Способ получения светлого сиккатива

Способ получения светлого сиккатива

Реферат

Изобретение относится к способам получения сиккативов, предлагаемых как в качестве самостоятельных товарных продуктов, так и в производстве лакокрасочных материалов в качестве ускорителей-катализаторов.

Изобретение может быть реализовано на нефтехимических, а также на лакокрасочных предприятиях.

Известен способ получения плавленых сиккативов и таллатов, используемых в качестве сиккативов, путем взаимодействия при 200-275°С канифоли или талового масла с окислами или гидроокисями, или ацетатами, или карбонатами металлов, выбранных из группы: цинк, кальций, свинец, марганец, кобальт, железо или алюминий или их смесями в присутствии добавки, в качестве которой используют гексаметилентетрамин, или меланин, или полиэтиленполиамин в количестве 0,2-5% от веса канифоли или талового масла (см. описание изобретения к авторскому свидетельству №755825, МКИ C 09 F 9/00, С 09 С 51/41, опубликовано 23.10.80). Недостатком данного способа является высокая температура синтеза сиккативов (200-275°С), что во многом обусловливает получение сиккативов неудовлетворительного качества по их цвету - от коричневого до черно-коричневого.

Несколько улучшить цвет получаемого сиккатива позволяет способ, предусматривающий сплавление основного карбоната кобальта с органическими кислотами (синтетическими жирными кислотами фракций С₅-С₆, С₇-С₉, C₁₀-C₁₆, С₁₇-С₂₀, С₂₁-С₂₅, нафтеновыми или таловыми кислотами) в присутствии аминосодержащей добавки - алкилфеноламинной смолы - в количестве 3-120 мас.% от массы исходных кислот. При этом процесс ведут при 140-180°С (см. описание изобретения к авторскому свидетельству №1649802, МКИ C 09 F 9/00, С 09, С 51/41, для служебного пользования).

Однако и данный способ позволяет получать сиккатив с неудовлетворительным цветом - от 640 мг йода/100 см³ и более 2000 мг иода/100 см³. Кроме того, данный способ сопровождается образованием загрязненных вод и выбросов в атмосферу.

Наиболее близким к предлагаемому является известный способ получения сиккатива путем взаимодействия металлического марганца с 2-этилгексановой кислотой при нагревании в две стадии - сначала при 120-140°С до прекращения выделения водорода, а затем при 150-175°С. При этом в качестве катализатора синтеза сиккатива используют уксусную кислоту, а процесс проводят в атмосфере инертного газа (см. описание изобретения к патенту РФ №2057159, С1 6 C 09 F 9/00).

Данный способ позволяет несколько улучшить цвет получаемого сиккатива (до 220-300 мг йода/100 см³) при содержании каталитически активного металла - марганца - 8,34-10,62 мас.%, а также экологичность технологии.

Однако процесс по известному способу сопровождается выделением водорода, что обуславливает его повышенную пожаро-взрывоопасность. Кроме того, даже при относительно невысоком содержании в сиккативе металла (до 10,62 мас.%) цвет его (до 300 мг иода/100 см³) желает быть лучшим. Повышенная температура (до 175°С) и значительная продолжительность синтеза сиккатива (до 9,5 ч) также являются недостатками данного способа.

Предлагаемое изобретение направлено на решение задачи - создание безопасной, экономически выгодной технологии получения эффективного, концентрированного по содержанию каталитически активного компонента сиккатива улучшенного цвета.

Технический результат, достигаемый за счет реализации заявляемого способа:

- исключение выделения при синтезе сиккатива водорода и повышение безопасности технологического процесса;

- снижение затрат на получение сиккатива за счет уменьшения температуры и продолжительности его синтеза;

- улучшение цвета сиккатива даже при высоком содержании в нем каталитически активного компонента, что позволяет снизить как расход собственно сиккатива, так и дорогостоящих пигментов при его использовании в лакокрасочных материалах.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в следующем.

В способе получения сиккатива, включающем взаимодействие компонента, содержащего каталитически активный металл - оксида цинка или свинца - с 2-этилгексановой кислотой при двухступенчатом нагревании до 105°С на первой и до 120°С на второй ступени в присутствии ускорителя реакции, в качестве которого используют ненасыщенный низкомолекулярный соолигомер, содержащий 30-50 мас.% циклопентадиеновых и 5-20 мас.% инденовых звеньев, несущих основную инициирующую нагрузку, остальное - звенья алкенилароматических углеводородов, выкипающий при 200-370°С при нормальном давлении с молекулярной массой 150-300 атомных единиц массы (а.е.м.), йодным числом 30-75 г йода/100 г и последующее разбавление в органическом растворителе, в качестве которого используют смесь уайт-спирита с 25-75 мас.% отгона непрореагировавших углеводородов полимеризации жидких продуктов пиролиза, выкипающего при 120-200°С с плотностью 860-1005 кг/м³. При этом синтез сиккатива ведут при мольном соотношении исходных реагентов: оксид цинка или свинца: 2-этилгексановая кислота, равном 1,0:1,7-2,5, и количестве ускорителя реакции, равном 0,5-2,0 мас.% от загрузки исходных реагентов.

Введение в процесс синтеза сиккатива в качестве ускорителя реакции ненасыщенного низкомолекулярного соолигомера определенного состава и качества не только обеспечивает возможность взаимодействия оксида цинка (или свинца) с 2-этилгексановой кислотой при пониженных температурах (до 105°С на первой и до 120°С на второй ступени нагрева), но и сокращение времени синтеза в 1,5-2 раза без выделения водорода с получением светлого (от бесцветного до цвета 15 мг иода/100 см³) сиккатива с высокой концентрацией (13-22 мас.%) каталитически активного металла. Этому способствует и использование композиционного растворителя, состоящего из смеси уайт-спирита с отгоном непрореагировавших углеводородов полимеризации жидких продуктов пиролиза определенного состава и качества.

Введение большего количества ненасыщенного низкомолекулярного соолигомера приводит к ухудшению цвета получаемого сиккатива.

Введение меньшего количества соолигомера не обеспечивает достижение гарантируемых данным способом технических результатов по интенсификации процесса синтеза сиккатива улучшенного качества.

В качестве исходного сырья были использованы:

2-этилгексановая кислота	ТУ 38.48424318-02-99
Оксид цинка (белила цинковые)	ГОСТ 202-84
Оксид свинца (глет)	ГОСТ 5539-73
Ненасыщенный низкомолекулярный соолигомер, содержащий 30-50 мас.% циклопентадиеновых и 5-20 мас.% инденовых звеньев, остальное - звенья алкенилароматических углеводородов, с пределами кипения 200-370°С, молекулярной массой 150-300 а.е.м. и йодным числом 30-75 г иода/100 г	Вырабатывается в опытном порядке на опытном производстве ОАО "ВНИКТИнефтехимоборудование" (г.Волгоград)
Отгон непрореагировавших углеводородов полимеризации жидких продуктов пиролиза бензина (ТУ 38.102180-86 "Фракция жидких продуктов пиролиза С9 - сырье для нефтеполимерных смол"), выкипающий при 120-200°С с плотностью 860-1005 кг/м3	Вырабатывается по ТУ 38.401194-92 "Отгон атмосферный - растворитель ЛКМ" в опытном порядке на опытном производстве ОАО "ВНИКТИнефтехимоборудование" (г.Волгоград)
Уайт-спирит (нефрас С4-155/200)	ГОСТ 3134-78 с изм.1-4

Сиккатив получали следующим образом. В стеклянный трехгорлый реактор при комнатной температуре загружали 2-этилгексановую кислоту, ускоритель реакции - ненасыщенный низкомолекулярный соолигомер - и при перемешивании постепенно добавляли оксид цинка (или свинца). Количество загружаемых реагентов: кислоты и оксида цинка (или свинца), а также соолигомера устанавливали с учетом рекомендуемого мольного соотношения реагентов и величины загрузки ускорителя реакции. При перемешивании в течение 2-х часов вели подъем температуры содержимого реактора до 105°С. При этом в небольших количествах отгонялась вода. Затем в течение 2,5 ч вели подъем температуры с 105°С до 120°С с одновременной отгонкой воды и органической части. Вода отделялась от органики, при этом последняя возвращалась в реактор. После этого проводили подсушку полученного сиккатива при неглубоком вакууме (до 300 мм рт.ст. ост.) в течение 15-20 мин и отбирали пробу на анализ на содержание в нем цинка (или свинца). Разбавление сиккатива до требуемой концентрации и вязкости (не более 200 с по ВЗ-4) производили при комнатной температуре и перемешивании путем добавления расчетного количества смеси уайт-спирита и отгона непрореагировавших углеводородов полимеризации жидких продуктов пиролиза.

Рецептуры и технологические режимы получения сиккативов приведены в табл.1. Здесь же приведены режимы получения сиккатива по известному способу-прототипу. Свойства полученных сиккативов приведены в табл.2.

Из приведенных данных видно, что предлагаемый способ выгодно отличается от известного меньшим количеством необходимых для синтеза сиккатива исходных компонентов, более низкими температурами стадий синтеза и значительно (в 1,6-2,6 раза) меньшей продолжительностью синтеза сиккатива, что обеспечивает значительное снижение себестоимости получаемого сиккатива. При этом получаемый по предлагаемому способу сиккатив характеризуется значительно лучшим цветом (от бесцветного до 15 мг йода/100 см³ против 220-250 мг иода/100 см³ по известному способу) при значительно более высоком содержании в нем каталитически активного металла.

Таблица 1РЕЦЕПТУРЫ и технологические режимы получения сиккативов
Показатель	Сиккатив по прототипу	Новые сиккативы
Образец 1	Образец 2	Образец 3	Образец 4
Мольное соотношение реагентов:
марганец: 2-этилгексановая
кислота: уксусная кислота	1:2,0:1,5	-	-	-	-
оксид цинка (или свинца): 2-этилгексановая кислота		1:1,7*)	1:2,0*)	1:2,5*)	1:2,0**)
Количество соолигомера от загрузки исходных реагентов, мас.%	-	0,5	1,0	2,0	1,0
Загружаемые компоненты, г:
2-этилгексановая кислота	524	410	483	617	178,3
марганец	100	-	-	-	-
оксид цинка	-	100	100	100	-
оксид свинца	-	-	-	-	100
уксусная кислота	160,7				-
низкокипящий растворитель - сольвент	445	-	-	-	-
ненасыщенный низкомолекулярный соолигомер	-	2,6	5,8	14,3	2,8
разбавитель: уайт-спирит	563,3	-	-	-	-
смесь уайт-спирита и отгона	-	350	380	430	106
Стадия процесса (1-я ступень)
температура, °С	140	105	105	105	105
время, ч	3,0	2,0	1,4	0,9	1,5
Стадия процесса: (2-я ступень)
температура, °С	160	120	120	120	120
время, ч	4,0	2,3	2,1	1,8	2,0
*) оксид цинка**) оксид свинца

Таблица 2СВОЙСТВА СИККАТИВА
Показатель	Сиккатив по прототипу	Новые сиккативы
Образец 1	Образец 2	Образец 3	Образец 4
Массовая доля, %:
Марганца	8,34	-	-	-	-
Цинка	-	13	14	16	-
Свинца	-	-	-	-	22
Плотность при 20°С, кг/м3	951	1026	1032	1047	1098
Условная вязкость при температуре (20,0±0,5)°С, с	52*)	92**)	120**)	160**)	196**)
Цвет по иодометрической шкале, мг иода/100 см3	220-250	бесцветный	10	15	15
Стабильность при хранении	Стабилен в течение года (при температуре окружающей среды)	Стабилен в течение года (при температуре окружающей среды)
*) По вискозиметру ВЗ-6**) По вискозиметру ВЗ-4

Способ получения светлого сиккатива путем взаимодействия компонента, содержащего каталитически активный металл, с 2-этилгексановой кислотой в присутствии ускорителя реакции при мольном соотношении исходных реагентов 1,0:1,7-2,5 соответственно, при двухступенчатом нагревании с последующим разбавлением в органическом растворителе, отличающийся тем, что в качестве компонента, содержащего каталитически активный металл, используют оксид цинка или свинца, в качестве ускорителя реакции - ненасыщенный низкомолекулярный соолигомер, содержащий 30-50 мас.% циклопентадиеновых и 5-20 мас.% инденовых звеньев, выкипающий при 200-370°С, при нормальном давлении с молекулярной массой 150-300 а.е.м., йодным числом 30-75 г иода/100 г, а в качестве растворителя - смесь уайт-спирита с 25-75 мас.% отгона непрореагировавших углеводородов полимеризации жидких продуктов пиролиза, выкипающего при 120-200°С с плотностью 860-1005 кг/м³, причем ускорителя реакции берут в количестве 0,5-2,0 мас.% от загрузки исходных реагентов, нагревание на первой ступени осуществляют до 105°С и на второй - до 120°С с одновременным удалением отогнанной воды и возвращением отогнанной органической части в реакцию синтеза сиккатива.