Способ получения вододисперсионного клея

 

Изобретение относится к способу получения универсального вододисперсионного клея полифункционального назначения путем синтеза метакриловой кислоты и метакриламида методом эмульсионной полимеризации. Способ осуществляют путем смешения латекса карбоксилсодержащего бутадиен-стирол-акрилатного сополимера и загустителя и отличается тем, что в качестве карбоксилсодержащего латекса используют латекс привитого сополимера, содержащего в основной цепи сополимер бутадиена со стиролом в соотношении (15-25):(75-85) соответственно, соотношение мономеров в прививаемом сополимере бутадиена, метакриловой кислоты и метакриламида (85-90):(2,5-7,5):(5-10) соответственно; соотношение между основным полимером и прививаемым сополимером (25-35):(65-75) в присутствии регулятора молекулярной массы в количестве 0,2-0,5 мас. ч. с последующей концентрацией латекса до сухого остатка 45-50% и условной вязкости по воронке ВЗ-4 20-45 с. Технический результат - создание универсального, нетоксичного, пожаробезопасного клея. 1 табл.

Изобретение относится к области синтеза высокодисперсных полимерных композиций на основе латексов сополимеров, содержащих в макромолекулярной цепи активные функциональные группы и используемых в качестве высокоэффективных нетоксичных, пожаробезопасных клеев, которые применяют: а) для приклеивания полимерных пленок (полиэтилентерефталатной, триацетатной и др.) к печатной продукции (суперобложки, открытки) к обложкам для книг и переплетным крышкам на основе офсетных, обложечных и мелованных бумаг с целью облагораживания и упрочнения книжной и другой полиграфической продукции; б) для склеивания различных сортов бумаги и картона; в) для приклейки шпона на древесно-стружечные плиты; г) для приклейки мебельной кромки к деревостружечным плитам; д) для склеивания многослойных изделий из фанеры; е) для склеивания изделий из натуральной и искусственной кожи; ж) для приклейки изделий из кожи и линолеума на деревянную поверхность; з) для приклейки изделий из кожи и линолеума на бетонную и керамическую поверхность и для приклейки керамических плиток к бетонной поверхности; к) для склеивания изделий из пластмассы.

Известен способ получения модифицированных поливинилацетатных высокоплавких клеев (заявка Японии 54 -138033, С 09 J 3/14, 1979) на основе поливинилацетата, включающего в свой состав 0,1-0,3 мол.% групп на основе ненасыщенных сульфокислот или их солей и 5-60% добавок на основе этилена, гексиметиленпропилена, полиэтиленгликоля, глицерина и прочих. К недостаткам данного клея можно отнести недостаточно высокую степень адгезии к различным полимерным пленкам и бумагам, а также наличие в их составе токсичных органических продуктов.

Известен также способ получения повторно диспергируемых в воде клеев (пат. США 4251400, С 08 L 29/04, С 08 3906, 1981) на основе поливинилацетата, поливинилпирролидона и пластификатора (глицеринэтиленгликоль, полипропиленгликоль, диэтиленгликоль). Данный клей предназначен для приклеивания поливинилхлоридных пленок к бумаге. Недостатком является ограниченная область применения и содержание органических продуктов.

Известен также способ получения клея для припрессовки полимерных пленок (авт. св. СССР 1518342, С 09 3/14, 1989). Данный клей предназначен для припрессовки полимерных пленок (полиэтилентерифталатной, триацетатной) к переплетным и сувенирно-рекламным материалам и состоит из смеси водной эмульсии сополимера на основе этилакрилата, диметакрилового эфира этиленгликоля, метакриламида и водной эмульсии поливинилацетата. Однако клей такого состава обладает недостаточно высокой адгезией и невысокой эластичностью клеевого слоя, что вызывает частичное коробление продукции.

Известен способ получения клеевой композиции для дерева (пат. 58 - 55998, Япония) на основе низкомолекулярного полибутадиена, α,β-ненасыщенных карбоновых кислот или их ангидридов, латекса натурального или синтетических каучуков, аминопластов и соединений многоатомных металлов. Данные клеи устойчивы к кипячению в воде, но обладают недостаточно высокой адгезией после обработки водой при повышенной температуре.

Известен также способ получения высокодисперсионного клея на основе смеси высокостирольного и карбоксилсодержащего бутадиенметилметакрилатного латексов (патент RU, 2067603, 10.10.96). Недостатком данного способа является ограниченность применения, сложность получения - две стадии получения различных латексов и их смешение.

Наиболее близким к предлагаемому является способ получения вододисперсионного клея на основе модифицированного латекса карбоксилсодержащего бутадиенстиролметилметакрилатного сополимера (патент RU, 2132860, 10.07.99). Недостатком получаемого клея является узкая область применения и низкие адгезионные показатели.

Целью настоящего изобретения является создание универсального, нетоксичного, пожаробезопасного вододисперсионного клея полифункционального назначения, предназначенного для склеивания бумаги, древесины, полимерных пленок, кожи, линолеума, керамики, пластмассы.

Предлагается способ получения вододисперсионного клея, в котором используют латекс привитого сополимера, содержащего в осносной цепи сополимер бутадиена со стиролом в соотношении (15-25):(75-85) по массе и привитые мономеры бутадиен, метакриловую кислоту и метакриламид в соотношении (85-90): (2,5-7,5): (5-10) по массе при соотношении сополимера в основной цепи и прививаемых мономеров (25-35); (65-75) по массе. Указанный латекс концентрируют до сухого остатка 45-50 мас.% и смешивают с загустителем.

При синтезе данного латекса в процессе эмульсионной полимеризации в качестве основного эмульгатора могут применяться сульфонол, алкилсульфонат натрия, некаль и другие как индивидуально, так и в смесях.

В качестве активатора полимеризации - ронгалит. В качестве инициатора - гидропероксид изопропилбензола, гидропероксид диизопропилбензола, гидропероксид п- изопропилциклогексилбензола, гидропероксид пинана и другие. В качестве регулятора молекулярной массы - алифатические меркаптаны, диизопропилксантогендисульфид. В качестве загустителей - натриевая соль карбоксиметилцеллюлозы (КМЦ), поливиниловый спирт и др.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. Получение латекса привитого карбоксилсодержащего бутадиен-стирол-метакриламидного сополимера проводилось в бутылках емкостью 500 мл.

Порядок загрузки: заливалась водная фаза, содержащая все водорастворимые компоненты, затем загружался стирол, регулятор молекулярной массы, бутадиен-1,3 и инициатор, рН водной фазы 3-5.

Бутылки закрывались пробками и помещались в термостат в специальных держателях, укрепленных на валу. Необходимая температура в термостате поддерживалась путем подачи в него промышленной воды.

Полимеризация проводилась по следующему рецепту (мас. ч.):
Бутадиен-1,3 - 20
Стирол - 80
Сульфонол - 3
Лейканол - 0,4
Ронгалит - 0,4
Гидропероксид изопропилбензола - 0,4
Третичный додецилмеркаптан - 0,2
Сульфат натрия - 0,1
Водная фаза - 200
рН водной фазы - 3
Температура полимеризации - 30^oС
Время полимеризации - 7 часов
Выход полимера - 97%
К данному латексу в соотношении 30:70 на получаемый конечный полимер добавлялся бутадиен-1,3 в количестве 85 мас. ч., метакриловая кислота - 5 мас. ч., метакриламид - 10 мас. ч. Добавлялся эмульгатор сульфонол - 4 мас. ч. , лейканол - 0,5 мас. ч., ронгалит - 0,35 мас. ч, гидропероксид изопропилбензола - 0,35 мас, ч., трет-додецилмеркаптан - 0,5 мас. ч., водная фаза - 200 мас. ч., рН водной фазы - 3, температура полимеризации - 30^oС. Время полимеризации - 8 часов, выход полимера - 96%.

Латекс концентрировали до сухого остатка 45%, загущали карбоксиметилцеллюлозой до вязкости по воронке ВЗ-4 - 25 с, рН латекса доводили до 7. Результаты испытаний приведены в таблице.

Пример 2. Получение латекса сополимера при соотношении бутадиен:стирол в затравочном латексе 15:85 и соотношения бутадиена:метакриловой кислоты:метакриаламида в процессе прививки 90:2,5:7,5.

Содержание алкилсульфоната натрия в затравочном латексе 3 мас. ч., лейканола 0,6 мас. ч., ронгалита - 0,3 мас. ч., гидропероксида пинана - 0,35 мас. ч., трет-додецилмеркаптана -0,35 мас.ч., водная фаза - 180 мас. ч., рН 4, температура 35^oС.

Соотношение затравочного и прививаемого сополимера 25:75 мас.ч. Количество компонентов при прививке соответствует примеру 1. Соотношение бутадиена: МАК: МАА=90:2,5:75. Время полимеризации суммарное - 15 часов, суммарный выход полимера - 98%. Сухой остаток после концентрирования 47%. Латекс загущался поливиниловым спиртом до вязкости 40 с по ВЗ-4. рН клея - 6,5. Результаты испытаний приведены в таблице.

Пример 3. Получение латекса осуществляют аналогично примеру 1, при этом соотношение мономеров в затравочном латексе 25:75, эмульгатор - некаль, количество затравочного латекса - 35:65 к прививаемому полимеру. Соотношение мономеров при прививке 90: 5:5 (бутадиен:МАК:МАА), время полимеризации 14 часов, суммарный выход 95%, сухой остаток после отгонки 45%. Латекс загущался КМЦ до вязкости 45 с по ВЗ-4. рН клея - 7,5. Результаты испытаний приведены в таблице.

Пример 4. Приготовление латекса осуществляется аналогично примеру 1, при этом соотношение мономеров в затравочном латексе бутадиен:стирол - 20:80 мас. ч.

Содержание сульфонола в затравочной полимеризации 1,5 мас. ч., ронгалита - 0,3 мас. ч., гидропероксида изопропилциклогексилбензола - 0,25 мас. ч., трет-ДДМ - 0,25 мас. ч. , водная фаза - 140 мас. ч., рН водной фазы - 4, температура - 20^oС.

Соотношение полимера затравки и прививаемого полимера 35:65. Соотношение мономеров прививаемого сополимера -90:2,5:7,5 (бутадиен:МАК:МАА).

В качестве эмульгатора при прививке - алкилсульфонат натрия в количестве 2,5 масс, ч. Дозировки других компонентов - аналогично примеру 1. Время полимеризации 20 часов, выход полимера 96%, сухой остаток после концентрирования 45%, латекс загущался карбоксилметилцеллюлозой до вязкости 35 с по воронке ВЗ-4, рН клея 7. Результаты испытаний приведены в таблице.

Пример 5. Приготовление латекса осуществляют аналогично примеру 1, при этом соотношение мономеров в затравочном латексе бутадиен:стирол равно 15: 85. Содержание алкилсульфоната натрия в затравочной полимеризации 5 мас. ч., водная фаза 180 мас.ч., рН водной фазы - 4,5. Температура 25^oС. Соотношение полимера затравки и прививаемого полимера 35:65. Соотношение мономеров прививаемого сополимера 85:5:10 (бутадиен:МАК:МАА). В качестве эмульгатора при прививке - сульфонол в количестве 3 мас.ч., дозировки остальных компонентов аналогичны примеру 1.

Время полимеризации - 18 ч, выход полимера 98%, сухой остаток после отгонки - 47%, латекс загушался поливиниловым спиртом до вязкости 40 с по воронке ВЗ-4, рН латекса 6,5. Результаты испытаний приведены в таблице.

Формула изобретения

Способ получения вододисперсионного клея путем смешения латекса карбоксилсодержащего бутадиен-стирол-акрилатного сополимера и загустителя, отличающийся тем, что в качестве карбоксилсодержащего латекса используют латекс привитого сополимера, содержащего в основной цепи сополимер бутадиена со стиролом в соотношении (15 - 25) : (75 - 85) соответственно, соотношение мономеров в прививаемом сополимере бутадиена, метакриловой кислоты и метакриламида (85 - 90) : (2,5 - 7,5) : (5 - 10) соответственно, соотношение между основным полимером и прививаемым сополимером (25 - 35) : (65 - 75) в присутствии регулятора молекулярной массы в количестве 0,2 - 0,5 мас. ч. с последующей концентрацией латекса до сухого остатка 45 - 50% и условной вязкости по воронке ВЗ-4 20 - 45 с.

РИСУНКИ

Рисунок 1