Использование поверхностно-активных веществ в технологическом процессе синтеза полисульфидных олигомеров

УДК 678.684

Ф. М. Палютин, А. В. Контуров, Н. П. Павельева, Л. В. Лобанова,

A. П. Рахматуллина, В. Я. Калмыкова, А. С. Ромахин

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ В ТЕХНОЛОГИЧЕСКОМ ПРОЦЕССЕ СИНТЕЗА ПОЛИСУЛЬФИДНЫХ ОЛИГОМЕРОВ

Проведены исследования, направленные на интенсификацию процессов осаждения, протекающих на различных стадиях технологического процесса получения жидких полисульфидных олигомеров, с помощью поверхностноактивных веществ. Результаты исследований внедрены в производство.

Промышленный синтез полисульфидных олигомеров является сложным технологическим процессом, основными стадиями которого являются:

1. поликонденсация шихты мономеров с полисульфидом натрия;

2. отмывка полимерной дисперсии от избытка полисульфида натрия;

3. расщепление высокомолекулярной полимерной дисперсии;

4. коагуляция;

5. отмывка коагулюма от солей;

6. сушка.

Первая стадия - поликонденсация шихты мономеров с полисульфидом натрия - является основной. На этой стадии смесь 2,2-дихлордиэтилформаля и 1,2,3-трихлорпропана дозируется при перемешивании в водный раствор полисульфида натрия. Для стабилизации капель мономера, а затем частиц образующегося полимера применяют диспергатор - гидроксид магния, который образуется непосредственно в реакционной среде. При этом, как правило, полимерная дисперсия состоит из частиц, размер которых колеблется от 5 до 40 мк, т.е. является достаточно неоднородной. Поэтому при отмывке дисперсии осаждение частиц полимера проходит неравномерно: крупные (~20^40 мк) осаждаются быстро, мелкие (~5^10 мк) - медленно.

Для получения однородной по размеру, равномерно осаждающейся дисперсии нами предложено добавлять на стадии поликонденсации небольшие количества вспенивающих добавок - производные нафталинсульфокислоты. Это позволило получить однородную дисперсию с размером частиц 15^20 мк, что позволило сократить время осаждения дисперсии на 30%. Кроме того, для ускорения седиментации дисперсии использовались флокулянты, предложенные Казанским филиалом ВНИИСК в 70-е годы прошлого столетия [1].

B. А. Мягченковым с сотрудниками показано, что осаждение тиокольной дисперсии можно значительно ускорить добавлением синтетических флокулянтов - полиакриламида (ПАА) и сополимеров акриламида с калиевой солью виниламидоянтарной кислоты [2-4].

Исследования по использованию флокулянтов проводились на тиокольных дисперсиях марок ТС-1 и ТСД- 0,5, которые в настоящее время не выпускаются. Нами был отработан и внедрен в производство процесс ускорения осаждения дисперсии добавлением флокулянтов для выпускающихся в настоящее время марок тиокола: НВБ-2, 1, 11-НТ, что

позволило ускорить отмывку дисперсии в 2 раза и, соответственно, заметно сократить общую продолжительность технологического процесса синтеза тиокола.

Следующими узкими стадиями технологического процесса синтеза тиокола являлись коагуляция и отмывка коагулюма от солей. После коагуляции, на которой происходит разрушение диспергатора, полимер выделяется в виде тонкой взвеси, поэтому при отмывке такого коагулюма много времени занимает осаждение полимера. Чтобы ускорить эти стадии нами предложено добавлять на стадии коагуляции вещества, которые вызывают агломерацию частиц скоагулированной дисперсии и, тем самым, ускоряют процессы осаждения.

Для ускорения осаждения коагулюма нами исследовались: раствор полиакриламида, оксиэтилированные и оксипропилированные изононилфенолы, катионные и анионные ПАВ. При добавлении раствора полиакриламида в различных количествах на стадиях коагуляции и отмывки ускорения осаждения коагулюма не наблюдалось. Оксиэтилированные и оксипропилированные изононилфенолы ускоряют осаждение коагулюма, однако их добавка ухудшает физико-механические характеристики вулканизатов тиоколов. Наибольший эффект ускорения осаждения коагулюма наблюдается при использовании катионных ПАВ - растворов четвертичных аммонийный солей. Количество ПАВ, необходимое для ускорения осаждения составляет 0,1^0,5 % от сухого остатка дисперсии. При введении ПАВ наблюдается ускорение осаждения коагулюма в 3-^4 раза по сравнению с контрольным опытом.

Физико-механические характеристики вулканизатов тиоколов, полученных с добавлением ПАВ на стадии коагуляции, находятся на одном уровне с контрольными и соотве-ствуют требованиям технических условий на жидкие полисульфидные полимеры. Образцы тиоколов, полученные с применением ПАВ, были испытаны на ускоренное старение (выдерживались в термошкафу при температуре 70°С в течение 1 мес.) в сравнении с контрольным образцом тиокола. Результаты проверки приведены в табл. 1. Из приведенных в табл. 1 данных можно сделать вывод, что добавление ПАВ для ускорения осаждения тио-колового коагулюма на стадии коагуляции и отмывки не вызывает изменения характеристик при хранении.

Таблица 1 - Свойства тиоколов, полученных с добавкой ПАВ, при ускоренном старении

ПАВ Содержание 8Н- Вязкость, Па*с Физико-механические характеристики

групп, %

перво- 2 1 перво- 2 1 Условная прочность Относительное удли- Твердость 1 сут., у.е.

началь- нед. мес. началь- нед. мес. при разрыве, МПа нение при разрыве, %

ное 70°С 70°С ная 70°С 70°С перво- 2 1 перво- 2 1 перво- 2 1

началь- нед. мес. началь- нед. мес. началь- нед. мес.

ная 70°С 70°С ное 70°С 70°С ная 70°С 70°С

Контр.

без 3,28 3,12 3,28 16,2 18,0 17,5 1,75 1,94 1,65 400 410 420 34 32 37

ПАВ

КАТА- ПАВ 2,10 2,16 2,43 45,2 46,2 44,0 2,4 2,2 2,1 500 500 400 34 35 36

АЛКА- ПАВ 3,8 3,65 3,72 10,2 11,0 10,5 1,8 1,7 1,85 320 350 310 34 33 35

Экспериментальная часть

Для проведения исследований использовались промышленные образцы высокомолекулярной и расщепленной дисперсий - полупродукты тиокольного производства ОАО «Казанский завод синтетического каучука», полиакриамид ТУ УЗ б1-29-94 производства г. Навои, оксиэтилированные и оксипропилированные изононилфенолы производства ОАО «Нижнекамскнефтехим», образцы катионных и анионных ПАВ, предоставленные НИИ-ПАВ (г. Волгодонск).

Литература

1. Мягченков В.А., Баран А.А., Бектуров Е.А., Булидорова Г.В. Полиакриламидные флокулянты //Казан.гос.технол.ун-т. Казань, 1998. 288с.

2. Мягченков В.А., Русяева В.А.,Савельева С.Д., Зарецкий Я.С. //Промышленность синтетического каучука. 1975. №5.С.8-11.

3. Русяева В.А., Савельева С.Д., Мягченков В.А. //Каучук и резина. 1975. №6. С.25-27.

4. Русяева В.А., Зарецкий Я.С., Мягченков В.А. //Промышленность синтетического каучука. 1976. №5. С.7-9.

© Ф. М. Палютин - канд. хим. наук, ген. дир. ОАО «КЗСК»; А. В. Контуров - гл. инж. -зам. ген. д-ра ОАО «КЗСК»; Н. П. Павельева - канд. техн. наук, ст. науч. сотр., зав. лаб. ЦЗЛ ОАО «КЗСК»; Л. В. Лобанова - вед. инж.-химик ЦЗЛ ОАО «КЗСК»; А. П. Рахма-туллина - канд. хим. наук, доц. каф. технологии синтетического каучука; В. Я. Калмыкова - зам. гл. инж. по производству ОАО «КЗСК»; А. С. Ромахин - канд. хим. наук, нач. ЦЗЛ ОАО «КЗСК».