Способ получения полистирольных латексов

(22) Заявлено 26,08.74 (21) 2055352/23-5 51) М. Кл. 12 0 с присоединением заявкиГасударственный комитет Совета Министров СССР(23) ПриоритетОпубликовано 28.02.76. Бюллетень8 Дата опубликования описания 30.04.7 б(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛИСТИРОЛЬНЪХ апта 95 - 100 0 - 5,0 0 - 5,0 СтиролДивинилбензолМетакр илов а я кислота Анионоактивный эмульгато Персульфат калия Динатровая соль этилендиаминтетрауксусной кисло-5 0,05 1Изобретение относится к способу получения полистирольных латексов, которые могут быть использованы для получения пенорезины.Известен способ получения полистирольных латексов путем эмульсионной полимеризации 5 стирола или его смеси с виниловыми соединениями с введением эмульгатора и мономеров по ходу процесса 1, Однако при этом способе концентрация полимера в латексе невысока,С целью увеличения концентрации полимера 10 в латексе по предлагаемому способу проводят полимеризацию первоначально загруженной порции мономеров до конверсии 90 - 98% с введением последующих порций эмульгатора и мономера при сохранении в системе достиг нутой конверсии мономеров.По предлагаемому способу проводят полимеризацию мономеров в водной эмульсии в присутствии радикального инициатора при температуре 70 - 98 С при следующем соотно шении компонентов, вес. ч.: Едкое кали 0,1 - 4,0 Третичный додецилмерк н 0,15 Вода 135Время полимеризации составляет 10 час, Полимеризацию проводят при концентрации эмульгатора -0,15 вес. % в начале реакции (для инициирования необходимого числа частиц полимера) с последующей стабилизацией полимеризационной системы путем рационального дозирования мономера и эмульгатора при конверсии мономеров 90 - 98% для предотвращения образования новых частиц. Такое дозирование не вызывает технологических затруднений ввиду малой скорости процесса полимеризации при глубокой конверсии, что исключает ошибки, связанные с неточным выбором момента введения компонентов и обеспечивает хорошую воспроизводимость процесса. Кроме того, указанные условия сохраняются при непрерывной подаче основного мономера с перерывами для введения эмульгатора по достижении определенного содержания сухих веществ. Скорость подачи мономеров выбирают достаточно низкой, чтобы она лимитировала скорость полимеризации, при этом конверсия мономеров в любой момент времени превышает 90%, Полученный латскс характеризуется содержанием сухих веществ, поверхностным натяжением, рН, механической устойчивостью, определенной на приборе Марона,43 9,9 П р и м е р 3. Полимеризацию проводят попримеру 2, но в качестве эмульгатора используют алкилсульфонат натрия в тех же количествах.Количество коагулюма составляет 0,3% отвеса мономеров.Полученный латекс имеет следующую характеристику:Средний размер частиц, А 1150Содержание полимера, % 43Вязкость (по воронкеБЗ), сек 17Поверхностное натяжение,дин/см 43рН 9,8Механическая устойчивостьпо Марону, % коагулюма 0Содержание сухих веществ в латексе через3 час составляет 8,5%, через 6 час - 29%,через 10,5 час - 43%. 3П р и мер 1 (контрольный), В реактор за. гружают 135 нес, ч. воды, 0,2 вес, ч. олеата калия, 0,15 вес, ч, йерсульфата калия, 0,1 вес, ч, КОН, 0,05 вес, ч, трилона Б и поднимают температуру до 70 С, после чего вводят 100 вес. ч. стирола. Конверсию 12% достига. ют уже через 0,5 час после загрузки стирола, вследствие чего дополнительно вводить олеат калия в необходимый момент (при конверсии мономеров 10%) оказалось невозможным, и его введение осуществляют при конверсии мономера около 20%. При конверсии мономера 70% (7 час) полимеризацию прерывают из-за невозможности поддержания температурного режима, В реакторе обнаруживают значительное количество коагулюма (около 10%).Пример 2. В реактор загружают 135 вес. ч. воды, содержащей 0,2 вес. ч, олеата калия, 0,15 вес, ч. персульфата калия, 0,1 вес. ч. КОН, 0,05 вес. ч. трилона Б. Поднимают температуру до 70 С, после чего вводят 10 вес. ч. стирола. По достижении 8% содержания сухих веществ (2 час), что соответствует 95% превращения стирола, вводят 1 вес, ч. олеата калия и 40 вес. ч, стирола. По достижении 28% сухого остатка (5 час), что соответствует конверсии мономеров 95%, вводят последовательно 2,4 вес. ч. олеата калия и 50 вес. ч, стирола. Количество коагулюма, образовавшегося в процессе полимеризации составляет 0,2% от веса мономера.Общее время полимер изации составляет 10 час.Полученный латекс имеет следующую характеристику:Средний размер частиц, А 1200 Содержание полимера, % 44 Вязкость (по воронкеВ 3-4), сек 18Поверхностное натяжение,дин/смрнМеханическая устойчивостьпо Марону, % коагулюма 0Пример 4. Г 1 олимеризацию проводят пбпримеру 2, но перед подачей стирола в водную фазу вводят водный раствор метакрнловой кислоты (1 вес. ч. метакриловой кислоты5 в расчете на 100 вес. ч. стирола). По окончании полимеризации коагулюма в реакторе необнаружено.Полученный латекс имеет следующую характеристику:Средний размер частиц, А 1500Содержание полимера влатексе, % 44Вязкость латекса, сек 13Поверхностное натяжение,15 дин/смрНМеханическая устойчивостьпо Марону, /о коагулюма 0Содержание сухих веществ в латексе через20 1,5 час составляет 8,2%, через 4 час - 27%,через 9 час - 44%.П р и м е р 5. В реактор загружают 135 вес.ч. воды, содержащей 0,2 вес. ч, олеата калия,0,15 вес. ч. персульфата калия, 0,1 вес. ч. ед 2,-, кого кали, 0,05 вес. ч. трилона Б. Поднимают температуру до 70 С, после чего подают спостоянной скоростью в течение 10 час 100 вес.ч, стирола следующим образом: после подачипервых 10 вес. ч. (1 час) стирола вводят1 вес. ч. олеата калия; после подачи следующих 40 вес. ч. (5 час) стирола вводят 2,4 вес,ч. олеата калия, затем с той же скоростьювводят остальные 50 вес. ч. стирола. Подачустирола прекращают перед подачей эмульгатора. Такая скорость подачи мономера лимитирует скорость полимеризации, так что конверсия мономеров составляет в любой момент95 - 98%. Латекс выгружают через 2 час после окончания дозирования стирола, количест 40 во коагулюма составляет 0,25% от веса мономера.Полученный латекс имеет следующую характеристику,Содержание полимера, % 4345 Вязкость латекса, сек 17Средний арифметическийдиаметр частиц А 1100Поверхностное натяжение,дин/см 4650 рН 9,5Механическая устойчивостьпо Марону, % коагулюма 0При синтезе из-за несовершенства конструкции дозера приходится прерывать подачу сти:б рола на 5 - 15 мин для подачи эмульгатора.Поскольку это время весьма незначительно посравнению с общим временем подачи стирола,то практически можно считать подачу стироланепрерывной.60 П р и м е р 6, Условия дозирования мономера и проведение процесса полимеризации осуществляют по примеру 5 за исключением того, что в 100 вес. ч. стирола добавляют 2,5 вес.ч. дивинилбензола, Количество коагулюма со 05 ставляет 0,3% от веса мономеров.Редактор Т. Никольская Корректор В. Брыксина Заказ 905,16 Изд.1154 Тираж 630 Подписное ЦНИИГ 1 И Государственного когиптета Совета Мишстров СССР по делам изобретений и открытий 13035, Москва, УК, Раушская наб., д. 4/5Типография, пп. Сапунова, 2 11 олученный латекс имеет следующую ха.рактеристику:Средний размер частиц, А 1100Содержание полимера, % 43Вязкость латекса, сек 16Поверхностное натяжение,дин/смрНМеханическая устойчивостьпо Марону, % коагулюма 0Общее время полимер изации составляет10 час.П р и м е р 7. Процесс проводят по примеру 4, но количество метакриловой кислоты составляет 5 вес. ч. и количество щелочи, вводимое для нейтрализации кислоты, составляет3,4 вес. ч.Содержание сухих веществ в латексе через1,5 час составляет 9%, через 3 час - 28%,через 9 час - 46%.По окончании полимеризации коагулюма вреакторе не обнаружено.Полученный латекс имеет следующую характеристику:Средний размер частиц, Л 1350Вязкость, сек 16Поверхностное натяжение,дин/см 43Механическая устойчивостьпо Марону, % коагулюма 0Г 1 р и м ер 8. Условия дозирования мономеров и проведение полимеризации осуществляют по примерам 5 и 6, но количество дивинилбензола составляет 5 вес. ч. Общая продолжительность процесса полимеризации 11 час.Количество коагулюма в конечном латексе составляет 0,4% от веса мономеров,аСредний размер частиц, А 1150Содержание полимера, % 46Вязкость латекса, сек 16 6Поверхностное натяжение,дин/см 44рН 9,6Механическая устойчивость,5 % коагулюма 0П р и м ер 9. Процесс полимеризацип проводят по примеру 1; количество эмульгатора составляет 5 вес. ч.1 срсз 8 мин по окончании загрузки стирала10 температура в реакторе начинает быстро расти и, несмотря на интенсивное охлаждение, втечение 1 час остается на уровне 90 С. Полученный латекс имеет вид полупрозрачной пасты.15 Полученный латекс имеет следующую характеристику:Средний размер частиц, А 400- 550Содержание полимера, % 44Поверхностное натяжение (приконцентрации полимера 15%),дин/см 60Другие характеристики не определялись,Способ получения полпстирольных латексовпутем эмульспопной полимеризации стирола илп его смеси с виниловыми соединениями с введением эмульгатора и мономера по ходу 30 процесса, отличающийся тем, что, сц:лыо увелпч"пя концентрации полимера в латек е, проводят полпмеризацпю первоначально загруженной порции мономеров до конверсии 90 - 98% с введением последующих 35 порций эмульгатора и мономра при сохранении в системе достигнутой конверсии мономеров. 1 Патент Франции, М 2116864, кл. С 08 о40 1/00, 1972 г,