RU2803288C1 - Halogenated polymer based on nitrile rubber and method for its production - Google Patents

Halogenated polymer based on nitrile rubber and method for its production Download PDF

Info

Publication number
RU2803288C1
RU2803288C1 RU2022119767A RU2022119767A RU2803288C1 RU 2803288 C1 RU2803288 C1 RU 2803288C1 RU 2022119767 A RU2022119767 A RU 2022119767A RU 2022119767 A RU2022119767 A RU 2022119767A RU 2803288 C1 RU2803288 C1 RU 2803288C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
copolymer
halogenated
temperature
polymer based
butadiene rubber
Prior art date
Application number
RU2022119767A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Евгений Сергеевич Лисненко
Original Assignee
Евгений Сергеевич Лисненко
Filing date
Publication date
Application filed by Евгений Сергеевич Лисненко filed Critical Евгений Сергеевич Лисненко
Application granted granted Critical
Publication of RU2803288C1 publication Critical patent/RU2803288C1/en

Links

Abstract

FIELD: rubbers.
SUBSTANCE: present invention relates to heat-resistant nitrile butadiene rubber and a method for its production. A halogenated polymer based on nitrile rubber is a heat-resistant halogenated diene-containing copolymer, which contains from 20 wt.% to 75 wt.% of halogenated groups based on the total weight of the copolymer, is characterized by a temperature of 5% weight loss from 230°C to 265°C, weight average molecular weight 50-200 thousand amu, content of residual double bonds of at least 0.5 wt.% based on the total weight of the copolymer, softening point of at least 120°C, an average granule size of 20 mcm. A method is also described for producing the above halogenated polymer based on nitrile butadiene rubber, which includes the following steps: a) dissolving the original copolymer in a hydrocarbon solvent by stirring at a temperature of 10 to 50°C, whereas the mass ratio of the hydrocarbon solvent to the original copolymer can be from 5:1 to 30:1, the dissolution process time is from 10 to 60 minutes; b) halogenation is carried out by adding the solution of the initial copolymer obtained in step a) in a hydrocarbon solvent to the halogenating agent, the molar ratio of the initial copolymer and the halogenating agent is from 1:1.5 to 1:5, the ratio is chosen in such a way as to ensure the achievement of the pH no more than 5.5; halogenation is carried out at a temperature from 0 to 50° C, the process time is from 15 to 120 minutes, whereas the resulting mass comprises a halogenated copolymer and a solvent; c) neutralizing the reaction mass obtained in step b) containing the halogenated copolymer solution by adding an aqueous solution of a neutralizing agent, followed by washing the neutralized reaction mass with water and separating the aqueous layer and the organic layer containing the halogenated copolymer, whereas the molar ratio of the neutralizing agent and the halogen added at stage b) in the modifying system is from 1:1 to 3:1, whereas the ratio is chosen in such a way as to ensure the achievement of a pH of at least 7.5; the neutralization process is carried out at a temperature of 15 to 50°C, wherein the neutralization is carried out using at least a one-time excess of water relative to the volume of the reaction mass subjected to neutralization, resulting in the separation of the reaction mass into two layers: an organic layer containing a halogenated copolymer and an aqueous layer; d) separating the halogenated copolymer by precipitation, to precipitate the halogenated copolymer, an alcohol-precipitant is added to the organic layer obtained in step c) in a mass ratio of alcohol-precipitant: halogenated copolymer from 1 to 10; f) the halogenated copolymer is filtered at a temperature of 20 to 40°C inclusively and the copolymer is dried at a temperature of 50 to 105°C and pressure from 1 to 20 kPa.
EFFECT: obtaining a halogenated polymer based on nitrile-butadiene rubber with improved properties of its distribution in the polystyrene mass, as well as providing high fire-retardant properties to expandable polystyrene.
12 cl, 1 dwg, 1 tbl, 7 ex

Description

Область техники, к которой относится изобретениеField of technology to which the invention relates

Группа изобретений «Галогенированный полимер на основе бутадиен-нитрильного каучука и способ его получения относится к термостойкому бутадиен-нитрильному блок-сополимеру, к смесевым полимерным композициям и способам их получения. Группа изобретений может быть использована в химической промышленности и в иных сферах промышленного производства, направленных на получение и использование полимерных материалов с функциями антипирена, таких, как строительство, автомобильная промышленность, производство бытовой техники и электроники.Group of inventions “Halogenated polymer based on nitrile-butadiene rubber and a method for its production” relates to a heat-resistant butadiene-nitrile block copolymer, mixed polymer compositions and methods for their production. The group of inventions can be used in the chemical industry and in other areas of industrial production aimed at producing and using polymer materials with fire retardant functions, such as construction, the automotive industry, the production of household appliances and electronics.

Уровень техникиState of the art

Известно изобретение БРОМИРОВАННЫЕKnown invention BROMINATED

БУТАДИЕН/ВИНИЛАРОМАТИЧЕСКИЕ СОПОЛИМЕРЫ, СМЕСИ ТАКИХ СОПОЛИМЕРОВ С ВИНИЛАРОМАТИЧЕСКИМ ПОЛИМЕРОМ И ПОЛИМЕРНЫЕ ПЕНОМАТЕРИАЛЫ, ПОЛУЧЕННЫЕ ИЗ ТАКИХ СМЕСЕЙ (патентный документ RU 2414479 С2), термостойкий бромированный сополимер, при этом сополимер содержит заполимеризованные в нем бутадиеновый фрагмент и фрагмент винилароматического мономера, причем перед проведением бромирования сополимер характеризуется уровнем содержания винилароматического мономера в диапазоне от 5 до 90% мас. в расчете на массу сополимера, уровнем содержания 1,2-изомера бутадиена, большим 0 массовых процентов при расчете на массу бутадиенового фрагмента, и средневзвешенной молекулярной массой, равной, по меньшей мере, 1000, при этом бромированный сополимер характеризуется уровнем содержания небромированных неароматических двойных связей, меньшим или равным 15% в расчете на уровень содержания неароматических двойных связей в сополимере перед проведением бромирования согласно определению по методу 1H ЯМР-спектроскопии, и температурой пятипроцентной потери массы, равной, по меньшей мере, 200 градусам Цельсия согласно определению по методу термогравиметрического анализа (ТГА). Также описан способ получения указанного выше термостойкого бромированного сополимера, где в качестве бромирующего агента могут быть использованы мягкие и селективные агенты, такие как трибромид тетраалкиламмония или трибромид пиридиния, описана полимерная смесь, содержащая винилароматический полимер и пламегасящее количество указанного выше бромированного сополимера, а также описано формованное изделие, содержащее указанную выше полимерную смесь.BUTADIENE/VINYLAROMATIC COPOLYMERS, MIXTURES OF SUCH COPOLYMERS WITH VINYLAROMATIC POLYMER AND POLYMER FOAM MATERIALS OBTAINED FROM SUCH MIXTURES (patent document RU 2414479 C2), heat-resistant brominated copolymer, wherein the copolymer contains butadies polymerized in it an ene fragment and a vinyl aromatic monomer fragment, and before bromination the copolymer characterized by a content level of vinyl aromatic monomer in the range from 5 to 90% wt. based on the weight of the copolymer, a level of 1,2-butadiene isomer greater than 0 weight percent based on the weight of the butadiene moiety, and a weight average molecular weight of at least 1000, wherein the brominated copolymer is characterized by a level of unbrominated, non-aromatic double bonds , less than or equal to 15% based on the level of non-aromatic double bonds in the copolymer before bromination as determined by 1H NMR spectroscopy, and a five percent mass loss temperature of at least 200 degrees Celsius as determined by thermogravimetric analysis ( TGA). Also described is a method for producing the above heat-resistant brominated copolymer, where mild and selective agents such as tetraalkylammonium tribromide or pyridinium tribromide can be used as a brominating agent, a polymer mixture containing a vinyl aromatic polymer and a flame retardant amount of the above brominated copolymer is described, and a molded a product containing the above polymer mixture.

К недостаткам указанного антипирена относятся относительно низкая термическая стабильность, проявляющаяся при высоких температурах переработки полистирола и ограниченная совместимость высоко-бромированных бутадиен-стирольных блок-сополимеров, которая может вызвать трудности в получении однородной структуры вспенивающегося полистирола. К недостаткам раскрытого способа получения можно отнести использование дорогостоящих галогенирующих агентов, а также необходимость их последующего эффективного извлечения из полученного продукта, поскольку они способны негативно влиять на свойства в силу своего присутствия в нем.The disadvantages of this flame retardant include relatively low thermal stability, which manifests itself at high temperatures of polystyrene processing and limited compatibility of highly brominated butadiene-styrene block copolymers, which can cause difficulties in obtaining a homogeneous structure of foaming polystyrene. The disadvantages of the disclosed production method include the use of expensive halogenating agents, as well as the need for their subsequent effective extraction from the resulting product, since they can negatively affect the properties due to their presence in it.

Известны БРОМИРОВАННЫЕ И ЭПОКСИДИРОВАННЫЕ ЗАМЕДЛИТЕЛИ ГОРЕНИЯ (патентный документ RU 2530021 С2), в рамках описания патента заявлено бромированное и эпоксидированное органическое соединение, имеющее молекулярную массу по меньшей мере 1500, в котором атомы брома связаны непосредственно с алифатическими атомами углерода, причем бромированное и эпоксидированное органическое соединение представляет собой бромированный и эпоксидированный гомополимер бутадиена или бромированный и эпоксидированный сложный эфир полиола и одной или более жирных кислот, и имеет содержание брома по меньшей мере 35% по массе, и по меньшей мере одну оксирановую группу в молекуле, и где бромированное и эпоксидированное органическое соединение имеет температуру 5% потери массы по меньшей мере 180°С. Заявлены также варианты способа получения бромированного и эпоксидированного органического соединения и органическая полимерная композиция.Brominated and epoxidized combustion retardants are known (patent document RU 2530021 C2), within the scope of the patent description a brominated and epoxidized organic compound is claimed, having a molecular weight of at least 1500, in which bromine atoms are bonded directly to aliphatic carbon atoms, and the brominated and epoxidized organic compound is a brominated and epoxidized butadiene homopolymer or a brominated and epoxidized ester of a polyol and one or more fatty acids, and has a bromine content of at least 35% by weight, and at least one oxirane group in the molecule, and where the brominated and epoxidized organic compound has a temperature of 5% mass loss of at least 180°C. Variants of the method for producing brominated and epoxidized organic compounds and an organic polymer composition are also claimed.

Недостатком является то, что несмотря на то, что указанный антипирен содержит эпоксидные группы, повышающие эффективеность антипирующих свойств и предназначенные для поглощения НВr, выделяющегося при возгорании полимерных композиций на основе вспенивающегося/экструдированного полистирола, наблюдается низкая совместимость такого антипирена с полистиролом.The disadvantage is that despite the fact that this fire retardant contains epoxy groups that increase the effectiveness of antipyretic properties and are designed to absorb HBr released during the combustion of polymer compositions based on foaming/extruded polystyrene, low compatibility of such a fire retardant with polystyrene is observed.

Известен Способ получения модифицированного диенсодержащего (со)полимера и его применение в качестве антипирена (патентный документ RU 2732675 С1) который включает стадии: а) галогенирование раствора диенсодержащего (со)полимера в органическом растворителе с образованием реакционной массы, содержащей галогенированный диенсодержащий (со)полимер в органическом растворителе, а также парогазовой смеси, содержащей растворитель и избыточное количество непрореагировавшего галогена; b) нейтрализация полученной на стадии (а) реакционной массы с последующим разделением водного и органического слоев, где водный слой содержит воду, остаточное количество нейтрализующего агента и, необязательно, растворителя, а органический слой содержит галогенированный диенсодержащий (со)полимер и растворитель; с) осаждение полученного на стадии (b) органического слоя для отделения целевого продукта - галогенированного диенсодержащего (со)полимера, с последующей фильтрацией и осушкой осажденного продукта; и d) нейтрализацию избыточного количества непрореагировавшего галогена из парогазовой смеси со стадии (а) пропусканием указанной парогазовой смеси через полученный на стадии (b) водный слой, содержащий воду, остаточные количества нейтрализующего агента и, необязательно, растворителя. Применяют модифицированный диенсодержащий (со)полимер в качестве замедлителя горения (антипирена) для полимерных композиций на основе вспенивающегося полистирола. Технический результат - разработка пригодного для использования в промышленности экономичного и простого способа получения галогенированного диенсодержащего (со)полимера, в котором обеспечивается эффективное удаление избыточного количества непрореагировавшего галогена из парогазовой смеси, образующейся в процессе галогенирования.A known method for producing a modified diene-containing (co)polymer and its use as a fire retardant (patent document RU 2732675 C1) which includes the stages: a) halogenation of a solution of a diene-containing (co)polymer in an organic solvent to form a reaction mass containing a halogenated diene-containing (co)polymer in an organic solvent, as well as a vapor-gas mixture containing a solvent and an excess amount of unreacted halogen; b) neutralizing the reaction mass obtained in step (a), followed by separating the aqueous and organic layers, where the aqueous layer contains water, a residual amount of neutralizing agent and, optionally, a solvent, and the organic layer contains a halogenated diene-containing (co)polymer and a solvent; c) deposition of the organic layer obtained in step (b) to separate the target product - a halogenated diene-containing (co)polymer, followed by filtration and drying of the precipitated product; and d) neutralizing the excess amount of unreacted halogen from the vapor-gas mixture from step (a) by passing said vapor-gas mixture through the aqueous layer obtained in step (b) containing water, residual amounts of the neutralizing agent and, optionally, a solvent. A modified diene-containing (co)polymer is used as a flame retardant (fire retardant) for polymer compositions based on foaming polystyrene. The technical result is the development of an economical and simple method suitable for industrial use for producing a halogenated diene-containing (co)polymer, which ensures the effective removal of excess amounts of unreacted halogen from the vapor-gas mixture formed during the halogenation process.

Недостатком данного решения является получение антипирена с относительно низкой термической стабильностью, проявляющейся при высоких температурах переработки полистирола и ограниченная совместимость высоко-бромированных бутадиен-стирольных блок-сополимеров.The disadvantage of this solution is the production of a fire retardant with relatively low thermal stability, which manifests itself at high temperatures of polystyrene processing and limited compatibility of highly brominated butadiene-styrene block copolymers.

Наиболее близким аналогом является МОДИФИЦИРОВАННЫЙ (СО)ПОЛИМЕР, СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЕ (патентный документ WO2020139110), в рамках которого раскрыт гидрокси-эпокси-бромированный диенсодержащий (со)полимер, характеризующийся температурой 5%-ой потери массы по меньшей мере 180°С, и пригодный для использования в качестве антипирена для полистирола. Описанный антипирен лишен многих недостатков, присущих описанным выше антипиренам, однако термостойкость данного антипирена также оказывается недостаточной в условиях переработки, и у получаемых гранул вспенивающегося полистирола, содержащих данный антипирен, наблюдается цветность, что ограничивает их применение в ряде областей, в частности, в производстве декоративных панелей. Кроме того, к антипиренам, которые могут быть использованы при получении экструдируемого полистирола предъявляются повышенные требования термостойкости. Важно, чтобы он мог претерпевать очень незначительную термодеструкцию, предпочтительно никакой термодеструкции в условиях реализации способов перемешивания в расплаве, литьевого формования и экструзионного вспенивания (и других способов, включающих использование полимерных расплавов), где температуры могут превышать 200°С, иногда достигая вплоть до 230°С. В дополнение к термостойкости такие антипирены должны демонстрировать наличие и других ключевых характеристик, в том числе совместимость со вспениваемыми полимерами и пенообразователями, используемыми при вспенивании, и отсутствие неблагоприятного воздействия на образование ячеек в пеноматериале и размер ячеек пеноматериала. Таким образом, еще одним недостатком антипирена, раскрытого в ближайшем аналоге, является недостаточная термостойкость для использования его при получении экструдируемого полистирола, также наличие в структуре антипирена гидрокси-групп может приводить к негативным эффектам при получении экструдированного полистирола, в частности снижение термостабильности и температуры плавления, что приводит к ухудшению прочностных характеристик и огнезащитных свойств.The closest analogue is a MODIFIED (CO)POLYMER, METHOD OF ITS PRODUCTION AND APPLICATION (patent document WO2020139110), within which a hydroxy-epoxy-brominated diene-containing (co)polymer is disclosed, characterized by a temperature of 5% weight loss of at least 180°C , and suitable for use as a fire retardant for polystyrene. The described fire retardant does not have many of the disadvantages inherent in the fire retardants described above, however, the heat resistance of this fire retardant also turns out to be insufficient under processing conditions, and the resulting expanded polystyrene granules containing this fire retardant exhibit color, which limits their use in a number of areas, in particular, in the production of decorative materials. panels. In addition, fire retardants that can be used in the production of extruded polystyrene are subject to increased heat resistance requirements. It is important that it can undergo very little thermal degradation, preferably no thermal degradation in melt mixing, injection molding and extrusion foaming processes (and other processes involving the use of polymer melts), where temperatures can exceed 200°C, sometimes reaching up to 230 °C. In addition to heat resistance, such flame retardants must demonstrate other key characteristics, including compatibility with foamable polymers and foaming agents used in foaming, and no adverse effect on foam cell formation or foam cell size. Thus, another disadvantage of the fire retardant disclosed in the closest analogue is its insufficient heat resistance for use in the production of extruded polystyrene, and the presence of hydroxy groups in the structure of the fire retardant can lead to negative effects in the production of extruded polystyrene, in particular a decrease in thermal stability and melting point, which leads to deterioration of strength characteristics and fire retardant properties.

Таким образом, в рамках текущей области техники не решена проблема получения полимерных антипиренов, в равной степени пригодных как для вспенивающегося, так и для экструдируемого полистирола, характеризующихся повышенной термостойкостью, а также проявляющих хорошую совместимость и при этом обеспечивающих отличные огнезащитные свойства полистиролу.Thus, within the current field of technology, the problem of obtaining polymer flame retardants that are equally suitable for both foaming and extruded polystyrene, characterized by increased heat resistance, and also exhibiting good compatibility and at the same time providing excellent fire retardant properties to polystyrene, has not been solved.

Задачей настоящего изобретения является устранение вышеуказанных недостатков путем разработки галогенированного полимера на основе бутадиен-нитрильного каучука, который может быть использован в качестве антипирена для полистирола, пригодного для всех областей применения.It is an object of the present invention to overcome the above disadvantages by developing a halogenated nitrile rubber based polymer which can be used as a flame retardant for polystyrene suitable for all applications.

Раскрытие сущности изобретенияDisclosure of the invention

Технический результат заключается в получении галогенированного полимера на основе бутадиен-нитрильного каучука с улучшенными свойствами его распределения в полистирольной массе, а также обеспечивающего высокие огнезащитные свойства вспенивающемуся полистиролу, удовлетворяющего следующим характеристикам:The technical result consists in obtaining a halogenated polymer based on nitrile butadiene rubber with improved properties of its distribution in the polystyrene mass, as well as providing high fire-retardant properties to foaming polystyrene, satisfying the following characteristics:

- температура 5%-ой потери массы по меньшей мере 230°С,- temperature of 5% weight loss of at least 230°C,

- средневесовая молекулярная масса 50-200 тыс. а.е.м.,- weight average molecular weight 50-200 thousand amu,

- содержание остаточных двойных связей по меньшей мере 0,5 мас. % в расчете на общую массу сополимера,- the content of residual double bonds is at least 0.5 wt. % based on the total weight of the copolymer,

- температура размягчения не менее 120°С.- softening temperature not less than 120°C.

Дополнительный технический результат состоит в получении по одному из вариантов изобретения галогенированного полимера на основе бутадиен-нитрильного каучука со средним размером гранул по большей мере 50 мкм, что обеспечивает получение готового сополимера, обладающего необходимой насыпной плотностью (не более 500 г/л), в результате чего отсутствует необходимость осуществления дробления гранул галогенированного бутадиен-нитрильного блок-сополимера и улучшает его совместимость со стиролом.An additional technical result consists in obtaining, according to one embodiment of the invention, a halogenated polymer based on nitrile butadiene rubber with an average granule size of at least 50 microns, which ensures the production of a finished copolymer having the required bulk density (not more than 500 g/l), as a result which eliminates the need to crush granules of the halogenated butadiene-nitrile block copolymer and improves its compatibility with styrene.

Еще один технический результат заключается в повышении огнезащитных свойств галогенированного полимера на основе бутадиен-нитрильного каучука за счет наличия в структуре полимера азотосодержащих групп, что приводит к сокращению расходных норм при изготовлении огнеупорных изделий и повышении антипирующих свойств продукта.Another technical result is to increase the fire-retardant properties of a halogenated polymer based on nitrile-butadiene rubber due to the presence of nitrogen-containing groups in the polymer structure, which leads to a reduction in consumption rates in the manufacture of fire-resistant products and an increase in the antipyretic properties of the product.

Настоящее изобретение относится к галогенированному сополимеру сопряженного диена и акрилонитрила, а также к смеси сопряженного диена и акрилонитрила с сополимером сопряженного диена и моновинилароматического углеводорода и способу производства заявленных продуктов.The present invention relates to a halogenated copolymer of conjugated diene and acrylonitrile, as well as a mixture of conjugated diene and acrylonitrile with a copolymer of conjugated diene and monovinyl aromatic hydrocarbon and a method for producing the claimed products.

Сополимер сопряженного диена и акрилонитрила имеет средневесовую молекулярную массу 50-200 тыс. а.е.м., предпочтительно 60-150 тыс. а.е.м., более предпочтительно 70-100 тыс. а.е.м. Содержание блока акрилонитрила по меньшей мере 20% масс, предпочтительно по меньшей мере 25 мас. %, более предпочтительно 30 мас. % в расчете на общую массу сополимера.The copolymer of conjugated diene and acrylonitrile has a weight average molecular weight of 50-200 thousand amu, preferably 60-150 thousand amu, more preferably 70-100 thousand amu. The acrylonitrile block content is at least 20% by weight, preferably at least 25% by weight. %, more preferably 30 wt. % based on the total weight of the copolymer.

Сополимер сопряженного диена и моновинилароматического углеводорода имеет средневесовую молекулярную массу 50-150 тыс. а.е.м., предпочтительно 60-130 тыс.а.е.м., более предпочтительно 70-120 тыс. а.е.м. Содержание блока моновинилароматического углеводорода по меньшей мере 20% масс, предпочтительно по меньшей мере 25 мас. %, более предпочтительно 30 мас. % в расчете на общую массу сополимера.The copolymer of a conjugated diene and a monovinyl aromatic hydrocarbon has a weight average molecular weight of 50-150 thousand amu, preferably 60-130 thousand amu, more preferably 70-120 thousand amu. The content of the monovinyl aromatic hydrocarbon block is at least 20% by weight, preferably at least 25 wt. %, more preferably 30 wt. % based on the total weight of the copolymer.

Получаемый галогенированный диенсодержащий сополимер содержит по меньшей мере 20 мас. %, предпочтительно по меньшей мере 50 мас. %, более предпочтительно 75 мас. % и более галогенированных групп в расчете на общую массу сополимера.The resulting halogenated diene-containing copolymer contains at least 20 wt. %, preferably at least 50 wt. %, more preferably 75 wt. % or more halogenated groups based on the total weight of the copolymer.

В соответствии с настоящим изобретением получаемый галогенированный полимер на основе бутадиен-нитрильного каучука представляет собой термостойкий галогенированный диенсодержащий сополимер, который характеризуется температурой 5%-ой потери массы по меньшей мере 230°С, предпочтительно, по меньшей мере 245°С, более предпочтительно по меньшей мере 265°С.According to the present invention, the resulting halogenated nitrile rubber polymer is a heat-stable halogenated diene-containing copolymer which has a 5% weight loss temperature of at least 230° C., preferably at least 245° C., more preferably at least at least 265°C.

Получаемый галогенированный полимер на основе бутадиен-нитрильного каучука имеет средний размер гранул по большей мере 50 мкм, предпочтительно по большей мере 30 мкм, наиболее предпочтительно по большей мере 20 мкм.The resulting halogenated nitrile rubber polymer has an average granule size of at least 50 microns, preferably at least 30 microns, most preferably at least 20 microns.

Структурные формулы:Structural formulas:

ГдеWhere

x - галогенированный блок бутадиена y - блок акрилонитрилаx - halogenated butadiene block y - acrylonitrile block

ГдеWhere

x - блок винилбезолаx - vinyl bezol block

y, z - галогенированный блок бутадиенаy, z - halogenated butadiene block

n - блок акрилонитрила.n - acrylonitrile block.

Для реализации настоящего изобретения галогенированный полимер на основе бутадиен-нитрильного каучука по настоящему изобретению может быть получен способом, который включает следующие стадии:To practice the present invention, the halogenated nitrile rubber polymer of the present invention can be produced by a process that includes the following steps:

a) стадию растворения (необязательно): растворение исходного сополимера/смеси полимеров в углеводородном растворителе, при этом исходный сополимер необязательно подвергают предварительному измельчению перед указанным растворением;a) dissolution step (optional): dissolving the starting copolymer/polymer mixture in a hydrocarbon solvent, wherein the starting copolymer is optionally subjected to pre-grinding prior to said dissolution;

b) стадию галогенирования: добавление растворенного сополимера со стадии а) к галогенирующему агенту (или наоборот);b) halogenation step: adding the dissolved copolymer from step a) to the halogenating agent (or vice versa);

c) стадию нейтрализации и разделения: добавление водного раствора нейтрализующего реагента к полученной на стадии b) реакционной массе и разделение водного и органического слоев;c) neutralization and separation stage: adding an aqueous solution of a neutralizing reagent to the reaction mass obtained in stage b) and separating the aqueous and organic layers;

d) стадию выделения: осаждение или дегазация галогенированного сополимера из органического слоя, полученного на стадии (с);d) separation step: precipitation or degassing of the halogenated copolymer from the organic layer obtained in step (c);

e) стадию фильтрации и осушки выделенного на стадии (d) галогенированного сополимера.e) the step of filtering and drying the halogenated copolymer isolated in step (d).

Краткое описание чертежейBrief description of drawings

На фигуре 1 представлена блок-схема получения заявленного соединения. Цифрами на фигуре обозначены:Figure 1 shows a block diagram of the preparation of the claimed compound. The numbers on the figure indicate:

1 - блок растворения исходного блок-сополимера1 - block for dissolving the initial block copolymer

2 - блок галогенирования2 - halogenation block

3 - блок нейтрализации (при необходимости)3 - neutralization block (if necessary)

4 - блок промывки и разделения реакционной смеси4 - block for washing and separating the reaction mixture

5 - блок выделения Осуществление изобретения.5 - selection block Implementation of the invention.

Заявленное соединение может быть получено при соблюдении следующего порядка действий:The claimed connection can be obtained by following the following procedure:

Стадия а) растворениеStage a) dissolution

На указанной стадии происходит растворение исходного сополимера в углеводородном растворителе. Исходный сополимер необязательно может быть подвергнут предварительному измельчению перед растворением.At this stage, the initial copolymer is dissolved in a hydrocarbon solvent. The starting copolymer may optionally be pre-comminuted before dissolution.

Измельчение исходного сополимера сопряженного можно осуществлять любыми способами, известными из уровня техники, например, с помощью дробилок (ножевые, молотковые, роторные), мельниц (струйные, шнековые), и т.п.Grinding of the initial conjugated copolymer can be carried out by any methods known from the prior art, for example, using crushers (knife, hammer, rotary), mills (jet, screw), etc.

Растворение исходного сополимера может происходить при перемешивании. Перемешивание может осуществляться любым способом, известным из уровня техники, например, с использованием аппарата с мешалкой, статического смесителя. Перемешивание может происходить при температуре от 10 до 50°С, предпочтительно от 15 до 40°С, более предпочтительно от 20 до 30°С.Dissolution of the starting copolymer can occur with stirring. Mixing can be carried out by any method known from the prior art, for example, using an apparatus with a stirrer, a static mixer. Mixing can take place at a temperature of from 10 to 50°C, preferably from 15 to 40°C, more preferably from 20 to 30°C.

Подходящими растворителями могут быть, но не ограничиваются ими, углеводородные растворители, предпочтительно имеющие чистоту 99% и более, и представляющие собой простые эфиры, например, тетрагидрофуран, галогенированные насыщенные алифатические углеводороды, например, тетрахлорид углерода, хлороформ, дибромметан, дихлорметан, 1,2-дихлорэтан, циклоалифатические углеводороды, например, циклогексан, ароматические углеводороды, например, толуол, галогенированные ароматические углеводороды, например, бромбензол, хлорбензол и дихлорбензол. Предпочтительными углеводородными растворителями являются такие, которые являются жидкими в условиях галогенирования исходного сополимера, и который не вступает в реакцию с модифицирующей системой или исходным сополимером. Предпочтительно в качестве растворителя используют, хлороформ, дихлорметан, дихлорэтан, толуол, наиболее предпочтительно используют хлороформ, дихлорметан.Suitable solvents may include, but are not limited to, hydrocarbon solvents, preferably having a purity of 99% or greater, and being ethers, for example, tetrahydrofuran, halogenated saturated aliphatic hydrocarbons, for example, carbon tetrachloride, chloroform, dibromomethane, dichloromethane, 1,2 -dichloroethane, cycloaliphatic hydrocarbons, for example cyclohexane, aromatic hydrocarbons, for example toluene, halogenated aromatic hydrocarbons, for example bromobenzene, chlorobenzene and dichlorobenzene. Preferred hydrocarbon solvents are those that are liquid under the conditions of halogenation of the starting copolymer, and which do not react with the modifying system or the starting copolymer. Preferably, the solvent used is chloroform, dichloromethane, dichloroethane, toluene, most preferably chloroform, dichloromethane is used.

Массовое соотношение углеводородного растворителя к исходному сополимеру может составлять от 5:1 до 30:1, предпочтительно от 8:1 до 20:1, более предпочтительно от 12:1 до 15:1.The weight ratio of hydrocarbon solvent to starting copolymer may be from 5:1 to 30:1, preferably from 8:1 to 20:1, more preferably from 12:1 to 15:1.

Время процесса растворения может составлять не более 60 мин.The dissolution process can take no more than 60 minutes.

Полученная в результате описанной выше стадии растворения масса представляет собой раствор исходного сополимера в углеводородном растворителе.The mass obtained as a result of the dissolution step described above is a solution of the original copolymer in a hydrocarbon solvent.

Стадия b) галогенированияStage b) halogenation

На стадии b) модификации осуществляют добавление полученного на стадии а) раствора исходного сополимера в углеводородном растворителе к галогенирующему агенту (или наоборот, раствор галогена к раствору сополимера).At stage b) the modification involves adding the solution of the original copolymer obtained in stage a) in a hydrocarbon solvent to a halogenating agent (or vice versa, a halogen solution to a copolymer solution).

В качестве галогена в галогенирующем агенте могут быть использованы хлор, фтор, бром или йод. Предпочтительно используют бром, так как получаемые йодсодержащие и хлорсодержащие модифицированные сополимеры являются менее стабильными во времени и термостабильны, чем бромсодержащие.Chlorine, fluorine, bromine or iodine can be used as the halogen in the halogenating agent. It is preferable to use bromine, since the resulting iodine-containing and chlorine-containing modified copolymers are less stable over time and thermally stable than bromine-containing ones.

В качестве галогенирующего агента может быть использован молекулярный бром (Вr2) как таковой, а также в виде раствора в углеводородном растворителе с содержанием брома от 50 мас. % до 70 мас. %, более предпочтительно не более 60 мас. %, наиболее предпочтительно не более 50 мас. %.As a halogenating agent, molecular bromine (Br2) can be used as such, as well as in the form of a solution in a hydrocarbon solvent with a bromine content of 50 wt. % up to 70 wt. %, more preferably no more than 60 wt. %, most preferably no more than 50 wt. %.

Подходящими галогенирующими агентами также являются, но не ограничиваются ими, бромиды четвертичного аммония, например, фенилтриэтиламмоний бромид, бензилтриметиламмоний бромид, тетраметиламмоний бромид, тетраэтиламмоний бромид, тетрапропиламмоний бромид, тетра-н-бутиламмоний бромид, и бромиды четвертичного фосфония, например, тетраметилфосфоний бромид, тетраэтилфосфоний бромид, тетрапропиламмоний бромид, тетра-н-бутил-аммоний трибромид, или их смеси.Suitable halogenating agents also include, but are not limited to, quaternary ammonium bromides, for example, phenyltriethylammonium bromide, benzyltrimethylammonium bromide, tetramethylammonium bromide, tetraethylammonium bromide, tetrapropylammonium bromide, tetra-n-butylammonium bromide, and quaternary phosphonium bromides, for example, tetramethylphosphonium bro mid, tetraethylphosphonium bromide, tetrapropylammonium bromide, tetra-n-butyl-ammonium tribromide, or mixtures thereof.

Предпочтительно в качестве галогенирующего агента используют смесь молекулярного брома (Вr2) и бромидов четвертичного аммония или бромидов четвертичного фосфония. Использование бромида четвертичного аммония или бромида четвертичного фосфония позволяет избежать существенного замещения водорода на бром у третичных и/или аллильных атомов углерода, которое, в свою очередь, оказывает влияние на термостойкость получаемого галогенированного сополимера.Preferably, a mixture of molecular bromine (Br2) and quaternary ammonium bromides or quaternary phosphonium bromides is used as the halogenating agent. The use of quaternary ammonium bromide or quaternary phosphonium bromide avoids significant substitution of hydrogen with bromine at tertiary and/or allylic carbon atoms, which, in turn, affects the thermal stability of the resulting halogenated copolymer.

Мольное соотношение исходного сополимера и галогенирующего агента может составлять от 1:1,5 до 1:5, более предпочтительно от 1:2 до 1:4, наиболее предпочтительно от 1:2,5 до 1:3. Соотношение выбирают таким образом, чтобы обеспечить достижение водородного показателя не более 5,5.The molar ratio of the starting copolymer to the halogenating agent may be from 1:1.5 to 1:5, more preferably from 1:2 to 1:4, most preferably from 1:2.5 to 1:3. The ratio is chosen in such a way as to ensure the achievement of a pH value of no more than 5.5.

Стадия галогенирования по изобретению может быть осуществлена при температуре от -5 до 50°С, предпочтительно от 5 до 45°С, более предпочтительно от 10 до 30°С, и атмосферном давлении.The halogenation step of the invention can be carried out at a temperature of -5 to 50°C, preferably 5 to 45°C, more preferably 10 to 30°C, and atmospheric pressure.

Время стадии модификации может быть любым удобным временем, достаточным для достижения необходимой степени модификации исходного блок-сополимера, описанной выше. Предпочтительно время модификации составляет по меньшей мере 15 мин, по меньшей мере 20 мин, по меньшей мере 25 мин, по меньшей мере 30 мин, по меньшей мере 45 мин, по меньшей мере 60 мин, по меньшей мере 120 мин.The time of the modification step can be any convenient time sufficient to achieve the desired degree of modification of the starting block copolymer described above. Preferably, the modification time is at least 15 minutes, at least 20 minutes, at least 25 minutes, at least 30 minutes, at least 45 minutes, at least 60 minutes, at least 120 minutes.

Получаемая на стадии b) масса содержит целевой продукт - галогенированный сополимер и растворитель.The mass obtained at stage b) contains the target product - a halogenated copolymer and a solvent.

Стадия с) нейтрализация и разделениеStage c) neutralization and separation

Стадию нейтрализации проводят при нарушении соотношения исходного сополимера и галогенирующего агента и достижения водородного показателя менее 5,5.The neutralization stage is carried out when the ratio of the original copolymer and the halogenating agent is violated and the pH value is less than 5.5.

Стадия с) включает нейтрализацию полученной на стадии b) реакционной массы, содержащей раствор галогенированного сополимера, путем добавления раствора нейтрализующего агента, с последующей промывкой нейтрализованной реакционной массы водой и разделением водного слоя и органического слоя, содержащего галогенированный сополимер.Step c) involves neutralizing the reaction mass containing the halogenated copolymer solution obtained in step b) by adding a solution of a neutralizing agent, followed by washing the neutralized reaction mass with water and separating the aqueous layer and the organic layer containing the halogenated copolymer.

В качестве нейтрализующего агента могут быть использованы известные из уровня техники водные основные растворы, но не ограничиваются ими, например, растворы гидроксида натрия, тиосульфата натрия, бисульфита натрия, карбоната натрия. Предпочтительно используют водный раствор гидроксида натрия.As a neutralizing agent, aqueous basic solutions known from the prior art can be used, but are not limited to them, for example, solutions of sodium hydroxide, sodium thiosulfate, sodium bisulfite, sodium carbonate. Preferably, an aqueous sodium hydroxide solution is used.

Мольное соотношение нейтрализующего агента и добавленного на стадии b) галогена в модифицирующей системе обычно может составлять от 1:1 до 3:1, предпочтительно от 1:1 до 2:1, более предпочтительно 1:1. Соотношении выбирают таким образом, чтобы обеспечить достижение водородного показателя не менее 7,5.The molar ratio of the neutralizing agent to the halogen added in step b) in the modifying system can typically be from 1:1 to 3:1, preferably from 1:1 to 2:1, more preferably 1:1. The ratio is chosen in such a way as to ensure the achievement of a pH value of at least 7.5.

Предпочтительно, процесс нейтрализации осуществляют при температуре от 15 до 50°С, предпочтительно от 20 до 40°С, более предпочтительно от 25 до 30°С, и атмосферном давлении.Preferably, the neutralization process is carried out at a temperature of 15 to 50°C, preferably 20 to 40°C, more preferably 25 to 30°C, and atmospheric pressure.

Промывка водой может быть осуществлена с использованием по меньшей мере однократного, предпочтительно по меньшей мере двухкратного, более предпочтительно по меньшей мере трехкратного избытка воды по отношению к объему реакционной массы, подвергнутой нейтрализации, в результате чего происходит разделение реакционной массы на два слоя: органический слой, содержащий галогенированный сополимер, и водный слой. Промывку предпочтительно проводить с контролем водородного показателя промывочной воды. Водородный показатель должен быть не более 8,0.Washing with water can be carried out using at least one, preferably at least two, more preferably at least three times excess of water relative to the volume of the reaction mass subjected to neutralization, resulting in the separation of the reaction mass into two layers: an organic layer, containing a halogenated copolymer, and an aqueous layer. It is preferable to carry out washing with control of the pH value of the washing water. The pH value should be no more than 8.0.

Разделение органического и водного слоев может быть осуществлено с помощью любого оборудования, известного из уровня техники, например, с использованием делительной воронки, сепаратора, отстойника. В промышленности разделение слоев возможно осуществлять при помощи плотномеров.Separation of the organic and aqueous layers can be carried out using any equipment known from the prior art, for example, using a separating funnel, separator, settling tank. In industry, layer separation can be carried out using density meters.

Стадия d) выделениеStage d) isolation

В том случае, когда стадия d) выделения представляет собой процесс осаждения получаемого галогенированного сополимера: для осаждения галогенированного сополимера, к полученному на стадии с) органическому слою добавляют спирт-осадитель в массовом соотношении спирт-осадительталогенированный сополимер от 1 до 10, предпочтительно от 5 до 15, более предпочтительно от 4 до 5.In the case where the isolation step d) is a process of precipitation of the resulting halogenated copolymer: to precipitate the halogenated copolymer, a precipitating alcohol is added to the organic layer obtained in step c) in a weight ratio of alcohol to precipitant halogenated copolymer from 1 to 10, preferably from 5 to 15, more preferably 4 to 5.

Подходящими спиртами-осадителями могут быть, но не ограничиваются ими, алифатические спирты с числом атомов углерода от 1 до 4. Примерами таких спиртов являются, но не ограничиваются ими, метанол, этанол, пропанол, изопропанол, бутанол, изобутанол. Предпочтительно в качестве спирта-осадителя используют метанол и этанол.Suitable precipitant alcohols include, but are not limited to, aliphatic alcohols having 1 to 4 carbon atoms. Examples of such alcohols include, but are not limited to, methanol, ethanol, propanol, isopropanol, butanol, isobutanol. Preferably, methanol and ethanol are used as the precipitating alcohol.

В том случае, когда стадия d) выделения представляет собой дегазацию получаемого галогенированного сополимера, на стадии d) выделения осуществляют добавление воды к полученному на стадии с) органическому слою с последующей отгонкой смеси вода-растворитель при повышенной температуре и пониженном давлении с целью выделения целевого продукта и удаления из него воды и/или ее паров, растворителя и/или его паров.In the case where the isolation step d) is the degassing of the resulting halogenated copolymer, the isolation step d) involves adding water to the organic layer obtained in step c) followed by distilling off the water-solvent mixture at elevated temperature and reduced pressure to isolate the target product and removing from it water and/or its vapors, solvent and/or its vapors.

В контексте настоящего изобретения вода может представлять собой, но не ограничивается этим, дистиллированную, деионизированную, деминерализированную, осмотическую, бидистиллированную воду.In the context of the present invention, the water may be, but is not limited to, distilled, deionized, demineralized, osmotic, bidistilled water.

При этом объемное отношение добавляемая вода:органический слой может составлять от 5:1 до 0,1:1, предпочтительно от 3:1 до 1:1, более предпочтительно 2:1.In this case, the volume ratio of added water:organic layer can be from 5:1 to 0.1:1, preferably from 3:1 to 1:1, more preferably 2:1.

Температура воды при добавлении ее в систему может составлять не более 30°С, предпочтительно не более 25°С, более предпочтительно не более 20°С.The temperature of the water when added to the system may be no more than 30°C, preferably no more than 25°C, more preferably no more than 20°C.

Дегазацию можно осуществлять в любом подходящем оборудовании, известном из уровня техники, в частности, в аппаратах, в которых обеспечивается хорошее перемешивание, теплообмен и поддержание пониженного давления. Примерами таких аппаратов являются, но не ограничиваются ими аппараты с мешалкой непрерывного или периодического действия, снабженные рубашкой или используют аппарат распылительной сушки.Degassing can be carried out in any suitable equipment known in the art, in particular in devices that provide good mixing, heat exchange and maintenance of reduced pressure. Examples of such apparatus include, but are not limited to, continuous or batch agitator, jacketed, or spray drying apparatus.

Температура стадии дегазации может составлять от 20 до 200°С, предпочтительно от 50 до 180°С, наиболее предпочтительно от 80 до 150°С.The temperature of the degassing step may be from 20 to 200°C, preferably from 50 to 180°C, most preferably from 80 to 150°C.

Давление на стадии дегазации может поддерживаться на уровне менее 800 мбар, предпочтительно менее 300 мбар, более предпочтительно менее 100 мбар.The pressure in the degassing step can be maintained at less than 800 mbar, preferably less than 300 mbar, more preferably less than 100 mbar.

Предпочтительно время стадии дегазации составляет по меньшей мере 30 мин, более предпочтительно по меньшей мере 60 мин, наиболее предпочтительно по меньшей мере 120 мин.Preferably, the time of the degassing step is at least 30 minutes, more preferably at least 60 minutes, most preferably at least 120 minutes.

Стадия е) фильтрации и осушки (после выделения осаждением)Stage e) filtration and drying (after isolation by precipitation)

На стадии е) для очистки галогенированного сополимера от остатков растворителя и спирта-осадителя проводят фильтрацию в любых известных из уровня техники аппаратах, например, в фильтрах, снабженных пористыми фильтровальными перегородками, нутч-фильтрах и т.д.At stage e) to purify the halogenated copolymer from residual solvent and precipitant alcohol, filtration is carried out in any apparatus known from the prior art, for example, in filters equipped with porous filter partitions, suction filters, etc.

Фильтрацию галогенированного сополимера можно проводить при температуре от 20 до 40°С включительно.Filtration of the halogenated copolymer can be carried out at temperatures from 20 to 40°C inclusive.

С целью удаления из полученного галогенированного сополимера воды и/или ее паров, растворителя и/или его паров проводят процесс осушки указанного сополимера. Процесс осушки галогенированного сополимера можно производить физическими методами, обычно используемыми для разделения и очистки органических веществ (отгонка растворителя при пониженном давлении, сушка в вакуумном сушильном шкафу и т.д.), а также с помощью осушающих реагентов, которые удаляют влагу вследствие адсорбции, образования гидратов или химической реакции с водой и растворителями.In order to remove water and/or its vapors, solvent and/or its vapors from the resulting halogenated copolymer, the process of drying the said copolymer is carried out. The process of drying a halogenated copolymer can be carried out using physical methods usually used for the separation and purification of organic substances (solvent distillation under reduced pressure, drying in a vacuum oven, etc.), as well as using drying reagents that remove moisture due to adsorption, formation hydrates or chemical reactions with water and solvents.

Осушку галогенированного сополимера можно проводить в любых известных из уровня техники сушильных аппаратах, например, в барабанных сушилках, распылительных сушилках и др.Drying of the halogenated copolymer can be carried out in any drying apparatus known from the prior art, for example, drum dryers, spray dryers, etc.

Предпочтительно осушку осуществляют при температуре от 50 до 105°С и давлении от 1 до 20 кПа.Preferably, drying is carried out at a temperature from 50 to 105°C and a pressure from 1 to 20 kPa.

Полученное соединение позволяет обеспечить достижение заявленного технического результата. Заявителем были проведены исследования как состава галогенированного сополимера во всех заявленных диапазонах температур/соотношений, так и его свойств. Для определения полноты галогенирования и эффективности антипирирующих свойств сополимер проходит тест на определение непредельности.The resulting connection makes it possible to achieve the stated technical result. The applicant conducted studies of both the composition of the halogenated copolymer in all declared temperature/ratio ranges and its properties. To determine the completeness of halogenation and the effectiveness of antipyretic properties, the copolymer undergoes an unsaturation test.

Основные методы исследования:Basic research methods:

Термогравиметрический анализ (ТГА)Thermogravimetric analysis (TGA)

С целью определения термостойкости получаемого модифицированного диенсодержащего сополимера осуществляли измерение температуры 5%-ой потери массы путем исследования термического поведения образцов сополимера методом синхронного термического анализа (СТА) (совмещенные методы дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК) и термогравиметрии (ТГ)) в соответствии с ISO11358.In order to determine the thermal stability of the resulting modified diene-containing copolymer, the temperature of 5% mass loss was measured by studying the thermal behavior of copolymer samples using synchronous thermal analysis (STA) (combined differential scanning calorimetry (DSC) and thermogravimetry (TG) methods) in accordance with ISO11358.

Условия эксперимента: инертная атмосфера (аргон) в температурном диапазоне от 30°С до 600°С, скорость нагрева - 20°С/мин.Experimental conditions: inert atmosphere (argon) in the temperature range from 30°C to 600°C, heating rate - 20°C/min.

Гель-проникающая хроматография (ГПХ)Gel Permeation Chromatography (GPC)

Молекулярно-массовые характеристики образцов исходного диенсодержащего сополимера и модифицированного диенсодержащего сополимера определяли методом низкотемпературной ГПХ в соответствии с ISO16014-3 на жидкостном хроматографе, детектор - рефрактометрический.The molecular weight characteristics of the samples of the original diene-containing copolymer and the modified diene-containing copolymer were determined by low-temperature GPC in accordance with ISO16014-3 on a liquid chromatograph with a refractometric detector.

Условия проведения анализа: элюент - тетрагидрофуран; температура растворения и измерения - 40°С, скорость потока элюента 1,0 мл/мин; колонка PLgel Mixed-C (2-3 шт). Расчет проводили по относительной калибровке по полистирольным стандартам с использованием констант Марка-Хаувинка для сополимера К=0,000374, а=0,699.Analysis conditions: eluent - tetrahydrofuran; dissolution and measurement temperature - 40°C, eluent flow rate 1.0 ml/min; column PLgel Mixed-C (2-3 pcs). The calculation was carried out using relative calibration using polystyrene standards using the Mark-Houwink constants for the copolymer K = 0.000374, a = 0.699.

Тест на определение непредельностиUnsaturation test

Определение основано на присоединении йода по месту двойных связей антипирена/каучука в присутствии трихлоруксусной кислоты и ртути уксуснокислой окисной. Раствор должен оставаться темно-коричневым.The determination is based on the addition of iodine at the site of the fire retardant/rubber double bonds in the presence of trichloroacetic acid and mercuric acetate. The solution should remain dark brown.

Определение времени свободного горения плит полистиролаDetermining the free burning time of polystyrene slabs

Определение времени свободного горения проводят по ОСТ 301-05-202-92Е (п.4.8 нормативного акта).Determination of free burning time is carried out according to OST 301-05-202-92E (clause 4.8 of the normative act).

Результаты лабораторных исследований занесены в таблицу:The results of laboratory tests are listed in the table:

Пример 1 описывает получение галогенированного полимера на основе бутадиен-нитрильного каучука согласно изобретению. Полученный замедлитель горения обладает высокой термостабильностью (264°С), совместим со стиролом и эффективно работает в полистирольных композициях (время свободного горения 1 с).Example 1 describes the preparation of a halogenated polymer based on nitrile rubber according to the invention. The resulting flame retardant has high thermal stability (264°C), is compatible with styrene, and works effectively in polystyrene compositions (free burning time 1 s).

Пример 2 (сравнительный) описывает получение галогенированного полимера на основе бутадиен-нитрильного каучука с уменьшенным количеством растворителя. В этом случаем галогенирование продукта не происходит, образуется вязкая реакционная масса, которую невозможно выделить в продукт.Example 2 (comparative) describes the preparation of a halogenated polymer based on nitrile rubber with a reduced amount of solvent. In this case, halogenation of the product does not occur; a viscous reaction mass is formed, which cannot be separated into the product.

Пример 3 (сравнительный) описывает получение галогенированного полимера на основе бутадиен-нитрильного каучука с увеличенным количеством растворителя. В этом случаем увеличение количества растворителя не приводит к ухудшению свойств продукта, но является избыточным с экономической точки зрения.Example 3 (comparative) describes the preparation of a halogenated polymer based on nitrile rubber with an increased amount of solvent. In this case, increasing the amount of solvent does not lead to a deterioration in the properties of the product, but is excessive from an economic point of view.

Пример 4 (сравнительный) описывает получение галогенированного полимера на основе бутадиен-нитрильного каучука при увеличенном количестве галогена (брома) до рН 2,0. При этом получаемый продукт не растворим в стироле из-за связки звеньев молекул в широкоячеистую трехмерную сетку (сшивка полимера). Продукт невозможно использовать по назначению.Example 4 (comparative) describes the preparation of a halogenated polymer based on nitrile rubber with an increased amount of halogen (bromine) to pH 2.0. In this case, the resulting product is insoluble in styrene due to the binding of molecular units into a wide-mesh three-dimensional network (polymer cross-linking). The product cannot be used for its intended purpose.

Пример 5 (сравнительный) описывает получение галогенированного полимера на основе бутадиен-нитрильного каучука с выделение продукта методом дегазации/распылительной сушкой. В этом случаем метод выделения не приводит к ухудшению свойств продукта.Example 5 (comparative) describes the preparation of a halogenated nitrile rubber polymer using degassing/spray drying. In this case, the isolation method does not lead to a deterioration in the properties of the product.

Пример 6 и 7 (сравнительный) описывает получение галогенированного полимера на основе бутадиен-нитрильного каучука в смеси сопряженного диена и акрилонитрила с сополимером сопряженного диена и моновинилароматического углеводорода. Получаемые продукты имеют высокую совместимость со стиролом и могут применяться в технологиях получения вспенивающегося полистирола.Examples 6 and 7 (comparative) describe the preparation of a halogenated polymer based on nitrile butadiene rubber in a mixture of conjugated diene and acrylonitrile with a copolymer of conjugated diene and monovinyl aromatic hydrocarbon. The resulting products are highly compatible with styrene and can be used in technologies for producing expanded polystyrene.

Claims (17)

1. Галогенированный полимер на основе бутадиен-нитрильного каучука представляет собой термостойкий галогенированный диенсодержащий сополимер, который содержит от 20 мас.% до 75 мас.% галогенированных групп в расчете на общую массу сополимера, характеризуется температурой 5%-ой потери массы от 230°С до 265°С, средневесовая молекулярная масса 50-200 тыс. а.е.м., содержание остаточных двойных связей по меньшей мере 0,5 мас.% в расчете на общую массу сополимера, температура размягчения не менее 120°С, имеет средний размер гранул от 20 мкм.1. Halogenated polymer based on nitrile butadiene rubber is a heat-resistant halogenated diene-containing copolymer, which contains from 20 wt.% to 75 wt.% halogenated groups based on the total weight of the copolymer, characterized by a temperature of 5% weight loss from 230°C up to 265°C, weight average molecular weight 50-200 thousand amu, content of residual double bonds of at least 0.5 wt.% based on the total mass of the copolymer, softening temperature of at least 120°C, has an average granule size from 20 microns. 2. Галогенированный полимер на основе бутадиен-нитрильного каучука по п. 1, отличающийся тем, что имеет средний размер гранул от 50 мкм.2. A halogenated polymer based on nitrile butadiene rubber according to claim 1, characterized in that it has an average granule size of 50 microns. 3. Способ получения галогенированного полимера на основе бутадиен-нитрильного каучука по пп. 1, 2, включающий следующие стадии:3. A method for producing a halogenated polymer based on nitrile butadiene rubber according to claims. 1, 2, including the following stages: а) растворяют исходный сополимер в углеводородном растворителе путем перемешивания при температуре от 10 до 50°С, при этом массовое соотношение углеводородного растворителя к исходному сополимеру может составлять от 5:1 до 30:1, время процесса растворения составляет от 10 до 60 минут; a) dissolve the original copolymer in a hydrocarbon solvent by stirring at a temperature from 10 to 50°C, while the mass ratio of the hydrocarbon solvent to the original copolymer can be from 5:1 to 30:1, the dissolution process time is from 10 to 60 minutes; b) осуществляют галогенирование путем добавления полученного на стадии a) раствора исходного сополимера в углеводородном растворителе к галогенирующему агенту, мольное соотношение исходного сополимера и галогенирующего агента составляет от 1:1,5 до 1:5, соотношение выбирают таким образом, чтобы обеспечить достижение водородного показателя не более 5,5; галогенирование осуществляют при температуре от 0 до 50°С, время процесса составляет от 15 до 120 минут, при этом полученная масса содержит галогенированный сополимер и растворитель;b) carry out halogenation by adding the solution of the starting copolymer obtained in step a) in a hydrocarbon solvent to a halogenating agent, the molar ratio of the starting copolymer and the halogenating agent is from 1:1.5 to 1:5, the ratio is chosen in such a way as to ensure the achievement of the pH value no more than 5.5; halogenation is carried out at a temperature from 0 to 50°C, the process time ranges from 15 to 120 minutes, and the resulting mass contains a halogenated copolymer and a solvent; с) нейтрализуют полученную на стадии b) реакционную массу, содержащую раствор галогенированного сополимера, путем добавления водного раствора нейтрализующего агента, с последующей промывкой нейтрализованной реакционной массы водой и разделением водного слоя и органического слоя, содержащего галогенированный сополимер, при этом мольное соотношение нейтрализующего агента и добавленного на стадии b) галогена в модифицирующей системе составляет от 1:1 до 3:1, при этом соотношении выбирают таким образом, чтобы обеспечить достижение водородного показателя не менее 7,5; процесс нейтрализации осуществляют при температуре от 15 до 50°С, при этом нейтрализация осуществляется с использованием по меньшей мере однократного избытка воды по отношению к объему реакционной массы, подвергнутой нейтрализации, в результате чего происходит разделение реакционной массы на два слоя: органический слой, содержащий галогенированный сополимер, и водный слой;c) neutralize the reaction mass obtained in step b) containing a solution of halogenated copolymer by adding an aqueous solution of a neutralizing agent, followed by washing the neutralized reaction mass with water and separating the aqueous layer and the organic layer containing the halogenated copolymer, the molar ratio of the neutralizing agent and the added at stage b) the halogen in the modifying system is from 1:1 to 3:1, with this ratio being chosen in such a way as to ensure the achievement of a pH value of at least 7.5; the neutralization process is carried out at a temperature from 15 to 50°C, while neutralization is carried out using at least a one-fold excess of water relative to the volume of the reaction mass subjected to neutralization, resulting in the division of the reaction mass into two layers: an organic layer containing a halogenated copolymer, and an aqueous layer; d) выделяют галогенированный сополимер путем осаждения, для осаждения галогенированного сополимера к полученному на стадии c) органическому слою добавляют спирт-осадитель в массовом соотношении спирт-осадитель: галогенированный сополимер от 1 до 10;d) the halogenated copolymer is isolated by precipitation; to precipitate the halogenated copolymer, an alcohol-precipitant is added to the organic layer obtained in step c) in a mass ratio of alcohol-precipitant: halogenated copolymer from 1 to 10; е) фильтруют галогенированный сополимер при температуре от 20 до 40°С включительно и осуществляют осушку сополимера при температуре от 50 до 105°С и давлении от 1 до 20 кПа.f) filter the halogenated copolymer at a temperature from 20 to 40°C inclusive and dry the copolymer at a temperature from 50 to 105°C and a pressure from 1 to 20 kPa. 4. Способ получения галогенированного полимера на основе бутадиен-нитрильного каучука по п. 3, отличающийся тем, что на стадии а) исходный сополимер подвергается предварительному измельчению перед растворением.4. A method for producing a halogenated polymer based on nitrile butadiene rubber according to claim 3, characterized in that at stage a) the original copolymer is subjected to preliminary grinding before dissolution. 5. Способ получения галогенированного полимера на основе бутадиен-нитрильного каучука по п. 3 или 4, отличающийся тем, что в качестве растворителя на стадии а) применяется или хлороформ или дихлорметан или дихлорэтан или толуол.5. A method for producing a halogenated polymer based on nitrile butadiene rubber according to claim 3 or 4, characterized in that either chloroform or dichloromethane or dichloroethane or toluene is used as a solvent in step a). 6. Способ получения галогенированного полимера на основе бутадиен-нитрильного каучука по п. 3, или 4, или 5, отличающийся тем, что на стадии b) в качестве галогена в галогенирующем агенте используется хлор, фтор, бром или йод.6. A method for producing a halogenated polymer based on nitrile butadiene rubber according to claim 3, or 4, or 5, characterized in that at stage b) chlorine, fluorine, bromine or iodine is used as a halogen in the halogenating agent. 7. Способ получения галогенированного полимера на основе бутадиен-нитрильного каучука по п. 3, или 4, или 5, отличающийся тем, что на стадии b) в качестве галогена в галогенирующем агенте используется раствор молекулятрного брома в углеводородном растворителе с содержанием брома от 50% до 70 мас.%.7. A method for producing a halogenated polymer based on nitrile butadiene rubber according to claim 3, or 4, or 5, characterized in that at stage b) a solution of molecular bromine in a hydrocarbon solvent with a bromine content of 50% is used as a halogen in the halogenating agent up to 70 wt.%. 8. Способ получения галогенированного полимера на основе бутадиен-нитрильного каучука по п. 3, или 4, или 5, отличающийся тем, что на стадии b) в качестве галогена в галогенирующем агенте используют бромид четвертичного аммония.8. A method for producing a halogenated polymer based on nitrile butadiene rubber according to claim 3, or 4, or 5, characterized in that in step b) quaternary ammonium bromide is used as a halogen in the halogenating agent. 9. Способ получения галогенированного полимера на основе бутадиен-нитрильного каучука по п. 3, или 4, или 5, отличающийся тем, что на стадии b) в качестве галогена в галогенирующем агенте используют смесь молекулярного брома Br2 и бромидов четвертичного аммония или бромидов четвертичного фосфония.9. A method for producing a halogenated polymer based on nitrile butadiene rubber according to claim 3, or 4, or 5, characterized in that at stage b) a mixture of molecular bromine Br 2 and quaternary ammonium bromides or quaternary bromides is used as a halogen in the halogenating agent phosphonium. 10. Способ получения галогенированного полимера на основе бутадиен-нитрильного каучука по п. 3, или 4, или 5, или 6, или 7, или 8, или 9, отличающийся тем, что на стадии с) в качестве нейтрализующего агента используется раствор гидроксида натрия или тиосульфата натрия или бисульфита натрия или карбоната натрия или их смеси. 10. A method for producing a halogenated polymer based on nitrile butadiene rubber according to claim 3, or 4, or 5, or 6, or 7, or 8, or 9, characterized in that at stage c) a hydroxide solution is used as a neutralizing agent sodium or sodium thiosulfate or sodium bisulfite or sodium carbonate or mixtures thereof. 11. Способ получения галогенированного полимера на основе бутадиен-нитрильного каучука по п. 3, или 4, или 5, или 6, или 7, или 8, или 9, или 10, отличающийся тем, что на стадии d) в качестве спирта-осадителя используют алифатические спирты с числом атомов углерода от 1 до 4. 11. A method for producing a halogenated polymer based on nitrile butadiene rubber according to claim 3, or 4, or 5, or 6, or 7, or 8, or 9, or 10, characterized in that at stage d) as an alcohol - The precipitant is aliphatic alcohols with the number of carbon atoms from 1 to 4. 12. Способ получения галогенированного полимера на основе бутадиен-нитрильного каучука по п. 3, или 4, или 5, или 6, или 7, или 8, или 9, или 10, или 11, отличающийся тем, что на стадии d) выделение представляет собой дегазацию получаемого галогенированного сополимера путем добавления воды к полученному на стадии c) органическому слою с последующей отгонкой смеси вода-растворитель при повышенной температуре и пониженном давлении с целью выделения целевого продукта и удаления из него воды и/или ее паров, растворителя и/или его паров, при этом объемное отношение добавляемая вода: органический слой составляет от 5:1 до 0,1:1, а температура воды при добавлении ее в систему составляет не более 30°С, температура дегазации составляет от 20 до 200°С, давление поддерживается на уровне менее 800 мбар, время дегазации составляет по меньшей мере 30 мин.12. A method for producing a halogenated polymer based on nitrile butadiene rubber according to claim 3, or 4, or 5, or 6, or 7, or 8, or 9, or 10, or 11, characterized in that at stage d) isolation represents the degassing of the resulting halogenated copolymer by adding water to the organic layer obtained in step c), followed by distillation of the water-solvent mixture at elevated temperature and reduced pressure in order to isolate the target product and remove water and/or its vapors, solvent and/or its vapor, while the volume ratio of added water: organic layer is from 5:1 to 0.1:1, and the temperature of water when adding it to the system is no more than 30°C, the degassing temperature is from 20 to 200°C, pressure maintained at less than 800 mbar, degassing time is at least 30 min.
RU2022119767A 2022-07-19 Halogenated polymer based on nitrile rubber and method for its production RU2803288C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2803288C1 true RU2803288C1 (en) 2023-09-12

Family

ID=

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU597687A1 (en) * 1976-03-09 1978-03-15 Предприятие П/Я В-2756 Brominated butadiene-nitrile rubber as fire-resistant additive to polymer compositions
RU2177956C1 (en) * 2000-05-22 2002-01-10 Открытое акционерное общество "Нижнекамскнефтехим" Brombutyl rubber production process
WO2016123263A8 (en) * 2015-01-30 2017-08-03 Dow Global Technologies Llc Method for producing brominated and halohydrated polymers
RU2732776C1 (en) * 2019-12-26 2020-09-22 Публичное акционерное общество "СИБУР Холдинг" Method of producing modified diene-containing (co)polymer

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU597687A1 (en) * 1976-03-09 1978-03-15 Предприятие П/Я В-2756 Brominated butadiene-nitrile rubber as fire-resistant additive to polymer compositions
RU2177956C1 (en) * 2000-05-22 2002-01-10 Открытое акционерное общество "Нижнекамскнефтехим" Brombutyl rubber production process
WO2016123263A8 (en) * 2015-01-30 2017-08-03 Dow Global Technologies Llc Method for producing brominated and halohydrated polymers
RU2732776C1 (en) * 2019-12-26 2020-09-22 Публичное акционерное общество "СИБУР Холдинг" Method of producing modified diene-containing (co)polymer

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2483088C2 (en) Bromated polymers as flame extinguishers and polymer systems containing said polymers
IL197019A (en) Process for brominating butadiene/vinyl aromatic copolymers
US20100004402A1 (en) Process for brominating butadiene/vinyl aromatic copolymers
JP6502510B2 (en) Process for producing brominated and halo-hydrated polymers
JP2011519992A (en) Two-stage process for brominating butadiene copolymers
CA2743023A1 (en) Toluene and styrene derived telomer distributions and brominated flame retardants produced therefrom
JP5789031B2 (en) Process for bromination of butadiene copolymers by addition of water or certain solvents
RU2803288C1 (en) Halogenated polymer based on nitrile rubber and method for its production
JP5624039B2 (en) Bromination process of unsaturated organic compounds using quaternary phosphonium tribromide as brominating agent
JP2013542281A (en) Method for recovering brominated styrene-butadiene copolymer from bromination reaction solution
RU2732776C1 (en) Method of producing modified diene-containing (co)polymer
CN111302907A (en) Preparation method of 4,4' -dibromodiphenyl ether
RU2808730C1 (en) Block copolymer of conjugated diene and monovinyl aromatic hydrocarbon, halogen-modified block copolymer based on it, method for producing a halogen-modified block copolymer, use of the modified block copolymer as a fire retardant and polystyrene-based material containing the fire retardant
RU2732675C1 (en) Method of producing modified diene-containing (co)polymer and use thereof as fire retardant
CN113260637B (en) Modified diene (co) polymers, method for the production thereof and use thereof as flame retardants
RU2782606C2 (en) Modified diene-containing (co)polymer, its production method, and use as flame retardant
WO2020139111A1 (en) Modified diene-containing (co)polymer, method for producing the same and use of the same as a flame retardant
RU2741967C1 (en) Method of producing modified diene-containing (co)polymer and use thereof as fire retardant
RU2795580C2 (en) Modified diene-containing (co)polymer, method of its production and application as a fire retardant
RU2794096C2 (en) Modified diene-containing (co)polymer, method of its production and application as a fire retardant
RU2802716C1 (en) Modified diene-containing (co)polymer and its use as a flame retardant in polymer and bituminous compositions
JP7142786B2 (en) Modified (co)polymers, methods for preparing same and uses thereof
WO2020139114A1 (en) Modified diene-containing (co)polymer, method for preparing thereof and use of the same as flame retardant
EA043961B1 (en) MODIFIED DIENE-CONTAINING (CO)POLYMER, METHOD OF ITS PRODUCTION AND APPLICATION AS A FIRE RETARDANT
WO2021216371A1 (en) Process for the preparation of brominated copolymers of conjugated dienes and styrenic monomers