RU2167882C1

RU2167882C1 - Method of preparing low-molecular rubber

Info

Publication number: RU2167882C1
Application number: RU2000127451A
Authority: RU
Inventors: Ю.Ф. Морозов; В.Ф. Морозов
Original assignee: Морозов Юрий Федорович; Морозов Валерий Федорович
Priority date: 2000-11-02
Filing date: 2000-11-02
Publication date: 2001-05-27

Abstract

FIELD: processing of waste. SUBSTANCE: described is thermal destruction of substandard cis-1,4 polyisoprene, butyl rubber and triple ethylene-propylene rubber, 10-90 wt.% of original rubber is fed into extrudes (heat temperature in not higher than 120 C) and then into reactor together with remaining portion of original rubber. Temperature in reactor is 150-380 C and pressure is atmospheric. Readily volatile destruction products are continuously removed and 20 vol.% of total amount are recycled into reactor. From reactor melt is directed for mixing with solvent preheated to 120-150 C and then for filtration. Method makes it possible to prepare products having molecular weight distribution up to 1.5. EFFECT: more efficient preparation method. 3 ex

Description

Изобретение относится к химической промышленности, а именно к переработке отходов производства синтетических каучуков. В связи с возрастающими объемами производства каучуков проблема утилизации отходов их производства становится очень актуальной. Возвращенные в промышленность продукты, полученные при переработке таких отходов, находят широкое применение в производстве клеев, мастик, красок, присадок, пластификаторов и т.п. The invention relates to the chemical industry, namely to the processing of synthetic rubber waste. In connection with the increasing production of rubbers, the problem of the disposal of waste from their production becomes very urgent. The products returned to the industry, obtained by processing such waste, are widely used in the production of adhesives, mastics, paints, additives, plasticizers, etc.

Таким образом, способ по изобретению касается переработки некондиционных синтетических каучуков, не отвечающих требованиям технических условий по таким важным характеристикам, как вязкость, содержание механических примесей, золы, остатков катализатора, геля и т.п. Thus, the method according to the invention relates to the processing of substandard synthetic rubbers that do not meet the requirements of technical conditions for such important characteristics as viscosity, content of solids, ash, catalyst residues, gel, etc.

Известен способ получения низкомолекулярного бутадиенового каучука путем деструкции отходов каучука СКД /Опыт утилизации отходов промышленности синтетического каучука. Тезисы докладов. г. Ефремов, 1980, 17-19 декабря 1980 г., с.21-22/. A known method of producing low molecular weight butadiene rubber by destruction of rubber waste SKD / Experience in the disposal of synthetic rubber industry waste. Abstracts of reports. Efremov, 1980, December 17-19, 1980, pp. 21-22 /.

Известен также способ термической переработки полимерных отходов производства полиизобутилена, бутилкаучука, а также стереорегулярных цис-1,4-полиизопрена и цис-1,4-полибутадиена при 280-450^oC /см. там же, с. 29-30/. Деструкция полиизобутилена и бутилкаучука при 300-450^oC сопровождалась выделением газа, на 85-95 об.% состоящего из изобутилена; жидких продуктов, представляющих, главным образом, изоолефиновые углеводороды. При термической переработке полибутадиена в интервале температур 380-450^oC в качестве целевых продуктов получали жидкие продукты /олефиновые углеводороды/ и смолистые вещества, выход которых зависит от температуры и времени деструкции. Полученные продукты использовались в качестве пластификаторов в резиновых смесях.There is also known a method for the thermal processing of polymeric wastes from the production of polyisobutylene, butyl rubber, as well as stereoregular cis-1,4-polyisoprene and cis-1,4-polybutadiene at 280-450 ^o C / cm. in the same place, with. 29-30 /. The destruction of polyisobutylene and butyl rubber at 300-450 ^o C was accompanied by the evolution of gas, 85-95 vol.% Consisting of isobutylene; liquid products, representing mainly isoolefinic hydrocarbons. In the thermal processing of polybutadiene in the temperature range of 380-450 ^o C as the target products received liquid products / olefin hydrocarbons / and resinous substances, the yield of which depends on the temperature and time of destruction. The resulting products were used as plasticizers in rubber compounds.

Недостатком этих известных способов является низкий выход целевых продуктов. The disadvantage of these known methods is the low yield of the target products.

Известен также способ получения низкомолекулярных этилен-пропиленовых каучуков термической деструкцией исходных высокомолекулярных каучуков путем трехзонной обработки полимерного сырья /высокомолекулярного каучука/: в первой зоне загружаемое сырье разогревается до 100-250^oC, во второй зоне процесс термической деструкции проходит при 150-300^oC и давлении 10-80 кПа, а в третьей зоне процесс термической деструкции проводит при 200-350^oC и давлении 10-90 кПа /патент RU 2119504, 1998/.There is also known a method for producing low molecular weight ethylene-propylene rubbers by thermal degradation of the initial high molecular weight rubbers by three-zone processing of polymer raw materials / high molecular weight rubber: in the first zone, the feedstock is heated to 100-250 ^o C, in the second zone, the process of thermal degradation takes place at 150-300 ^o C and a pressure of 10-80 kPa, and in the third zone, the process of thermal destruction is carried out at 200-350 ^o C and a pressure of 10-90 kPa / patent RU 2119504, 1998 /.

Однако данный способ, являющийся наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату, не позволяет получить конечный продукт с узким молекулярно-массовым распределением /ММР/, что свидетельствует о том, что процесс протекает нестабильно. However, this method, which is the closest to the invention in terms of technical nature and the achieved result, does not allow to obtain the final product with a narrow molecular weight distribution (MMP), which indicates that the process is unstable.

Технической задачей изобретения является создание условий для получения целевого продукта с узким молекулярно-массовым распределением /до 1,6/, что позволит использовать его для получения клеев с высокой адгезией, мастик, красок, образующих прочные покрытия, а также высокоэффективных присадок к нефтепродуктам. Другой задачей процесса является получение марочного продукта при использовании некондиционных каучуков. An object of the invention is to create conditions for obtaining the target product with a narrow molecular weight distribution / up to 1.6 /, which will allow it to be used to obtain adhesives with high adhesion, mastics, paints, forming durable coatings, as well as highly effective additives to oil products. Another objective of the process is to obtain a branded product using substandard rubbers.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе получения низкомолекулярного каучука термической деструкцией исходного высокомолекулярного каучука от 10 до 90 мас.% исходного высокомолекулярного каучука непрерывно подают в экструдер, обеспечивающий разогрев исходного каучука на головке до температуры не выше 120^oC, с последующим непрерывным введением оставшейся части исходного каучука и каучука после экструдера в реактор для проведения термической деструкции при 150-380^oC и атмосферном давлении при одновременном удалении легколетучих продуктов деструкции и возвратом в реактор до 20 об.% от общего количества легколетучих продуктов деструкции, подачей полученного в реакторе расплава на смешение с растворителем, предварительно нагретым до 120-150^oC, и фильтрацией полученного раствора, причем в качестве исходного высокомолекулярного каучука используют некондиционные циc-1,4-полиизопрен, бутилкаучук или тройной этилен-пропиленовый каучук.The specified technical result is achieved by the fact that in the method for producing low molecular weight rubber by thermal degradation of the initial high molecular weight rubber, from 10 to 90 wt.% Of the original high molecular weight rubber is continuously fed into the extruder, providing heating of the starting rubber on the head to a temperature of not higher than 120 ^o C, followed by continuous introduction the remaining part of the original rubber and rubber after the extruder into the reactor for thermal degradation at 150-380 ^o C and atmospheric pressure while removing volatile destruction products and returning to the reactor up to 20% vol. of the total number of volatile destruction products, feeding the melt obtained in the reactor for mixing with a solvent preheated to 120-150 ^o C, and filtering the resulting solution, and using high molecular weight rubber as the starting material substandard cis-1,4-polyisoprene, butyl rubber or triple ethylene-propylene rubber.

Используемый в способе по изобретению некондиционный каучук представляет собой полимер, не отвечающий требованиям технических условий по вязкости, потере массы, массовой доли остатков катализатора, механических примесей, геля и т. п. Из соответствующих исходных каучуков способом по изобретению получают низкомолекулярные каучуки в виде растворов различной концентрации и в различных растворителях в зависимости от области использования низкомолекулярного каучука и по желанию заказчика. Так, продукт термической деструкции, подлежащий использованию в качестве присадок к маслам, растворяют в индустриальном масле марок И-20, И-40. The substandard rubber used in the method according to the invention is a polymer that does not meet the technical specifications for viscosity, weight loss, mass fraction of catalyst residues, solids, gel, etc. Low molecular weight rubbers are obtained from the corresponding starting rubbers according to the invention in the form of solutions of various concentration and in various solvents depending on the area of use of low molecular weight rubber and at the request of the customer. So, the thermal degradation product to be used as oil additives is dissolved in industrial oil of the I-20, I-40 grades.

Пример 1. Example 1

Процесс осуществляют непрерывным методом. Размельченные куски цис-1,4-полиизопрена /содержание механических примесей 1,6 мас.%/ подают на вход экструдера /75 мас.% от общего количества/, температура на головке экструдера 110^oC, после экструдера полимер поступает в реактор, одновременно туда же подают 25 мас. % исходного каучука. Реактор для проведения термической деструкции - вертикальный цилиндрический аппарат, снабженный штуцерами для ввода исходных веществ, вывода расплава полимера, отвода легколетучих продуктов и рециркуляции их части, а также датчиками температуры и регуляторами расхода. Температура в течение процесса изменяется в пределах 150-380^oC, давление - 1 атм.The process is carried out by a continuous method. The crushed pieces of cis-1,4-polyisoprene / content of mechanical impurities of 1.6 wt.% / Fed to the input of the extruder / 75 wt.% Of the total amount /, the temperature at the extruder head 110 ^o C, after the extruder, the polymer enters the reactor, simultaneously 25 wt. % of the original rubber. The reactor for thermal degradation is a vertical cylindrical apparatus equipped with fittings for introducing the starting substances, withdrawing the polymer melt, removing volatile products and recycling their parts, as well as temperature sensors and flow controllers. The temperature during the process varies between 150-380 ^o C, pressure - 1 ATM.

Легколетучие продукты выводят из реактора и направляют на конденсацию. Несконденсированные газы CO и CO₂ удаляются в атмосферу. Расплав полимера из реактора поступает в смеситель, заполненный растворителем, подогретым до 130^oC, где при интенсивном перемешивании происходит растворение каучука и завершение термической деструкции. 10 об.% легколетучих продуктов деструкции /от их общего количества/ возвращают в реактор. Из смесителя раствор полимера, содержащий нерастворимые примеси и гель, поступает на фильтры, а далее в сборник целевого продукта, откуда производят отбор проб.Volatile products are removed from the reactor and sent for condensation. Non-condensed gases CO and CO ₂ are removed to the atmosphere. The polymer melt from the reactor enters the mixer, filled with a solvent heated to 130 ^o C, where with vigorous stirring, the rubber is dissolved and the thermal degradation is completed. 10% vol. Volatile destruction products / of their total / return to the reactor. From the mixer, a polymer solution containing insoluble impurities and a gel is fed to the filters, and then to the target product collection, from where samples are taken.

Полученный каучук имеет молекулярную массу /ММ/ 3000, ММР 1,5. The resulting rubber has a molecular weight of / MM / 3000, MMP 1.5.

Пример 2. Example 2

Процесс проводят во примеру 1, за исключением того, что в качестве исходного каучука используют некондиционный бутилкаучук /не соответствует требованиям из-за превышения вязкости/, непосредственно в реактор подают 30 мас.%, исходного каучука, температура на головке экструдера 120^oC.The process is carried out in example 1, except that substandard butyl rubber is used as the initial rubber / does not meet the requirements due to excess viscosity /, 30 wt.%, The initial rubber is fed directly to the reactor, the temperature at the extruder head is 120 ^o C.

Полученный низкомолекулярный каучук имеет ММ 2000, ММР 1,5. The resulting low molecular weight rubber has MM 2000, MMP 1.5.

Пример 3. Example 3

Процесс проводят до примеру 1, за исключением того, что используют в качестве исходного каучука СКЭПТ - этилен-пропилен-норборненовый каучук, признанный некондиционным из-за превышения массовой доли остатков катализатора. Получают низкомолекулярный каучук с молекулярной массой 2500, ММР 1,4. The process is carried out to example 1, except that SKEPT, ethylene-propylene-norbornene rubber, recognized as substandard due to the excess mass fraction of catalyst residues, is used as the initial rubber. Get a low molecular weight rubber with a molecular weight of 2500, MMP 1.4.

Использование полученного низкомолекулярного каучука в количестве 1 мас. % в качестве присадки в масло И-40А дало следующие результаты: вязкость при 100^oC - 10 сСт, индекс вязкости 98.The use of the obtained low molecular weight rubber in an amount of 1 wt. % as an additive in I-40A oil gave the following results: viscosity at 100 ^o C - 10 cSt, viscosity index 98.

Claims

A method of producing low molecular weight rubber by thermal degradation of the original high molecular weight rubber, characterized in that 10 - 90 wt.% Of the original high molecular weight rubber is continuously fed into the extruder, providing heating of the original high molecular weight rubber on the head to a temperature of not higher than 120 ° C, followed by the introduction of the remaining part of the original high molecular weight rubber and rubber after the extruder into the reactor for thermal degradation at 150-380 ° C and atmospheric pressure while removing light volatile products of thermal degradation, with a return to the reactor up to 20 vol.% of the total number of volatile products of thermal degradation, feeding the melt obtained into the reactor for mixing with a solvent preheated to 120-150 ° C, and filtering the resulting solution, and as a source high molecular weight rubber use substandard cis-1,4-polyisoprene, butyl rubber or triple ethylene-propylene rubber.