Способ получения стабильных полимерныхлатексов

Союз Советских Социалистических РеснубликОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ(22) Заявлено 21,1279 (21) 2857410/23-05 (51)м3 с присоединением заявки Йо(23) Приоритет С 08 Г 2/24 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытийДата опубликования описания 07.0881 1 а щааМ(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СТАБИЛЬНЫХ ПОЛИМЕРНЫХЛАТЕКСОВ Изобретение относится к области получения тонких водных полимерных латексов, используемых в качестве клеев, полимерных связующих в 5 водноэмульсионных красках, дляпропитки бумаги и т.д, При использовании.латексов для указанных целей к ним предъявляются высокие требования стабильности. Латексы должны быть устойчивы при хранении и транспортировке, особенно в зимнее время. Замораживание и последующее оттаивание обычно приводит к коагуляции ла-,. текса, Латексы, используемые для приготовления водноэмульсионных кра сок, должны быть устойчивы к дейст-, вию различных добавок, в том числе добавок электролитного характера.Латексы, применяемые для пропитки бумаги, используемой в производстве 20 слоистых пластиков, кроме устойчивости к действию низких температур и электролитов, должны также обладать высокой пропитывающей способностью. Однако латексом, получаемые в на-. стоящее время в присутствии анионных поверхностно-активных веществ, имеют низкую пропитывающую способность, поскольку как частицы латекса, так и увлажненная бумага имеют отрицательных заряд.Известен способ получения полимерных латексов с положительно заряженными частицами и высокой стабильностью путем эмульсионной сополимеризации винилароматических мономеров, диенов и ненасыщенных карбоновых кислот в присутствии эмульгатора - додецилсульфата натрия и инициатора - персульфата аммония. Однако для получения достаточно высокой плотности заряда необходимо испольэовать ненасыщенную карбоновую кислоту в количестве не менее 30 ор общей массы мономерной загрузки. Высокое содержание карбоксильных групп в сополимере придает полимеру хрупкость, и потому такой полимерный латекс не может быть использован как связывающее для красок, как пропиточный материал или клей 11Известен также способ получения водных латексов полиакрилатов, полиметакрилатов и полибутадиена эмульсионной сополимеризацией соответствующих мономеров в присутствии водорастворимого инициатора - персульфата калия или аммония и эмульгатора - гидродизованного сополимера винилацетата и олефинсульфоната щелочного металла. Латексы, получаемые по данному способу, отличаются повышеннымистабильностью при хранении и устойчивостью к замораживанию (до -150 С) ипоследующему оттаиванию.Однако устойчивость указанных латексов к действию пониженных температур оказывается недостаточной приэксплуатации их в качестве связующих для красок, в районах с суровымиклиматическими условиями, Кроме того, укаэанные латексы непригодны дляпрэпитки целлюлозных материалов,так как их частицы также имеют отрицательный заряд.Известен способ получения стабильных полимерных латексов путем эмульсионной сополимеризации виниловыхмономеров с ненасыщенным соединениемхлоропреном в присутствии катионногоповерхностно-активного вещества 20соли четвертичного аммония и перекисного инициатора 31,Смесь персульфата калия с сольюдиспропорционированной абиетиновойкислоты или с солью жирнои кислотыиспользуют как инициирующую систему,В качестве эмульгатора используютнеионный эмульгатор - эйкозиоксиэтиленгликольмоностеаратС 7 Н СОО(С НЬО)1 Н с последующимвведением в готовый латекс 3-10 вес.ч,на 100 вес.чполимера бетаина общей формулы 8 С(=0)ЙН(СНа)ь Й(СН )СОО,з 2Латексы, полученные по указанномуспособу, стабильны и выдерживаютпо крайней мере трехкратное охлаждение до -30 С и последующее нагреваоние до 200 С. Частички латекса благодаря введению бетаийа приобретаютположительный заряд.Недостатки данного способа следующие;сополымеризация не может бытьпроведена в указанных условиях дополной конверсии, в результате чеготребуется последующая отгонка остаточного мономера из готового латекса,используется многокомпонентнаястабилизирующая система (анионныйзмульгатор, неионное поверхностно-активное вещество, бетаин), компоненты которой вводятся в латекс на различных стадиях процесса, что такжеусложняет технологию получения латекса;необходимо применение значительных количеетв стабилизаторов (общееколичество до 20 вес.ч. на 100 вес.ч.полимера).морозостойкость латексов (-30 С)является все же недостаточной приэксплуатации их в местах с суровыми 0климатическими условиями.Целью изобретения является упрощение технологии, а также повышениеустойчивости латексов к действиюэлектролитов и низких температур, 65 Поставленная цель достигается тем, что в спосОбе получения стабильных полимерных латексов путем эмульсионной сополимеризации виниловых мономеров с ненасыщенным соединением в присутствии катионного поверхностно- активного вещества - соли четвертичного аммония и перекисного инициатора, в качестве соли четвертичного аммония используют алкил- или диал- киларилполиоксизтиленоксиметилметилдизтиламмонийбензосульфоната общей формулыВ+ ОС НС н ) и ОСпИ ( С 2 И ) 2 С И61(5 0где йанкил- С 1 й-С цН 7) или911 9диалкилариг,9 19ов количестве 3,4-б,0 от массы монсмеров, а в качестве ненасыщенного соединения и одновременно перекисного инициатора используют 1-(а-алкилакрилат)- -1-трет-бутилпероксиэтан в количестве 0,5-4,8 от массы мономеров.Указанный алкилполиоксиэтилено- ксиметилметилдиэтиламмонийбензосульфат представляет собой смесь соединений, замещенных группами С Нь зЗ ф С, Н. , С, Н , разделенис которых на инди идуальные вещества затруднительно, В предлагаемом способе получения ,стабильных латексов зто соединение используется в виде смеси, содержащей примерно поровну каждого соединения.Процесс целесообразно проводить в две стадии. На первой стадии получают затворочный латекс сополимеризацией виниловьх мономеров с 1-(о.- -алкилакрилат) - 1-трет-бутилпероксиэтанамиСН =С-С-ОН-0-С(СН )11Ъ)30 бНгде В - алкил СН-СНи, На второй стадии проводят эмульсионную сополимеризацию виниловых мономеров на затравочном латексе,при этом сополимеризация осуществляется под действием перекисных групп сополимера, полученного на первой стадии.Согласно предлагаемому способу эмульсионную сополимеризацию виниловых мономеров проводят при температу. ре 50-90 оС и соотношении фаз мономера и воды 1:3-1:1,5. Процесс сополимеризации в зависимости от условий проведения реакции и типа виниловых мономеров завершается за 2-6 ч, при этом выход полимера достигает 98,5- 99,5,В качестве виниловых мономеров при получении латексов можно применять, например стирол, эфиры акриловой и метакриловой кислот или акрилонитрил.852879 снСНСн =С-С-О-Сн-О-О-С(СН )Ъ Ъ О После растворения поверхностно-активного вещества и нагрева раствора до90 ОС в сосуд загружают 10 г (9,95 Ъ отсуммарной массы мономеров) стирола 25и 0,5 г (0,49 Ъ от суммарной массы С 9 Н 9СЙН 15-ф(. ОСНЙСН 2115 ОСН 2-НСНЙЙСЙН 5121 СЙЕ 55 35 100 мас.ч. сополимера. Латекс выдерживает 5 циклов замораживания до-70 ОС с последующим оттаиванием беэ 41 образования коагулюма.П р и м е р 3. Процесс ведут потехнологии, описанной в примере 1.В реактор загружают 150 мас.ч.+с 1 - Е9 И О ОСНЪСНД 49 СН - КСНЪС 2 Н 91СЬН 50 10 мас.ч. (9,5) метилметакрилата, 5 мас,ч. (4,8) 1-(сЙ-этилакрилат)-1-трет-бутилпероксиэтана и ведут процесс при 50 оС в течение 1 ч. Затем" 5 60 загружают 90 мас.ч. (85,6) метилметакрилата и продолжают полимеризацию еще 3 ч.Выход сополимера 99,5Средний диаметр латексных частиц 0,12+ 0,1 мкм 65 Предлагаемый способ иллюстрируется следующими примерами.П р и м е р 1. В реакционный сосуд, снабженный мешалкой, обратным холодильником, трубкой для подачи инертного газа загружают 300 г (298,5 от суммарной массы мономеров) воды и б г (5,97 от суммарной массы мономеров) катионного поверхностно-активного вещества, представляющего собой смесь гексадецил-, гептадецил, и октадецилдиоксиэтиленокси- метилметилдиэтиламмонийбензосульфонатов структурной формулы С Иу(ОСНСК ) ОСН КСНРП(С 5 рь)2 СьИзф ъ(1,9) 1-(о-амилакрилат)-1-трет-бутилпероксиэтана и ведут процесс при60 ОС в течение 1,5 ч. Затем загружают 95 мас.ч. (93) стирола и продолжают полимеризацию еще 3,5 ч. Выход сополимера 98,6. Средний диаметр латексных частиц 0,17 + + 0,02 мкм. Латекс не коагулирует при введении 40 мас.ч. Ма 50 на. мономеров) 1-метакрилат-трет-бутилпероксиэтана структурной формулы. и ведут сополимериэацию в течение 1,5 ч при темпратуре 90 ОС. После этого загружают 90 г (89,55 от суммарной массы мономеров) стирола и продолжают процесс еще 4,5 ч. Процесс ведут при непрерывном токе инертного газа, Выход сополимера 98,9 Ъ. Средний диаметр латексных частиц 0,19 ф 0,02 мкм. Латекс не коагулирует при введении 20 мас,ч. сульфата натрия на 100 мас.ч. сополимера. Латекс выдерживает 5 циклов замораживания до -405 С и последующего оттаивания беэ образования коагулюма.П р и м е р 2. Процесс ведут по технологии, описанной в примере 1. В реактор загружают 300 (294) мас.ч. воды и б мас.ч. (5,9) 2,4-динонил- фенилдекаоксиэтиленоксиметилметилдиэтиламмонийбензосульфоната струк:турной формулы Латекс не.коагулирует при введении 20 вес.ч. Ма 504 на 100 мас.ч, сополимера. Латекс выдерживает без образования коагулюма 5 циклов замораживания до -505 С с последующим оттаиванием.П р и м е р 4, Процесс ведут по технологии, описанной в примере 1. В реактор загружают 150 мас.ч.Заказ 5586/2 Тираж 530 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5/ использоваться для получения различных лакокрасочных составов. Формула изобретенияСпособ получения стабильных полимерных латексов путем эмульсионной сополимеризации виниловых мономеров с ненасыщенным соединением в присутствии катионного поверхностно-активного вещества соли четвертичного аммония - и перекисного инициатора, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью упрощения технологии, а также повышения устойчивости латексов к действию электролитов и низких температур, в качестве соли четвертичного аммония используют алкил- или диал- киларилполиоксиэтиленоксиметилметилдиэтиламмонийбензосульфонат общей формулы: з+ОнаенЙ 1 пОсн 2 4 с 1 Б 1)2166 е 505, 20 и = 2-20;в количестве 3,4-6,0 от массы мономеров, а в качестве ненасыщенногосоединения и одновременно перекисного инициатора -1-(а-алкилакрилат) в .-1-трет-бутилпероксиэтан в количестве 0,5-4,8 от массы мономеров.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент ГДР Р 197140,кл. С 08 Г 236/00, опублик, 1974,2. Патент Англии Р 1438449,кл.С 3 Р,опублик. 1975.3, Патент ФРГ У 2602353,кл. С 08 Г 36/18, опублик. 1976 (прототип),