Спосіб одержання нафтополімерної смоли

Винахід відноситься до високомолекулярних сполук, одержаних реакціями за участю лише ненасичених вуглець-вуглецевих зв'язків у розчині, з використанням пероксидвмісних сполук, зокрема, до одержання нафтополімерних смол (НПС), які успішно використовуються у різних галузях промисловості: целюлознопаперовій, гумовотехнічній та ін. Відомий спосіб одержання НПС такого типу шляхом радикальної (термічної та ініційованої) олігомеризації фракцій рідких продуктів піролізу (РПП). [Думский Ю. В., Но Б. И., Бутов Г. М. Химия и технология нефтеполимерных смол. - М.: Химия, 1999. - 302с.]. Відомий спосіб одержання НПС, який включає радикальну олігомеризацію фракції С9 РПП у присутності ініціатора та відгонку непрореагованих вуглеводнів [С.Ю.Думский, Г.М.Бутов, М.Э.Беляков, Б.И.Но. Новая светлая нефтеполимерная смола - заменитель растительных масел и безотходная технология ее получения // Лакокрасочные материалы и их применение. 1996. - №2-3. - С.6-9]. Завантажували всю фракцію та весь ініціатор. Як фракцію РПП використовували фракцію С9 РПП бензину (вміст реакційно-здатних вуглеводнів складає 60,20%), як ініціатор - гідропероксид ізо-пропілбензолу (гіпериз) у кількості 2% мас. (7,3г). Одержана НПС, з виходом 31,2% мас., характеризується такими фізико-хімічними характеристиками: бромне число (ненасиченість) - 12,7г Вr2/100г, молекулярна маса (кріоскопія) - 1100, температура розм'якшення - 85°С, колір за йодометричною шкалою (ЙМШ) - 20мг J2/100см3. Але введення всієї кількості ініціатора спочатку не забезпечує одержання НПС з високим виходом і не дозволяє скоротити час олігомеризації нижче 12 годин, а низька ненасиченість та погана розчинність в уайтспіриті обмежує використання цієї смоли в лакофарбовій промисловості. Крім того, гіпериз є небезпечним при використанні та зберіганні (чутливий до тертя та удару). В основу винаходу поставлене завдання вдосконалити спосіб одержання НПС, в якому використання нового високоефективного і більш безпечного ініціатора та порційне його введення забезпечувало б можливість прискорення процесу олігомеризації та одержання НПС з вищим виходом і кращими фізико-хімічними показниками, що дало б можливість використовувати її у вищезгаданих галузях промисловості. Поставлене завдання вирішують тим, що в способі одержання нафтополімерної смоли, який включає радикальну олігомеризацію фракції С9 рідких продуктів піролізу в присутності ініціатора та відгонку непрореагованих вуглеводнів, згідно з винаходом, як фракцію С9 рідких продуктів піролізу використовують фракцію С9 рідких продуктів піролізу дизельного палива, як ініціатор - ди-трет-бутилпероксид, а відгонку непрореагованих вуглеводнів здійснюють у середовищі інертного газу спочатку при атмосферному тиску, потім під вакуумом, при цьому спочатку готують розчин частини ди-трет-бутилпероксиду у частині фракції С 9 рідких продуктів пролізу дизельного палива і додають його порціями до решти суміші фракції С 9 рідких продуктів пролізу дизельного палива з ди- трет-бутилпероксидом. За рахунок високої активності ди-трет-бутилпероксиду та додавання його порціями, тривалість олігомеризації зменшується і одержують ненасичену смолу з вищим виходом та покращеними фізико-хімічними характеристиками: підвищеною не насиченістю, більшою температурою розм'якшення. Більш ненасичений характер синтезованих смол та повна розчинність в уайт-спіриті без додавання до нього сольвенту чи толуолу, дозволить широко використовувати їх для потреб лакофарбової промисловості. На відміну від гіперизу новий ініціатор є безпечним при тривалому зберіганні та використанні. У технології відсутні стічні води та викиди в атмосферу, оскільки не прореаговані вуглеводні (атмосферний та вакуумний відгони) можна використовувати як сольвент у лакофарбовій промисловості та як компонент котельного палива. Для одержання нафтополімерної смоли були використані: фракція С9 рідких продуктів піролізу дизельного палива (вміст реакційно-здатних вуглеводнів складає 69,9%) з наступними фізико-хімічними характеристиками: густина 914 кг/м3, бромне число 110г Вr2/100г, молекулярна маса (кріоскопія) - 122; ініціатор ди-третбутилпероксид, (СН3)3СООС(СН3)3, під торговою маркою TRIGONOX В, виробник - Фінляндія, з такими фізикохімічними показниками: густина 800кг/м3, молекулярна маса 146,2г/моль, вміст основного продукту 99,0% мас., вміст активного кисню [О]акт.=10,94%. Густину визначали згідно ГОСТу 3900-85, бромне число визначали за методикою [Годовская К.И., Рябина Л.В., Новик Г. Ю., Гернер М. М. Технический анализ. - Высшая школа, 1972. 487с.], молекулярну масу кріоскопічно [Практикум по физической химии / Под редакцией С. В. Горбачева - М.: - Высшая школа, 1974. 495с.], колір - згідно ГОСТу 19266-79, температуру розм'якшення - згідно ГОСТу 11506-73. Приклад 1. На дослід використовують 0,4л (365г) фракції Су рідких продуктів піролізу дизельного палива та ініціатор ди трет-бутилпероксид (ДТБП) у кількості 0,06моль/л (3,5г). Готують розчин частини ди-трет-бутилтероксиду у кількості 0,6г в 0,1л (91г) фракції С9 рідких продуктів пролізу дизельного палива, який додають порціями через рівні проміжки часу до решти суміші 0,3л (274г) фракції С9 рідких продуктів пролізу дизельного палива з 2,9г ди-трет-бутилпероксиду. Олігомеризацію ненасичених вуглеводнів проводять у реакторі з нержавіючої сталі (марка Х18Н9Т) об'ємом 1 л при температурі 180°С. Загальна тривалість олігомеризації - 5 годин. Вуглеводні, що непрореагували, вилучають, здійснюючи атмосферну (тиск 0,11МПа, температура 170...190°С), а далі вакуумну (тиск 3...4гПа, температура 190...220°С) відгонки. В результаті одержано 183г нафтополімерної смоли, вихід на сировину складає 50,2% мас. Умови процесу олігомеризації та основні фізико-хімічні властивості одержаної нафтополімерної смоли приведені у таблиці. Приклад 2. Олігомеризацію фракції С9 здійснюють аналогічно прикладу 1 при температурі 200°С. Загальна тривалість олігомеризації - 6 годин. В результаті одержано 179г нафтополімерної смоли, вихід на сировину складає 49,0% мас. Умови процесу олігомеризації та основні фізико-хімічні властивості одержаної нафтополімерної смоли приведені у таблиці. Приклад 3. Олігомеризацію фракції С9 здійснюють аналогічно прикладу 1 при температурі 220°С. Загальна тривалість олігомеризації - 7 годин. В результаті одержано 191г нафтополімерної смоли, вихід на сировину складає 52,3% мас. Умови процесу олігомеризації та основні фізико-хімічні властивості одержаної нафтополімерної смоли приведені у таблиці. Таблиця Умови синтезу, вихід та основні фізико-хімічні характеристики НПС Показники Прототип Приклад 1 Приклад 2 Приклад З Умови олігомеризації температура, °С 200 180 200 220 тривалість, годин 12 5 6 7 Кількість фракції С9, г - на початку олігомеризації - на дозування 365 274 91 274 91 274 91 кількість ініціатора, г - на початку олігомеризації - на дозування 7,3 2,9 0,6 2,3 1,2 1,2 2,3 31,2 50,2 49,0 52,3 85 12,7 1100 20 85 50,2 850 20 81 51,5 820 20 94 56,1 870 20 Вихід НПС, % мас. Властивості НПС: температура розм'якш., °С бромне число, г Вr2/100г молекулярна маса (кріоск.) колір за (ЙМШ), мг J2/100см3 Розчинність в уайт-спіриті Часткова Повна Одержані нафтополімерні смоли за фізико-хімічними характеристиками відповідають вимогам ТУ У605743160.020-99 на смолу нафтополімерну лакофарбову синтетичну.