Способ твердофазной галоидной модификации синтетических и природных каучуков в двухшнековом экструдере непрерывного действия
METHOD FOR SOLID-PHASE HALIDE MODIFICATION OF SYNTHETIC AND NATURAL RUBBER IN A CONTINUOUS-ACTION TWIN-SCREW EXTRUDER

Способ твердофазной галоидной модификации синтетических и природных каучуков в двухшнековом экструдере непрерывного действия
n
(2n+2)-x
x
Изобретение относится к области химической модификации эластомеров и может быть использовано в производстве синтетических эластомеров, шин и резинотехнических изделий. Получают хлорсодержащий эластомер взаимодействием эластомера и хлорсодержащего реагента в двухшнековом экструдере непрерывного действия при температуре в зоне компаундирования 90-150°С в течение 1-3 мин. В качестве хлорсодержащего реагента используют хлорированный углеводород общей формулы СНСl, где n=20-40; х=10-25. При этом эластомер берут в количестве 75-98 мас. ч., а углеводород в количестве 2-25 мас. ч.
Технический результат состоит в упрощении технологического процесса, сокращении стадий и времени, в обеспечении технологической и экологической безопасности производства, а также в увеличении производительности процесса. Изобретение относится к области химической модификации эластомеров и может быть использовано в производстве синтетических эластомеров, шин и резинотехнических изделий.
Известен способ модификации эластомеров, включающий в себя введение в состав резиновой смеси модифицирующих добавок и заключительную обработку готового изделия смесью хлора с инертным газом или смесью хлора и кислорода с инертным газом. Модифицирующие добавки выбирают из групп: порошок оксида металла, порошок карбида металла, дисперсия политетрахлорэтилена в минеральном масле, хлорированный эфир, хлорированный спирт-теломер, парафин, в количестве 0,2-40,0 мас. ч. Возможно проводить заключительную обработку изделия при концентрации хлора 5-25 об. % в смеси с инертным газом 1-24 часа при 15-60 С. Возможно использовать дисперсию политетрахлорэтилена в минеральном масле концентрацией 40-60 мас. % с размером частиц политетрахлорэтилена 0,5-1 мкм. (Патент РФ 2230077 опубл. 10.06.2004.)
Данный способ имеет следующие недостатки.
1. Применения большого количества модифицирующих добавок.
2. Применение в качестве модификатора химически агрессивного соединения, требующего при работе повышенных мер безопасности.
3. Образование большого количества хлорсодержащих соединений, осложняющего стадии выделения и сушки эластомера.
4. Достаточно сложное технологическое оборудование для осуществления, как самого процесса получения хлорсодержащего эластомера, так и процессов регенерации органического растворителя, выделения и сушки эластомера.
Наиболее близким по химической сущности к заявляемому изобретению (прототип) является способ получения хлорсодержащего эластомера путем взаимодействия эластомера и хлорсодержащего реагента, при смешении в резиносмесителе. (Патент РФ Химическая модификация каучука / Андриасян Ю.О., Корнев А.Е., Ронкин Г.М. опубл. 10.11.2003).
n
(2n+2)-х
x
Процесс получения хлорсодержащего эластомера осуществляется следующим образом: в резиносмеситель типа РСВД (фрикция 1:1,5) загружается эластомер в количестве 75-95 мас. ч. Затем загружается хлорированный углеводород формулы СНСl, где n=10-30, х=7-24 в количестве 5-25 мас. ч. Смесь перерабатывается в течение 10-30 минут при температуре 9-14°С.
Прототип не позволяет получить хлорсодержащий эластомер непрерывным способо и следовательно, имеет меньшую производительность.
Цель изобретения состоит в получении хлорсодержащего эластомера экологически безопасным и экономически выгодным способом.
n
(2n+2)-х
х
Поставленная цель изобретения достигается тем, что эластомер и хлорсодержащий компонент подают в двухшнековый компаундирующий экструдер, имеющий не менее 4 зон нагрева, при этом время прохождения смесительного цилиндра в течение 1-3 минут, в качестве хлорорсодержащего компонента используют хлорированный углеводород общей формулы СНСl, где n=20-40; х=10-25. При этом эластомер берут в количестве 75-98 мас. ч., а углеводород в количестве 2-25 мас. ч.
Конкретные примеры выполнения:
n
(2n+2)-х
х
Пример 1. В двухшнековый компаундирующий экструдер загружается натуральный каучук (SVR 3L) в количестве 98 мас. ч. Затем загружается хлорированный углеводород формулы СНСl, где n=20, х=21 в количестве 2 мас. ч. Смесь перерабатывается в течение 2 минут при температуре в зоне компаундирования 90°С. Полученный продукт содержит связанного хлора 0,8-1,2%.
n
(2n+2)-х
х
Пример 2. Процесс проводят аналогично примеру 1. Отличие заключается в том, что в резиносмеситель загружается 96 мас. ч. каучука SVR 3L, затем загружается хлорированный углеводород формулы СНСl, где n=20, х=15 в количестве 4 мас. ч. Смесь перерабатывается в течение 2 минут при температуре в зоне компаундирования 100°С. Полученный продукт содержит связанного хлора 1,3-1,6%.
n
(2n+2)-х
х
Пример 3. Процесс проводят аналогично примеру 1. Отличие заключается в том, что в резиносмеситель загружается 94 мас.ч. каучука SVR 3L, затем загружается хлорированный углеводород формулы СНСl, где n=25, х=23 в количестве 6 мас. ч. Смесь перерабатывают 1,5 минут при температуре в зоне компаундирования 110°С. Полученный продукт содержит связанного хлора 1,7-2,0%.
n
(2n+2)-х
х
Пример 4. Процесс проводят аналогично примеру 1. Отличие заключается в том, что в резиносмеситель загружается 92 мас.ч. каучука SVR 3L, затем загружается хлорированный углеводород формулы СНСl, где n=27, х=23 в количестве 8 мас. ч. Смесь перерабатывается в течение 2,5 минут при температуре в зоне компаундирования 130°С. Полученный продукт содержит связанного хлора 2,2-2,7%.
Примеры 1-4 также подходят для других диеновых каучуков (синтетического изопренового каучука, бутадиенового каучука, бутадиен-стирольного каучука, бутадиен-метил-стирольного каучука, бутадиен нитрильного каучука).
n
(2n+2)-х
х
Пример 5. Процесс проводят аналогично примеру 1. Отличие заключается в том, что в резиносмеситель загружается 98 мас. ч. бутилкаучука (БК-1675), затем загружается хлорированный углеводород формулы СНСl, где n=20, х=10 в количестве 2 мас. ч. Смесь перерабатывают в течение 2 минут при температуре в зоне компаундирования 120°С. Полученный продукт содержит связанного хлора 1,0-1,2%.
n
(2n+2)-х
х
Пример 6. Процесс проводят аналогично примеру 1. Отличие заключается в том, что в резиносмеситель загружается бутилкаучук (БК-1675) в количестве 96 мас. ч., хлорированный углеводород формулы СНСl, где n=22, х=17 в количестве 4 мас. ч. Смесь перерабатывается при температуре в зоне компаундирования 150°С в течение 2 минут. Полученный продукт имеет содержание связанного хлора 2,1-2,3%).
n
(2n+2)-х
х
Пример 7. Процесс проводят аналогично примеру 1. Отличие заключается в том, что в резиносмеситель загружается бутилкаучук (БК-1675) в количестве 94 мас. ч., хлорированный углеводород формулы СНСl, где n=40, х=25 в количестве 6 мас. ч. Смесь перерабатывается при температуре в зоне компаундирования 120°С в течение 2 минут. Полученный продукт имеет содержание связанного хлора 2,7-2,9%.
n
(2n+2)-х
х
Пример 8. Процесс проводят аналогично примеру 1. Отличие заключается в том, что в резиносмеситель загружается бутилкаучук (БК-1675) в количестве 75 мас. ч., хлорированный углеводород формулы СНСl, где n=30, х=15 в количестве 25 мас. ч. Смесь перерабатывается при температуре в зоне компаундирования 140°С в течение 3 минут. Полученный продукт имеет содержание связанного хлора 4,0-4,2%.
Примеры 5-8 также подходят для других полиолефиновых каучуков и каучуков с малой непредельностью (этиленпропиленовый каучук, этиленпропилендиеновый каучук, бутилкаучук).