Спосіб отримання полімерної сірки

Реферат: Спосіб отримання полімерної сірки розкладом сірковмісної сполуки сильною мінеральною кислотою за присутності поверхнево-активної речовини. Як поверхнево-активну речовину використовують іоногенний олігопероксид - аралкілпероксидний олігомер вінілацетату з малеїновим ангідридом або пероксидний олігомер N,N-диметиламіноетил-метакрилату з бутилакрилатом в кількості 0,01…0,1 % від теоретичного виходу сірки. UA 79607 U (54) СПОСІБ ОТРИМАННЯ ПОЛІМЕРНОЇ СІРКИ UA 79607 U UA 79607 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до хімічної технології переробки сірковмісних матеріалів, зокрема до способів отримання полімерної сірки, яку застосовують у шинній промисловості як вулканізатор. Найближчим за технічною суттю є спосіб отримання полімерної сірки розкладом сірковмісної сполуки сильною мінеральною кислотою за присутності поверхнево-активної речовини (ПАР) (Патент на корисну модель № 19375, С01В17/12, Бюл. № 12, 15.12.2006). Як поверхневоактивні речовини використовують синтанол ДС-10 або сульфанол НП-3, або бутанол-2. Утворену суспензію сірки відділяють від рідини відомими методами, наприклад фільтрацією, з подальшим промиванням твердої фази та її сушінням. Проте отриманий дисперсний продукт, який складається з полімерної та ромбічної модифікацій сірки, характеризується невисоким вмістом полімерної сірки, її невисокою стабільністю в часі та недостатньою термостабільністю. Вміст полімерної сірки у продукті істотно залежить від концентрації ПАР у розчині натрію тіосульфату. Як із її збільшенням, так і зменшенням щодо оптимального значення концентрації ПАР вміст полімерної сірки в продукті істотно зменшується. Однак, одночасно із збільшенням вмісту полімерної сірки в продукті, наявність ПАР не забезпечує високої стабільності полімерної сірки в часі та термостабільності протягом певного часу або за підвищення температури полімерна сірка реверсує до розчинної ромбічної модифікації, оскільки ПАР не відіграє ролі стабілізатора полімерної сірки. Окрім того, дисперсність продукту змінюється в доволі широких межах і може як збільшуватись за недостатньої концентрації ПАР, так і зменшуватись при зростанні концентрації ПАР. Висока дисперсність продукту призводить до того, що стійкість суспензії є дуже високою і його важко відділити від розчину. Зменшення дисперсності продукту призводить до збільшення тривалості його кристалізації, що потребує застосування технологічного обладнання з більшими робочими об'ємами, а рівномірність кристалізації продукту зменшується. Зменшення дисперсності зумовлює також необхідність додаткової класифікації та розмелювання продукту. В основу корисної моделі поставлена задача створити такий спосіб отримання полімерної сірки, в якому зміна складу реакційного середовища дала б змогу отримати дисперсний продукт із стабільним дисперсним складом з вищим вмістом полімерної модифікації сірки та більшими стабільністю в часі та термостабільністю, який не потребував би класифікації та розмелювання. Поставлена задача вирішується тим, що у способі отримання полімерної сірки розкладом сірковмісної сполуки сильною мінеральною кислотою за присутності поверхнево активної речовини, згідно з корисною моделлю, як ПАР використовують іоногенний олігопероксид аралкілпероксидний олігомер вінілацетату з малеїновим ангідридом (оліго(ВА-МАНГ)-МП) або пероксидний олігомер N, N-диметиламіноетил-метакрилату з бутилакрилатом (оліго(ДМАЕМБА)-МП) в кількості 0,01…0,1 % від теоретичного виходу сірки. Використання поверхнево-активних іоногенних олігопероксидів дає змогу отримати дисперсний продукт стабільного складу, який швидко та рівномірно кристалізується, та забезпечити високий вміст полімерної модифікації та її стабільність. Це пояснюється тим, що під час кислотного розкладу натрію тіосульфату утворюються високомолекулярні лінійні фрагменти сірки. Утворення цих фрагментів відбувається одночасно як за іонним, так і радикальним механізмами. Тому високомолекулярні фрагменти сірки перебувають у реакційному середовищі у вигляді бірадикалів (неспарені електрони зосереджені в макромолекулі на кінцевих атомах сірки) та бііонів (на одному кінцевому атомі сірки локалізується позитивний, а на іншому - негативний заряди). Іоногенні олігопероксиди у водному середовищі дисоціюють з утворенням макроіонів, а за рахунок наявності пероксидних груп є донорами радикалів. Тому іоногенні олігопероксиди здатні взаємодіяти з атомами сірки, розташованими на кінцях макромолекул сірки, на яких локалізовано як неспарені електрони, так й іони. Відтак ці сполуки відіграють роль стабілізаторів полімерної сірки. Здатність іоногенних олігопероксидів проявляти поверхнево активні властивості сприяє формуванню високодисперсних частинок продукту, які характеризуються вузьким фракційним складом. Велика площа контакту твердої та рідкої фаз, у свою чергу, забезпечують високу швидкість взаємодії високомолекулярних фрагментів сірки із стабілізаторами. При цьому вміст полімерної модифікації сірки у продукті зростає, а макромолекули стабілізованої полімерної сірки мають невисоку молекулярну масу. Це забезпечує збільшення стабільності полімерної сірки в часі та зростання її термостабільності. Висока дисперсність частинок полімерної сірки сприяє збільшенню швидкості її кристалізації. Одержаний продукт є дисперсним, а агрегати частинок, які можуть утворюватись, легко руйнуються під час приготування каучукових композицій. Тому потреби в додаткових операціях класифікації та розмелювання одержаного продукту немає. Полімерну сірку отримували взаємодією сильної мінеральної кислоти НСl (ГОСТ 3118-77) з концентрацією 35 % та розчину натрію тіосульфату з концентрацією 400 г/л, яку проводили у 1 UA 79607 U 5 10 15 термостатованому реакторі з механічною мішалкою. Іоногенні олігопероксиди у вигляді водних розчинів попередньо дозували до розчину натрію тіосульфату. Вміст полімерної сірки (ПС) у продукті після його отримання через 1 добу, що потрібно для кристалізації продукту, а також через 30 і 90 діб визначали за ТУ 113-23-01-7-87, а її термостабільність - гравіметрично після витримування зразка в толуолі з температурою 105 °C протягом 15 хвилин. Приклад 1. Проводили взаємодію 100 мл розчину тіосульфату натрію з концентрацією 400 г/л, що містив оліго(ВА-МАНГ)-МП в кількості 0,01 % мас. щодо теоретичного виходу сірки, з 50 мл концентрованої хлоридної кислоти. Отримали наступні показники продукту: вміст ПС у продукті через 1, 30 та 90 діб після його отримання складав відповідно 53, 50 і 48 %, термостабільність ПС - 74 % (таблиця). Приклад 2-7. Отримання продукту проводили аналогічно, як у пр. 1. Умови проведення досліджень і показники отриманих продуктів наведено в таблиці. Таблиця Умови проведення досліджень і показники отриманих продуктів № прикл. 1 2 3 4 5 6 7 Додаток оліго(ВА-МАНГ)-МП оліго(ВА-МАНГ)-МП оліго(ВА-МАНГ)-МП оліго(ДМАЕМ-БА)-МП оліго (ДМАЕМ-БА)-МП оліго(ДМАЕМ-БА)-МП без додатків Вміст додатку, % 0,01 0,05 0,10 0,01 0,03 0,10 0 Вміст ПС у продукті, % 1 доба 30 діб 90 діб 53 50 48 70 69 69 73 72 72 58 55 53 67 66 64 73 73 72 42 35 26 Термостабільність ПС, % 74 91 92 73 85 92 55 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 20 25 Спосіб отримання полімерної сірки розкладом сірковмісної сполуки сильною мінеральною кислотою за присутності поверхнево-активної речовини, який відрізняється тим, що як поверхнево-активну речовину використовують іоногенний олігопероксид - аралкілпероксидний олігомер вінілацетату з малеїновим ангідридом або пероксидний олігомер N,Nдиметиламіноетил-метакрилату з бутилакрилатом в кількості 0,01…0,1 % від теоретичного виходу сірки. Комп’ютерна верстка І. Мироненко 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