Способ получения концентрированных акриловых латексов
Патент 478839
Авторы
Способ получения концентрированных акриловых латексов
Иллюстрации
Реферат
ii) 478839
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советских
Социалистических
Республик (61) Зависимое от авт. свидетельства (22) Заявлено 19.06.73 (21) 1941032/23-5 с присоединением заявки № (32) Приоритет
Опубликовано 30.07.75. Бюллетень № 28
Дата опубликования описания 27.10.75 (51) М. Кл. С 08f 3/64
С 081 1/80
Государственный комитет
Совета Министров СССР (53) УДК, 678.744.32 (088.8) по делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения
Г. П. Гладышев, Е. И. Пеньков, В. А. Попов, А. С. Герасимова, Л. И. Соколова, В. И. Варламов и В. А. Корин (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОНЦЕНТРИРОВАННЫХ
АКРИЛОВЪ|Х ЛАТЕКСОВ
Изобретение относится к области получения концентрированных акриловых латексов.
Известно регулирование процесса получения концентрированных акриловых латексов путем порционного или непрерывного дозирования мономеров или всех компонентов реакционной смеси в реактор. Этим способом достигается достаточно низкая концентрация неза поли меризова вши хся мономеров в реакторе, что снижает скорость полимеризации и, следовательно, облегчает отвод выделяющегося тепла, уменьшает температурные скачки.
Однако известный способ путем порционного дозирования мономеров не позволяет эффективно регулировать скорость эмульсионной полимеризации мономеров и не обеспечивает проведения процесса в изотермическом режиме, а температурные скачки в промышленном процессе значительны и достигают 30 — 40 С и более в зависимости от рецептуры смеси и объема аппарата. Кроме того, известный способ не применим в том случае, когда исключается дозирование мономеров и других компонентов, например, при проведении процесса под давлением в автокл аве.
С целью регулирования скорости процессов поли меризации и тепловыделения предлагают процесс проводить в присутствии соединений, выбранных из группы, состоящей из трифенилметана, флуорена, стильбена, антрацена, фенантрена, хризена, индена, в количестве 0,01 — 3% от веса мономеров.
При введении в систему регуляторов сое5 динений, выбранных из группы ароматических углеводородов, повышается скорость обрыва цепей за счет их взаимодействия с указанными соединениями, что позволяет эффективно регулировать скорость эмульсионной полимеризации и, соответственно, скорость тепловыделения.
Предлагаемый способ обеспечивает снятие экзотермичного тепла с помощью охлаждающей рубашки аппарата без увеличения ее производительности за счет более равномерного протекания процесса полимеризации.
Используя различные количества указанных соединений, можно проводить процесс с заданной скоростью и подавить температур20 ные скачки.
Оптимальные количества применяемых соединений, эффективно регулирующих скорость эмульсионной полимеризации и тепловыделения, составляют 0,01 — 3 от веса мо25 номеров.
По предлагаемому способу регулирование эмульсионной полимеризации акриловых мономеров осуществляют таким образом, что возможно проведение процесса при одновре30 менной загрузке всех компонентов реакцпон478839
Таблица 1
Количество коагулюма, / от мономера
Температурный скачок. С
Содержание остаточного мономера,,, Относительная вязкость 0,1 моль раствора в ацетоне
Сухой остаток,,г
Пример в присутствии регулятора в присутствии регулятора без без регулятора регулятора
23 — 25
0,21
0,25
0,22
0,30
38,5
37,9
38,6
4I,I
8,2
7,5
7,9
5,8
5,5
5
2
1,2
1,8
Отсутствует
Тепловой взрыв
17 — 19
Тепловой взрыв
50
5 б
38,8
40,1
0,3
0,1
3,5
0,6
0,2
20 — 22 ной смеси в реактор без применения порционного или непрерывного дозирования пх в ходе процесса.
Этот способ особенно эффективен при получении концентрированных акриловых латексов, содержащих в качестве мономера или основного сомономера низшие эфиры акриловой кислоты, такие как метилакрилат, бутилакрилат, и может успешно использоваться также при эмульсионной полимеризации с дозированием мономеров и при получении низкоконцентрированных латексов.
По предлагаемому способу предваритель но в мономере или смеси мономеров растворяют регулятор, выбранный из группы ароматических соединений, затем раствор регулятора, эмульгатор и инициатор с водой и другие необходимые компоненты загружают одновременно или путем дозирования в реактор и проводят полимеризацию при необходимой температуре.
П р и мер 1. Раствор 102 мл метилакрилата, 4 г эмульгатора С вЂ” 10, 2 г трифенилметана, 4,85 г дибутилфталата и раствор 0,08 r персульфата аммония в 103 мл воды загружают в реактор объемом 400 мл. При включенной мешалке смесь нагревают до 70 С и выдерживают при этой температуре 2 час.
Температура в процессе полимеризации поднимается до 75,5 С. После 2 час выдержки и олуч а ют л а текс.
В отсутствие трифенилметана температура в ходе реакции поднимается в течение 3—
4 мин до 93 — 95 С, причем смесь бурно кипит, и образуется большое количество коагулюма.
Пример 2. В реактор объемом 400 мл загружают раствор 76 мл метилакрилата с
2,6 r эмульгатора С вЂ” 10, 3,63 г дибутилфтапата, 0,058 r антрацена и раствор 0,0535 г персульфата аммония в 114 мл воды. Реакционную смесь нагревают до 70 С и выдерживают в течение 3 час. Температурный скачок составляет 3 С. Через 3 час получают латекс.
В отсутствие антрацена температура поднимается до 92 С, причем смесь бурно кипит.
Пример 3. Процесс проводят по примеру 2, но используют вместо антрацена 1,5 r
5 флуорена.
Пример 4. В реактор объемом 100 л загружают раствор 0,94 кг эмульгатора С вЂ” 10, 1,34 кг дибутилфталата и 37,5 r антрацена в
28 л метилакрилата и раствор 20 г персуль) o фата аммония в 40 л воды. Режим синтеза аналогичен режиму, описанному в примере 2.
Температура в ходе процесса поднимается до 76 С.
В отсутствие антрацена процесс протекает
15 столь бурно, что имеет место «тепловой взрыв», обусловливающий образование большого количества коагулюма.
Пример 5. В реактор емкостью 500 мл загружают 140 мл дистиллированной воды, смесь, состоящую из 68 мл метилакрилата, 39 мл бутилакрилата, 1 мл метакриловой кислоты, 2 r эмульгатора С вЂ” 10, 0,08 г антрацена и раствор 0,13 г персульфата аммония в 10 мл воды. Смесь при перемешивании на25 гревают до 68 — 70 С и при этой температуре выдерживают 2 час.
Температурный скачок составляет 3,5 С.
В отсутствие антрацена температура поднимается до 87 С, причем смесь кипит.
Пример 6. В реактор емкостью 500 мл загружают 140 мл дистиллированной воды, смесь, состоящую из 45,5 мл метилметакрилата, 61 мл бутилакрилата, 2 мл метакриловой кислоты, 4 г эмульгатора С вЂ” 10, 0,08 г антрацена и раствор 0,4 r персульфата аммония в 10 мл воды. Смесь при перемешивании нагревают до 68 — 70 С и при этой температуре выдерживают 1,5 час. Температурный скачок составляет 5 С.
40 В отсутствие антрацена температура поднимается до 90 С, смесь кипит.
В табл. 1 и 2 приведены показатели латексов, полученных в присутствии и без регуляторов, а также латексов, полученных из45 вестным способом при порционном дозировании.
478839
Таблица 2
Физико-химические показатели латексов
Способ
Известный (с использованием дозирования мономеров) Предлагаемый (по примеру 4) Показатели
39,5
697
35 — 36
600 †9
Стабильный
Стабильный
300 — 400
Стабильный
Стабильный
453
26,7
47,7
1500 †16
20 — 24
37 — 40
Таблица 3
Температурный скачок, С
Количество коагулюма, о; от мономера
Относительная вязкость
0,1 моль раствора в ацетоне
Сухой Содержание остаток, остаточного
Пример в присутствии регулятора в присутствти1 регулятора без без мономера,,, регулятора регулятора
36,7
32,6
38,5
38,4
38,5
9
I0
11
0,45
0,3
0,25
0,3
0,25
13,9
7,6
8,5
6,2
8,5
12
2,5 б
2
I,1
1,8
Поверхностное натяжение, дин/см
Размер (радиус) латексных частиц, А
Стабильность к 5," -ному раствору CaCI, 5;г, -ному раствору NH OH
Прочность на разрыв, г/мм Относительное удлинение
Модуль при 100,"г -ном удлинении, г/ммМодуль при 300)"-ном удлинении, г/мм Пример 7. В реактор объемом 400 мл загружают раствор 76 мл метилакрилата с
2,6 г эмульгатора С вЂ” 10, 3,63 г дпбутилфталата и 2,2 r стильбена и раствор 1!4 мл воды с 0,0535 r персульфата аммоппя. Реакционную смесь нагревают до 68 — 70"С и выдерживают 3 час. Температурный скачок составляет 7 С.
Свойства полученного латекса приведены ниже.
Сухой остаток, 38,8
Содержание остаточного мономера, 0,20
Относительная вязкость
0,1 моль раствора в ацетоне 8,7
Температурный скачок, С в присутствии регулятора 7 без регулятора 22
Количество коагулюма, /, от мономера в присутствии регулятора 2,5 без регулятора 25.
Пример 8. В реактор объемом 400 мл загружают раствор 72 г метилакрнлата (d 0,956 г/см ), 2,5 г эмульгатора С вЂ” 10 3,5 r дибутилфталата, 0,0072 г антрацена и раствор 0,053 г персульфата аммония в 130 r воды. Реакционную смесь нагревают при перемешивании до 68 С и выдерживают 2 час.
Температурньш скачок составляет 12 С.
Через 2 час получают латекс.
В отсутствие аптрацена температурный скачок составляет 25 С, причем смесь бурно ннннг
I! p» м ер 9. В реактор объемом 400 мл загружают раствор 72 г метнлакрилата, 2,5 г эмульгатора С вЂ” 10, 3,5 г дибутилфталата, 2,!5 г трифенилметана и раствор 0,053 г персульфата аммония в 130 г воды. Реакционную смесь нагревают при перемешнвании до
68 С и выдерживают 3 час. Температурный скачок составляет 2,5 С. Через 3 час получают латекс.
I5 В отсутствие трифенилметана температурный скачок составляет 25 С, смесь бурно кипит.
П р и ме р 10. Процесс проводят по примеру 9, но используют в качестве слабого ннгибитора 1,5 г фенантрена.
Температурный скачок составляет 6 С.
Пример 11. Процесс проводят по примеру 9, но используют 0,72 г хризена. Температурный скачок составляет 4 С.
25 Пример 12. Процесс проводят по примеру 9, но используют 2,15 г индена. Температурный скачок составляет 6 С.
Свойства акриловых латексов, полученных по примерам 8 — 12, приведены в табл. 3 и 4.
478839
Табл ица 4
Пример
Показатели
10
40,2
720
Поверхностное натяжение, днн/см
Размер (радиус) латексных частиц, A
40,0
700
39,5
680
39,0
730
40,5
700
Стабильный
Стабильный
Стабильный
Стабильный Стабильный
420
1600
400
1550
42
38
Предмет изобретения
Составитель В. Полякова
Техред 3. Тараиеико
1(орректоры: В. Петрова и О. Данишева
Редактор T. Никольская
Заказ 2494/17 Изд. № 1673 Тираж 529 Подписное
ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР ио делам изобретений и открытий
Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4 5
Типография, пр. Сапунова, 2
Стабильность к 5%-ному раствору CaCI, Прочность иа разрыв, г/ммОтносительное удлинение
Модуль при 100%-ном удлинении, г/мм
Модуль при 300%-ном удлинении, г/мм -
Способ получения концентрированных акриловых латексов путем эмульсионной полимеризации акрилатов и метакрилатов, о тл ич а ю шийся тем, что, с целью регулирования скорости процессов полимеризации и тепловыделения, процесс проводят в присутствии соединений, выбранных из группы, состоящей из трифенилметана, флуорена, стильбепа, антрацена, фенантрена, хризена, 5 индепа, в количестве 0,01 — 3% от веса мопо»еров.