Способ получения синтетических каучуков и латексов

 

Использование в технологии синтетических каучуков и латексов. Сущность: эмульсионная сополимеризация бутадиена и винилароматического мономера в присутствии гидроперекиси пинана в количестве 0,03 - 0,10 мас. ч. на 100 мас. ч. мономеров, содержащей 2,0 - 5,0 проц. на массу гидроперекиси продуктов ее распада, в виде микроэмульсии в мылах смоляных кислот. 1 табл.

Изобретение относится к области получения синтетических каучуков и латексов эмульсионной полимеризацией, в частности, бутадиенстирольных (метилстирольных) каучуков и латексов.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ получения синтетических каучуков сополимеризацией бутадиена и стирола в эмульсии с использованием в качестве инициатора гидроперекиси изопропилциклогексилбензола и железо-трилон-ронгалитовой окислительно-восстановительной инициирующей системы при температуре 5^oC.

Недостатком известного способа является низкая скорость полимеризации: при дозировке гидроперекиси 0,06 мас.ч. на 100 мас.ч. мономеров прирост конверсии составляет 4 9% час. т.е. время полимеризации до 80%-ной конверсии составляет 9-20 часов в зависимости от дозировки железо-трилон-ронгалитовой инициирующей системы.

Низкая скорость полимеризации снижает производительность оборудования.

Технической задачей предполагаемого изобретения является повышение скорости процесса полимеризации при небольшом расходе инициатора до высоких степеней конверсии с сохранением хороших физико-механических показателей вулканизатов каучуков.

Поставленная задача решается тем, что в способе получения синтетических каучуков и латексов сополимеризацией бутадиена и стирола или метилстирола с применением в качестве инициатора органической гидроперекиси в качестве органической гидроперекиси используют гидроперекись пинана в количестве 0,03-0,10 мас.ч. на 100 мас.ч. мономеров, содержащей 2,0-5,0% на массу гидроперекиси продуктов ее распада в виде микроэмульсии в мылах смоляных кислот.

Сущность изобретения подтверждается примерами конкретного выполнения.

Пример 1. Сополимеризацию бутадиена со стиролом проводят по рецепту получения каучука СКС-ЗОАРКП в реакторе объемом 20 л, снабженном рубашкой для охлаждения рассолом и мешалкой со скоростью вращения 110 об/мин. Загрузку осуществляют следующим образом.

Аппарат вакуумируют и подают расчетное количество водной фазы, состоящей из 2,7 мас.ч. мыла СЖК; 0,3-тринатрийфосфата; 0,08-ронгалита; 0,01-сернокислого железа; 0,02-трилона Б; 190-воды. Затем закачивают 30 мас.ч. стирола с 0,2 мас.ч. регулятора-меркаптана, после чего подают 70 мас.ч. бутадиена.

Реакционную смесь эмульгируют в течение часа и одновременно охлаждают до 5^oC. Затем подают часть предварительно подготовленной микроэмульсии гидроперекиси пинана в количестве 0,10 мас.ч. абсолютного вещества на 100 мас.ч. мономеров. Процесс проводят при 4-5^oC. Процесс полимеризации протекает стабильно и с высокой скоростью время полимеризации до 80%-ной конверсии мономеров менее 2 часов.

Микроэмульсию гидроперекиси пинана, расчетное количество которой подают в реакционную смесь при осуществлении процесса полимеризации, готовят предварительно смешением в течение 15 мин.93 мас.ч. умягченной воды, 5 мас.ч. калиевого или натриевого мыла канифоли, 1 мас.ч. гидроперекиси пинана и 0,02 мас. ч. продуктов распада гидроперекиси пинана кислотного характера (2,0% мас. на гидроперекись пинана).

Содержание продуктов распада гидроперекиси пинана определяют методом, основанным на титровании кислот в спиртовой среде едким натром. Микроэмульсия гидроперекиси пинана не расслаивается в течение 5 суток без перемешивания и хорошо распределяется по фазам реакционной смеси.

Пример 2. Сополимеризацию проводят также, как в примере 1 (каучук СКС-30 АРКП), только дозировка гидроперекиси пинана-0,03 мас.ч. абсолютного вещества на 100 мас.ч. мономеров. Гидроперекись пинана используют в виде микроэмульсии, предварительно приготовленной, как описано в примере 1.

Процесс полимеризации протекает стабильно и с высокой скоростью, время полимеризации до 80%-ной конверсии 3,5 часа.

Пример 3. Сополимеризацию бутадиена со стиролом проводят по рецепту, приведенному в примере 1 (каучук СКС-30 АРКП) в непрерывно действующей полимеризационной батарее. Дозировка гидроперекиси пинана составляет 0,035 мас. ч. абсолютного вещества на 100 мас.ч. мономеров. Гидроперекись пинана используют в виде микроэмульсии, которую готовят в аппарате с мешалкой путем смешения компонентов в течение 1 часа. Состав микроэмульсии: 95 мас.ч. воды, 4 мас.ч. калиевого мыла канифоли, 1 мас.ч. гидроперекиси пинана, содержащей 3,0% продуктов распада гидроперекиси кислотного характера в расчете на гидроперекись пинана.

Процесс полимеризации протекает стабильно и с высокой скоростью, время полимеризации до 80%-ной конверсии мономеров 3 часа.

Пример 4. (по прототипу). Сополимеризацию проводят так же, как в примере 1, только в качестве инициатора используют гидроперекись изопропилциклогексилбензола в количестве 0,06 мас.ч. на 100 мас.ч. мономеров. Время полимеризации до 80%-ной конверсии мономеров 20 часов (скорость полимеризации 4% в час).

Пример 5. Сополимеризацию бутадиена с альфаметилстиролом проводят так же, как в примере 1, только соотношение мыла канифоли и синтетических жирных кислот выдерживают в пределах 4,1:1,5, как принято в рецептуре получения каучука СКМС-30 АРКМ-15. Количество подаваемой гидроперекиси пинана составляет 0,05 мас.ч. абсолютного вещества на 100 мас.ч. мономеров. Гидроперекись пинана используют в виде микроэмульсии, предварительно, как описано в примере 1, только содержание продуктов распада гидроперекиси в микроэмульсии гидроперекиси пинана составляет 5,0% на массу гидроперекиси.

Процесс полимеризации протекает стабильно и с высокой скорость, время полимеризации до 80%-ной конверсии мономеров 2 часа.

Пример 6 (по прототипу). Сополимеризацию бутадиена с метилстиролом проводят, как в примере 5, только в качестве инициатора используют гидроперекись изопропилциклогексилбензола в количестве 0,11 мас.ч. на 100 мас.ч. мономеров.

Время полимеризации до 80% -ной конверсии мономеров 22 часа (скорость полимеризации 3,6% в час).

Пример 7 Латекс СКС-65ГП получают сополимеризацией бутадиена со стиролом по общепринятому рецепту с использованием эмульгатора сульфонола НП-3 в количестве 3,5 мас. ч. и инициирующей системы гидроперекись пинана-ронгалит в количестве 0,03:0,03 мас.ч. на 100 мас.ч. мономеров при температуре 20-25^oC. Гидроперекись пинана используют в виде микроэмульсии, предварительно приготовленной, как описано в примере 1.

Процесс полимеризации протекает стабильно и с высокой скоростью, время полимеризации до 80%-ной конверсии мономеров 2 часа.

Пример 8 (по прототипу). Получение латекса СКС-65ГП проводят, как в примере 7, только в качестве инициатора используют смесь изопропилциклогексилбензол: ронгалит в количестве 0,03:0,03 мас.ч. на 100 мас.ч. мономеров.

Процесс полимеризации протекает стабильно лишь до конверсии мономеров 60% затем наступает значительное замедление процесса. Скорость полимеризации ниже, чем в примере 7, время полимеризации до 80%-ной конверсии мономеров 3,5 часа.

В таблице приведены физико-механические свойства вулканизатов каучуков, определяемые по ГОСТ 270-75.

Результаты опытов по примерам 1-8, а также данные, приведенные в таблице, позволяют сделать вывод, что использование в процессе сополимеризации бутадиена со стиролом или метилстиролом в качестве инициатора гидроперекиси пинана в заявляемых количествах в виде микроэмульсии дает возможность сократить время полимеризаций до 80%-ной конверсии мономеров (с 20 до 2 часов для бутадиенстирольного каучука СКС-30 АРКП примеры 1-4; с 22 до 2 часов для бутадиенметилстирольного каучука СКМС-30 АРКМ-15 примеры 5,6; с 3,5 до 2 часов для бутадиенстирольного латекса СКС-65 ГП примеры 7,8) при небольшом расходе инициатора и сохранении хороших физико-механических характеристик вулканизатов (таблица).

Формула изобретения

Способ получения синтетических каучуков и латексов путем эмульсионной сополимеризации бутадиена и винилароматического мономера в присутствии инициатора-органической гидроперекиси, отличающийся тем, что в качестве органической гидроперекиси используют гидроперекись пинана в количестве 0,03-0,10 мас.ч. на 100 мас.ч. мономеров, содержащую 2,0-5,0% на массу гидроперекиси продуктов ее распада в виде микроэмульсии в мылах смоляных кислот.

РИСУНКИ

Рисунок 1