Спосіб отримання полібутилентерефталату

Реферат: Спосіб отримання полібутилентерефталату шляхом полімеризації з розкриттям циклів суміші циклічних олігомерів бутилентерефталату за наявності каталізатора дигідроксибутилхлориду олова методом реакційної екструзії протягом 10 хвилин за температури 230 °C та швидкості обертання шнеків 100 об/хв з подальшим формуванням зразків методом пресування екструдованих стренг протягом 8 хвилин за температури 240 °C і тиску 60 бар. Реакцію полімеризації з розкриттям циклів циклічних олігомерів бутилентерефталату з утворенням полібутилентерефталату проводять в присутності вуглецевих нанотрубок. UA 77082 U (54) СПОСІБ ОТРИМАННЯ ПОЛІБУТИЛЕНТЕРЕФТАЛАТУ UA 77082 U UA 77082 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до високомолекулярних сполук, що отримують реакціями утворення карбоксефірного зв'язку в основному ланцюгу макромолекули, та може бути використана в хімічній промисловості для конструкційних пластиків, полімерних матриць для композитів. Відомі способи [1] отримання полібутилентерефталату методом твердофазної поліконденсації терефталевої кислоти та 1,4-бутандіолу або диметилтерефталату і 1,4бутандіолу. Як каталізатори процесу найчастіше використовують різні солі карбонових кислот та оксиди металів (найчастіше оксиди олова та титану). Недоліком відомих способів є те, що вони потребують складного апаратного оформлення технологічного процесу та використання токсичних розчинників й додаткових витрат на їх очищення й видалення побічних продуктів реакції (метанолу). З цим пов'язана неможливість одностадійного отримання полібутилентерефталату. Найбільш близьким за технічною суттю способом отримання полібутилентерефталату є полімеризація циклічних олігомерів бутилентерефталату (ступінь олігомеризації від 2 до 5 [2]), які технологічно легко полімеризуються з розкриттям їх циклів з утворенням високомолекулярного лінійного термопластичного полібутилентерефталату, що за властивостями не відрізняється від полібутилентерефталату синтезованого традиційним способом. Такі макроциклічні олігомери мають декілька важливих переваг, зокрема, низьку в'язкість розтопу, що дозволяє досягти якісного диспергування наповнювача в полімері, здатність до швидкої полімеризації з утворенням високомолекулярних полімерів і здатність формуватися, як термореактивні смоли. Недоліком відомого способу є неможливість отримання електропровідних матеріалів. Задачею даної корисної моделі є надання електропровідності отриманому полімерному матеріалу в широкому температурному діапазоні. Поставлена задача досягається шляхом полімеризації циклічних олігомерів бутилентерефталату з розкриттям циклів за наявності каталізатора дигідроксибутилхлориду олова методом реакційної екструзії протягом 10 хвилин за температури 230 °C та швидкості обертання шнеків 100 об/хв з подальшим формуванням зразків методом пресування екструдованих стренг протягом 8 хвилин за температури 240 °C і тиску 60 бар. Відповідно до запропонованої корисної моделі, забезпечення електропровідності полібутилентерефталату здійснюють шляхом введення електропровідного нанонаповнювача - вуглецевих нанотрубок. Отримують зразки нанокомпозиту на основі полібутилентерефталату за вмісту вуглецевих нанотрубок 0,3; 1,0 та 2,0 мас. %. Суть запропонованої корисної моделі полягає в тому, що в процесі екструзії відбувається реакція полімеризації з розкриттям циклів циклічних олігомерів бутилентерефталату з утворенням лінійного полібутилентерефталату та одночасне диспергування нанотрубок в розтоці олігомерів. Процес синтезу контролюють методом частотно-амплітудної реометрії за збільшенням кута нахилу на залежності характеристичної в'язкості від часу. При вмісті > 0,3 мас. % вуглецеві нанотрубки надають полібутилентерефталату здатність проводити електричний струм. Для підтвердження суті корисної моделі наводимо приклад виконання експерименту. Приклад 1 Циклічні олігомери бутилентерефталату з каталізатором дигідроксибутилхлоридом олова змішують з 0,3 мас. % вуглецевих нанотрубок в двошнековому екструдері марки "DSM" протягом 10 хвилин за температури 230 °C та швидкості обертання шнеків 100 об/хв. Отримані екструдовані стренги пресують у прес-формах з використанням пресу марки ("Carver") за температури 240 °C і тиску 60 бар протягом 8 хвилин. Властивості полімерних матеріалів, отриманих за прикладом зразків 1-3, контрольного зразка 4 і зразка 5, отриманого за прототипом, наведено в таблиці. З таблиці видно, що використання вуглецевих нанотрубок в кількості нижче ніж 0,3 мас. % не забезпечує появи електропровідності матеріалу. Зразки з вмістом нанотрубок (0,3-2 мас. %) здатні проводити електричний струм при наднизьких температурах, що значно розширює можливості практичного використання таких матеріалів. Використання більших концентрацій нанотрубок не є доцільним, оскільки це вимагатиме додаткових витрат на вихідні компоненти та призведе до зростання ваги отриманого матеріалу. Джерела інформації: 1. Mikitaev М. A., Borukaev Т. A. Polybutylene Therephthalate (PBT), Synthesis and Properties. Brill: Academic Pub, 2006.-203 p. 2. US Patent 5,434,244 Intern. Class C08G 63/00, 1995 - прототип. 60 1 UA 77082 U Таблиця Склад №№ прикладу Циклічні олігомери бутилентерефталату Вміст вуглецевих нанотрубок (мас. %) Циклічні олігомери бутилентерефталату Циклічні олігомери 2 бутилентерефталату Циклічні олігомери 3 бутилентерефталату 4 Циклічні олігомери Контрольний бутилентерефталату Циклічні олігомери 5 Прототип бутилентерефталату Властивості Електропровідність (сіменс/см) при -258 °C -173 °C 20 °C 0,3 1,1 × 10 -6 6,7 × 10 -6 9,3 × 10 -6 1,0 2,7 × 10 -5 1,7 × 10 -4 2,4 × 10 -4 2,0 1 2,1 × 10 -3 5,8 × 10 -3 9,3 × 10 -3 0,2 0 не проводить не проводить не проводить не проводить не проводить не проводить ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 10 1. Спосіб отримання полібутилентерефталату шляхом полімеризації з розкриттям циклів суміші циклічних олігомерів бутилентерефталату за наявності каталізатора дигідроксибутилхлориду олова методом реакційної екструзії протягом 10 хвилин за температури 230 °C та швидкості обертання шнеків 100 об/хв з подальшим формуванням зразків методом пресування екструдованих стренг протягом 8 хвилин за температури 240 °C і тиску 60 бар, який відрізняється тим, що реакцію полімеризації з розкриттям циклів циклічних олігомерів бутилентерефталату з утворенням полібутилентерефталату проводять в присутності вуглецевих нанотрубок. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що вуглецеві нанотрубки використовують в кількості 0,3-2 мас. %. Комп’ютерна верстка А. Крижанівський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2