Смесевой пластификатор и способ его получения

 

Изобретение относится к смесевому пластификатору на основе нитроаминов, который предполагается использовать в качестве пластификатора различных полимеров, а также к способу его получения. Описывается смесевой пластификатор, включающий 2,4-динитро-2,4-диазапентан (I), 1-нитрокси-3,5-динитро-3,5-диазагексан (II) и 1,7-динитрокси-3,5-динитро-3,5-диазагептан (III), отличающийся тем, что он дополнитнльно содержит 1,5-динитрокси-3-нитро-3-азапентан (IV) при следующем соотношении компонентов, вес.%: I CH₃NNO₂CH₂NNO₂CH₃ 2-55; II CH₃NNO₂CH₂NNO₂CH₂CH₂ONO₂ 15-64; III (O₂NOCH₂CH₂NО₂)₂CH₂ 2-40; IV (O₂NOCH₂CH₂)₂NNO₂ 2-75. Технический результат - создание нового активного пластификатора, имеющего более низкую температуру плавления и вязкость, а также более высокую пластифицирующую способность. 2 с.п.ф-лы, 2 табл.

Изобретение относится к области органической химии, а именно к смесевому пластификатору на основе нитраминов, представляющему собой смесь 4 продуктов: 2,4-динитро-2,4-диазапентана (I), 1-нитрокси-3,5-динитро-3,5-диазагексана (II), 1,7-динитрокси-3,5-динитро-3,5-диазагептана (III) и 1,5-динитрокси-3-нитро-3-азапентана (IV) - смесь "ЧCN" при следующем соотношении компонентов, вес. %: а также к способу его получения.

Смесь "ЧCN" предполагается использовать в качестве пластификатора различных полимеров.

Известен активный пластификатор полимеров, состоящий из 2,4-динитро-2,4-диазапентана, 2,4-динитро-2,4-диазагексана и 3,5-динитро-3,5-диазагептана - смесь "ТС" [Пат. Россия 20616680, зарегистр. 10.06.1996 г., Тартаковский В.А., Ермаков А.С. и др.]. Однако пластификатор "ТС" обладает низким содержанием активного кислорода (~30-35%).

Известен также активный пластификатор полимеров, принятый нами за прототип, состоящий из 2,4-динитро-2,4-диазапентана (I), 1 -нитрокси-3,5-динитро-3,5-диазагексана (II) и 1,7-динитрокси-3,5-динитро-3,5-диазагептана (III) - (смесь "TCN"), а также способ получения "TCN", взятый нами за прототип, путем взаимодействия аминопроизводного с формальдегидом, отличающийся тем, что в качестве аминопроизводного используют смесь двух N-алкилсульфаматов общей формулы: RNHSO₃M, где R=СН₃; С₂Н₅; CH₂CH₂OH и общей формулы: R'NHSO₃M, где R=СН₂СН₂OН; (СН₂)₃ОН; СН₂СН(ОН)СН₃, М=K, Na, NH₄ при мольном соотношений 7: 1-1: 7 соответственно, с последующим нитрованием продукта реакции смесью азотной и серной кислот при пониженной температуре [Пат. Россия 2157801 зарегистр. 20.10.2000 г., Тартаковский В.А., Ермаков А.С., Лукьянов О.А. и др. ] . Однако указанный пластификатор "TCN" имеет относительно низкую пластифицирующую способность (на уровне нитроглицерина)/ Задачей настоящего изобретения является создание нового активного пластификатора, имеющего более низкие температуру плавления и вязкость, а также более высокую пластифицирующую способность и разработка способа его получения.

Поставленная цель достигается смесевым пластификатором, включающим 2,4-динитро-2,4-диазапентан (I), 1-нитрокси-3,5-динитро-3,5-диазагексан (II) и 1,7-динитрокси-3,5-динитро-3,5-диазагептан (III), и отличающимся тем, что он дополнительно содержит 1,5-динитрокси-3-нитро-3-азапентан (IV) при следующем соотношении компонентов,вес. %: и способом его получения путем взаимодействия аминопроизводного с формальдегидом с последующей обработкой продукта реакции нитрующим агентом, отличающимся тем, что в качестве аминопроизводного используют смесь трех N-алкилсульфаматов общей формулы: RR'NSO₃M, где R и R' = СН₃ и Н; R и R' = СН₂СН₂ОН и Н; R и R' = CH₂CH₂OH и СН₂CH₂ОН; М=К или Na или NH₄.

Конденсацию аминопроизводного с формальдегидом проводят в водном или водно-спиртовом растворе. В качестве нитрующего агента используют, например, азотную кислоту или ее смеси с серной кислотой, уксусным ангидридом при пониженной температуре. Реакцию проводят по следующей схеме: Выход смесевого пластификатора "ЧСN" достигает 75%.

Полученный пластификатор "ЧCN" отличается от прототипа "TCN" более низкой температурой плавления (8-17^oС), более низкой вязкостью (~70% от "TCN") и более высокой пластифицирующей способностью (см. nабл. 1). Наиболее низкая температура плавления "ЧCN" наблюдается у составов, имеющих примерно равные весовые проценты: I, II и IV по ~30% каждого.

Процентный состав смеси "ЧCN" определялся на основании анализа спектров ПМР Н¹ в d-бензоле. Точность определения 1-2%.

Таким образом, новый пластификатор "ЧCN" совмещает положительные свойства как пластификатора "TCN" - высокий кислородный баланс, высокая плотность - так и пластификатора "ТС" - низкая температура плавления, высокая пластифицирующая способность.

Пример 1 1. Смесь 13,5 г (0,10 М) N-метилсульфамата калия, 7,16 г (0,04 М) N-этанолсульфамата калия, 6,81 г (0,03М) N-(бис-этанол)сульфамата калия и 7,65 г (0,085 М) 33%-ного раствора формалина в 30 мл воды упаривают на роторном испарителе. Получают 28,4 г продукта конденсации.

2. К смеси 55 мл 98%-ной HNO₃ и 35 мл 95%-ной Н₂SO₄ при -12-15^oС присыпают 28,4 г продукта конденсации, полученного по п.1, перемешивают 1,5 ч и выливают в 200 г воды со льдом. Экстрагируют этилацетатом (60 х 3) мл, промывают экстракт водой (30 х 2) мл, 10%-ным раствором соды (30 х 3) мл, водой (30 х 1) мл и упаривают. Получают 13,2 г смеси "ЧCN" (-73%). Состав полученной смеси "ЧCN": I CH₃NNO₂CH₂NNO₂CH₃ ~29%; II CH₃NNO₂CH₂NNO₂CH₂CH₂ONO₂ ~31%
III (O₂NOCH₂CH₂NNO₂)₂CH₂ ~ 6%; IV (O₂NOCH₂CH₂)₂NNO₂ ~ 34%.

Аналогично получают смеси "ЧCN" других составов (см. табл. 2).

Формула изобретения

1. Смесевой пластификатор, включающий 2,4-динитро-2,4-диазапентан (I); 1-нитрокси-3,5-динитро-3,5-диазагексан (II) и 1,7-динитрокси-3,5-динитро-3,5-диазагептан (III), отличающийся тем, что он дополнительно содержит 1,5-динитрокси-3-нитро-3-азапентан (IV) при следующем соотношении компонентов, вес.%:

2. Способ получения смесевого пластификатора по п.1 путем взаимодействия аминопроизводного с формальдегидом с последующей обработкой продукта реакции нитрующим агентом, отличающийся тем, что в качестве аминопроизводного используют смесь трех N-алкилсульфаматов общей формулы RR'NSO₃M, М=K, или Na, или NH₄, R и R'=СН₃ и Н; R и R'=СН₂CH₂ОН и Н; R и R'=CH₂СН₂ОН и СН₂СН₂OН.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2