Способ получения полистирольных латексов

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (11) 504794

Союз Советских

Социалистических., Ресоублкк (61) дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 26.08.74 (21) 2055352/23-5 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 28.02.76. Бюллетень № 8

Дата опубликования описания 30.04.7б (51) М. Кл. С 08F 12/08

Гасударственный комитет

Совета Министров СССР (53) УДК 678.746.22 (088.8) по делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения

Т. С. Казакевич, В. Л. Кузнецов, А. В. Лебедев, Ю. М. Яковлев, Д. М. Васильева, В. В. Работнов, В. Л. Гарбер, В, А. Котов, Б. К. Басов, М, Х. Бронштейн и А. В, Рыбин (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛИСТИРОЛЬНЪ|Х ЛАТЕКСОВ

95 — 100

0 — 5,0

0 — 5,0

5,0

0,15

Стирол

Дивинилбензол

Метакриловая кислота

Анионоактивный эмульгатор

Персульфат калия

Динатровая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты (трилон <Б») 0,05

Изобретение относится к способу получения полистирольных латексов, которые могут быть использованы для получения пенорезины.

Известен способ получения полистирольных латексов путем эмульсионной полимеризации стирола или его смеси с виниловыми соединениями с введением эмульгатора и мономеров по ходу процесса (1). Однако при этом способе концентрация полимера в латексе невысока.

С целью увеличения концентрации полимера в латексе по предлагаемому способу проводят полимеризацию первоначально загруженной порции мономеров до конверсии 90 — 98% с введением последующих порций эмульгатора и мономера при сохранении в системе достигнутой конверсии мономеров.

По предлагаемому способу проводят полимеризацию мономеров в водной эмульсии в присутствии радикального инициатора при температуре 70 — 98 С при следующем соотношении компонентов, вес. ч.:

Едкое кали 0,1 — 4,0

Третичный додецилмеркаптан 0,15

Вода 135

Время полимеризации составляет 10 час.

Полимеризацию проводят при концентрации эмульгатора -0,15 вес. % в начале реакции (для инициирования необходимого числа частиц полимера) с последующей стабилизацией полимеризационной системы путем рационального дозирования мономера и эмульгатора при конверсии мономеров 90 — 98% для предотвращения образования новых частиц. Такое дозирование не вызывает технологических затруднений ввиду малой скорости процесса полимеризации при глубокой конверсии, что исключает ошибки, связанные с неточным выбором момента введения компонентов и обеспечивает

- хорошую воспроизводимость процесса. Кроме того, указанные условия сохраняются при непрерывной подаче основного мономера с перерывами для введения эмульгатора по достижении определенного содержания сухих веществ. Скорость подачи мономеров выбирают достаточно низкой, чтобы она лимитировала скорость полимеризации, при этом конверсия мономеров в любой момент времени превышает 90%. Полученный латскс характеризуется содержанием сухих веществ, поверхностным натяжением, рН, механической устойчп30 востью, определенной на приборе Марона.

43

9,9

Пр им ер 3. Полимеризацию проводят по примеру 2, но в качестве эмульгатора используют алкилсульфонат натрия в тех же количествах.

Количество коагулюма составляет 0,3% от веса мономеров.

Полученный латекс имеет следующую характеристику:

Средний размер частиц, А 1150

Содержание полимера, % 43

Вязкость (по воронке

БЗ-4), сек 17

Поверхностное натяжение, дин/см 43 рН 9,8

Механическая устойчивость по Марону, % коагулюма 0

Содержание сухих веществ в латексе через

3 час составляет 8,5%, через 6 час — 29%, через 10,5 час — 43

Пример 1 (контрольный), В реактор загружают 135 вес, ч. воды, 0,2 вес, ч. олеата калия, 0,15 вес. ч: йерсульфата калия, 0,1 вес. ч, КОН, 0,05 вес, ч. трилона «Б» и поднимают температуру до 70 С, после чего вводят

100 вес. ч. стирола. Конверсию 12% достигают уже через 0,5 час после загрузки стирола, вследствие чего дополнительно вводить олеат калия в необходимый момент (при конверсии мономеров 10%) оказалось невозможным, и его введение осуществляют при конверсии мономера около 20%. При конверсии мономера

70% (7 час) полимеризацию прерывают из-за невозможности поддержания температурного режима. В реакторе обнаруживают значительное количество коагулюма (около 10%).

П р имер 2. В реактор загружают 135 вес. ч. воды, содержащей 0,2 вес. ч, олеата калия, 0,15 вес. ч. персульфата калия, 0,1 вес. ч.

КОН, 0,05 вес. ч. трилона «Б». Поднимают температуру до 70 С, после чего вводят

10 вес. ч. стирола. По достижении 8% содержания сухих веществ (2 час), что соответствует 95% превращения стирола, вводят 1 вес. ч. олеата калия и 40 вес. ч. стирола. По достижении 28% сухого остатка (5 час), что соответствует конверсии мономеров 95%, вводят последовательно 2,4 вес. ч. олеата калия и

50 вес. ч. стирола. Количество коагулюма, образовавшегося в процессе полимеризации составляет 0,2% от веса мономера.

Общее время полимеризации составляет

10 час.

Полученный латекс имеет следующую характеристику:

Средний размер частиц, А 1200

Содержание полимера, 44

Вязкость (по воронке

В3-4), сек 18

Поверхностное натяжение, дин/см рн

Механическая устойчивость по Марону, % коагулюма 0

40

10,2

Примеп 4. Полимеризацию проводят fid примеру 2, но перед подачей стирола в водную фазу вводят водный раствор метакриловой кислоты (1 вес. ч. метакриловой кислоты в расчете на 100 вес. ч. стирола). По окончании полимеризации коагулюма в реакторе не обнаружено.

Полученный латекс имеет следующую характеристику:

Средний размер частиц, А 1500

Содержание полимера в латексе, % 44

Вязкость латекса, сек 13

Поверхностное натяжение, 15 дин/см рН

Механическая устойчивость по Марону, % коагулюма 0

Содержание сухих веществ в латексе через

1,5 час составляет 8,2%, через 4 час — 27%, через 9 час — 44%.

Пример 5. В реактор загружают 135 вес. ч. воды, содержащей 0,2 вес. ч. олеата калия, 0,15 вес. ч. персульфата калия, 0,1 вес. ч. едкого кали, 0,05 вес. ч. трилона «Б». Поднимают температуру до 70 С, после чего подают с постоянной скоростью в течение 10 час 100 вес. ч. стирола следующим образом: после подачи первых 10 вес. ч. (1 час) стирола вводят

1 вес. ч. олеата калия; после подачи следующих 40 вес. ч. (5 час) стирола вводят 2,4 вес. ч. олеата калия, затем с той же скоростью вводят остальные 50 вес. ч. стирола. Подачу стирола прекращают перед подачей эмульгатора. Такая скорость подачи мономера лимитирует скорость полимеризации, так что конверсия мономеров составляет в любой момент

95 — 98%. Латекс выгружают через 2 час после окончания дозирования стирола, количест40 во коагулюма составляет 0,25% от веса мономера.

Полученный латекс имеет следующую характеристику.

Содержание полимера, % 43

45 Вязкость латекса, сек 17

Средний арифметический диаметр частиц A 1100

Поверхностное натяжение, дин/см 46

50 рН 9,5

Механическая устойчивость по Марону, % коагулюма 0

При синтезе из-за несовершенства конструкции дозера приходится прерывать подачу сти-55 рола на 5 — 15 мин для подачи эмульгатора.

Поскольку это время весьма незначительно по сравнению с общим временем подачи стирола, то практически можно считать подачу стирола непрерывной.

50 Пример 6, Условия дозирования мономера и проведение процесса полимеризации осуществляют по примеру 5 за исключением того, что в 100 вес. ч. стирола добавляют 2,5 вес. ч. дивинилбензола. Количество коагулюма со05 ставляет 0,3% от веса мономеров.

9,7

Формула изобретения.25

Составитель Л. Седакова

Текред 3. Тараненко

Редактор Т. Никольская

Корректор В. Брыксииа

Заказ 905 16 Изд. № 1154 Тираж 630 Подписное

ЦНИИГ1И Государственного когяптета Совета Миш|стров СССР по делаги изобретений и открытий

1!3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 типография, пп, Сапунова, 2

11олученный латекс имеет следующую характеристику:

Средний размер частиц, А 1100

Содержание полимера, % 43

Вязкость латекса, сек 16

Поверхностное натяжение, дин/см рН

Механическая устойчивость по Марону, % коагулюма 0

Общее время полимеризации составляет

10 час.

Пример 7. Процесс проводят по примеру 4, но количество метакриловой кислоты составляет 5 вес. ч. и количество щелочи, вводимое для нейтрализации кислоты, составляет

3,4 вес. ч.

Содержание сухих веществ в латексе через

1,5 час составляет 9%, через 3 час — 28%, через 9 час — 46%.

По окончании полимеризации коагулюма в реакторе не обнаружено.

Полученный латекс имеет следующую характеристикуу:

Средний размер частиц, А 1350

Вязкость, сек 16

Поверхностное натяжение, дин/см 43

Механическая устойчивость по Марону, % коагулюма 0

П р и м ер 8. Условия дозирования мономеров и проведение полимеризации осуществляют по примерам 5 и 6, но количество дивинилбензола составляет 5 вес. ч. Общая продолжительность процесса полимеризации 11 час.

Количество коагулю»а в конечном латексе составляет 0,4% от веса мономеров, Средний размер частиц, А 1150

Содержание полимера, % 46

Вязкость латекса, сек 16

Поверхностное натяхкение, дин/см 44 рН 9,6

Механическая устойчивость, 5 % коагулюма 0

П р и м ер 9. Процесс полимеризацип проводят по примеру 1; количество эмульгатора составляет 5 вес. ч. 1срсз 8 мин по окончании загрузки стирала

10 температура в реакторе начинает быстро расти и, несмотря на интенсивное охлаждение, в течение 1 час остается на уровне 90 С. Полученный латекс имеет вид полупрозрачной пасты.

15 Полученный латекс имеет следующую yар актерпстпку:

Средний размер частиц, А 400- 550

Со.1ержание полимера, % 44

Поверхностное натяжение (при концентрации полимера 15%), дин/см 60

Другие характеристики не определялись.

Способ получения полпстирольных латексов путем эмульспопной полимеризации стирола илп его смеси с виниловыми соединениями с введением эмульгатора и мономера по ходу

30 процесса, orë пч ающпйся тем, что, с ц:лыо увеличения концентрации полимера в латек.е, проводят полпмеризацпю первоначально загруженной порции мономеров до конверсии 90 — 98% с введением последующих

35 порций эмульгатора и мономра при сохранении в системе достигнутой конверсии мономеров. (1) Патент Франции, ¹ 2116864, кл. С 08g

40 1/00, 1972 г.