Способ получения концентрированного латекса с низкой вязкостью
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОНЦЕНТРИРОВАННОГО ЛАТЕКСА С НИЗКОЙ ВЯЗКОСТЬЮ смешением раствора каучука с частичт но дегазированным латексом, содержа-щим 0,2-20 мас., растворителя, эмульгированием полученной смеси до постоянного значения поверхностного натя.жения эмульсии, отгонкой растворитег ля и упариванием латекса, отличающийся тем, что, с целью повышения агрегативной устойчивости эмульсии и сокращения продолжительности , процесса , раствор каучука пред ,аарительно эмульгируют в 0,1-1, ном водном растворе анионного эмульгаi тора при соотношении соответственно 100:
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУВЛИН
„„Я0„„1014834
351, С 08 С 1/02; С 08 Z -3/10
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР
По ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИй
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ,""::-.:::.: --,, ., 3
Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ .Ф
;54) (57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОНЦЕНТРИРОВАННОГО JIATEKCA С НИЗКОЙ ВЯЗКОСТЫ
Ваай (21) 3311486/23-05 (22) 03 ° 07.81 (46) 30.04.83. Бюл. И 16 (72) В.T. Самородов, Л.В. Космодемьянский, Е.А. Лаэурин, Е.П. Копылов, В.В. Козин, В.И. Поздышев, P.Ñ. Золотова, Г.P Мазина, Д.II. Трофимович, П. А. Вернов, Д.А. Гнеденков, В. Г. шамсутдинов, А. С. Касаткин, Н.С. ПрОнин и В.В. Работнов (53) 678.041 (088.8) (56) 1.. Патент С6А и 3250737, кл. 260-29, опублик. 1966.
2.Лазурин Е.А. и др. Основные за-. кономерности процессов получения искусственных латексов. М., ЦНИИТЗНефтехим, 1981, с. 5-20.
3. Авторское свидетельство CCCP
N 469713,.кл. С 08 С 1/18, 1973 (прототип). смешением раствора каучука с частич но дегазированным латексом, содержа щим 0,2-20 мас. 3, растворителя, эмульгированием полученной смеси до постоянного значения поверхностного натя жения эмульсии, отгонкой растворите." ля и упариванием латекса, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения агрегативной устойчивости эмульсии и сокращения продолжительности процесса, раствор каучука пред,варительно эмульгируют в 0,1- 1,03. ном водном растворе анионного эмульгатора при соотношении соответственно
100: (10-30 ) мас. ч.
1014834
Изобретение относится к промышленности синтетического каучука, в частности к изготовлению концентрированных латексов, используемых в производстве клеев, губки, пленок, покрытий и других изделий.
Известен способ получения латексов неэмульсионных полимеров. путем эмульгирования в водной среде, содержащей поверхностно-активное вещество (ПАВ ), углеводородного раствора каучука с последующей отгонкой растворителя из эмульсии и концентрирования латекса методами отстаивания или центрифугирования (1 j .
Однако изготовление латвксов указанным способом сопряжено с образованием побочного продукта - серума, в котором содержится до 20 полимера от
его количества в исходном латексе.
Кроме того, процесс отстаивания весьма длителен (2-5 сут) и отличается плохой воспроизводимостью, а процесс центрифугирования малопроизводителен (не более 200 кг исходного латекса в 25 час по сухому веществу) и сопровождается частыми забивками коагулюмом барабана. сепаратора (продолжительность пробега сепаратора между чистками не превышает 4-5 ч) 30
Указанные недостатки могут быть устранены при концентрировании латексов методом упа ри вания, .одна ко получаемые при этом концентраты содержат значительные количества ПАВ (до
1О мас. eа полимер ), вследствие чего отличаются высокой вязкостью (теряют текучесть при 50-55 -ной концентрации) P2) .
Кроме того, избыточное содержание в латексе ПАВ ухудшает физико-механические показатели иэделий и увеличивает их водопоглощение. Снизить содержание ПАВ в рецептах получения латексов не представляется возможным, так как при этом резко возрастают потери полимера в виде коагулюма на стадии отгонки растворителя из эмульсий.
Наиболее близким к предлагаемому является способ получения концентри50 рованного латекса с низкой вязкостью (неэмульсионных полимеров )смешением раствора каучука с частично дегазированным латексом, содержащим 0,2-.
20 мас.Ъ растворителя эмульгировани-.ем полученной смеси до постс нного значения поверхностного натяжения эмульсии, отгонкой растворителя и упариванием латекса (см. фиг. l ). Данный способ позволяет получить латексы с концентрацией до 62, обладающие сравнительно низкой вязкостью (3 g .
Основным недостатком известного способа является быстрое набухание латексных частиц в растворителе, приводящее к увеличению вязкости раствора и образованию трудно эмульгирую.— щейся полимерной фазы. Вследствие этого дегазация эмульсий сопровождается образованием значительных количеств коагулюма (10- 153 от массы полимера)..
Цель изобретения - повышение агрегативной .устойчивости эмульсии и сокращение продолжительности процесса получения латекса.
Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения концентрированного .латекса с низкой вязкостью смешением раствора каучука с частично дегазированным латексом, содержащим 0,2-20 мас.3 растворителя, эмульгированием полученной смеси до постоянного значения поверхностного натяжения эмульсии, отгонкой раство рителя и упариванием латекса, раствор каучука предварительно эмульгируют в
0,1-1,0 -ном водном растворе анионного эмульгатора (ПАВ) при соотношении соответственно 100:(10-30)мас.ч.
На фиг. 1 показана принципиальная технологическая схема получения концентрированного латекса по прототипу, на фиг. 2 - то же, по предлагаемому способу.
Водный раствор ПАВ берут в количестве 10-30 мас.ч. на 100 мас.ч. и проводят эмульгирование раствора полимера (каучука) в течение 5-30 мин с образованием грубой эмульсии.
Смесь полученной эмульсии с частично дегазированным латексом (концентрация летучих веществ (растворитель или мономеры ) 0,2-20 мас.4, сухого вещества - 5-254 при массовом соотношении эмульсия: латекс, равном
1:(0,5-1,5)(при этом концентрация сухого вещества в ней составляет
5"204), эмульгируют с образованием стабильной эмульсии до постоянных значений поверхностного натяжения, что обычно достигается за 2-10 ч, после чего отгоняют растворитель до содержания его не более O,lr.. Полученный латекс, содержащий 15-25 сухого вещества и 1-5 эмульгатора (на полимер), концентрируют методом упаривания до концентрации 60-624
101483 го 15 мас.3 изопентана, 253 полимера и 63 КИДК (на полимер), и смесь эмульгируют в указанных выше условиях до постоянного значения поверхностного натяжения эмульсии, равного
43,4 мН/м (в течение 5,5 ч). Из полученной эмульсии, содержащей. 19,A полимера, 5,03 эмульгатора (на поли-. .мер ) и 393 изопентана, при температуре 28-30 С и атмосферном давлении с использованием. острого водяного пара отгоняют. растворитель до его содержа ния в латексе не более 0,1Ж. Полученный после отгонки латекс, содержащий
" 22,63 сухого вещества, s том числе
4,9Ж эмульгатора (на полимер), упаривают при темйературе 90-95ОС при перемешивании в токе азота до концентрации 61,53.
Для сравнения в тех же условиях получают латекс 1,4-цис-полиизопрена без предварительного эмульгирова-. ния раствора полимера (.раствор полимера эмульгируют в смеси раствора
КИДК с частично дегазированным латексом) согласно прототипу.
Полученные данные приведены в таблице.
3 (принципиальную схему способа см. на фиг. 2) °
В работе используют растворы поли-. меров (каучуков) с концентрацией предпочтительно 5-153; Грубая эмуль-., сия полимерных растворов может эмульгироваться в частично дегазированных латексах эмульсионной полимеризации (в этом случае они содержат непрореагировавшие мономеры) или искусст- 10 венных латекаах, содержащих растворитель.
Предварительное эмульгирование раствора каучука в водной среде позволяет существенно снизить количество !% набухшего полимера в системе, вследствие чего повышается агрегативная устойчивость эмульсии при отгонке растворителя (количество коагулюма уменьшается до 4-63), а также уског: зф рить процесс смешения полимера с частично дегазированным латексом.
Предлагаемый способ применим для изготовления концентрированных латексов бутилкаучука. 1,4-цис-поли- 2$ изопрена,1,4-цис-полибутадиена, полиизобутилена, этилен-пропиленовых и изобутилен-стирольных сополимеров и других полимеров, получаемых методами каталитической полимеризации.
Возможно получение латексов смесей указанных полимеров, а также композиций их с каучуками -эмульсионной полимеризации (например сополимерами стирола).
В качестве растворителей используются алифатические, нафтеновые и ароматические углеводороды (H -гексан, изопентан, циклогексан, бензол и .др. ), их галоидпроизводные (хлористый этил, хлороформ и др.), кипящие при ниже 100 С при атмосферном давлении, а также их смеси с полярными веществами, снижающими вязкость растворов полимеров (алифатические спир ты и кетоны). Змульгаторами могут служить ПАВ анионного типа (щелочные соли карбоновых, алкилароматических, ароматических и сульфокислот, канифоли и др. и их смеси).
Растворение полимеров осуществляют в при температуре 40-65оС, предваритель- ное эмульгирование растворов в водной среде — при 20-30 С в течение
5-30 .мин. После смешения полученной эмульсии с частично дегазированной смесь эмульгируют при указанной температуре до получения стабильной эмульсии. Для эмульгирования исполь4 4 зуют высокоскоростные мешалки, центро- бежные насосы, диспер1аторы различ-: ных типов и другое смесительное обо-. рудование. Отгонку растворителя про-.. водят при.повышенной температуре (в зависимости от температуры кипения растворителя) при атмосферном давлении или под вакуумом, если это необходимо, в присутствии водяного . пара. Упаривание латексов осуществляют при перемешивании при температуре
90-95 С.
Пример i . 1 кг 103-ного раствора 1,4-цис-полиизопрена в изо". пентане смешивают с 0,2 кг 0,53-ного водного раствора калиевого мыла диспропорционированной канифоли (КИДК). Смесь (массовое. соотношение фаз 100:20) эмульгируют в диспергаторе роторного типа при 20ОC в течение 15 мин. Полученную грубую эмульсию смешивают с 1,8 кг частично дегазированного латекса 1,4-цис-полиизопрена (массовое соотношение эмульсия: латекс составляет 1: 1,5), содержаще"
Пример 2 . 1 кг 153-ного раствора 1,4-цис-полиизопрена в изо" пентане смешивают с 0,3 кг 13-ного водного раствора КИДК. Смесь (массовое соотношение фаз 100: 30 эмульгиру-.
5 101483 ют в диспергаторе роторного типа при
25оС в течение 30 мин. Полученную грубую эмульсию смешивают с 0,65 кг частично дегазированного латекса изобутилен-стирального сополимера
ИС-70 (массовое соотношение эмульсия: латекс составляет 1:0,5), содержащего 203 циклогексана, 253 полимера и 53 олеата калия (на полимер), и смесь эмульгируют в укаэанных выше 10 условиях до постоянного значения поверхностного натяжения эмульсии, равного 42,6 мН/м (в течение 7 ч).
Полученную эмульсию, включающую 16,03 полимера, 4,23 эмульгатора (на поли- 1$ мер) и 50,3Ж растворителя, дегазиру" ет с использованием острого водяного пара вначале при атмосферном давле-. нии и 28-30 С (удаление йзопентана), затем под вакуумом 400-450 мм рт.ст. ?о и 45-50 С до содержания углеводородов в латексе не более 0,14. Полученный после отгонки латекс, содержащий
14,93 сухого вещества, в том числе
3,93 эмульгатора (на полимер), упари- 2$ вают по примеру 1 до концентрации
60>93 °
Для сравнения в тех же условиях получают латекс смеси 1,4-цис-полиизопрена и ИС-70 без предварительного эмульгирования раствора полимеI ра согласно прототипу.
Полученные данные приведены в таблице.
fl р и м е р 3 . 1 кг 5Ф-ного раст3$ вора бутилкаучука БК-1675 Т в циклогексане смешивают с 0,25 кг 0,73ного водного раствора олеата калия.
Смесь (массовое соотношение фаз
100:25) эмульгируют при 30 С в течение 5 мин. Полученную грубую эмульсию смешивают с 1,5 кг частично дегазированного латек.=а бутилкаучука
БК-1675Т (массовое соотношение эмульсия: латекс составляет 1: 1,2), .содерI 4S жащего 183 циклогексана, 54 бутилкаучука и 4,04 олеата калия на полимер и смесь эмульгируют в указанных выше условиях до постоянного значения поверхностного натяжения эмульсии, равного 41,9 мН/м (в течение 2,0 ч ). Из
S0 полученной эмульсии, содержащей 4,54 полимера, 3,7/ эмульгатора (на полимер ) и 44,5/ растворителя, под давлением 450-500 мм рт.ст. и температуре 45-50 С отгоняют циклогексан до
SS его содержания в латексе не более
0,1Ъ. Полученный латекс, содержащий
24, Si сухого вещества, в том числе
4 б
3,63 эмульгатора (на полимер ); упаривают по примеру 1 до концентрации
61,3Ô.
Для сравнения в тех же условиях получают латекс бутилкаучука без предварительного эмульгирования раствора полимера согласно прототипу.
Полученные данные приведены в таблице.
Пример 4 . 1,2 кг грубой эмульсии 1,4-цис-полиизопрена, изготовленной по примеру l, смешивают с
1,2 кг частично дегазированного латекса СКС-300Х (массовое соотношение эмульсия: латекс составляет 1:l), полученного эмульсионной полимеризацией и содержащего 0,2 свободного стирала, 183 полимера и 3,54 олеата калия (на полимер ). Смесь эмульгируют в диспергаторе роторного типа 22оC до постоянного поверхностного натя-, жения эмульсии, равного 39,8 мН/м (a течение 6 ч ). Полученную эмульсию включающую 13,24 полимера, 2,73 эмульгатора (на полимер ) и 37,53 растворителя, дегазируют с использованием острого водяного пара вначале по примеру 2, а затем под вакуумом 200300 мм рт.ст. при температуре 708(1 C до содержания углеводородов в латексе не более 0,1/. Полученный после отгонки латекс, содержащий ?9,63 суxoro вещества, в том числе l,li эмульгатора (на полимер ), упаривают по примеру 1 до концентрации 61,23.
Для сравнения в тех же условиях получают латекс смеси 1,4-цис-полиизопрена и СКС-300Х без предварительного эмульгирования раствора полимера согласно прототипу.
Полученные данные приведены в таблице.
Пример 5 . 1 кг 83-ного раствора этилен-пропиленового сополимера
СКЭПТ-40 в H-гексане смешивают с
0,1 кг 0,14-ного раствора алкилбензолсульфоната натрия. Смесь (массовое соотношение фаз 100:10 ) эмульгируют по примеру 3. Полученную грубую эмульсию смешивают с 0,9 кг частично дегазированного латекса бутилкаучука БК-1675Т (массовое соотношение эмульсия: латекс составляет 1: 0,82 ), содержащего Si
Н-гексана, 124 полимера и 5,53 олеата калия (на полимер ). Смесь эмульгируют в диспергаторе роторного типа йри 20 С до постоянного значения поверхностного натяжения эмульсии, равного
41,7 мН/м (в течение 10 ч ). Из полу7 . 1014834 8 ченной эмульсии, содержащей 9,44 пол мер ), упаривают по примеру 1 до конлимера, 3,23 эмульгатора (на поли- центрации 61,73; мер ) и 49 53 11-гексана, при темпера- Для сравнения в тех же условиях туре 60-65 С и давлении -350-400 мм - получают латекс смеси СКЭТП-40 и рт.ст. удаляют растворитель до его g БК-1675Т беэ предварительного эмульгисодержания в .латексе не более 0,13. рования раствора полимера согласно
Полученный после отгонки латекс, прототипу.
° содержащий 17,33 сухого вещества, в . Полученные данные приведены в табтом числе 2,73 эмульгатора (на поли-. лице.
1014834 л
Э о
Э
)е а
I х
Э
=т
z о х о
1- -а. о о со
hC CO ,IC О CO C м
CV . )л) л
CD
К
Ln л 0
СМ л сО
Э I
z ge
Щ л
М О )0
Cl L ф
Э О 1ах о о л.э
CFt л
CD О м л ъО
uog
00 м л л
СЪ я> м
О1
00 л м ъО
СМ
)М
CD
<М м
C) ОЪ -Ф
Ln О
СЧ . ъО х а
Ra о z
C Z
X
O. с z х
o v
1- л о
Ln л
CD и
У
Ln л .М\ .
+ х
z z.«Г сО
+ х
X лt х
X
Ю м
) +
X о о
IX x ао
С 1
X о с л
+ х
Э а с а
C)I
z с о
Сх о О
Z-CD м
«0Г СЭ
a Q о
Э а с.о
C)I
S о с
1 о
P CD! 1! л Q и
3Ln л О
hC
z э а
C о
X
1 о
И
1 о
X е а
Э
X с о с
CD
° Ф
I с=
Г)
М
СЭ
))Л л
КР
1.
М
LO с . S
I)cf 0 .) х а а Э с х м . Ф
) лe g
)- х
evee
Э N o.
)0 Э а ЭзФ
% ф X ICL C)! Ю э офк
Cf I» L ооэо
).) х ц )к о
1O I» Э хофцае ф Щ
XIXX
I- S S IC S Я фэохкс
)z о ф, =г л эосоэ а)- лсei е
LoXveO лвло х олом
z X I- к в. о .лс хе
z zoo
М Э с:v о о m о х. сСО С 1о)- о
1
1
1
1
I
I
1
I
1
1
I
I
I
1
1
1
1
1
1
I
1 !
1
1
1
1
1
I !
1
I
I
I
1
1
1
1
1
I
1
1
1
1
1
1
1
1
I
1
1
1
I !
1 !
1 !
1
1 )
t !, 1с
Ф X а;о о z ф z
)))
o m е о а а
IK C)I
s e
° Z L л ю э
c e cX
x o! а ф
О S S.
)- L ас л с лс
X Л о))х
C Э
)Я о
30 О
z z
z o ,„с a Э)Л 1»
С ХО о az
С)0х л Э:Ь
1- ас
«о
1л о с )-1 л ох
m oz э х а с о э а
X !
О SL л
«сс
»ол ю сс ооф и aл
ОС!сс и о )- o
z л ф л
XУс о е сэ
X z
Э c)!
e o
"X R
C L
1 ос э о
Э Э е
l6 л О а с
z э эс э
Э а
0)х v с о ф )х
)- цр CX о ф о о,m сс л
C)I Э эеэ
a e X д, Х
1 1 С о
Qua.
Составитель В. Островский
Редактор М. Рочкулинец Техред И.Коштура
Корректор G. Билак
Заказ 3126/18 Тираж 494
ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий.
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Подписное
Филиал Ilflll "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4
11 1014834 12
Из таблицы следует, что предвари- во коагулюма при отгонке снижается тельное.эмульгирование в водной среде с 10,3- 14,9 до 4,7-6,43 ), в результарастворов полимеров перед смешиванием те чего содержание сухого вещества их с частично дегазированными латек- латекса возрастает с 10,7-18,4 до сами позволяет сократить продолжитель-s 14,9-24,83.- Вязкость латексов, полуность приготовления эмульсии с 5 18ч ченнйх с предварительным эмульгированидо 2-10 ч и повысить ее агрегативиую ем раствора полимера, составляет 21-24 с устойчивость при дегазации (количест- (по ВЗ-4)для концейтрации 60,9-61,73.
