способ получения суспензионного поливинилхлорида
Классы МПК: | C08F114/06 винилхлорид |
Автор(ы): | Дмитриев Вячеслав Юрьевич (RU), Нафикова Райля Фаатовна (RU), Мазина Людмила Александровна (RU) |
Патентообладатель(и): | Открытое акционерное общество "Каустик" (ОАО "Каустик") (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2007-09-05 публикация патента:
10.02.2009 |
В способе получения поливинилхлорида путем суспензионной полимеризации винилхлорида в присутствии защитного коллоида, маслорастворимого инициатора, 2,6-ди-трет-бутил-4-метилфенола в реакционную смесь до загрузки ВХ вводят Zn-содержащий или Zn-Mg-содержащий моноэфир глицерина на основе альфа-разветвленных насыщенных монокарбоновых кислот фракции С10-С28 в количестве 0,03-0,06% от массы винилхлорида. При необходимости, для усиления эффекта термостабилизации, в реакционную смесь до подачи мономера вводят стеарат Са или стеарат Ca-Zn- в количестве 0,03-0,06% от массы винилхлорида. Использование данного способа позволит получать ПВХ с высокой термостабильностью и хорошей текучестью расплава, с улучшенной морфологической однородностью и, следовательно, улучшенной перерабатываемостью. 1 табл.
Формула изобретения
Способ получения суспензионного поливинилхлорида путем суспензионной полимеризации винилхлорида в присутствии защитного коллоида, маслорастворимого инициатора, 2,6-ди-трет-бутил-4-метилфенола, отличающийся тем, что в реакционную смесь до загрузки винилхлорида вводят Zn-содержащий или Zn-Mg-содержащий моноэфир глицерина на основе альфа-разветвленных насыщенных монокарбоновых кислот фракции С10-С28 в количестве 0,03-0,06 мас.% винилхлорида, а для усиления термостабильности при необходимости в реакционную смесь до загрузки винилхлорида дополнительно вводят стеарат Са или стеарат Ca-Zn в количестве 0,03-0,06 мас.% винилхлорида.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к области химии и технологии полимеров, а именно к способу получения суспензионного поливинилхлорида (ПВХ), и направлено на повышение его качества.
В специальных литературных источниках показано, что полимеры винилхлорида обладают низкой собственной термической стойкостью при переработке и эксплуатации. Поэтому возникает необходимость применения химикатов-добавок целевого назначения, позволяющих повысить термостабильность и улучшить перерабатываемость как в процессе получения, так и переработки ПВХ [Минскер К.С., Федосеева Г.Т. Деструкция и стабилизация поливинилхлорида. - М.: Химия, 1979. - 272 с.]. [Зильберман Е.Н., Томащук В.И., Горбачевская И.И., Котляр И.Б. Суспензионная полимеризация винилхлорида в присутствии солей карбоновых кислот // Пластические массы. - 1967. - №1. - с.5-7].
Известен способ получения поливинилхлорида путем суспензионной полимеризации в присутствии термостабилизирующей системы, представляющей собой сочетание эпоксидированного соевого масла, триэтиленгликоль-бис-3-(трет-бутил-4-гидрокси-5-метилфенил) пропионата и стеарата бария [Патент РФ №2096421, кл. С08F 114/06, опубл. 11.20.1997 г.]. Несмотря на большую эффективность использования в реакционной среде стеарата Ва, важно отметить, что ионы Ва являются токсичными веществами (индекс токсичности равен 2) [Минскер К.С., Федосеева Г.Т. Деструкция и стабилизация поливинилхлорида. - М.: Химия, 1979. - 272 с.] и их наличие в значительной степени снижает экологическую безопасность производства ПВХ в целом.
Наиболее близким к заявляемому является способ получения поливинилхлорида ПВХ путем суспензионной полимеризации винилхлорида (ВХ) в присутствии защитных коллоидов, маслорастворимого инициатора, стабилизирующей системы, содержащей % от массы поливинилхлорида: 2,6-ди-трет-бутил-4-метилфенол - 0,01 и смесь оксиэтилированных алкилфенолов с длиной цепи С 7-С10 - 0,003-0,006 и при необходимости стеарата кальция - 0,07-0,35, причем 2,6-ди-трет-бутил-4-метилфенол подают в реакционную смесь до загрузки винилхлорида, а смесь оксиэтилированных алкилфенолов с длиной цепи С 7-С10 и при необходимости стеарат кальция вводят в виде однородной суспензии, предварительно полученной смешением с 350-400 л воды в течение 1-1,5 ч, после падения давления на 0,05-0,1 МПа. Термостабильность пленки до первого изменения цвета при 165°С составляет 7-40 мин (по ГОСТ 14332) [Патент РФ №2275384, кл. С08F 114/06, опубл. 27.04.06 г.].
Недостатком предложенного способа являются большой расход стеарата кальция, недостаточно высокие технологические показатели ПВХ: термостабильность и показатель текучести расплава. Авторами для оценки перерабатываемости ПВХ дополнительно определен показатель текучести расплава пластифицированной полимерной композиции на основе ПВХ, полученного предлагаемым способом. Показатель текучести расплава составил 7,1 г/10 мин.
Задачей изобретения является разработка способа получения суспензионного поливинилхлорида.
Технический результат от использования заявляемого изобретения выражается в получении полимера с высокой термостабильностью, хорошей текучестью расплава и с улучшенной морфологической однородностью.
Вышеуказанный технический результат достигается способом получения поливинилхлорида путем суспензионной полимеризации винилхлорида в присутствии защитного коллоида, маслорастворимого инициатора, 2,6-ди-трет-бутил-4-метилфенола, особенность которого заключается в том, что в реакционную смесь до загрузки винилхлорида вводят Zn-содержащий или Zn-Mg-содержащий моноэфир глицерина на основе альфа-разветвленных насыщенных монокарбоновых кислот фракции С10-С28 в количестве 0,03-0,06% от массы винилхлорида.
При необходимости, для усиления эффекта термостабилизации, в реакционную смесь до подачи винилхлорида дополнительно вводят стеарат Са или Ca-Zn-стеарат в количестве 0,03-0,06% от массы винилхлорида.
Zn-содержащий или Zn-Mg-содержащий моноэфир глицерина получают в одну стадию взаимодействием альфа-разветвленных насыщенных монокарбоновых кислот фракции С10-С28 с глицерином при 200°С в мольном соотношении 1:1 в присутствии ZnO или смеси MgO:ZnO при массовом соотношении 1:1, в количестве 0,8 мас.% от общей реакционной массы. Катализаторы остаются в составе готового продукта в виде соответствующих солей альфа-разветвленных насыщенных монокарбоновых кислот цинка, магния [Патент РФ №2260020, Кл. С08L 27/06, 27/24, опубл. 10.09.2005 г.].
Использование в рецептуре суспензионной полимеризации Zn-содержащего или Zn-Mg-содержащего моноэфира глицерина обеспечивает повышение термостабильности ПВХ за счет содержания в их составе солей альфа-разветвленных насыщенных монокарбоновых кислот.
Сущность предлагаемого изобретения иллюстрируется следующими примерами.
Пример 1 (по изобретению).
В реактор объемом 17 м 3 подают водную фазу - 8800 кг обессоленной воды, содержащей 0,04% поливинилового спирта со степенью гидролиза 72%, затем загружают 0,8 кг бикарбоната натрия, 4,8 кг инициатора дицетилпероксидикарбоната, 0,7 кг 2,6-ди-трет-бутил-4-метилфенола, 1,7 кг (0,03% от массы ВХ) Zn-содержащего моноэфира глицерина на основе альфа-разветвленных насыщенных монокарбоновых кислот. Включают мешалку и осуществляют вакуумирование в течение 5-10 мин, затем в реактор загружают 5600 кг ВХ. Реакционную массу нагревают до режимной температуры 54°С и проводят процесс полимеризации. После падения давления до 5 МПа сдувают незаполимеризовавшийся ВХ, проводят дегазацию и суспензию ПВХ подают на сушку.
Показатели качества поливинилхлорида оценивают по ГОСТ 14332-78 «Поливинилхлорид суспензионный».
Перерабатываемость ПВХ оценивают по текучести расплава пластифицированной полимерной композиции следующего состава, мас.ч.: ПВХ - 100, диоктилфталат - 50, трехосновной сульфат свинца-1, при температуре 180°С и нагрузке 16,6 кгс.
Пример 2-18 аналогично примеру 1, концентрации Zn-содержащего моноэфира глицерина, Zn-Mg-содержащего моноэфира глицерина, стеарата Са, Ca-Zn-стеарата и данные о свойствах ПВХ и текучести расплава ПВХ композиций приведены в таблице.
Пример 19 (для сравнения контрольный «К»). По аналогии с примером 1, но без загрузки Zn, Zn-Mg-содержащего моноэфира глицерина, стеарата Са, Ca-Zn-стеарата (данные о свойствах ПВХ и текучести расплава ПВХ композиций приведены в таблице).
Приведенные в таблице примеры подтверждают эффективность действия предлагаемых добавок на свойства образующегося поливинилхлорида.
Использование заявляемого способа позволяет получать ПВХ с высокой термостабильностью и хорошей текучестью расплава, с улучшенной морфологической однородностью, и, следовательно, улучшенной перерабатываемостью.
Пример № | Zn-содержащий моноэфир глицерина, % от массы ВХ | Zn-Mg-содержащий моноэфир глицерина, % от массы ВХ | Стеарат Са, % от массы ВХ | Стеарат Ca-Zn, % от массы ВХ | Свойства поливинилхлорида | Текучесть расплава ПВХ композиции, г/10 мин | ||
Количество прозрачных точек в 0,1 см3, шт. | Масса поглощения пластификатора, г на 100 г ПВХ | Термостабильность пленки при 165°С, мин (до первого изменения цвета) | ||||||
1 | 0,03 | Отс. | Отс. | Отс. | 0,8 | 27 | 20 | 10,9 |
2 | 0,045 | Отс. | Отс. | Отс. | 1,0 | 29 | 25 | 11,7 |
3 | 0,06 | Отс. | Отс. | Отс. | 0,7 | 30 | 33 | 12,5 |
4 | 0,03 | Отс. | 0,03 | Отс. | 0,7 | 26 | 37 | 11,1 |
5 | 0,03 | Отс. | 0,05 | Отс. | 0,3 | 27 | 42 | 11,9 |
6 | 0,045 | Отс. | 0,06 | Отс. | 0,4 | 29 | 55 | 13,9 |
7 | 0,06 | Отс. | Отс. | 0,03 | 0,9 | 30 | 40 | 14,2 |
8 | 0,03 | Отс. | Отс. | 0,06 | 0,6 | 26 | 68 | 13,7 |
9 | 0,045 | Отс. | Отс. | 0,045 | 0,9 | 28 | 52 | 14,4 |
10 | Отс. | 0,03 | Отс. | Отс. | 1,0 | 27 | 25 | 11,2 |
11 | Отс. | 0,045 | Отс. | Отс. | 1,1 | 29 | 32 | 12,4 |
12 | Отс. | 0,06 | Отс. | Отс. | 0,8 | 31 | 37 | 13,5 |
13 | Отс. | 0,03 | Отс. | 0,03 | 0,7 | 26 | 43 | 13,9 |
14 | Отс. | 0,03 | Отс. | 0,05 | 1,0 | 27 | 52 | 13,4 |
15 | Отс. | 0,045 | Отс. | 0,06 | 0,4 | 29 | 61 | 14,5 |
16 | Отс. | 0,06 | 0,03 | Отс. | 0,9 | 30 | 54 | 12,6 |
17 | Отс. | 0,03 | 0,045 | Отс. | 0,3 | 27 | 63 | 13,7 |
18 | Отс. | 0,045 | 0,06 | Отс. | 0,6 | 28 | 72 | 14,2 |
19 (К) | Отс. | Отс. | Отс. | Отс. | 2,0 | 24 | 15 | 7,3 |