Способ получения пористого полимерного материала
О П И С А Н И Е 1п1 539897
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советских
Социалистических
Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 04.01.76 (21) 2306773/05 с присоединением заявки № (23) Приоритет
Опубл иковано 25.12.76. Бюллетень № 47
Дата опубликования описания 7.02.77 (51) M. Кл. С 08Г12/08//
С 08J 9/16
Государственный комитет
Совета Мииистров СССР (53) УДК 678.746.22-13 (088.8) А0 делам изобретеиий и открытий (72) Авторы изобретения
E. В. Громов, 3, P. Успенская, Н. Н. Чумаченко, Л. А. Разговорова, Г. Д. Соколова, Е. И. Егорова, М. Э. Розенберг и H. И. Тяжло (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРИСТОГО ПОЛИМЕРНОГО
МАТЕРИАЛА
Изобретение относится к способу получения пористых материалов на основе стирола.
Указанные материалы могут быть использованы в производстве ионообменных смол и мембран, фильтров, тепло- и звукоизоляционных материалов. Такие пористые материалы, обладающие регулируемой структурой, могут быть получены эмульгированием воды в мономере с образованием эмульсии «вода в масле» с последующей полимеризацией эмульсии в формах. Полученные полимерные материалы обладают системой сообщающихся каналов и пор и, следовательно, огромной внутренней поверхностью.
Известен способ получения пористого полимерного материала, пригодного для переработки в ионообменники или в фильтры, путем эмульгирования воды в стироле или смеси его с сомономерами и отверждения полученной эмульсии «вода в масле». Эмульгатором является сополимер, полученный прививкой винилацетата или алкилакрилата на низкомолекулярный полиэтиленоксид с молекулярной массой, по крайней мере, 500, предпочтительно 1600. Эмульсию отверждают при низкой (комнатной или до 30 С) температуре в течение периода от 10 час до 5 суток, а затем после завершения полимеризации оставшуюся в полимере воду выделяют высушиванием под вакуумом при 50 — 90 С. После такой обработки получают пористый материал низкой плотности (1).
Известный способ имеет ряд недостатков.
Используемый эмульгатор не обеспечивает
5 стабильности эмульсии при повышенной температуре, и процесс полимеризации слишком длителен. Кроме того, при низкой температуре вода не удаляется из полимера, и для получения пористого материала необходима до10 полнительная операция высушивания, Полимеры на основе полиэтиленоксида, кроме того, дороги.
Цель изобретения — устранение указанного недостатка.
15 Эта цель достигается тем, что в качестве полимерного эмульгатора используют 0,5—
3% от веса мономера или мономерной смеси гидролизованного сополимера этилена с винилацетатом со степенью гидролиза 5 — 70%
20 и содержащего 8 — 20% этилена.
С целью устранения указанных недостатков предлагается способ получения пористого полимерного материала на основе стирола путем эмульгирования воды в стироле или
его смеси с мономерами в присутствии полимерного эмульгатора с последующим отверждением эмульсии, отличающийся тем, что в качестве эмульгатора используют гидролизованный сополимер этилена с винилацетатом, 30 содержащий 8 — 20% этилена, со степенью
539897
P И М Е P Ы
Показатели
50
67
33
Относительная величина объема пор, % стойчивость эмульсии к нагреву при 90 С, час
0,53
0,39
0,66
0,35
0,40
0,37
0,64
Относительная плотность, г/см
3 гидролиза 5 — 70% в количестве от 0,5 до 3% от веса мономера.
Эмульсия воды в стироле, полученная с помощью указанного эмульгатора, устойчива к нагреву — выдерживает нагревание в течение 5 — 6 час при 90 С. Это позволяет проводить процесс при высокой температуре и тем самым ускорить процесс полимеризации. Кроме того, отпадает необходимость в отдельной операции высушивания пористого материала.
Эмульгатор, используемый в предлагаемом способе, позволяет удержать в дисперсии до
300% воды, однако введение больших количеств воды (более 200%) нерационально, так как проводит к уменьшению механической прочности материала.
Гидролизованный сополимер этилена с винил ацетатом сравнительно дешев.
Данный способ пригоден для полимеризации стирола или смеси стирола с сомономерами, такими, как акриловая и метакриловая
Пример 2. В 100 вес. ч. стирола растворяют 10 вес. ч. метилакрилата, 1 вес. ч. сополимера этилена с винилацетатом (16% этилена, степень гидролиза 35%), 0,5 вес. ч. перекиси бензоила. Добавляют в токе аргона при непрерывном встряхивании 200 вес. ч. воды. Полимеризацию эмульсии «вода в масле» проводят в ампулах при 90 С. в течение
5 час, Получают полимер сухой на ощупь, рыхлый с крупными сообщающимися порами.
Свойства его приведены в таблице.
Пример 3. В 100 вес. ч. стирола растворяют 10 вес. ч. метакриловой кислоты, 1 вес. ч. сополимера этилена с винилацетатом (10% этилена, степень гидролиза 20%), 0,5 вес. ч, перекиси бензоила. Добавляют в токе аргона при непрерывном встряхивании
200 вес. ч. воды. Полимеризацию эмульсии
«вода в масле» проводят в плоской стеклянной форме с расстоянием между стенками
10 мм при 90 в течение 5 час. Получают полимер рыхлый с крупными сообщающимися порами, сухой на ощупь. Свойства его представлены в таблице.
Пример 4. В 100 вес. ч. стирола растворяют 25 вес. ч. метакриловой кислоты, 1,25 вес. ч. сополимера этилена с винилацетатом (8% этилена, степень гидролиза 16% ), 0,625 вес. ч. перекиси бензоила. Добавляют в
15
50 кислоты, их эфиры, малеиновый ангидрид и другие сополимеризующиеся со стиролом в количестве 5 — 25 вес. ч. на 100 вес. ч. стирола.
Процесс полимеризации ведут в присутствии радикалобразующих инициаторов, например перекиси бензоила.
Эмульсию «вода в масле» отверждают в формах или в ампулах при 90, продолжительность реакции 5 — 6 час.
Пример 1. В 100 вес. ч. стирола растворяют 0,5 вес. ч. сополимера этилена с винилацетатом (10% этилена, степень гидролиза
16%), 0,5 вес. ч. перекиси бензоила. Добавляют в токе аргона при непрерывном встряхивании 60 вес. ч. воды. Отверждение эмульсии «вода в масле» проводят в ампулах при
90 С в течение 5 час. Получают полимер, плотный, с мелкими сообщающимися порами, сухой на ощупь. Свойства его приведены в таблице, токе аргона при непрерывном встряхивании
250 вес. ч. воды. Полимеризацию эмульсии
«вода в масле» проводят в форме, аналогичной использованной в примере 3, при 90 С в течение 5 час. Получают полимер, плотный, со средними сообщающимися порами, сухой на ощупь. Свойства его представлены в таблице.
Пр имер 5. Растворяют в 100 вес. ч. стирола 25 вес. ч. малеинового ангидрида, 1,25 вес. ч, сополимера этилена с винилацетатом (20% этилена, степень гидролиза
70% 0,875 вес. ч. перекиси бензоила, 2 вес. ч. едкого натра. Добавляют в токе аргона при непрерывном встряхивании 60 вес. ч. Полимеризацию эмульсии «вода в масле» проводят в форме, описанной в примере 3, при
90 С в течение 5 час. Получают полимер, плотный, со средними сообщающимися порами, сухой на ощупь. Свойства его приведены в таблице.
Пример 6. В 100 вес. ч. стирола растворяют 10 вес. ч. метакриловой кислоты, 3 вес. ч. сополимера этилена с винилацетатом (10% этилена, степень гидролиза 5%), 05 вес. ч. перекиси бензоила. Добавляют в токе аргона при непрерывном встряхивании 200 вес. ч. воды. Полимеризацию эмульсии «вода в масле» проводят в стеклянной форме, описанной
5 в примере 3, при 90 С в течение 6 час. Получают полимер плотный с мелкими сообщающимися порами, сухой на ощупь. Свойства
его приведены в таблице.
Пример 7. В 100 вес. ч. стирола растворяют 5 вес. ч. метакриловой кислоты, Звес. ч. сополимера этилена с винилацетатом (10% этилена, степень гидролиза 16%), 05 вес. ч. перекиси бензоила. Добавляют в токе аргона при непрерывном встряхивании 105 вес. ч. воды, в которой растворяют 0,2 вес. ч. персульфата калия и 0,1 вес. ч. двууглекислого калия. Полимеризацию эмульсии «вода в масле» проводят в форме, описанной в примере 3, при 90 С в течение 5 час. Получают полимер плотный, наполняющий гипс, с мелкими сообщающимися порами. Сухой на ощупь.
П р и м ер 8 (по прототипу).
А. В 90 вес. ч. стирола растворяют 5 вес. ч. эмульгатора (винилацетат, привитый на полиэтиленоксид, имеющий мол. в. 1600), Без доступа воздуха при легком перемешивании вводят 1500 вес, ч. воды. Эмульсия отверждается при комнатной температуре через 5 суток. Отвержденный блок содержит 90 /о во539897 ды; его высушивают в вакуум-сушильном шкафу при 50 — 90 С.
Б. В 98 вес. ч. стирола растворяют 5 вес. ч. эмульгатора (винилацетат, привитый на со5 полимер полиэтиленоксида с тетрагидрофураном). Без доступа воздуха при легком перемешивании вводят 150 вес. ч. воды. Эмульсия полимеризуется в течение 10 час при 30 С и при 80 С вЂ” в течение 48 час.
Формула изобретения
Способ получения пористого полимерного материала путем эмульгирования воды в стироле и его смеси с винильными соединениями
15 в присутствии полимерного эмульгатора с последующим отверждением эмульсии, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью упрощения технологии и удешевления процесса, в качестве полимерного эмульгатора используют
20 0,5 — 3% от веса мономера или мономерной смеси гидролизованного сополимера этилена с винилацетатом со степенью гидролиза 5—
70 /о, содержащего 8 — 20 /о этилена.
Источники информации, принятые во вни25 мание при экспертизе;
1. Патент США М 3244772, 260 — 861, 66 г. (прототип).
Составитель В. Полякова
Редактор Ф. Хлебников
Техред А. Камышникова
Корректор Е. Хмелева
Заказ 3007/9 Изд. № 352 Тираж 630 Подписное
ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, 3(-35, Раушская наб., д. 4/5
Типография, пр. Сапунова, 2