Пластифицированная поливинилацетатная дисперсия

 

Изобретение относится к составу поливинилацетатной дисперсии и может быть использовано в качестве клея для дерева, бумаги, картона в текстильной, обувной, кожевенной, мебельной и др. отраслях промышленности. Задачей изобретения является увеличение клеящей способности пластифицированной поливинилацетатной дисперсии. Техническая задача решается тем, что в качестве пластификатора она содержит продукт на основе смеси диоксановых спиртов и их высококипящих эфиров с температурой вспышки 130-140^oС (а), получаемый путем отгонки из флотореагента-оксаля легкой фракции с температурой кипения 115-160^oC при давлении 5-10 мм рт.ст. или продукт на основе смеси высококипящих эфиров диоксановых спиртов с температурой вспышки 145-155^oC (б) состава, мас. %: 1-(4-метил-1,3-ди-оксан-4-ил)-8,8-диметил-3,5,7-триоксанонан 15-20; 1-(4,4-диметил-1,3-диоксан-5-ил)-6-(4-метил-1,3-диоксан-4-ил)-2,4-диоксагексан 18-23; 1,7-бис(4-метил-1,3-диоксан-4-ил)-3,5-диоксагептан 49-61; 1-(4,4-диметил-1,3-диоксан-5-ил)-8-(4-метил-1,3-диоксан-4-ил)-2,4,6-триоксаоктан 1,5-2,0; 1,9-бис(4-метил-1,3-диоксан-4-ил)-3,5,7-триоксанонан 4,5-6,0 при следующем соотношении компонентов, мас.ч.: поливинил-ацетатная дисперсия с содержанием сухого остатка 47-51% 100, указанный продукт (а) или (б) 2,35-10,2; что позволяет увеличить клеящую способность дисперсии более чем в 3-4,5 раза и снизить ее токсичность и стоимость. 1 табл.

Изобретение относится к составу поливинилацетатной дисперсии и может быть использовано в качестве клея для дерева, бумаги, картона в текстильной, обувной, кожевенной, кожгалантерейной, мебельной, табачной отраслях промышленности.

Известна пластифированная поливинилацетатная дисперсия, включающая водную поливинилацетатную дисперсию с содержанием сухого вещества 47 - 51 мас.% и пластификатор, в качестве пластификатора она содержит дибутилфталат при следующем соотношении компонентов, мас.ч.: Водная поливинилацетатная дисперсия с содержанием сухого вещества 47 - 51 мас.% - 100 Дибутилфталат - 2,35 - 25,5 которая является наиболее близкой к заявляемой по технической сущности и выбрана в качестве прототипа.

Недостатком известной пластифицированной поливинилацетатной дисперсии является то, что она обладает невысокой клеящей способностью.

Задачей изобретения является увеличение клеящей способности пластифицированной поливинилацетатной дисперсии.

Техническая задача решается тем, что пластифицированная поливинилацетатная дисперсия, включающая водную поливинилацетатную дисперсию с содержанием сухого вещества 47 - 51 мас.% и пластификатор, в качестве пластификатора она содержит продукт на основе смеси диоксановых спиртов и их высококипящих эфиров с температурой вспышки 130 - 140^oC, получаемый путем отгонки из флотореагента - оксаля легкой фракции с температурой кипения 115 -160^oC при давлении 5 - 10 мм рт. ст. (а) или продукт на основе смеси высококипящих эфиров диоксановых спиртов с температурой вспышки 145 - 155^oC (б) следующего состава, мас.%: 1-(4-Метил-1,3-диоксан-4-ил)-8,8-диметил-3,5,7-триоксанонан - 15 - 20 1-(4,4-Диметил-1,3-диоксан-5-ил)-6-(4-метил-1,3-диоксан-4-ил)- 2,4-диоксангексан - 18 - 23 1,7-бис(4-Метил-1,3-диоксан-4-ил)-3,5-диоксагептан - 49 - 61 1-(4,4-Диметил-1,3-диоксан-5-ил)-8-(4-метил-1,3-диоксан-4- ил)-2,4,6-триоксаоктан - 1,5 - 2,0 1,9-бис(4-Метил-1,3-диоксан-4-ил)-3,5,7-триоксанонан - 4,5 - 6,0 при следующем соотношении компонентов дисперсии, мас. ч.:
Водная поливиналацетатная дисперсия с содержанием сухого вещества 47 - 51 мас.% - 100
Вышеуказанный продукт на основе смеси диоксановых спиртов и их высококипящих эфиров (а) - 2,35 - 10,2
или вышеуказанный продукт на основе смеси высококипящих эфиров диоксановых спиртов (б),
что позволяет увеличить ее клеящую способность в 3,0 - 4,5 раза.

Продукт на основе смеси диоксановых спиртов и их высококипящих эфиров получают на основе "флотореагента-оксаля" (ТУ 38.103429-83). Флотореагент-оксаль является высококипящим побочным продуктом (ВПП) производства 4,4-диметил-1,3-диоксана, последний получают при конденсации изобутилена и формальдегида, взятых в мольном соотношении, близком к стехиометрическому. Отбор побочного продукта ведут из куба колонны ректификации 4,4-диметил- 1,3-диоксана при температуре 140 - 150^oC и давлении 10 - 30 мм рт.ст. ВПП имеет следующие физико-химические характеристики:
Плотность при 20^oC, г/см³ - 1,05 - 1,09
Эфирное число, гКОН/г - 1,5 - 4,0
Температура вспышки в открытом тигле, ^oC - не менее 90
Массовая доля летучих веществ, % - 3,0 - 3,2
Указанный продукт на основе смеси диоксановых спиртов и их высококипящих эфиров (а) получают путем отгонки из флотореагента-оксаля легкой фракции с температурой кипения 115 - 160^oC при давлении 5 - 10 мм рт.ст., он имеет следующие физико-химические характеристики:
Плотность при 20^oC, г/см³ - 1,08 ± 0,03
Кислотное число, мгКОН/г - 0,21 - 0,30
Температура вспышки в открытом тигле, ^oC - 130 - 140
Массовая доля летучих веществ, % - 0,5 - 0,6
Указанный продукт на основе высококипящих эфиров диоксановых спиртов (б) получают на основе "флотореагента-оксаля", образующегося при конденсации изобутилена и формальдегида при мольном соотношении 1:(1,8-1,9) в присутствии легкой фракции колонны ректификации флотореагента-оксаля в количестве 8 - 15% от массы изобутилена с формальдегидом, при этом температуру в кубе колонны поддерживают 155 - 160^oC при давлении 10 - 30 мм рт.ст. и отбор состава пластификатора ведут из куба этой колонны.

Продукт на основе высококипящих эфиров диоксановых спиртов имеет следующие физико-химические характеристики:
Плотность при 20^oC, г/см³ - 1,08 ± 0,03
Кислотное число, мгКОН/г - 0,10 - 0,15
Температура вспышки в открытом тигле, ^oC - 145 - 155
Массовая доля летучих веществ, % - 0,20 - 0,30
Продукт имеет следующий состав, мас.%:

1-(4-метил-1,3-диоксан-4-ил)-8,8-диметил-3,5,7-триоксанонан - 15 - 20

1-(4,4-диметил-1,3-диоксан-5-ил)-6-(4-метил-1,3-диоксан-4-ил)- 2,4-диоксагексан - 18 - 23

1,7-бис(4-метил-1,3-диоксан-4-ил)-3,5-диоксагептан - 49 - 61

1-(4,4-диметил-1,3-диоксан-5-ил)-8-(4-метил-1,3-диоксан-4-ил)- 2,4,6-триоксаоктан - 1,5 - 2,0

1,9-бис(4-метил-1,3-диоксан-4-ил)-3,5,7-триоксанонан - 4,5 - 6,0
Соединения, входящие в состав пластификатора (б), идентифицировались путем разделения на высокоэффективном газовом хроматографе масс-спектральным методом с измерением точных масс. Масс-спектральные исследования проводились на хроматомасс-спектрометре Incos 50B и МАТ 212 фирмы Finnigan.

В спектре состава пластификатора присутствуют:
1) сигналы протонов диоксанового кольца и формальдегидных групп линейной части молекулы с δ 4,6 - 4,9 м.д.;
2) сигналы оксиметиленовых протонов диоксанового кольца в линейной части молекул с δ 3,2 - 4,2 м.д.;
3) сигналы метиленовых и метиновых протонов диоксанового кольца и линейной части молекул с δ 1,4 - 2,2 м.д.;
4) сигналы протонов метильных заместителей диоксанового кольца и концевых трет.-бутильных групп с δ 1,2 - 1,35 м.д.

Продукты (а) и (б) представляют собой прозрачные маслянистые жидкости от желтого до темно-коричневого цвета.

Пример 1. В емкостный аппарат из нержавеющей стали, снабженный перемешивающим устройством, загружают водную поливинилацетатную непластифицированную дисперсию в количестве 100 мас.ч. марки Д50Н (низковязкую) с содержанием сухого вещества 50%, затем при работающей мешалке порциями или непрерывно подают пластификатор (а) в количестве 2,5 мас.ч.

После окончания загрузки всего количества пластификатора перемешивание продолжают в течение 2,5 - 3 ч при 20 - 30^oC. Совместимость пластификатора с дисперсией проверяют каждые 30 мин нанесением дисперсии стеклянной палочкой тонким слоем на стеклянную пластину. Отсутствие жирных пятен пластификатора указывает на полную совместимость дисперсии с пластификатором. Испытание проводят до полного совмещения дисперсии с пластификатором.

Пример 2. В емкостный аппарат из нержавеющей стали, снабженный перемешивающим устройством, загружают водную поливинилацетатную непластифицированную дисперсию в количестве 100 мас. ч. марки Д50Н (низковязкую) с содержанием сухого вещества 50%, затем при работающей мешалке порциями или непрерывно подают пластификатор (б) в количестве 2,5 мас.ч.

Пластификатор (б) используют следующего состава, мас.%:
I. 1-(4-метил-1,3-диоксан-4-ил)-8,8-диметил-3,5,7-триоксанонан - 15
II. 1-(4,4-диметил-1,3-диоксан-5-ил)-6-(4-метил-1,3-диоксан-4- ил)-2,4-диоксагексан - 18
III. 1,7-бис(4-метил-1,3-диоксан-4-ил)-3,5-диоксагептан - 61
IV. 1-(4,4-диметил-1,3-диоксан-5-ил)-8-(4-метил-1,3-диоксан-4-ил)-2,4,6-триоксаоктан - 1,5
V. 1,9-бис(4-метил-1,3-диоксан-4-ил)-3,5,7-триоксанонан - 4,5
Пример 3. Аналогичен примеру 2, но в качестве пластификатора дисперсия содержит пластификатор (б) - продукт на основе смеси высококипящих эфиров диоксановых спиртов с температурой вспышки в открытом тигле 145 - 155^oC следующего состава, мас.%:
I - 20,0
II - 23,0
III - 49,0
IV - 2,0
V - 6,0
Примеры 4 - 17 по способу приготовления пластифицированной поливинилацетатной дисперсии аналогичны примерам 1 и 2.

Состав поливинилацетатной дисперсии, а также данные по свойствам пластифицированной поливинилацетатной дисперсии приведены в таблице.

Пример 18 (по прототипу). В емкостный аппарат из нержавеющей стали, снабженный перемешивающим устройством, загружают водную поливинилацетатную непластифицированную дисперсию в количестве 100 мас.ч. марки Д50Н или Д51С, или Д51В, или Д47В. Затем при работающей мешалке порциями или непрерывно подают пластификатор дибутилфталат в количестве для низковязкой 2,5 - 25,0 мас. ч. , для средневязкой 2,55 - 25,5 мас.ч., для высоковязкой 2,35 - 23,5 мас. ч. После окончания загрузки всего количества пластификатора перемешивание продолжают в течение 3 - 4 ч при 20 - 30^oC. Состав и свойства в пределах приведены в таблице.

Как видно из примеров конкретного выполнения, пластифицированная поливинилацетатная дисперсия, содержащая в качестве пластификатора продукт на основе смеси диоксановых спиртов и их высококипящих эфиров (а) или продукт на основе смеси высококипящих эфиров диоксановых спиртов (б), обладает более высокой клеящей способностью в 3,0 - 4,5 раза, меньшим временем совместимости дисперсии с пластификатором, в результате последнего уменьшается время пластификации дисперсии, снижаются трудозатраты и энергоемкость процесса смешения.

Пластифицированная поливинилацетатная дисперсия по сравнению с прототипом обладает меньшей токсичностью, т.к. ПДК продукта на основе смеси диоксановых спиртов и их высококипящих эфиров и продукта на основе смеси высококипящих эфиров диоксановых спиртов составляет 10 мг/м³ (3 класс опасности), а дибутилфталата 0,5 мг/м³ (2 класс опасности). Заявляемая пластифицированная поливинилацетатная дисперсия является более дешевой по сравнению с прототипом в связи с тем, что указанные продукты для пластификации дисперсии получают из отхода производства 4,4-диметил-1,3-диоксана и их стоимость в 1,5 - 2,0 раза ниже, чем дибутилфталата.

Заявляемая пластифицированная поливинилацетатная дисперсия прошла опытно-промышленную апробацию и подтвердила ее положительный эффект.

Формула изобретения

Пластифицированная поливинилацетатная дисперсия, включающая водную поливинилацетатную дисперсию с содержанием сухого вещества 47 - 51 мас.% и пластификатор, отличающаяся тем, что в качестве пластификатора она содержит продукт на основе смеси диоксановых спиртов и их высококипящих эфиров с температурой вспышки 130 - 140^oС, получаемый путем отгонки из флотореагента - оксаля легкой фракции с температурой кипения 115 - 160^oС при давлении 5 - 10 мм рт. ст. (а) или продукт на основе смеси высококипящих эфиров диоксановых спиртов с температурой вспышки 145 - 155^oС (б) следующего состава, мас.%:
1-(4-Метил-1,3-диоксан-4-ил)- 8,8-диметил-3,5,7-триоксанонан - 15 - 20
1-(4,4-Диметил- 1,3-диоксан-5-ил)-6-(4-метил-1,3-диоксан-4-ил)-2,4-диоксагексан - 18 - 23
1,7-бис(4-Метил-1,3-диоксан-4-ил)-3,5-диоксагептан - 49 - 61
1-(4,4-Диметил-1,3-диоксан-5-ил)-8 -(4-метил-1,3-диоксан-4-ил)-2,4,6-триоксаоктан - 1,5 - 2,0
1,9-бис-(4-Метил-1,3-диоксан-4-ил)-3,5,7-триоксанонан-триоксанонан - 4,5 - 6,0
при следующем соотношении компонентов дисперсии, мас.ч.:
Водная поливинилацетатная дисперсия с содержанием сухого вещества 47 - 51 мас.% - 100
Указанный продукт на основе смеси диоксановых спиртов и их высококипящих эфиров (а) или указанный продукт на основе смеси высококипящих эфиров диоксановых спиртов (б) - 2,35 - 10,2,

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2