Водная стиролакриловая дисперсия и способ ее получения



Водная стиролакриловая дисперсия и способ ее получения
Водная стиролакриловая дисперсия и способ ее получения

Владельцы патента RU 2568440:

Открытое акционерное общество "Казанский химический научно-исследовательский институт" (RU)

Изобретение относится к водной стиролакриловой дисперсии, применяемой для производства лакокрасочных материалов, клеев, изготовления строительных смесей, в частности, в качестве связующего компонента для гидроизоляционных и тонкослойных энергосберегающих и теплоизоляционных покрытий. Водную стиролакриловую дисперсию получают из смеси мономеров: стирола, бутилакрилата, акриловой кислоты, глицидилметакрилата и 2-гидроксиэтилметакрилата в присутствии эмульгатора - синтанола ДС-10, инициатора - персульфата аммония, дистиллированной воды при следующем соотношении компонентов, мас.ч: стирол 19,56-20,49, бутилакрилат 16,27-17,05, акриловая кислота 0,40-0,42, синтанол ДС-10 0,65-0,68, глицидилметакрилат 3,85-9,37, 2-гидроксиэтилметакрилат 3,65-5,31, персульфат аммония 0,14-0,15, дистиллированная вода 49,96-53,68, при этом полученную дисперсию нейтрализуют смесью триэтаноламина с аммиачной водой в соотношении 1:1 до значения pH=5-6. Заявлен также способ получения дисперсии. Технический результат - дисперсия обеспечивает высокие физико-механические и эксплуатационные свойства пленки, получаемой на ее основе. 2 н.п. ф-лы, 2 табл., 5 пр.

 

Изобретение относится к химической промышленности, а именно к способам получения водных стиролакриловых дисперсий, применяемых для производства лакокрасочных материалов, клеев, смесей, изготовления различных строительных материалов, например, в качестве связующего компонента для гидроизоляционных и тонкослойных энергосберегающих и теплоизоляционных покрытий.

Известен способ получения акрилового пленкообразователя (патент RU 2275386, МПК C08F 220/18, опубл. 27.04.2006) двухстадийной сополимеризацией бутилакрилата, метилметакрилата, стирола и метакриловой кислоты при соотношении, равном (40-45):(40-45):(10-14):(1-5), в среде смеси толуола и этилацетата при порционной подаче смеси мономеров и инициатора и многократной выдержке реакционной массы. При достижении конверсии мономеров 82-85% дополнительно вводят раствор сополимера бутилакрилата, стирола и метакриловой кислоты при соотношении, равном 42:57:1, в смеси толуола и бутанола или этанола, или толуола и ацетона, или толуола, этилацетата, этанола и бутанола. Сополимер бутилакрилата, стирола и метакриловой кислоты вводят в количестве 1,77-4,0 мас.% рассчитанном от концентрации основного сополимера. Толуол и этилацетат берут в соотношении (0,1-1,0):1. На первой стадии подают 10-30% смеси бутилакрилата, метилметакрилата, стирола и метакриловой кислоты, на вторую стадию - 70-90%.

Недостатками данного изобретения является низкий показатель условной прочности на разрыв пленки, полученной из акрилового пленкообразователя, и применение токсичных растворителей.

Известен способ получения акрилстирольного пленкообразователя (заявка на изобретение RU 2007142161, МПК C08F 220/18, опубл. 20.05.2009), включающий сополимеризацию стирола, бутилакрилата и метакриловой кислоты при соотношении (50-67):(33-48):(2-4) в среде нефраса С4-155/200 при соотношении (1,1-1,9):1 при непрерывной подаче в течение 2-5 ч смеси мономеров, содержащей инициатор радикального типа в количестве 25-50% от его общего количества, с вводом оставшейся части инициатора после окончания дозирования смеси мономеров, при этом инициатор вводится частями в 2-4 стадии, и после многократной выдержки реакционной массы - разведение охлажденной реакционной массы толуолом в соотношении (3,5-4,5):1.

Недостатком данного способа получения акрилстирольного пленкообразователя является высокий показатель водопоглощения полученной пленки и применение токсичного растворителя.

Известен способ получения акрилстирольного пленкообразователя (заявка на изобретение RU 2011113332, МПК C08F 212/08, опубл. 20.10.2012), включающий сополимеризацию стирола или смеси стирола и метилметакрилата, бутилакрилата и метакриловой кислоты в присутствии инициатора радикального типа с дальнейшим добавлением растворителей после многократной температурной выдержки реакционной массы, отличающийся тем, что сополимеризацию стирола или смеси, взятых в соотношении (1-3):3 стирола и метилметакрилата, бутилакрилата и метакриловой кислоты, проводят при соотношении компонентов реакционной смеси, равном (50-67):(31,9-48):(1,9-4,3), в среде нефраса С4-155/200 при соотношении (1,1-1,9):1 при непрерывной подаче в течение 2-5 ч смеси мономеров в присутствии инициатора радикального типа, причем инициатор добавляют частями: вторую часть инициатора (75-50%) от общего количества подают в 2-4 стадии после окончания дозирования смеси мономеров и разведения охлажденной реакционной массы толуолом или смесью нефраса и толуола в соотношении (3,3-6,4):1 после многократной температурной выдержки реакционной смеси.

Недостатками данного способа получения акрилстирольного пленкообразователя являются продолжительный технологический процесс и применение экологически небезопасного толуола.

Наиболее близким по технической сущности является способ получения водных дисперсий стиролакриловых сополимеров (патент RU 2260602, МПК C08F 212/18, МПК C08F 220/06, опубл. 20.09.2005). Способ получения водной дисперсии стиролакрилового сополимера осуществляется путем предварительного эмульгирования смеси акриловых мономеров со стиролом в присутствии эмульгатора и последующей водоэмульсионной сополимеризации реакционной смеси в присутствии инициатора. Мономерная смесь дополнительно содержит акриламид, а в качестве инициатора используют персульфат аммония и пероксид водорода, при этом осуществляют последовательную дробно дозируемую подачу персульфата аммония в два приема, а затем пероксида водорода, после чего при перемешивании в реакционную смесь вводят смесь полиметилсилоксана с молекулярной массой 500-1000 и сульфата железа при их массовом соотношении 25-35:1, охлаждают реакционную массу и нейтрализуют до рН 5-6.

Недостатками данного изобретения является низкий показатель относительного удлинения при разрыве и высокий показатель водопоглощения пленки, полученной из водных дисперсий стиролакриловых сополимеров.

Технической задачей предлагаемого изобретения является получение водной стиролакриловой дисперсии, обеспечивающей высокие физико-механические и эксплуатационные свойства пленки, получаемой на ее основе.

Технический результат достигается тем, что водная стиролакриловая дисперсия, включающая смесь мономеров из стирола, бутилакрилата, акриловой кислоты, эмульгатор - синтанол ДС-10, инициатор - персульфат аммония, дистиллированную воду, дополнительно содержит мономеры - глицидилметакрилат и 2-гидроксиэтилметакрилат при следующем соотношении компонентов, мас.ч:

Стирол 19,56-20,49
Бутилакрилат 16,27-17,05
Акриловая кислота 0,40-0,42
Синтанол ДС-10 0,65-0,68
Глицидилметакрилат 3,85-9,37
2-Гидроксиэтилметакрилат 3,65-5,31
Персульфат аммония 0,14-0,15
Дистиллированная вода 49,96-53,68

Отличительным признаком предлагаемой водной стиролакриловой дисперсии является наличие в ее составе мономеров - 2-гидроксиэтилметакрилата и глицидилметакрилата, улучшающих физико-механические свойства полученной пленки.

В качестве эмульгатора используют синтанол ДС-10 (смесь полиоксиэтиленгликолевых эфиров синтетических первичных высших спиртов фракции C8-C10).

В качестве инициатора используют персульфат аммония (аммонийная соль пероксодисерной кислоты).

Еще одним объектом изобретения является способ получения водной стиролакриловой дисперсии, включающий следующие стадии:

- приготовление реакционной смеси мономеров;

- растворение инициатора в дистиллированной воде;

- дозирование эмульгатора в реакционную смесь в течение 5 минут;

- дозирование раствора инициатора в реакционную смесь мономеров в течение 10 минут;

- нагрев реакционной смеси до температуры 80°C и перемешивание в течение 90 минут до получения однородной дисперсии;

- охлаждение полученной дисперсии с отдувкой азотом до температуры 45°С;

- нейтрализация полученной дисперсии смесью триэтаноламина с аммиачной водой в соотношении 1:1 до значения рН=5-6.

Предлагаемое изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1

Синтез водной стиролакриловой дисперсии проводят путем радикальной полимеризации в присутствии инициатора. Предварительно готовят смесь мономеров из стирола, бутилакрилата, акриловой кислоты, 2-гидроксиэтилметакрилата, глицидилметакрилата и дозируют эмульгатор - синтанол ДС 10. Перемешивание компонентов ведут при комнатной температуре в течение 5 минут. В трехгорлую колбу, снабженную перемешивающим устройством, термометром, дозировочными воронками, обратным холодильником, загружают дистиллированную воду и инициатор - персульфат аммония, перемешивают до полного растворения инициатора, далее при температуре 80°С в течение 10 минут дозируют приготовленную смесь мономеров с эмульгатором. Перемешивание ведут в течение 90 минут до получения однородной дисперсии. По окончании полимеризации полученную дисперсию охлаждают с отдувкой азотом до температуры 45°С и нейтрализуют смесью триэтаноламина с аммиачной водой в соотношении 1:1 до значения рН=5-6.

Ингредиенты добавляют в следующем соотношении: стирол - 20,49 мас.ч., бутилакрилат - 17,05 мас.ч., акриловая кислота - 0,42 мас.ч., глицидилметакрилат - 3,85 мас.ч., 2-гидроксиэтилметакрилат - 3,68 мас.ч., синтанол ДС-10 - 0,68 мас.ч., персульфат аммония - 0,15 мас.ч., дистиллированная вода - 53,68 мас.ч.

Пример 2

По способу, указанному в примере 1, изготавливают дисперсию, включающую стирол - 20,00 мас.ч., бутилакрилат - 16,62 мас.ч., акриловую кислоту - 0,41 мас.ч., глицидилметакрилат - 6,32 мас.ч., 2-гидроксиэтилметакрилат - 3,66 мас.ч., синтанол ДС-10 - 0,66 мас.ч., персульфат аммония - 0,14 мас.ч., дистиллированную воду - 52,19 мас.ч.

Пример 3

По способу, указанному в примере 1, изготавливают дисперсию, включающую стирол - 19,78 мас.ч., бутилакрилат - 16,54 мас.ч., акриловую кислоту - 0,41 мас.ч., глицидилметакрилат - 7,12 мас.ч., 2-гидроксиэтилметакрилат - 3,65 мас.ч., синтанол ДС-10 - 0,65 мас.ч., персульфат аммония - 0,14 мас.ч., дистиллированную воду - 51,71 мас.ч.

Пример 4

По способу, указанному в примере 1, изготавливают дисперсию, включающую стирол - 19,70 мас.ч., бутилакрилат - 16,38 мас.ч., акриловую кислоту - 0,40 мас.ч., глицидилметакрилат - 7,09 мас.ч., 2-гидроксиэтилметакрилат - 5,31 мас.ч., синтанол ДС-10 - 0,65 мас.ч., персульфат аммония - 0,14 мас.ч., дистиллированную воду - 50,33 мас.ч.

Пример 5

По способу, указанному в примере 1, изготавливают дисперсию, включающую стирол - 19,56 мас.ч., бутилакрилат - 16,27 мас.ч., акриловую кислоту - 0,40 мас.ч., глицидилметакрилат - 9,37 мас.ч., 2-гидроксиэтилметакрилат - 3,65 мас.ч., синтанол ДС-10 - 0,65 мас.ч., персульфат аммония - 0,14 мас.ч., дистиллированную воду - 49,96 мас.ч.

Рецептуры водных стиролакриловых дисперсий по примерам 1-5 приведены в таблице 1.

Результаты сравнительных испытаний водных стиролакриловых дисперсий, изготовленных по примерам 1-5, и их пленок приведены в таблице 2.

Наилучшие результаты по комплексу свойств показали пленки, изготовленные из водных стиролакриловых дисперсий, рецептуры которых представлены в примерах 2 и 3. Заявленные пределы содержания глицидилметакрилата обусловлены тем, что уменьшение (пример 1) или увеличение глицидилметакрилата (пример 5) приводит к снижению условной прочности пленки (пример 1) и к снижению относительного удлинения пленки при разрыве (пример 5). Также увеличение содержания 2-гидроксиэтилметакрилата (пример 4) приводит к снижению условной прочности пленки при разрыве (пример 1).

Данные, представленные в таблице 2, показывают, что водная стиролакриловая дисперсия по предлагаемому изобретению обеспечивает высокие физико-механические и эксплуатационные свойства пленки, получаемой на ее основе.

1. Водная стиролакриловая дисперсия, применяемая для производства лакокрасочных материалов, клеев, смесей, изготовления строительных материалов, например, в качестве связующего компонента для гидроизоляционных и тонкослойных энергосберегающих и теплоизоляционных покрытий, полученная из смеси мономеров: из стирола, бутилакрилата, акриловой кислоты, глицидилметакрилата и 2-гидроксиэтилметакрилата в присутствии эмульгатора - синтанола ДС-10, инициатора - персульфата аммония, дистиллированной воды при следующем соотношении компонентов в мас.ч:

Стирол 19,56-20,49
Бутилакрилат 16,27-17,05
Акриловая кислота 0,40-0,42
Синтанол ДС-10 0,65-0,68
Глицидилметакрилат 3,85-9,37
2-Гидроксиэтилметакрилат 3,65-5,31
Персульфат аммония 0,14-0,15
Дистиллированная вода 49,96-53,68

при этом полученную дисперсию нейтрализуют смесью триэтаноламина с аммиачной водой в соотношении 1:1 до значения pH=5-6.

2. Способ получения водной стиролакриловой дисперсии по п. 1, включающий приготовление реакционной смеси мономеров, растворение инициатора в дистиллированной воде, дозирование эмульгатора в реакционную смесь в течение 5 мин, дозирование раствора инициатора в реакционную смесь мономеров в течение 10 мин, нагрев реакционной смеси до температуры 80°C и перемешивание в течение 90 мин до получения однородной дисперсии, охлаждение полученной дисперсии с отдувкой азотом до температуры 45°C, нейтрализацию полученной дисперсии смесью триэтаноламина с аммиачной водой в соотношении 1:1 до значения pH=5-6.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к полимеру формулы (I): полученному регулируемой свободнорадикальной полимеризацией при посредстве нитроксильных радикалов при избытке акрилата.

Изобретение относится к органическим полимерным гидрофильным сорбентам для жидкостной хроматографии и может быть использовано для разделения биополимеров (белков, ферментов, аминокислот и их фрагментов, олиго- и полисахаридов и т.п.).

Изобретение относится к химии высокомолекулярных соединений, точнее к сшитым сополимерам на основе диоксипропилметакрилата и этилендимет - акрилата, а также к макропористым полимерным мембранам на основе указаных сшитых сополимеров.

Изобретение относится к полимерам с углеводными боковыми группами. Описан водорастворимый или способный диспергироваться в воде сополимер.

Изобретение относится к пленкообразующему полимеру, к вариантам способа его получения, а также к противообрастающей покрывающей композиции и ее применению. Пленкообразующий полимер имеет подвешенную к главной цепочке соль, которая образована (i) основной группой с первой pKa сопряженной кислоты, по меньшей мере, 4,0 и (ii) органической кислоты с первой pKa 2,0 или меньше.

Изобретение относится к применению в красках карбоната кальция, полученного сухим измельчением в присутствии способствующего измельчению агента. .

Изобретение относится к катионоактивным или амфотерным полимерам, применяемым в качестве добавок при производстве бумаги для улучшения эффективности проклеивания бумажной продукции, способам получения и использования добавок.

Настоящее изобретение относится к способу смазывания трансмиссии для ветровой установки с полиалкил(мет)акрилатами в качестве смазочного средства, при этом используют смазочное средство, содержащее по меньшей мере 30 мас.% полиалкил(мет)акрилата в пересчете на общую массу смазочного средства, причем полиалкил(мет)акрилат содержит: a) от 0 до 25 мас.% повторяющихся звеньев, производных (мет)-акрилатов формулы (I), в которой R означает водород или метил и R1 означает алкильный остаток с 1-5 атомами углерода, b) от 50 до 100 мас.% повторяющихся звеньев, производных (мет)акрилатов формулы (II), в которой R означает водород или метил и R2 означает алкильный остаток с 6-15 атомами углерода, причем повторяющиеся звенья формулы (II) являются смесью неразветвленных и разветвленных остатков, причем от 5 до 80% остатков R2 в пересчете на массу повторяющихся звеньев формулы (II) являются разветвленными, и с) от 0 до 50 мас.% повторяющихся звеньев, производных (мет)акрилатов формулы (III), в которой R означает водород или метил и R3 означает алкильный остаток с 16-40 атомами углерода, причем полиалкил(мет)акрилат получают в присутствии от 2 до 6 мас.% агентов передачи цепи н-додецилмеркаптана и трет-додецилмеркаптана, в пересчете на используемые при полимеризации мономеры, и полиалкил(мет)акрилат обладает среднемассовой молекулярной массой в диапазоне от 10000 до 18000 г/моль и полидисперсностью в диапазоне от 1,5 до 1,8.
Настоящее изобретение относится к получению сополимеризата с высокой химической однородностью и его применению для улучшения характеристик холодной текучести жидких топлив.

Изобретение относится к способу получения содержащего третичные аминогруппы (мет)акрилатного сополимера путем свободнорадикальной полимеризации в растворе смеси мономеров, содержащей: а) от 30 до 70 мас.% алкилового эфира акриловой кислоты или метакриловой кислоты с числом атомов углерода в алкильных группах от одного до четырех, б) от 70 до 30 мас.% алкилового эфира акриловой кислоты или метакриловой кислоты с третичной аминогруппой в алкильном радикале и в) от 0 до 10 мас.% других сополимеризующихся винильных мономеров.

Изобретение относится к (мет)акрилатному полимеру, получаемому полимеризацией смеси, включающей а) от 0,1 до 99,9 масс.% не менее чем одного (мет)акрилата общей формулы , где остатки от R1 до R6, а также m принимают приведенное в описании значение, и б) от 99,9 до 0,1 масс.% одного или нескольких отличающихся от а) и сополимеризующихся с а) этиленовых ненасыщенных мономеров, при этом компоненты а) и б) в сумме составляют 100 масс.% полимеризующихся составляющих смеси, при этом также Mw полимера составляет от ≥1000 до ≤50000 г/моль.

Изобретение относится к композициям покрытий. Композиция покрытия на водной основе включает: (a) частицы смолы акрилового сополимера, содержащего боковые карбонильные функциональные группы, (b) сшивающий агент, содержащий, по меньшей мере, две функциональные группы, реакционно-способные относительно карбонильной функциональной группы акрилового сополимера, (c) поверхностно-активное вещество, в которой частицы смолы акрилового сополимера имеют рассчитанную температуру стеклования (Tg), которая составляет, по меньшей мере, 40°C и включают продукт реакции реагентов, включающих: (i) по меньшей мере 50% мас., от общей массы реагентов, гидрофобных акриловых мономеров, включающих: (A) по меньшей мере 60% мас., от общей массы гидрофобных акриловых мономеров стирольного мономера, и (B) алкил(мет)акрилатный эфир спирта, в котором алкильная часть спирта является линейной или разветвленной и содержит, по меньшей мере, 4 атома углерода, и (ii) акриловый мономер, содержащий альдегидную и/или кетоновую функциональную группу, и (iii) мономер с фосфатной функциональной группой.

Изобретение относится к вариантам неионного сополимера простого и сложного полиэфира, используемого в цементной композиции для продления удобоукладываемости, а также к вариантам цементной композиции.

Настоящее изобретение относится к гребнеобразному сополимеру, включающему: (A) одно или более повторяющихся звеньев, получаемых из олефиновых ненасыщенных катионных или катионогенных сомономеров; и (B) одно или более повторяющихся звеньев, имеющих формулу , где Y является фрагментом, образующим часть скелета сополимера и полученным из мономера, выбранного из, по меньшей мере, одного из следующих мономеров: олефиновых ненасыщенных катионных или катионогенных сомономеров, акриламидных мономеров, одного или более олефиновых ненасыщенных гидрофильных мономеров, одного или более олефиновых ненасыщенных мономеров; Z является фрагментом, который способен образовывать ассоциат с другими фрагментами Z или другими фрагментами в препарате, в котором будет использоваться сополимер, и является гидрофобным фрагментом, выбранным из алкильной, арильной, аралкильной, фторалкильной групп, имеющих от 8 до 50 углеродных атомов, кремнийорганической группы, имеющей от 35 до 25 связанных фрагментов SiO, или силана; и b является связью или фрагментом, которые соединяют фрагмент Z с фрагментом Y, и представляет собой ковалентные связи, образуемые, по меньшей мере, одним сложным эфиром, карбонилом, амидом, оксидом амина, углеводородом, амино, простым эфиром, полиоксиалкиленовыми группами, или связь, возникающую через связи ионной соли.
Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано для снижения температуры застывания парафинистых нефтей при их транспортировке и хранении.

Изобретение относится к пеноматериалу на основе эмульсии с высоким содержанием дисперсной фазы. Эмульсионный пеноматериал с высоким содержанием дисперсной фазы получают путем полимеризации эмульсии с высоким содержанием дисперсной фазы, включающей: a) масляную фазу, содержащую: i) мономер; ii) сшивающий агент; iii) эмульгатор; b) водную фазу; c) фотоинициатор; при этом эмульсию, полученную из объединенных водной и масляной фаз, перемещают в зону нагрева, где мономеры полимеризуются и образуют сшивки в соседних основных цепях полимера, после зоны нагрева пеноматериал перемещают в зону ультрафиолетового излучения с получением эмульсионного пеноматериала с высоким содержанием дисперсной фазы, где эмульсионный пеноматериал с высоким содержанием дисперсной фазы содержит менее 400 ppm (млн-1) неполимеризованного мономера.

Изобретение относится к вариантам способа приготовления неионогенного сополимера, который может быть использован в качестве диспергатора в цементирующих композициях.
© Патентный поиск, поиск патентов на изобретения - FindPatent.RU 2012-2024
Политика конфиденциальности 2015-11-20 2015-11-19T21:03:43
Наверх