CC BY
98
УДК 547.27.02
Г. К. Аминова (д. т. н., доц.), А. Р. Маскова (асс.), А. Е. Слепнев (асп.), Е. М. Абакачева (докторант), А. К. Мазитова (д.х.н., зав. каф.)
Синтез и некоторые свойства диэтоксиоктилфталатов
Уфимский государственный нефтяной технический университет, кафедра прикладной химии и физики, e-mail: [email protected] 450064, г. Уфа, ул. Космонавтов 1; тел.(347) 2282511
G. K.Aminova, A. R. Maskova, A. E. Slepnev, E. M. Abakacheva, A. K. Mazitova
Synthesis and some properties of diethoxyoctylphtalates
Ufa State Petroleum Technological University 1, Kosmonavtov Str, 450064, Ufa, Russia; рh. (347)2282511, e-mail: [email protected]
В работе приводятся результаты исследования методов получения и физико-химические свойства диэтоксиоктилфталатов.
Ключевые слова: амфотерные катализаторы; диэтоксиоктилфталаты; пластификаторы поли-винилхлорида; тетрабутоксититанат; фталатные пластификаторы.
В производстве синтетических полимеров и изделий из них наряду с мономерами и исходными веществами большую роль играют пластификаторы, способствующие процессу синтеза или улучшающие технические свойства получаемых полимеров и изделий из них. Среди продуктов, используемых в качестве добавок к полимерам, пластификаторы являются доминирующими.
В настоящее время известно более 300 пластификаторов различных видов, около 90% которых относится к группе сложноэфирных. Доминирующую часть этой группы составляют эфиры фталевой кислоты: фталаты занимают более 80% рынка, при этом свыше 90% производимых фталатов используется для пластификации поливинилхлорида. Во всем мире фталатные пластификаторы являются преимущественным типом по производству и потреблению '.
Несмотря на большое разнообразие химического состава соединений, применяемых в качестве пластификаторов, в связи с ростом их промышленного применения поиск веществ, обладающих пластифицирующими свойствами, является крайне важной и актуальной задачей. Большой вклад в решение этой задачи внёс в свое время профессор Вагиз Хамаевич Хамаев. Им были изучены вопросы получения пластификаторов на основе оксиалкилирован-
Дата поступления 03.09.09
In work results of research of methods of reception and physical and chemical properties of diethoyoctylphtalates are resulted.
Key words: catalysts; diethoxyoctylphtalates; phtalate softeners; softeners of polyvinylchloride; tetrabutoxytitanate.
ных спиртов (бутилового и промышленных фракций СЖС Cs-C6) с применением в качестве катализатора n-толуолсульфокислоты 2 .
Необходимо отметить, что традиционными промышленными катализаторами реакции этерификации служат серная кислота, бензол-и n-толуолсульфокислоты. Но применение кислых катализаторов ускоряет не только целевую, но и побочные реакции: дегидратации спирта и гидролиза эфира. Наибольший интерес среди известных многочисленных катализаторов представляют амфотерные катализаторы, соединения элементов, обладающих переменной валентностью. К ним относятся соединения титана, алюминия и олова — Al(OH)3, Al2O3, Ti(OH)4, TiO2 , TiCl4, Ti(OR) 4 3-6 .
В настоящей работе приведены результаты исследования методов получения и физико-химические свойства фталатов оксиэтилиро-ванного 2-этилгексанола. В качестве катализатора нами был использован тетрабутоксититанат.
Этерификацию фталевого ангидрида 2-этилгексанолом проводили в два этапа: на первом получали моноэтоксиоктилфталат, на втором — диэтоксиоктилфталат.
Температура получения монофталата должна была быть такой, чтобы не происходило образования диэтоксиоктилфталата или его образование происходило в минимальном количестве. Характерной особенностью образования эфира является выделение в результате реакции воды. Нами было отмечено, что при
100| I
0 12 3 4 5 6
Продолжительность реакции, час
Рис. 1. Влияние температуры на этерификацию фталевого ангидрида оксиэтилированным 2-этилгексанолом (п=2).
0 1 2 3 4 5 6
11родолжительность реакции, час
Рис. 2. Влияние количества катализатора (% масс) на этерификацию фталевого ангидрида оксиэтилированным 2-этилгексанолом (п=2).
Таблица 1
Физико-химические свойства фталатов оксиэтилированного 2-этилгексанола
Показатели Фталаты оксиэтилированного 2-этилгексанола ДОФ
Степень оксиэтилирования 1.5 2.0 2.2 2.4 3.0 0.0
„,20 а 4 0.9887 0.9988 1.0041 0.9982 1.0132 0.9750
п20 П Э 1.4797 1.4783 1.4777 1.4772 1.4754 1.4871
Кислотное число, мг КОН/г 0.30 0.30 0.40 0.38 0.30 0.20
Эфирное число, мг КОН/г 211 195 189 183 168 282
Молекулярная масса, найдено 531 574 593 612 667 397
Молекулярная масса, вычислено 522 566 584 601 654 390
Температура застывания, оС -57 -55 -55 -54 -50 -60
Температура вспышки, оС 200 214 200 200 200 206
Летучесть (100 оС, 6 ч), % 0.100 0.100 0.100 0.100 0.100 0.475
Уд. об. электр. сопр. при 20 оС, Омсм 4.2-1010 2.11011 2.71011 1.81011 3.4-101и 1.01011
КТР ПВХ в эфире, оС 131 131 133 134 136 120
достижении температуры реакционной смеси 140 оС и выше начинается выделение воды и без катализатора, т. е. происходит частичное образование диэтоксиоктилфталата., поэтому синтез моноэфира проводили при 130—140 оС и отбирали пробы на определение кислотного числа. В качестве катализатора использовали тетрабутоксититанат и раствор тетрабутокси-титаната в диэтоксиоктилфталате.
При применении катализатора в чистом виде или в виде раствора принципиальной разницы в протекании процесса этерификации нами не замечено. Но раствор тетрабутоксити-таната в диэфире, вследствие более низкой вязкости, легче вводить в реакционную массу. Поэтому синтез проводили с использованием раствора катализатора с вводом его в реакционную массу при перемешивании, исключая соприкосновение катализатора с парами воды в колбе, присутствующими после первой стадии образования моноэфира и частичного образования диэфира.
Для завершения процесса этерификации температуру синтеза диэфира поднимали до 170-180 оС.
При проведении процесса этерификации в одну стадию существенных различий с приведёнными выше данными не обнуружено. Поэтому в дальнейшем синтез проводили в одном температурном режиме.
Полученные результаты графически представлены на рис. 1, 2. Из них видно, что повышение температуры до 180 оС значительно увеличивает выход диэфиров. Дальнейшее повышение температуры незначительно влияет на выход целевого эфира, при температурах ниже 150 оС скорость реакции мала. Увеличение времени реакции свыше 3 ч повышает выход эфиров незначительно.
Снижение количества катализатора ниже 5% уменьшает выход диэфиров, а повышение
его количества не дает ощутимых результатов, хотя и незначительно повышает выход.
Оптимальные условия этерификации фта-левого ангидрида оксиэтилированными спиртами в периодическом процессе, согласно полученным данным, таковы: температура 170-180 оС, количество катализатора 5-6 % и длительность реакции 3-3.5 часа. В этих условиях достигается 96-97 %-ный выход эфи-ров. В указанных оптимальных условиях эте-рификацией фталевого ангидрида оксиэтилиро-ванным 2-этилгексанолом (с различной степенью окисления) был приготовлен и проанализирован ряд эфиров. Их физико-химические свойства представлены в табл. 1.
Полученные эфиры представляют собой прозрачные маслянистые жидкости желтоватого цвета, хорошо растворимые в органических растворителях, но нерастворимые в воде.
Полученные диэтоксиоктилфталаты прошли первичные испытания в качестве пластификаторов поливинилхлорида на ЗАО «Каустик».
Литература
1. Бартштейн Р. С. Пластификаторы для полимеров.- М.: Химия, 1982.- 196 с.
2. Хамаев В. Х. Синтез и исследование свойств сложноэфирных соединений и разработка на их основе пластификаторов и компонентов синтетических масел. Дис. ... докт. тех. наук.-г. Уфа.- 1982.- 486 с.
3. Болотина Л. М., Нагаткина Г. И., Куцен-ко А. И. // Пласт. массы.- 1978.- № 8.-С. 13.
4. Болотина Л. М., Куценко А. И., Максимен-ко Е. Г. // Пласт. массы.- 1973.- № 7.- С. 20.
5. Силинг М. И., Кузнецов В. В., Носовский Ю. Е., Осинцева С. А., Харрасова А. Н. // Кинетика и катализ.- 1981.- Т. 27, Вып. 1.- С. 6.
6. Сапунов В. Н., Лемман Г. М., Лебедев Н. Н. // Кинетика и катализ.- 1981.- Т. 27, Вып. 1.-С. 11.
