Спосіб одержання нафтополімерної смоли

Винахід відноситься до високомолекулярних сполук, одержаних реакціями з участю лише ненасичених вуглець-вуглецевих зв'язків у розчині, з використанням ініціатора з одною пероксигрупою, який містить азот, зокрема до одержання нафтополімерних смол (НПС), які належать до класу синтетичних плівкоутворювачів і можуть використовуватись у різних галузях промисловості: целюлозно-паперовій, лакофарбовій, 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. Олігомеризацію здійснюють при температурі 200°С, тривалості процесу 12 годин у присутності 2 % мас (у розрахунку на вихідну сировину) ініціатора [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]. Як фракцію РПП використовували фракцію С 9 РПП бензину (вміст реакційно-здатних вуглеводнів складає 60,2%), як ініціатор - гідропероксид ізо-пропілбензолу (гіпериз). Одержана НПС, з виходом 31,2% мас., характеризується такими фізико-хімічними характеристиками: бромне число (ненасиченість) - 12,7г Вr2/100г, колір за йодометричною шкалою (ЙМШ) - 20мг J2/100 см3. Але висока температура процесу (200°С) не забезпечує одержання НПС з високим виходом і не дозволяє скоротити час олігомеризації нижче 12 годин. Низька ненасиченість та погана розчинність в уайт-спіриті обмежує використання цієї смоли в лакофарбовій промисловості. Гіпериз є небезпечним при використанні та зберіганні (чутливий до тертя та удару). В основу винаходу поставлене завдання вдосконалити спосіб одержання НПС, в якому використання нової вихідної сировини і високоефективного ініціатора забезпечувало б зниження температури, зменшення тривалості процесу та одержання НПС з вищим виходом і кращою розчинністю в уайт-спіриті. Поставлене завдання вирішується тим, що в способі одержання НПС, який включає радикальну олігомеризацію фракції С9 рідких продуктів піролізу у 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 - N-трет-бутилпероксиметилен-N-N-диметиламін, олігомеризацію здійснюють при температурах 140-160°С, а відгонку непрореагованих вуглеводнів здійснюють у середовищі інертного газу спочатку при атмосферному тиску, а потім під вакуумом. Понижена енергія активації розкладу амінопероксидного ініціатора, забезпечує проведення олігомеризації при більш низьких температурах, і одержати ненасичену смолу з вищим виходом і кращою розчинністю в уайтспіриті. При цьому в технології відсутні стічні води та викиди в атмосферу, оскільки непрореаговані вуглеводні (атмосферний та вакуумний відгони) можна використовувати як сольвент у лакофарбовій промисловості та як компонент котельного палива. Для одержання НПС були використані: фракція С9 РПП дизельного палива (вміст реакційно-здатних вуглеводнів складає 53,13%) з наступними фізико-хімічними характеристиками: густина 905кг/м3, бромне число 120г Вr2/100г, молекулярна маса (кріоскопія) - 125; ініціатор N-трет-бутилпероксиметилен-N,N-диметиламін - (СН3)3С-О-О-СН2-N-(СН3)2, синтезований за методикою [Батог А.Е., Бочарова Ю.Е., Романцевич М.К. Синтез аминопроизводных и сложных эфиров диацилперекисей // Успехи химии органических перекисных соединений и аутоокисления. - М.: Химия, 1969. С.113-117] з такими показниками: теоретичний вміст активного кисню [О%]теор = 10,88%, знайдено [O%]пp. = 10,45% Густину визначали ареометричним методом 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.], колір визначали згідно ГОСТу 19266-79, температуру розм'якшення визначали за методом кільця та кульки згідно ГОСТу 11506-73. Приклад 1. До 0,05л (45,25г) фракції С9 РПП дизельного палива добавляли ініціатор у кількості 0,096моль/л (1,52% мас.). Олімеризацію вуглеводнів фракції С9 здійснювали у термостатових ампулах, виготовлених з нержавіючої сталі (марка Х18Н9Т) об'ємом 100см3. Сировину (фракцію С9) змішували з розрахованою кількістю ініціатора і завантажували в ампули. Суміш продували інертним газом (аргоном) для видалення кисню з повітря, щоб запобігти реакції окислення та герметично закривали ампули. Після досягнення необхідної температури ампули поміщали у термостат. Процес олігомеризації проводили при температурі 150°С протягом 8 годин. Непрореаговані вуглеводні вилучали, здійснюючи атмосферну (тиск 0,11МПа, температура 160°С) та вакуумну (тиск 3-гПа, температура 170°С) відгонку. В результаті одержано 15,48г НПС, вихід на сировину складає 34,2% мас. Одержана смола має наступні характеристики: бромне число - 13,1 г Вr2/100г; температура розм'якшення 79°С; колір за ЙМШ - 40мг J2/100Mл. Смола повністю розчинна в уайт-спіриті. Приклад 2. Олігомеризацію фракції С9 здійснювали аналогічно як у прикладі 1 при концентрації ініціатора 0,064моль/л (1,02% мас.). В результаті одержано 14,25г НПС, вихід на сировину складає 31,5% мас. Одержана смола має наступні характеристики: бромне число - 15,6г Br2/100г; температура розм'якшення - 80°С; колір за ЙМШ - 30-40мг J2/100Mл. Смола повністю розчинна в уайт-спіриті. Приклад 3. Олігомеризацію фракції С9 здійснювали аналогічно як у прикладі 1 при температурі 140°С, концентрації ініціатора 0,096 моль/л (1,52% мас.), протягом 8 год. В результаті одержано 14,62г НПС, вихід на сировину складає 32,3% мас. Одержана смола має наступні характеристики: бромне число - 14,7г Br2/100г; температура розм'якшення - 80°С; колір за ЙМШ -30-40мг J2/100Mл. Смола повністю розчинна в уайт-спіриті. Приклад 4. Олігомеризацію фракції С9 здійснювали аналогічно як у прикладі 1 при температурі 160 °С, концентрації ініціатора 0,096моль/л (1,52% мас.), протягом 6год. В результаті одержано 15,66г НПС, вихід на сировину складає 34,6% мас. Одержана смола має наступні характеристики: бромне число - 12,9г Br2/100г; температура розм'якшення - 80°С; колір за ЙМШ -40мг J2/100Mл. Смола повністю розчинна в уайт-спіриті. Проведення олігомеризації при вищих температурах є недоцільним, оскільки при цьому погіршується колір одержаних смол, при нищих температурах вихід смоли є недостатнім. Одержані нафтополімерні смоли за фізико-хімічними характеристиками відповідають вимогам ТУ У605743160.020-99 на смолу нафтополімерну лакофарбову синтетичну.