Способ получения бутадиен-стирольного карбоксилсодержащего латекса

Республик К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 61) Зависимое от авт, свидетельства 21) 1955554,23-5 Кз С 08 д 3 2) Заявлено 14 с присоединением заявки Государственный комитет Совета Министров СССР по делам изобретений 32) Приоритет Опуоликова 30,06.75. Б 1 оллетець ЪЪ 24.2.02 (088,8) крыт та опубликования описания 04.11.5 2) Авторы изобретсци Л. Н. Афанасьева, Р. И. Миркина, П. И. Рахлин, О, С. Чечик,И. Ф. Сотников и Г. С. ТихомировИзвестен спосоо получения бутадцеп-стпрольцого карооксилсодержащего латекса путем водцоэмульсцоцной сополпмерпзацци бутадиена, стирола и непредельцой кислоты, например метакриловой, в присутствии радикального инициатора, эмульгатора сульфатцого или сульфонатного типа, по которому в качестве агента, повышающего устойчивость реакционной смеси в процессе полцмерпзаццц, вводится непредельцый первичный амид, например метакриламид.Однако введение в реакционнуо смесь соединения, являющегося четвертым сомоцомером, усложняет технологическое оформление процесса. Появляется необходимость в организации приемки, хранения, дозировки еще одного моцомера. Обычно этот мономер (акрцламид или метакриламид) представляет собой порошкообразный продукт, а это затрудняет его дозировку (приходится дозировать его в растворе). Следует отметить также, 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 воздсцствиям.Целью настоящего изобретения является упрощение технологии процесса.Для этого в качестве агента, повышающего устойчивость реакционной смеси в процессе полимеризаццц, применяют водный раствор щелочного агента, например натрцевой цлц калиевой щелочи, в количестве 0,2 - 2 вес. ч.ца 100 вес. ч. мономеров.Для повышенця устойчивости готового латекса к механическим воздействиям в реакционную смесь по ходу полимеризации при конвеРсии моцомеРов )60 оо вводЯт водцый раствор щелочного агента в количестве 0 - 5 вес. ч. ца 100 вес, ч, мономеров.Сущность предлагаемого способа состоит впроведении процесса эмульсионной полцмерцзации моцо мер ов по следующему рецепту (вес, ч. на 100 вес. ч. мономера):15 Стирол 60 - 70Бутадиен 40 - 30 Метакриловая кислота 1 - 10 Эмульгатор 3 - 5 Инициатор 0,3 2 Щелочный агент 0,2 - 2Вода 100 в 1.В аппарат с перемешпваннем и термостатнрованием подаются последовательно вода, часть эмулы атора (1 - 3 вес. ч, на 10 вес. ч.25 мономеров), инициатор, раствор щелочи, затем метакриловая кислота (при этом происходит ее нейтрализация на 10 - 40 о), стцрол, бутадцен, По окончании загрузки реакционную смесь перемешивают. Температура внутри з 5 аппарата повышается до 60 С. При достцже47533 ных групп после или одновременно с введением эмульгатора. Затем процесс проводят,как в первом случае, до практически полнойконверсии мономеров.5 Устойчивость латекса в процессе полимеризации оценивается количеством образовавшегося коагулюма.Из полученного латекса удаляют остаткинепрореагировавших мономеров, после чегоготовый латекс характеризуется значениямиповерхностного натяжения, рН, устойчивостик механическим воздействиям, количествомнейтрализованных карбоксильных групп. Такой латекс используется в бумажной промыш 15 ленности.Г 1 р и м е р 1. Проводят сополимеризациюсмеси мономеров (бутадиена, стирола и метакриловой кислоты) по рецепту, описанномувыше. В аппарат емкостью 60 л загружают20 10,2 кг водной фазы, содержавшей 0,15 кгсульфонола НП(алкиларилсульфоната натрия), 0,03 кг персульфата калия и 0,02 кг едкого кали в 10 кг воды, 0,3 кг метакриловойкислоты, 6,5 кг стирола и 3,5 кг (5,8 л) бута 25 диена. Начинают перемешивание и процесспроводят при 60 С. Через 8 - 10 час конверсиямономеров достигает 60%, тогда в аппарат подают 0,25 кг сульфонола НПв 1 л воды итемпературу повышают до 80 С. Через 20 часЗО полимеризацию заканчивают, латекс дегазируют и выгружают из аппарата. Результатыопыта и характеристика полученного латексаприведены в таблице,Характеристика латекса Количество коагулюма в процессе полимеризации,Степень нейтрализации метакриловой кислоты, О%Пример рН 5,2 6,8 11,5 5,7 О,З 0,100,400,10 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 О,З0,17 0,10 36,8 10,8 3,2 58,4 0,5 8,9 П р и м е р 2. Проводят сополимеризацию смеси мономеров, как в примере 1, только в 35 водную фазу перед полимеризацией вводят вместо калиевой щелочи 0,56 кг едкого натра,Пример 3. Проводят сополимеризацию смеси мономеров, как в примерах 1 и 2, но при введении дополнительной порции эмуль гатора при конверсии мономеров 60% в нее добавляют 0,18 кг едкого кали.П р и м е р 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 мономеров. 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) обьясняется тем, что с дальнейшим ее (нейтрализации) увеличением происходит гомополимеризация ионов метакрилата в водном растворе без вхождения их в полимерные цепи, растущие в полимерномономерных частицах.Мета криловая кислота пол имер изуется 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 карбоксильП р и м е р 5 (контрольный), Проводят полимеризацию реакционной смеси, состоящей из следующих компонентов (указываемых в порядке загрузки); в кг:Водная фаза 10, 18В том числе сульфонал НП0,15персульфат калия 0,03 вода 10Метакр ила мид 0,25 Метакриловая кислота 0,3 Стирол 6,5 Бутадиен 3,5.Температура полимеризации 60 С.Через 10 час при достижении конверсии моРедактор В. Дибобес Корректор Н. Аук Заказ 23311 Изд. Мо 1563 Тираж 496 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий Москва, Ж, Раушская наб., д. 45Типография, пр. Сапунова, 2 номеров 60% в аппарат подают 0,25 кг сульфонола НПв 1 л воды и температуру повышают до 80 С. Через 25 час полимеризацию заканчивают.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 изобретения1, Способ получения бутадиен-стирольного карбоксилсодержащего латекса водноэмульсионной сополимеризацией бутадиена, стирола и метакриловой кислоты в присутствии радикальных инициаторов, эмульгаторов сульфат- ного или сульфонатного типа и агента, повышающего устойчивость реакционной смеси в процессе полимеризации, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью упрощения технологии процесса, в качестве агента, повышающего устойчивость реакционной смеси в процессе полимер из ации, применяют водный раствор щелочного агента, например, калиевой или натриевой щелочи, в количестве 0,2 - 2 вес. ч. на 100 вес. ч. мономеров. 15 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. мономеров,