Способ получения водных дисперсий смесей неэмульсионных и эмульсионных полимеров
О Л И C А H И Е ы12в1
ИЗОБРЕТЕН ИЯ
И АВТОРСКОМУ СВИДЕИЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено24.05.71 (21) 1657858/05 (51) M. Кл.
С 08 J 3/06 с присоединением заявки №
Государственный иомитет
Совета Министров CCCP по делам изооретений и отирытий (23) Приоритет— (43) Опублнковано15.07.76.Бюллетень № 26 (45) Дата опубликования описания 30.11.76 (53) УДК 678.031.8 (088.8) (72) Автори изобретения
Л. В. Космодемьянский, М. М. Медников, H. Н. Абашина, E. П. Копылов, Э. Г. Лазарянц, В, П. Бугров, Н. Л. Коврайская, В. II. Пайлингольд, Н. H. Звонарев, А. П. Троицкий, Д. П. Трофимович, Л. П. Густова, В. В, Работнов, В. Л. Гарбер, В. A. Котов и B. B. Куликов (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВОДНЫХ ДИСПЕРСИЙ СМЕСЕЙ
НЕЭМУЛЬСИОННЫХ И ЭМУЛЬСИОННЫХ ПОЛИМЕРОВ
Изобретение относится к способу получения водных дисперсий смесей неэмульсионных и эмульсионных полимеров с размером о частиц в пределах 2000-10000 А, используемых, главным образом, при изготовлении 5 губчатых резиновых изделий.
Известны способы получения водных дисперсий смесей полимеров путем смещения различных латексов, например латекса натурального ка-. -ка или водной дисперсии 10 синтетического полиизопренового и агломерированных концентратов бутадиен- стирольных латексов.
Недостатком такого способа является необходимость использования агломерированных 1 f концентратов, требующих для агломерации громоздкого и энергоемкого оборудования типа вымораживающих барабанов, а также образование большого количества коагулюма при агломерации латекса. 20
С целью исключения стадии агломерации патекса эмульсионного полимера и повышения агрегативной устойчивости смеси, в предлагаемом способе в латекс эмульсионного полимера раздельно вводят aogy,эмульгатор, 25 органический растворитель и крошку эмульсионного полимера или раствор неэмульсионного полимера в органическом растворителе.
Описываемый способ получения водных дисперсий смесей неэмульсионных и эмульсионных полимеров, имеющих крупный размер частиц, сочитает в себе одновременно стадию получения водной дисперсии неэмульсионного полимера и агломерацию латекса, полученного методом эмульсионной полимеризации. Эффект агломерации латекса эмульсионного полимера достигается тем, что получение водной дисперсии неэмульсионного каучука ведут в среде латекса эмульсионного полимера. Использование растворителя, применяемого для растворения неэмульсионного полимера, приводит к коалесценции мелких латексных частиц. Одновременно с коалесценцией частиц идет растворение и диспергирование твердого неэмульсионного полимера с образованием эмульсии.
Получение водных дисперсий смесей неэмульсионных и эмульсионных полимеров осуществляют следующим образом.
521291
7,5.
Табли
Бутадиен
Стирол
85
3,0-5,0
4,5-7, О
0,3
0,15
Трилон Б
0,02
0,02
0,01
Лейканол
0,4
0,5
В аппарат с мешалкой загружают воду, эмульгатор, латекс эмульсионного полимера, крошку неэмульсионного полимера, растворитель.
Содержимое аппарата перемешивают до получения грубой эмульсии неэмульсионного каучука, при этом одновременно агломерируются частицы исходного латекса, йосле этого производят диспергирование смеси путем более интенсивного перемешивания ее 10 и затем отгоняют растворитель. После отгонки растворителя водная дисперсия смеси полимеров имеет размер частиц
2000-10000 А и концентрируется с помощью сливкоотделения, упаривания или центри- фугирования.
Концентраты с содержанием сухого вещества 60-63 % имеют вязкость 40-80сП.
Водные дисперсии смесей полимеров мож но изготавливать, используя производственные ® растворы неэмульсионных полимеров в углеводороде (обычно концентрации 7 — 15%), получаемые в процессе синтеза этих каучуков, например раствор полиизопрена в изопентане.
При этом сохраняются основные параметры процесса и свойства дисперсий.
В качестве неэмульсионного полимера могут быть использованы цис-полиизопрен, цис-полибутадиен, термоэластопласты, бутилкаучук, полиизобутилен и другие полимеры каталитической полимеризации. Е качестве латекса эмульсионного полимера могут быть использованы латексы полимеров бутадиена, изопрена и других диенов, стирола, сополимеКалиевое мыло олеиновой кислоты
Гидроперекись изопропил-бензола
Ронгалит
Железо сернокислое, семиводное, закисное ров бутадиена со стиролом, нитрилом акриловой кислоты, метакриловой кислотой и другими винильными мономерами с размером о частиц 200-900 А. При этом возможно использование латексов, полученных с повышенным количеством эмульгатора (5-7 вес. ч.), чтс позволяет резко увеличить скорость полимеризации. Для растворения полимеров могут быть использованы подходящие растворители, такие как изопентан, циклогексан, четыреххлористый углерод, хлористый этил, этилацетат, бензин,петролейный эфир или азеотропные смеси их с другими веществами, например циклогексан- спирт- вода, бензол- спиртвода. В качестве эмульгатора могут быть использованы мыла карбоновых кислот, сульфокислот, а также комбинации ионогенных и неионогенных поверхностно-активных веществ в различных соотношениях.
Пример 1. В аппарат с мешалкой емкостью 20 л загружают вес. ч.:
Смесь латексов СКС-250Х и СКС-85(93:7 в расчете на сухое вещество) 100
Каучук СКИ-3 100
Циклогексан 1300
Этиловый спирт 298
Вода (с учетом воды в смеси латексов)
Олеат калия
Латексы СКС-250Х и СКС-85 получают путем эмульсионной полимеризации по рецептам, приведенным в табл. 1.
521291
Продолжение табл. 1
Хлористый калий
Третичнододецилмеркаптан
Персульфат калия
Гидроокись калия
0,3
0,3
0,05
0,15
0,09
110
150
П р и м е ч а н и е. Полученные латексы смешивают в таком соотношении, чтобы содержание СКС-85 в смеси составляло 7%.
СКС-250 Х СКС-85
75 90
7,5
1,57
400
Условия получения латексов приведены нимщ
Конверсия мономеров, %
Температура полиме- 50
pmaaaaa,0 С
Размер частиц латек- 600-700 700-80030
, Х са, Ниже дана коллоидно-химическая характеристика невгломерированного латекса
СКС-С
Сухой остаток, Ж 26-28,8
Содержание эмульгатора в расчете на полимер, % 4, 18-6,0 рН 10,0-10,5
Поверхностное натяжение, дин/см 55 5- 68
Вязкость, сП 4,0-4,5
Размер частиц, А 250-830
В аппарат сначала загружают воду, эмульгатор, неагломзрнрованный латекс СКС-С крошку каучука CKH-S, этиловый спирт и циклогексан. После этого температуру повыша о ют до 40 С и растворяют каучук СКИ-3 при
:слабом пе эемешивании (300 об/мин) в течение 8 ч. После растворения полимера и рбразования трубой эмульсии увеличивают скорость перемешивания до 1000 об/мин и диспергируют смесь полимеров в течение
8 ч при той же температуре. После получения сухого остатка эмульсии, близко о к расчетному (9,0%), производят отгонку растворителя при 54-63оС и остаточном давлении 360 мм рт. ст. в виде азеотропа циклогексан- спирт- вода до содержания последнего в дисперсии 0,05-0,1%. К полученной дисперсии добавляют 1 вес. ч.на 100 вес. ч. полимера водного 3%-ного раствора поливкриламида, перемешивают ее в течение 1 ч и выдерживают при комнатной температуре в течение 20 ч. После разделения слоев концентрат имеет сухой остаток 60-61%, а серум 3-4%.
Пр и м е р 2. B аппарат с мешалкой емкостью 20 л загружают, вес. ч.:
Смесь латексов (СКС-250Х и СКС-85 в соотношении
93:7) 100
Этиловый спирт 135
Синтетические жирные кислоты С вЂ” С1g
Калий едкий
Вода (с учетом воды смеси латексов) 500
8,8%-ный раствор каучука
СКИ-3 в изопентвне 1130
После загрузки температуру в аппарате о повышают до 25-30 С и перемешивают смесь при 300 об/мин в течение 4-5 ч.
После этого увеличивают скорость вращения мешалки до 1000об/мин и писпергируют смесь в течение 7 ч при 40 С. После этого производят отгонку растворителя при о о
40 С, затем при 50 С и концентрируют дисперсию методом центрифугирования до сухого остатка 60%.
Пример 3. В аппарат емкостью 20 л загружают, вес. ч.:
Латекс СКН-26П (на сухое вещество)
Ку у СКД
Бензол
Эгиловый спирт
Калиевая соль СЖК
Вода
521291
Таблица 2
7,09
12,9
9,17
5,12
9,3
9,3
9,5
9,75 рН
Вязкость по Гепплеру, сП
105
118
128
119
110
32
Латекс СКН-26П получают по рецепту приведенному ниже. о
Смесь нагревают до 50 С и перемешивают при 300 об/мин в течение 5 ч до получения сухого остатка (13%). После этого смесь диспергируют при сильном перемешивании {1000 об/мин) в течение 7 ч и затем отгоняют растворитель в виде азео отропа бензол- спирт- вода пюи 52-62 С и давлении 360 мм рт. ст. до содержания растворителя О, 1%. Полученную дисперсию упаривают до содержания сухого остатка
58-60Ро.
Рецепт получения СКН-26П, вес. ч.:
Бутадиен 74
Нитрил акриловой кислоты
Калиевая соль СЖК
Лейканол
Персульфат калия
Пирофосфат натрия
Трилон "Б"
Триэтаноламин
Хлор истый калий
Содержание сухого вещества, вес. %
Поверхностное натяжение, дин/см
Регулятор (дипроксид) 05
Вода 200
Конверсия мономеров 70%, температура о полимеризации 30 С, сухой остаток 275 28%.
Пример 4. Водную дисперсию смеси полимеров получают по примеру 1, но при этом используют каучук СКИ-3 и латекс
СКС-С в количестве 200 и 100 вес. ч.
10 соответственно. Свойства дисперсии после отгонки растворителя в примерах 1-4 приведены в табл. 2-5.
Коллоидная характеристика эмульсий смесей полимеров приведена в табл. 2.
Коллоидная характеристика водных дисперсий смесей полимеров приведена в табл. 3.
Коллоидная характеристика концентратов водных дисперсий смесей полимеров дана в табл. 4.
Зависимость агрегативной устойчивости эмульсии каучука СКИ-3 и эмульсии смеси полимеров СКИ-3 и СКС-С от концентрации полимера в растворителе дана в табл. 5.
521291
90О д) «0
«о
<о
0"" о о со со
Д a о
СЯ
Е"
CD Я ,о хо « ио
gO
O O CD со" r)
«
С9 u3 O о
0 д
nl 0 O о
C0 « о о
0O„O о
0) «О «О" 0)" .«
CÎ
К
СЯ
03 т-1 () «
«о о
O O
t «:О 0 «D «D" CD
К сО (Ц «
CU ф« о
< ио n0
6 а о X oat о о и и о я «, с0 Г
«о «о" cD о со
ol о
Я о
Е:
"г г5
«» о
Й „y, е ф д а о<
«, о о о ж
« f ф л о
8ае о 8О Ф о
° \ а. о о g е о
1р
@ u
> 8.
М ф
П 0 0
821291
12 о ф гЧ (О
CO (О
O O ф г(сЯ
t К) н о л 10 о о
tQ
cO (Q о
Щ
Щ (О о" (О 0)"
0 д 0 с9 (Q о о
0Е (О
Я . х! о хо
0я ооо о
0 д
ЯОО со т3 о о
О сО о о г (О 0)" с9 о о о
c9 .. О 1 тч
Ф О)". C9 t (О о а
fQ в" =" с (О о" о о
Фь гЧ а
<р
3 ь а о
2 ж о
Ф
R o о д й
521291
14
Таблица 5
100
100
100
100 отсутст- 47 вует
СКИ-3
СКИ-3+ СКС-С отсутствует отсутствует отсутствует отсутствует отсутствует
Составитель Н. Комарова
Редактор Т. Девятко Техред М. Ликович Корректор А. Гриценко
Заказ 4113/842 Тираж 630 Подписное
ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобрнтений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4
Совмещение процессов агло мер ирования эмульсионного латекса и получения водной дисперсии неэмульсионного полимера позволяет повысить концентрацию эмульсии в 22,5 раза и тем самым концентрацию водной 5 дисперсии после отгонки растворителя, снизить содержание эмульгатора в дисперсии с 7,5-8 до 4,5-5%, считая на полимер, увео личить размер частиц с 800-900 до 5700 А и, кроме того, значительно повысить стабиль-> ность дисперсии в процессе отгонки.
При концентрации водных дисперсий методом сливкоотделения значительно сокращается время (до 20 ч) сливкоотделения и получается концентрат с содержанием сухого 35 остатка 60-64% и вязкостью 60-80 сП.
Формула изобретения °
Способ получения водных дисперсий смесей неэмульсионных и эмульсионных полимеров
О с размером частиц 2000-10000 А, путем введения неэмульсионного полимера, содержащего растворитель,в латекс эмульсионного полимера с последующим эмульгнрованием, отгонкой растворителя и концентрированием, о т л и ч а ю ш и и с я тем, что, сцельюисключения стадии агломерации латекса эмульсионного полим ера и и овышения агрегативной ус т ойчивости смеси, в латекс эмульсионного полимера раздельно вводят воду, эмульгатор, огранический растворитель и крошку эмульсионного полимера или раствор неэмульсионного полимера в органическом растворителе.
