Способ контроля эмульсионной полимеризации

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 023781 (21) 3310939/23-05 )$$) М.КЛ э

С 08 F 2/22

G 01 К 21/00 с присоединением заявки Мо (23) Приоритет

Государственный комнтет

СССР по делам изобретений н открытнй

Опубликовано 150133. Бюллетень М 2

Дата опубликования описания 150183 (53) УДК 66,012-52(088.8) В.В. Клюбин, В.A. Носкин, Н.A. Caxaposa G . a ca, О.С. Чечик, С.С. Среднев, Б.К. Басов, В(A. КОтов и В.В, Куликов.(72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ЭМУЛЬСИОННОИ

ПОЛИМЕРИЗАЦИИ

Изобретение относится к спосдбам контроля эмульсионной полимериэации и может найти применение в производстве синтетических каучуков и латексов.

Известен способ контроля эмульсионной полимериэации, включающий отбор проб-латекса, определение его плот.ности с последующим расчетом конверсии по измеренному значению плотности (1 ).

Недостатком способа является низкая точность контроля — большая погрешность в определении конверсии при ее значениях ниже.50-60% и невозможность определения диаметра частиц латекса, характеризующего его качества.

Известен также способ. контроля эмульсионной полимеризации, включающий отбор проб латекса в процессе полимеризации и определение содержания незаполимеризовавшихся мономеров, с последующим вычислением конверсии по измеренному значению содержания незаполимеризовавшихся мономеров (2 ).

Недостатком способа также являет ся низкая точность контроля.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ контроля эмульсионной .полимеризации, включающий отбор проб латекса в процессе полимеризации и определение его характеристик с последующим вычислением конверсии. Такой характеристикой, например, может служить содержание сухих веществ (3 1.

Недостатками способа являются длительность определения содержания сухих веществ (от 40 мин до 4 ч) и низкая точность контроля — большая погрешность в определении конверсии при ее значениях ниже 20% и левозможность диаметра частиц латекса, характеризующего его качество.

Цель изобретения — сокращение продолжительности контролируемых операций и повышение точности контроля.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу контроля эмульсионной полимериэации, включающему отбор проб латекса в процессе полимериэации и определение его характеристик с последующим вычислением конвер- сии, пробу латекса предварительно разбавляют деионизированной водой в

200-5000 раз, отделяют незаполимеризовавшиеся мономеры, пропускают через слой разбавленного латекса толщиной

1-10 мм световой луч, измеряют спект966ф27 ральный состав света, рассеянного в направлении под углом 90, в низкочастотном диапазоне определяют полуширину измеренного спектра и по этой величине рассчитывают диаметр частиц, а также измеряют суммарную интенсив- 5

1 ,ность света рассеянного в том же наI правлении, и по этой величине рассчитывают численную концентрацию частиц и объемную долю полимера с последующим определением конверсии иэ калиб- 10 ровочного графика.

Пробу латекса разбавляют деионизированной водой в соотношении 2005000 раз, исключающем многократное рассеяние света. Кювету, выбранную 15 в указанном диапазоне толщины (110 мм), с разбавленным латексом помещают на пути светового луча. Наиболее удобным оказывается луч лазера, поскольку он жестко сфокусирован, отличается высокой интенсивностью и монохроматичен, что упрощает последующий анализ спектрального состава света. В каком-либо направлении,выбранном в диапазоне 0-1800, напрймер под углом 90, устанавливают фотоэлектронный умножитель, например

ФЭУ-79, преобразующий сигнал рассеянного в этом направлении света в фототок. С помощью анализатора спектра фототока С4-72 измеряют спектральный состав фототока.

На чертеже представлен типичный график такого спектра, представляющий зависимость интенсивности рассеянного света, от частоты.

Определяют г полуширину спектра, соответствующую половине максимальной интенсивности, По уравнению

КТ (ь о4.7 g 12 — n sin — 1 (11

>3i qy

40 определяют значение среднего диаметра частиц d, где К вЂ” постоянная

Больцмана; Т вЂ” температура; и и коэффициент преломления и вязкость 45 среды; И0 — частота падающего света;

 — угол, под которым принимается сигнал рассеянного света. Затем измеряют суммарную интенсивность света, рассеянного в этом же направлении,на-5g пример, с помощью того же фотоумножителя ФЭУ-79.

Из нее с помощью уравнений

N = х

4 „2 „12

55 где 3 и 3 - интенсивность рассеянного и падающего све та, ив и п — коэффициенты преломления воды и полимерных частиц соответственно, V — объем частицы.

Цычисляют численную концентрацию частиц N, а с помощью их диаметра объемную долю полимера в латексе и соответственно конверсию.

Проводят эмульсионную сополимеризацию бутадиена и стирола по следующему рецепту,.мас.ч.: бутадиен 70; стирол 30; олеат калия 3,5; лейканол 0,4; сульфат железа 0,06; трилон ,Б О,Об,хлористый калий 0,4,и вода 135.

Полимеризацию проводят при + 5 С по непрерывной схеме в батарее из восьми полимеризаторов. Из каждого полимеризатора отбирают пробы латекса. Пробы разбавляют деионизованной водой в 1000 раз и отделяют незаполимеризовавшиеся мономеры.

Через цилиндрическую кювету с раз:— бавленным латексом (внутренний диаметр кюветы 6 мм) пропускают световой луч от гелий-неонового лазера. С помощью фотоэлектронного умножителя

ФЭУ-79 и анализатора спектра фототока С4-72 измеряют спектральный сос- тав света, рассеянного под углом

90 . Строят зависимости интенсивноса ти рассеянного света от частоты (график аналогичный приведенному на чертеже). Определяют т полуширину спектра. Из нее,по уравнению (1) вычисляют значение среднего диаметра d.

Затем с помощью того же фотоэлектрон1 ного умножителя ФЭУ-79 определяют суммарную интенсивность света, рассеянного под углом 90 . Из нее по уравнению (2) с учетом диаметра и вычисленного с его помощью объемом частиц вычисляют численную кон- центрацию частиц, Затем.с помощью объема частиц определяют объемную долю полимера в латексе, а по графику конверсия — объемная концентрация полимера конверсию мономеров.Для сравнения определяют в пробах латекса содержание сухих веществ по известной методике (по прототипу) и с помощью калибровочного графика конверсия — содержание сухих веществ конверсию мономеров.

Результаты определений приведены в таблице.

- 988827

Конверсия мономеров, Ъ (по -сухому остатку) Объемная доля полимера, Ъ

Средний диаметр частиц, нм

Число частиц, 1/мл, 10- <4

Содержание сухих веществ, Ъ

Конверсия мономеров, Ъ (по данно- му способу) 10 1 0,4

8,86

2,78

10,1

11 1. 1,2

8 5

10,3

1 26.

14 11

23,5 + 0,8

15,5+ 0,4

1,1 0

11,5

27 + 0,8

152, б

0,89

15,0

16,5

0,74

44 .+ 0,8

183,7

24,1

23,5 + 0,8

22,9

51+ 0,8

112, 1

3,83

54 + 0,8

26,9

28,2

63,5 + 0,8

66,5 + 0,8

120,4

114,2

3,58

31,9

32,8

66 + 0,8

68,5 + 0,8

4,28

32,7

33,5

104,6

67,5 + 0,8

69,5 + 0,8

5,67

33,8

33,2

Общая продолжительность измерений и расчетов по данному способу

10 мин, в то время как только одно определение содержания сухих веществ требует не менее 40 мин.

Таким образом, данный способ поз.воляет быстро и точно определить конверсию в процессе полимеризации, в том числе на ранних стадиях при .конверсии, меньшей 20-25Ъ, и одновременно с конверсией определять качество латекса по диаметру его частиц.

Формула- изобретения

Способ контроля эмульсионной полимеризации, включающий отбор проб латекса в процессе полимериэации и определение его характеристик с последующим вычислением конверсии, о. тл и ч а ю шийся тем, что, с целью сокращения продолжительности контролируемых операций и повышения точности контроля, пробу латекса предварительно разбавляют деиониэованной водой в 200-500 раэ, отделяют незаполимериэовавшиеся мономеры, пропускают через слой разбавленного латекса толщиной 1-10 мм световой луч, 30 измеряют спектральный состав света, рассеянного в направлении по углом

90, в низкочастотном диапазоне определяют полуширину измеренного спектра и по этой величине рассчитывают диаметр частиц, а также измеряют суммарную интенсивность света, рассеянного в том же направлении, и по этой величине рассчитывают чис ленную концентрацию частиц и объем40 ную долю полимера с последующим опре делением конверсии иэ калибровочного графика.

Источники информации, принятые во внимание при- экспертизе

45 1. Коршак В.В. Общие методы синтеза высокомолекулярных соединений, Лкадемиздат, М., 1953, с. 347, 352у

529.

-2. Производство синтетических

5О и искусственных латексов. Обзор

ЦНИИТЭНефтехима. М., ЦНИИТЭНефтехим, 1971, с. 24, 80.

3. Нобль Р.Д. Латекс в технике.

M., Госхимиздат, 1962, с. 745-848 (прототип).

988827

Чаельоти фоссеммоео

Coma

Составитель В. Шувалов

Редактор И,Митровка Техред Л.Пекарь Корректор С.Шекмар

Заказ 109/6/32 Тираж 492 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