Способ получения водных дисперсий (со)полимеров

Способ получения водных дисперсий (со)полимеров

Реферат

 

Изобретение относится к химии полимеров, а именно к способу получения водных дисперсий (мет)акриловых полимеров, которые используются в лакокрасочной, бумажной, строительной и других отраслях промышленности. Задачей изобретения является получение водных дисперсий (со)полимеров, обеспечивающих защитные свойства покрытий на их основе в течение длительного срока эксплуатации с сохранением декоративных и потребительских свойств. Задача решается за счет использования эмульгатора из двух компонентов в сочетании с поэтапным технологическим процессом водоэмульсионной полимеризации при предварительной деаэрации водной фазы: 1-й компонент - анионогенный эмульгатор формулы [R-О-(СН₂-СН₂-O)_n] _m-РО₃Ме_(3-m), Me - К, Na, NH₄, где R - алкил C₉-C₁₈, n= 3-30, m=1 или 2, при соотношении моно/дизамещенных фосфатов, равном 1,0-1,6, и 2-ой компонент - неионогенный эмульгатор формулы R-О-(СН₂-СН₂-О)_nН, где R - алкил C₉-C₁₈, n= 3-30. Изобретение позволяет получать водные дисперсии акриловых (со)полимеров с высокой водостойкостью и коррозионной стойкостью пленок на их основе. 2 табл.

Изобретение относится к химии полимеров, а именно к способу получения водных дисперсий (мет)акриловых полимеров, которые используются в лакокрасочной, бумажной, строительной и других отраслях промышленности.

Современные требования к качеству покрытий на основе водных дисперсий предопределяют создание дисперсий, обеспечивающих высокоэффективные защитные свойства покрытий на их основе, в частности высокую устойчивость к воздействию атмосферных факторов (водостойкость, стойкость к действию растворов солей). Достижение данного качества обеспечивает повышенный срок службы покрытий без изменения декоративных свойств. Кроме этого, в настоящее время воднодисперсионные акриловые композиции находят широкое применение в лакокрасочных составах по металлическим поверхностям. При этом наиболее важной задачей является обеспечение коррозионно-стойкости покрытий на основе этих дисперсий. Решение данной проблемы позволит повысить срок службы защитных покрытий, а также упростить технологию покраски металлических изделий за счет исключения специальных грунтовок.

Известными способами получения покрытий на основе акриловых дисперсий с высокими защитными свойствами являются варьирование состава мономеров, дозировка мономеров, ввод специальных добавок. Перечисленные мероприятия приводят к усложнению технологического процесса и удорожанию дисперсий. Кроме того, коррозионно-стойкость покрытий на основе дисперсий обеспечивалась за счет использования таких ингибиторов коррозии, как фосфаты, хроматы и фталаты щелочных металлов. Данный способ ингибирования также приводит к удорожанию дисперсий и снижает их экологичность (одно из основных преимуществ воднодисперсионных материалов).

Наиболее близким по технической сущности является способ получения водных дисперсий сополимеров путем эмульгирования (мет)акриловых мономеров или их смесей с виниловыми мономерами с последующей водоэмульсионной полимеризацией в присутствии радикального инициатора (патент RU 2076109, MПК C 08 F 2/24).

Способ получения дисперсий по указанному патенту осуществляют следующим образом. Сначала готовят эмульсию мономеров с соотношением фаз мономеры : вода, равным 1:0,1-0,7. В качестве акриловых мономеров используют метилакрилат, этилакрилат, бутилакрилат, 2-этилгексилакрилат, акриловую кислоту, в качестве метакриловых мономеров - метилметакрилат, метакриловую кислоту, в качестве виниловых мономеров - стирол, винилацетат. Для эмульгирования мономеров в качестве эмульгатора используют анионоактивные соединения общей формулы I R-О-(СН₂-СН₂-O)_n-ХО₃Me, где Me=К, Na, NH₄, при R - алкил, n=1-13, при R - алкилфенил, диалкилфенил n=6-30, или его смеси с неионогенным соединением общей формулы II R-О-(CH₂-CH₂-O)_n-H, где при R - алкилфенил, диалкилфенил n=6-100 [соли лаурилсульфоэтоксилата, соль сульфо(фосфо)этоксилированного (ди)нонилфенола, соль тридецилфосфоэтоксилата или его смеси с неионогенными соединениями (оксиэтилированные (ди)нонилфенолы)].

Приготовленную эмульсию мономеров дозируют в реактор в течение 1,5-2 ч и одновременно осуществляют подачу инициатора полимеризации. Температура полимеризации зависит от типа используемого инициатора полимеризации. В качестве инициатора используют, например, персульфат калия или аммония.

По указанному патенту получают водные дисперсии с низким содержанием коагулюма, устойчивые к механическим воздействиям и к действию растворов электролитов, что должно обеспечивать защитные свойства покрытий на основе этих дисперсий.

Однако в описании прототипа не приводятся данные по стойкости покрытий к воздействию атмосферных факторов и по обеспечению коррозионно-стойкости. В соответствии с поставленной задачей были воспроизведены способы получения дисперсий по примерам 1, 2 и 4 данного патента (как наиболее близкие к предлагаемому патенту) с дальнейшим испытанием пленок дисперсий на водо- и коррозионно-стойкость. Испытания показали малый срок стойкости покрытий на основе дисперсий по патенту RU 2076109, MПK C 08 F 2/24 к растворам солей (см. табл.1 и 2).

Таким образом, недостатком данного способа является низкая стойкость покрытий на основе акриловых дисперсий к воздействию водных растворов с последующей потерей защитных свойств (вздутие покрытия, помутнение, появление ржавчины).

Задачей изобретения является получение водных дисперсий (со)полимеров, обеспечивающих защитные свойства покрытий на их основе в течение длительного срока эксплуатации с сохранением декоративных и потребительских свойств.

Задача решается за счет того, что водные дисперсии сополимеров получают путем эмульгирования (мет)акриловых мономеров или их смесей с виниловыми мономерами с водой при общем содержании эмульгатора не менее 0,5% от массы мономеров с последующей водоэмульсионной полимеризацией в присутствии радикального инициатора и дальнейшей температурной выдержкой, а в качестве эмульгатора используют смесь анионогенных соединений общей формулы I (полиоксиэтилированные алкилфосфаты) [R-О-(СН₂-СН₂-O)_n]_m-РО₃Ме_(3-m), где Me=К, Na, NH₄, R - алкил C₉-C₁₈, n=3-30, m= 1 и 2 (монозамещенный фосфат и дизамещенный фосфат) при соотношении моно/дизамещенных фосфатов k=1,0-1,6, с неионогенным соединением общей формулы II (оксиэтилированные спирты) R-О-(СН₂-СН₂-O)_nН, где R - алкил C₉-C₁₈, n=3-30, при содержании неионогенного соединения в смеси от 8 до 18%, и свободной фосфорной кислотой при содержании ее в смеси до 2%, при этом воду предварительно деаэрируют азотом в течение 10-40 мин, а водоэмульсионную полимеризацию ведут поэтапно путем дозирования в реактор синтеза при температуре 76-86^oС воды, эмульсии мономеров и раствора инициатора в количестве от их общего объема 20-50%, 0,5-10% и 10-35% соответственно, перемешивают в течение 10-30 мин, а затем в течение 2-5 час дозируют остальную часть эмульсии мономеров и раствора инициатора с последующей выдержкой в течение 15-60 мин при температуре 80-90^oС.

Итак, поставленная цель достигается использованием анионогенного эмульгатора разветвленной структуры и поэтапной водоэмульсионной полимеризацией. Сочетание данных факторов обеспечивает получение дисперсий заданной воспроизводимой структуры с узким диапазоном размеров частиц, что позволяет формировать бездефектные покрытия с высокими защитными свойствами. Анионогенный эмульгатор является комплексным веществом, в состав которого входят алкилфосфаты, неионогенные соединения и фосфорная кислота. Комплекс данных компонентов придает дисперсии не только высокую стабильность, но и повышенную водо- и коррозионно-стойкость покрытий на основе данных дисперсий. При этом заявляемый способ получения дисперсий ("поэтапная водоэмульсионная полимеризация") позволяет получать дисперсии однородного состава с равномерным распределением частиц по их структуре и размерам. Данное качество дисперсий обеспечивает формирование пленок без дефектов с высокой водо- и корррозионостойкостью. Используемая технологическая операция по аэрации воды предназначена для удаления кислорода из водной фазы, который является ингибитором полимеризации.

Способ осуществляют следующим образом. Воду, используемую для получения дисперсий, деаэрируют путем барботирования азотом через массу воды при перемешивании в течение 10-40 мин с расходом 18-20 м³/чac. В отдельном реакторе-эмульгаторе готовят эмульсию мономеров с соотношением фаз мономеры : вода, равным 1:0,4-0,7. В качестве акриловых мономеров используют бутилакрилат (БА), 2-этилгексилакрилат (2-ЭГА), акриловую кислоту (АК), в качестве метакриловых мономеров метилметакрилат (ММА), метакриловую кислоту (МАК), в качестве виниловых мономеров стирол (Ст), -метилстирол или винилацетат (ВА), а также другие мономеры. Эмульсию мономеров готовят в присутствии эмульгатора. В качестве эмульгатора используют смесь анионогенных соединений (аммонийные, калиевые и натриевые соли полиоксиэтилированных алкилфосфатов) общей формулы I [R-О-(CH₂-CH₂-O)_n]_m-РО₃Ме_(3-m), где Me=К, Na, NH₄, R - алкил C₉-C₁₈, n=3-30, m= 1 и 2 (монозамещенный фосфат и дизамещенный фосфат) при соотношении моно/ди замещенных фосфатов k=1,0-1,6, с неионогенным соединением (оксиэтилированные спирты) общей формулы II R-О-(CH₂-CH₂-O)_nH, где R - алкил C₉-C₁₈, n=3-30, при содержании неионогенного соединения в смеси от 8 до 18% и свободной фосфорной кислоты в смеси до 2% (см. приложение - проспект по эмульгатору фирмы RHONE-POULENK). Количество эмульгатора в эмульсии мономеров составляет не менее 0,5% от массы мономеров. Эмульсию мономеров готовят при перемешивании в течение 15-60 мин непосредственно перед дозировкой в реактор синтеза.

Водоэмульсионную полимеризацию проводят поэтапно. Вначале в реактор синтеза загружают воду при температуре 76-86^oC в количестве 20-50% от общего объема. Затем дозируют в реактор часть эмульсии мономеров в количестве 0,5-10,0% от общего объема эмульсии мономеров и часть раствора инициатора в количестве 10-35% от общего объема раствора инициатора. В качестве инициатора используют персульфат аммония (ПСА) или калия (ПСК). Полученную смесь перемешивают в течение 10-30 мин.

Затем в тщательно перемешанную дисперсию одновременно дозируют в течение 2-5 час оставшиеся части эмульсии мономеров и раствора инициатора. По окончании дозировки проводят температурную выдержку при температуре 80-90^oС в течение 15-60 мин. Затем проводится необходимая корректировка показателя активности водородных ионов (рН) добавлением водного раствора аммиака при температуре менее 40^oС.

Оценку свойств дисперсий проводят по содержанию остаточных мономеров, содержанию коагулюма, по показателям водостойкости и коррозионно-стойкости.

Содержание остаточных мономеров в дисперсиях по данному способу определяется газохроматографическим методом. Содержание коагулюма определяется путем фильтрации дисперсии через фильтрующий материал.

Водостойкость и коррозионно-стойкость определяются по изменению внешнего вида пленки дисперсии, нанесенной на металлическую пластину. Для испытания на водостойкость покрытая пластина наполовину устанавливается в воду, для испытания на коррозионно-стойкость - в 10% раствор хлористого натрия. Критерием стойкости является время в сутках, в течение которого не происходит изменения внешнего вида пленки. Изменением внешнего вида считаются помутнение, пленочные вздутия размером более 1 мм, отслоение пленки и появление пятен ржавчины более 0,5 мм.

Нижеследующие примеры иллюстрируют предлагаемый способ получения акриловых дисперсий. Для всех примеров вода, используемая для получения дисперсий, предварительно деаэрируется путем барботирования азотом при перемешивании в течение 10-40 мин (кроме примера 18).

Пример 1. Готовят эмульсию мономеров путем смешения 52 в.ч. ММА, 47 в.ч. БА, 1 в.ч. МАК, 2 в.ч. эмульгатора и 40 в.ч. деминерализованной воды. В качестве эмульгатора использован эмульгатор следующего состава: аммонийная соль (Me=NH₄) тридецилового (R=С₁₃) эфира фосфоэтоксилата (n=10) при соотношении моно/дизамещенных фосфатов (k=1,2) с оксиэтилированным (n=10) тридециловым (R= С₁₃) спиртом. Содержание спирта и фосфорной кислоты в смеси составляет 12 и 1,8% соответственно. В реактор, снабженный мешалкой, загружается 40 в.ч. деминерализованной воды. Реакционную воду нагревают до 82-84^oС. В реактор синтеза загружают 2% от общего объема эмульсии мономеров и 25% от общего объема раствора инициатора, приготовленного из 0,4 в.ч. персульфата аммония и 20 в. ч. воды и перемешивают в течение 15 мин. Затем проводится равномерное и одновременное дозирование оставшейся части эмульсии мономеров и раствора инициатора. После дозировки в течение 3,5-4,0 час содержимое реактора выдерживают при перемешивании в течение 30 мин при температуре 86-88^oС, затем охлаждают до 20-30^oС. Полученный продукт при перемешивании корректируют водным раствором (25-28%) аммиака до получения показателя рН 6,5-9,0 и профильтровывают.

Пример 2. Готовят эмульсию мономеров путем смешения 52 в.ч. ММА, 46 в.ч. 2-ЭГА, 2 в.ч. МАК, 4 в.ч. эмульгатора и 60 в.ч. деминерализованной воды. В качестве эмульгатора используется эмульгатор по примеру 1 при следующих параметрах: Ме= К, R=C₁₈, n=25, k=1,4, при содержании спирта и кислоты 18 и 1,4% соответственно. В реактор, снабженный мешалкой, загружается 20 в.ч. деминерализованной воды. Реакционную воду нагревают до 82-84^oС. В реактор добавляют 1% от общего объема эмульсии мономеров и 10% от общего объема раствора инициатора и выдерживают 30 мин. Далее проводится равномерное и одновременное дозирование в течение 2,0-2,5 час эмульсии мономеров и раствора инициатора, приготовленного из 0,8 в.ч. ПСА и 20 в.ч. воды. Содержимое реактора выдерживают при температуре 88-90^oС в течение 15 мин, охлаждают до 20-30^oС и корректируют до рН 6,5-9,0.

Пример 3. Готовят эмульсию мономеров путем смешения 24 в.ч. ММА, 75 в.ч. БА, 1 в. ч. МАК, 3 в.ч. эмульгатора и 40 в.ч. деминерализованной воды. В качестве эмульгатора используется эмульгатор по примеру 1 при следующих параметрах: Me=NH₄, R=C₁₃, n=10, k=1,2, при содержании спирта и кислоты 8 и 1,8% соответственно. Далее процесс ведут, как в примере 1.

Пример 4. Готовят эмульсию мономеров путем смешения 52 в.ч. Ст, 47 в.ч. БА, 1 в. ч. МАК, 2 в.ч. эмульгатора и 40 в.ч. деминерализованной воды. В качестве эмульгатора используется эмульгатор по примеру 1 при следующих параметрах: Me= Na, R=C₁₈, n=3, k=1,0, при содержании спирта и кислоты 10 и 1,5% соответственно. Далее процесс ведут, как в примере 1, только инициатор берут в количестве 0,8 в.ч.

Пример 5. Готовят эмульсию мономера смешением 100 в.ч. ММА, 2 в.ч. эмульгатора и 40 в.ч. деминерализованной воды. В качестве эмульгатора используется эмульгатор по примеру 1 при следующих параметрах: Ме=NH₄, R=C₉, n=15, k= 1,4, при содержании спирта и кислоты 12 и 1,8% соответственно. Далее процесс ведут, как в примере 1.

Пример 6. Готовят эмульсию мономеров путем смешения 48 в.ч. ММА, 38 в.ч. 2-ЭГА, 10 в.ч. ВА, 3 в.ч. МАК, 2 в.ч. акриловой кислоты, 1,0 в.ч. эмульгатора и 40 в.ч. деминерализованной воды. В качестве эмульгатора используется эмульгатор по примеру 1 при следующих параметрах: Me=Na, R=C₁₈, n=3, k=1,6, при содержании спирта и кислоты 15 и 1,2% соответственно. В реактор, снабженный мешалкой, загружают 50 в.ч. деминерализованной воды и при температуре 76-78^oС загружают 10% от общего объема эмульсии мономеров и 30% от общего объема раствора инициатора, приготовленного из 0,2 в.ч. ПСА и 10 в.ч. воды и выдерживают в течение 30 мин. Затем проводится равномерное и одновременное дозирование оставшейся части эмульсии мономеров и раствора инициатора. После дозировки в течение 4,5-5,0 час содержимое реактора выдерживают при перемешивании в течение 60 мин при температуре 80-82^oС, затем охлаждают до 20-30^oС. Полученный продукт при перемешивании корректируют водным раствором (25-28%) аммиака до получения показателя рН 7,00,2 и профильтровывают.

Пример 7. Готовят эмульсию мономеров путем смешения 9 в.ч. ММА, 90 в.ч. БА, 1 в. ч. МАК, 3 в.ч. эмульгатора, 40 в.ч. воды. В качестве эмульгатора используется эмульгатор по примеру 1 при следующих параметрах: Ме=К, R=C₁₃, n=30, k=1,2, при содержании спирта и кислоты 10 и 1,8% соответственно. Далее процесс ведут, как в примере 1.

Пример 8. Готовят эмульсию мономеров путем смешения 39 в.ч. ММА, 60 в.ч. БА, 1 в. ч. МАК, 4 в.ч. эмульгатора и 50 в.ч. воды. В качестве эмульгатора используется эмульгатор по примеру 1 при следующих параметрах: Ме=К, R=C₁₃, n= 10, k=1,2, при содержании спирта и кислоты 8 и 1,8% соответственно. Далее процесс ведут, как в примере 1, только показатель рН доводят до 8,0-11,0.

Пример 9. Готовят эмульсию мономеров путем смешения 49 в.ч.-метилстирола, 48 в.ч. БА, 3 в.ч. эмульгатора и 70 в.ч. деминерализованной воды. В качестве эмульгатора используется эмульгатор по примеру 1 при следующих параметрах: Me=Na, R=C₉, n=5, k=1, при содержании спирта и кислоты 14 и 1,6% соответственно. В реактор синтеза дозируют 20 в.ч. воды и при температуре 84-86^oС дозируют 0,5% от общего объема эмульсию мономеров и 35% от общего объема раствора инициатора, приготовленного из 1 в.ч. ПСА и 10 в.ч. воды. Содержимое реактора при перемешивании выдерживают 10 мин. Затем в реактор синтеза дозируют оставшиеся части эмульсии мономеров и раствора инициатора в течение 2,0-2,5 час с последующей температурной выдержкой при температуре 88-90^oС в течение 30 мин. Добавлением водного раствора аммиака доводят показатель рН до 6,5-9,0.

Пример 10 (прототип). Смешивают 124 в.ч. ММА, 70 в.ч. БА, 6 в.ч. МАК, 5 в. ч. натриевой соли лаурилсульфоэтоксилата, 80 в.ч. воды. В реактор загружают 100 в.ч. воды, нагревают до 75^oС. При достижении заданной температуры в реактор дозируют полученную эмульсию в течение 1,5 час. Одновременно с дозировкой эмульсии проводят подачу инициатора - персульфата аммония в количестве 6 в.ч., растворенного в 20 в.ч. воды. По окончании дозировки выдерживают в течение 30 мин при 80 2^oС и охлаждают.

Пример 11 (прототип). Смешивают 106 в.ч. БА, 88 в.ч. Ст, 6 в.ч. акриловой кислоты, 5 в. ч. аммонийной соли сульфооксиэтилированного нонилфенола, 36,4 в.ч. воды. В реактор загружают 140 в.ч. воды и нагревают до 80^oС. Далее процесс ведут, как в примере 9.

Пример 12 (прототип). Смешивают 110 в.ч. ММА, 120 в.ч. БА, 10 в.ч. МАК, 8 в.ч. смеси аммонийной соли сульфооксиэтилированного нонилфенола и оксиэтилированного нонилфенола в соотношении 3:7, 140 в.ч. воды. Далее процесс ведут, как в примере 9, только в реактор загружают 60 в.ч. воды.

Пример 13. Готовят эмульсию мономеров путем смешения 52 в.ч. ММА, 47 в. ч. бутилакрилата, 1 в. ч. МАК, 2 в.ч. эмульгатора и 40 в.ч. деминерализованной воды. В качестве эмульгатора используется эмульгатор по примеру 1 при следующих параметрах: Me= NH₄, R=C₁₃, n=10, k=1,2, при содержании спирта и кислоты 12 и 1,8% соответственно. В реактор, снабженный мешалкой, загружается 40 в.ч. деминерализованной воды. Реакционную воду нагревают до 82-84^oС. В реактор синтеза загружают 40% от общего объема раствора инициатора, приготовленного из 0,4 в.ч. персульфата аммония и 20 в.ч. воды и выдерживают 15 мин. Далее процесс ведут, как в примере 1, только дозировку эмульсии мономеров и раствора инициатора проводят в течение 6,0-6,5 час.

Пример 14. Готовят эмульсию мономеров путем смешения 48 в.ч. ММА, 28 в. ч. 2-ЭГА, 17 в. ч. Ст, 5 в. ч. МАК, 2 в.ч. акриловой кислоты, 0,4 в.ч. эмульгатора и 40 в.ч. деминерализованной воды. В качестве эмульгатора используется эмульгатор по примеру 1 при следующих параметрах: Me=Na, R=C₁₈, n= 3, k= 1,4, при содержании спирта и кислоты 15 и 0,2% соответственно. В реактор, снабженный мешалкой, загружают 50 в.ч. деминерализованной воды и при температуре 72-74^oС загружают 10% от общего объема эмульсии мономеров и 30% от общего объема раствора инициатора, приготовленного из 0,2 в.ч. персульфата аммония и 10 в.ч. воды и выдерживают в течение 60 мин. Затем проводится равномерное и одновременное дозирование оставшейся части эмульсии мономеров и раствора инициатора. После дозировки в течение 4,5-5,0 час содержимое реактора выдерживают при перемешивании в течение 90 мин при температуре 72-74^oС, затем охлаждают до 20-30^oС. Полученный продукт при перемешивании корректируют водным раствором (25-28%) аммиака до получения показателя рН 7,00,2 и профильтровывают.

Пример 15. Процесс проводят, как в примере 4, только температурная выдержка после окончания дозирования проводится при температуре 92-94^oС в течение 10 мин. В качестве эмульгатора используется эмульгатор по примеру 1 при следующих параметрах: Me=NH₄, R=C₂₂, n=5, k=1,2, при содержании спирта и кислоты 5 и 1,0% соответственно.

Пример 16. Готовят эмульсию мономеров путем смешения 52 в.ч. ММА, 46 в. ч. 2-ЭГА, 2 в.ч. МАК, 4 в.ч. эмульгатора и 60 в.ч. деминерализованной воды. В качестве эмульгатора используется эмульгатор по примеру 1 при следующих параметрах: Ме= К, R=C₁₃, n=10, k=1,0, при содержании спирта и кислоты 21 и 1,1% соответственно. В реактор, снабженный мешалкой, загружается 20 в.ч. деминерализованной воды и при температуре 82-84^oС добавляют 15% от общего объема дисперсии мономеров и 5% от общего объема раствора инициатора с дальнейшей температурной выдержкой в течение 30 мин. Далее проводится равномерное и одновременное дозирование в течение 2,0-2,5 час эмульсии мономеров и раствора инициатора, приготовленного из 0,8 в.ч. персульфата аммония и 20 в.ч. воды. Содержимое реактора выдерживают при температуре 88-90^oС в течение 10 мин, охлаждают до 20-30^oС и корректируют до рН 6,5-9,0.

Пример 17. Готовят эмульсию мономеров путем смешения 39 в.ч. ММА, 60 в. ч. БА, 1 в.ч. МАК, 4 в.ч. эмульгатора и 50 в.ч. воды. В реактор, снабженный мешалкой, загружается 40 в.ч. деминерализованной воды. В качестве эмульгатора используется эмульгатор по примеру 1 при следующих параметрах: Me=NH₄, R=C₆, n=36, k=1,6, при содержании спирта и кислоты 14 и 1,5% соответственно. В реактор синтеза, снабженный мешалкой, загружают 40 в.ч. воды. Реакционную воду нагревают до 88-90^oС. В реактор синтеза загружают 2% от общего объема эмульсии мономеров и 25% от общего объема раствора инициатора, приготовленного из 0,4 в. ч. персульфата аммония и 20 в.ч. воды, и выдерживают 15 мин. Затем проводится равномерное и одновременное дозирование оставшейся части эмульсии мономеров и раствора инициатора. После дозировки в течение 1,5 час содержимое реактора выдерживают при перемешивании в течение 30 мин при температуре 88-90^oС, затем охлаждают до 20-30^oС. Полученный продукт корректируют водным раствором (25-28%) аммиака до получения показателя рН 8,0-11,0 и профильтровывают.

Пример 18. Готовят эмульсию мономеров путем смешения 52 в.ч. ММА, 47 в. ч. бутилакрилата, 1 в. ч. МАК, 2 в.ч. эмульгатора и 40 в.ч. деминерализованной воды. В качестве эмульгатора используется эмульгатор по примеру 1 при следующих параметрах: Me=Na, R=C₉, n=1, k=1,4, при содержании спирта и кислоты 12 и 1,6% соответственно. В реактор, снабженный мешалкой, загружается 40 в. ч. деминерализованной воды. Реакционную воду нагревают до 82-84^oС. Проводится равномерное и одновременное дозирование эмульсии мономеров и раствора инициатора в течение 3,5-4,0 час. Далее процесс ведут, как в примере 1.

Технологические режимы получения дисперсий по примерам конкретного выполнения представлены в таблице 1.

Качественные показатели заявляемой дисперсии в сравнении с прототипом представлены в таблице 2.

Анализ данных таблицы показывает, что дисперсии по предлагаемому способу обладают повышенной, в сравнении с прототипом, водостойкостью и коррозионно-стойкостью. Использование заявляемого эмульгатора в сочетании с поэтапным технологическим процессом водоэмульсионной полимеризации позволяет получить высококачественные дисперсии акриловых сополимеров, которые при высыхании образуют пленки с повышенной водо- и коррозионно-стойкостью. Примеры 10-12, 13, 18, в которых отсутствует поэтапная водоэмульсионная полимеризация, показывают, что получаемые дисперсии обладают низкой водосопротивляемостью. При изменении заявляемых параметров процесса полимеризации и основного процесса (примеры 14-17) не обеспечивается как качество самих дисперсий (повышенное содержание коагулюма и остаточных мономеров), так и качество пленок на их основе (водо- и коррозионно-стойкость ниже заявляемых примеров).

Таким образом, изобретение позволяет получать водные акриловые сополимеры с высокой водостойкостью и коррозионно-стойкостью пленок на их основе.

Формула изобретения

Способ получения водных дисперсий сополимеров путем дозирования в реактор воды, эмульсии мономеров, полученной эмульгированием (мет)акриловых мономеров или их смесей с виниловыми мономерами с эмульгатором и водой при общем содержании эмульгатора не менее 0,5% от массы мономеров, с последующей водоэмульсионной полимеризацией вышеуказанной смеси в присутствии раствора радикального инициатора и дальнейшей температурной выдержкой смеси, отличающийся тем, что в качестве эмульгатора используют смесь, состоящую из анионогенных соединений общей формулы I

[R-О-(СН₂-СН₂-O)_n]_m-РО₃Ме_(3-m),

где Me=К, Na, NH₄;

R - алкил C₉-C₁₈;

n=3-30;

m=1 или 2 (монозамещенный фосфат или дизамещенный фосфат) при отношении моно/ди замещенных фосфатов k=1,0-1,6,

неионогенных соединений общей формулы II

R-О-(СН₂-СН₂-O)_nН,

где R – алкил C₉-C₁₈, n=3-30,

и свободной фосфорной кислоты при содержании в общей смеси эмульгатора неионогенных соединений от 8 до 18% и свободной фосфорной кислоты до 2%, при этом воду предварительно деаэрируют азотом в течение 10-40 мин, а водоэмульсионную полимеризацию ведут поэтапно, путем дозирования в реактор синтеза при температуре 76-86°С воды, эмульсии мономеров и раствора инициатора в количестве от их общего объема 20-50%, 0,5-10% и 10-35% соответственно, перемешивают в течение 10-30 мин, а затем в течение 2-5 ч дозируют остальную часть эмульсии мономеров и раствора инициатора, с последующей выдержкой в течение 15-60 мин при температуре 80-90°С.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2