2,2-пентаметилен-4-октилоксиметил-1,3-диоксолан в качестве пластификатора резиновой смеси

2,2-пентаметилен-4-октилоксиметил-1,3-диоксолан в качестве пластификатора резиновой смеси

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Оп ИСАЙКЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К, АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социапистическик

Республик (i@960179 (61) Дополнительное к авт. свнд-ву(53)M. Кл. (22)Заявлено 17.04.81 (21) 3279897/23-04 с присоединением заявки 1те

С 07 0 317/22

С 08 К 5/15

3Ьеударстееай комитет

CCCP ао делан иаееретений н открмтк11 (23) П риоритет

Опубликовано 23.09.82. Бюллетень М 35 (53) УДК 547..841.03. (088.8) Дата опубликования описания 25.09 .82

Н.Н. Черноусова, И.А. Осошник, Ю.М. Петых

А.С. Зальцберг, Т.М. Евсюкова и М.А. -Бере (72) Авторы изобретения (71) Заявитель

Воронежский технологический институт (54) 2,2-ПЕНТАМЕТИЛЕН-4-ОКТИЛОКСИМЕТИЛ1 3 ДИОКСОЛАН В КАЧЕСТВЕ ПЛАСТИФИКАТОРА

РЕЗИНОВОЙ СМЕСИ

Изобретение относится к новому ,соединению, а именно 2,2-пентаметилен-4-октилоксиметил-1, З-диоксолану, который может найти применение в качестве пластификатора резиновых смесей на основе синтетических каучуков, используемых в резиновой промышленности, Известен 2,2-пентаметилен-4-нонил" оксиметил- 1,3-диоксолан в качестве пластификатора, однако он используется только для пластификации поливинилхлорида, этил- и ацетобутирата . целлюлозы (1 .

Применение 1,3-диоксоланов как пластификаторов резиновых смесей не известно.

Известен также дибутилсебацинат в качестве пластификатора резиновых смесей на основе бутадиеннитрильных каучуков (2 3.

Недостатком резин с дибутилсебацинатом является то, что применение его приводит к снижению прочностных

4 свойств композиций, хотя по сравненчю с другими пластификаторами достигаются лучшие низкотемпературные свойства. Проблема повышения морозостойкости резино-технических изделий(РТИ), эксплуатируемых особенно в условиях Сибири и Севера, является актуальной. Однако применяемый в производстве РТИ для повышения морозо10 стойкости резин пластификатор - дибутилсебацинат (ДБС) — является доро" гостоящим,сырье для получения ДБС является дефицитным.

Целью изобретения является новый. пластификатор резиновой смеси, улуч-. шающий механические и низкотемпературные свойства резин.

Эта цель достигается новой химической структурой, описываемой формулой.

CH 0Ñ,Í„-м

Соединение формулы I получают кон". денсацией циклогексанона с октиловым

81,12; молекулярная масса: вычислено

284,44; найдено 284,30; кислотное число 0,05 "„" "; летучесть, 3 за

100 ч; 100ОС 18,23; температура вспышки 191-193ОС.

Строение синтезированного 1,3-диоксолана подтверждено. химическими методами, данными ИКС, ГЖХ, ЯМР. .В ИК-спектре поглощения 2,2-пентаметилен-4-октилоксиметил-1,3-диоксолана наличие 1,3-диоксоланового кольца подтверждается интенсивными, полосами поглощения при 1160, 1100, 1040, 925 см ", обусловленными К - О - С - О - С в диоксолане. Час:,тота простой эфирной группы С-О-.СВН; в области валентных колебаний

1С - О - С 1100 см " перекрывается полосами диоксоланового кольца и усиливает последнюю. Маятниковые колебания СН -группы в цепочке (СН }1 проявляются в области 720 см ". Деформационные колебания с СН групп в алифатической цепи проявляются при частоте 1460 см-" . Деформационные колебания cKH y циклогексанового кольца проявляются при частоте 1442 см ", Деформационные колебания cKH@ проявляются в области 1360 см ".

Структура 2,2-пентаметилен-4-октилоксиметил-1,.3-диоксолана исследовалась на спектрометре ЯНР BS-497, резонансная частота 100: МГц. Химические сдвиги определялись относительно ГМДС (гексаметилдисилоксана) для чистой жидкости при 23оС.

Триплет в области 0,83 м.д. принадлежит метильной группе фрагмента

СЭН т Пик в области 1 25 м.д. принадлежит ф-метиленовым протонам фраг". мента CGÍ„„. Протоны- циклогексанового кольца дают резонанс в области

1,48 м.д. В области 3,35 м.д. дают резонанс метиленовые протоны при С диоксоланового кольца и метиленовая группа при С<. Группа CHдиоксоланового кольца дает резонансный пик в области 3,65 м.д. с -Метилено;вая группа фрагмента С Н,. дает ре-. зонанс в области 3,95 м. Количественный анализ спектра дает полное соответствие с приведенной структурной формулой.

Чистота 1,3-диоксолана подтверждена ГЖХ на хроматографе ЛХМ-72 с пламенно-ионизационным детектором. Газноситель амелий, скорость потока которого составляла 30 мл/мин. Колонна стальйая, длина 2,5 м, внутренний

3 960179 эфиром глицидола в присутствии ката- литических количеств эфирата фторис того бора. Октиловый эфир глицидола (окись) получают взаимодействием

11-октилового спирта с эпихлоргидрином в присутствии КОН.

Пример 1. В реактор с мешалкой и обратным холодильником при

- 10 С помещают 2 моль циклогексанона, . о

0,14 ВР О(С Н ) от веса октилового эфира глицидола и прикапывают в тече. ние 1 ч 1 моль октилового эфира глицидола.. Температура в ходе, синтеза повышается до 30 6, реакционную массу перемешивают еще,5-6 ч. По окончании,1 реакции смесь нейтрализуют 104-ным раствором К СО, промывают водой до нейтрализации реакции, сушат MgSp< в течение 24 ч, перегоняют дважды в вакууме. 26

Выход целевого продукта 603.

Найдено,Ф: С 71,70, Н 11,30.

C1lH3L03 Вычислено,4: С 71,78; ч 11,34.

Пример 2. Смесь 1,5 моль цик-AS логексанона, 1 моль окиси, О,I4

ВР О (С2Н ) (от веса окиси) перемешивают при 30 С в течение 5-6 ч. Далее как в примере 1.

Выход 1,3-диоксолана 654. зв

П р и м .е р 3. Смесь 1,2 Моль циклогексанона, 1 моль окиси, 0,13

ВГ О(С Н ) (от веса окиси) переме шивают при 30 С в течение 5-6 ч.

Остальное по примеру 1.

Выход целевого продукта 704.

Пример 4. Смесь 1,2 моль циклогексанона, 1 моль окиси, О,М (от веса окиси) aF О(С Н ), перемешивают при 30оС в течение 5-6 ч, Дальнейшие операции по примеру 1, Выход 1,3-диоксолана 954.

Пример 5. Смесь 1,2 моль циклогексанона, 1 моль окиси, 0,83

ВГ О(С Н 5) >.(от веса окиси) перемешивают при 30 С в течение 5-6 ч. Далее по примеру 1.

Выход целевого продукта 853.

Пример 6. Смесь 1,2 моль циклоГексанона, 1 моль окиси; 1/

aF>O(C H>)> (от веса окиси) перемешивают при 30 С в течение 5-6 ч. Остальное по примеру 1.

Выход целевого продукта 753.

Найдено,3: С 71,72; Н 11,31 °

SS

С,„Н О

Вычислено,З: С 71,78, H 11,34, T.êèn. 148-149оC (5 мм), n+ 1,4560;

04 0,9531; MR g,g 81,23; найдено

5 96 диаметр 3 мм, заполнена 54 карбовак-. са-20М на хроматоне N-AW-0MCS, фракция 0,43-0,615, t, 190 C,t„, 350 С.

Дпв ивуивиии в xauecvee плавуификатора 2,2-пентаметилен-4-октилокси.метил-1,3-диоксолана (ПОД) в:сравнении с дибутилсебацинатом (ДБС) и

2,2-пентаметилен"4-нонилоксиметил-1,3-диоксоланом (ПНД) приготавливают 1 езиновые смеси на основе бутадиеннитрильного каучука (CKH-40).

Пример 7. Изготавливают резиновую смесь состава, мас.ч.: СКН-40

100; сера 1,5, 2-меркаптобензтиазол

0,8; цинковые белила 5,0;.стеарин технический 1,5; технический углерод

ДГ"100 45; пластификатор 5,0, на лаоораторных вальцах при температуре валков 70оС,.

Порядок и продолжительность (в мин) введения компонентов: СКН-40, стеарин технический 5; 2-меркаптобензтиазол 7; цинковые белила 10;

1/2 технического углерода и 1/2 пластификатора 13; 1/2 технического углерода и 1/2 пластификатора 16; сера

20; срез 25. Смеси вулканизуют при143оС в течение 40-60 мин.

Результаты испытаний резин приведены в табл. 1. 3

Пример 8. Резиновую смесь приготавливают по примеру 7 при со:держании пластификатора 20 мас.,ч. на 100 мас.ч. каучука., Результаты испытаний резин представлены . в табл. 2.

Таблица 1

Показатели

"I!

ПНД ПОД

0,40

13,9

32,2

28,8

0,40

11 9

30,7

30,8

0,38

12,4

31,6

34,8

Как показывают приведенные в табл. 1 и 2 данные, введение в резиПластичность по ГОСТ 415- 75 Напряжение при 3004 удлинения, МПа

Прочность при растяжении, ИПа

Относительное удлинение, Ф

Температура хрупкости, ОС

0179 6 новые смеси 2,2-пентаметилен-Н-октилоксиметил-1,3-диоксолана повышает. их морозостойкость при сохранении прочностных свойств на высоком уровне по сравнению с дибутилсебацинатом. Ди бутилсебацинат изготавливают из дефицитного сырья, пластификатор является дорогостоящим и в настоящее время на заводах практически не исполь10 зуется. 2,2-Пентаметилен-4-октил оксиметил-1,3-диоксолан отличается от

ДБС значительно меньшей стоимостью, что подтверждается проведенными.технико-экономическими расчетами, Оптои вая цена дибутилсебацината 6200 руб/т, а предлагаемого пластификатора

1550 руб/т.

В табл. 3 приведена ориентировочная калькуляция себестоимости, полу2в чения 1 т 2,2-пентаметилен-4-октилоксиметил- 1,3-..диоксолана (мощность

3 тыс. т/год).

Кроме того, этот пластификатор может синтезироваться из фракции cnup2s тов Ст"С, что позволяет снизить стоимость самого пластификатора по сравнению с приведенным.

Оптовая цена 1 т ПОД округленно (1530 + 75х0,15) = 1550 руб, в где 75 руб - удельные капиталовложения;

p,15 - коэффициент народнохозяйственной эффективности., Замена дибутилсебацината 2,2-пен таметилен-4-.октилоксиметил- 1,3-ди- . оксоланом позволит получить экономический эффект в размере 4650 руб. на 1 т пластификатора.

7,.

960179,8

Таблица.2

ПНД ПОД

А6С

Показатели

23

36,8

Табли ца 3

Единица измерения

Цена Колив руб- чество коп

Сумма в руб-коп

Сырье и материалы

0-45

254-75

866-13

253-90 кг

2. Эпихлоргидрин

3. Циклогесанон

2«15

0-70 кг

О 32

0-11 кг

41-36

0-17 кг руб-коп

3" 20!!. Катализатор

10-00 2,99

29-90

29-75 кг руб-коп

«!!»

l0-О0

V, «!!»

11-00

12-50!!»

»ю!»

9-50

1522-31

Итого:

1530-00

Округленно:

Пластичность по ГОСТ 415-75

Напряжение при 3003 удлинения, ИПа

Прочность при растяжении, ИПа

Относительное удлинение, Ф

Остаточное удлинение, 3

Температура хрупкости,оС

Наименование статей .затрат

1. Октиловый спирт

4 ° КЪСОЭ

5. КОН

Транспортные расходы

Этилэфират Фтористого бора

III. Энергозатраты

IV. Заработная плата основных рабочих с начислениями соцстраху

Затраты на содержание и эксплуатацию оборудования

VI. Цеховые расходы

Vill. Общезаводские и внепроизводственные расходы

0,46

6,8

24,6

0,46

6,2

27,7

680

566,1

402,85

362,73

2,91

243 3

0,45

7юО

25,8

21.

960179

Составитель И. Дьяченко

Редактор О. Половка Техред Е.Харитончик

Корректор Г. Огар

Тираж 445 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раувская наб,, д. 4/5

Заказ 7138/27

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород,. ул. Проектная, 4 м

9 формула изобретения

2,2-6ентаметилен-4-октилоксиметил-1,3-диоксолан формулы яосФи в качестве пластификатора резиновой смеси.

Источники информации поинятые во внимание при экспертизе

1.. Авторское свидетельство СССР

s N 506605, кл. С 08 L 1/28, 1974.

2. Дэвирц Э.Я. Бутадиеннитрильные

1каучуки, свойства и применения.

ЦНИИТЭнефтехим, М., 1973, с. 110.