Кумароно-инденовые полимеры
Такие полимеры представляют собою смесь продуктов полимеризации кумарона и индена. Кумарон — бесцветная маслянистая жидкость, кипящая при температуре 174°, с удельным весом 1,077 и молекулярным весом 118,13. Кумарон — химически ненасыщенное вещество класса органических гетероциклических соединений.
Кислородное кольцо кумарона высокоустойчиво к действию ряда химических реагентов — соляной кислоты, соды, аммиака и др.
Кумарон реагирует с хлором и бромом по месту двойной связи, с азотной кислотой образует нитросоединение. Он полимеризуется с образованием смолистых веществ под действием серной, фосфорной, бромисто-водородной, йодисто-водородной кислот, а также хлористого аммония, трехфтористого бора и других солей при длительном хранении на свету.
Под действием серной кислоты (концентрацией в 81%) из кумарона образуются димеры и тетрамеры, а при большей концентрации кислоты — высокомолекулярные неплавкие, нерастворимые вещества. В зависимости от температуры процесса получают различные модификации поликумаронов с температурой размягчения от 107 до 200°.
Инден представляет собой бесцветную маслянистую жидкость, кипящую при 182,4°, с удельным весом 1,006. Молекулярный вес индена 116,15. При -2° он становится твердым. Инден относят к многоядерным органическим соединениям. Водородные атомы группы СН2 индена могут замещаться на щелочные металлы. Он вступает в реакцию с водородом, галоидами, галоидоводородными кислотами, с азотной кислотой и др. При хранении на воздухе он легко присоединяет кислород.|
В отличие от кумарона полимеризация индена может протекать при комнатной температуре под влиянием света и тепла. Поскольку этот процесс сопровождается бурным выделением тепла, его нужно проводить в условиях быстрого охлаждения и непрерывно перемешивать смесь.
При полимеризации индена используют те же катализаторы, что и для кумарона. Разбавленная серная кислота полимеризует инден, образуя два полимерных продукта с температурой их плавления 100 и 165°. В 95%-ном растворе серной кислоты образуется полимер с температурой плавления 220-280°.
Инден полимеризуется также в присутствии пемзы при нагревании с фосфорной кислотой или концентрированной соляной кислотой. В зависимости от условий полимеризации могут образоваться полимеры, состоящие из 2, 8, 16 и 32 молекул индена.
В промышленности получить кумарон и инден в чистом виде технически очень сложно и экономически нецелесообразно. Поэтому в технике кумароновые полимеры получают из сырья, состоящего из смеси кумарона и индена. Исходным сырьем для получения полимеров служит тяжелый бензол с удельным весом 0,94, содержащий от 40 до 80% полимеризующихся веществ.
Процесс получения полимеров состоит из следующих основных стадий: разбавления бензола и осушки его серной кислотой, получения полимеризата и отпарки (отделения от него темных полимеров).|
Обычно на переработку поступает редистиллированный бензол, который разбавляют сольвентом до содержания полимеризующихся веществ 30-35% и обрабатывают 70%-ным раствором серной кислоты. Отработанную кислоту направляют в специальный сборник, осушенный продукт перекачивают насосом в аппарат для полимеризации. Полимеризация происходит под воздействием хлористого алюминия при температуре от 30 до 100°.
Основным недостатком этого метода является значительная коррозия аппаратуры вследствие выделения хлористого водорода. Поэтому в СССР и за рубежом исследуют способы получения кумароновых полимеров с другими катализаторами или без них.
На рис. 12 показана принципиальная схема производства этих полимеров, разработанная Горьковским заводом «Нефтегаз».
(рис. 12) Схема производства кумароно-инденовых полимеров из продуктов пиролиза нефтяного сырья
В выпарной куб ректификационной установки 1 загружают легкое масло, из которого выделяется фракция с температурой 106-200°. Эта фракция сначала поступает в ректификационную колонну 2, откуда, пройдя дефлегматор 3 и холодильник 4, направляется в резервуар 5. При помощи насоса 6 фракцию подают в аппарат 7 для полимеризации, а катализатор (хлористый алюминий) циркуляционным насосом 8 подают в аппарат 7.
Полимеризацию проводят при температуре 50-60° в течение 1 ч, после чего полимеризат самотеком поступает в выпарной куб 9 для отгонки конденсата, пары которого охлаждают в холодильнике 10 и направляют в резервуар 11 для отгонки. Готовый полимер из приемника 12 выгружают в бумажные мешки.
Исходное сырье содержит кумарона примерно 85%, индена — 10% и стирола — 5%.|
Кадиевские кумароно-инденовые полимеры получают из сырья, содержащего до 80% индена, вследствие чего их называют индено-кумароновыми. Полимеры Горьковского завода «Нефтегаз», получаемые из сырья, обогащенного кумароном, можно называть кумароновыми.
В сравнении с кумароном инден имеет повышенную химическую активность; полимерные продукты более тверды, хрупки и способны желтеть на свету.
Кумароно-инденовые полимеры имеют удельный вес 1,05-1,2; выпускают их в виде кусков или чешуек. При нагревании полимер дает своеобразный запах.
Свойства этих полимеров определяются исходным сырьем, степенью его полимеризации и методом их производства. Кумароно-инденовые полимеры от других видов отличаются высокой устойчивостью к омыляющим реагентам.
Они хорошо растворяются в бензоле, толуоле, в сольвентнафте и скипидаре. В ацетоне, серном эфире и трикрезилфосфате кумароновые полимеры растворяются частично, в бензине же не растворяются.
Растворимость этих полимеров тесно связана с температурой их размягчения: чем выше она, тем ниже их растворимость. При охлаждении кумаронового полимера с 120 до 110° (температура размягчения 110°) вязкость его повышается примерно в 5 раз. С понижением температуры до 100° вязкость полимера увеличивается более чем в 10 раз.|
Молекулярный вес кумароновых полимеров колеблется в пределах от 500 до 900.
Кумароно-инденовые полимеры при нагревании хорошо совмещаются с льняным, тунговым и талловым маслами, с озокеритом и другими восками (карнаубский, монтан-воск), гильсонитом, стеарином, а также с кубовыми остатками синтетических жирных кислот; с парафином и церезином — частично.
Указанные вещества применяют для модификации и, в частности, для пластификации кумароно-инденовых полимеров в целях повышения их качества.
При нагревании до температуры более 300° кумароно-инденовые полимеры деструктируются. В зависимости от температуры размягчения и окраски кумароно-инденовый полимер выпускают семи типов: А, Б, В, Г, Д, Е, Ж и шести марок: 0, I, II, III, IV и V (ГОСТ 9263-66). Краткая характеристика полимеров приведена в табл. 3.
Таблица 3. Температуры размягчения и окраска кумароно-инденового полимера
Для производства асбестосмоляных плиток применяют полимеры типа В с температурой размягчения 105-115°. Применять полимеры с более высокой температурой размягчения для этих целей не рекомендуется, так как перерабатывать плиточную массу затруднительно вследствие повышенной хрупкости полимера. Плитки, изготовляемые на полимере с температурой размягчения ниже 105°, имеют пониженную теплостойкость.
4483 всего просмотров, 0 просмотров за сегодня
