пластификатор для полистирола и его сополимеров

Формула изобретения

Применение 1,1,3-триметил-3-фенилиндана в качестве пластификатора для полистирола и его сополимеров.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемый пластификатор относится к веществу, вводимому в полистирольные полимеры с целью придания или повышения текучести, эластичности, пластичности в условиях переработки и эксплуатации.

Известны различные пластификаторы для пластмасс, к числу важнейших из которых относятся эфиры ароматических и алифатических карбоновых кислот, эфиры гликолей и монокарбоновых кислот, эфиры фосфорной кислоты, полиэфиры, эпоксидированные соединения, вазелиновые и растительные масла [Энциклопедия полимеров. М. 1974. т.2, с. 620-627]

Известные пластификаторы получают в сложных технологических условиях с использованием дефицитного, дорогостоящего сырья.

Наиболее широкое применение в качестве пластификатора для полистирольных пластиков имеет диоктилфталат (ДОФ, ГОСТ 8728-77), медицинское вазелиновое масло (МВМ, ГОСТ 3164-78) [Русаков В.П. Производство полимеров. М.Высшая школа, 1988, с. 71]

Использование указанных пластификаторов для полистирола и его сополимеров связано с их большим расходом и дефицитом.

Известен 1,1,3-триметил-3-фенилиндан, насыщенный циклический димер альфа-метилстирола или кристаллический димер метилстирола, который находит применение в качестве жидкости для трансформаторов, а также для получения высокотемпературных теплоносителей.

Указанное вещество является одним из 4 изомеров димерных соединений альфа-метилстирола, не содержит олефино-ненасыщенных связей и является неактивным, как модификатор полимеризации, в отличие от 3 других изомеров, таких как 2,4-дифенил-4-метил-1-пентен, цис- и транс-2-4-дифенил-4-метил-2-пентен, которые являются олефино-ненасыщенными, и проявляют активность как модификаторы полимеризации.

Задачей изобретения является применение димера альфа-метилстирола в качестве пластификатора для полистирола и его сополимеров, которое позволяет снизить расход и дефицитность, расширить ассортимент известных пластификаторов.

Поставленная задача решается за счет использования 1,1,3-триметил-3-фенилидана в качестве пластификатора для полистирола и его сополимеров, получаемых суспензионным и блочно-суспензионным методами.

Применение предлагаемого вещества по новому назначению основано на повышение текучести, эластичности и пластичности получаемых полистиролов в условиях переработки и эксплуатации. Это объясняется высокой степенью совместимости предлагаемого и известных материалов из-за химического сходства, а также тем, что указанный димер удовлетворяет требованиям, предъявляемым к пластификаторам. Причем свойство неактивности к полимеризации может быть использовано для введения пластификатора на стадии полимеризации, что является наиболее технологичным, не влияет на молекулярно-массовые характеристики и другие свойства синтезируемых материалов.

При нормальных условиях 1,1,3-триметил-3-фенилиндан является твердым кристаллическим веществом, хорошо растворимым в большинстве органических растворителей, а также в стироле и его сополимерах. Температура плавления 52-54^oC, температура кипения при остаточном давлении 0,1 мм рт.ст. 118-120^oC.

Димеры альфа метилстирола нетоксичны. Возможность отравлений создается главным образом за счет поступления в воздух паров остаточного мономера, который имеет ПДК в воздухе рабочей зоны 5 мг/м³. Содержание остаточного мономера в димере -0,2-0,04%

Предлагаемый пластификатор имеет доступное сырье и простую технологию синтеза по сравнению с известным, что обеспечивает широкое его использование.

Применение предложенного пластификатора иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. Предложенный пластификатор используют в технологии получения полистирола общего назначения типа ПС-С (суспензионный способ).

В реактор с мешалкой загружают обессоленную воду с содержанием 0,75% Mg(OH)₂. Затем при перемешивании загружают стирол в количестве из расчета фазового соотношения мономер: вода=5:3. Предварительно в мономере растворяют 1,0% 1,1,3-триметил-3-фенилиндана; 0,2% перекиси бензоила; 0,08% третбутилпербензоата. Полимеризацию ведут при 90^oC до полного затвердевания бисера. Полученный полимер обезвоживают и сушат. Для оценки пластифицирующего действия пластификатора определяют показатель текучести расплава полимера (ПТР) путем выдавливания расплава полимера при температуре 200^oC через фильеру под грузом 5 кг с последующим замером количества вытекшего полимера в г/10 мин. В ходе полимеризации фиксируют кинетику процесса с целью оценки возможного воздействия на нее нового пластификатора. Относительную вязкость полимера определяют с помощью вискозиметра. Термостойкость определяют путем выдержки полимера в литьевой машине в течение 15 минт при температуре 230-250^oC. Полученные данные приведены в таблице.

Пример 2. Аналогично примеру 1. Количество пластификатора 0,5%

Пример 3. Предложенный пластификатор используют в технологии получения вспенивающегося полистирола типа ПСВ-С (блочно-суспензионный способ).

В реактор с мешалкой загружают 100% стирола; 0,5% пластификатора; 0,1% перекиси бензоила и ведут полимеризацию при 90^oC до конверсии 35-40% Затем загружают 0,5% тетрабромпараксилола; 0,55% перекиси бензоила; водную фазу с содержанием 0,9% поливинилового спирта и ведут полимеризацию при перемешивании и температуре 80^oC 5 ч, 85^oC 1 ч, 95^oC 1 ч.

Полученный полимер обезвоживают, сушат и анализируют аналогично примеру 1 при нагрузке 10 кг и температуре 170^oC.

Пример 4. Предложенный пластификатор используют в технологии получения ударопрочного полистирола типа УПС (блочно-суспензионный способ).

В реактор с мешалкой загружают 100% стирола; 0,5% пластификатора; 4% полибутадиенового каучука; 0,025% перекиси бензоила; 0,3% беназола; 0,05% третичного лаурилмеркаптана и ведут полимеризацию в массе до конверсии 22-28% Затем загружают 0,225% перекиси бензоила; 0,15% третбутилпербензоата и 100% обессоленной воды, содержащей 0,7% Mg(OH)₂; 0,3% MgSO₄. Полимеризацию в суспензии ведут при температуре 90^oC до полного затвердевания бисера. Полимер обезвоживают, сушат и анализируют аналогично примеру 1.

Пример 5. Предложенный пластификатор используют в технологии получения сополимера стирола с акрилонитрилом типа САН-П (суспензионнй способ).

В реакторе с мешалкой загружают водную фазу, содержащую Ca₃ (PO₄)₂ 0,45% CaCl₂ 0,1% pH 8 11. Затем загружают масляную фазу из расчета масло: вода 1: 1. Соотношение мономеров: стирол - 80% акрилонитрил 20% По отношению к сумме мономеров масляная фаза содержит перекись лаурила -0,4% третбутилпербензоат 0,09% третичный додецилмеркаптан 0,2% предлагаемый пластификатор 0,5% Сополимеризацию ведут при температуре 68 + 2^oC полного затвердевания бисера. Полученный сополимер обезвоживают, сушат и анализируют аналогично примеру 1.

Пример 6 (контрольный). Аналогично примеру 2. В качестве пластификатора используют МВМ в количестве 3,0%

Пример 7 (контрольный). Аналогично примеру 5. В качестве пластификатора используют МВМ в количестве 3,0%

Пример 8 (контрольный). Аналогично примеру 6. В качестве пластификатора используют МВМ в количестве 3,0%

Пример 9 (контрольный). Аналогично примеру 1. В качестве пластификатора используют ДОФ в количестве 3,0%

Пример 10 (контрольный). Аналогично примеру 1. Пластификатор отсутствует.

Пример 11 (контрольный). Аналогично примеру 6. Пластификатор отсутствует.

Пример 12 (контрольный). Аналогично примеру 3. Пластификатор отсутствует.

Как видно из таблицы, предлагаемый пластификатор для полистирола различных типов (пример 1-4) и его сополимеров (примеры 5-6) по сравнению известными пластификаторами (примеры 7-10) и в сравнении с этими же типами полимеров без применения пластификаторов (примеры 11 14) лучше пластифицируют полистирольные пластики различных типов, о чем свидетельствуют более высокие значения показателя текучести расплава. При этом расход предложенного пластификатора значительно ниже, чем известных.

Приведенные в таблице данные свидетельствуют, что предложенный пластификатор не оказывает отрицательного влияния на молекулярную массу и термостойкость полимеров, а также на кинетику полимеризации и сополимеризации.

Использование 1,1,3-триметил-3-фенилндана в качестве пластификатора для полистирола и его сополимеров расширяет ассортимент и снижает дефицит пластификаторов.