Процес виготовлення пластифікатора

1. Процес виготовлення пластифікатора, який здійснюють на основі модифікованої інденкумаронової суміші у кількості 90-98 частин з добавлянням 2-10 частин полістиролу, при цьому завантажують модифіковану інденкумаронову суміш в реактор, оснащений обігрівачем і перемішувальним пристроєм, завантажують в реактор кількість полістиролу в межах зазначеного вмісту в кінцевому продукті, перемішують при нагріванні реактора до необхідної температури протягом часу, необхідного для одержання гомогенного продукту, відбирають проби і аналізують гомогенність продукту, вимикають пристрої перемішування й обігріву, охолоджують продукт до 60°С і подають його в ємність, який відрізняється тим, що спочатку в реактор завантажують задану кількість полістиролу, розраховану, наприклад на 1000кг продукту, і частину обсягу модифікованої інденкумаронової смоли при обраному їх співвідношенні в межах 1:4-1:5 частин, як модифіковану інденкумаронову смолу використовують удосконалену смолу з під U 2 12495 1 3 12495 4 індустріальні олії), застосовуються в рецептурі АК-15 (Автол-18). гумових сумішей на основі неполярних каучуків Відомий і широко застосовується нафтовий загального призначення, а пластифікатори на оспластифікатор - олія ПН-6, яка є залишковим екстнові продуктів органічного синтезу (складні ефіри рактом фенольного очищення деасфальтованних різних спиртів і кислот) широко використовуються гудронів, що містить переважно ароматичні вугледля гумових сумішей на основі полярних каучуків. водні (87-96%). Із теоретичної точки зору сутність процесу Олія ПН-6К с трохи меншою в'язкістю і щільніпластифікації полягає в зниженні міжмолекулярної стю застосовується в якості наповнювача в масвзаємодії і в'язкості системи, збільшенню гнучкості лонаповнювачих каучуках. молекул і рухливості надмолекулярних структур. Олія ПН-6Ш застосовується як пластифікатор У гумовій промисловості застосовуються до у гумових сумішах шинного виробництва. Це кра700 різних органічних пластифікаторів, деякі з яких щий пом'якшувач для каучуку СКД. - індивідуальні речовини, а більшість - сумішей У статті: Панкратов В.А. і ін. Удосконалювання речовин. Це, як правило, нелеткі хімічні інертні нафтових ароматичних олій-пластифікаторів. Каупродукти, здатні до з'єднання з полімерами (іноді чук і гума, 2002, №6, с.20-23 [2] наведені відомості до 100% по масі). про порівняльні іспити нової олії ЯП-15 і ПН-6 у У масляні і сажемасляні високомолекулярні шинних гумах, а також про олію ЯП-Євро, яка полімери вводять до 30-35% пластифікатора. пройшла стадію дослідно-промислового освоєння і Однак асортимент пластифікаторів, які викозастосовується у виробництві шин на ряді шинних ристовуються для виготовлення гумовотехнічних заводів Росії. виробів з різним рівнем морозостійкості, досить У зв'язку з появою за останні роки на ринку вузький. нового покоління каучуків з підвищеними характеВідомий ДСТ СРСР 8728-88 «Пластифікатори. ристиками по міцності, морозостійкості й ін. показТехнічні умови», у якому приведені характеристики никам, а також унаслідок стрімкого зростання цін і показники широко застосовуваних пластифікатона нафту і дефіцитом продуктів нафтохімічної перів на базі простих і складних ефірів ортофталереробки зросла активність по розробці нових плавої, фосфорної, себацинової і адіпинової кислот. стифікаторів, пошуку доступної і дешевої сировини (ДМФ - диметілфталат; ДБФ - дибутілфталат; ДОФ для їхнього виготовлення. - диоктілфталат, ДАФ - 789; ДОА - 789; ДОА, ДБС Цілий ряд знову розроблених у Росії й Україні дибутилсебацинат, ДОС) [1]. пластифікаторів претендують на місце замінника Наприклад - дибутілфталат (ДБФ) і диоктілфдефіцитного і токсичного дибутілфтолата (ДБФ) талат (ДОФ) - є пластифікаторами для гум на осефективного пластифікатора, який забезпечує нові полярних каучуків, які найбільше широко загумовим виробам показник по морозостійкості не стосовуються. Причому ДБФ є основним нижче -50°С. [см. Н.П. Вихирева й ін. Дослідження пластифікатором для забезпечення морозостійкоефективності використання ненасиченого димера сті не менш -50°С, а ДОФ - у межах до -45°С. Шиальфа метилстирола як пластифікатора гумових роке застосування знайшли дибутіл - і диоктілсесумішей. Хімічна промисловість України, 2003 №4, бацинати (ДБС і ДОС). Ці пластифікатори с.16-19 [3]. Каучук і гума, 2003, №3, с.23-25 [4]. характеризуються незначною токсичністю і забезКаучук і гума. 2004, №1, с.29-33 [5]]. печують одержання гум з високою морозостійкістю Це свідчить про актуальність задачі, яка вирідо -60°С. Однак вони мають більш високу вартість шується, по розробці і подальшому удосконалюу порівнянні з іншими пластифицируючими продуванні характеристик знову створених пластифікактами. По величині забезпечуваної мінімальної торів (пом'якшувачів). Однієї з головних проблем є температури морозостійкості і вартості на ринку розширення сировинної бази, зниження вартості пластифікатори розташовані в порядку: ДОФ, ДБФ пластифікатора, відповідність його характеристик і самий дорогий ДБС. Відомий ряд нових пластисформованим у гумовотехнічній і шинній промисфікаторів для одержання морозостійких гум (ДАловості технічним вимогам. ЭНДК, ДБЭА, ЭДОС, ТХЭФ) на основі бутадієн Авторами були проведені спеціальні дослінітрильних каучуків і на основі полярних каучуків дження для пошуку можливих замінників пластидля часткової і повної заміни ДБС. [див. Ушмарин фікатора ДБФ на основі розробленої ними модиН.Ф. і ін. Нові пластифікатори для гум на основі фікованої інденкумаронової смоли МПІ полярних каучуків. Каучук і гума, 2004, №1, с.26(модифікований поліінден). 29] [2]. Нові пластифікатори проходять стадію доВідомо, що інденкумаронові смоли є найцінніслідно - промислових іспитів і в багатьох випадках шими пом'якшувачем, але вони також не можуть вони придатні лише для часткової заміни ДБС і безпосередньо застосовуватися як повний замінДБФ. ник пластифікатора ДБФ при виготовленні мороЗначна частина пластифікаторів має нафтохізостійких гум з температурою до -50°С. На основі мічне походження. інденкумаронових смол розроблені технологія і Відомий пластифікатор - нафтополімерна рецептура по ТУ В 24.1-00190443-091-2004 для смола (пиропласт-2) - продукт полімеризації стиодержання смоли інденкумаронової марки МПІ ролу, індену, кумарону і їхніх гомологів, одержува(модифіковані полііндени), на яку в Україні подана них при переробці фракцій, які відбираються при заявка й отримай патент №3586 на корисну мопиролизі бензину, гасу й ін. нафтової сировини. дель «Еластомерна композиція на основі інденкуЗастосовуються як пластифікатори цілий ряд індумаронових смол» [4]. стріальних олій. До олій з підвищеним вмістом Смолу інденкумаронову модифіковану марки ароматичних вуглеводнів (59%) відноситься олія МПІ одержують у процесі полімеризації негранич 5 12495 6 них сполук інденкумаронової фракції шляхом видифікований поліінден) - 90-98%; користання як модифіцируючого компоненту α- полістирол - 2-10%. метилстирола, одержуваного при переробці феСпосіб готування пластифікатора МПІ полягає нольної смоли - побічного продукту одержання в наступному: ацетону і фенолу кумольним методом у присутноУ реактор, постачений пристроєм, який пересті каталізатора - концентрованої сірчаної кислоти. мішує, і обігрівом завантажують модифіковану Смола МПІ призначена для використання в якості інденкумаронову смолу марки МПІ. Включають сполучного, плівкоутворювального пластифікатора перемішування і вводять по порціях у два - чотири (пом'якшувача) при виробництві будівельних маприйоми полістирол. Потім включають обігрів і теріалів, а також у лакофарбовій, шкіряній, шинній, піднімають температуру ступінями до визначеної резино-технічної і інших галузях промислового величини з витримкою протягом визначеного часу. виробництва. По закінченні режиму обробки виключають мішалЯк сировина використовується смола фенольку. Відбирають проби продукту і визначають візуана ТУ 2424-006-00151673-01, інденкумаронова льно наявність грудок (згустків) полістиролу. фракція ТУ У 322-00190443-122 чи продукт переУ випадку наявності в пробі згустків полістиробки кам'яновугільної олії з відгоном легкої олії чи ролу продовжують витримку при перемішуванні до їхня суміш у будь-якій пропорції. одержання гомогенної маси. Подальше удосконалення сполук модифіковаПри одержанні гомогенного продукту, без згусної інденкумаронової смоли по патенту №3586 тків набряклого полістиролу, обігрів реактора вибуло направлене на те, щоб підвищити важливий ключають. Продукт прохолоджують до 60°С и витехнічний показник обраного пластифікатора по дають у ємність. морозостійкості (не менш -50°С) для можливої У залежності від кількості продукт зберігається повної заміни дибутілфталата (ДБФ) чи дибутілсев збірниках, залізних бочках при температурі 15бацината (ДБС), хоча б частково. 30°С. Техніко-економічні переваги такого рішення Приведені в описі прототипу протоколи іспитів полягають у наступному: стандартних гумових сумішей свідчать, що пласпо-перше, у введенні в експлуатацію недефітифікатор «Пластидон» може успішно застосовуцитної багатотоннажної сировинної бази; ватися в якості 100%-ного замінника дибутілфтапо-друге, у зниженні вартості одного з найважлата (ДБФ) і частково для заміни ливіших інгредієнтів для гумовотехнічної і шинної дибутілсебацината (ДБС). промисловості; Діючі в гумовотехнічній і шинній промисловості і третє, виключення залежності від імпортних технологічні регламенти пред'являють до підготовпостачань ДБФ і ДБС. ки гумових сумішей підвищені вимоги до технічних Поставлена задача зважувалася протягом ряхарактеристик матеріалів, що застосовуються наду років шляхом пошуку необхідних модифікатовіть у стані постачання, зокрема, до відповідності рів, додаток яких у порівняно невеликій кількості параметра плинності пластифікатора при нормадозволила б істотно поліпшити показник по морольних атмосферних умовах величині плинності зостійкості в порівнянні з двома кращими пластикращих пластифікаторів типу індустріальних олій, фікаторами на основі складних ефірів ортофталеолії ПН-6, дибутілфтолата й ін. вої і себацинової кислот: ДБФ і ДБС . Тому, для деяких застосувань підвищена в'язАвторами була розроблена широка гама пласкість пластифікатора Пластидон може бути віднетифікаторів марки Пластидон, захищених патенсена до недоліків. Крім того, при перемішуванні том України на корисну модель №3588, опубл. гранульованого полістиролу необхідно поліпшити Бюл. №11, 2004. Відомості про спосіб виготовленоднорідність одержуваного продукту. ня в указаному вирішенні обрані як прототип по Спільними ознаками прототипу і корисної мозаявленому вирішенню на спосіб виготовлення як делі, яка заявляється, на спосіб виготовлення співпадаючі по призначенню і ряду ознак. пластифікатора, переважно на основі модифіковаПластидон одержують на основі модифікованої інденкумаронової смоли, є наступні операції: ної інденкумаронової смоли марки МПІ і полісти- у реактор завантажують полістирол у задаролу загального призначення шляхом змішання ному ваговому відношенні до указаної смоли; зазначених компонентів при нагріванні і наступній - включають перемішування; гомогенізації суміші, модифіковану інденкумаро- включають обігрів реактора до необхідної нову смолу, отриману в процесі полімеризації, у температури і перемішують протягом часу, необприсутності каталізатора - концентрованої сірчаної хідного для одержання гомогенного продукту; кислоти, неграничних сполук у складі інденкума- відбирають проби й аналізують гомогенність ронової фракції, а як модифіцируючий компонент продукту; α-метилстирола знефеноленийй дістиллат, одер- виключають обігрів і перемішування з охоложуваний при переробці фенольної смоли - кубоводженням продукту до -60°С і видачею його в ємго залишку одержання ацетону і фенолу кумольність. ним методом, відповідно до корисної моделі, у неї В основу корисної моделі поставлена задача додатково вводять шляхом його розчинення полістакого удосконалення способу одержання пластирол загального призначення з безупинним петифікатора на основі використання модифікованої ремішуванням до одержання гомогенної рідини інденкумаронової смоли, щоб скорегувати його при наступному співвідношенні: (на 100% ваг. часв'язкість у стані постачання і технологічного застотин): сування при введенні до складу гумових сумішей - модифікована інденкумаронова смола (моза аналогією із широкозастосованих кращими пла 7 12495 8 стифікаторами типу індустріальних олій, олії ПН-6, диться в реактор не східчасте і при цьому перемідибутилфталата й ін. шується не частинами, а відразу й у повному обЦе досягається шляхом вибору модифікованої сязі приблизно в 1/4-1/5 частина всього обсягу інденкумаронові смоли зі зниженим параметром зазначеної смоли, що поліпшує перемішування. в'язкості і зміною режиму введення полістиролу, Підбор кількості полістиролу, який вводиться, що дозволить забезпечити кращу плинність продуу зазначених межах 2-10 ваг. частин на 100 ваг. кту при збереженні параметрів по морозостійкості. частин продукту дозволяє точніше регулювати і Поставлена задача вирішується тим, що в підбирати в'язкість (плинність) пластифікатора. Як способі виготовлення пластифікатора, переважно полістирол використовують полістирол загального на основі модифікованої інденкумаронові смоли зі призначення, ДСТ 20282-74. Він повинний відповівмістом її на 100 ваг. частин у кількості 90-98 часдати наступним вимогам: тин і з добавкою полістиролу 2-10 частин, що 1. Зовнішній вигляд порошок або включає завантаження модифікованої інденкумагранули білого ронові суміші в реактор, постачений обігрівом і кольору пристроєм, який перемішує, завантаження в реак2. Вміст вологи, % не більш 0,3 тор кількості полістиролу в межах зазначеного 3. Вміст залишкового мономевмісту в кінцевому продукті, перемішуванні при ра, % не більш 0,8 нагріванні реактора до необхідної температури 4. Температура розм'якшення протягом часу, необхідного для одержання гомопо Вика, °С, не нижче 38 генного продукту, добір проб і аналіз гомогенності 5. Масова частка летких речопродукту, вимиканні перемішування й обігріву з вин, % не більш 82. охолодженням продукту до 60°С и видачею його в Відомості, що підтверджують можливість здійємність, відповідно до корисної моделі, спочатку в снення. реактор завантажують задану кількість полістироУ таблиці 1 наведені результати іспитів дослілу, розраховану, наприклад, на 1000кг продукту, і дного удосконаленого складу пластифікатора частину об'єму модифікованої інденкумаронової Пластидон з підвищеною плинністю в складі гумосмоли при обраному їх співвідношенні, наприклад, вої стандартної суміші 66-34 ЭПТ у порівнянні з в межах 1:4-1:5 частин, як модифіковану смолу дибутілфталатом. використовують удосконалену смолу з підвищеКількісний вміст у суміші пластифікатора дибуною плинністю в умовах постачання і технологічтілфталата і Пластидону, який заявляється було ного застосування, у якій у якості інденкумаронорівним і складало 20 ваг. частин на 100 ваг. частин вої сировини використовують продукт переробки каучуку. кам'яновугільної олії після відділення з нього легРезультати порівняльних іспитів свідчать, що кої олії при температурі 130-200°С при вмісті нафосновні характеристики гумової суміші з пластифіталіну не більш 2% і кількості смолоутворюючих катором Пластидон, виготовленого за заявляємою від 40% до 60%, у якості α-метилстирольної фрактехнологією, нічим не поступаються характеристиції використовують одержуваний при переробці кам тієї ж гумової суміші з пластифікатором дибуфенольної смоли знефенолений при температурі тілфталатом. Зразки не випробували при більш 160-200°С дістиллат з вмістом α-метилстирола в низькій температурі, тому що норма температурної межах 40-60%, а як каталізатор використовують межі крихкості зазначеного складу гуми дорівнює сульфокислотний каталізатор при наступному «-50°С». співвідношенні компонентів на 100 частин смолоуРезультати іспитів дослідного пластидона творюючих у інденкумаронової сировині, частин: (25.05.05р.) у гумовій суміші 66-34 ЭПТ у порівнянПродукт переробки кам'яновугільної ні з дибутілфталатом олії 100; Таблиця 1 знефенолений дістиллат 100; Сульфокислотний каталізатор 3-5, Результати іспитів дослідного пластидона (25.05.05р.) у нагрівають реактор до 140-160°С и перемішугумовій суміші 66-34 ЭПТ у порівнянні з дибутілфталатом ють завантаження до повного розчинення полістиролу й одержання гомогенного продукту, довантаНа 100 масових частин жают у реактор кількість, що залишилася, указаної каучуку Найменування матеріалів модифікованої інденкумаронової смоли і шляхом 1 2 подальшого перемішування усереднюють суміш СКН-26 45 до одержання гомогенного продукту - пластифікаСКН-18 45 тора. СКЭПТ-40 10 Конкретна відмінність процесу виготовлення, Дибутілфталат 20 який заявляється, удосконаленого пластифікатора Пластидон 20 марки Пластидон полягає в тому, що для прискоНайменування показників рення і підвищення ефективності розчинення поліУмовна міцність при розтя7,8 7,1 ганні, Мпа стиролу перемішування в реакторі може здійснюВідносне подовження, % 370 300 ватися за допомогою циркуляції нагрітої суміші Твердість, од. Шор А 55 57 через шестерний насос з підібраною продуктивнісТемпературний боковий вів- Зразки не розбилися при тю при швидкості обертання 1500об/хв. тар крихкості, °С 50°С Новим у способі, який заявляється, є використання модифікованої інденкумаронової суміші з підвищеною плинністю, при цьому полістирол вво 9 12495 10 Результати іспитів дослідного пластидона (26.05.05р.) у гумовій суміші АЛЕ-68 у порівнянні з дибутілсебацинатом Таблиця 2 Найменування матеріалів СКН-18 Бутах лор Дибутілсебацинат Пластидон Умовна міцність при розтяганні, Мпа Відносне подовження, % Твердість, од. Шор А Температурна межа крихкості, °С На 100 масових частин каучуку 1 2 50 50 20 20 Найменування показників 8,1 7,1 310 350 48 45 Зразки не розбилися при -60°С У таблиці 2 наведені результати іспитів дослідного удосконаленого складу пластифікатора Пластидон з підвищеною плинністю в складі стандартної гумової суміші НО-68 на основі суміші двох типів каучуків в порівнянні із самим морозостійким пластифікатором дибутілсебацінатом. У процесі іспитів також отримані практично однакові технічні характеристики гумової суміші. Зразки не випробували при більш низькій температурі, тому що норма температурної межі крихко Комп’ютерна верстка А. Рябко сті «-60°С». Отримані результати експериментальної порівняльної перевірки дослідного зразка, що заявляється, удосконаленого пластифікатора марки Пластидон служать базою для проведення подальших досліджень цілої гами зазначених пластифікаторів у межах корисної моделі, яка заявляється. Новизна і промислова застосовність корисної моделі, яка заявляється, підтверджені експериментально. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601