способ получения металлсодержащих смазок для поливинилхлорида

Формула изобретения

1. Способ получения металлсодержащих смазок для поливинилхлорида взаимодействием высшей монокарбоновой кислоты с глицерином при мольном соотношении 1:1 в присутствии оксидов металлов или их двухкомпонентных смесей в количестве 0,5-2,0% от общей реакционной массы, при нагревании и интенсивном перемешивании, с отгоном реакционной воды, без дополнительных стадий нейтрализации, отмывки, осветления и осушки полученного продукта, отличающийся тем, что в качестве высшей монокарбоновой кислоты используют олеиновую или стеариновую кислоту и процесс взаимодействия олеиновой или стеариновой кислоты с глицерином проводят при 130-16°С в течение 4-5 ч.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве оксидов металлов используют ZnO, MgO или их смеси при массовом соотношении 0,25-1:0,25-1.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что процесс ведут до достижения кислотного числа реакционной массы не более 10 мг КОН/г.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к химии полимеров, в частности к поливинилхлоридным композициям, которые могут применяться при производстве жестких, полужестких и мягких материалов.

Известна полимерная композиция, включающая поливинилхлорид (ПВХ), металлсодержащий термостабилизатор и смазку, где в качестве смазки используют триуксусноглицериновый эфир (ТУ 6-05-05-317-85) при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Поливинилхлорид	100
Металлсодержащий термостабилизатор	0,5-5,0
Триуксусноглицериновый эфир	0,3-5,0

[Патент РФ №2048494, кл. С08L 27/06, С08К 5/10, БИ №32, 20.11.1995 г.]

Недостатком полимерной композиции с использованием в качестве смазки триуксусноглицеринового эфира является низкие показатели термостабильности и текучести расплава.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому техническому решению является способ получения металлсодержащих смазок для материалов из хлорсодержащих полимеров взаимодействием насыщенных монокарбоновых кислот фракции С₁₀ -С₂₈ с многоатомным спиртом при 180-230°С в мольном соотношении 1: (1-2) в присутствии оксидов металлов или их двух- и трехкомпонентных смесей при массовом соотношении MgO:CaO или ZnO, BaO, CdO, PbO в соотношении 0,25-1:0,5-1 и MgO:CaO:ZnO или ВаО, CdO в соотношении 0,5-1:0,5-1:0,5-1 в количестве 0,5-2,0 мас.% от обшей реакционной массы до значения кислотного числа не более 3 мг КОН/г. [Патент РФ №2260020, С08L 27/06, С08К 5/103, БИ №25, 10.09.2005 г.]

Недостатком данного способа является длительность процесса и высокая температура синтеза из-за низкой реакционной способности альфа-разветвленных насыщенных монокарбоновых кислот, обусловленной наличием двух метальных радикалов у альфа-углеродного атома, по сравнению с кислотами нормального строения (Нефтехимия, т.7, №1, 1967 г.). Кроме того, альфа-разветвленные насыщенные монокарбоновые кислоты являются дорогим и труднодоступным продуктом, так как в настоящее время единственное в России его производство, на Стерлитамакском ОАО «Каустик», находится на консервации.

Задача изобретения - получение смазок для поливинилхлорида, обладающих термостабилизирующей способностью, по ресурсо- и энергосберегающему способу, а также расширение ассортимента добавок для полимерных изделий.

Поставленная задача достигается тем, что металлсодержащие смазки получают в одну стадию, взаимодействием олеиновой или стеариновой кислоты с глицерином при мольном соотношении 1:1 в присутствии оксида цинка или оксида магния, или их двухкомпонентной смеси при массовом соотношении 0,25-1:0,25-1 в количестве 0,5 -2,0 мас.% от обшей реакционной массы при 130-160°С в течение 4-5 часов. Процесс контролируют по изменению кислотного числа реакционной массы. По достижении кислотного числа не более 10 мг КОН/г процесс считают завершенным, и готовый продукт выгружают из реактора. Выход конечного продукта количественный.

Дополнительных стадий нейтрализации, отмывки, осветления не требуется.

Используемые в качестве катализаторов процесса оксиды цинка и магния остаются в составе конечного продукта в виде соответствующей соли олеиновой или стеариновой кислоты и, в дальнейшем, при использовании в составе поливинилхлоридной композиции, оказывают термостабилизирующее действие.

Сущность изобретения поясняется следующими примерами.

Пример 1. В емкость, снабженную мешалкой, термометром, насадкой Дина-Старка, патрубком для продувки азота, загружают олеиновую кислоту 282,5 г (1 моль), глицерин 92,1 г (1 моль), оксид цинка 1,87 г (0,5 мас.% от общей реакционной массы). Реакционную смесь при постоянном перемешивании нагревают до 150°С и процесс ведут в течение 4 ч и определяют кислотное число - 8,2 мг КОН/г. После этого обогрев колбы прекращают, содержимое охлаждают и сливают в приемник. Выход 98,8%.

Примеры 2-15. Синтезы проводят аналогично примеру 1, состав реакционной смеси, температура, время синтеза, кислотное число, выход продуктов приведены в табл.1.

Металлсодержащая смазка на основе олеиновой кислоты представляет собой однородную жидкость светло-желтого цвета, а на основе стеариновой кислоты - твердый продукт от белого до светло-бежевого цвета.

Эффективность полученных металлсодержащих смазок в отношении поливинилхлоридных композиций оценивают следующим образом: в смесителе смешивают ПВХ с компонентами композиции, затем из нее вальцуют пленки толщиной 0,4-0,5 мм и определяют показатель «термостабильность» по ГОСТ 14041-91 и показатель текучести расплава на приборе ИИРТ-1М по ГОСТ 11645-73.

Состав полимерных композиций и результаты испытаний приведены в табл.2.

Использование предлагаемого способа получения металлсодержащих смазок на основе олеиновой или стеариновой кислоты для ПВХ позволит:

- упростить технологический процесс, удешевить и повысить выход целевого продукта из-за использования более дешевых, доступных высших монокарбоновых кислот нормального строения, позволяющих снизить температуру и сократить время синтеза;

- расширить ассортимент смазок для поливинилхлорида обеспечивающих хорошую текучесть расплава и высокую термостабильность полимерной композиции за счет содержания в составе смазки карбоксилатов цинка и магния.

Таблица 1
При мер №	Состав реакционной смеси		Условия синтеза		Кислотное число, мг КОН/г	Выход, %
	Мольное соотношение к-та: глицерин 1:1	Оксид металла, содержание, мас.% (от общей реакционной массы)	Температура, °С	Время, ч
1.	Олеиновая	ZnO 0,5	155	4,3	8,2	95,9
2.	Олеиновая	MgO 0,5	160	4,5	9,0	95,5
3.	Олеиновая	ZnO 0,5 + MgO 0,5	150	4,0	8,0	96,0
4.	Олеиновая	ZnO 1,0	145	3,8	5,5	97,3
5.	Олеиновая	ZnO 2,0	140	3,2	4,6	97,7
6.	Олеиновая	MgO 2,0	145	4,1	4,3	97,8
7.	Олеиновая	MgO 0,25 + ZnO 0,25	165	5	7,8	96,1
8.	Олеиновая	MgO 1,0 + ZnO 1,0	140	3,5	3,4	98,3
9.	Стеариновая	ZnO 0,5	135	3,0	5,7	97,2
10.	Стеариновая	MgO 0,5	140	4,4	7,9	96,0
11.	Стеариновая	ZnO 1,0 + MgO 0,5	130	3,5	4,4	97,8
12.	Стеариновая	ZnO 1,5	130	3,0	3,4	98,3
13.	Стеариновая	ZnO 2,0	130	2,8	2,2	98,9
14.	Стеариновая	MgO 2,0	135	3,5	4,0	98,0
15.	Стеариновая	MgO 0,25 + ZnO 0,5	135	2,7	7,7	96,1

Таблица 2
Компоненты	Состав, мас.ч.
Поливинилхлорид	100	100	100	100	100	100	100	100	100	100	100	100	100	100	100
Трехосновный сульфат свинца	3,5	3,5	3,5	3,5	3,5	3,5	3,5	3,5	3,5	3,5	3,5	3,5	3,5	3,5	3,5
Стерат кальция	1	1	1	1	1	1	1	1	1	1	1	1	1	1	1
Металлсодержащая смазка по примерам табл.1
1	0,5	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-
2	-	0,5	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-
3	-	-	0,5	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-
4	-	-	-	0,75	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-
5	-	-	-	-	0,25	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-
6	-	-	-	-	-	1,5	-	-	-	-	-	-	-	-	-
7	-	-	-	-	-	-	0,5	-	-	-	-	-	-	-	-
8	-	-	-	-	-	-	-	0,25	-	-	-	-	-	-	-
9	-	-	-	-	-	-	-	-	0,5	-	-	-	-	-	-
10	-	-	-	-	-	-	-	-	-	0,5	-	-	-	-	-
11	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	0,75	-	-	-	-
12	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	1,5	-	-	-
13	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	0,5	-	-
14	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	0,75	-
15	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	0,25
Показатель текучести расплава, Т=200°С, Р=21,6 кгс, г/10 мин	4,2	4,6	4,9	5,3	4,6	6,5	4,5	4,4	4,1	3,8	5,4	6,9	4,9	5,8	4,2
Термостабильность, Т=185°С	95	100	120	130	117	135	106	123	92	89	140	152	146	159	115