PL187080B1 - Sposób wytwarzania żywic węglowodorowych - Google Patents

Abstract

Sposób wytwarzania żywic węglowodorowych jasnych z frakcji α-metylostyrenowej (AMS), będącej produktem ubocznym procesu wytwarzania fenolu metodą kumenową, oczyszczonej od fenolu i frakcji kumaronowo-indenowej (KI), otrzymywanej z przerobu benzolu koksowniczego, oczyszczonej od fenolu i zasad, wobec bezwodnego AICI3 lub jego kompleksów z alkoholami i eteroalkoholami, w rozpuszczalniku aromatycznym, znamienny tym, że żywicę o żądanej temperaturze mięknienia (t) według wzoru (1) otrzymuje się przez wymieszanie odpowiednich, wynikających z tego wzoru, ilości składników żywicotwórczych frakcji (AMS) i frakcji (KI), przy czym (X) oznacza udział składników żywicotwórczych pochodzenia karbochemicznego w sumie składników żywicotwórczych, w procentach wagowych, przy czym 25 < X < 75, (t) - oznacza żądaną temperaturę mięknienia żywicy, oznaczoną metodą pierścienia i kuli w °C, (A) - oznacza stałą wyliczoną z wyników laboratoryjnych polimeryzacji testowej mieszaniny zawierającej 50% wagowych składników żywicotwórczych pochodzenia karbochemicznego i 50% wagowych składników żywicotwórczych pochodzenia petrochemicznego, a następnie mieszaninę tę rozcieńcza się rozpuszczalnikiem aromatycznym np. toluenem do zawartości 25-30% wagowych składników żywicotworczych i poddaje polimeryzacji w obecności katalizatora, w temperaturze 20-70°C, w ciągu 10-120 minut, a następnie mieszaninę reakcyjną przemywa się wodą i wydziela żywicę w znany sposób.

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania żywic węglowodorowych z frakcji α-metylostyrenowej (AMS), będącej produktem ubocznym procesu wytwarzania fenolu metodą kumenową i frakcji kumaronowoindenowej (KI) otrzymywanej z benzolu koksowniczego.

Frakcję AMS zawierającą 45-55% wagowych α-metylostyrenu, 45-52% wagowych kumenu, około 3% wagowych fenolu i nieznaczne ilości acetonu dotychczas wykorzystuje się w małym stopniu jako surowiec do produkcji żywic węglowodorowych metodą polimeryzacji kationowej.

Najczęściej stosowane do tego celu katalizatory Friedel-Craftsa - bezwodny chlorek glinu i jego kompleksy z alkoholami i eteroalkoholami, tworzą produkty o małych masach molowych i temperaturach mięknienia poniżej 20°C, mające małą przydatność techniczną. Ogranicza to możliwość przemysłowego wykorzystania dostępnej w znacznych ilościach frakcji AMS jako surowca do produkcji żywic węglowodorowych o temperaturach mięknienia powyżej 60°C, poszukiwanych na rynku.

Znane są sposoby wytwarzania wysokotopliwych żywic węglowodorowych z AMS lub z jego udziałem.

Według opisu patentowego US 3669947 kopolimery AMS wytwarza się w sposób ciągły, stosując jako katalizator fluorek boru, etylodichloroglin lub dietylochloroglin i prowadząc polimeryzację w zakresie temperatur od (-50) do 0°C. Według opisu patentowego US 3000868 otrzymuje się żywice o temperaturach mięknienia 100-130°C, polimeryzując mieszaniny winylotoluenu i AMS w stosunku 3:1 w obecności BF3.

Według innego opisu patentowego US 3630981 polimeryzuje się mieszaniny winylotoluenu i AMS w stosunku wagowym 2,5:1 do 4,5:1 w obecności glin kwaśnych jako katalizatorów w celu uzyskania żywic o temperaturze mięknienia 25-100°C. Wadą tych sposobów jest stosowanie drogich surowców w postaci czystych monomerów. Przy tym fluorek boru stosowany jako katalizator stwarza duże problemy w zakresie ochrony środowiska, kompleksy ety lochloroglinowe są niebezpieczne ze względu na zagrożenie pożarowe, zaś katalizatory stałe w postaci kwaśnych glin są trudne do oddzielenia od polimeryzatu.

187 080

Celem wynalazku jest sposób wytwarzania żywic węglowodorowych o zaplanowanych temperaturach mięknienia z surowców o dużych udziałach AMS oraz uproszczenie technologii. Istota wynalazku polega na tym, że żywicę węglowodorową o żądanej temperaturze mięknienia (t) według wzoru (1) otrzymuje się przez wymieszanie odpowiednich, wynikających z tego wzoru ilości frakcji AMS oczyszczonej z fenoli i frakcji KI oczyszczonych z fenoli i zasad, przy czym: 25 < X < 75 oznacza udział składników żywicotwórczych (monomerów) pochodzenia karbochemicznego w sumie składników żywicotwórczych (% wagowe), t - oznacza żądaną temperaturę mięknienia żywicy oznaczoną metodą pierścienia i kuli (°C), A - oznacza stałą wyliczoną z wyników laboratoryjnej polimeryzacji testowej mieszaniny zawierającej 50% wagowych składników żywicotwórczych pochodzenia karbochemicznego (KI) i 50% wagowych składników żywicotwórczych pochodzenia petrochemicznego (AMS), a następnie mieszaninę tę rozcieńcza się rozpuszczalnikiem aromatycznym np, toluenem do zawartości 25-30% wagowych składników żywicotwórczych i poddaje polimaryzacji, stosując jako katalizator AlCl3 lub jego ciekłe kompleksy w temperaturze 20-70°C, w ciągu 10-120 minut.

Po zakończeniu polimeryzacji przemywa się polimeryzat wodą w celu usunięcia katalizatora, neutralizuje roztworem węglanu sodu i wydziela z niego żywicę znanymi metodami np. przez oddestylowanie rozpuszczalnika.

Nieoczekiwanie okazało się, że z mieszanin monomerów zawierających AMS i składniki nienasycone pochodzenia karbochemicznego, takie jak styren, inden, kumaron oraz ich alkilopochodne, polimeryzowanych w obecności AICI3 lub jego ciekłych kompleksów z alkoksyetanolami, alkoholami lub eterami otrzymuje się żywice, których temperatura mięknienia zależy od składu monomerów zgodnie z empirycznym wzorem (1).

Sposób według wynalazku pozwala uzyskiwać jasne żywice węglowodorowe o zaprogramowanych temperaturach mięknienia według prostej technologii. Ilustrują to poniższe przykłady zastosowania.

Przykład 1

Frakcję AMS stanowiącą produkt uboczny wytwórni fenolu syntetycznego zawierającą 53% wagowych AMS zmieszano z frakcją kumaronowo-indenową (KI) z benzolu koksowniczego o zawartości 35% wagowych składników żywicotwórczych w takim stosunku, aby udział karbochemicznych składników żywicotwórczych w sumie monomerów wynosił 50% wagowych. Frakcje wyjściowe były oczyszczone z fenoli, zasad organicznych osuszone kwasem siarkowym. Mieszaninę frakcji rozcieńczono toluenem do zawartości monomerów 28% wagowych po czym poddano polimeryzacji w obecności chlorku glinu w ciągu 30 minut, utrzymując temperaturę w zakresie 35-65°C.

Polimeryzat przemyto wodą, zneutralizowano roztworem 10% wagowych węglanu sodu i poddano destylacji w celu usunięcia rozpuszczalnika. Otrzymano żywicę o temperaturze mięknienia 122°C oznaczonej metodą pierścienia i kuli. Stała A ze wzoru (1) wynosi - 296,5.

Przykład II

Z frakcji AMS i KI z przykładu I sporządzono mieszaninę o udziale 25% wagowych składników karbochemicznych w sumie monomerów.

Postępując dalej tak jak w przykładzie I, uzyskano żywicę o temperaturze mięknienia 84°C. Temperatura mięknienia wyliczona ze wzoru (1) wynosi 84,4°C.

Przykład III

Z frakcji AMS i KI z przykładu I sporządzono mieszaninę o udziale 75% wagowych składników karbochemicznych w sumie monomerów, stosując jako katalizator kompleks AlCl3 z 2-etyloheksanolem w toluenie, otrzymano żywicę o temperaturze mięknienia 136°C. Temperatura mięknienia wyliczona ze wzoru (1) wynosi 138,4°C.

187 080

- log x logx wzór 1

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz.

Cena 2,00 zł.

Claims (1)

1. Zastrzeżenie patentowe

   Sposób wytwarzania żywic węglowodorowych jasnych z frakcji α-metylostyrenowej (AMS), będącej produktem ubocznym procesu wytwarzania fenolu metodą kumenową, oczyszczonej od fenolu i frakcji kumaronowo-indenowej (KI), otrzymywanej z przerobu benzolu koksowniczego, oczyszczonej od fenolu i zasad, wobec bezwodnego AlCl3 lub jego kompleksów z alkoholami i eteroalkoholami, w rozpuszczalniku aromatycznym, znamienny tym, że żywicę o żądanej temperaturze mięknienia (t) według wzoru (1) otrzymuje się przez wymieszanie odpowiednich, wynikających z tego wzoru, ilości składników żywicotwórczych frakcji (AMS) i frakcji (KI), przy czym (X) oznacza udział składników żywicotwórczych pochodzenia karbochemicznego w sumie składników żywicotwórczych, w procentach wagowych, przy czym 25 < X < 75, (t) - oznacza żądaną temperaturę mięknienia żywicy, oznaczoną metodą pierścienia i kuli w °C, (A) - oznacza stałą wyliczoną z wyników laboratoryjnych polimeryzacji testowej mieszaniny zawierającej 50% wagowych składników żywicotwórczych pochodzenia karbochemicznego i 50% wagowych składników żywicotwórczych pochodzenia petrochemicznego, a następnie mieszaninę tę rozcieńcza się rozpuszczalnikiem aromatycznym np. toluenem do zawartości 25-30% wagowych składników żywicotworczych i poddaje polimeryzacji w obecności katalizatora, w temperaturze 20-70°C, w ciągu 10-120 minut, a następnie mieszaninę reakcyjną przemywa się wodą i wydziela żywicę w znany sposób.