RU2743502C1 - Способ получения композиции стабилизатора и композиция стабилизатора, получаемая указанным способом - Google Patents

Abstract

Настоящее изобретение относится к способу получения композиции стабилизатора для полимера и к композиции стабилизатора для полимера. В данном способе осуществляют реакцию взаимодействия по меньшей мере одной карбоновой кислоты с по меньшей мере одним металлосодержащим соединением, в частности с по меньшей мере одним гидроксидом металла, и/или по меньшей мере одним оксидом металла, и/или по меньшей мере одним карбонатом металла, с образованием при этом карбоксилата металла при взаимодействии с карбоновой кислотой. Реакция взаимодействия карбоновой кислоты с металлосодержащим соединением происходит в непрерывном режиме в экструдере (1) при одновременном выведении из указанного экструдера (1) образующейся реакционной воды. Технический результат – создание способа получения композиции стабилизатора для полимера с улучшенными свойствами, обеспечивающего возможность достижения высокой производительности без потери качества получаемого продукта. 2 н. и 17 з.п. ф-лы, 1 ил., 2 табл., 1 пр.

Description

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к способу получения композиции стабилизатора для полимера, в котором по меньшей мере одна карбоновая кислота вступает в реакцию взаимодействия с по меньшей мере одним металлосодержащим соединением, в частности с по меньшей мере одним гидроксидом металла и/или по меньшей мере одним оксидом металла и/или по меньшей мере одним карбонатом металла, с образованием при этом карбоксилата металла при взаимодействии с карбоновой кислотой.

Также, данное изобретение относится к композиции стабилизатора для полимера.

Уровень техники

Стабилизаторы обычно вводят в полимеры для обеспечения эффективности технологии их переработки. Поскольку в процессе своей эксплуатации полимер нередко подвергается воздействию ряда факторов и нагрузок, то при получении композиции стабилизатора в состав данного полимера требуется вводить совместно либо последовательно ряд компонентов.

Композиции стабилизатора для полимера, которые могут использоваться в готовом виде (их еще называют "комплексными стабилизаторами"), доказали свою эффективность при переработке полимеров.

Готовые композиции стабилизатора для полимера нередко содержат карбоксилаты металлов, то есть продукты химической реакции карбоновых кислот, предпочтительно жирных кислот, с гидроксидами металла и/или оксидами металла и/или карбонатами металла, например основными карбонатами металла, и прочими добавки, например цеолиты, гидроталькиты, кальций углекислый, пигменты, прочие со-стабилизаторы, антиоксиданты, а также и другие химические соединения. Таким образом, речь идет о создании композиции стабилизатора с заданным свойствами, в которой основное внимание сосредоточено на предполагаемой области применения стабилизируемого полимера.

Для получения композиции стабилизатора для полимера в готовом для применения виде или для получения комплексного стабилизатора для полимера является необходимым произвести смешивание отдельных компонентов друг с другом. С данной целью, в соответствии с предшествующим уровнем техники, на первом этапе осуществляется химическая реакция взаимодействия жирных кислоте гидроксидами металла и/или оксидами металла и/или карбонатами металла с получением при этом металлосодержащего мыла или карбоксилатов металла. Например, в качестве указанных оксидов в дополнение к обычным карбоновым кислотам, таким как лауриновая кислота или стеариновая кислота, применяются оксиды переходных металлов, такие как оксид цинка (ZnO), и/или оксиды щелочных металлов и/или оксиды щелочноземельных металлов и/или гидроксиды щелочных металлов и/или гидроксиды щелочноземельных металлов, такие как гидроксид кальция [Са(ОН)₂]. Причем, сверх указанных компонентов, могут также вводиться карбоновая кислота или металлосолдержащее соединение для образования при этом кислотных или щелочных карбоксилатов. После проведения на первом этапе данной реакции, в смесь в ходе выполнения периодического технологического процесса подмешиваются и добавляются в необходимых количествах и прочие компоненты для образования в конечном счете указанной композиции стабилизатора для полимера.

При изготовлении готовых к применению композиций стабилизатора для полимера на основе карбоксилатов металла, полученных из карбоновых кислот, необходимо вести данный периодический технологический процесс, поскольку следует достичь полного завершения химической реакции взаимодействия карбоновых кислоте оксидами металла и/или гидрооксидами металла. Неполный и переменный характер химических превращений в ходе данной реакции приводит в итоге к получению нежелательных реологических свойств либо к получению аномальных реологических свойств, зависящих от загрузки компонентов при переработке полимеров, что является нежелательным. Однако, поскольку данный первый технологический этап, предусматривающий проведение химической реакции взаимодействия карбоновой кислоты с оксидами и гидроксидами металла с последующим добавлением в реакционную смесь дополнительных компонентов, должен осуществляться в рамках периодического процесса, суммарным результатом всего этого является долгий по времени способ с ограниченной производительностью по массе получаемого продукта.

Раскрытие изобретения

Таким образом, настоящее изобретение направлено на устранение вышеперечисленных недостатков известных технических решений. Задачей настоящего изобретения является создание способа вышеуказанного типа, обеспечивающего возможность достижения высокой производительности без потери качества получаемого продукта.

Еще одной задачей изобретения является создание композиции стабилизатора для полимера с улучшенными свойствами.

Вышеуказанные задачи настоящего изобретения реализуются если при осуществлении способа вышеуказанного типа химическая реакция взаимодействия карбоновой кислоты, в частности жирной кислоты, с металлосодержащим соединением протекает в непрерывном режиме в экструдере, из которого выводится образующаяся при этом реакционная вода.

Одно из преимуществ, получаемых при реализации способа в соответствии с настоящим изобретением состоит в том, что при условии возможности выведения из экструдера образующейся реакционной воды указанный способ при проведении данного технологического процесса и, следовательно, сам технологический процесс в целом, могут осуществляться в непрерывном режиме. И таким образом становится возможным, благодаря длине экструдера и/или свободному объему экструдера, подобрать такое время реакции, которое требуется, в частности, для ее полного завершения с получением нулевого либо с заданного количества остаточной воды, которое бы стабильным образом воспроизводилось бы в получаемом продукте. Это без труда осуществимо при понимании того, что указанный экструдер, в соответствии с настоящим изобретением, может быть выполнен с отверстиями, то есть при ясности того, что образующаяся реакционная вода может быть выпущена.

Проведение непрерывного технологического процесса требует не только выполнения меньшего количества операций мониторинга, а следовательно меньших издержек связанных с работой обслуживающего персонала, чем периодический технологический процесс, но и в частности обеспечивает также преимущество, состоящее в возможности получения или изготовлении за единицу времени значительно большей массы композиции стабилизатора, чем это имеет место при периодическом технологическом процессе. Причем этот выход готовой продукции может быть, например, многократно большим. Таким образом, появляется возможность добиться высокой производительности при высоком качестве продукта, поскольку смешивание реагентов на первом этапе способа и получение продуктов реакции на последующих этапах способа осуществляется внутри экструдера, в котором предусмотрена возможность введения впоследствии, в случае необходимости, и других компонентов получаемой композиции стабилизатора для полимера.

В качестве металлосодержащего соединения в способе могут применяться любые желаемые соединения, которые способны вступать в химическую реакцию с карбоновой кислотой с образованием карбоксилата. В обычном случае, указанная реакция имеет место с участием в ней по меньшей мере одного оксида металла и/или одного гидрооксида металла и/или одного карбоната металла, причем пригодными для этого в частности являются основные карбонаты металлов.

Под понятием "карбоновые кислоты" здесь следует понимать алифатические или ароматические, моно- и/или ди- и/или поликарбоновые кислоты, в частности жирные кислоты, которые получены с углеродными цепями, имеющими от 2 до 30 атомов углерода, которые могут быть линейными или разветвленными, а также быть, необязательно, частично замещенными гидроксильными группами и амино группами.

Источниками катионов, вступающих в реакцию с образованием металлосодержащего мыла или карбоксилатов металлов, в объеме притязаний по заявленному изобретению, являются добавки вводимые в виде гидрооксида металла и/или оксида металла и/или карбонатов металла и/или основного карбоната металла, причем также допускается добавлять ряд различных оксидов металла, гидроксидов металла, карбонатов металла и/или основных карбонатов металла.

Источниками катионов также могут быть группы щелочных и/или щелочноземельных металлов, цинк, алюминий, олово и/или группа редкоземельных металлов или им подобные компоненты.

Металлосодержащие соединения могут добавляться в виде смеси, состоящей из ряда различных металлосодержащих соединений или, в предпочтительном варианте, вводиться последовательно.

При этом также имеется возможность активного выведения из экструдера реакционной воды. С данной целью, может быть предусмотрено, например, наличие по меньшей мере в одном месте экструдера зоны с отрицательным давлением, через которую осуществляется выведение указанной воды из экструдера. В частности, вакуум в данной зоне может создаваться, например, водоструйным способом. Однако, является предпочтительным, когда реакционная вода уходит из экструдера самотеком. При таком пассивном уходе реакционной воды без применения дополнительных средств имеется возможность производить обработку или пропускание реакционной смеси в экструдере при атмосферном давлении. Помимо возможности ведения технологического процесса без использования сложного оборудования, предлагаемый в настоящем изобретении способ характеризуется еще одним преимуществом, состоящим в отсутствии условий, которые способствовали бы активному пенообразованию, которое может иметь место при реакции взаимодействия карбоновых кислот с гидроксидами металла и/или оксидами металла.

Выведение указанной реакционной воды либо активное создание условий для ее удаления может в принципе иметь место в любой требуемой зоне экструдера. Является предпочтительным, если указанная реакционная вода выводится через выполненные в экструдере отверстия. Указанные отверстия могут быть выполнены на наружной стороне экструдера вдоль направления потока экструдируемого материала. Таким образом, в предпочтительном варианте осуществления изобретения, данное конструктивное решение предусматривает то, что еще называют "открытым экструдером", из которого реакционная вода удаляется простым методом и без привлечения каких-либо дополнительныхсредств. Поскольку реакционная смесь может вспениваться, является предпочтительным выполнять указанные отверстия на верхней стороне экструдера. Например, указанные отверстия могут таким образом быть выполнены в виде щелей, причем указанные щели могут быть выполнены окруженными в поперечном направлении возвышающимися стенками, проходящими по направлению вверх от указанного экструдера. В этом случае, можно без труда управлять пенообразованием в экструдере, которое не является чрезмерно сильным, поскольку пена может собираться на указанных стенках без перетока за пределы экструдера.

При этом, является предпочтительным, если указанную по меньшей мере одну карбоновую кислоту подают в указанный экструдер в жидком состоянии. Указанную карбоновую кислоту возможно таким образом подавать в экструдер при температуре более, чем 75°С, предпочтительно более, чем 80, в частности в интервале значений от более чем 80°С до 150°С. Более высокие температуры позволяют химической реакции протекать с максимально возможной эффективностью в смысле полноты химического взаимодействия между элементами, проходящего на коротком расстоянии в указанном экструдере.

Для инициирования химической реакции взаимодействия карбоновой кислоты с гидроксидом металла и/или оксидом металла и/или карбонатом металла и/или другим металлосодержащим соединением либо в целях увеличения скорости указанной реакции, является предпочтительным введение в реакцию катализатора. С указанной целью представляется целесообразным вводить указанный катализатор в экструдер с карбоновой кислотой или с гидроксидом металла и/или оксидом металла и/или карбонатом металла. Если указанная карбоновая кислота подается сначала с гидроксидом металла и возможно или поочередно также с оксидом металла, то указанные два компонента могут уже быть по меньшей мере частично смешанными друг с другом. Причем последующее введение отмеренного количества катализатора в направлении по потоку способствует быстрой последовательности реакций. Таким образом, содержание катализатора может сохраняться относительно малым. В предпочтительном варианте, весовое отношение карбоновой кислоты и катализатора может быть выбрано из интервала величин от более чем 0 до 50, предпочтительно от более чем 20 до 45.

В соответствии с объемом притязаний по настоящему изобретению, под катализаторами следует понимать материалы, взаимодействующие с пассивированными поверхностями частиц гидроксида металла и/или оксида металла и/или карбоната металла и/или основного карбоната металла и таким образом, с одной стороны, придающие указанным поверхностям частиц большую реакционную способность и, с другой стороны, продолжающие со своей стороны взаимодействовать с указанными карбоксилатами посредством переноса катионов. В качестве указанных катализаторов возможно использовать воду, неорганические и органические кислоты, карбоновые кислоты с короткой цепью, карбоксилаты с короткой цепью либо схожие с ними химические соединения. В ходе химического взаимодействия, катализаторы можно частично либо полностью вывести из процесса посредством испарения из расплава или смеси.

Является предпочтительным, если реакцию взаимодействия карбоновой кислоты с металлосодержащим соединением, таким как например гидроксид металла и/или оксид металла и/или карбонат металла, проводят в группе каскадно расположенных модулях экструдера. Наличие у экструдера группы указанных каскадно расположенных модулей дает несколько преимуществ. С одной стороны, указанные отдельные модули могут быть выполнены с возможностью регулирования температуры в полураздельном режиме, что позволяет задавать требуемую температуру по группе указанных модулей и, таким образом, оказывать направленное влияние на реакцию взаимодействия. С другой стороны, в целях обеспечения более тщательного перемешивания реагентов, между указанными отдельными модулями могут также устанавливаться элементы, предназначенные для улучшения диспергирования реакционной смеси, в частности диспергирующие кольца или схожие с ними элементы. В этом отношении, может быть также предусмотрено введение в направлении по потоку дополнительных металлосодержащих соединений. При этом в целях регулирования вязкости реакционной смеси избирательным образом может возникнуть необходимость в последовательном подмешивании в указанную реакционную смесь металлосодержащих соединений, в частности гидроксидов металла и/или оксида металла, либо дополнительных карбоновых кислот. Однако, если указанная химическая реакция уже имела место по меньшей мере частично, при этом также сохраняется возможность подмешивания к реакционной смеси дополнительных металлсодержащих соединений, как указано выше. Кроме того, указанные отдельные модули могут быть также снабжены отверстиями или щелями различных размеров, что позволяет оптимальным образом регулировать принудительное удаление или истечение самотеком реакционной воды в зависимости от соответствующего местоположения реакционной смеси и, таким образом, оказывать влияние на характер химических превращений в результате протекания химической реакции на данном этапе процесса. В целом, при этом могут быть найдены оптимальные условия для требуемой реакции взаимодействия по меньшей мере одной карбоновой кислоты с по меньшей мере одним металлосодержащим соединением.

Как указано выше, может существовать вариант осуществления изобретения, в котором данные модули выполнены с возможностью регулирования температур в полураздельном режиме. При этом, температуру в указанных модулях экструдера задают таким образом, что карбоновая кислота сохраняется в жидком состоянии. Температуру в указанных модулях экструдера задают по меньшей мере 50°С, предпочтительно по меньшей мере 120°С, наиболее предпочтительно по меньшей мере 140°С, в частности в интервале значений от 155°С до 250°С. Таким образом, появляется возможность задавать значения температуры даже применительно к карбоновым кислотам с длинной цепью, если это необходимо, обеспечивая тем самым сохранение указанных карбоновых кислот в жидком состоянии в ходе химической реакции. Одновременно, такое технологическое решение позволяет использовать температуру в качестве средства оказания воздействия на скорость химической реакции и длительность нахождения реакционной смеси в экструдере.

В соответствии с объемом притязаний по настоящему изобретению, может быть предусмотрен вариант осуществления изобретения, в котором реакцию взаимодействия карбоновой кислоты с по меньшей мере одним металлосодержащим соединением проводят в группе расположенных каскадом модулей экструдера и/или в состав композиции стабилизатора в одном или нескольких дополнительных модулях указанного экструдера вводят дополнительные материалы.

В качестве указанных дополнительных материалов могут быть использованы со-стабилизаторы, любриканты, наполнители, антиоксиданты, поглотители ультрафиолетового излучения, пигменты, средства повышения текучести, модификаторы регулирования сопротивления ударным нагрузкам, а также прочие акрилатные производные и/или полимеры, например такие, которые известны из предшествующего уровня техники или из технической литературы.

Под указанными со-стабилизаторами следует понимать, например, органические стабилизаторы, такие как мочевина и ее производные, соли аминокротоновой кислоты и их производные, урацилы и их производные, тиоэфиры, соединения глицидила, амины, амиды, аминокислоты и их производные, эпоксидные соединения, бета-дикетоны, ди- и полигидропиридины, полиолы, изоцианураты, полиалкилпипередины, соединения со слоистой решеткой, щелочные алюминосиликаты или щелочноземельные алюмосиликаты, щелочные карбонаты алюминия и схожие химические соединения. Под любрикантами следует понимать, например, углеводородные воски (полиэтиленовые воски, полипропиленовые воски, парафины, парафины Фишера-Тропша и схожие химические соединения), эфирный воск и сложные эфиры, кетоны и/или спирты и/или амины жирных кислот, хлорированные парафины, силиконы, полисилоксаны, гребенчатые сополимеры, полиэфиры, полиамины и схожие химические соединения. Под наполнителями следуетпонимать, например, карбонаты, кальциты, доломиты, тальк, каолины, соединения солей алюминия и схожие химические соединения.

Если при реакция взаимодействия карбоновой кислоты с гидроксидом металла и/или оксидом металла протекает полностью, но при этом имеет место нулевое или заданное содержание образовавшейся реакционной воды, то в состав композиции стабилизатора для полимера могут включаться дополнительные компоненты. С этой целью, в предпочтительном варианте, предусмотрена группа дополнительных модулей в составе указанного экструдера. Эти дополнительные модули экструдера также могут быть выполнены с возможностью регулирования температуры в полураздельном друг от друга режиме. Таким образом, является возможным ввести в заданных количествах в состав композиции дополнительные жидкие либо предпочтительно твердые компоненты при регулируемой температуре. В соответствии с предлагаемым способом, чувствительные к температурному воздействию компоненты могут быть добавлены, таким образом, на дальнейших этапах проведения технологического процесса в модуль экструдера, расположенный дальше относительно заднего конца экструдера в направлении по потоку.

Взаимодействие отдельных компонентов друг с другом могло бы иметь место в ходе протекания нежелательных (в наибольшей степени) перекрестных химических реакций. В рамках же предлагаемого изобретения, заявляемый способ предусматривает ряд преимуществ, заключающихся в возможности позонального задания значения температуры, поскольку соответствующие химические реакции могут ингибироваться заданием низкого значения температуры.

Для эффективного проведения технологического процесса является предпочтительным, если по меньшей мере одно конвейерное средство в каскадно расположенных модулях и/или дополнительных модулях приводят в действие при помощи одного двигателя. В соответствии с объемом притязаний по настоящему изобретению, здесь в принципе может использоваться любой желаемый тип экструдера, при условии, что выполнения в таком экструдере отверстий или схожих с ними конструктивных элементов через которые может отводиться реакционная вода в первом сегменте экструдера. В качестве конвейерного средства может служить червячный элемент, например в случае использования червячного экструдера. При этом, указанные отдельные модули затем располагают вокруг единственного червячного элемента, приводимого в действие одним двигателем. Однако, наиболее предпочтительным вариантом является тот, в котором применяют планетарный вальцевый экструдер. Преимущество применения указанного планетарного вальцевого экструдера заключается в том, что предназначенный для переработки или полного химического взаимодействия материал не только особенно тщательно перемешивается при таком техническом решении, но также еще и разделяется на группу очень тонких слоев с обеспечением их взаимного перемешивания в таком виде. Это придает полученной композиции стабилизатора высокое качество, поскольку имеется возможность тщательного перемешивания друг с другом первоначально полученного карбоксилата металла и введенных позже добавок или дополнительных компонентов, обеспечивая тем самым высокую однородность распределения введенных компонентов. При проведении периодического процесса, достижение такого качества продукта не представляется возможным.

С точки зрения требуемой высокой однородности стабилизатора, который например извлекается в виде нити, значительная разница между значениями местной температуры в экструдере может негативным образом отразиться на данном параметре. При использовании же планетарного вальцевого экструдера может быть предусмотрено, что шпиндель указанного планетарного вальцевого экструдера выполнен с возможностью частичного или полного регулирования температуры на своей внутренней стороне. В частности, если указанные модули экструдера также выполнены с возможностью регулирования температуры, то появляется возможность недопущения большого градиента температуры, проходящего от наружной стороны указанных модулей в направлении оси экструдера.

Помимо возможности извлечения полученной композиции стабилизатора для полимера в виде нити на конце экструдера, при этом также имеется возможность выполнения гранулирования выходящего из экструдера материала либо композиции стабилизатора для полимера. Выполнение подобного гранулирования может производиться с использованием способов, которые сами по себе являются известными из уровня техники, как например следует из описания в известном источнике информации DE 1 937 862 А.

Технология получения стабилизатора путем охлаждения расплава под водой с возможностью последующего нарезания полученного материала на отрезки заданной длины, например нарезания на отрезки нити из расплава, выходящего через форсунку струйного распылителя, является предпочтительной по отношению к технологии получения стабилизатора посредством охлаждения расплава на охлаждающих конвейерах, которая также в принципе может использоваться.

Одно из преимуществ указанной технологии получения стабилизатора путем охлаждения расплава под водой заключается в заметном отсутствии ограничений по вязкости расплава. Вязкость расплава при получении стабилизатора путем охлаждения расплава под водой может быть надлежащим образом задана регулированием температуры. С одной стороны, это обеспечивает компактность конструкции оборудования и требуется незначительная производственная площадь под его размещение, и дает возможность добиться, с другой стороны, большего выхода готовой продукции. Кроме того, по сравнению с технологией получения стабилизатора посредством охлаждения расплава на охлаждающих конвейерах, здесь необходимы относительно невысокие капиталовложения, поскольку нить из расплава может быть экструдирована через перфорированный диск.

Конкретная конструкция экструдера не является критически важной. С точке зрения конструкции, это может быть и планетарный вальцевый экструдер, но также и экструдер какого-либо иного типа, который на своем конце снабжен перфорированной пластиной, например червячный экструдер, оснащенный одним или двумя червячными элементами. Вязкость расплава задается таким образом с учетом значительного прироста давления перед перфорированной пластиной для последующего обеспечения точного реза, при этом расплав все еще сохраняет тем не менее свою подвижность. При продавливании указанного расплава через перфорированный диск, происходит затем образование отдельных нитей из расплава, которые затем нарезаются на отрезки заданной длины одним или несколькими вращающимися режущими полотнами. Получаемый при этом гранулят далее уносится током воды и полностью высушивается.

Вышеуказанная композиция стабилизатора предпочтительно представляет собой то, что называют композицией комплексного стабилизатора для полимера; то есть, такая композиция не требует введения дополнительных добавок или агрегаций частиц для немедленного использования в качестве стабилизатора, в частности для получения хлорсодержащих полимеров, например ПВХ.

В силу вышеописанных преимуществ, композиция стабилизатора, полученная с использованием способа в соответствии с настоящим изобретением, отличается от композиции стабилизатора, полученной с использованием периодического технологического процесса, благодаря высокой степени гомогенности и однородности указанного продукта. Соответственно, другая цель заявленного изобретения достигается получением композиции стабилизатора в соответствии с настоящим изобретением.

Краткое описание чертежей

Дополнительные признаки, преимущества и технические результаты предложенного изобретения станут очевидными из описания примера осуществления изобретения, приводимого ниже.

На Фигуре изображен экструдер, выполненный в виде планетарного вальцевого экструдера.

Осуществление изобретения

Каждый из указанных модулей 11, 12, 13, 14, 15, 16 подключен к нагревательному/охлаждающему контуру 11а, 12а, 13а, 14а, 15а, 16а. Соответствующие контуры выполнены с возможностью работы на масле или воде или на другой текучей среде. При работе на масле контур обеспечивает достижение максимальной температуры до 300°С и применяется для модулей 11, 12, 13, 14, 15. При работе на воде контур обеспечивает достижение максимальной температуры до 220°С и применяется для модуля 16. Хотя это и не показано на фигуре чертежей, также может быть предусмотрен вариант совместной работы нескольких модулей на одном контуре. Это например является предпочтительным для модулей 13, 14, которые могут действовать с получением примерно одинаковой температуры.

Кроме того, как показано на Фигуре, в данном варианте осуществления изобретения может быть предусмотрен участок наполнения 10 на котором может выполняться подача и смешивание по меньшей мере одной карбоновой кислоты, в частности жирной кислоты, и по меньшей мере одного гидроксида металла и/или по меньшей мере одного оксида металла и/или по меньшей мере одного карбоната металла и/или по меньшей мере одного основного карбоната металла. В принципе, однако, указанные компоненты возможно немедленно подавать отмеренными дозами в первый модуль 11. При этом, для работы на участке наполнения 10, предусмотрен особый контур 10а.

Через экструдер 1 проходит центральный шпиндель 4, приводимый в действие от двигателя 3. Указанный шпиндель 4 выполнен проходящим через указанный участок заполнения 10 и через все модули 11, 12, 13, 14, 15, 16 указанного экструдера. Поскольку используется планетарный вальцевый экструдер, указанный центральный шпиндель 4 находится в окружении планетарных шпинделей, которые перекрываются со внутренней стороной каждого модуля 11, 12, 13, 14, 15, 16 экструдера. При работе экструдера, вышеуказанное перекрытие планетарных шпинделей в внутренней стороной каждого модуля под соответствующим косым углом обеспечивает перемещение экструдируемого материала в направлении потока после его введения в экструдер 1 и, таким образом, указанный экструдируемый материал может полностью выходить в зоне заднего конца 6 экструдера 1 напротив переднего конца 5 указанного экструдера.

Также, по направлению потока, в составе модулей 11, 12, 13 могут быть предусмотрены диспергирующие диски 7 либо прочие средства распределения массы материала в последующий узел экструдера. В модулях 14,15 может быть дополнительно установлено по направлению потока кольцо 8 дегазации. Центральный шпиндель также может быть выполнен с возможностью регулирования температуры. Для этой цели предусмотрен особый контур 9, который может работать на масле с получением при этом температуры до 300°С. Таким образом, имеется возможность избежать возникновения значительных градиентов температуры между наружной стороной экструдера 1 или, если выражаться более точно, внутренней стороной указанных модулей 11, 12, 13, 14, 15, 16 и указанным шпинделем 4. Иначе говоря, имеется возможность в значительной степени не допустить возникновения неоднородного распределения температуры.

Для подачи в экструдер материала для получения композиции стабилизатора предусмотрены соответствующие питающие линии 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28. Кроме того, в поперечном направлении предусмотрены отверстия 2, выполненные в частности, как показано, на верхней стороне экструдера 1 или в его верхней вертикальной зоне. Указанные отверстия 2 могут быть выполнены в виде щелей, окруженных в поперечном направлении возвышающимися стенками 3. Через эти щели или отверстия 2 может самотеком уходить реакционная вода, образующаяся в ходе химической реакции между загруженными ранее карбоновыми кислотами и металлосодержащими соединениями. Также, может быть реализована возможность принудительного удаления реакционной воды активными средствами, например посредством откачивания насосом. В принципе, однако, соответствующим характером проведения данного процесса можно также пренебречь при условии, что указанные модули 11, 12, 13 выполнены конструктивно надлежащим образом. Для недопущения возникновения пенообразования, также является целесообразным если указанная реакционная вода уходить из экструдера автономным образом либо без использования каких-либо способствующих ее удалению технических средств.

Реакция взаимодействия по меньшей мере одной карбоновой кислоты с по меньшей мере одним гидроксидом металла и/или по меньшей мере одним оксидом металла происходит в указанных модулях 11, 12, 13, представляющих собой что-то вроде каскада сосудов. На конце модуля 13, образовавшаяся реакционная вода будет либо полностью уходить либо ее содержание будет по меньшей мере уменьшено до требуемого уровня. На конце модуля 13, температура реакционной массы, сохраняющейся еще в жидком состоянии, может составлять от 200°С до 200°С. Данный модуль 13 может быть предусмотрен исключительно для удаления реакционной воды. Указанные стенки 3 могут быть в данном случае быть выполнены выше, чем аналогичные стенки модуля 12. Далее, реакционная масса следует в модуль 14 через последнее диспергирующее кольцо 7. В данном модуле 14, перерабатываемый материал сохраняется в жидком состоянии или находится в виде расплава. Жидкие компоненты, предварительно приготовленные смеси порошкообразных реагентов и/или пигментов затем могут быть добавлены при помощи питающей линии 26. В данном варианте осуществления изобретения, значения температуры могут находиться в интервале приблизительно от 40°С до 200°С. В следующем модуле 15, дополнительные компоненты, например цеолиты, кальций углекислый или со-стабилизаторы, могут вводиться вновь при помощи питающей линии 27. Поскольку в данной зоне температура уже достаточно невысокая, перерабатываемая реакционная масса или материал поступает в экструдер 1 уже в пастообразном состоянии и характеризуется гораздо более вязкой консистенцией на этом участке экструдера. И наконец, в модуле 16 с водяным нагревом, происходит добавление смеси термочувствительных материалов при помощи питающей линии 28. Такими материалами, например, могут быть выбранные сырьевые материалы и/или красители, которые подаются при относительно умеренной температуре от 30°С до 130°С. Аналогично прочим питающим линиям 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, указанная питающая линии 28 снабжена надлежащими дозирующими средствами, например весами или насосом-дозатором.

Также, может быть предусмотрено, что указанные модули 11, 12, 13, 14, 15, 16 выполняются объединенными в единый модуль. Например, модули 11, 12, 13 могут быть объединены в один или два модуля. То же самое относится и к модулям 14, 15, 16. Количество модулей 11, 12, 13, 14, 15, 16 по меньшей мере два, в частности три или больше, но при этом верхнего предела для количества модулей не существует.

Наконец, полученная таким образом композиция стабилизатора покидает экструдер 1 со стороны конца, расположенного позади экструдера. Волоконный материал композиции стабилизатора может быть таким образом удален из экструдера в имеющемся виде либо в виде нити. Также возможно выполнение гранулирования полученного таким образом материала позади экструдера. Исходя их этих соображений также задается температура и в модуле 16. В обычном случае, низкие значения температуры выбирают из интервала значений от 30°С до 80°С, что является достаточными для извлечения нити. При выполнении гранулирования или таблетирования, значение температуры является более высоким и выбирается из интервала значений приблизительно от 110°С до 140°С.

В необязательном дополнительном варианте, на конце экструдера 1 могут быть установлены в качестве защитных средств экраны или магнитные сепараторы для отделения каких-либо загрязняющих веществ и примесей из конечного продукта, которым является композиция стабилизатора для полимера. Однако, подобные защитные средства также могут быть установлены на некоторых или на всех питающих линиях 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28.

В качестве иллюстративного примера, в нижеследующих Таблицах 1 и 2 приводятся типовые технологические параметры необходимые для получения композиции стабилизатора для полимера при использовании экструдера 1 вышеуказанного типа.

Предлагаемый способ не только позволяет получать композицию стабилизатора, в соответствии с Таблицей 1 и Таблицей 2, в значительных количествах за непродолжительное время в виде нити или гранулята с нарезкой на куски мерной длины, но и благодаря оптимальным технологическим параметрам и выполнению экструзии при помощи планетарного вальцевого экструдера указанные способ также обеспечивает возможность добиться высокой однородности и качества получаемой продукции за счет использования заданного и восстанавливаемого содержания воды.

Claims (19)

1. Способ получения композиции стабилизатора для полимера, в котором осуществляют реакцию взаимодействия по меньшей мере одной карбоновой кислоты с по меньшей мере одним металлосодержащим соединением, в частности с по меньшей мере одним гидроксидом металла, и/или по меньшей мере одним оксидом металла, и/или по меньшей мере одним карбонатом металла, с образованием при этом карбоксилата металла при взаимодействии с карбоновой кислотой, при этом указанная реакция взаимодействия карбоновой кислоты с металлосодержащим соединением происходит в непрерывном режиме в экструдере (1) при одновременном выведении из указанного экструдера (1) образующейся реакционной воды.

2. Способ по п. 1, в котором указанная реакционная вода выводится из экструдера самотеком.

3. Способ по п. 1, в котором выведение указанной реакционной воды осуществляют через отверстия (2), в частности через отверстия (2), выполненные на верхней стороне указанного экструдера (1).

4. Способ по п. 1, в котором карбоновую кислоту подают в экструдер (1) в жидком состоянии.

5. Способ по п. 4, в котором карбоновую кислоту подают в экструдер (1) при температуре более чем 75°С, предпочтительно более чем 80°С, в частности в интервале значений от более чем 80°С до 150°С.

6. Способ по п. 1, в котором для проведения реакции взаимодействия карбоновой кислоты с металлосодержащим соединением вводят катализатор.

7. Способ по п. 6, в котором весовое соотношение карбоновой кислоты и катализатора выбирают из интервала величин от более чем 0 до 50, предпочтительно от более чем 20 до 45.

8. Способ по п. 1, в котором реакцию взаимодействия карбоновой кислоты с металлосодержащим соединением проводят в группе каскадно расположенных модулей (11, 12, 13) экструдера (1).

9. Способ по п. 8, в котором указанные каскадно расположенные модули (11, 12, 13) выполнены с возможностью регулирования температуры в полураздельном режиме.

10. Способ по п. 9, в котором температуру в указанных каскадно расположенных модулях (11, 12, 13) задают таким образом, что карбоновая кислота сохраняется в жидком состоянии.

11. Способ по п. 10, в котором температуру в указанных каскадно расположенных модулях (11, 12, 13) задают по меньшей мере 50°С, предпочтительно по меньшей мере 120°С, наиболее предпочтительно по меньшей мере 140°С, в частности в интервале значений от 155°С до 250°С.

12. Способ по п. 1, в котором реакцию взаимодействия карбоновой кислоты с металлосодержащим соединением проводят в группе каскадно расположенных модулей (11, 12, 13) экструдера (1) и/или в состав композиции стабилизатора в по меньшей мере одном дополнительном модуле (14, 15, 16) вводят дополнительные материалы, в частности твердые частицы.

13. Способ по п. 12, в котором дополнительные модули (14, 15, 16) выполнены с возможностью регулирования температуры в полураздельном режиме.

14. Способ по п. 13, в котором по меньшей мере одно конвейерное средство в каскадно расположенных модулях (11, 12, 13) и/или дополнительных модулях (14, 15, 16) приводят в действие посредством одного двигателя (3).

15. Способ по п. 1, в котором применяют планетарный вальцевый экструдер.

16. Способ по п. 15, в котором центральный шпиндель (4) планетарного вальцевого экструдера выполнен с возможностью регулирования внутренней температуры.

17. Способ по п. 1, в котором композицию стабилизатора извлекают из экструдера в виде нити.

18. Способ по любому из пп. 1-17, в котором композицию стабилизатора гранулируют, в частности гранулируют под водой.

19. Композиция стабилизатора для полимера, получаемая способом по любому из пп. 1-18.

Images