Способ получения бутадиен-нитрильного каучука

 

СПОСОБ ПОЛУЧЕКРШ БУТАДИЕННИТРИЛЬНОГО КАУЧУКА водноэмульсионной сополимеризацией бутадиена с нитрилом акриловой кислоты в присутствии радикального инициатора и биологически разлагаемых анионогенного и неионогенного эмульгаторов с последующим вьщелением каучука из латекса, отличающийся тем-, что, с целью улучшения физико-механических свойств конечного продукта и снижения расхода электролита на коагуляцию , в качестве неионогенного эмульгатора применяют 0,5-2,0 мае,ч. на 100 мае.ч. сомономеров оксиэтилироо ванных синтетических С -С2оЖИрных спиртов со -степенью оксиэтилирования 2.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„.SU„, 792904

А цд С 08 F 236/12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННИЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 276525 I /23-05 (22) 11.05.79 (23) 13.12.78 (46) 15.12.84. Бюл. Ф 46 (72) В.Е. Голованов, А.В. Севергин,"

А.Н. Голованова, Л.И. Клепова, В.Г. Филь, С.В. Ефремов, В.В. Поляков, В.Б. Григорьев, Г.П. Филинов, В.В. Моисеев, М.Г. Быханова, Л.А. Зяблова, А.М. Семенов, IO.È. Грай-. вер, Э.Я. Девирц, A.À. Донцов и Т,П. Комарова (53) 678.762.2-134.532 ° 02(088.8) (56) 1. Синтетический каучук.

Под ред. Гармонова И.В., Л., "Химия",, 1976, с. 144.

2. Авторское свидетельство СССР

М 398107, кл. С 08 f 3/02, 1975 (прототип). (54) (57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БУТАДИЕННИТРИЛЬНОГО КАУЧУКА водноэмульсионной сополимеризацией бутадиена с нитрилом акриловой кислоты в присутствии радикального инициатора и биологически разлагаемых анионогенного и неионогенного эмульгаторов с последующим выделением каучука из латекса, отличающийся тем; что, с целью улучшения физико-механических свойств конечного продукта и снижения расхода электролита на коагуляцию, в качестве неионогенного эмульгатора применяют 0,5-2,0 мас.ч. на

100 мас.ч. сомономеров оксиэтилированных синтетических С„ -С жирных ф спиртов со степенью оксиэтилирования 2.

1 7929

Изобретение относится к промышленности синтетического каучука.

Известен способ получения каучуков водно †эмульсионн сополимериза;циейв присутствии радикальных инициаторов, эмульгаторов, регуляторов и диспергаторов. В качестве эмульгаторов применяют ионогенные поверхност-. но-активные вещества (ПАВ) — соли карбоновых кислот, сульфаты, сульфонаты P1).

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является известный способ получения бутадиеннитрильного каучука водно-эмульсионной сополимеризацией бутадиена с нитрилом. акриловой кислоты в присутствии радикального инициатора и биологически разлагаемых анионогенного и неионогенного эмульгаторов с последующим выцелением каучука из латекса (21.

В качестве неионогенных эмульгаторов применяют соединения общей формулы RO-(СП2СП О) „, где R — алкил или алкиларил; п — целое число не менее 5 в количестве 0,1 — 1". от веса каучука.

Недостатком известного способа(2 ) . является то, что использование неионо-, генного ПАВ с высокой степенью оксиэтилирования (больше 5) приводит к вспениванию латекса при отгонке из него незаполимеризовавшихся.мономеров. Кроме того, для повышения стабильности латекса используется токсичный диспергатор-лейканол. Лейканол относится к разряду жестких ПАВ, не подвергается не только биохимическому распацу, но и затрудняет этот процесс у других веществ, ухудшая

40 при этом органолептические свойства очищенной воды. Попадая в водоемы,, он загрязняет их, ухудшает работу очистных сооружений. По известному способу возможно также использование

Д5 в качестве эмульгаторов биологически неразлргаемых продуктов, которые попадают в сточные =î,äû и также загрязняют водоемы. В рецепте полимеризации по известному способу в ка— честве одного из эмульгаторов возможно использование мыла. канифоли, яв— ляющегося в настоящее время -дефицитным продуктом, получаемым из живицы сосновых пород деревьев. Исключение же мыла канифоли из рецепта полимеризации по известному способу может привести к увеличению содержания алкилсульфоната натрия, при этом резко возрастает образование устойчивой пень. на стадии отгонки мономеров из латекса, увеличивается количество коагулюма в системе отгонки, снижается производительность оборудования.

Недостатком известного способа является также то, что расход хлористого натрия на 1 т каучука гри коагуляции составляет 1400 кг, что приводит к погаданию довольно большого количества солей в сточные воды.

Целью изобретения является улучшение физико-механических свойств конечного продукта и снижение pacxo-

JTà электролита на коагуляцию.

Эта цель достигается тем, что в способе получения бутадиен-нитрильных каучуков водно-эмульсионной сополимеризацией бутадиена с. нитрилом акрпловой кислоты в присутствии радикального инициатора и смеси биологически разлагаемых анионогенного и неионогенного эмульгаторов с последующим выделением каучука из латекса, в качестве неионогенного эмульгатора применяют 0,5-2,0 мас.ч. на 100 мас.ч. сомономеров оксиэтилированных синтетических С„7 -С д жирных спиртов со степенью оксиэтилирования равной 2 (ОКС-1) .

Реагент ОКС-i получают путем оксиэтилирования синтетических первичных спиртов фракции С у С 20

Пример 1. Сополимеризацию бутадиена с нитрилом акриловой кислоты (НАК) проводят по рецептам, представпенным в табл. 1.

Сополимеризацию проводят в автоклаве емкостью бО л при те",пературе по— лимеризации 5+2 ", время полимеризации 9,5+0,5 ч. глубина полимеризации

63,5+1,5/. После отгонки незаполимеризовавшихся мономеров латекс коагул -ру oт °

792904

Таблица 1

Наименование компонентов

По данному способу

?4

74 54 54

26 46 46

Бутадиен

45

НАК

Алкилсульфонат натрия

2,5

2,0

2,5

Калиевое мыло канифоли

1,5

1,5

Калиевое мыло

СЖК

2,0

2,0

2,0

2,0

2,0 1,0

0 5

Реагент ОКС-1

0,3

0,3

0,8

0,8 0,5 0,5

0,02 0,01 0,01

1,5

1,0

0,016

0,012

0,02

Трилон Б

0,01 0,005 0,005 0,008 0,006

0,01

0,1

0,1 0,08 0,08 0,08

0,08 0,07 0,07 0,07

0,16 0,14 0,24 0,09

0,07

Ронгалит

0,08

0,07

0,16

0,12

Третичный додецилмеркаптан

0,29

0,16 0,24 0,24

250 270 270 (0,25 0,25 0,25

0,16

0,12

250

200

270

Вода

Стоппер

0,25

0,25

0 25

В табл. 2 приведены результаты по устойчивости латексов при полимеризации и дегазации, а,также условия их коагуляции.

Лейканол, Сульфат натрия

Сульфат двухвалентного железа, семиводный

Гипериз

Дипроксид

По известному способу (2

792904

По данному способу

Найменование

Количество коагулюма при полимеризации

2,8

2,3 3,0 3,0

60

60

60 50

Расход NaC1 кг/т каучука

1400

1400

200 200 400

200

Расход Н2БО „ кг/т каучука

3 3

6 6 рН коагуляции

По данным табл. 2 латексы, получаемые по данному способу, по устойчивости на стадии полимеризации и по . термической неустойчивости при отгон- ке незаполимеризовавшихся мономеров, находятся на одном уровне с латексами, полученными по известному (2 ) способу.

Р табл. 3 приведена характеристика каучуков, полученных по данному способу, и сравнения с каучуками, полученными rro известному 2 способу.

Таблица 3

Характеристика каучуков

По данному способу По известному способу Г23

29,8 29,5 39

29,9

0,21 0,21

0,15

0,013 0,015 0,025 0,036 0,044

0,03 хлористого натрия неозона Д

2,3 2,4 2,9 2,0

3,0

2,01

0,41 0,46 0,4

0 45.

0,36 свободных кислот

0,35

0,007

0,18 связанных кислот отс отс отс отс отс

0,14

0,24

0,098

0,1

0,2

0280320250р3

0,25

0„22

Физико-механические показатели

2050 2100 1750 1750 2150

1860

Термическая неустойчивость латекса при отгонке на форсунке, 7.

Температура коагуля- ции, С

Наименование показателей

Содержание в каучуке, %,, связанного нитрила алкилсульфоната натрия золы

Потери массы при 105 С, 7

Жесткость каучука, гс

По известному способу 2

792904

Продолжение табл. 3

По данному способу

По известному способу Р23

60 60 60 80 80

103

99 98 111 114 96

295 305 334 336 295

312

660

634 635 654 670 665

20 20 26 30

11,4

31,2

26,9 27,2 12,1 15,7 изооктан-толуол, %

Продолжение табл. 4

Как видно из результатов табл. 3, введение OKC-1 в каучук не отражается на свойствах каучука: каучуки, полученные по данному способу„ не только не уступают по качеству каучу-gp кам, полученным по известному (2 ) способу, а даже несколько превосходят их, сокращается время вугЛсанизации с 80 до 60 мин, что увеличивает производительность оборудования на заводах-потребителях, Таким образом, предложенный спо соб по сравнению с известным позволяет не только снизить токсичность процесса за счет исключения из рецепту- 4 ры полимеризации лейканола и уменьшить расход электролита на коагуляцию латекса (в 3,5-7 раз), но и улучшить свойства получаемого каучука.

Применение Н 80+ при коагуляции не вызывает затруднений, так как все оборудование цехов полимеризации и .коагуляции изготовлено из нержавеющей стали.

Пример

Калиевое мыло СЖК

2,0

Оксиэтилированные спирты (0KC-1) 2,0

Сульфат натрия

0,8

Трилон В

0,01

0,01

Ронгалит

0,01

0,08

Гипериз

Вода

250

0,25

Стоппер

2.

Таблица 4

5+2

Наи ком

В процессе полимеризации и отгонки незаполимеризовавшихся мономеров образования коагулюма не наблюдают.

При этом следует отметить, что при

Бутадиен

НАК

74

Наименование показателей

Время вулканизации при

143 С, мин

Напряжение при 300% растяжении, кгс/см

Прочность при разрыве, кгс/см

Относительное удлинение при разрыве, %

Относительное остаточное удлинение, %

Набухание вулканизата за 24 ч в смеси: бензин-бензол, %

Сульфат двухвалентного железа (семиводный) Температура полимеризации, С

Время полимеризации, ч

792904

764

0,62

Корректор Л, Зимокосов

Редактор О. Юркова Техред Л,Коцюбянк

Заказ 9201/2 Тираж 468 Подписное

ВНфПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб„,, д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

9 дегазации латексов, полученных по известному способу, в промышленных условиях для предотвращения пенообразовачия в отгонных колоннах латекс разбавляют водой до содержания сухого остатка 15% (с 20-22%), дегазация же латекса, полученного по данному способу, не сопровождается пенообразованием при содержании сухого остатка в латексе 20,0%, время отгонки сокращается на 30%, Это позволяет увеличить производительность отгонных агрегатов, Коагуляцию латекса проводят при 50 С, при зтом расход хлористого натрия составляет 200 кг на 1 т каучука, серной кислоты — 2, О кг.

Полученный каучук характеризуется следующими показателями.

Содержание в каучуке, %

Зола 0,07

Хлористый натрий

Неозон Д 1,8, Связанный нитрил акриловой кислоты 29,9

Свободные органические кислоты

Связанные органичес-. кие кислоты Отсутствуют

Растворимость в ИЭК, % 99,1

Набухаемость в смеси изооктанголуол 25 1

Прочность при разрыве, кгс/см 314 !

Относительное удлинес7 ние,, 5

Остаточное удлинение, % 2Р

Жесткость каучука, rc 750

Как видно из результатов, полученный каучук по качеству превосходит каучуки, получаемые по известномуГ23 способу.

Преимуществом предлагаемого способа по сравнению с известным, является то, что расход хлористого натрия на коагуляцию сокращен в 3,5-7 раз, соответственно сокращается и количество промывных вод, необходимое для отмывки каучука от хлористого натрия. Сокращено время вулканизации с

80.до 60 мин, что увеличивает производительность оборудования на заводах-потребителях, дегазация латекса по предлагаемому способу пенообразованием не сопровождается. Кроме тод го, исключение из рецепта олимеризации мыла дипропорционированной канифоли, придающей липкость каучуку, позволяет использовать изобретение для получения каучука в новой перспективной выпускной форме в виде порошка.