Способ получения монодисперсных латексов поливинилхлорида

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическизреспублик и 11979375(23) Приоритет -Опубликовано 071282. Бюллетень Мо 45Дата опубликования описания 07.12.82 511 М Кл з С 08 Р 114/06 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(71) Заявитель54 ) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МОНОДИСПЕРСНЫХ ЛАТЕКСОВ ПОЛИВИНИЛХЛОРИДА 10 20 25 30 Изобретение относится к химии и технологии полимеров, а именно к способам получения монодисперсных латексов поливинилхлорида.Основным требованием, предъявляемым к латексам поливинилхлорида ПВХ) является их гранулометрический состав, обеспечивающий длительное хранение латексов. Наиболее широко используются монодисперсные латексы ПВХ.Известен способ получения моно- дисперсных латексов ПАХ путем радиальной эмульсионыой полимериэации вннилхлорида 1 ВХ) в присутствии затравочного латекса, в котором в качестве эмульгатора используют соли алифатических карбоновых или сульфоновых кислот с критической концентрацией мицеллообразования 1 ККМ ) менее 1 1).Недостаток этого способа заключается в том, что монодисперсный латекс, характеризующийся размером частиц 0,1-0,5 мкм, содержит большое количество частиц с размером менее 2 мкм.Известен способ получения моно- дисперсных латексов поливинилхлорида путем радикальной эмульсионной полимеризации винилхлорида в присутствии затравочного латекса, в котором в качестве эмульгаторов используют поверхностно-активные веществас низкой критической концентрациеймицеллообраэования 2 1.Недостаток данного способа заклю"чается в том, чтополучается крупнодиснерсный латекс (диаметр частицболее 0,5 мкм ), а также в большойпродолжительности процесса,Наиболее близким к предлагаемомупо технической сущности и достигаемым результатам является способ получения монодисперсных латексов поливинилхлорида путем радикальной эмульсионной полимеризации винилхлоридав присутствии затравочного латекса,в котором в качестве эмульгатораиспользуют стеарат натрия, которыйдозируют со строго определеннойскоростью Г 33.Недостатком известного способаявляется сложность технологическогопроцесса, поскольку в любое данноевремя необходимо контролировать размер частиц и пересчитывать дозировку мономера, и невозможность получения монодисперсного латекса.Целью изобретения является получение монодисперсных товарных латексов с размером частиц 02-0,3 мкм И упрощение технологии процесса.Поставленная цель достигается тем, что соГласно способу получения монодисперсных латексов поливинилхлорида путем радикальной эмульсион ной полимеризации винилхлорида в присутствии затравочного латекса, в качестве эмульгатора используют поверхностно-активные вещества с критической концентрацией мицеллообраэо-)О вания 1-6,4, а в качестве затравочного латекса - латекс с размером частиц не более 0,1 мкм.Полимериэацию проводят в емкостном реакторе периодического действия с импеллерным перемешивающим устройством и термостатирующей рубашкой,В предварительно продутый азотом реактор загружают водную Фазу следующего типового состава, вес.ч.:Обессоленная вода 100ПАВ 0,3-, 1,5.Инициатор 0,005-0,05 Буферные добавки 0 - 0,3 Затравочный полимер 0,2 - 10 После вакуумирования водной Фазы в реактор загружаю". ВХ В количестве 50-100 вес.ч. включают перемешивающее устройство и подогревают содержимое реактора до заданной температуры, которую поддерживают в течение всего процесса полимериэации. 20 ЗО Процесс заканчивают после падения давления в реакторе на 2 атм сдувкой остаточного мономера и охлаждением реакционной массы до комнатной температуры,В качестве эмульгаторов используют как ионогенные, так и неионогенные ПАВ, такие как щелочные соли алкил-, сульфоновых, алкиларилсульфоновых,40 алкилсерных и неполных эфиров Фосфорных кислот, а также полиэтилен (пропилеи ) гликолевые эфиры жирных илиалкилароматических спиртов и жирныхкислот,Все применяемые ПАВ характеризуются высокой ККМ в водных растворах,Количество ПАВ для приготовленияводной Фазы определяется величинойККМ иэ расчета, чтобы концентрацияПАВ в водной фазе не превышала ККМ,или же они могут быть вычислены поизвестной зависимости поверхностного натяжения водных растворов ПАВот их концентрации в этих растворах. В качестве инициаторов используютлюбые водораствориьые инициаторы,применяемые в процессах эмульсионной полимеризации, например, перекисьводорода, персульфат аммония (иликалия ) и т.д.Буферные добавки вводят в составводной фазы в случае необходимостиполучения латексов с рН выше 7. ПрибО меняют известные буферные соли и сме си например натриевые соли ортофосфорной кислоты и тетраборной кислоты, смесь ацетата натрия и уксуснойкислоты и т,п,В качестве эатравочного полимераиспользуют высокодисперсные латексыПВХ с размером полимерных частиц неболее 0,1 мкм 1 лучше 0,05-0,07 мкм),которые получают известнымн методами.Для расчета количества затравочного полимера с известным размером частиц, необходимого для получения монодисперсного латекса с требуеьим(или заданным ) размером латексныхчастиц, используют уравнениеМК РР,) з где М - количество загружаемого мономера, хг;К - доля мономера, превратившегося в полимер ),конверсия ВХ);Р - требуемый размер полимерныхчастиц получаемого латекса,мкм;Р - количество затравочногополимера, кг;д - размер частиц затравочногополимера, мкм,Благодаря применению в качествеэмульгаторов ПАВ с высоким значениемККМ не менее 1,0) отпадает необходимость непрерывного дозированияэмульгаторов и мономера, а такжеотбора проб латекса в ходе процесса,что значительно упрощает технологический процесс и его аппаратурноеоформление, а также гарантирует получение монодисперсных латексов стребуемым размером частиц.Пример 1,а ) Получение эатравочного латекса.В реактор из спецстали емкостью4 л, снабженный мешалкой, загружаютводную Фазу, состоящую из 180 вес,ч.дистиллированной воды, 1 вес.ч. алкилмоносульфоната натрия СпН 2,150 Ма,где и = 15; 0,17 вес.ч. трехзамещенного Фосфорнокислого натрия и 0,1 вес.чперсульфата аммония.Водную фазу вакуумируют и загружают 100 вес.ч. вннилхлорида, Прооцесс полимеризации проводят при 50 Сдо падения давления на 2,0 атм отмаксимального. Получают затравочныйлатекс с содержанием твердой Фазы33,3 и средним диаметром частиц0,06 мкм.б) Получение монодисперсного латекса,В реактор, описанный в пункте озагружают водную фазу, состоящую из110 вес.ч. дистиллированной воды1 вес.ч. натриевой соли этиловогоэфира малеопимаровой кислоты (ККМ =1,0 ), 0,4 вес.ч. персульфата аммония и 12 вес.ч. эатравочного ла30 текса, полученного по способу описанному в пункте а (4 вес.ч. в расчете на полимер ). Водную фазу вакуумируют и загружают 100 вес.ч. винилхлорида. Систему подогревают до 50и ведут полимериэацию при неремешивании до падения давления на 2,0 атмот максимального, Затем удаляют непрореагировавший винилхлорид при40 С в течение 1 ч и получают латексПВХ с содержанием сухого вещества42,8 и следующим распределениемлатексных частиц по размерам,.0,07 мкм30,11 мкм 14,60,11 мкмс 3 с 0,21 мкм 81,60,21 мкмд0,25 мкм 3,8 15П р и м е р 2. Процесс проводяткак в примере 1, только при получении латекса по пункту с берут б вес.ч.затравочного латекса (т.е. 2 вес.ч,в расчете на полимер ) на 100 вес.ч.винилхлорида, Получают латекс ПВХ ссодержанием сухого вещества 42,3 иследующим распределением латексныхчастиц по размерам, :0,07 мкмд с 0,11 мкм 2,2 250,11 мкмд0,21 мкм 95,3,21 мкмд0,25 мкм 2,5П р и м е р 3. Процесс проводяткак в примере 1, только при получении латекса по пункту Р берут1,5 вес.ч. затравочного латекса(0,5 вес,ч. в расчете на полимер )на 100 вес.ч., винилхлорида. Получают латекс ПВХ с содержанием сухоговещества 41 и следующим распределением латексных частиц по размерам,:0,21 мкмд0,25 мкм 5,30,25 мкмд0,36 мкм 91,20,36 мкмд0,40 мкм 3,5 4 ОП р и м е р 4. Процесс проводят как в примере 2, только в стадии У берут 0,1 вес.ч. персульфатааммония, а в качестве эмульгатора ис,пользуют каприлат натРия СН 3(СН )6 СООМа 45(ККМ 6,4 ) - 1 вес.ч. на 108 вес,ч,винилхлорида. Получают латекс ПВХс содержанием сухого вещества 40,3и следующим распределением латексных частиц по размерам,:0,08 мкмд0,12 мкм 16,60,12 мкмд0,21 мкм 77,70,21 мкм .д с 0,25 мкм 5,7П р и м е р 5 (для сравнения).Процесс проводят как в примере 4,только в стадиив качестве эмульгатора используют лаурат натрияСНЗ-(СН)а-СООМа (ККМ=0,6 ) вес.ч.на 100 вес.ч, винилхлорида. Получаютлатекс ПВХ с содержанием сухого вещества 38 и следующим распределе -. 60нием латексных частиц по размерам.0,07 мкмд0,11 мкм 18,20,11 мкмд0,21 мкм 81,60,21 мкмд 4 0,25 мкм 0,2множество мелких частич с д 0,05 мкм 5 П р и м е р б (для сравнения ),Процесс проводят как в примере 4,только в стадиив качестве эмульгатора используют алкилмоносульфонат натрия СйН,60 зМа (ККМ=0,02 ),где и = 15-1 вес.ч., и вводят буферную добавку - натрий тетраборнокислый (0,26 вес.ч, на 100 вес,ч.винилхлорида). Получают латекс ПВХс содержанием сухого вещества 43и следующим распределением латексныхчастиц по размерам,:0,11 мкмд с 0,14 мкм 5,60,14 мкмд0,25 мкм 850,25 мкмд с 0,36 мкм 9,4множество мелких частиц с д0,05 мкм,П р и м е р 7 (для сравнения ).Процесс проводят как в примере 4,только в стадии 0 в качестве затравки используют смесь двух латексов: 2,4 вес,ч, латекса (1,0 вес.ч.в расчете на полимер ) с размером частиц дор= 0,15 мкм, полученного попримеру 2 описания и 3,5 вес.ч. латекса (1,0 вес.ч. в расчете на полимер ) с размером частиц др 0,42 мкм,полученного по известному способу.Получают латекс с содержанием сухогоостатка 38,7 и следующим распределением частиц,:0,21 мкм с д с 0,27 мкм 11,50,27 мкмд ,с 0,36 мкм 42,20,36 мкмд с 0,45 мкм 6,40,55 мкмд с 0,65 мкм 6,20,65 мкмд0,72 мкм 12,20,72 мкмд0,81 мкм 32,10,81 мкмд с 0,90 мкм 6,5П р и м е р 8 (для сравнения)Процесс проводят как в примере 1 описания, только в стадии о в качествеэмульгатора используют 1 вес.ч. натриевой соли этилового эфира малеопимаровой кислоты, Получают затравочныйлатекс сконцентрацией 28,2 иосредним диаметром частиц 0,38 мкм. Полученный латекс используют в стадии Ев качестве затравочного в количест-фве 14,2 вес.ч. (4 вес.ч. в расчетена полимер ). Получают латекс ПВХ ссодержанием сухого вещества 39,8и следующим распределением частиц,:0,3 мкм д0,4 мкм 0,80,4 мкм сд 4 0,5 мкм 39,70,5 мкмд О,б мкм 3,20,6 мкмд с Ог 7 мкм 5,80,7 мкм д0,8 мкм 38,30,8 мкмд а 0,9 мкм 12,2П р и м е р 9 (по прототипу)Процесс осуществить не удается из-заотсутствия точных дозирующих устройств и невозможности быстро про-оизводить определение концентрацииполимера, Размера частиц в латексев ходе проведения процесса,Как видно из приведенных примеров монодисперсные латексы ПВХ стребуемюм для товарных латексов раз979375 формула изобретения Составитель В.В,Чупов Редактор С.Тимохина Техред С,Мигунова Корректор Г.РеиетникЗаказ 9272/3 Тираж 514 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб д, 4/5филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4 иером частиц представляется возможным получать путем одновременногоиспользования слабоэффективных поверхностно-активных веществ с высоким значением ККМ ( 1 - 6,4%) в сочетании с применением высокодисперсноз затравки полимера с размером частиц не более 0,1 мкм.Таким образом, изобретение позволяет получать монодисперсные товарные латексы поливинилхлорида с размером частиц 0,2 - 0,3 мкм по упрощенной технологии. Способ получения монодисперсных латексов поливинилхлорида путем радикальной эмульсионной полимериэации винилхлорида в присутствиизатравочного латекса, о т л и ч а:ющ и й с я тем, что, с целью получения монодисперсных товарных латексов с размером частиц 0,2-0,3 мкми упрощения технологии процесса, вкачестве эмульгатора используютповерхностно-активные вещества с критической концентрацией мицеллообразовання 1 -. 6,4, а в качестве затравочного латекса - латекс,с размером частиц не более 0,1 мкм,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Заявка франции 9 2286152,15 кл. С 08 Г 14/06, опублик. 1976.2. Патент ФРГ 9 842119,кл, 39 с 25/01, опублик. 1950,З,Патент Англии Р 634647,кл. 2 (У ), опублик, 1950 (прототип ).