Способ получения водоразбавляемой дисперсии полистирола

 

Союз Советсиии

Социалистические республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ви883065 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 29,1 279 (21) 2861363/23-05 с присоединением заявки М— (23) Приоритет (5t)NL. Кл.

С 08 Р 112108

3ооударотоеииый комитет

СССР (53) УДК678,764. ,82(о88.8) по делам изооретеиий и открытий

Опубликовано 23.1 1.81. Бюллетень .% 43

Дата опубликования описания 2311.81 (72) Авторы изобретения

В.В.Верхоланцев, Г.Х.Ричмонд и Б.П.Павлова (7!) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛуЧЕНИя ВОДОРАЗЫВЛяЕИой

ДИСПЕРСИИ ПОЛИСТИРОЛА

Изобретение относится к химии

-полимеров, в частности к способч получения водоразбавляемых дисперсий: полистирола.

Известен способ получения водоразбавляемой дисперсии полистирола путем

5 полимеризации стирола в среде полярного органического растворителя при нагревании в присутствии стабилизатора и перикисного инициатора с пос«то ледующей нейтрализацией дисперии азотным основанием, в котором в качестве стабилизатора дисперсии используют блок-сополимер сопряженного диена и винилароматического углеводорода в

3$ алифатическом растворителе jl3.

Недостатком способа является низкая агрегативная устойчивость .дисперсии.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемым результатам к предлагаемому является способ получения водоразбавляемой дисперсии полистирола путем полимеризации стиро1 ла в среде полярного органического растворителя при нагревании в присутствии стабилизатора .и перекисного инициатора с последующей нейтрализацией дисперсии азотным основанием, в котором в качестве стабилизатора дисперсии используют смесь тройного сополимера стирола, малеинового ангидрида и малеинизированного льняно"

ro масла с дисперсией полистирола в малеинизированном льняном масле f2).

Недостатком способа является низкая агрегативная устойчивость дисперсии и пониженный блеск покрытий на ее основе.

Цель изобретения — повышение агрегативной устойчивости дисперсии, водостойкости и блеска покрытий на ее основе.

Поставленная цель достигается тем что согласно способу получения водоразбавляемой дисперсии полистирола путем полимеризации стирола в среде полярного органического растворителя

4 при нагревании в присутствии стабилизатора и перекисного инициатора с последующей нейтрализацией дисперсии азотистым основанием, в качестве стабилизатора дисперсии используют карбоксилсодержащий алкидный или алкидноэпоксидный олигомер с молекулярной массой 2600-3500 и кислотным числом 40-80 мг KOH/г, в раствор которого в полярном органическом растворителе постепенно добавляют стирол и инициатор, и полимеризацию проводят до образования дисперсии, содержание полистиоола в которой составляет 50-2001 от массы карбоксилсодержащего олигомера.

Олигомер представляет собой или пентафталевый полиэфир, модифицированный жирными кислотами подсолнечного,, таллового или дегидратированного кас-, торового масла, химически связанный с эпоксидной смолой (алкидноэпоксидный олигомер, имеющий кислотное число 40-80 мг КОН/г и молекулярную массу 3200-3600), или пентафталевый полиэфир, модифицированный малеинизированным льняным маслом (алкидный олигомер, имеющий молекулярную массу

2400-2600 и кислотное число 50-

60 мг КОН/г) .

Олигомеры способны разводиться водой после нейтрализации триэтиламином.

Олигомер является модификатором дисперсии полистирола, улучшающим пленкообразующие свойства дисперсии.

Одновременно он является стабилизатором дисперсии:использование олигомера, содержащего карбоксильные группы, позволяет получить устойчивую дисперсию полистирола, а отсутствие низкомолекулярных поверхностноактивных веществ (ПАВ) позволяет получать покрытие на основе таких дисперсий, характеризующиеся повышенной водостойкостью.

Наличие карбоксильных групп позволяет отверждать покрытия с аминосмолами, при этом получается высокая степень отверждения (до 904) и удовлетворительные физико-механические свойства покрытий.

В качестве полярного, смешивающего ся с водой растворителя используют этилцеллозольв, бутилцеллозольв или их смеси, а также спирты, в качестве перексного инициатора — перекись бензоила или гидроперекись кумола (гипериз) в количестве 2i от массы

<о I 5 ю

25 зо

4О

55 стирола. Из азотистых оснований используют триэтиламин, аммиак и гидрооксиамины, хорошая водоразбавляемость достигается при рН 7,5-8,0.

Пример 1. В реактор, снабженный мешалкой, термометром, холодильником и подводом . для инертного газа (азота) загружают 79 масс,ч, 563-ного раствора в смеси изопропилового спирта и бутилцеллозольва (1:1) алкидного олигомера с кислотным числом 40 мг КОН/г и молекулярной массой 2600. Реактор продувают азотом1 содержимое нагревают до 70 С и прикапывают 50 масс.ч. стирола с рас творенным инициатором - перекисью бензола (1 масс.ч.) . Реакцию проводят в течение 10 ч до полного превращения мономера в полистирол. Вес сухого остатка 751, В полученной дисперсии содержание полистирола составляет 531 от массы алкидного олигомера. Дисперсия полистирола в алкидном олигомере и полярном органическом растворителе сохраняет агрегативную устойчивость при комнатной температуре в течение 1 года.

Для приготовления водной дисперсии полистирола к полученной исходной дисперсии добавляют 3,6 масс.ч.

253-ного водного раствора аммиака, перемешивают и постепенно при перемешивании добавляют воду (дистиллированную)

Конечная водная дисперсия представляет собой мутно-белую жидкость с сухим остатком 401, дисперсия стабильна (не коагулирует) не менее двух месяцев.

Пример 2. В реактор, как в примере 1, загружают 89,3 масс. ч.

701-ного раствора в этилцеллозольве алкидноэпоксидного олигомера с кислотным числом 55 мг КОН/г и молекулярной массой 3500, добавляют 90 масс,ч, этилцеллозольва, содержимое перемешивают,продувают азотом и нагревают до

60оС и прикапывают в течение 30 мин

125 масс.ч. стирола (очищенного от гидрохинона) с растворенным инициатором — гидроперекисью изопропилбензола2,5 масс,ч. Реакцию проводят до конверсии 99, сухой остаток составил

643, продолжительность полимеризации 12 ч.

Содержание полистирола составило

674 от массы алкида. Дисперсия сохраняет стабильность в течение 1 года, Для приготовления водной дисперсии поли тирола к полученной дисперсии добавляют при перемешивании 8 масс.ч, 5 8830 триэтиламина, перемешивают 40 мин и постепенно добавляют воду дистиллированную (при этом рН приблизительно составляет 8,0) . Конечная водная дисперсия представляет молочно-белую жид- s кость с сухим остатком 351, дисперсия стабильна не менее трех месяцев.

Пример 3. В реактор загружают 178,5 масс.ч. 70 -ного раствора олигомера (как в примере 2) и

70 масс.ч. этилцеллозольва, перемешивают, продувают азотом, нагревают до 80 С и прикапывают 30 мин

125 масс.ч. стирола с растворенной перекисью бензола 2,5 масс.ч. 3а время реакции (14 ч) конверсия составляет

953, а сухой остаток 63 . Дисперсия стабильна в течение года.

К полученной дисперсии добавляют

13,5 масс.ч. триэтиламина, перемеши- 2о вают как в примере 2), добавляют воду, Конечная дисперсия представляет молочно-белую жидкость с сухим остатком 35 ; дисперсия стабильна три месяца. 2$

Пример 4. В реактор, как в примере 1, загружают 171 масс.ч.

70l.-ного раствора водоразбавляемого олигомера (как а примере 2) и 48 масс.ч. этилцеллозольва, перемешивают, про- ЗО дувают азотом и нагревают до 90 С и о доприкалывают 20 мин 60 масс.ч. стирола с растворенной в нем перекисью бензоила 1,2 масс.ч. Полимеризацию проводят до конверсии 98-993. Сухой у остаток составляет 59, Дисперсия стабильна в течение года.

К полученной дисперсии добавляют

13 масс.ч. триэтиламина, перемешивают и разбавляют водой. конечная дисперщ сия представляет молочно-белую жидкость с сухим остатком 35, стабильна три месяца.

П р и и е р 5. В реактор, как в примере 1, загружают 100 масс.ч.

70 -ного всдоразбавляемого алкида, 40 масс.ч. эпоксидного олигомера с

65 е кислотным числом 75 мг КОН/г и

70 масс.ч. этилцеллозольва, содержимое перемешивают, продувают азотом . и нагревают до 80 С, затем прикапывают 40 мин 140 масс.ч. стирола с растворенной в нем перекисью бензоила

2,8 масс.ч. Через 3, ч достигнута

100/-ная конверсия с сухим остатком

82 °

Дисперсия стабильна в течение 1 года.

К полученной дисперсии добавляют

12 масс.ч. триэтиламина, перемешивают 30-40 мин и постепенно добавляют воду. Получают молочно-белую жидкость с сухим остатком 35, дисперсия ста бильна не менее трех месяцев.

На основе полученных водоразбавляемых дисперсий были приготовлены лакокрасочные композиции и соответствующие покрытия на стальной подложке толщиной 50 мкм, которые отверждали в течение 30 мин при 150 С.

Рецептура композиций во всех приме-рах следующая:

Разбавленная водой дисперсия полистирола с содержанием нелетучих веществ 40 .

Аминоформальдегидная смола (гекса" метоксимитиленмеламин) 303 от массы олигомера, Пластификатор (дибутилфталат ) 104 от полистирола, находящегося в дисперсии.

Свойства дисперсий и покрытий на их основе приведены в таблице.

Таким образом, изобретение позволяет получать водоразбавляемые дисперсии полистирола, обладающие высок ими значениями агрегативной устойчивости. Соответствующие покрытия обладают повышенными водостойкостью, блеском, а также твердостью. Такие дисперсии могут быть использованы в качестве пленкообразователей термореактивного типа.

883065

Пример 1

Показатели

Пример 4 Пример 5

Пример 3

Пример 2

У и/и

Стирол

i(олигомер 1:1) 2:1) 1:2) 3 мес

3 мес 5 дн

3 мес 3 мес

3 мес тия,сутки (ГОСТ 21065-75) 20

30

30

68 по М-3, ГОСТ 5233-77 0,65

0,75

0,70 0,45

0,45

0,63 резов, балл (ГОСТ 15140-69) 1

6. Прочность пленки при ударе по У-1А кгс см, (ГОСТ 4765-73) 40

40

40

7. Эластичность по Эриксену, мм 6

2-3 вания покрытия, 150/30 180/60

150/30

150/30 150/30 150/30

С/мин

1 Агрегативная устойчивость дисперсии,при

20 С

2. Водостойкость однослойного мкм) покры3. Блеск по

ФБ-2 через

5 суток,3

4. Твердость

5. Адгезия по методу параллельных над8. Режим формироСтирол

{ олигомер

Стирол (олигомер

1:1) Стирол (олигомер

Стирол (олигомер

1:2) Известный способ

883065

Составитель О.Рокачевская

Редактор Т.Кугрышева Техред И.Гайду Корректор Г. Решетник

Заказ 10115/32 Тираж 533 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул.Проектная,4 формула изобретения

Способ получения водоразбавляемой дисперсии полистирола путем полимеризации стирола в среде полярного органического растворителя при нагревании в присутствии стабилизатора и перекисного инициатора с последующей нейтрализацией дисперсии азотистым основанием, отличающийся тем, что, с целью повышения агрегативной устойчивости дисперсии, водостойкости и блеска покрытий на ее основе, в качестве стабилизатора дисперсии используют карбоксилсодержащий алкидный или алкидноэпоксидный олигомер с молекулярной массой 2600-3500 и кислотным числом 40-80 мг KOH/г, в растеор которого в полярном органическом растворителе постепенно добавляют стирол и инициатор, и полимеризацию проводят до образования дисперсии, содержание полистирола в которой составляет 50-2001 от массы карбоксилсодержащего олигомера.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Японии М 4920943, кл. 26 (3)В 311, опублик. 1970.

2. Авторское свидетельство СССР

N 388599, кл. С 09 D 3/74, 1973 (прототип).