Ресурсосберегающие, малоотходные технологии получения термостабилизаторов хлорсодержащих полимеров и углеводородов

• Автор: Рысаев, Вильдан Уралович
• Шифр специальности: 02.00.13, 02.00.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Уфа
• Количество страниц: 122 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1 Термостабилизаторы полимерных материалов

1.1.1 Общая характеристика

1.1.2 Классификация стабилизаторов

1.1.3 Промышленные металл органические термостабилизаторы полимеров

1.1.3.1 Кальцийцинксодержащие стабилизаторы

1.1.3.2 Свинцовые стабилизаторы

1.1.3.3 Оловоорганические стабилизаторы

1.1.3.4 Барийцинксодержащие стабилизаторы

1.1.3.5 Металлические мыла
1.2 Мировой рынок добавок к полимерам
1.3 Оценка ситуации на российском рынке термостабилизаторов
для ПВХ
1.4 Способы получения карбоксилатов двухвалентных металлов
1.5 Получение и термостабилизация хлорпарафинов
1.5.1 Общие сведения
1.5.2 Основные области применения хлор парафинов
1.5.3 Термическая стабильность хлорпарафинов
1.5.4 Методы получения хлорпарафинов
1.5.5 Стабилизация хлорпарафинов ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ ТЕРМОСТАБИЛИЗАТОРОВ ХЛОРСОДЕРЖАЩИХ
ПОЛИМЕРОВ И УГЛЕВОДОРОДОВ
2.1 Разработка технологии получения стеаратов Са, Ва, Сс1, Ъп
в одну стадию в твердой фазе
2.1.1 Кинетические исследования взаимодействия стеариновой кислоты с оксидом кальция
в псевдоожиженном слое и их обсуждение
2.1.2 Кинетика и механизм нейтрализации стеариновой кислоты порошкообразным гидроксидом кальция
стадию в псевдоожиженном слое
2.1.3 Синтез карбоксилатов двухвалентных металлов
в твердой фазе в одну стадию в псевдоожиженном слое
2.1.4 Разработка технологии синтеза стеаратов Са, Ва, С3,
в твердой фазе в псевдоожиженном слое реагентов
2.2 Разработка технологии получения модифицированного
стеарата кальция
2.3 Разработка технологии получения стабильных хлорпарафинов
из аолефинов
2.3.1 Выбор конструкции реактора
2.3.2 Подбор стабилизаторов хлорпарафинов, полученных хлорированием аолефинов
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
ГЛАВА 3. ОПИСАНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТА
3.1 Характеристика сырья
3.2 Синтез карбоксилатов двухвалентных металлов из оксидов металлов и стеариновой кислоты
3.2.1 Испытания стеарата кальция в промышленной рецептуре кабельного пластиката марки ИА
3.3 Синтез модифицированного стеарата кальция
3.3.1 Испытания модифицированного стеарата кальция в промышленной рецептуре кабельного
пластиката 0 рец. ОМ
3.4 Синтез хлорпарафинов из аолефинов
3.4.1 Методика жидкофазного хлорирования
3.4.2 Определение тсрмостабилыюсти в пересчете на отщепленный НС1 БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ПРИЛОЖЕНИЯ
ВВЕДЕНИЕ
Стеараты кальция, бария, кадмия, свинца, цинка карбоксилаты двухвалентных металлов являются эффективными термостабилизаторами полимеров, например поливинилхлорида ПВХ, являющегося одним из наименее стабильных карбоцепных полимеров. В г. в мире было произведено около млн т ПВХ и при переработке ПВХкомпозиций, хранении и эксплуатации материалов и изделий на его основе использовано примерно 0 тыс. т термостабилизаторов 1,2,3.
Среди вышеуказанных термостабилизаторов стеарат кальция является наиболее многотоннажным продуктом, менее эффективным, чем другие стеараты, но по своей доступности, нетоксичности и хорошим смазывающим свойствам превосходит их.
В промышленности стеарат кальция производят двумя методами. Наиболее распространенный метод осаждения. Процесс двухстадийный. На первой стадии получают стеарат натрия взаимодействием стеариновой кислоты с едким натром, на второй проводят обменную реакцию стеарата натрия с хлоридом кальция. Технология сложная, энергоемкая, экологически опасная и характеризуется образованием минерализованных сточных вод на 1 т готового продукта образуется 0 м3 водных сбросов 4,5.
Второй промышленный процесс одностадийный. Особенность способа заключается в проведении процесса в присутствии растворителя ацетона или водноацетоновой смеси с содержанием ацетона не менее масс. взятого в кратном избытке по отношению к массе стеариновой кислоты при эквимольном соотношении стеариновой кислоты и гидроксида кальция при температуре С.
Несмотря на то, что синтез осуществляется в одну стадию, технология производства многостадийная и энергоемкая растворение реагентов, синтез, фильтрация и сушка реакционной массы, регенерация растворителя 6.
Актуальность


По результатам выполненных исследований опубликовано печатных работ, в том числе 3 статьи и тезисов, получено положительное решение о выдаче патента Российской Федерации, поданы 2 заявки на изобретение. Работа изложена на 0 страницах машинописного текста и включает разделы введение, литературный обзор, разработка технологии получения термостабилизаторов хлорсодержащих полимеров и углеводородов, описание эксперимента, основные результаты и выводы. Работа содержит таблицы и рисунков. Библиография включает 2 наименования. В приложениях представлены документы, подтверждающие использование в промышленности выдаштых рекомендаций и разработок. ГЛАВА 1. Полимерные материалы широко применяются в различных отраслях промышленности, в строительстве, медицине, новой технике. В связи с тем, что основное количество металлсодержащих стабилизаторов используется при переработке поливинилхлорида ПВХ, в дальнейшем в литературном обзоре рассматриваются вопросы стабилизации ПВХ с применением карбоксилатов металлов. В большинстве случаев нагревание до температуры переработки приводит к частичному термическому разложению ПВХ, что означает распад основных ковалентных связей полимерной цепи и уменьшение молекулярного веса полимера 7,,,,. Характерным признаком деструкции полимеров при нагревании является прогрессирующее потемнение его окраски, связанное с дегидрохлорированием бесцветный вначале материал может окрашиваться в желтый, красный до темнокоричневого цвета при температурах выше 0С, особенно при переработке в интервалах 0 0С 7,. Изменение окраски сопровождается сшиванием полимера. В присутствии кислорода разложение протекает быстрее, чем в инертной среде. Оценить деструкцию ПВХ можно по интенсивности выделения НС, но на практике чаще судят только по изменению окраски материала. В процессах переработки непластифицированных композиций ПВХ экструзией и литьем под давлением разрушение материала под воздействием температуры приводит к изменению окраски изделия, наличию пузырей. При подгорании полимерной массы в процессе переработки происходит частичное сшивание, в результате чего вязкость расплава увеличивается , . Задача стабилизации сохранить исходные свойства полимерных материалов ПМ в процессах переработки. ПМ физическими и химическими методами. Кроме этого, стабилизаторы оказывают влияние на технологические режимы переработки и эксплуатационные характеристики готовых изделий. Введение стабилизаторов задерживает начало разложения ПВХ, и в этом отрезке времени, называемом периодом индукции, не происходит заметного выделения НС1 Необходимо, чтобы время пребывания материала в расплавленном состоянии не превышало периода индукции при температуре переработки. Поэтому необходимо контролировать время пластикации ПВХ ,,. Стабилизаторы полимеров, которые должны предотвратить эти нежелательные явления, производятся как в виде индивидуальных соединений преимущественно стеаратов и других солей тяжелых и щелочноземельных металлов, так и в виде комплексных стабилизаторов, включающих вещества, усиливающие их действие и обеспечивающие долгосрочную стабильность состабилизаторы, а также другие добавки ,,,. Идеальный стабилизатор ПВХ должен выполнять следующие функции связывать выделяющийся НС1, ингибировать тормозить реакцию окисления, сшивания, защищать двойные связи в цепях ПВХ, поглощать ультрафиолетовое излучение. Реализация всех этих функций достигается за счет использования смеси стабилизаторов комплексные стабилизаторы ,,,,. Следует заметить, что использование двух видов правильно подобранных стабилизаторов в комплексе со смазывающими веществами дает не простой суммарный эффект, а во много раз больший, синергизм стабилизаторов явление, при котором эффективность смеси двух или нескольких стабилизаторов по одному или ряду показателей оказывается выше, чем эффективность индивидуальных компонентов или алгебраическая сумма эффективностей сочетания компонентов при постоянной концентрации чем каждый из них в отдельности 5. Одной из особенностей переработки ПВХ является то, что единственно действительно эффективными стабилизаторами являются соединения тяжелых металлов. Все эти вещества в большей или меньшей степени токсичны.