

При этом в качестве эластомера используют высокомолекулярный этиленпропиленовый каучук, содержащий в качестве третьего мономера этилиденнорборнен (ЭНБ), или дициклопентадиен (ДЦПД), или дивинильный каучук. В качестве катализатора используют соединения, содержащие вольфрам, такие как WCl6 или WClO4. В качестве соединения, повышающего растворимость катализатора, используют, например, нонилфенол или додециловый спирт, в качестве основания Льюиса или хелатообразующего агента используют, например, этилацетат, или диизопропиловый эфир (основания Льюиса), или бензонитрил (хелатообразующий агент).

При этом содержание каучука в растворе ДЦПД выбрано 3-7% мас.

Количество соединения, содержащего вольфрам, выбрано исходя из мольного соотношения ДЦПД/WCl6 - (1000-4000):1, основание Льюиса или хелатирующий агент используют в мольном соотношении WCl6/основание Льюиса 1:(1-3). Соединение, повышающее растворимость катализатора, присутствует в количестве 1-3 моль на 1 моль катализатора.

Содержание активатора определяется мольным соотношением ДЦПД/активатор - (250-500):1. Модератор берут в таком количестве, чтобы мольное соотношение модератор /активатор составляло (1-10):1.

Среди существенных признаков, характеризующих предложенную двухкомпонентную систему, отличительными являются:

- предварительное растворение активатора в нефрасе или гексане;

- ввод модератора (например, МТБЭ или этилового эфира пропионовой кислоты) в раствор каучука в ДЦПД до внесения в него активатора в гексане или нефрасе в таком количестве, чтобы мольное соотношение модератор/активатор составляло (1-10):1.

Способ демонстрируется следующими примерами.

Примеры 1-3 (по прототипу). 0,1 М раствор катализатора получают, добавляя 1,55 г WCl6 в 37,8 см3 сухого толуола в атмосфере азота. После чего в раствор добавляют 0,85 г нонилфенола. Полученный раствор продувают азотом в течение нескольких часов для удаления НСl, образующегося в результате реакции WCl6 с нонилфенолом. Добавляют 0,38 см3 этилацетата в атмосфере азота. Для получения компонента Б 0,5 см3 полученного 0,1 М раствора WC16 добавляют к 10 см3 6% раствора СКЭПТ в ДЦПД. Компонент А получают следующим образом: в атмосфере азота в 10 см3 6% раствора СКЭПТ в ДЦПД растворяют 0,15 см3 ЭАСХ, а затем к раствору добавляют 0,44 см3 МТБЭ. Компонент А и компонент Б непосредственно после приготовления (пример 1) или после хранения в течение 2 (пример 2) или 10 (пример 3) суток смешиваются в соотношении 1:1 в головке машины реакционно-инжекционного формования. Процесс полимеризации осуществляют при температуре 50-70°С.

После короткого индукционного периода наблюдается резкое выделение тепла. В результате образуется твердый, нерастворимый полимер, который подвергают анализу на содержание остаточного мономера, прочностные характеристики и показатель водопоглощения. Данные приведены в таблице.

Примеры 4-6. Опыты проводят как в примерах 1-3, за исключением того, что компонент А готовят следующим образом: в атмосфере азота в 10 см3 6% раствора СКЭПТ в ДЦПД растворяют 0,44 см3 МТБЭ, 0,15 см3 ЭАСХ растворяют в 2 см3 гексана и этот раствор смешивают с раствором СКЭПТа в ДЦПД. Компонент А и компонент Б непосредственно после приготовления (пример 4) или после хранения в течение 2 (пример 5) или 10 (пример 6) суток смешиваются в соотношении 1:1 в головке машины реакционно-инжекционного формования.

Примеры 7-10. Опыты проводят, как в примере 6, за исключением того, что количество МТБЭ, добавляемое к раствору СКЭПТ в ДЦПД составляет 0,085 см3 (пример 7), 0,17 см3 (пример 8), 1,7 см3 (пример 9), 2,55 см3 (пример 10).

Пример 11. Опыт проводят, как в примере 6, за исключением того, что в качестве активатора при приготовлении компонента А используют тетраэтилолово в количестве 0.28 см3.

Пример 12. Опыт проводят, как в примере 6, за исключением того, что в качестве модератора при приготовлении компонента А используют этиловый эфир пропионовой кислоты в количестве 0.5 см3.

Пример 13. Опыт проводят, как в примере 6, за исключением того, что при приготовлении компонентов А и Б используют высоконенасыщенный каучук СКДН (синтетический каучук дивинильный, полученный на неодимовом катализаторе).

Пример 14. Опыт проводят, как в примере 6, за исключением того, что при приготовлении компонента Б в качестве хелатообразующего реагента используют бензонитрил в количестве 0.44 см3.

Пример 15. Опыт проводят, как в примере 6, за исключением того, что при приготовлении компонента Б в качестве основания Льюиса используют диизопропиловый эфир в количестве 0.43 см3.

Пример 16. Опыт проводят, как в примере 6, за исключением того, что при приготовлении компонента Б в качестве соединения, повышающего растворимость катализатора используют додециловый спирт в количестве 0.72 г.

Пример 17. Опыт проводят, как в примере 6, за исключением того, что при приготовлении компонента А в качестве активатора используют триизобутилалюминий в количестве 0.24 см3, а в качестве модератора - дифениловый эфир в количестве 0.85 см3.

Из данных таблицы видно, что при способе приготовления двухкомпонентной системы на основе ДЦПД в соответствии с прототипом время хранения компонентов - менее 10 суток, через 10 суток реакция полимеризации уже не завязывается, а через 2 суток хранения время реакции значительно увеличивается, а полученный при этом материал, поли-ДЦПД, обладает пониженными пределом прочности на растяжение, относительным удлинением при растяжении и ударной прочностью по Изоду, т.е. теми показателями, которые являются наиболее важными при использовании поли-ДЦПД для изготовления автомобильных деталей. При этом полимер имеет повышенный показатель водопоглощения и остаточное содержание мономера.

При осуществлении заявленного способа после хранения в течение 10 суток компоненты А и Б сохраняют свою активность, а полученный на их основе поли-ДЦПД обладает высоким пределом прочности на растяжение, относительным удлинением при растяжении и ударной прочностью по Изоду. Значительно снижается показатель водопоглощения и остаточное содержание мономера. При этом оптимальное соотношение модератор/активатор равно (1-10):1. При снижении этого соотношения (пример 7) увеличивается время реакции, повышается остаточное содержание мономера в поли-ДЦПД и значительно ухудшается показатель водопоглощения. При увеличении соотношения (пример 10) время реакции значительно снижается, и это может привести к неровностям на поверхности деталей.

Способ приготовления двухкомпонентной системы на основе дициклопентадиена (ДЦПД) для получения термореактивного гомополимера - полициклопентадиена, состоящей из компонента А, содержащего ДЦПД, активатор - алюминий- или оловоорганическое соединение, модератор - простой или сложный эфир и каучук высоко - или низконенасыщенный, и компонента Б, содержащего ДЦПД, катализатор на основе вольфрама, соединение, повышающее растворимость катализатора - спирт или фенол, основание Льюиса или хелатирующий агент - нитрилы, простые эфиры или ацетаты и высоко - или низконенасыщенный каучук, в котором компонент Б получают добавлением в раствор катализатора соединения, повышающего растворимость катализатора, с последующей отдувкой хлористого водорода, введением в раствор основания Льюиса или хелатирующего агента и добавлением полученного раствора катализатора к раствору высоко- или низконенасыщенного каучука в ДЦПД, отличающийся тем, что при приготовлении компонента А активатор предварительно растворяют в гексане или нефрасе, и до внесения его в раствор каучука в ДЦПД в последний первоначально вводят модератор в таком количестве, чтобы мольное соотношение модератор/активатор составляло (1-10):1.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к области полимеризации и сополимеризации олефинов с целью получения ценных полимерных продуктов, таких как линейный полиэтилен низкой плотности, полигексен и т.д.

Изобретение относится к области получения каталитической системы для полимеризации олефинов. .

Изобретение относится к катализаторам полимеризации и олигомеризации на основе переходных металлов и их использовании в полимеризации, сополимеризации и олигомеризации олефинов.

Изобретение относится к способам получения катализаторов сополимеризации этилена, содержащих оксид хрома на неорганическом носителе, являющихся компонентами двойных каталитических систем, содержащих также нанесенный хромоценовый катализатор и используемых для синтеза высокопрочного, трещиностойкого полиэтилена низкого давления.

Изобретение относится к области каталитических систем, предназначенных для полимеризации или сополимеризации циклоолефинов норборненового типа. .

Изобретение относится к способу получения полидициклопентадиена (ПДЦПД) и способу получения полимерных материалов на его основе. .

Ан ссср f // 262389

Настоящее изобретение относится к полимерному материалу для проппанта, представляющему собой метатезис-радикально сшитую смесь олигоциклопентадиенов и эфиров метилкарбоксинорборнена. Также описан способ получения такого материала, включающий получение смеси олигоциклопентадиенов и эфиров метилкарбоксинорборнена путем смешивания дициклопентадиена с метакриловыми эфирами и полимерными стабилизаторами, представленными в п.2 формулы изобретения, нагрева этой смеси до температуры 150-220°C и выдержки при данной температуре в течение 15-360 мин с последующим охлаждением до 20-50°С. В полученную смесь олигоциклопентадиенов и эфиров метилкарбоксинорборнена последовательно вводят радикальный инициатор и катализатор, представленные в п.2 формулы изобретения. Далее в полученную полимерную матрицу нагревают до температуры 50-340°С и выдерживают при данной температуре в течение 1-360 мин, после чего охлаждают до комнатной температуры. Технический результат заключается в повышении термопрочности материала проппанта, обеспечивающего прочность на сжатие не менее 150 МПа при температуре не ниже 100°С. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 36 пр.

Изобретение относится к технологии получения полимерных микросфер из полидициклопентадиена. Получают микросферы со сферичностью не менее 0,9, средний размер которых находится в диапазоне 0,25-1,1 мм, с объемной плотностью в диапазоне 0,4-0,7 г/см3. Способ получения микросфер включает получение жидкой полимерной смеси путем последовательного смешивания дициклопентадиена чистотой не менее 98% с полимерным стабилизатором, полимерным модификатором, радикальным инициатором и катализатором. Полученную полимерную смесь выдерживают при температуре 10-50°C в течение 1-40 мин. Далее вводят в виде ламинарного потока в предварительно нагретую не ниже температуры смеси воду, содержащую катионные или анионные поверхностно-активные вещества. Сферы образуются при постоянном перемешивании жидкой среды. Образовавшиеся микросферы отделяют от раствора, нагревают до температуры 150-340°C и выдерживают при данной температуре в течение 1-360 мин. Технический результат - получение микросфер из полидициклопентадиена с улучшенными физико-механическими свойствами и прочностью на сжатие не хуже 90 МПа. 4 з. п. ф-лы, 2 ил., 32 пр.

Изобретение относится к способу приготовления двухкомпонентной системы на основе дициклопентадиена для получения термореактивного гомополимера - полициклопентадиена

Наверх