Способ получения полисульфидного полимера

Способ получения полисульфидного полимера

Реферат

Изобретение относится к области химии высокомолекулярных соединений, в частности к синтезу полисульфидных полимеров, которые могут быть использованы как полимерная основа герметизирующих композиций, применяемых в авиации, судостроении, приборостроении, радиоэлектронике, строительстве и т.д.

Известен способ получения полисульфидного полимера поликонденсацией ди- и полигалогенидов с полисульфидом натрия в присутствии диспергатора с последующей отмывкой и расщеплением высокомолекулярной дисперсии смесью сульфита и гидросульфида натрия, коагуляцией расщепленной дисперсии кислотным реагентом, отмывкой коагулюма водой и сушкой его в вакууме. (Патент US №2466963 на изобретение «Полисульфидный полимер». - МКИ: C08G 75/16. - 12.04.1949). Недостатком известного способа является необходимость выполнения большого количества стадий синтеза, что требует больших затрат времени на получение полисульфидного полимера.

Известен способ получения жидких полисульфидных полимеров путем взаимодействия хлорсодержащих мономеров с гидросульфидом натрия и серой в присутствии галогенида четвертичного аммония, после которого выполняют отмывку и сушку коагулюма до получения полисульфидного полимера, при этом на стадии синтеза образуется щелочная сточная вода, содержащая гидросульфид натрия и низкомолекулярный полисульфидный полимер, которую направляют на утилизацию. Данный способ позволяет получать полисульфидные полимеры за одну стадию синтеза, тем самым сократить продолжительность процесса. (Патент RU №2275393 C1 на изобретение «Способ получения жидких полисульфидных полимеров (варианты)». - МПК⁷: C08G 75/16. - 27.04.2006 Бюл. №12). Данный способ принят за прототип.

Недостатком известного способа, принятого за прототип, является утилизация сточной щелочной воды, содержащей гидросульфид натрия и низкомолекулярный полисульфидный полимер, которая из-за сложности утилизации приводит к удорожанию полисульфидного полимера и делает производство экологически опасным.

Основной задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является снижение стоимости полисульфидного полимера и повышение экологической безопасности производства путем использования сточной щелочной воды от одностадийного синтеза полимера, содержащей гидросульфид натрия и низкомолекулярный полисульфидный полимер, как компонента для многостадийного синтеза.

Техническим результатом является снижение стоимости полисульфидного полимера и уровня загрязнения среды обитания.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе получения полисульфидных полимеров, включающем одностадийный синтез путем взаимодействия хлорсодержащих мономеров с гидросульфидом натрия и серой в присутствии галогенида четвертичного аммония с последующей отмывкой и сушкой коагулюма до получения полисульфидного полимера, а после отмывки коагулюма сточную щелочную воду, содержащую гидросульфид натрия и низкомолекулярный полисульфидный полимер, отправляют на утилизацию согласно предложенному техническому решению,

параллельно выполняют многостадийный синтез полисульфидного полимера путем поликонденсации ди- и полигалогенидов с тетрасульфидом натрия в присутствии диспергатора, при котором полученную дисперсию высокомолекулярного полисульфидного полимера отмывают водой и расщепляют с помощью сульфита натрия и утилизированной сточной щелочной воды от одностадийного синтеза, содержащей гидросульфид натрия и низкомолекулярный полисульфидный полимер, затем расщепленную дисперсию подвергают коагуляции, а коагулюм, полученный многостадийным синтезом, подвергают отмывке, очистке и повторной отмывке, затем осуществляют сушку вместе с коагулюмом, отмытым после одностадийного синтеза полисульфидного полимера, а стоки слабоконцентрированных вод после выполнения отмывки, коагуляции и очистки при многостадийном синтезе отправляют на утилизацию;

стадию очистки коагулюма в многостадийном процессе синтеза полисульфидного полимера выполняют в присутствии комплексообразующей добавки.

Проведенный заявителем анализ уровня техники позволил установить, что аналоги, характеризующиеся совокупностями признаков, тождественными всем признакам заявленного способа получения полисульфидного полимера, отсутствуют. Следовательно, заявляемое техническое решение соответствует условию патентоспособности «новизна».

Результаты поиска известных решений в данной области техники с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявляемого технического решения, показали, что они не следуют явным образом из уровня техники. Из определенного заявителем уровня техники не выявлена известность влияния предусматриваемых существенными признаками заявляемого технического решения преобразований на достижение указанного технического результата. Следовательно, заявляемое техническое решение соответствуют условию патентоспособности «изобретательский уровень».

Сущность предложенного способа получения полисульфидного полимера заключается в следующем (фиг.1).

Получение полисульфидного полимера осуществляют одно- и многостадийным синтезами одновременно.

Одностадийный процесс 1 включает синтез хлорсодержащих мономеров с гидросульфидом натрия и серой с последующим взаимодействием компонентов реакционной массы в присутствии галогенида четвертичного аммония, отмывку и сушку коагулюма до получения полисульфидного полимера. При этом на стадии синтеза образуется сточная щелочная вода, содержащая гидросульфид натрия и низкомолекулярный полисульфидный полимер, которую отправляют на утилизацию.

Параллельно с одностадийным синтезом полисульфидного полимера выполняют многостадийный процесс 2 синтеза полисульфидного полимера, включающий поликонденсацию ди- и полигалогенидов с тетрасульфидом натрия в присутствии диспергатора. При этом полученную дисперсию высокомолекулярного полисульфидного полимера отмывают и расщепляют в присутствии сульфита натрия и щелочной сточной воды, утилизированной после одностадийного синтеза полисульфидных полимеров. Расщепленную дисперсию подвергают коагуляции, при этом полученный коагулюм подвергают отмывке, очистке и повторной отмывке, затем осуществляют сушку вместе с коагулюмом, отмытым после одностадийного синтеза полисульфидного полимера. Стадию очистки коагулюма при многостадийном синтезе полисульфидного полимера можно выполнять в присутствии комплексообразующей добавки, например трилона Б. Стоки слабоконцентрированных вод после выполнения стадий коагуляции, отмывки и очистки коагулюма отправляют на утилизацию.

Пример осуществления способа.

Получение полисульфидного полимера осуществляли одно- и многостадийным синтезами одновременно.

При выполнении одностадийного синтеза полисульфидного полимера в колбу, снабженную мешалкой, термометром, капельной воронкой и обратным холодильником, помещали 400 см³ (2,5 моля) водного раствора гидросульфида натрия с концентрацией 6,2 моль/дм³, 25 г (0,78 моля) порошковой серы с содержанием основного вещества 99,8% и 1 г тетрабутиламмоний бромида. Содержимое колбы перемешивали и нагревали до температуры 70-75°C, а затем в течение 1 ч прибавляли 167,4 г (0,96 моля) 2,2'-дихлордиэтилформаля и 6 г (0,04 моля) 1,2,3-трихлорпропана. Затем температуру реакционной массы поднимали до 90-95°C и продолжали перемешивать в течение 4 ч, после чего содержимое колбы отстаивали в течение 2-3 ч и маточный раствор солей декантировали. Получили 320 см³ раствора с концентрацией гидросульфида натрия 1,6 моль/дм³ и содержанием низкомолекулярного полимера 55 г/дм³. Полученный после декантации полисульфидный полимер промывали несколько раз водой с целью удаления из него остаточных солей.

Параллельно проводили многостадийный синтез полисульфидного полимера. В колбу, снабженную мешалкой, термометром, капельной воронкой и обратным холодильником, помещали 1645 см³ (3,45 моля) тетрасульфида натрия с концентрацией 2,1 моль/дм³ и числом атомов серы 4,1, затем включили мешалку и обогрев. При температуре 25-30°C в колбу добавляли 33 см³ раствора гидроксида натрия с концентрацией 662 г/дм³, а по достижении температуры 40-50°C через капельную воронку в течение 20 мин - 90 см³ раствора хлорида магния с концентрацией 280 г/дм³. При достижении температуры 60°C через капельную воронку в течение 50-60 мин в колбу загружали шихту мономеров, содержащую 507 г 2,2'-дихлордиэтилформаля и 9 г 1,2,3-трихлорпропана. Затем температуру реакционной массы повысили до 90°C и проводили реакцию поликонденсации в течение 2 ч при температуре 90-95°C, после чего добавляли 290 см³ раствора гидроксида натрия с концентрацией 662 г/дм³ и проводили десульфидирование в течение 2 ч при температуре 90-95°C. По окончании реакции полученную полимерную дисперсию выгружали в батарейный стакан и проводили отмывку от избытка тетрасульфида натрия методом декантации. По окончании отмывки дисперсии последнюю снова помещали в колбу, добавляли 200 г сульфита натрия, включали мешалку и обогрев. При температуре 80°C в колбу добавляли 320 см³ маточного раствора солей, отделенного в одностадийном синтезе 1, и проводили в течение 30 мин процесс расщепления. Затем реакционную массу охлаждали до температуры 25°C, выгружали в батарейный стакан и проводили коагуляцию полимерной дисперсии при перемешивании 15%-ным раствором серной кислоты до значения pH среды 3,5-4,0. Полученный коагулюм несколько раз отмывали водой от избытка кислоты и очищали в присутствии 20 г комплексообразующей добавки Трилон Б и производили дополнительную отмывку, после чего его соединили с полисульфидным полимером, полученным одностадийным синтезом 1, и проводили совместную сушку в вакууме при остаточном давлении 1,3 кПа и температуре не выше 85°C. В результате получили 600 г полисульфидного полимера (выход - 87% от теоретического).

1. Способ получения полисульфидного полимера, включающий одностадийный синтез путем взаимодействия хлорсодержащих мономеров с гидросульфидом натрия и серой в присутствии галогенида четвертичного аммония с последующей отмывкой и сушкой коагулюма до получения полисульфидного полимера, а после отмывки коагулюма сточную щелочную воду, содержащую гидросульфид натрия и низкомолекулярный полисульфидный полимер, отправляют на утилизацию, отличающийся тем, что параллельно выполняют многостадийный синтез полисульфидного полимера путем поликонденсации ди- и полигалогенидов с тетрасульфидом натрия в присутствии диспергатора, при котором полученную дисперсию высокомолекулярного полисульфидного полимера отмывают водой и расщепляют с помощью сульфита натрия и утилизированной сточной щелочной воды от одностадийного синтеза, содержащей гидросульфид натрия и низкомолекулярный полисульфидный полимер, затем расщепленную дисперсию подвергают коагуляции, а коагулюм, полученный многостадийным синтезом, подвергают отмывке, очистке и повторной отмывке, затем осуществляют сушку вместе с коагулюмом, отмытым после одностадийного синтеза полисульфидного полимера, а стоки слабоконцентрированных вод после выполнения отмывки, коагуляции и очистки при многостадийном синтезе отправляют на утилизацию.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что стадию очистки коагулюма в многостадийном синтезе полисульфидного полимера можно выполнять в присутствии комплексообразующей добавки.