Синтетический латекс и способ его получения

Синтетический латекс и способ его получения

Реферат

Изобретения относятся к области химии, в частности к синтетическим латексам на основе полимеров, предназначенньм для наружного покрытия строительных конструкций.

Известна водно-дисперсная композиция для покрытия наружных и внутренних стен, содержащая, масс.%:

водную дисперсию полимера-пленкообразователя (в пересчете на сухое вещество) - 100;

загуститель - 4,5-6,5;

смешанный наполнитель фракции 0,1-5,5 мм - 210-250;

карбонат магния и/или кальция - 2,5-3,5;

смесь Агидола-1 и поверхностно-активного вещества - 1,5-3,5;

слюду - 15-25 и

воду - 50-80.

(Заявка RU №93032941 А на изобретение «Композиция для защитно-декоративного покрытия». - МПК⁶: С09В 5/02, С04В 26/00. - 27.06.2003.)

Наиболее близким аналогом, принятым за прототип, является водно-дисперсионная композиция, содержащая, масс.%:

пленкообразователь, включающий сополимер н-бутилакрилата и стирола, 50% полимера, диспергированного в воде, (марки «Финндисп А-10») - 6-10;

загуститель, включающий двуокись кремния Аэросил (марки А-300) - 0,1-0,5, органические производные смектитовой глины (марки «Бетон LT») - 0,4-0,7, гидрокси-этиловый эфир целлюлозы (марки «Нитросол 250») - 0,3-0,5, акриловый латекс (марки «Полифоб TR-117») - 0,3-0,5 и пигменты - 25-40;

наполнитель - карбонат кальция кристаллический или мел - 5-13,

пеногасящая добавка в виде минерального масла - смесь эфиров ненасыщенных жирных кислот с гидрофобным кремнеземом (марки «Фоамекс К-3») - 0,3-0,5;

коалесцирующая добавка-сложный эфироспирт 2,2,4-Триметил-1,3-пентадиол моноизобутират «Тексанол» - 0,3-0,5;

диспергирующая добавка, включающая полифосфат натрия - 0,3-2,0 и пигментный диспергатор (марки «Оротан 731 К») - 0,3-2,0;

консервирующая добавка - тиурам «Д» - 0,2-0,3;

раствор производных изотиазолинона, включающий 1,2-гидрокси-5,8,11-триоксадодекана, 1,3-бис (гидроксиметил) - мочевины, 1,6-гидрокси-2,5-диоксагексана (марки «Парметол А-26») - 0,03-0,2;

регулятор рН среды - гидроокись натрия или аммиак водный 25% - 0,1-1,0;

антифриз, включающий этиленгликоль - 2-6 и ди-(2-этилгексил)-себацинат (марки ДОС)-1-5;

пластификатор - трибутилфосфат - 0,5-1,0;

поверхностно-активное вещество, включающее полиоксиэтиленовый эфир алкилфенола (марки ОП-7 или ОП-10) - 0,1-0,2 и скипидар - 0,3-0,5;

вода - остальное.

(Заявка RU №2001132683 А на изобретение «Водно-дисперсионная композиция для покрытия». - МПК⁷: C09D 5/02, C09D 133/04, C09D 109/06. - 27.06.2003.) Данная композиция принята за прототип.

Недостатками известных водно-дисперсионных композиций являются сложность их получения из-за многокомпонентности состава и высокая себестоимость.

Известен способ получения синтетического латекса путем сополимеризации диеновых и виниловых углеводородов или эмульгирования углеводородных растворов каучука в водном растворе поверхностно-активных веществ в присутствии известных целевых добавок с последующей отгонкой свободных углеводородов из эмульсий. В качестве водного раствора поверхностно-активных веществ используют фильтрат, отделяемый при концентрировании латексов методом ультрафильтрации через полупроницаемые мембраны. (Авторское свидетельство SU №1058974 А. Способ получения синтетических латексов. - МПК: C08F 236/04, C08F 2/22, C08J 3/10. - Опубл. 07.12.83. Бюл. №45.) Способ позволяет вторично использовать водный раствор эмульгатора и электролита, тем самым снижается количество исходного сырья и объем утилизации сточных вод.

Известен способ получения синтетического латекса, включающий стадии: (а) измельчение каучука до гранул с более коротким временем растворения; (б) получение пасты путем растворения гранул в углеводородном растворителе; (в) получение водного мыльного раствора; (г) эмульгирование пасты в водном мыльном растворе с образованием эмульсии масла в воде; (д) удаление углеводородного растворителя с получением водной эмульсии каучука, и возможно (е) концентрированно эмульсии с образованием синтетического латекса. Использование канифольного мыла позволяет улучшить процесс получения синтетического латекса. (Патент RU №2437900 С2 на изобретение «Способ получения синтетического латекса». - МПК: C08J 3/07, C08J 3/09, C08L 21/00, C08L 9/00. - 27.12.2011.)

Недостатком известных способов получения синтетических латексов является сложность их получения из-за многокомпонентности состава, приводящей к высокой себестоимости синтетических латексов.

Наиболее близким аналогом к способу получения синтетического латекса является способ получения его основы в виде полисульфидного полимера, получаемого поликонденсацией ди- и полигалогенидов с полисульфидом натрия в присутствии диспергатора с последующей отмывкой и расщеплением высокомолекулярной дисперсии смесью сульфита и гидросульфида натрия, коагуляцией расщепленной дисперсии кислотным реагентом, отмывкой полимера водой и сушкой его в вакууме. (Патент RU №2434891 на изобретение «Полисульфидный полимер». - МКИ: C08G 75/16. - Опубл. 27.11.2011. Бюл. №33.) Данный способ принят за прототип.

Недостатками известного способа получения полисульфидного полимера, принятого за прототип, является многостадийность и сложность технологического процесса, приводящие к удорожанию конечного продукта.

Основной задачей, на решение которой направлена заявляемая группа изобретений, является снижение себестоимости синтетического латекса и увеличение срока службы строительных конструкций.

Техническим результатом, достигаемым при осуществлении заявленного изобретения, является снижение себестоимости синтетического латекса и увеличение срока службы строительных конструкций.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном синтетическом латексе для защитных покрытий строительных конструкций на основе полимера, диспергированного в воде, включающем эмульгатор, согласно предложенному техническому решению

в качестве основы используется дисперсия полисульфидного полимера, полученная поликонденсацией полисульфида натрия с шихтой органических мономеров, представляющей собой смесь:

или 1,2-дихлорэтана и 1,2-дихлорпропана;

или 1,2-дихлорэтана и 2,2'-дихлордиэтилформаля;

или 2,2'-дихлордиэтилформаля и 1,2,3-трихлорпропана

при мольном соотношении полисульфида натрия и шихты мономеров 1,07:1,00, соответственно, в присутствии эмульгатора, содержащий:

дисперсных частиц - 40-60%,

вода - остальное.

в качестве органических хлорсодержащих мономеров используется шихта, содержащая либо смесь 1,2-дихлорэтана и 1,2-дихлорпропана в соотношении масс.ч. 1:1;

или смесь 1,2-дихлорэтана и 2,2'-дихлордиэтилформаля в соотношении масс.ч. 1,0:2,5;

или смесь 2,2'-дихлордиэтилформаля и 1,2,3-трихлорпропана в соотношении масс.ч. 100:1;

в качестве эмульгатора используется, например, динатриевая соль нафталин-сульфокислоты, в количестве 0,5% к общей массе мономеров;

в него может быть введен фунгицид, например полигексаметиленгуанидин гидрохлорид, в количестве 1% к общей массе мономеров.

Указанный технический результат достигается тем, что, в известном способе получения синтетического латекса, включающем стадию поликонденсации водного раствора полисульфида натрия с мономерами в присутствии диспергатора и отмывку дисперсии водой с декантацией избытка полисульфида натрия и других солей, согласно предложенному техническому решению,

синтетический латекс получают за две стадии поликонденсации, причем вышеуказанную стадию поликонденсации выполняют первой и проводят в присутствии эмульгатора, используя в качестве мономеров смесь:

или 1,2-дихлорэтана и 1,2-дихлорпропана;

или 1,2-дихлорэтана и 2,2'-дихлордиэтилформаля;

или 2,2'-дихлордиэтилформаля и 1,2,3-трихлорпропана

с последующим десульфидированием водно-дисперсной смеси раствором гидроксида натрия, затем дополнительно проводят вторую поликонденсацию, где в качестве мономеров используют 1,2-дихлорпропан или 2,2'-дихлордиэтилформаль, по окончании которой производят отмывку дисперсии водой с декантацией избытка полисульфида натрия и других солей до нейтральной среды с рН 7,0-7,5 и содержания дисперсных частиц 40-60% к общей массе;

после отмывки дисперсии полисульфидного полимера водой от избытка полисульфида натрия и других солей, в синтетический латекс при необходимости вводят фунгицид, например полигексаметиленгуанидин гидрохлорид, в количестве 1% к общей массе мономеров.

Проведенный заявителем анализ уровня техники позволил установить, что аналоги, характеризующиеся совокупностями признаков, тождественными всем признакам заявленных синтетического латекса и способа его получения, отсутствуют. Следовательно, каждое из заявляемых технических решений соответствует условию патентоспособности «новизна».

Результаты поиска известных решений в данной области техники с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипов признаками каждого заявляемого технического решения, показали, что они не следуют явным образом из уровня техники. Из определенного заявителем уровня техники не выявлена известность влияния предусматриваемых существенными признаками каждого из заявляемых технических решений преобразований на достижение указанного технического результата. Следовательно, каждое из заявляемых технических решений соответствуют условию патентоспособности «изобретательский уровень».

В настоящей заявке на выдачу патента соблюдено требование единства изобретения, поскольку синтетический латекс и способ его получения предназначены для решения одной и той же задачи, разработки состава и способа получения синтетического латекса на основе полисульфидного полимера для защиты покрытий строительных конструкций от атмосферных воздействий.

Сущность синтетического латекса для защитных покрытий строительных конструкций заключается в следующем. В основе синтетического латекса содержится полисульфидный полимер, диспергированный в воде, полученный поликонденсацией полисульфида натрия с органическими хлорсодержащими мономерами при мольном соотношении 1,07:1,00, соответственно, в присутствии эмульгатора, содержащий дисперсных частиц - 40-60% и вода - остальное. В качестве органических хлорсодержащих мономеров используется шихта, содержащая либо смесь 1,2-ди-хлорэтана и 1,2-дихлорпропана в соотношении масс.ч. 1:1 или смесь 1,2-дихлорэтана и 2,2'-дихлордиэтилформаля в соотношении масс.ч. 1,0:2,5, или смесь 2,2'-дихлордиэтил-формаля и 1,2,3-трихлорпропана в соотношении масс.ч. 100:1. В качестве эмульгатора используется, например, динатриевая соль нафталинсульфокислоты, в количестве 0,5% к общей массе мономеров. В синтетический латекс может быть введен фунгицид, например, полигексаметиленгуанидин гидрохлорид в количестве 1% к общей массе мономеров.

Сущность способа получения синтетического латекса заключается в следующем. Полисульфидный полимер получают поликонденсацией полисульфида натрия с мономерами в присутствии эмульгатора с последующим десульфидированием водно-дисперсной смеси раствором гидроксида натрия. Для этого в полисульфид натрия последовательно добавляют раствор гидроксида натрия, а при достижении определенной температуры добавляют раствор хлорида магния, последний, вступая в реакцию с гидроксидом натрия, образует гидроксид магния, который является диспергатором. Затем для придания дисперсии устойчивости добавляют динатриевую соль нафталинсульфокислоты в качестве эмульгатора. После этого в раствор вводят шихту мономеров, содержащую либо смесь 1,2-дихлорэтана и 1,2-дихлорпропана или смесь 1,2-дихлорэтана и 2,2'-дихлордиэтилформаля, или смесь 2,2'-ди-хлордиэтилформаля и 1,2,3-трихлорпропана. Затем в раствор добавляют гидроксид натрия и проводят реакцию десульфидирования, после чего проводят вторую поликонденсацию, по окончании которой производят отмывку дисперсии водой с декантацией избытка полисульфида натрия и других солей до нейтральной среды с pH 7,0-7,5 и содержания дисперсных частиц 40-60% к общей массе. После отмывки дисперсии полисульфидного полимера водой от избытка полисульфида натрия и других солей, в синтетический латекс, при необходимости, вводят фунгицид, например полигексаметиленгуанидин гидрохлорид, в количестве 1% к общей массе мономеров.

Примеры получения синтетического латекса.

Пример 1. В колбу, снабженную мешалкой, термометром, обратным холодильником и капельной воронкой, загрузили 752 см³ (1,54 моля) полисульфида натрия с концентрацией 2,05 моль/дм³ и числом атомов серы 4,1, затем включили мешалку и обогрев. При температуре 25-30°С в колбу добавили 22 см³ раствора гидроксида натрия с концентрацией 662 г/дм³, а при достижении температуры 40-50°С через капельную воронку в течение 10 мин добавляли 60 см³ раствора хлорида магния с концентрацией 265 г/дм³, последний вступая в реакцию с гидроксидом натрия образует гидроксид магния, который является диспергатором. Затем для придания дисперсии устойчивости добавили 0,5 г динатриевой соли нафталинсульфокислоты марки суперпластификатор С-3, которая является эмульгатором. При достижении температуры 60°С через капельную воронку в течение 45-60 мин в колбу загружали шихту мономеров, содержащую 99 г (1 моль) 1,2-дихлорэтана и 50 г (0,44 моля) 1,2-дихлорпропана. Затем проводили реакцию поликонденсации при температуре 70-75°С в течение 6 ч. По окончании реакции поликонденсации в колбу загружали 106 см³ гидроксида натрия и проводили реакцию десульфидирования в течение 1 ч при той же температуре. Затем проводили вторую поликонденсацию, для чего в колбу загружали 49 г 1,2-дихлорпропана в течение 30 мин и продолжали перемешивание в течение 5 ч с той же температурой. По окончании реакции полученную полимерную дисперсию выгрузили в батарейный стакан и провели отмывку ее от избытка полисульфида натрия и солей методом декантации до нейтральной среды с рН 7,0-7,5. В результате получили 1340 см³ синтетического латекса с содержанием дисперсных частиц 48,3%. Физико-механические характеристики полученной пленки: условная прочность в момент разрыва - 0,25 МПа, относительное удлинение - 560%.

Пример 2. Полисульфидную дисперсию получали аналогично примеру 1, используя в качестве мономеров на первой поликонденсации смесь 55 г 1,2-дихлорэтана и 70 г 2,2'-дихлордиэтилформаля, а на второй поликонденсации 68 г 2,2'-дихлордиэтилформаля. В результате получили 1280 см³ синтетического латекса с содержанием дисперсных частиц 45,5%. Физико-механические характеристики полученной пленки: условная прочность в момент разрыва - 0,30 МПа, относительное удлинение - 355%.

Пример 3. Полисульфидную дисперсию получали аналогично примеру 1, используя в качестве мономеров на первой поликонденсации смесь 120 г 2,2'-дихлордиэтилформаля и 2,4 г 1,2,3-трихлорпропана, а на второй поликонденсации 120 г 2,2'-дихлордиэтилформаля. В результате получили 1400 см³ синтетического латекса с содержанием дисперсных частиц 49,5%. Физико-механические характеристики полученной пленки: условная прочность в момент разрыва - 0,30 МПа, относительное удлинение - 355%.

Пример 4. Полисульфидную дисперсию получали аналогично примерам 1, 2 и 3 с добавлением к отмытой водой сконцентрированной дисперсии полисульфидного полимера полигексаметиленгуанидин гидрохлорид в качестве фунгицида в количестве 1% к общей массе мономеров.

Приведенные примеры показывают, что заявленный синтетический латекс на основе полисульфидного полимера обладает достаточно высокими физико-механическими свойствами при низкой себестоимости.

1. Синтетический латекс для защитных покрытий строительных конструкций на основе полимера, диспергированного в воде, включающий эмульгатор, отличающийся тем, что в качестве основы используется дисперсия полисульфидного полимера, полученная поликонденсацией полисульфида натрия с шихтой органических мономеров, представляющих собой смесь:или 1,2-дихлорэтана и 1,2-дихлорпропана;или 1,2-дихлорэтанаи 2,2'-дихлордиэтилформаля;или 2,2'-дихлордиэтилформаля и 1,2,3-трихлорпропанапри мольном соотношении полисульфида натрия и шихты мономеров 1,07:1,00, соответственно, в присутствии эмульгатора, содержащий, мас.%:

дисперсных частиц	40-60
вода	остальное

2. Синтетический латекс по п.1, отличающийся тем, что в качестве органических хлорсодержащих мономеров используется шихта, содержащая либо смесь 1,2-дихлорэтана и 1,2-дихлорпропана в соотношении мас.ч. 1:1; или смесь 1,2-дихлорэтана и 2,2'-дихлордиэтилформаля в соотношении, мас.ч., 1,0:2,5; или смесь 2,2'-дихлордиэтилформаля и 1,2,3-трихлорпропана в соотношении, мас.ч., 100:1.

3. Синтетический латекс по п.1, отличающийся тем, что в качестве эмульгатора используется, например, динатриевая соль нафталинсульфокислоты, в количестве 0,5% к общей массе мономеров.

4. Синтетический латекс по п.1, отличающийся тем, что в него может быть введен фунгицид, например полигексаметиленгуанидин гидрохлорид, в количестве 1% к общей массе мономеров.

5. Способ получения синтетического латекса, включающий стадию поликонденсации водного раствора полисульфида натрия с мономерами в присутствии диспергатора и отмывку дисперсии водой с декантацией избытка полисульфида натрия, отличающийся тем, что синтетический латекс получают за две стадии поликонденсации, причем вышеуказанную стадию поликонденсации выполняют первой и проводят в присутствии эмульгатора, используя в качестве мономеров смесь:или 1,2-дихлорэтана и 1,2-дихлорпропана;или 1,2-дихлорэтана и 2,2'-дихлордиэтилформаля;или 2,2'-дихлордиэтилформаля и 1,2,3-трихлорпропанас последующим десульфидированием водно-дисперсной смеси раствором гидроксида натрия, затем проводят вторую поликонденсацию, где в качестве мономеров используют 1,2-дихлорпропан или 2,2'-дихлордиэтилформаль, по окончании которой производят отмывку дисперсии водой с декантацией избытка полисульфида натрия до нейтральной среды с рН=7,0-7,5 и содержания дисперсных частиц 40-60% к общей массе.

6. Способ по п.5, отличающийся тем, что после отмывки дисперсии полисульфидного полимера водой от избытка полисульфида натрия в синтетический латекс при необходимости вводят фунгицид, например полигексаметиленгуанидин гидрохлорид, в количестве 1% к общей массе мономеров.