Способ получения концентрированных акриловых латексов

Иллюстрации

Показать все

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.