Файл: Андрианов К.А. Технология элементоорганических мономеров и полимеров учеб. пособие.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 09.04.2024

Просмотров: 196

Скачиваний: 6

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

Фосфорорганические

соединения

335

конденсируются и стекают

обратно

в реактор, а

несконденсирова-

вшийся хлористый водород

тоже по фарфоровому

трубопроводу по­

ступает в абсорбционную колонну 4,

заполненную

кольцами Рашига

и орошаемую водой. Образующаяся здесь 27—28%-ная соляная кисло­

та сливается в сборник 6, а

отходящие газы

поступают

в колонну 7,

также орошаемую

водой.

В этой колонне

образуется

2,5—3%-ная

соляная кислота,

которую

сливают в канализацию.

 

Реакционная смесь из реактора 5 поступает в сборник 17, откуда ее по мере накопления направляют на разгонку трикрезилфосфата. Разгонку ведут в кубах 19 и 20, представляющих собой толстостенные цилиндрические аппараты с огнеупорной кладкой из шамотного кирпича. Кубы обогревают смесью водорода с воздухом. Первую фракцию отбирают до 200 °С в приемник 18. Она содержит крезол с примесью трикрезилфосфата. После полной отгонки первой фракции смесь из куба 19 поступает в куб 20 для отгонки второй и третьей фракций при остаточном давлении 100 мм рт. ст. Вторую фракцию (трикрезилфосфат со значительными примесями крезола и неполных эфиров фосфорной кислоты) отбирают при 260—280 °С в вакуумприемник 8. Эта фракция может пойти на повторную разгонку. После отгонки второй фракции начинают отбирать третью — в ва­ куум-приемник 9. Эту фракцию, представляющую собой трикрезил­ фосфат, отбирают в интервале 280—310 °С; она затем поступает на очистку. После нескольких операций отгонки куб 20 нагревают для коксования кубового остатка. Затем охлаждают аппарат и удаляют полученный кокс.

Трикрезилфосфат из приемника 9 поступает в промыватель 11, представляющий собой цилиндрический аппарат с мешалкой. Сна­ чала трикрезилфосфат промывают 3%-ным раствором едкого натра

для отделения примеси крезола

(допустимое

содержание крезола

в трикрезилфосфате 0,6 г/л). После

этого в аппарат 11 подают воду

для отмывки щелочи (не более 0,02% NaOH

в трикрезилфосфате).

Отмытый продукт далее передают в аппарат 12 для осушки при 90— 100 °С и 100 мм рт. ст.; в конце осушки содержание влаги в трикре­ зилфосфате не должно превышать 0.008%. Сухой трикрезилфосфат передавливают в аппарат 13 для «осветления», где его в течение 1 ч при 80—90 °С перемешивают с глиной кил. При этом удаляются при­ меси кислотного характера и продукты осмоления. После «осветления» пульпу плунжерным насосом подают на пресс-фильтр 21. Отфильтро­ ванный от глины трикрезилфосфат поступает в емкость 22.

Технический трикрезилфосфат представляет собой бесцветную, прозрачную, маслянистую жидкость без видимых механических при­ месей (плотность 1,17 г/см3). Кипит при 410 °С (с разложением). Он почти не растворим в воде, но хорошо растворяется в спиртах, эфирах, хлороформе, бензоле, жирах и маслах. Хорошо сов­ местим с ацетатом целлюлозы и различными органическими поли­ мерами.


336

Гл. 19. Фосфорорганические

соединения

Продукт выпускается двух сортов с такими показателями:

 

 

С о р т I

С о р т I I

Температура

вспышки, °С, не менее . . .

222

 

217

Кислотное число, мг КОН/г, не более . .

0,17

 

0,40

Содержание,

%, не более

 

 

 

летучих

 

0,10

 

0,12

свободного крезола

0,08

Не норми- »

 

 

 

 

руется

Аналогично трикрезилфосфату могут быть получены трибутилтрифенил- и другие алкиловые и ариловые эфиры фосфорной кислоты.

Триорганофосфаты нашли большое применение в качестве пласти­ фикаторов и используются в производстве кинопленки, линолеума, искусственной кожи, быстровысыхающих лаков на основе модифи­ цированного нитрата целлюлозы, а также пластических масс, поливинилхлоридных пластиков и т. д. Эти пластификаторы значительно менее летучи, чем органические пластификаторы. Так, если потери массы при 85 °С за 96 ч составляют 7% для дибутилфталата, 20% для дибутиладипата и 40% для диамиладипата, то для трикрезилфосфата этот показатель равен всего 0,5%. Трикрезилфосфат и другие три­

органофосфаты применяются и

как смазочные средства, а

добавка

~ 1 % , например,

трикрезилфосфата к четыреххлористому

углероду

в огнетушителях

препятствует

образованию фосгена.

 

Получение диэфиров дитиофосфорной кислоты

В последнее время диэфиры дитиофосфорной кислоты — бис-(алкил- фенокси)-дитиофосфаты

. . . . .

/ Р \

R — а л к и л C e — d a и д р .

приобрели практическое значение в качестве так называемых много­ функциональных присадок для улучшения показателей масел, при­ меняемых для смазки двигателей с напряженным режимом работы.

Получение бис-(алкилфенокси)-производных дитиофосфорной ки­ слоты основано на взаимодействии алкилфенола с пятисернистым фосфором:

ОН

 

 

^

R - 0 -

° w s

41 I I + P 2 S 5 Г а д - 2

) - (

\ /

Н _ ^ _ _ ^ - < / X S H

R

~

 

Схема производства бис-(октилфенокси)-дитиофосфата приведена на рис. 124. Сначала октилфенол осерняют — обрабатывают однохлористой серой S2 C12 . Для этого в реактор 1 загружают октилфенол (1 вес. ч.) и веретенное масло АУ (2 вес. ч.) и затем при 25—30 °С


Фосфорорганические соединения 337

и перемешивании постепенно добавляют однохлористую серу. Выде­ ляющийся хлористый водород поглощается водой в абсорбере 4 и собирается в емкости 5 в виде 8%-ной соляной кислоты. По оконча­ нии процесса осернения реакционную смесь перекачивают в реактор 7, куда при перемешивании вводят пятисернистый фосфор. При фосфировании выделяется сероводород, который нейтрализуют щелочью

в абсорбере 8 и собирают в сбор­

Октщфенвл Ріаст

 

 

 

 

нике 9 в

виде раствора

гидро­

 

 

 

 

ЛС~

Раствор

сульфида

натрия.

 

 

 

 

 

Уз Л "

щелочи

 

 

 

 

 

 

 

 

 

После

фосфирования

 

реак­

 

 

 

 

 

 

 

ционную смесь направляют в от­

 

 

 

 

 

 

 

стойник 10, где ее отделяют от

 

 

 

 

 

 

 

 

смол

и

непрореагировавшего

 

 

 

 

 

 

 

 

пятисернистого

фосфора,

 

и по­

 

 

 

 

 

 

 

 

том насосом

передают в

аппа­

 

 

 

 

 

 

 

 

рат 11 для

нейтрализации

гид­

 

 

 

 

 

 

 

 

роокисью кальция и для обез­

 

 

 

 

 

 

 

 

воживания

(при нагревании).

 

 

 

 

 

 

 

 

Обезвоженную смесь

перекачи­

 

 

 

 

Бас-(окт'ширенокса)-

вают

в

центрифугу

12, где

 

 

 

 

 

 

дшпиосросаіат

бис-(октилфенокси)-дитиофосфат

 

Рис. 124. Схема производства бис-(ок-

отделяется от механических при­

тилфенокси)-дитиофосфата :

 

 

месей.

 

 

 

 

 

 

 

 

1 — р е а к т о р

о с е р н е н и я ; 2,3 — м е р н и к и ; 4,

Бис-{октилфенокси)

- дитио-

 

S — а б с о р б е р ы ; 5 , 13 — емкости;

в — насосы;

 

7 — р е а к т о р

ф о с ф и р о в а н и я ;

9 — с б о р н и к ;

фосфат — вязкая жидкость от

10 — отстойник;

11 — н е й т р а л и з а т о р ; 12 —

ц е н т р и ф у г а .

 

 

 

 

 

светло-желтого до коричневого

 

 

 

 

 

 

 

 

цвета.,

хорошо

растворимая

 

в

минеральных

маслах.

Аналогично

бис-(октилфенокси)-дитиофосфату получают и дру­

гие бис-(алкилфенокси)-производные

дитиофосфорной кислоты. Эти

эфиры

являются, как уже говорилось, очень

эффективными при­

садками

к смазочным маслам для двигателей с особо напряженным

режимом

работы. Добавка

этих

присадок

к маслам в

количестве

15% существенно улучшает

термоокислительную

стабильность и

противокоррозионные

свойства

смазочных

масел и снижает

лакооб-

разование

в двигателях.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Получение

алкилариловых

эфиров

 

 

 

 

 

 

 

фосфористой кислоты

 

 

 

 

 

 

 

Алкилариловые

эфиры фосфористой и пирокатехинфосфористой кис­

лот

являются

эффективными

неокрашивающими

стабилизаторами

для

многих

полимеров.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Эти эфиры получают этерификацией треххлористого фосфора или

пирокатехинфосформонохлорида

 

фенолами

или нафтолами:

 

 

 

 

 

R 2 P C l + ArOH

Тнс П КгРОАг

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A r — C « H j , С»В.21Н,-изо)2СНз,

нафтил и др .

 

 

 

 

22

Заказ 89

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


338

Гл. 19. Фосфорорганические

соединения

В частности, синтез а-нафтилового эфира пирокатехинфосфористой кислоты осуществляют в две стадии. На первой стадии взаимо­ действием пирокатехина с треххлористым фосфором синтезируют пирокатехинфосформонохлорид:

О Н

PCL,

-2НС1

РС1

 

 

О Н

О

Процесс протекает сложно и сопровождается рядом побочных реак­

ций, приводящих к образованию

наряду с основным продуктом

РС1

ecu

Рис. 125. Схема производства а-нафтилового эфира пирокатехинфосфористой кислоты:

1 — р е а к т о р ;

2, 5, 10, 13 — х о л о д и л ь н и к и ;

з, 8,

12 —

м е р н и к и ; 4

в а к у у м - о т г о н н ы й к у б ; 6,7

п р и е м

н и к и ;

9 — э ф и р и з а т о р ; 11 — к р и с т а л л и з а т о р ; 14 — нутч - фильтр; 15— в а к у у м - с у ш и л ь н ы й ш к а ф .

и дифосфитов. На второй стадии проводится этерификация пирокатехинфосформонохлорида а-нафтолом:

У \ /

\

О Н

0

 

 

!

^ \ / \

 

 

 

 

 

 

 

 

I

II

IРС1- - I II

I

- H C l

 

 

ѵ

\

/

 

О

 

 

 

о

 

 

 

 

 

Исходное

сырье: треххлористый фосфор (не менее 97,5%РС13 )Г

пирокатехин

(т. пл. 104 °С;

т. кип. 245—246 °С),

а-нафтол

(т. пл.

96,1 °С; т. кип. 278—280 °С) и

четыреххлористый

углерод

(т. кип.

76-77 °С; df

=

1,593).

 

 

 

 

Производство а-нафтилового эфира пирокатехинфосфористой кис­ лоты состоит из трех основных стадий: синтеза пирокатехинфосформонохлорида; этерификации пирокатехинфосформонохлорида а-наф­ толом; кристаллизации, фильтрования и сушки а-нафтилового эфира


Фосфорорганические

соединения

339

пирокатехинфосфористой кислоты.

Принципиальная

технологиче­

ская схема производства а-нафтилового эфира пирокатехинфосфори­ стой кислоты приведена на рис. 125.

Пирокатехин загружают в стальной эмалированный аппарат 1, снабженный паро-водяной рубашкой, мешалкой и обратным холодиль­ ником 2. Туда же при работающей мешалке подают треххлористый фосфор из мерника 3. Мольное соотношение треххлористого фосфора к пирокатехину равно 1,5 : 1. После этого реакционную массу нагре­ вают в течение 6—7 ч, постепенно повышая температуру до 90 °С. Затем в течение еще 2—3 ч повышают температуру до 140 °С и выдер­ живают реакционную массу 10—11 ч. Выделяющийся хлористый во­ дород направляется в поглотительную систему, а продукты реакции передавливаются в куб 4 на разгонку.

Сначала отгоняется избыток треххлористого фосфора; пары его конденсируются в холодильнике 5 и стекают в приемник 6. Отгонку треххлористого фосфора ведут сначала при 80 °С и атмосферном давле­ нии, а затем включают вакуум-насос и при остаточном давлении 180—190 мм рт. ст. и температуре до 80 °С отгоняют оставшийся треххлористый фосфор. После отгонки всего треххлористого фосфора повышают температуру до 150—153° С и при том же остаточном давле­ нии отгоняют пирокатехинфосформонохлорид. Его собирают в прием­ ник 7, а оттуда через мерник 8 передают на этерификацию.

Для этерификации в стальной эмалированный реактор 9 через

люк загружают а-нафтол и

нагревают аппарат до

температуры

пла­

вления

а-нафтола, т. е. до

96—98 °С, после чего

при

работающей

мешалке из мерника 8 постепенно подают

пирокатехинфосформоно­

хлорид.

Затем через реакционную массу

пропускают

сухой

азот

и повышают температуру до 120 °С. После

8 ч выдерживания

при

120—130 °С и непрерывной подаче азота массу из аппарата 9 передают в кристаллизатор 11.

Особое внимание следует обращать на поддержание заданной температуры этерификации, ибо при повышении температуры сверх 160 °С вместо кристалли­ ческого а-нафтилового эфира пирокатехинфосфористой кислоты будет образовы­ ваться некристаллизующийся жидкий продукт.

Массу в кристаллизаторе охлаждают до 70 °С и постепенно подают в нее четыреххлористый углерод; температура при этом снижается до 50 °С. При дальнейшем постепенном охлаждении и перемешивании а-нафтиловый эфир пирокатехинфосфористой кислоты кристалли­ зуется. После этого смесь окончательно охлаждают до 20 °С. Выпав­ ший в осадок продукт отфильтровывают на нутч-фильтре 14, а затем его для окончательного удаления четыреххлористого углерода неко­ торое время сушат в вакуумном шкафу 15.

а-Нафтиловый эфир пирокатехинфосфористой кислоты можно выделить не только кристаллизацией, но и вакуум-разгонкой при остаточном давлении 1—5 мм рт. ст. В этом случае до 200 °С отгоняется не вступивший в реакцию а-нафтол (2—3% от загруженного количества), а до 230 °С — эфир.

22*