×
13.01.2017
217.015.75e6

Результат интеллектуальной деятельности: ЭКОЛОГИЧЕСКИ БЕЗОПАСНЫЕ АНТИПИРЕНЫ НА ОСНОВЕ ОКСИЭТИЛИРОВАННЫХ ПОЛИЭФИРОВ МЕТОКСИМЕТИЛФОСФОНОВОЙ КИСЛОТЫ

Вид РИД

Изобретение

Аннотация: Изобретение относится к применимым в качестве антипиренов оксиалкилированным эфирам трис-этиленгликоль-тетра-метоксиметил (I) и пентаэритрит-тетра-метоксиметил (II) фосфоновых кислот формул Предложены новые экологически безопасные антипирены и эффективный способ их получения. Предложенный способ заключается во взаимодействии ангидрида метоксиметилфосфоновой кислоты с многоатомными спиртами (пентаэритритом или этиленгилколем) с образованием замещенных трис-этиленгликоль-тетра-метоксиметил- и пентаэритрит-тетра-метоксиметилфосфоновых кислот, которые затем подвергаются процессу оксиалкилирования с использованием окисиэтилена с образованием оксиэтилированных эфиров трис-этиленгликоль-тетра-метоксиметил- и пентаэритрит-тетра-метоксиметилфосфоновых кислот. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 3 пр., 2 табл.

Изобретение относится к области органической химии, к фосфорорганическим антипиренам и способу их получения, к новым экологически безопасным антипиренам на основе оксиэтилированных полиэфиров метоксиметилфосфоновой кислоты, которые могут быть использованы в качестве эффективных огнезащитных добавок, повышающих огнестойкость полимерных материалов.

Задачей данного изобретения является разработка новых экологически безопасных антипиренов на основе сырья, выпускаемого отечественной промышленностью. Фосфорсодержащие антипирены используются для повышения термо- и огнестойкости различных полимерных материалов как поликонденсационного, так и полимеризационного типов: полиуретанов, поликарбаматов, метилакрилатов, винилхлорида, стирола.

Актуальность данного изобретения обусловлена необходимостью замены существующих сейчас антипиренов типа «Фосдиол», «Фосдиол» и «Фостетрол» (SU 166031), производство которых прекращено в связи с тем, что их основой является хлорангидрид метилфосфоновой кислоты, входящий в список - 2 «Конвенции о запрещении разработки, накопления и применения химического оружия и его уничтожении», производство которого в настоящий момент прекращено. Кроме того, эти антипирены содержали в своем составе до 4% органического хлора.

Между тем мировое сообщество уже осознало тот вред, который наносят человеку и окружающей среде галогенсодержащие материалы. Законодатели и потребители развитых стран мира направляют совместные усилия на развитие рынка продукции, свободной от галогенов. По данным маркетинговых исследований, проведенных консалтинговой компанией, объем мирового рынка антипиренов, не содержащих галогены, увеличился с 1,67 миллиарда долларов в 2005 году до 2,72 миллиарда долларов в 2010 году.

Наиболее близкими по техническому решению являются антипирены на основе смеси оксипропилированных эфиров пентаэритрита и метилфосфоновой кислоты (RU 2344140), использующиеся в качестве добавки к композиционным полимерным материалам для снижения их горючести.

Смесь оксиэфиров пентаэритрита и метилфосфоновой кислоты получают взаимодействием диметилметилфосфоната и дихлорангидрида метилфосфоновой кислоты с пентаэритритом с последующей обработкой полученной смеси оксиэфиров пентаэритрита и метилфосфоновой кислоты окисью пропилена. Проведение процесса возможно в растворителе (хлороформ) или без него.

Сырье для производства антипиренов, получаемых по этому способу, попадает под запрет согласно списку №2, п. 4. «Конвенции о запрещении разработки, накопления и применения химического оружия и его уничтожении» (далее Конвенции), из-за наличия у них связи Р - C1÷C4 алкил и не может использоваться на территории Российской Федерации и территории стран, подписавших Конвенцию. Кроме того, использование хлорангидрида метилфосфоновой кислоты приводит к выделению в процессе синтеза хлористого водорода, который приводит к коррозии применяемого технологического оборудования и, как следствие, к необходимости применять оборудование из дорогих, антикоррозионных материалов. С другой стороны, хлористый водород может оказывать пагубное воздействие на экологию окружающей среды, что в свою очередь приводит к дополнительным материальным затратам на процесс очистки отходов производства.

При создании изобретения ставились следующие задачи:

- расширение спектра добавок к полимерным материалам для снижения их горючести;

- получение антипиренов, выпускаемых на основе сырья, не нарушающего Конвенцию;

- получение экологически безопасных антипиренов, в процессе производства которых не выделяется хлористый водород;

- получение антипиренов, производимых на основе отечественного сырья.

Это достигается тем, что

- в качестве антипиренов предлагаются оксиэтилированные эфиры трис-этиленгликоль-тетра-метоксиметил (I) и пентаэритрит-тетра-метоксиметил (II) фосфоновых кислот формул

- в качестве исходного соединения используется ангидрид метоксиметилфосфоновой кислоты;

- оксиэтилирование проводят при температуре, не превышающей 40°C, и атмосферном давлении;

- в результате химического синтеза получаются трис-этиленгликоль-тетра-метоксиметил- и пентаэритрит-тетра-метоксиметилфосфоновые кислоты стехиометрического состава.

В общем случае способ получения оксиэтилированных эфиров трис-этиленгликоль-тетра-метоксиметил- и пентаэритрит-тетра-метоксиметилфосфоновых кислот заключается в получении ангидрида метоксиметилфосфоновой кислоты взаимодействием треххлористого фосфора и диметоксиметана при использовании в качестве катализатора различных кислот Льюиса, который реагирует с многоатомными спиртами, и получившиеся полупродукты подвергают процессу оксиэтилирования окисью этилена с образованием целевых трис-этиленгликоль-тетра-метоксиметил- и пентаэритрит-тетра-метоксиметилфосфоновых кислот. В качестве кислот Льюиса используют: треххлористое железо, двухлористый цинк, четыреххлористое олово, эфират треххлористого бора и т.д. В качестве многоатомных спиртов используют этиленгликоль и пентаэритрит.

Пример №1

Получение оксиэтилированной трис-этиленгликоль-тетра-метокси-метилфосфоновой кислоты.

К перемешиваемому ангидриду метоксиметилфосфоновой кислоты (322,92 г) добавляют по каплям 92,38 г сухого этиленгликоля при температуре реакционной массы 40°C. Затем нагревают реакционную массу до температуры 50°C и выдерживают в течение 2 часов. Получают 414, 22 г этиленгликоль-бис-метоксиметилфосфоновой кислоты.

К 414,22 г этиленгликоль-бис-метоксиметилфосфоновой кислоты добавляют порциями (131,34 г) окись этилена так, чтобы температура реакционной массы не превышала 40°C. Полученную реакционную массу оставляют на ночь и выдерживают в вакууме для удаления избытка окиси этилена. Получают 545,34 г оксиэтилированной этиленгликоль-бис-метоксиметилфосфоновой кислоты.

К оксиэтилированной этиленгликоль-бис-метоксиметилфосфоновой кислоте (545,34 г) при перемешивании добавляют порциями 322,92 г ангидрида метоксиметилфосфоновой кислоты, при этом температура реакционной массы не должна превышать 40°C. Затем реакционную массу выдерживают 2 часа при температуре 50°C. Получают 867,18 г трис-этиленгликоль-тетра-метоксиметилфосфоновой кислоты.

К 867,18 г трис-этиленгликоль-тетра-метоксиметилфосфоновой кислоты добавляют порциями (131,34 г) окись этилена так, чтобы температура реакционной массы не превышала 40°C. После окончания прибавления реакционную массу оставляют на ночь и выдерживают в вакууме 5-10 мм рт. ст. для удаления избытка окиси этилена. Получают 1000,00 г оксиэтилированной трис-этиленгликоль-тетра-метоксиметил-фосфоновой кислоты. ЯМР 31Р δ=+22,1 м.д

Содержание фосфора 17,22%
Содержание кислотных ОН-групп 0,57%
Содержание спиртовых ОН-групп 4,0%

Пример №2

Получение оксиэтилированной трис-этиленгликоль-тетра-метокси-метилфосфоновой кислоты.

К перемешиваемому ангидриду метоксиметилфосфоновой кислоты (248,40 г) добавляют по каплям 71,06 г сухого этиленгликоля при температуре реакционной массы 40°C. Затем нагревают реакционную массу до температуры 50°C и выдерживают в течение 2 часов. Получают 318,63 г этиленгликоль-бис-метоксиметилфосфоновой кислоты.

К 318,63 г этиленгликоль-бис-метоксиметилфосфоновой кислоты добавляют порциями (101,03 г) окись этилена так, чтобы температура реакционной массы не превышала 40°C. Полученную реакционную массу оставляют на ночь и выдерживают в вакууме для удаления избытка окиси этилена. Получают 419,49 г оксиэтилированной этиленгликоль-бис-метоксиметилфосфоновой кислоты.

К оксиэтилированной этиленгликоль-бис-метоксиметилфосфоновой кислоте (419,49 г) при перемешивании добавляют порциями 248,40 г ангидрида метоксиметилфосфоновой кислоты, при этом температура реакционной массы не должна превышать 40°С. Затем реакционную массу выдерживают 2 часа при температуре 50°С. Получают 667,06 г трис-этиленгликоль-тетра-метоксиметилфосфоновой кислоты.

К 667,06 г трис-этиленгликоль-тетра-метоксиметилфосфоновой кислоты добавляют порциями (131,34 г) окись этилена так, чтобы температура реакционной массы не превышала 40°С. После окончания прибавления реакционную массу оставляют на ночь и выдерживают в вакууме 5-10 мм рт. ст. для удаления избытка окиси этилена. Получают 769,23 г оксиэтилированной трис-этиленгликоль-тетра-метоксиметил-фосфоновой кислоты. ЯМР 31Р δ=+22,1 м.д

Содержание фосфора 16,98%
Содержание кислотных ОН-групп 0,55%
Содержание спиртовых ОН-групп 4,11%

Пример №3

Получение оксиэтилированной пентаэритрит-тетра-метоксиметил-фосфоновой кислоты.

К суспензии 8,17 г пентаэритрита в 10 мл абсолютного хлороформа при температуре 40°С и энергичном перемешивании добавляют раствор 27 г ангидрида метоксиметилфосфоновой кислоты в 10 мл абсолютного хлороформа. Реакционную массу кипятят в течение 8 часов, отфильтровывают взвесь непрореагировавшего пентаэритрита и используют полученный раствор пентаэритрит-тетра-метоксиметилфосфоновой кислоты в хлороформе на последующей стадии.

К полученному раствору пентаэритрит-тетра-метоксиметилфосфоновой кислоты в хлороформе и добавляют порциями предварительно сконденсированную окись этилена, поддерживая температуру реакционной массы 50°С. Затем реакционную массу выдерживают при комнатной температуре в течении суток и удаляют летучие примеси в вакууме 5-10 мм рт. ст. Получают 53,00 г оксиэтилированной пентаэритрит-тетра-метоксиметилфосфоновой кислоты в виде малоподвижной жидкости светло-желтого цвета. ЯМР 31Р δ=+25,3 м.д

Содержание фосфора 14,25%
Содержание кислотных ОН-групп 0,39%
Содержание спиртовых ОН-групп 6,18%

Пример №4

Получение ангидрида метоксиметилфосфоновой кислоты.

К суспензии 14,30 г пентаэритрита в 20 мл абсолютного хлороформа при температуре 40°С и энергичном перемешивании добавляют раствор 47,25 г ангидрида метоксиметилфосфоновой кислоты в 15 мл абсолютного хлороформа. Реакционную массу кипятят в течение 8 часов, отфильтровывают взвесь непрореагировавшего пентаэритрита и используют полученный раствор пентаэритрит-тетра-метоксиметилфосфоновой кислоты в хлороформе на последующей стадии.

К полученному раствору пентаэритрит-тетра-метоксиметилфосфоновой кислоты в хлороформе и добавляют порциями сконденсированный оксид этилена, поддерживая температуру реакционной массы 50°С. Затем реакционную массу выдерживают при комнатной температуре в течении суток и удаляют летучие примеси в вакууме 5-10 ммрт. ст. Получают 92,75 г оксиэтилированной пентаэритрит-тетра-метоксиметилфосфоновой кислоты в виде малоподвижной жидкости светло-желтого цвета. ЯМР 31Р δ=+25,3 м.д

Содержание фосфора 14,15%
Содержание кислотных ОН-групп 0,41%
Содержание спиртовых ОН-групп 6,01%

Полученные образцы продуктов были испытаны на базе Всероссийского научно-исследовательского института авиационных материалов (ВИАМ) на возможность использования их в качестве антипиренов при получении связующего в производстве стеклотекстолита и показали результаты, представленные в таблицах 1 и 2, свидетельствующие об их достаточной эффективности при осуществлении поставленной задачи.

На основании изложенного выше можно сделать вывод о том, что антипирены I и II с содержанием фосфора 14,25-17,25% могут быть рекомендованы в качестве антипиренов в составе связующего для производства стеклотекстолита взамен со снятых с производства антипиренов предыдущего поколения «Фосдиол-А», «Фостетрол-1» и «Фосполиол-II».

Разработанные антипирены обладают четвертым классом опасности и относятся к малоопасным веществам. Также данные антипирены не содержат в своем составе хлорорганические примеси, которые при условии использования антипиренов при высоких температурах могут приводить к образованию диоксинов. Сырье, используемое при производстве данных антипиренов, относится к третьему и четвертому классу опасности (умеренно опасные и малоопасные вещества) и не являются высокоопасными веществами, подпадающими под запрет списка 2 «Конвенции о запрещении, разработки, накопления и применения химического оружия и его уничтожении». Следовательно, можно считать разработанные антипирены экологически безопасными.


ЭКОЛОГИЧЕСКИ БЕЗОПАСНЫЕ АНТИПИРЕНЫ НА ОСНОВЕ ОКСИЭТИЛИРОВАННЫХ ПОЛИЭФИРОВ МЕТОКСИМЕТИЛФОСФОНОВОЙ КИСЛОТЫ
ЭКОЛОГИЧЕСКИ БЕЗОПАСНЫЕ АНТИПИРЕНЫ НА ОСНОВЕ ОКСИЭТИЛИРОВАННЫХ ПОЛИЭФИРОВ МЕТОКСИМЕТИЛФОСФОНОВОЙ КИСЛОТЫ
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 151-160 из 366.
27.10.2015
№216.013.8981

Корпус водоизмещающего судна-полутримарана

Изобретение относится к области судостроения и касается конструирования обводов корпусов водоизмещающих судов, сочетающих элементы, характерные для обводов однокорпусных судов и тримаранов. Корпус водоизмещающего судна-полутримарана имеет носовую оконечность с обводами водоизмещающего...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002566804
Дата охранного документа: 27.10.2015
10.11.2015
№216.013.8b63

Водоразбавляемая композиция

Изобретение относится к области водоразбавляемых лакокрасочных покрытий, получаемых методом электроосаждения на катоде, и может быть использовано для получения защитно-декоративных покрытий на стали, алюминии и его сплавах. Водоразбавляемая композиция включает эпоксиаминокаучуковый аддукт,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002567290
Дата охранного документа: 10.11.2015
10.11.2015
№216.013.8bce

Способ получения 2,4,5-триметилбензойной (дуриловой) кислоты

Изобретение относится к способу получения дуриловой кислоты, применяемой в синтезе полиэфирных смол, пластификаторов, а также в производстве высокопрочных волокон для тканей аэростатов. Сущность изобретения заключается в окислении дурола водным раствором 50-58 мас.% азотной кислоты при...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002567397
Дата охранного документа: 10.11.2015
10.11.2015
№216.013.8e02

Штамп для штамповки крупногабаритных поршней

Изобретение относится к области металлургического машиностроения и может быть использовано при производстве поршней дизельных двигателей. В исходном состоянии пуансон 4 штампа для штамповки крупногабаритных поршней отведен цилиндром 6 по направляющим 5 в крайнее положение. Запорное кольцо 9...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002567961
Дата охранного документа: 10.11.2015
10.11.2015
№216.013.8e70

Гидроакустический преобразователь

Изобретение относится к области гидроакустики, а именно к конструкциям малогабаритных стержневых армированных пьезокерамических преобразователей, предназначенных для работы в составе многоэлементных антенн гидроакустических приемоизлучающих систем, например, для морского подводного оружия....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002568073
Дата охранного документа: 10.11.2015
27.11.2015
№216.013.93fe

Шестиколесный автомобиль с комбинированным приводом

Изобретение относится к гибридным транспортным средствам. Шестиколесный автомобиль с комбинированным приводом содержит передние, средние и задние колеса, тепловой двигатель, связанный с передними и средними колесами, коробку передач и раздаточную коробку, обратимую электрическую машину,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002569505
Дата охранного документа: 27.11.2015
10.12.2015
№216.013.95d6

Защитная конструкция от фугасного воздействия взрыва

Изобретение относится к способам защиты объекта от взрывного воздействия, может использоваться в защитных системах от подводного или воздушного взрывов и решает задачу повышения стойкости безнаборной защитной преграды, закрепленной на опорном контуре, к фугасному воздействию взрыва. Предложена...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002569978
Дата охранного документа: 10.12.2015
10.12.2015
№216.013.9677

Устройство для зажигания горючей смеси в двигателе внутреннего сгорания

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания, а именно к устройствам для зажигания топлива. Устройство содержит свечу зажигания с надетым на нее изолятором. Свеча зажигания расположена в футорке, выполненной с продольными внутренними пазами и имеющей резьбовое соединение с головкой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002570139
Дата охранного документа: 10.12.2015
10.12.2015
№216.013.97c6

Спусковое устройство спасательной шлюпки для ледовых условий

Изобретение относится к области судостроения и касается вопроса обеспечения эвакуации и спасения персонала морских нефтегазовых объектов, работающих в ледовых условиях. Спусковое устройство спасательной шлюпки для ледовых условий содержит спусковую платформу с направляющими роликами, на которых...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002570474
Дата охранного документа: 10.12.2015
10.12.2015
№216.013.97eb

Форма надводной части носовой оконечности судна для работы в условиях интенсивного морского волнения

Изобретение относится к области судостроения и касается вопроса проектирования обводов носовой оконечности корпуса судна. Предложена форма надводной части носовой оконечности судна, образованной поверхностями правого и левого бортов, соединяющимися у форштевня, ограниченной снизу...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002570511
Дата охранного документа: 10.12.2015
Показаны записи 151-160 из 279.
20.07.2015
№216.013.62ba

Силовая установка подводного аппарата

Изобретение относится к судостроению, а именно к конструкциям силовых установок подводных аппаратов. Силовая установка подводного аппарата содержит высокооборотный электродвигатель переменного тока, который соединен с движителем аппарата через редуктор. Редуктор выполнен одноступенчатым с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002556821
Дата охранного документа: 20.07.2015
20.07.2015
№216.013.6490

Двигательно-движительная установка подводного аппарата

Изобретение относится к судостроению, а именно к конструкциям двигательно-движительных установок подводных аппаратов, работающих на больших глубинах. Двигательно-движительная установка подводного аппарата содержит высокоскоростной электродвигатель, редуктор, магнитную муфту и движитель....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002557291
Дата охранного документа: 20.07.2015
10.08.2015
№216.013.68e4

Устройство управления приводом ведущих колес транспортного средства с расширенными функциональными возможностями

Изобретение относится к области транспортного машиностроения. Устройство управления приводом ведущих колес транспортного средства с расширенными функциональными возможностями содержит две обратимые электрические машины, два тяговых инвертора, блоки преобразования и накопления энергии, тепловой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002558405
Дата охранного документа: 10.08.2015
10.08.2015
№216.013.69ea

Способ работы двигателя на газообразном топливе

Изобретение относится к двигателестроению, а именно к двигателям, работающим на газообразном топливе, конвертированным из дизельных двигателей. Техническим результатом является повышение эффективности работы двигателя. Сущность изобретения заключается в том, что при работе двигателя с газовой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002558667
Дата охранного документа: 10.08.2015
10.08.2015
№216.013.6bf5

Несущая конструкции полужесткого дирижабля или вертостата

Изобретение относится к воздухоплаванию. Несущая конструкция полужесткого дирижабля или вертостата содержит центральную туннельную трубу (1) большого диаметра, проходящую вдоль центральной части оболочки по всей ее длине, силовые шпангоуты (2) кольцевой или треугольной формы, предусмотренные в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002559195
Дата охранного документа: 10.08.2015
10.08.2015
№216.013.6c5d

Датчик дифференциального давления

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к преобразователям давления, и может быть использовано в различных областях науки техники, связанных с измерением перепада давления среды. Техническим результатом изобретения является уменьшение погрешности датчика разности давления....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002559299
Дата охранного документа: 10.08.2015
10.08.2015
№216.013.6c5e

Датчик давления

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к преобразователям давления, и может быть использовано в различных областях науки и техники, связанных с измерением перепада давления среды. Техническим результатом изобретения является повышение надежности и работоспособности...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002559300
Дата охранного документа: 10.08.2015
20.08.2015
№216.013.72f9

Интегрированная система ориентации и навигации для объектов с быстрым вращением вокруг продольной оси

Изобретение относится к области навигационного приборостроения летательных аппаратов: искусственных спутников Земли, спускаемых космических аппаратов, управляемых снарядов и ракет. Технический результат - повышение точности и помехоустойчивости. Для этого на объекте устанавливаются три приемные...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002561003
Дата охранного документа: 20.08.2015
10.09.2015
№216.013.7793

Способ изготовления осесимметричных сварных оболочек, работающих под высоким давлением

Способ относится к изготовлению осесимметричных сварных оболочек, работающих под высоким давлением. Трубные заготовки обечайки изготавливают из конструкционных легированных сталей для холодного деформирования. Заготовки обечайки подвергают деформационному упрочнению ротационной вытяжкой за...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002562200
Дата охранного документа: 10.09.2015
10.09.2015
№216.013.79fc

Двухплатформенный комплекс плавучих средств для строительства, ремонта и обследования морских трубопроводов и сооружений в ледовых условиях

Изобретение относится к области судостроения, а более конкретно - к судам для выполнения подводно-технических работ. Предложен двухплатформенный комплекс плавучих средств для строительства, ремонта и обследования морских трубопроводов и сооружений в ледовых условиях, включающий судно ледового...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002562817
Дата охранного документа: 10.09.2015
+ добавить свой РИД