Способ получения латекса сополимера винилиденхлорида

Способ получения латекса сополимера винилиденхлорида

Реферат

 

Использование: в области технологии полимеров, а именно в способах получения латексов сополимеров винилиденхлорида, применяемых в производстве вододисперсионных красок, в полимерцементных композициях. Сущность изобретения: процесс сополимеризации ВДХ с винилхлоридом и ненасыщенной карбоновой кислотой проводят в присутствии смеси эмульгаторов, одним из которых является алкилмоносульфонат натрия с числом углеродных атомов в алкиле 12-18, а в качестве другого эмульгатора используют аммонийную соль сульфированного на 15-20 мас. % алкилфенилового эфира полиэтиленгликоля с числом углеродных атомов в алкиле 8-12 и числом оксиэтильных групп 10-12 в количестве в смеси эмульгаторов 65-75 мас. % при содержании смеси эмульгатор 3,5-5,0 к массе сомономеров. 1 табл.

Изобретение относится к области технологии полимеров, а именно к способам получения латексов сополимеров винилиденхлорида (ВДХ), применяемых в производстве вододисперсионных красок (ВДК), в полимерцементных композициях, может быть использовано для получения морозостойких латексов сополимеров ВДХ с винилхлоридом (ВХ) и ненасыщенной карбоновой кислотой (малеиновой, фумаровой, итаконовой).

Использование водных дисперсий сополимеров ВДХ с ВХ в производстве ВДК, в частности, обусловлено уникальным сочетанием целого ряда их свойств: высокими водо-, кислото- и щелочестойкостью, негорючестью, отсутствием запаха, стойкостью к органическим растворителям, минеральным маслам.

Повышение морозостойкости латексов, используемых для указанных целей, является актуальной проблемой, решение которой позволяет существенно сократить затраты на транспоpтировку и хранение их в зимнее время.

Для водных дисперсий сополимеров, выпускаемых в виде товарного продукта, важным свойством является также агрегативная устойчивость, т.к. многие потребители предъявляют повышенные требования к сроку хранения латекса, который должен быть не менее трех месяцев. Кроме того, агрегативная устойчивость необходима при транспортировке латексов на большие расстояния.

Известно, что введение в состав сополимера ВДХ с ВХ ненасыщенной карбоновой кислоты: метакриловой, акриловой или малеиновой приводит к увеличению морозостойкости латексов. Однако морозостойкость этих латексов не соответствует требованиям использования, например, в ВДК (не менее 5 циклов замораживания при минус 40^oC в течение 6 часов и оттаивания при 20-25^oC в течение 18 ч) и составляет 1-2 цикла [1] Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности является способ получения высококонцентрированных атексов сополимеров ВДХ с ВХ [2] путем сополимеризации ВДХ с ВХ в водной эмульсии в присутствии водорастворимых инициаторов и эмульгирующей системы, состоящей из спирта и ионогенного эмульгатора, причем в качестве спирта используют смесь жирных спиртов с неразветвленной цепью С₁₄-C₁₆ или С₁₇-C₁₈ в количестве 0,5-0,8 мас.ч. а в качестве эмульгатора алкилмоносульфонат натрия с С₁₂-C₁₈ в алкиле при соотношении компонентов эмульгирующей системы 1:3-1:5 соответственно в процесс проводят при дозировке ВДХ и смеси жирных спиртов С₁₄-C₁₆ или С₁₇-C₁₈ в ходе сополимеризации. Получают латексы со следующим комплексом физико-механических свойств: устойчивость при хранении составляет более 6 месяцев, содержание сухого остатка более 60 мас. поверхностное натяжение 35-40 мН/м, рН 7,0-8,0, однако латексы не обладают морозостойкостью (см. таблицу, пример N 16). Введение в полимеризационную рецептуру 1,5 мас.ч. ненасыщенной карбоновой кислоты (малеиновой, фумаровой или итаконовой) лишь незначительно улучшает морозостойкость латекса сополимера на основе ВДХ (составляет 1-2 цикла).

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение морозостойкости латекса сополимера ВДХ с ВХ и ненасыщенной карбоновой кислотой.

Результат достигается тем, что в способе получения латекса сополимера ВДХ путем сополимеризации ВДХ, ВХ и насыщенной карбоновой кислоты в водной среде в присутствии водорастворимого инициатора и смеси эмульгаторов, содержащей алкилмоносульфонат натрия с числом углеродных атомов в алкильном радикале 12-18, с дозировкой ВДХ и смеси эмульгаторов по ходу полимеризации, в смесь эмульгаторов содержит 65-75 мас. аммонийной соли сульфированного на 15-20 мас. алкилфенолового эфира полиэтиленгликоля с числом углеродных атомов в алкильном радикале 8-12 и числом оксиэтильных групп 10-12 при концентрации смеси эмульгаторов 3,5-5,0% от массы сомономеров.

Сущность предлагаемого изобретения иллюстрируется нижеприведенными примерами.

Пример 1 (по изобретению).

В реактор объемом 4 л и загружают (мас.ч.) 92 обессоленной воды, 1,5 малеиновой кислоты, 0,6 алкилмоносульфоната натрия, 1,4 аммонийной соли сульфированного на 15 мас. алкилфенилового эфира полиэтиленгликоля с числом углеродных атомов в алкиле 8-12 и числом оксиэтильных групп 10-12 (эмульгатор С-10, ТУ 6-02-09-13-87), 0,6 персульфата аммония, 19 ВДХ и 34 ВХ, при перемешивании подогревают реакционную смесь до 50^oC и проводят сополимеризацию при постоянной температуре. При этом через 1 ч после достижения заданной температуры начинают дозировать в реактор 45,5 ВДХ и смесь (раствор) 0,6 алкилмоносульфоната натрия, 1,4 эмульгатора С-10 и 8 обессоленной воды. Сополимеризацию заканчивают сдувкой незаполимеризовавшихся мономеров при снижении давления в реакторе до 1,5 атм. После сдувки мономеров латекс дегазируют вакуумированием при вакууме 700-720 мм рт.ст. и температуре 55^oC в течение 1 ч. Если концентрация остаточных мономеров при этом не снижается ниже 0,03 мас. ВХ и 0,01 мас. ВДХ, операцию вакуумирования продолжают еще в течение 0,5-1 ч. После вакуумирования в реактор через латекс пропускают газообразный аммиак до рН 7,0, затем постепенно добавляют 2,0-2,5 мас. ч. кристаллического NH₄HCO₃, после чего рН латекса повышается до 8,0. Получают латекс сополимера с содержанием, мас. ВДХ 64-66, ВХ 32-35, ненасыщенная карбоновая кислота 1-2.

Морозостойкость латекса определяют в камере с температурой минус 40^oС. Латекс в количестве 100-125 мл помещают в банку из белой жести объемом 250 мл (диаметр 70-75 мм, высота 65 мм) и выдерживают в камере при минус 40^oC в течение 6 ч. Оттаивание латекса происходит при 20-25^oC в течение 18 ч. После оттаивания несколько мл латекса выливают на стеклянную пластинку (или чашку Петри), а затем наклоняют ее под углом 45^o для стекания излишков латекса. Латекс считают выдерживающим испытание, если пленка латекса на стекле будет однородной.

Устойчивость при хранении определяют наблюдением за образцом латекса, который хранят в стеклянном флаконе. При этом измерением определяют характеристики латекса (сухой остаток, рН) и визуально наличие коагулюма в виде осадка на дне склянки.

Сухой остаток определяют высушиванием в термошкафу при температуре 755^oC до постоянной массы; поверхностное натяжение по методу Дю-Нуи, рН на рН метрах типа ЛПУ или мономере ЭВ-74.

Условия проведения процесса сополимеризации ВДХ с ВХ и ненасыщенной карбоновой кислотой и свойства полученного латекса сополимера приведены в таблице.

Примеры 2-15 (по изобретению), примеры 17-23 (для сравнения) осуществляют по примеру 1. Условия проведения процесса сополимеризации и свойства полученных латексов сополимеров приведены в таблице.

Формула изобретения

Способ получения латекса сополимера винилиденхлорида путем сополимеризации винилиденхлорида, винилхлорида и ненасыщенной карбоновой кислоты в водной среде в присутствии водорастворимого инициатора и смеси эмульгаторов, содержащей алкилмоносульфонат натрия с числом углеродных атомов в алкильном радикале 12 18, с дозировкой винилиденхлорида и смеси эмульгаторов по ходу полимеризации, отличающийся тем, что смесь эмульгаторов содержит 65-75 мас. аммонийной соли сульфированного на 15 -20 мас. алкилфенилового эфира полиэтиленгликоля с числом углеродных атомов в алкильном радикале 8 12 и числом оксиэтильных групп 10 12 при концентрации смеси эмульгаторов 3,5 5,0% от массы сомономеров.

РИСУНКИ

Рисунок 1