Способ получения концентрированного латекса с низкой вязкостью

)С 08 С 1/02; С 0 0 СПИНАВ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(56) 1. Патент США йф 3250737,кл. 260-29, опублик. 1966.2.Лазурин Е.А. и др. Основные за".кономерности процессов получения искусственных латексов. М ЦНИИТЗНефтехим, 1981, с. 5-20,3 Авторское свидетельство СССРй 469713, кл. С 08 С 1/18, 1973(прототип). 4)(57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОНЦЕНТРИ ВАННОГО ЛАТЕКСА С НИЗКОЙ ВЯЗКОСТЬ смешением раствора каучука с частич но дегазированным латексом, содержа щим 0,2-20 мас.3, растворителя, эмульгированием полученной смеси до постоянного значения поверхностного натя. жения эмульсии, отгонкой растворите." ля и упариванием латекса, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повывения агрегативной устойчивости эмульсии и сокращения продолжительности процесса, раствор каучука предварительно эмульгируют в 0,1- 1,03 ном водном растворе анионного эмульгатора при соотношении соответственно а 100:(10-30 ) мас.ч.Изобретение относится к промышленности синтетического каучука, в частности к изготовлению концентрированных латексов, используемых в производстве клеев, губки, пленок, покрытий 5и других изделий.Известен способ получения латексовнеэмульсионных полимеров.путем эмульгирования в водной среде, содержащейповерхностно-активное вещество ПАВ ),углеводородного раствора каучука споследующей отгонкой растворителя изэмульсии и концентрирования латексаметодами отстаивания или центрифугирования 1.15Однако изготовление латексов указанным способом сопряжено с образованием побочного продукта - серума, вкотором содержится до 203 полимера отего количества в исходном латексе.Кроме того, процесс отстаивания весьма длителен (2-5 сут) и отличаетсяплохой воспроизводимостью, а процессцентрифугирования малопроизводителен(не более 200 кг исходного латекса в 25час по сухому веществу) и сопровождается частыми забивками коагулюмом барабана. сепаратора (продолжительностьпробега сепаратора между чистками непревышает 1-5 ч). 30Указанные недостатки могут бытьустранены при концентрировании латексов методом упаривания, однако получаемые при этом концентраты содержатзначительные количества ПАВ (до1 О мас. 4 на полимеР ), вследствие чего отличаются высокой вязкостью (теряют текучесть при 50-55 -ной концентрации)2 1,40Кроме того, избыточное содержание в латексе ПАВ ухудшает физико-механические показатели иэделий и увеличивает их водопоглощение. Снизить содержание ПАВ в рецептах получения латексов не представляется возможным, так как при этом резко возрастают потери полимера в виде коагулюма на стадии отгонки растворителя из эмульсий.Наиболее близким к предлагаемому является способ получения концентри 50 рованного латекса с низкой вязкостьюнеэмульсионных полимеров )смешением раствора каучука с частично дегазированным латексом, содержащим 0,2".20 мас.Ъ растворителя эмульгировани-. .ем полученной смеси до постс нного значения поверхностного натяжения эмульсии, отгонкой растворителя и упариванием латекса (см. фиг.1).Данныйспособ позволяет получить латексы сконцентрацией до 62 , обладающие сравнительно низкой вязкостью 1 3 1 .Основным недостатком известногоспособа является быстрое набуханиелатексных частиц в растворителе, приводящее к увеличению вязкости раствора и образованию трудно эмульгирую. -щейся полимерной фазы. Вследствие этого дегазация эмульсий сопровождаетсяобразованием значительных количествкоагулюма (10- 154 от массы полимера)Цель изобретения - повышение агрегативной .устойчивости эмульсии и сокращение продолжительности процессаполучения латекса,Поставленная цель достигаетсятем, что согласно способу полученияконцентрированного .латекса с низкойвязкостью смешением раствора каучукас частично дегазированным латексом,содержащим 0,2-20 мас,Ъ растворителя,эмульгированием полученной смеси допостоянного значения поверхностногонатяжения эмульсии, отгонкой раство Рителя и упариванием латекса, растворкаучука предварительно эмульгируют в0,1-1,03-ном водном растворе анионного эмульгатора (ПАВ) при соотношении соответственно 100:(10-30)мас.ч.На фиг. 1 показана принципиальнаятехнологическая схема получения концентрированного латекса по прототипу,на фиг. 2 - то же, по предлагаемомуспособу.Водный раствор ПАВ берут в количестве 10-30 мас.ч, на 100 мас.ч.и проводят эмульгирование раствораполимера (каучука) в течение 5-30 минс образованием грубой эмульсии,Смесь полученной эмульсии с частично дегазированным латексом ( концентрация летучих веществ ( растворительили мономеры ) 0,2-20 мас.Г, сухоговещества - 5-254 при массовом соотношении эмульсия: латекс, равном1:(0,5-1,5)(при этом концентрациясухого вещества в ней составляет5"204), эмульгируют с образованиемстабильной эмульсии до постоянныхзначений поверхностного натяжения,что обычно достигается за 2-10 ч,после чего отгоняют растворитель досодержания его не более 0,13. Полученный латекс, содержащий 15-25/ сухого вещества и 1-5 эмульгатора(на полимер), концентрируют методомупаривания до концентрации 60-62 О101483 го 15 мас.3 изопентана, 253 полимера и 6 Ж КИДК (на полимер), и смесьэмульгируют в указанных выше условиях до постоянного значения поверхностного натяжения эмульсии, равного43,4 мН/м (в течение 5,5 ч). Из полученной эмульсии, содержащей. 19,0 Жполимера, 5,03 эмульгатора на поли-..мер ) и 393 изопентана, при температуре 28-30 фС и атмосферном давлении с .использованием. острого водяного параотгоняют. растворитель до его содержания в латексе не более 0,13. Полученный после отгонки латекс, содержащий" 22,63 сухого вещества, в том числе4,93 эмульгатора (на полимер), упаривают при темйературе 90-95 ОС при перемешивании в токе азота до концентрации 61,53.Для сравнения в тех же условияхполучает латекс 1,4-цис"полиизопрена без предварительного эмульгирова-,ния раствора полимера (.раствор полимера эмульгируют в смеси раствораКИДК с частично дегазированным латексом) согласно прототипу.Полученные данные приведены втаблице,3(принципиальную схему способа см. на фиг, 2).В работе используют растворы поли-. меров (каучуков) с концентрацией предпочтительно 5-15; Грубая эмуль"., сия полимерных растворов может эмульгироваться в частично дегазированных латексах эмульсионной полимеризации (в этом случае они содержат непрореагировавшие мономеры) или искусст венных латекаах, содержащих растворитель.Предварительное эмульгирование раствора каучука в водной среде позволяет существенно снизить количество % набухшего полимера в системе, вследствие чего повышается агрегативная устойчивость эмульсии при отгонке растворителя (количество коагулюма уменьшается до 4-6), а также уског: 2 е рить процесс смешения полимера с частично дегазированным латексом.Предлагаемый способ применим для изготовления концентрированных латексов бутилкаучука. 1,4-цис-поли изопрена,1,4-цис-полибутадиена, полиизобутилена, этилен-пропиленовых и изобутилен-стирольных сополимеров и других полимеров, получаемых методами каталитической полимеризации. Возможно получение латексов смесей указанных полимеров, а также композиций их с каучуками -эмульсионной полимеризации (например сополимерами стирола).В качестве растворителей используются алифатические, нафтеновые и ароматические углеводороды (Н -гексан, изопентан, циклогексан, бензол и .др, ), их галоидпроизводные (хлористый этил, хлороформ и др.), кипящие при ниже 100 С при атмосферном дав" лении, а также их смеси с полярными веществами, снижающими вязкость растворов полимеров (алифатические спир- ты и кетоны). Змульгаторами могут служить ПАВ анионного типа (щелочные соли карбоновых, алкилароматических, ароматических и сульфокислот, канифоли и др. и их смеси).Растворение полимеров осуществляют фв при температуре 40-65 оС, предваритель-ное эмульгирование растворов ц водной среде - при 20-30 С в тецение 5-30 .мин. После смешения полученной эмульсии с частично дегазированной зз смесь эмульгируют при указанной температуре до получения стабильной эмульсии. Для эмульгирования исполь 4 4зуют высокоскоростные мешалки, центробежные насосы, диспер 1 аторы различ"с ных типов и другое смесительное обо-. рудование. Отгонку растворителя про-. водят при,повышенной температуре (в зависимости от температуры кипения растворителя) при атмосферном давлении или под вакуумом, если это необходимо, в присутствии водяного . пара. Упаривание латексов осуществляют при перемешивании при температуре 90-95 С.Пример 1 . 1 кг 10-ного раствора 1,4-цис-полиизопрена в изо". пентане смешивают с 0,2 кг 0,5-ноговодного раствора калиевого йыладиспропорционированной канифоли(КМДК). Смесь (массовое. соотНошениефаз 100:20) эмульгируют в диспергаторе роторного типа при 20 С в течение 15 мин. Полуценную грубую эмульсию смешивают с 1,8 кг частично дегазированного латекса 1,4-цис-полиизо"прена (массовое соотношение эмульсия: латекс составляет 1; 1,5), содержаще" П р и м е р 2 . 1 кг 153-ного раствора 1,4-цис-полиизопрена в изо" пентане смешивают с 0,3 кг 1-ного водного раствора КИДК. Смесь (массовое соотношение фаз 100: 30 эмульгиру 5 101483ют в диспергаторе роторного типа при25 оС в течение 30 мин. Полученнуюгрубую эмульсию смешивают с 0,65 кгчастично дегазированного латексаизобутилен-стирального сополимераИС(массовое соотношение эмульсия:латекс составляет 1:0,5), содержащего 203 циклогексана, 253 полимераи 53 олеата калия (на полимер), исмесь эмульгируют в укаэанных выше 1 Оусловиях до постоянного значенияповерхностного натяжения эмульсии,равного 42,6 мН/м (в течение 7 ч)Полученную эмульсию, включающую 16,03полимера, 4,23 эмульгатора (на полимер) и 50,3 растворителя, дегазиру"ет с использованием острого водяногопара вначале при атмосферном давле-.нии и 28-30 С (удаление йзопентана),затем под вакуумом 400-450 мм рт.ст. ъои 45-50 С до содержания углеводородов в латексе не более 0,1/о. Полученный после отгонки латекс, содержащий14,9/о сухого вещества, в том числе3 9/о эмульгатора (на полимер), упаривают по примеру 1 до концентрации60,9 Ж,Для сравнения в тех же условияхполучают латекс смеси 1,4-цис-полиизопрена и ИСбез предварительного эмульгирования раствора полимера согласно прототипу.Полученные данные приведены втаблице,П р и м е р 3 , 1 кг 5/о-ного раст 35вора бутилкауцука БКТ в циклогексане смешивают с 0,25 кг 0,7/оного водного раствора олеата калия.Смесь (массовое соотношение фаз100:25 ) эмульгируют при 30 С в течение 5 мин. Полученную грубую эмульсию смешивают с 1,5 кг частично дегазированного латек;.а бутилкаучукаБК Т (,массовое соотношение эмульсия: латекс составляет 1:1,2 ), .содер 1 4жащего 183 циклогексана, 5 Ф бутилкаучука и 4,04 олеата калия на полимери смесь эмульгируют в указанных вышеусловиях до постоянного значения поверхностного натяжения эмульсии, равного 41,9 мН/м ( в течение 2,0 ч ). Из30полуценной эмульсии, содержащей 4,54полимера, 3,7/ эмульгатора 1 на полимер ) и 44,5/ растворителя, под давлением 450-500 мм рт,ст. и температуре 45-50 С отгоняют циклогексан до55его содержания в латексе не более0,1/. Полученный латекс, содержащий24,8 О/ сухого вещества в том числе 4 б3,63 эмульгатора (на полимер ); упаривают по примеру 1 до концентрации61,3.Для сравнения в тех же условияхполучают латекс бутилкаучука безпредварительного эмульгирования раствора полимера согласно прототипу.Полученные данные приведены в таблице.П р и м е р 4 . 1,2 кг грубойэмульсии 1,4-цис-полиизопрена, изготовленной по примеру 1, смешивают с1,2 кг частично дегазированного латекса СКСХ массовое соотношениеэмульсия: латекс составляет 1;1),полученного эмульсионной полимеризацией и содержащего 0,2 свободногостирала, 18/ полимера и 3,54 олеатакалия (на полимер ). Смесь эмульгируютв диспергаторе роторного типа 22 Сдо постоянного поверхностного натя-,жения эмульсии, равного 39,8 мН/м(в течение 6 ч ). Полученную эмульсиювключающую 13,24 полимера, 2,7 В эмульгатора ( на полимер ) и 37,54 растворителя, дегазируют с использованиемострого водяного пара вначале по примеру 2, а затем под вакуумом 200300 мм рт.ст. при температуре 708(1 С до содержания углеводородов в латексе не более 0,1/. Полученный послеотгонки латекс, содержащий 19,63 сухого вещества, в том числе 1,1/эмульгатора 1,на полимер ), упариваютпо примеру 1 до концентрации 61,2/.Для сравнения в тех же условиях получают латекс смеси 1,4-цис-полиизопрена и СКСХ без предварительного эмульгирования раствора полимера согласно прототипу.Полученные данные приведены в таблице.П р и м е р 5 . 1 кг 84-ного раствора этилен-пропиленового сополимераСКЭПТв н-гексане смешивают сО, 1 кг О, 14-ного раствора алкилбензолсульфоната натрия, Смесь ( массовое соотношение фаз 100:1 О ) эмульгируют по примеру 3. Полученную грубую эмульсию смешивают с 0,9 кг частично дегазированного латекса бутилкаучука БКТ массовое соотношение эмульсия: латекс составляет 1:0,82), содержащего 8/о Н-гексана, 124 полимера и 5,5/о олеа" та калияна полимер ). Смесь эмульгируют в диспеогаторе роторного типа йри 20 С до постоянного значения поверхностного натяжения эмульсии, равного 41,7 мН/м (в течение 10 ч ). Из полу7 . 1014834 8 ченной эмульсии, содержащей 9,М пол мер ), упаривают по примеру 1 до конлимера, 3,23 эмульгаторана поли- центрации 61,73; мер ) и 49,5 и-гексана, при темпера- Для сравнения в тех же условиях туре 60-65 С и давлении 350-400 мм получают латекс смеси СКЭТПи рт.ст. удаляют растворитель до егоБКТ беэ предварительного эмульгисодержания в;латексе не более 0,13. рования раствора полимера согласно Полученный после отгонки латекс, прототипу.содержащий 17,3 сухого вещества, в . Полученные данные приведены в табтом числе 2 7 Ъ эмульгатора ( на поли-. лице.э о - ЕХ О оэ мФ ооы л СООЪ -Ф Ф Ю ОЪ49 х а С 5х л , - л О хаЗфо хс хЭ йв ф У МЪ Ю ,Щ + х х 1 1 Ю сО + х Еказ 3126/18 Тираж 494 ВНИИПИ Государственного по делам изобретени 113035, Москва, Ж, Ромитета СССРи открытийшская наб., д. 4/5 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,Ъ 11 1014834 12Из таблицы следует, что предвари- во коагулюма при отгонке снижается тельное.эмульгирование в водной среде с 10,3- 14,9 до 4,7-6,4 ), в результарастворов полимеров перед смешиванием те чего содержание сухого вещества их с частично дегазированными латек- латекса возрастает с 10,7-18,4 до сами позволяет сократить продолжитель-з 14,9-24,8.-Вязкость латексов, полу- ность приготовления эмульсии с 5-18 ч ченнйх с предварительным эмульгированидо 2-10 ч и повысить ее агрегативиую ем раствора полимера, составляет 21-24 с устойчивость при дегазации ( количест- (по ВЗ)для концейтрации 60,9-61,73