Способ получения бутадиен-стирольного карбоксилсодержащего латекса

Способ получения бутадиен-стирольного карбоксилсодержащего латекса

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ЮСЕ ОЮЭ ля

ЙАИ 1, К, Я

О П Е пп 475367

ИЗОБРЕТЕНИЯ,:

Со1оз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Зависимое от авт. свидетельства (22) Заявлено 14.09.73 (21) 955554 23-5

151) "ь Кл. С 08d 3, 02 с присоединением заявки ¹

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Опубликовано 30.06.75. Б1оллетень ¹ 24 (53) УДК 678.762.2-134. .622-134.433. .2.02 (088,8) Дата опубликования описания 04.11.75 (72) Авторы изобретения

Л. H. Афанасьева, P. И. Миркина, П. И. Рахлин, О, С. Чечик, И. Ф. Сотников и Г. С. Тихомиров (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БУТАДИЕН-СТИРОЛЬНОГО

КАРБОКСИЛСОДЕРЖАЩЕГО ЛАТЕКСА

Государственный комитет (32) Приоритет

Известен спосоо получения бутадпеп-c1пролы! ОГО 113pooIIcIIлсодержап1е."О .1атекса пу— тем водноэмульспонной сополпмерпзацпи бутадиена, стирола и непределы1ой кислоты, например метакриловой, в присутствии радикального инициатора, эмульгатора сульфатного или сульфонатного типа, по которому в качестве агента, повышающего устойчивость реакционной смеси в процессе полимерпзацип, вводится непредельш.ш первичный амид, например метакриламид.

Однако введение в реакциолну1О смесь соединения, являющегося четвертым сомономером, усложняет технологическое оформление процесса. Появляется необходимость в организации приемки, хранения, дозировки еще одного мономера. Обычно этот мономер (акриламид или метакриламид) представляет собой порошкообразный продукт, а это затрудняет его дозировку (приходится дозировать его в растворе). Следует отметить так>ке, что такие агенты, повышающие устойчивость реакционной среды (амид, дикислота и т. п.), — дорогостоящие и дефицитные продукты. Латекс, полученный с помощью этих агентов, недостаточно устойчив к механическим воздсйствиям.

Целью настоящего изобретения является упрощение технологии процесса.

Для этого в качестве агента, повышающего устойчивость реакционной смеси в процессе полимеризацпп, применяют водный раствор щелочного агента, например натрпевой плп калиевой щелочи, в количестве 0,2 — 2 вес. ч. на 100 вес. ч. мономеров.

Для повышения устойчивости готового лах1еханическиAI воздействиям в реакционную смесь по ходу полимеризации при конверсии мономеров ) 60% вводят водный раствор щелочного агента в количестве 0—

10 5 вес. ч. на 100 вес. ч. мономеров.

Сущность предлагаемого способа состоит в проведении процесса эмульсионной полимерпзации мономеров по следующему рецепту (вес. ч. на 100 вес. ч. мономера):

Стирол 60 — 70

Бутадиен 40 — 30

Метакриловая кислота 1 — 10

Эмульгатор 3 — 5

Инициатор 0,3

2"-1 Ще1очный агент 0,2 — 2

Вода 100 — 110.

В аппарат с перемешпванием и термостатированпем подаются последовательно вода, часть эмулы.атора (1 — 3 вес. ч. на 10 вес. ч. мономеров), IIIIII »a1 op, раствор щелочи, затем метакриловая кислота (при этом IIpoIIcxoдит ее нейтрализация на 10 — 40%), стирол, бутадиен, По окончании загрузки реакционную смесь перемешивают. Температура внутри

30 аппарата повышается до 60 С. При достихке4753о7 ных групп после или одновременно с введением эмульгатора. Затем процесс проводят, как в первом случае, до практически полной конверсии мономеров.

Устойчивость латекса в процессе полимеризации оценивается количеством образовавшегося коагулюма.

Из полученного латекса удаляют остатки непрореагировавших мономеров, после чего готовый латекс характеризуется значениями поверхностного натяжения, рН, устойчивости к механическим воздействиям, количеством нейтрализованных карбоксильных групп. Такой латекс используется в бумажной промыш15 ленности.

Пример 1. Проводят сополимеризацию смеси мономеров (бутадиена, стирола и метакриловой кислоты) по рецепту, описанному выше. В аппарат емкостью 60 л загружают

20 10,2 кг водной фазы, содержавшей 0,15 кг сульфонола НП-3 (алкиларилсульфоната натрия), 0,03 кг персульфата калия и 0,02 кг едкого кали в 10 кг воды, 0,3 кг метакриловой кислоты, 6,5 кг стирола и 3,5 кг (5,8 л) бута25 диена. Начинают перемешивание и процесс проводят при 60 С. Через 8 — 10 час конверсия мономеров достигает 60%, тогда в аппарат подают 0,25 кг сульфонола НП-3 в 1 л воды и температуру повышают до 80 С. Через 20 час

30 полимеризацию заканчивают, латекс дегазируют и выгружают из аппарата. Результаты опыта и характеристика полученного латекса приведены в таблице.

Характеристика латекса

Количество коагулюма в пропессе полимеризации, оо

Степень нейтрализации метакриловой кислоты, %

Устойчивость к механическим воздействиям, % коагулюма

Поверхностное натяжение

Пример рН

5,2

6,8

11,5

5,7

0,3

0,10

0,40

0,10 до начала полимеризации -+- 0,90 при конверсии мономеров

60%

0,40 до начала полимеризации + 60 при конверсии мономеров

60%

50,5

40,0

37,0

0,3

0,17

0,10

36,8

10,8

3,2

58,4

0,5

8,9

Пример 2. Проводят сополимеризацию смеси мономеров, как в примере 1, только в водную фазу перед полимеризацией вводят вместо калиевой щелочи 0,56 кг едкого натра.

П р и м ер 3. Проводят сополимеризацию смеси мономеров, как в примерах 1 и 2, но при введении дополнительной порции эмуль- 49 гатора при конверсии мономеров 60% в нее добавляют 0,18 кг едкого кали.

Пример 4. Проводят сополимеризацию смеси мономеров, как в примерах 1 — 3, но при введении дополнительной порции эмульгатора 45 в раствор эмульгатора добавляли 0,084 кг едкого патра. нпи 60%-ной конверсии мономеров в реакционную смесь вводят оставшуюся часть эмульгатора — 2 вес. ч., и процесс ведут до практически полного нсчерпывания мономеpol3. Частичная нейтрализация метакриловой кислоты (за счет раствора щелочи) приводит к дополнительной стабилизации образующейся коллоидной системы за счет карооксильных агентов, находящихся в составе сополимера, полученного при сополимеризации бутадиена, стирола н метакриловой кислоты. Благодаря этому количество коагулюма, образующегося в процессе полимеризации, сравнительно невелико. Ограничение степени нейтрализации метакрнловой кислоты (0,2 — 2 вес. ч. щелочи на

100 вес. ч. мопомеров) об.ьясняется тем, что с дальнейшим ее (нейтрализации) увеличением происходит гомополимеризация ионов метакрилата в водном растворе без вхождения их в полимерные цепи, растущие в полимерномономерпых частицах.

Метакриловая кислота полимеризуется быстрее, чем бутадиен и стирол, и к 60%-ной (в среднем) конверсии исходной смеси мономеров она практически вся уже входит в состав сополимера. Поэтому в случае необходимости повышения устойчивости реакционной смеси на последних стадиях процесса полимеризации и повышения устойчивости готового латекса к механическим воздействиям при конверсии мономеров )60% может быть введено дополнительно количество раствора щелочи для полной нейтрализации карбоксильПример 5 (контрольный) . Проводят полимеризацию реакционной смеси, состоящей из следующих компонентов (указываемых в порядке загрузки); в кг:

Водная фаза 10, 18

B том числе сульфонал НП-3 0,15 персульфат калия 0,03 вода 10

Метакриламид 0,25

Метакриловая кислота 0,3

Стирол 6,5

Бутадиен 3,5.

Температура полимеризации 60 С.

Через 10 час при достижении конверсии мо475367

Составитель А. Горячев

Текред Л. Казачкова

Редактор В. Дибобес

Корректор Н. Аук

Заказ 2331!1 Изд. Ке 1563 Тираж 496 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4,.5

Типография, пр. Сапунова, 2 номеров 60о/о в аппарат подают 0,25 кг сульфонола НП-3 в 1 л воды и температуру повышают до 80 С. Через 25 час полимеризацию з а ка нчи в а ют.

В таблице приведены результаты опытов и характеристика полученных латексов.

Таким образом, предлагаемый способ получения карбоксилсодержащего бутадиенстирольного латекса позволяет повысить устойчивость готового латекса к механическим воздействиям, При этом исключается необходимость введения таких дорогостоящих продуктов, как непредельный амид, непредельная дикислота и др., упрощается технология проведения процесса полимеризации, так как щелочной агент можно вводить в водной фазе или в растворе эмульгатора, а для введения этих агентов необходима организация узла по их хранению и дозированию.

Предмет изобретения

1. Способ получения бутадиен-стирольного карбоксилсодержащего латекса водноэмульсионной сополимеризацией бутадиена, стирола и метакриловой кислоты в присутствии радикальных инициаторов, эмульгаторов сульфатного или сульфонатного типа и агента, повышающего устойчивость реакционной смеси в процессе полимеризации, отличающийся тем, что, с целью упрощения технологии процесса, в качестве агента, повышающего устойчивость реакционной смеси в процессе полимеризации, применяют водный раствор щелочного агента, например, калиевой или натриевой щелочи, в количестве 0,2 — 2 вес. ч. на

100 вес. ч. мономеров.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что, с целью повышения устойчивости готового латекса к механическим воздействиям, в реакционную смесь по ходу процесса полимеризации при конверсии мономеров 60 /о и более вводят водный раствор щелочного агента в количестве до 5 вес. ч. на 100 вес. ч. мономерон.