Спосіб одержання поверхневого мастила до полімерних матеріалів

Спосіб одержання поверхневого мастила до полімерних матеріалів, який включає в себе взаємодію при нагріванні жирної Сіб~~Сі8 кислоти з хлоруючим агентом, обробку одержаного хлорангідриду водним розчином аміаку, виділення аміду жирної кислоти обробкою продукту амонолізу лугом з подальшою фільтрацією і очищенням його кристалізацією, який в і д р і з н я є т ь с я тим, що продукт амонолізу попередньо нагрівають до температури 12-14°С І згущену суспензію піддають обробці водним розчином низькомолекулярноТ карбонової кислоти або вуглекислотою. Винахід відноситься до галузі ХІМІЇ І може бути використаний у виробництві поверхневих мастил, які застосовуються в багатьох операціях при виготовленні виробів з полімерних матеріалів, зокрема, шприців одноразового використання. Поверхневі мастила або ковзні добавки - це речовини, що їх додають в полімерні матеріали при виготовленні з них виробів з метою зменшення чи навіть виключення адгезії між двома поверхнями, запобігаючи їх злипанню. Зменшуючи тертя між поверхнями, ці речовини є також антистатиками. Найбільшого поширення в ролі поверхневих мастил до полімерних матеріалів набули жирні кислоти І їх ПОХІДНІ [1, 2]. Для поліетилену І поліпропілену оптимальним поверхневим мастилом є аміди жирних кислот (олеїнової, стеаринової, лінолевої та Інших) [1]. Вони можуть бути просто нане сені на поверхню полімера у вигляді спиртового чи водно-спиртового розчину [3], .але більш технологічним є введення аміду в невеликих кількостях в масу полімера. При нагріванні полімера амід швидко дифундує на поверхню поліетилену чи поліпропілену І утворює змащувальний шар [4, 5]. Крім того, аміди жирних кислот, особливо амід олеїнової кислоти, не проявляють шкідливої дії на організм. Вироби Із поліетилену і поліпропілену, в яких як поверхневі мастила використані аміди жирних кислот, зокрема, плівки, широко використовуються для виробництва упаковки для харчових продуктів та ліків. У виробництві шприців одноразового використання для забезпечення ковзного ефекту рухомих деталей шприца Із поліпропілену фірмою "НепкеГ рекомендована ковзна добавка "Локсамід", С > м о О 25021 що є амідом олеїнової кислоти, спосіб одержання якого невідомий (не опублікований). Відомий спосіб одержання аміду олеїнової кислоти шляхом взаємодії на холо- 5 ду спиртового розчину аміаку з мигдалевою та ліщиновою оліями І подальшої кристалізації з розчину [6]. Цей метод не знайшов використання, тому що амоноліз дає суміш амідів жирних кислот, яку дуже 10 складно розділити. Відомі способи одержання амідів дією аміаку на відповідний естер жирної кислоти. Одержання аміду тут пов'язано з тривалим нагріванням реагентів у стальній бомбі до 15 150-190°С при підвищеному тиску [7, 8]. Відомі способи одержання амідів жирних кислот через проміжний хлорангідрид відповідної кислоти. Так, амід олеїнової кис- 1 лоти одержують прикапуванням хлоран- 20 гідриду, одержаного з чистої олеїнової кислоти, до охолодженого в льодяній бані концентрованого розчину гідроксиду амонію. Із одержаної водної емульсії виділяють амід олеїнової кислоти шляхом 25 екстракції петролейним етером І подальшої перекристалізації Із петролейного етеру І етанолу [9]. Недоліком методу є його нетехнологічність, оскільки можливість використання стадії екстракції петролейним 30 етером в заводських умовах дуже проблематична {7.83Найбільш близьким за своєю технічною суттю до способу, що заявляється, є спосіб одержання аміду олеїнової кислоти шляхом 35 взаємодії олеїнової кислоти з фосфортрихлоридом при нагріванні, реакції одержаного хлорангідриду з концентрованим рідким аміаком, обробки одержаного продукту 2-відсотковим 40 розчином лугу, фільтрування І подвійної перекристалізації з розбавленого спирту. При цьому одержують амід олеїнової кислоти у вигляді кристалів з температурою топлення 76-77°С. Відомий метод може бути 45 здійснений лише в лабораторних умовах, при цьому стадія фільтрування довготривала і трудомістка, а очистка продукту здійснюється багаторазовою кристалізацією. 50 Вітчизняна промисловість не виробляє поверхневих мастил до полімерних ма.теріалів, які могли б забезпечити виробництво шприців одноразового використання. 55 Завданням цього винаходу є розробка способу одержання поверхневого мастила для полімерних матеріалів, що являє собою амід жирних кислот, реалізація якого забезпечить спрощення технології І досягнення необхідних технологічних показників поверхневого мастила при використанні його у виробництві виробів Із полімерних матеріалів. Поставлене завдання розв'язується способом, що включає взаємодію жирних Ci6~~Cj8 каРбонових кислот з хлоруючим агентом при нагріванні, обробку одержаного хлорангідриду водним розчином аміаку, виділення аміду жирної кислоти обробкою водним розчином лугу попередньо нагрітого до температури 12-14°С продукту амонолізу 1 наступну фільтрацію, при цьому згущену суспензію піддають обробці водним розчином низькомолекулярної карбонової кислоти, і подальшу очистку цільового продукту кристалізацією. Для здійснення винаходу, що заявляється, як хлоруючий агент може бути використаний трихлористий фосфор (ТУ 6-02-574-84) або хлористий тіоніл (ТУ 6-01413-75). Як жирні карбонові кислоти використовують технічну олеїнову кислоту (ТУ 02070-79), котра є сумішшю ненасичеиих І насичених жирних кислот С^~С^ І містить олеїнову кислоту в кількості 50-60%. Згідно з винаходом на стадії фільтрації рекомендується використовувати як низькомолекулярну карбонову кислоту оцтову кислоту згідно з ГОСТ 18270-72 або щавелеву Кислоту згідно з ГОСТ 22180-76 або вуглекислоту згідно з ГОСТ 8050-85. Перевага пропонованого способу полягає в спрощенні технології одержанйя аміду жирної кислоти: скорочується тривалість виділення продукту І покращується його очищуваність. Прийом нагрівання продукту амонолізу, що використовується, забезпечує повноту реакції нейтралізації лугом, а вибір режиму нагрівання обумовлений температурою топлення олеїнової кислоти (12°С): в розтопленому стані кислота легко взаємодіє з лугом, в протилежному випадку непрореагована кислота попадає в цільовий продукт, роблячи його маслянистим, що вимагає тривалої очистки. Нагрівання вище 14°С недоцільне з економічних міркувань. Обробка фільтрату в процесі виділення аміду жирної кислоти, згідно з винаходом, забезпечує скорочення тривалості фільтрації, тому що відділення аміду від водного розчину аміаку є процесом довготривалим, при цьому повністю відфільтрувати аміак не вдається, і тоді в процесі кристалізації аміду із ацетону аміак, що залишився, утворює комплексну сполуку з ацетоном, що вимагає проведення багаторазової кристалізації для його очистки. І 25021 Якщо ж після відокремлення основної КІЛЬКОСТІ аміачної води осад нейтралізувати оцтовою чи щавлевою кислотами або вуглекислотою, процес фільтрації закінчується легко І швидко, І одержаний амід успішно 5 очищають одноразовою кристалізацією Із ацетону. П р и к л а д 1 (порівняльний - за прототипом). 200 г технічної олеїнової кислоти змішують з 35,6 г трихлористого фос- 10 фору І нагрівають протягом 7 годин. Одержану масу (204,5 г) лрикапують в концентрований розчин аміаку. Продукт, що містить велику кількість осаду, обробляють 2%-им розчином їдкого натру, фільтрують 15 протягом 6 і більше годин до одержання фільтрату, що містить не більше 0,5% аміаку, і очищають шляхом подвійної кристалізації Із ацетону. Одержують 104,3 г або 52.42% (з розрахунку на технічну «агу 20 олеїнової кислоти, що завантажується) аміду олеїнової кислоти у вигляді кристалів білого кольору з температурою топлення 62-68°С. П р и к л а д 2. 200 г технічної олеїнової 25 кислоти змішують з 35,6 г трихлористого фосфору і 2 мл метилформаміду і нагрівають протягом 7 годин. Одержану масу (204,5 г) прикапують в концентрований водний розчин аміаку. Продукт, що містить велику ЗО кількість осаду, нагрівають до температури 12-14°С, обробляють 2%-им розчином їдкого натру і фільтрують протягом 0,5 години, усуваючи біль.шу частину маточника; згущену суспензію додатково обробляють 35 10%-им розчином оцтової або щавлевої кислоти чи вуглекислотою, відфільтровують І очищають кристалізацією із ацетону. Одержують 132,59 г або 66,64% (Із розрахунку на технічну вагу олеїнової кисло- 40 ти, що завантажується) аміду олеїнової кислоти у вигляді м'яких кристалів білого кольору з температурою топлення 64-68°С. Як видно із описання прикладів, технологічні переваги способу, що заявляється, 45 очевидні: значно скорочується тривалість виділення одержуваного аміду жирної кислоти, покращується його очищуваність, що дозволяє проводити очистку за один цикл кристалізації, підвищується вихід продукту. 50 Дослідні випробування показали, що поверхневе мастило, одержане способом, який заявляється, -забезпечує прозорість полімерного матеріалу, придає йому водовідштовхувальні властивості, підвищує 55 сприйнятливість матеріалу до друкування ! фарбування при нанесенні тамподруку, відповідає вимогам технологічності, як! ви суваються споживачем за показником "сипучість" згідно з ГОСТ 22267.12-82. Застосування поверхневого мастила дозволено Міністерством охорони здоров'я. Випробування в умовах експлуатації показали, що застосування поверхневого мастила, що заявляється, при виготовленні шприців одноразового застосування забезпечує ковзний ефект в рухомих деталях шприців, легкість ковзання шприців при їх переміщенні на друкарських, збиральних і пакувальних автоматах. Результати випробування поверхневого мастила, що заявляється, в порівнянні з поверхневим мастилом- Локсамід фірми "Хенкель" подані в таблиці. Як витікає з Протоколів випробувань, середня величина різниці між максимальними і мінімальними зусиллями при переміщенні поршня в циліндрі у серійних (з використанням Локсаміду) І дослідних (з використанням поверхневого мастила, згідно з заявленим способом) зразків приблизно однакова, тобто 100 г і 95 г відповідно, при нормі не вище 300 г. При цьому спосіб, що заявляється, технологічно простий, недовготривалий в часі. Стадія очистки кінцевого продукту не громіздка і не трудоемка. Л І Т Е РАТУ Р А 1. Encyclopedia of Polirher Science and Engineering//Release Agents. - New York Chlchester - Brisbane - Toronto - Singapore: John Wiley and Sons, 1988. 2. Європейський патент fsfe 254264, кл, С 08 L 23/06, олублік. 27.01.88. 3. Патент ЧССР № 244593, кл. С 08 J 5/18, опублік. 15.01.88. 4. Cohen S.C., Tabor D. The Friction and Lubrication of Pofimers//Proc. Roy. Soc. (London), Ser. A. - 1966. - V. 291, N. 1425. P. 186-207. 5. Briscoe B.W., Mustafaev V., Tabor D. Lubrication of Polyethylene by Oleamide and Stearamide//Wear. - 1972. - V. 19, N. 4. - P. 399-414. 6. Roe E.T., Stutzman J.M., Scanlan J.T., Swern D. Fatty Acid Amid. IV. Reaction of Fats with Ammonia and Amines//J. Oil Chemists' Soc. - 1952. - V. 29. - P. 18-22. 7. Патент Великобританії M 939378, кл. s С 07 с, опублік. 16 10.63. 8. Патент США № 3244734, кл. С 07 с, опублік. 05.04.66. 9. Roe E.T., Scanlan J.T., Swern D, Fatty Acid Amides//J. Am. Chem. Soc. - 1949. - V. 71. ~ P. 2215-2218. 25021 Локсамід Показник ~ Поверхневе мастило згідно з пропонуючим способом Максимальне зусилля при переміщенні 445 490 поршня в циліндрі, г Мінімальне зусилля при переміщенні поршня 390 в циліндрі, г 350 100 95 Різниця між максимальним І мінімальним зусиллям, що характеризує плавність ходу, г Упорядник Замовлення 4621 Техред М.Келемеш Коректор О. Обручар. Тираж Підписне Державне патентне відомство УкраТни, 254655, ГСП, КиТв-53, Львівська пл., 8 Відкрите акціонерне товариство "Патент", м. Ужгород, вул.ГагарІна, 101