Способ контроля эмульсионной полимеризации

(22) Заявлено 0237,81 (21) 3310939/23-05с присоединением заявки Мо(23) ПриоритетОпубликовано 150133. Бюллетень М 2Дата опубликования описания 150183 1511 М. Кл.з С 08 Р 2/22С 01 К 21/00 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ЭМУЛЬСИОННОЙ ПОЛИМЕРИЗАЦИИИзобретение относится к спосдбамконтроля эмульсионной полимериэациии может найти применение в производстве синтетических каучуков и латексов.Известен способ контроля эмульсионной полимериэации, включающий отборпроб латекса, определение его плот.ности с последующим расчетом конверсии по измеренному значению плотности Г 1 3.Недостатком способа является низкая точность контроля - большая погрешность в определении конверсии приее значениях ниже.50-60 и невозможность определения диаметра частицлатекса, характеризующего его качест.ва,Известен также способ. контроляэмульсионной полимеризации, включающий отбор проб латекса в процессеполимеризации и определение содержания незаполимеризовавшихся мономеров, с последующим вычислением конверсии по измеренному значению содержания незаполимеризовавшихся мономеров С 23Недостатком способа также является низкая точность контроля,Наиболее близким к изобретениюпо технической сущности является способ контроля эмульсионной полимеризации, включающий отбор проб латекса в процессе полимеризации и определение его характеристик с последующим вычислением конверсии. Такой характеристикой, например, может служить содержание сухих веществ3 ).Недостатками способа являются длительность определения содержания сухих веществ (от 40 мин до 4 ч) и низкая точность контроля - большая погрешность в определении конверсии при ее значениях ниже 20 и левозможность диаметра частиц латекса, характеризующего его качество.Цель изобретения - сокращение продолжительности контролируемых операций и повышение точности контроля.Поставленная цель достигается тем, что согласно способу контроля эмульсионной полимериэации, включающему отбор проб латекса в процессе полимериэации и определение его характеристик с последующим вычислением конвер- сии, пробу латекса предварительно разбавляют деионизированной водой в 200-5000 раз, отделяют незаполимеризовавшиеся мономеры, пропускают через слой разбавленного латекса толщиной 1-10 мм световой луч, измеряют спект 988 ф 27ральный состав света, рассеянного в направлении под углом 90 , в низкочастотном диапазоне определяют полу- ширину измеренного спектра и по этой величине рассчитывают диаметр частиц, а также измеряют суммарную интенсив,ность света рассеянного в том же наРправлении, и по этой величине рассчитывают численную концентрацию частиц и объемную долю полимера с последующим определением конверсии иэ калиб ровочного графика.Пробу латекса разбавляют деионизированной водой в.соотношении 200- 5000 раз, исключающем многократное рассеяние света. Кювету, выбранную 5 в указанном диапазоне толщины (1- 10 мм), с разбавленным латексом помещают на пути светового луча. Наиболее удобным оказывается луч лазера,поскольку он жестко сфокусирован, отличается высокой интенсивностью и монохроматичен, что упрощает последующий анализ спектрального состава света. В каком-либо направлении,выбранном в диапазоне 0-1800, напрймер под углом 90, устанавливают фотоэлектронный умножитель, например ФЭУ, преобразующий сигнал рассеянного в этом направлении света в фототок. С помощью анализатора спектра фототока С 4-72 измеряют спектральный состав фототока.На чертеже представлен типичный график такого спектра, представляющий зависимость интенсивности рассеянного света, от частоты.Определяют г полуширину спектра, соответствующую половине максимальной интенсивности, По уравнениюКТ ( ьо 4 р 12- л вп - / )3 Лу1 240 определяют значение среднего диаметра частиц д, где К - постоянная Больцмана; Т - температура; и и коэффициент преломления и вязкость 45 среды; И 0 - частота падающего света; В - угол, под которым принимается сигнал рассеянного света. Затем измеряют суммарную интенсивность света, рассеянного в этом же направлении,например, с помощью того же фотоумножителя ФЭУ.Из нее с помощью уравненийЙ= . х.-" "(-.) ф. о- иМи -Я игде 3 и Д - интенсивность рассеянного и падающего све та,ив и п - коэффициенты преломления воды и полимерныхчастиц соответственно,Ч - объем частицы,Цычисляют численную концентрациючастиц Н, а с помощью их диаметраобъемную долю полимера в латексе исоответственно конверсию.Проводят эмульсионную сополимеризацию бутадиена и стирола по следующему рецепту,.мас.ч.: бутадиен 70;стирол 30; олеат калия 3,5; лейканол 0,4; сульфат железа 0,06; трилон,Б О,Об,хлористый калий 0,4,и вода 135.Полимеризацию проводят при + 5 Спо непрерывной схеме в батарее извосьми полимеризаторов. Из каждогополимеризатора отбираютпробы латекса. Пробы разбавляют деионизованнойводой в 1000 раз и отделяют незаполимеризовавшиеся мономеры.Через цилиндрическую кювету с разбавленным латексом (внутренний диаметр кюветы б мм) пропускают световойлуч от гелий-неонового лазера. С помощью фотоэлектронного умножителяФЭУи анализатора спектра фототока С 4-72 измеряют спектральный сос-тав света, рассеянного под углом90 , Строят зависимости интенсивносати рассеянного света от частоты (график аналогичный приведенному на чертеже). Определяют у полуширинуспектра. Из нее,по уравнению (1) вычисляют значение среднего диаметра д.Затем с помощью того же фотоэлектронного умножителя ФЭУопределяютсуммарную интенсивность света, рассеянного под углом 90 и, Из нее поуравнению (2) с учетом диаметра ивычисленного с его помощью объемом частиц вычисляют численную кон-центрацию частиц, Затем.с помощьюобъема частиц определяют объемнуюдолю полимера в латексе, а по графику конверсия - объемная концентрация полимера конверсию мономеров.Длясравнения определяют в пробах латекса содержание сухих веществ по известной методике (по прототипу) и спомощью калибровочного графика конверсия - содержание сухих веществконверсию мономеров.Результаты определений приведеныв таблице.(по данно-му способу) 10 1 0,4 8,86 2,78 10,1 11 1. 1,2 8,5 10,3 126 14 ф 1,123,5 + 0,8 15,5+ 0,4 1,10 11,5 27 + 0,8 152,6 0,89 15,0 16,5 0,74 44 +0,8 183,7 24,1 23,5 + 0,8 Ф 22,9 51+ 0,8 112, 1 3,83 54 + 0,8 26,9 28,2 63,5 + 0,8 66,5 + 0,8 120,4 114,2 3,58 31,9 32,8 66 + 0,8 68,5 + 0,8 4,28 32,7 33,5 104,6 67,5+ 0,8 69,5 + 0,8 5,67 33,8 33,2 Общая. продолжительность измерений и расчетов по данному способу 10 мин, в то время как только одно определение содержания сухих веществ требует не менее 40 мин.Таким образом, данный способ поз.воляет быстро и точно определить конверсию в процессе полимеризации, в том числе на ранних стадиях при .конверсии, меньшей 20-25 Ъ, и одновременно с конверсией определять качество латекса по диаметру его частиц,Формула изобретения Способ контроля эмульсионной полимеризации, включающий отбор проб латекса в процессе полимериэации и определение его характеристик с последующим вычислением конверсии, о. тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью сокращения продолжительности контролируемых операций и повышения точности контроля, пробу латекса предварительно разбавляют деиониэованной водой в 200-500 раэ, отделяют незаполимериэовавшиеся мономеры, пропускают через слой разбавленного латекса толщиной 1-10 мм световой луч,30 измеряют спектральный состав света,рассеянного в направлении по углом90 ф, в низкочастотном диапазоне определяют полуширину измеренногоспектра и по этой величине рассчитыЗ 5 вают диаметр частиц, а также измеряют суммарную интенсивность света,рассеянного в том же направлении, ипо этой величине рассчитывают численную концентрацию частиц и объем 40 ную долю полимера с последующим опре делением конверсии иэ калибровочного граФика,Источники инФормации,принятые во внимание при. экспертизе45 1. Коршак В.В. Общие методы синтеза высокомолекулярных соединений,Лкадемиздат, М., 1953, с. 347, 352 у529.2. Производство синтетических50 и искусственных латексов, ОбзорЦННИТЭНефтехима. М., ЦНИИТЭНефтехим,1971, с. 24, 80.3, Нобль Р.Д. Латекс в технике.М., Госхимиздат, 1962, с. 745-84855 (прототип).988827 Составитель В. ШуваловТехред Л. Пекарь Корректор С,Шек Редактор И,Митров одписноСР д. 4/5 илиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 аказ 10936/32 Тираж 492 ВНИИПИ Государственног по делам иэобретений 113035, Москва, Ж, комитета открытий ушская на