Глава 3. Разработка технологии получения адгезионных добавок на основе отхода производства терефталевой кислоты и элементарной серы

Разработана принципиальная технологическая схема получения алкидных смол из твердого отхода производства терефталевой кислоты и использования их и элементарной серы для получения адгезионных добавок. В работе использовался отход производства терефталевой кислоты, химический состав которого определялся методами ВЭЖХ и ГХМС (таблица 12).

Таблица 12 – Физико-химические показатели и состав твердого отхода производства терефталевой кислоты

	Наименование показателя	Норма
1.	Масс. доля воды, %, не более	60,0
2.	Кислотное число, мг КОН/г, в пересчёте на АСВ*	620,0
3.	Цветность единиц Хазена, не более	450,0
4.	Масс. доля терефталевой кислоты, %, в пересчёте на АСВ*, не	83,3
более
5.	Масс. доля 4-карбоксибензальдегида, %, в пересчёте на АСВ*, не	1,5
более
6.	Масс. доля п-толуиловой кислоты, %, в пересчёте на АСВ*, не	15,0
более
7.	Масс. доля бензойной кислоты, %, в пересчёте на АСВ*, не более	0,2

• АСВ – показатели приведены на абсолютно сухое вещество

Несмотря на большое содержание терефталевой кислоты, значительное содержание примесей исключает использование отхода в производстве полиэтилентерефталата, но позволяет получить из него алкидные смолы за счёт реакции этерификации и поликонденсации карбоксильных групп терефталевой кислоты отхода.

Эксперимент осуществлялся при варьировании параметров процесса: соотношений реагентов (этиленгликоль, глицерин, моно-, ди- и триэтаноламины), температуры и времени реакции.

23

Исследовано влияние многоатомных спиртов на выход алкидной смолы и установлено, что максимальный выход наблюдается при использовании глицерина, что обусловлено наличием трех -OH групп, которые наиболее полно связывают такие примеси отхода, как п-толуиловая

• бензойная кислоты. Наименьший выход наблюдается при использовании этиленгликоля, так как наличие у него двух -OH групп не позволяет достичь полного соединения примесей в отходе терефталевой кислоты. Оптимальное количество вносимого многоатомного спирта 1-2 моль.

Получены алкидные смолы с различными показателями: гидроксильное число варьируется в интервале 22 – 185 мг КОН/г, кислотное число 10 – 55

мг КОН/г, средняя молекулярная масса от 200 до 3500 г/моль, выход от 53 до 85 % масс., массовая доля воды не превышает 0,1 % масс. Методом ИК – спектрометрии осуществлялось определение функциональных групп, содержащихся в некоторых полученных продуктах. Во всех образцах наблюдаются сигналы, характерные для сложноэфирных групп, что подтвержает протекания реакции этерификации и наличие эфиров в составе полученных продуктов.

Молекулярная масса алкидных смол уменьшается с увеличением количества п-ТК и п-КБА в исходном отходе и варьирует в интервале 1980 – 2500 г/моль. Изменяя параметры процесса получения алкидных смол, не смотря на неизменность состава отхода, обеспечивается заданная молекулярная масса продукта.

Принципиальная технологическая схема получения алкидных смол на основе твердого отхода производства терефталевой кислоты с использованием многоатомных спиртов представлена на рисунке 6.

Полученные продукты использованы в качестве адгезионной добавки к битуму. Физико-химические характеристики модифицированных битумов представлены в таблице 13.

Как видно из таблицы 13, полученные образцы адгезионных добавок увеличивают температуру размягчения до 53 ^оС и понижают температуру хрупкости до -25 ^оС для битума марки БНД 60/90. Адгезия по ГОСТ 11508-74 улучшается до контрольного образца №1. Для увеличения термостабильности образцов адгезионных добавок вводилось 1-2,5 % масс. серы элементарной. При этом удалось получить хорошие показатели адгезии даже после прогревания в течение 30 часов при температуре 160-165 ^оС.

24

Таблица 13 - Физико-химические показатели битумов марок БНД 60/90 и модифицированных образцов битумов

№	Наименование показателя														БНД 60/90													Адгезионный модификатор
																												1					2	3
	Глубина проникания иглы,														45													51						52
1	0,1 мм: при 25° С при 0° С, не
															23													26						27
	менее
2	Температура размягчения по														47													52						53
	кольцу и шару, ° С, не ниже
3	Температура хрупкости, ° С,														-15													-16						-25
	не выше
4	Индекс пенетрации														(-1,0)-													-1,3					-1,4
															(+1,0)
5	Адгезия по ГОСТ 11508-74																	Обр. №3													Обр. №1		Обр. №1
	Адгезия по ГОСТ 11508-74
6	после 30 часов прогрева при																	Обр. №3													Обр. №1		Обр. №1
	165 ° С

X

Рисунок 6 - Принципиальная технологическая схема производства алкидных смол на основе твердого отхода терефталевой кислоты:

1 – суспензатор; 2 – смеситель катализатора; 3 – буферная ёмкость; 4, 5, 6, 10 – центробежные насосы; 7 – реактор; 8 – конденсатор; 9 – вакуум приёмник; 11 – смеситель; 12 – шестеренчатый насос; 13 – фильтр.

Потоки: I – отход производства терефталевой кислоты с установки; II, V – этиленгликоль;

61. – суспензия отхода в этиленгликоле; IV – катализатор; VI – глицерин, этиленгликоль; VII – вакуум линия; VIII – растворитель; IX – готовый продукт на фасовку, X – сера элементарная.

25

Таким образом, показана возможность использования полученных образцов алкидных смол с вовлечением серы элементарной в качестве адгезионных добавок к битуму, показатель адгезии модифицированных образцов битума – 91-93 %, при этом образцы обладают высокой термостабильностью.