Способ модификации синтетического латекса

 

Изобретение относится к способу модификации синтетических латексов и может быть использовано в промышленности синтетического каучука, в производстве клеев, полимерцементов, пропиточных составов. Задачей изобретения является повышение устойчивости латекса к механическим воздействиям, адгезионных и физико-механических свойств латексных пленок. Техническая задача решается способом модификации синтетического латекса на основе виниловых и дивиниловых мономеров путем введения в латекс после стадий полимеризации и дегазации органической кислородсодержащей добавки, при котором в качестве органической кислородсодержащей добавки берут продукт на основе смеси диоксановых спиртов и их высококипящих эфиров, получаемый путем отгонки из флотореагента - оксаля легкой фракции с температурой кипения 115-160°С при давлении 5-10 мм рт.ст., или продукт на основе высококипящих эфиров диоксановых спиртов в количестве 5-25 мас.ч. на 100 мас.ч. сухого вещества латекса, что позволяет улучшить устойчивость латекса, адгезионные и физико-механические свойства латексных пленок и санитарно-токсикологические условия производства и переработки синтетического латекса. 2 табл.

Изобретение относится к способу модификации синтетических латексов и может быть использовано в промышленности синтетического каучука, в производстве клеев, полимерцементов, пропиточных составов.

Известно использование в составе латексно-цементных смесей, в том числе содержащих диеновые латексы, флотореагента - оксаля - Т-66, см. SU 1707027 Al, C 08 L 9/10, 23.01.1992 г. Флотореагент Т-66 является побочным продуктом производства диметилдиоксана с температурой начала кипения не ниже 70^oC.

Однако использование указанного продукта в качестве органической кислородсодержащей добавки в способе модификации синтетического латекса невозможно в связи с тем, что при введении в латекс он вызывает немедленную коагуляцию латекса (т.е. его разрушение).

Наиболее близким по технической сущности является способ модификации синтетического латекса на основе виниловых и дивиниловых мономеров путем введения в латекс после стадий полимеризации и дегазации органической кислородсодержащей добавки, в котором в качестве органической кислородсодержащей добавки берут простые эфиры полиэтиленгликоля со смесью моно- и диалкилфенолов (продукты ОП-7 или ОП-10) в количестве 1-5 мас.ч. на 100 мас.ч. сухого вещества латекса [Тихомиров Г. С. , Ковтуненко Л.И., Образцова К.И. и др. Журнал "Промышленность СК, шин и РТИ". - 1988, N 11, С. 9-12; Еркова Л.Н., Чечик О.С. Монография "Латексы". - Л.: Химия, 1983. - 224 с.; Тихомиров Г.С. , Калинина И. Е. , Пряхина Э.А. и др. // Журнал "Промышленность СК, шин и РТИ". - 1989, N 3, С. 8-10].

Модифицированный синтетический латекс, полученный по известному способу, обладает недостаточной устойчивостью, особенно при температуре выше 70^oC, повышенным пенообразованием, недостаточными адгезионными и физико-механическими свойствами латексных пленок.

Задачей изобретения является повышение устойчивости латекса к механическим воздействиям, адгезионных и физико-механических свойств латексных пленок.

Техническая задача решается способом модификации синтетического латекса на основе виниловых и дивиниловых мономеров путем введения в латекс после стадий полимеризации и дегазации органической кислородсодержащей добавки, в котором в качестве органической кислородсодержащей добавки берут продукт на основе смеси диоксановых спиртов и их высококипящих эфиров, получаемый путем отгонки из флотореагента - оксаля легкой фракции с температурой кипения 115-160^oC при давлении 5-10 мм рт. ст., или продукт, получаемый из флотореагента-оксаля на основе высококипящих эфиров диоксановых спиртов с температурой вспышки в открытом тигле 145-155^oC или температурой вспышки 160-165^oC, в количестве 5-25 мас.ч. на 100 мас.ч. сухого вещества латекса, что позволяет улучшить устойчивость латекса к механическим воздействиям на 20-60%, адгезионные свойства латексов на 5-45%, условную прочность при растяжении латексных пленок на 10-40%, жесткость полимера латекса на 20-30%, а также санитарно-токсикологические условия производства и переработки синтетического латекса.

Продукт на основе смеси диоксановых спиртов и их высококипящих эфиров получают из флотореагента - оксаля и выпускают по ТУ 2493-00313004749-93. Продукт на основе смеси диоксановых спиртов и их высококипящих эфиров имеет следующие физико-химические характеристики: Температура вспышки в открытом тигле, - 130-140 Плотность при 20^oC, кг/м³ - 1080-1105 Массовая доля летучих веществ,% - 0,3-0,6 ПДК в воздухе рабочей зоны, мг/м³ - 10,0 См., например. Патент RU 2051933, МПК 6 C 08 L 17/06, C 08 K 13/02, D 06 N 1/00, 1996 г.

Продукт (А) на основе высококипящих эфиров диоксановых спиртов имеет следующие физико-химические характеристики: Температура вспышки в открытом тигле, ^oC - 145-155 Плотность при 20^oC, кг/м³ - 1080±30 Массовая доля летучих веществ,% - 0,2-0,3 ПДК в воздухе рабочей зоны, мг/м³ - 10,0
См. , например. Патент RU 2100356, МПК 6 C 07 D 319/04, C 08 K 5/15 //C 08 K 5/15, C 08 L 27/06), 1997 г.

Продукт (Б) на основе высококипящих эфиров диоксановых спиртов имеет следующие физико-химические характеристики:
Температура вспышки в открытом тигле, ^oC - 160-165
Плотность при 20^oC, кг/м³ - 1080±30
Массовая доля летучих веществ, % - 0,2-0,25
ПДК в воздухе рабочей зоны, мг/м³ - 10,0
См., например, Патент RU 2138494, МПК 6 C 07 D 319/06, C 08 K 5/15, 1999 г.

Продукт (Б) имеет следующий состав, мас.%:
1-(4-Метил-1,3-диоксан-4-ил)-8,8-диметил-3,5,7-триоксанон - 15-20
1-(4,4-Диметил-1,3-диоксан-5-ил)-6-(4-метил-1,3-диоксан-4-ил)-2,4-диоксагексан - 18-24
1,7-бис(4-Метил-1,3-диоксан-4-ил)-3,5-диоксагептан - 42-63
1,9-бис-(4-метил-1,3-диоксан-4-ил)-3,5,7-триоксанонан - 3-11
4-Метил-4-оксиэтил-1,3-диоксан - 1-3
Продукт имеет температуру вспышки в открытом тигле 160-165^oC. Соединения продуктов (А) и (Б) идентифицировались путем их разделения на высокоэффективном газовом хроматографе и масс-спектральным методом с измерением точных масс. Масс-спектральные исследования проводились на хроматомасс-спектрометре Incos 50В и МАТ 212 фирмы FIN-NIGAN.

Данное изобретение иллюстрируют следующие примеры конкретного выполнения.

Пример 1 (по прототипу). Берут латекс синтетический, являющийся продуктом совместной полимеризации бутадиена со стиролом в соотношении 35:65 (по массе), с содержанием сухого вещества 45 мас.%. После стадий полимеризации и дегазации в латекс вводят при перемешивании и комнатной температуре кислородсодержащую органическую добавку - простой эфир полиэтиленгликоля со смесью моно- и диалкилфенолов (ОП-7 или ОП-10 по ГОСТ 8433-81) в количестве 5 мас. ч. на 100 мас.ч. сухого вещества латекса, продолжительность перемешивания - 60 мин.

Определяют свойства латекса по ГОСТ 10564-75. Стабильность полученного латекса в присутствии пигмента при перемешивании в течение 2 ч - комки и крупинки отсутствуют.

Пример 2. Берут латекс синтетический, являющийся продуктом совместной полимеризации бутадиена со стиролом в соотношении 35:65 (по массе), с содержанием сухого вещества 45 мас.%. После стадий полимеризации и дегазации при перемешивании и комнатной температуре в латекс вводят кислородсодержащую органическую добавку - продукт на основе диоксановых спиртов и их высококипящих эфиров, получаемый путем отгонки из флотореагента - оксаля легкой фракции с температурой кипения 115-160^oC при давлении 5-10 мм рт.ст., в количестве 5 мас.ч. на 100 мас.ч. сухого вещества латекса, продолжительность перемешивания - 45 мин.

Определяют свойства латекса по ГОСТ 10564-75. Стабильность полученного латекса в присутствии пигмента при перемешивании в течение 2 ч - комки и крупинки отсутствуют.

Пример 3. Аналогичен примеру 2. Количество добавки - 15 мас.ч. на 100 мас.ч. сухого вещества латекса, продолжительность перемешивания - 60 мин.

Стабильность полученного латекса в присутствии пигмента при перемешивании в течение 2 ч - комки и крупинки отсутствуют.

Пример 4. Аналогичен примеру 2. Количество добавки - 25 мас.ч. на 100 мас.ч. сухого вещества латекса, продолжительность перемешивания - 90 мин.

Стабильность полученного латекса в присутствии пигмента при перемешивании в течение 2 ч - комки и крупинки отсутствуют.

Пример 5 (по прототипу). Аналогичен примеру 1. В качестве латекса берут синтетический латекс, являющийся продуктом совместной полимеризации бутадиена со стиролом в соотношении 50:50 (по массе), с содержанием сухого вещества 48 мac.%.

Определяют свойства латекса по ГОСТ 14053-78. Устойчивость латекса при введении суспензии мела - устойчив.

Пример 6. Аналогичен примеру 2. В качестве латекса берут синтетический латекс, являющийся продуктом совместной полимеризации бутадиена со стиролом в соотношении 50: 50 (по массе), с содержанием сухого вещества 48 мас.%. Количество добавки - 10 мас.ч. на 100 мас.ч. сухого вещества латекса, продолжительность перемешивания - 50 мин.

Определяют свойства латекса по ГОСТ 14053-78. Устойчивость латекса при введении суспензии мела - устойчив.

Пример 7 (по прототипу). Аналогичен примеру 1. В качестве латекса берут синтетический латекс, являющийся продуктом совместной полимеризации бутадиена с метакриловой кислотой в соотношении 100:2 (по массе), с содержанием сухого вещества 29 мас.%.

Определяют свойства латекса по ГОСТ 111604-79. Стойкость латекса при разведении водой 1:100 - устойчив.

Пример 8. Аналогичен примеру 2. В качестве латекса берут синтетический латекс, являющийся продуктом совместной полимеризации бутадиена с метакриловой кислотой в соотношении 100:2 (по массе), с содержанием сухого вещества 29 мас. %. Количество добавки - 12 мас.ч. на 100 мас.ч. сухого вещества латекса, продолжительность перемешивания - 50 мин.

Определяют свойства латекса по ГОСТ 111604-79. Стойкость латекса при разведении водой 1:100 - устойчив.

Пример 9. Аналогичен примеру 8. Введение добавки осуществляют при перемешивании и температуре 60^oC.

Определяют свойства латекса по ГОСТ 111604-79. Стойкость латекса при разведении водой 1:100 - устойчив.

Пример 10 (по прототипу). Аналогичен примеру 1. В качестве латекса берут синтетический латекс, являющийся продуктом совместной полимеризации бутадиена с винилиденхлоридом при соотношении 30:70 (по массе), с содержанием сухого вещества 28 мас.%.

Определяют свойства латекса по ТУ 38.303-04-03-90. Стойкость латекса при разведении водой 1:200 - устойчив.

Пример 11. Аналогичен примеру 3. В качестве латекса берут синтетический латекс, являющийся продуктом совместной полимеризации бутадиена с винилиденхлоридом при соотношении 30:70 (по массе), с содержанием сухого вещества 28 мас.%.

Определяют свойства латекса по ТУ 38.303-04-03-90. Стойкость латекса при разведении водой 1:200 - устойчив.

Пример 12 (по прототипу). Аналогичен примеру 1. В качестве латекса берут синтетический латекс, являющийся продуктом совместной полимеризации бутадиена с 2-метил-5-винилпиридином при соотношении 90:10 (по массе), с содержанием сухого вещества 28 мас.%
Определяют свойства латекса по ОСТ 38.03136-77.

Пример 13. Аналогичен примеру 2. В качестве латекса берут синтетический латекс, являющийся продуктом совместной полимеризации бутадиена с 2-метил-5-винилпиридином при соотношении 90:10 (по массе), с содержанием сухого вещества 28 мас. %. Количество добавки - 7,5 мас.ч. на 100 мас.ч, сухого вещества латекса, продолжительность перемешивания - 45 мин. Определяют свойства латекса по ОСТ 38.03136-77
Пример 14 (по прототипу). Аналогичен примеру 1. В качестве латекса берут синтетический латекс, являющийся продуктом совместной полимеризации бутадиена с нитрилом акриловой кислоты при соотношении 60:40 (по массе), с содержанием сухого вещества 33 мас.%.

Определяют свойства латекса по ТУ 38.103-54-76.

Пример 15. Аналогичен примеру 2. В качестве латекса берут синтетический латекс, являющийся продуктом совместной полимеризации бутадиена с нитрилом акриловой кислоты при соотношении 60:40 (по массе), с содержанием сухого вещества 33 мас.%. Количество добавки - 15 мас.ч. на 100 мас.ч. сухого вещества латекса, продолжительность перемешивания - 50 мин.

Пример 16. Берут латекс синтетический, являющийся продуктом совместной полимеризации бутадиена со стиролом в соотношении 35:65 (по массе), с содержанием сухого вещества 45 мас.%. После стадий полимеризации и дегазации при перемешивании и комнатной температуре в латекс вводят кислородсодержащую органическую добавку - продукт на основе высококипящих эфиров диоксановых спиртов (А), в количестве 5 мас. ч. на 100 мас.ч. сухого вещества латекса, продолжительность перемешивания - 45 мин.

Определяют свойства латекса по ГОСТ 10564-75. Стабильность полученного латекса в присутствии пигмента при перемешивании в течение 2 ч - комки и крупинки отсутствуют.

Пример 17. Аналогичен примеру 16. Количество добавки составляет 25 мас. ч. на 100 мас.ч. сухого вещества латекса.

Пример 18. Берут латекс синтетический, являющийся продуктом совместной полимеризации бутадиена с винилиденхлоридом в соотношении 30:70 (по массе), с содержанием сухого вещества 28 мас.%. После стадий полимеризации и дегазации при перемешивании и комнатной температуре в латекс вводят кислородсодержащую органическую добавку - продукт на основе высококипящих эфиров диоксановых спиртов (Б), в количестве 5 мас.ч. на 100 мас.ч. сухого вещества латекса, продолжительность перемешивания - 45 мин.

Определяют свойства латекса по ТУ 38.303-04-03-90. Стойкость латекса при разведении водой 1:200 - устойчив.

Пример 19. Аналогичен примеру 18. Количество добавки составляет 25 мас. ч. на 100 мас.ч. сухого вещества латекса.

Свойства латексов, полученных по прототипу и заявляемому объекту, приведены в таблицах 1 и 2.

Содержание сухого вещества в латексе определяют по ГОСТ 28862-90. Латексы каучуковые. Определение общего содержания сухого вещества:
- устойчивость к механическим воздействиям определяют как количество коагулюма после обработки в приборе Марона [Коллоидная химия синтетических латексов: Учебное пособие. /Р.Э. Нейман, О.Г.Киселева, А.К.Егоров, Т.М.Васильева. - Воронеж: Изд-во ВГУ, 1984. - 196 с.];
- жесткость полимера латекса по Дефо определяют по ГОСТ 10201-75. Каучуки и резиновые смеси. Метод определения жесткости и эластического восстановления по Дефо;
- условную прочность при растяжении латексных пленок определяют по ГОСТ 12580-78. Пленки латексные. Метод определения упруго-прочностных свойств при растяжении;
- пенообразование латекса определяют высотой столба пены, образующейся при пропускании воздуха через объем латекса [Гетманский И.К., Бавика Л.И. Методы испытаний водных растворов поверхностно-активных веществ: обзор. - М. : НИИТЭИ, 1965.- Вып.1. - С. 89].

Прочность склеивания ткани латексом определяют по ТУ 38.303-04-03-Д.

Прочность связи резины с кордом определяют по ГОСТ 23785.7-79.

Как видно из примеров конкретного выполнения, заявляемый способ модификации синтетического латекса позволяет улучшить показатели латексов: устойчивость латекса к механическим воздействиям на 20-60%, адгезионные свойства латексов на 5-45%, условную прочность при растяжении латексных пленок на 10-40%, жесткость полимера латекса на 20-30%. Кроме того, продукт на основе смеси диоксановых спиртов и их высококипящих эфиров и продукт на основе высококипящих эфиров диоксановых спиртов имеют меньшую токсичность (ПДК в воздухе рабочей зоны 10 мг/м³) по сравнению с эфирами полиэтиленгликоля со смесью моно- и диалкилфенолов (ПДК в воздухе рабочей зоны 1,5 мг/м³). Это улучшает санитарно-токсикологические условия производства и переработки синтетического латекса.

Формула изобретения

Способ модификации синтетического латекса на основе виниловых и дивиниловых мономеров путем введения в латекс после стадий полимеризации и дегазации органической кислородсодержащей добавки, отличающийся тем, что в качестве органической кислородсодержащей добавки берут продукт на основе смеси диоксановых спиртов и их высококипящих эфиров, получаемый путем отгонки из флотореагента - оксаля легкой фракции с температурой кипения 115-160°С при давлении 5-10 мм рт.ст., или продукт, получаемый из флотореагента - оксаля на основе высококипящих эфиров диоксановых спиртов с температурой вспышки в открытом тигле 145-155°С или температурой вспышки 160-165°С, в количестве 5-25 мас.ч. на 100 мас.ч. сухого вещества латекса.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2