Результат интеллектуальной деятельности: Способ получения акрилата хрома (III)

Изобретение относится к области получения акрилата хрома (III), который используется в качестве пигмента, добавляемого в лаки, краски и термореактивные клеи для придания окраски, для увеличения стойкости покрытий к действию агрессивных сред, и применяется в автомобильной, текстильной и мебельной промышленности, а также в качестве соагента вулканизации резиновых смесей и в качестве катализатора реакций окисления.

Известен способ получения комплексной соли хрома для использования в качестве адгезива для стекловолокна, при котором теломерную кислоту (или метакриловую кислоту) растворяют в этиловом спирте, добавляют гидроксид натрия. Затем при перемешивании к образующейся натриевой соли приливают раствор хлорид хрома (III) в этиловом спирте и к получившейся смеси приливают гидроксид натрия, реакционную массу перемешивают в течение 30 минут и отстаивают. Получают спиртовой раствор комплексной соли хрома [Ав. свид. SU №173705, МПК C03C 25/28, D06M 13/248, опубл. 06.08.1965].

Однако данный способ не позволяет получить высокодисперсный продукт. В результате синтеза образуется растворимая комплексная соль метакрилата хрома (III).

Наиболее близким является способ получения метакрилата хрома (III) путем взаимодействия эквивалентных количеств метакриловой кислоты и гидрокарбонатом натрия в виде водных растворов, которые перемешивают при комнатной температуре в течение 30 минут с последующим прибавлением к полученному раствору водного раствора хлорида хрома (III). Полученную смесь перемешивают в течение двух часов при 40°C. Затем полученный акрилат хрома (III) осаждают в виде синего порошка, который выделяют фильтрованием, тщательно промывают деионизированной водой и сушат на вакууме. Выход готового продукта по данному методу составляет 75% [Synthesis and structural characterization of tris(methacrylato)chromium(III) / Yesenia Valencia-Centeno, Fernando , Victor , Alberto Morales-Luckiea, Rafael & Lazaro Huerta / Coordination chemistry. - 2016. - №28. - P. 12].

Недостатком данного способа является его непригодность для получения акрилата хрома (III), в связи с осмолением продукта реакции, а также низкий выход продукта.

Задачей изобретения является разработка простого способа получения высокодисперсного и микрокристаллического акрилата хрома (III).

Техническим результатом является упрощение способа получения акрилата хрома (III) и получение высокодисперсного продукта.

Технический результат достигается в способе получения акрилата хрома (III), включающем получение водного раствора акрилата натрия из водных растворов эквимолярных количеств непредельной кислоты и гидрокарбоната натрия, введение в полученный раствор натриевой соли раствора хлорида хрома (III) и выделение продукта фильтрованием, отличающемся тем, что в качестве непредельной кислоты используют акриловую кислоту, в качестве раствора хлорида хрома (III) используют раствор хлорида хрома (III) в полиэтиленгликоле с мол. масс. 400 г/моль.

Сущность способа заключается в аппретировании образующихся частиц акрилата хрома (III) полиэтиленгликолем, препятствующим коагуляции образующихся частиц акрилата хрома(III), что, возможно, связано с образованием на границе раздела фаз сетчатых и гелеобразных структур, создающих структурно-механический барьер, который препятствует объединению частиц дисперсной фазы. В результате происходит образование высокодисперсного кристаллического продукта.

Высокая дисперсность продукта позволяет при использовании акрилата хрома (III) в качестве катализатора реакций задействовать большую поверхность частиц и обеспечивает, таким образом, повышение эффективности катализатора.

При использовании акрилата хрома (III) в качестве пигмента в резиновых композициях, наличие высокой дисперсии обеспечивает более насыщенный цвет, в отличие от грубодисперсных продуктов, поскольку высокодисперсный продукт лучше диспергируется в наполняемой им матрице. Это позволяет уменьшить количество вносимого пигмента при сохранении требуемой окраски вулканизата, что в свою очередь уменьшает влияние пигмента на его физико-химические характеристики и токсичность.

Способ осуществляется следующим образом. На первом этапе происходит взаимодействие водных растворов эквимолярных количеств гидрокарбоната натрия и акриловой кислоты с образованием водного раствора акрилата натрия, в который на втором этапе приливают раствор хлорида хрома (III). В качестве растворителя для раствора хлорида хрома (III) используют полиэтиленгликоль с мол. масс. 400 г/моль. Полиэтилен гликоль с данным значением молекулярной массы хорошо растворим в воде и имеет малую вязкость, за счет чего не сильно возрастает вязкость реакционной среды и не возникает высоких сопротивлений при фильтрации готового продукта.

Образующийся осадок отфильтровывают и высушивают, получая высокодисперсный порошок акрилата хрома.

Пример

Для приготовления раствора хлорида хрома (III) в колбу с 2,38 г (0,015 моль) хлорид хрома (III) при перемешивании добавляют 9 г (0,0225 моль) ПЭГ-400, перемешивание осуществляется в течение 10 минут без нагревания.

Для приготовления раствора акриловой кислоты в колбе емкостью 50 мл смешали 3,24 г (0,045 моль) акриловой кислоты и 7,56 г дистиллированной воды, перемешивание осуществляли в течение 5 минут без нагревания.

Для приготовления раствора гидрокарбоната натрия в колбу с 8,82 г дистиллированной воды при перемешивании добавляют 3,78 г (0,045 моль) гидрокарбоната натрия и осуществляют перемешивание в течение 30 минут температуре 50°C.

Раствор акриловой кислоты (10,8 г) прилили к раствору гидрокарбоната натрия (12,6 г). Контроль полноты протекания процесса проводили по удалению углекислого газа из зоны реакции.

Затем к полученному раствору акрилата натрия тонкой струйкой при перемешивании прилили раствор (11,38 г) хлорида хрома (III) в ПЭГ-400. Реакционную массу перемешивали в течение 15 минут без нагревания.

Образуется мелкодисперсный осадок, который выделяют фильтрованием и сушат.

Таким образом, простой способ получения акрилата хрома (III), включающий получение водного раствора акрилата натрия из водных растворов эквимолярных количеств акриловой кислоты и гидрокарбоната натрия, введение в полученный раствор натриевой соли раствора хлорида хрома (III) в полиэтиленгликоле с мол. масс. 400 г/моль и выделение продукта фильтрованием позволяет получать акрилат хрома (III) в виде высокодисперсного продукта.