Способ получения концентрированного безэмульгаторного латекса

 

СОЮЗ. СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

csi)s С 08 F 2/22

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ CCCPj

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ «4

О о

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4866142/05 (22) 31.07.90. (46) 23.02 93. Бюл. ¹7 (71) Институт физической химии АН СССР и

Производственное объединение "Оргстекло" (72) В.И.Елисеева, Т.P. Асламазова, С.В,Богданова, З.С.Француз, Г.Н.Шварева, В.А.Попов, Т,А.Пименова и Ю.B.Ïèìåíîâà (56) Патент США №4151143, л. С081 33/02, 1977. . Патент США ¹ 3784498, кл; С08 L1/09,, 1974. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОНЦЕНТРИРОВАННОГО БЕЗЭМУЛЬГАТОРНОГО ЛАТЕКСА (57) Использование; пленкообразующие латексы Bкачестве клеев,,для защиты металла, для строительных красок, отделки кожи, бумаги, древесины. Сущность изобретения: концентрированный безэмульгаторный ла:-Изобретение касается получения пленкообразующих латексов, используемых в качестве клеев, а также в лакокрасочной промышленности для строительных красок, отделки кожи, бумаги, древесины, для защиты металла и др.

Известен способ получения латекса без использования эмульгаторов при двухста-. дийнрм проведении процесса, причем первая стадия в свою очередь состоит из двух эта 1ов. Вначале проводят сополимеризацию указанных мономеров с ненасыщенными карбоновыми кислотами или их ангидридами (3-15 мас, /p) в присутствии пе5U 1796634 Al

2 текс получают путем сополимеризации акрилатов и/или виниловых мономеров с ненасыщенными карбоновыми кислотами в присутствии водорастворимого инициатора и регулятора молекулярной массы при 7090 С с получением затравочного латекса с последующим повышением рН до 7-10 добавлением оставшегося количества акрилатов и/или виниловых мономеров и инициатора и проведением полимеризации.

Цель: повышение устойчивости латекса и улучшение качества покрытий на его основе. Для получения затравочного латекса вводят воду от 49,8 до 59,8 мас.ч., акриловые и/или виниловые мономеры от 8,0 от 8,0 до

14,0 мас.ч., ненасыщенные карбоновые кислоты от О, l д о 0 11,0 мас.ч., низшие эфиры (мет)акриловой кислоты C>-Cr, от 6,0 до 15,6 мас.ч., после чего до стадии повышения рН латекс подвергают термообработке при 6080О до снижения его рН на 0,3-0,5 от исходного значения. 6 табл. роксидных инициаторов при высоких темпе- (, ) ратурах (100-150ОС), используя в качестве ф растворителя смесь глицерина и 2-этоксиэтанола, молекулярная масса образующегося полимера 3-50 тысяч. Затем полимерную систему диспергируют в воде при рН 7,2 и

70ОС. Концентрация твердого вещества после указанйой операции 42 jp.

На второй стадии процесса в полученную дисперсию полимера вводят остальное количество мономеров и водный раствор персульфатного инициатора и проводят полимеризацию при 65-70 С; концентрация сухого вещества готового латекса 447, .

1796634

Недостатком указанного способа является то, что диспергирование сополимера в воде требует специальных приемов, связанных с трудовыми затратами, а также дополнительного оборудования, что приводит к 5 увеличению производственных площадей и удорожанию продукта. Использование органических- растворителей в составе композиции связано с экологическим загрязнением и пожароопасностью техноло- 10 гического процесса, а также ухудшает свойства полимерного материала.

Наиболее близким к предлагаемому является способ, осуществляемый проведением двухстадийной полимеризации. Первая 15 стадия получения затравочного латекса проводится в водной фазе при инициировании процесса солями.надсерных кислот с использованием 1-5 мас. / ненасыщенных кислот. Однако при нижнем пределе кон- 20 центрации кислоты рекомендуется все же введение ПАВ (до 0,1 мас.%) для повь1 щения устойчивости латекса. Вторая стадия поло имеризации проводится при 70-80 С после повышения р Н затравочного латекса до 7-8 25 и добавления в него остальных мономеров (не содержащих кислоты) до полной конверсии. Используя этот метод, можно получить устойчивые 40-50% латексы.

При исключении ПАВ увеличение кон- 30 центрации кислоты на первой стадии приводит к получению латексного полимера с недостаточнь|ми водостойкостью и адгезией к подложке, Целью изобретения является повыше- 35 ние устойчивости латекса и улучшение качества покрытий на его основе, Поставленная цель достигается тем, что сначала получают затравочный латекс о эмульсионной полимеризацией при 70-90 С 40 акриловых и виниловых мономеров или.их смесей — от 8,0 до 14,0 мас.%, низших эфиров(мет)акриловой кислоты С1-С - от 6,0до

15,6 мас.%, ненасыщенных карбоновых кислот — от 0,1 до 1 мас. /о в присутствии водо- 45 растворимого инициатора — от 0,07 до 0,7 мас.%, регулятора молекулярной массы — от .

0,01 до 0,2 мас. / и воды — от 49,8 мас,% до полной конверсии, после чего латекс подвергают термообработке при 60-80 С до 50 снижения рК на О,3-0,5 исходного значения, затем повышают рН латекса до 7-10 введением водного раствора аммиака, после чего проводят вторую стадию полимеризации до полной конверсии и концентрации конечного латекса 40-50%, вводя оставшееся количество акрилов и/или виниловых мономеров — от 20,0 до 26,0 мас.% и инициатор — от 0,03 до 0,3 мас.%. .Примеры выполнения способа получения латекса приведены ниже (табл.1), Пример 1. В химический реактор, продуваемый аргоном, вносят всю воду (58,0 мас,%), весь стирол (6 мас.%), весь метилметакрилат (6 мас.%), часть бутилакрилата (8 мас.%), всю акриловую кислоту (1 мас.%) и часть инициатора (0,7 мас.%). Полимеризацию осуществляют при 80 С до 98100% конверсии, рН затравочного латекса

2,1, После гидролиза латекса при 80 С рН

1,8. Затем рН затравочного латекса повышают введением аммиачного раствора до

8;34 и вносят остаткй бутилакрилата (20 мас.%) и инициатора (0,3 мас.%), после чего проводят полимеризацию при перемешивании до полной конверсии, Примеры 2-9 проводят аналогично; рецептуры даны в табл.1. .Пример ы 10, 11, Рецептуры даны в табл.2, результаты испытаний — в табл,3.

Пример 12. Вместо 6 мас,ч, стирола примера 4 берется 6 мас,ч. метилстирола.

При сохранении всех остальных параметров процесса меняЕтся лишь условие гидролиза: р Н умен ьш ается от 3,15 до 2,63.

Пример 13. Вместо б мас.ч. стирола примера 4 берется 6 мас,ч. дивинилбензола.

При сохранении всех остальных параметров процесса меняется лищь условие гидролиза: рН уменьшается от 3,21 до 2,87.

Пример 14. Вместо 6 мас,ч, стирола примера 4 берется б мас.ч. его смеси с меTNJicTNponoM (1:1). Все параметры процесса при этом сохраняются.

Результаты испытаний по примерам 1214 даны в табл.4.

Пленки готовят отливом на тефлоне (толщина 180-200 мкм), покрытия — на стекле, Результаты испытаний латексных пленок и покрытий, полученных по рецептурам табл,1, приведены в табл.5.

Пример l5. Осуществляется аналогично примеру4 табл..1 безтермообработки, в связи с чем рН латекса равен 3,06, Результаты испытаний даны в табл.б.

1796634 полимеризации, отличающийся тем, что, с целью повышения устойчивости латекса и улучшения качества покрытий на его основе, для получения эатравочного латекса вводят 49.8-59,8 мас.ч. воды, 8,0-14,0 мас,ч. акриловых и/или виниловых моноМеров, 0,1-1,0 мас,ч, ненасыщенных карбоновых кислот и 6;0-15,6 мас.ч. низших эфиров (мет)акриловой кислоты С>-С2, затем до стадии повышения рН латекс термообрабатывают при 60-80 до снижения его рн на

0,3-0,5 от исходного значения.

Формула изобретения

Способ получения концентрированного безэмульгаторного латекса путем сополимеризации акрилатов и/или виниловых мономеров с ненасыщенными карбоновыми: . кислотами в присутствии водорастворимого иницйатора и регулятора молекулярной массы при 70-90 С с получением затравочного латекса с последующим повышением р3-3 до 7-10, добавлением оставшегоея количества акрилатов и/или виниловых мономеров и инициатора и и роведением таблицаl

Рецептура латеки3в в условиях синтеза

Номер примера

Колчество реакционн т, с

Условна гидролиза

ГНА Регулятор т, С рН (после) да Эфир рН (до) 6,0

8,0

В,о

8,0

20,0

2,0

2,0

20,0 го,о

6,0

8,0 20,0

8,0 в,о

20,0

20,0 о,г

0,01

6,0

6,0

8,0 20,0

0,20

0,07 0,03 70 г 34

49,80 бо Во гоо

70 3,82

60 2;34

59,40

6,0

8,0. го,о

0,07 0,03 80 2,54

П р и и е ч а н и е. ACK - персульфат калия (иннциатор)

Низене зфирм: 3333R - нетилнетакрилат, 134 - иетилакрилат, ЗЯ " этилакрилат

Кисготм: ДК акрилоаая, НАК нетанрипзвая, БА " бутилакрилат

23tA - 2-отилгексилакрилат, ГНА - глицндилнетакрилат

l таблнцв2

Рецептура латексов Номер оринера

Количество реакционнмх компонентов, нас.г

Вода Эфир RK С л БА ПСК

Н НА 3 2 1 2 1 (2

57,00 6,0

51,00 6,0

1О

1о 65 - В5 гоо oго озо

10 60 65 80 205 070 030

2

4

58, 00

58,80

59,80

59,46

58, 10

59,35

59,56

HHR

6,0 3,0

8,0 0,5

32,0 0,1

6>0 0,4

32,0 1,0

6,0 0,5

6,0 o,l

НА:

15,6 0,5

ЭА: НАК:

6,0 0,5

О, 70 0,30

О ° 50 0,20

0,07 0,03

0,30 0,04

0.50 0,20

О,lo o,о4

0,10 0,04

80 2,10

70 2,83

90 3,20

80 3,06

80 2,33

80 3,96

80 2,41

7О

7о

3,80

2,33

2 85

2,56

1. 97

1,56

2,06

1796634

Таблица 3

Свойства латексных пленок и покрытий на стекле аблица рим-.чание

Устоичиво коа гул ам у.

Таблица 6 арактеристики полученных латексов и хэрактеристики пленок и покрытий на стекле на основе этих латексов.

Характеристики:полученных латексов и характеристики пленок и покрытий на стекле на основе этих латексов