Способ агломерации частиц латексов синтетических каучуков

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (ц654622

Союз Созотвзих

Социалнстичеокнх

Реслублнк Дъ" (51) M. Кл.

С 08С 1/065 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 14.10.76 (21) 2410963/23-05 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Государственный комитет (43) Опубликовано 30.03.79. Бюллетень № 12 (53) УДК 678.021.122 (088.8) по делам нэобретеннй н аткрытнй (45) Дата опубликования описания 30.03.79 (72) Авторы изобретения

Б. К. Басов и В. В. Работнов (71) Заявитель (54) СПОСОБ АГЛОМЕРАЦИИ ЧАСТИЦ ЛАТЕКСОВ

СИНТЕТИЧЕСКИХ КАУЧУКОВ

Изобретение относится к области получения синтетических латексов с большим размером частиц и может быть использовано для получения текучих концентрированных латексов, применяемых, в частности, в производстве пенорезины.

Ряд отраслей техники, в том числе производство пенорезины, требует применения латексов с концентрацией выше 60% и низкой вязкостью, обеспечивающей высокую текучесть латексных смесей при переработке. Для повышения текучести латексы перед концентрированием подвергают дополнительной агломерации, в результате которой удается осуществлять последующее концентрирование латексов до высокого сухого остатка при сохранении низкой вязкости.

Известен и широко распространен в промышленности способ агломерации путем замораживания латекса при температуре от — 10 до — 20 С с последующим оттаиванием (1).

Указанный способ недостаточно эффективен, требует применения очень глубокого холода и не позволяет получать текучие латексы с концентрацией выше 60%, при содержании эмульгатора в латексе в количестве более 6 вес. % на 100 вес. ч. полимера. При содержании олеата калия в дивинилстирольном латексе 6 — 7 вес. ч. на полимер, в результате агломерации при температуре замораживания — 20 С, не удается получить текучие латексы с кон5 центрацией выШе 58%.

Известен также способ агломерации частиц синтетического латекса путем введения в него карбоксилсодержащего каучука, замораживания латекса с последующим от10 таиванием (2).

Однако известный способ не может найти практического применения для совершенствования промышленного процесса агломерации латексов методом заморажива15 ния — оттаивания, так как протекание процесса агломерации и характеристики агломерированного латекса весьма чувствительны к малейшим изменениям в химической структуре добавляемого к исходному

20 латексу карбоксилсодержащего каучука, колебания в соотношении звеньев диенового мономера и карбоксильных групп в полимерной молекуле и степени полимеризации (молекулярного веса) каучука приво25 дят к невоспроизводимости поверхностного натяжения латекса после агломерации и вязкости после концентрирования. При хранении латекса, агломерированного в присутствии карбоксилсодержащего каучука, 30 происходит снижение поверхностного натя654622

Таблица 1

Латекс, агломерированный по способу известному в присутствии карбоксилсодержащего каучука

Концентрация, у, известному без введения полимерной добавки

0,01

0,05

41

Нетекучий

16,2

18,4

22,6

33

21,6

27,2

42

37

47

Нетекучий

Нетекучий

Нетекучий

58

62

64

66 жения и постепенное сливкоотделение, приводящее к появлению коагулюма.

Кроме того, известный способ агломерации требует осуществления процесса при достаточно низких температурах заморажи- 5 вания латекса (— 15, — 20 С).

Цель изобретения — повышение текучести и стабильности латекса при хранении.

Поставленная цель достигается введением в латекс перед агломерацией заморажи- 10 ванием-оттаиванием водного раствора сополимера 10 — ЗО вес. % непредельных карбоновых кислот с 70 — 90 вес. % их алкиловых эфиров в количестве 0,01 — 0,1 вес. на 100 вес. /о каучука. 15

В качестве алкиловых эфиров карбоновых кислот могут быть применены метакрилат, метилметакрилат, этилакрилат, бутилакрилат, бутилметилакрилат, глицидилметакрилат и др. В качестве карбоновых кис- 20 лот в составе сополимерной добавки — акриловая или метакриловая кислоты. Количество звеньев кислоты в полимере зависит от природы эфира непредельной кислоты и растворимости полимера и обычно составляет 10 — 20 от веса полимера, но может быть увеличено до 30% при возрастании молекулярного веса применяемого эфира карбоновой кислоты. В составе сополимера могут сочетаться в различных количествах 30 различные эфиры карбоновых кислот и обе карбоновые кислоты. Сополимеры, добавляемые к латексу перед агломерацией, могут быть получены как растворной, так и эмульсионной полимеризацией и легко растворены в подщелочной воде.

Введение сополимеров в латекс перед агломерацией в виде 1 — 10%-ных водных растворов не вызывает затруднений и не требует особых условий. 40

Полученные результаты показывают, что образцы латексов, агломерированные по предлагаемому способу с предварительным введением 0,01 — 005 вес. % сополимера, со. держащего 90 /а бутилакрилата и 10 /о мет- 45 акриловой кислоты, обладают значительно меньшей вязкостью при высокой концентрации в сравнении с образцами латексов, полученных известными способами.

Пробы латексов с концентрацией 60 /и 5р подвергают хранению и через 3 недели ха4

П р им ер 1. Полимеризацией в эмульсии при 5 С и конверсии мономеров 65 О/о синтезируют дивинилстирольный латекс по следующему рецепту, вес. ч.: дивинил 70; стирол 30; олеат калия 3,5; лейканол 0,3; калий хлористый 0,4; железо сернокислое

0,03; трилон-Б 0,06; ронгалит 0,06; гидроперекись изопропилциклогексилбензола 0,13; вода 140. По окончании полимеризации в латекс добавляют 1,2 вес. ч. олеата калия.

После отгонки незаполимернзовавшихся мономеров получают латекс со следующей характеристикой: сухой остаток 32%, рН

9,2; поверхностное натяжение 64 дин/см; степень насыщения поверхности латексных частиц эмульгатором 440 ; содержание эмульгатора в расчете на полимер 6,5 .

Полученный латекс подвергают агломерации известными и предлагаемыми способами. В одну из проб латекса объемом 1 л вводят 4О/о-ный водный раствор карбоксилсодержащего каучука состава: бутадиен

50 вес. ч., стирол 15 вес. ч., метакриловая кислота 35 вес. ч., в количестве 0,6 вес. % в расчете на полимер латекса. В две другие пробы латекса объемом по 1 л вводят

1 / -ный водный раствор сополимера 90/оного бутилакрилата и 10 /о-ной метакрилатовой кислоты в количестве 0,01 и 0,05 вес. о/о в расчете на полимер латекса. Пробы латексов заливают в медные кюветы толщиной 5 мм и подвергают замораживанию до температуры — 15 С и оттаиванию. Пробы агломерационного латекса подвергают концентрированию упариванием и определяют вязкость латексов при различном содержании сухого вещества.

Вязкость образцов латекса, сек по В3-4 приведена в табл. 1. предлагаемому в присутствии полимерной добавки, вес, о рактеризуют по поверхностному натяжению и концентрации в верхнем и нижнем слоях.

Латексы после агломерации известными способами — без полимерной добавки и в присутствии карбоксилсодержащего каучука, а также по предлагаемому способу с добавкой 0,05 вес. /О сополимера бутилакрилата и метакриловой кислоты обладают поверхностным натяжением соответственно

45, 43 и 40 дин/см, после хранения в течение 3 недель соответственно 45, 38 и

654622

П р и м ер 2. В пробы латекса, полученного в результате полимеризации, аналогично примеру 1, вводят 4%-ный раствор карбоксилсодержащего каучука в количестве 0,5 вес. % в расчете на полимер в латексе и 2%-ный водный раствор сополпмера

80%-ного бутилметакрилата и 20 /о-ной метакриловой кислоты в количестве 0,05 вес. % в расчете на каучук в латексе. Пробы ла10 тексов подвергают замораживанию по примеру 1 при — 9 С и оттаиванию.

Вязкость упаренных до различной концентрации латексов приведены в табл. 2.

Та блица 2

Вязкость образцов латексов, спз по Брукфильду

Латекс, агломерированный по способу

1(онцентрация, у, в присутствии карбоксилсодержащего каучука без полимерной добавки предлагаемому

56

58

62

Паста

Паста

Паста

Паста

1740

Как видно, вязкость концентрированного латекса, агломерированного по предлагае- 15 мому способу, значительно ниже вязкости латексов, агломерированных известными способами.

Кроме того, по известным способам агломерации при повышенной, в сравнении с 20 примером 1, температуре замораживания — 9 С, невозможно получить латексы с нормальной текучестью (до 1500 спз по Брукфильду) при концентрации выше 57 /о, тогда как латексы, агломерированные в этих 25

>ке условиях по предлагаемому способу, сохраняют высокую текучесть до концентрации 64%

Пример 3. В пробы латекса, полученного в результате полимеризации по примеру 1, но при содержании эмульгатора на полимер 7,0/о вводят 10%-ный водный раствор сополимера 80% -ной акриловой кислоты и 20%-ного метилметакрилата в количестве 0,1 вес. / в расчете на сухие ве- 35 щества (образец 1) и 2 /о-ный водный раствор сополимера 10%-ной метакриловой кислоты, 65 /о-ного бутилакрилата, 25 /о-ного бутилметилакрилата в количестве

0,05 вес. % в расчете на сухие вещества 40 (образец 2). Пробы латекса подвергают замораживанию при температуре — 15 С, последующему оттаиванию и концентрированию упариванием.

Результаты приведены в табл. 3.

Изучение текучести полученных проб латекса показывает, что вязкость образцов латексов, агломерированных по предлагаемому способу, значительно ниже вязкости

Т аблица 3 предлагаемому

Концентрация, вес, о, известному

58

62

Нетекучий

Нетекучий

Нетекучий

14

16

22

18

c)0

28

19

22

28

40 дин/см. Концентрация латекса, агломерированного в присутствии карбоксилсодержащего каучука, после хранения составляет: в верхнем слое 68 /о, в нижнем 55 /о, в пробе латексов заметно отделение верхнего слоя, указывающего на сливкоотделение. Концентрация других латексов после хранения остается на уровне 60 /о.

Таким образзм, латекс агломерированный известным способом в присутствии карбоксилсодержащего каучука, неустойчив, при хранении изменяет свои коллопдно-химические свойства. образца латекса, агломерированного по известному способу, не предусматривающему введение найденных эффективных добавок в исходный латекс.

Вязкость латексов, сек по В3-4

Яатекс, агломерированный по способу

Кроме того, увеличение количества эмульгатора в исходном латексе (7,0% вместо 6,5 /о) приводит к явному ухудшению текучести латекса, агломерированного по известному способу, тогда как текучесть латекса, агломерированного по предлагаемому способу, остается практически на том же высоком уровне.

Таким образом, предлагаемый способ агломерации латекса в сравнении с известными, позволяет значительно повысить эффективность агломерации замораживанием— оттаиванием, улучшить текучесть концентрированного латекса, повысить температуру замораживания при агломерации и тем самым понизить энергоемкость процесса, а также повысить стабильность свойств латекса при хранении.

654622

Формула изобретения

Составитель Н. Комарова

Техред Н. Строганова

Корректоры: И. Позняковская и А. Галахова

Редактор A. Соловьева

Заказ 700/16 Изд. № 243 Тираж 590 Подписное

НПО Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2

Способ агломерации частиц латексов синтетических каучуков, включающий введение в него полимерной добавки, заморахкпвание и оттаивание латекса, о т л и ч а ющи йся тем, что, с целью повышения текучести и стабильности латекса при хранении, в качестве полимерной добавки используют водный раствор сополимера 10—

30 вес. /о непредельных карбоновых кислот с 70 — 90 вес. % их алкиловых эфиров в количестве 0,01 — 0,1 вес. % на 100 вес. /о каучука.

5 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Литвин О. Б. Основы технологии синтеза каучуков. М., Химия, 1972, с. 489.

2. Авторское свидетельство СССР

10 М 447921 кл. С 08С 1/02, 1972.