Способ определения количества полиэлектролита для коагуляции латекса
Использование: коагуляция полимерных латексов. Сущность изобретения: проводят титрование эмульгатора полиэлектролитом - производным поливинилпиридина и количество полиэлектролита, пошедшего на титрование, берут для коагуляции латекса. 6 табл.
СО!ОЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
1 (21) 4756890/05 (22) 09.11;89 . (46) 07.08.92. Бюл. М 29 (71) Казанский химико-технологический ин- ститут им. С.M.Êèðîâa (72) В.П.Барабанов, А.Я.Третьякова и Н.С.Сагитова (56) 1, Авторское свидетельство СССР
М 602507, кл. С 08 С 1/15, 1976.
2.Авторское свидетельство СССР
М 1186620, кл. С 08 С 1/15, 1980.
3 Авторское свидетельство СССР .
М 927800, кл. С 08 С 1/15, 1984.
Изобретение относится к способу определения количества реагента для коагуляции латекса и может быть использовано для оптимизации процесса коагуля ции стираль. ных и бутадиенстирольных каучуков, получаемых эмульсионной полимеризацией.
Известен способ определения количества реагента — электролита для коагуляции латекса путем корректировки величины рН среды в реакторе при добавлении в качестве реагента серной кислоты и хлористого на-. трия (1).
Недостаток известного способа. — использование низкомолекулярных реагентов, вызывающих коррозию оборудования и засоление почв и водоемов. Кроме того, корректировка величины рН среды в процессе коагуляции добавлением серной кислоты е латекс требует многокра гного введения ре. агента, что обусловливает трудоемкость и длительность способа.
Известен также способ определения количества реагента — электролита для коагу ляции бутадиенстирольных каучуков, стабилизированных змул ьгатором; в качест,, Ж„„1753385 Al (я)з G 01 N 27/00, С 08 С 1/15
< ) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЛИЧЕСТ н ПОЛИЭЛЕКТРОЛИТА ДЛЯ КОАГУЛЯЦИИ ЛАТЕ КСА (57) Использование: коагуляция полимерных латексов. Сущность изобретения: проводят титрование эмульгатора полиэлектролитом — производным поливинилпиридина и количество полизлектролита, пошедшего на титрование, берут для коагуляции латекса. 6 табл. ве электролита берут хлористый натрий, а в . качестве эмульгатора — композицию лейканола с СЖК и канифолью. Электролит в ла- ( тексе должен быть в количестве, достаточномдля полногосвяэывания эмуль- ф гаторов до получения качественного конечного продукта. В данном способе корректировку подачи электролита ведут по одному из эмульгаторов — лейканолу (2).
Недостатком данного способа является (Л то, что количество реагента — электролита (д) для коагуляции латекса определяется чисто () эмпирическим подбором. Такой способ яв- Q() ляется трудоемким идлительным. (Л
Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ определения количества реагента для коагуляции латекса, стабилизированного противоположно заряженным эмульгатором — мылами карбоновых кислот, в качестве реагента берут полизлектролит— сополимер акриловой кислоты с 2-метил-5винилпиридином и определение ведут эмпирическим путем (3).
1753385
Недостатки — трудоемкость и длительность процесса, которые вызваны тем, что количество реагентэ для коагуляции латекса определяют по количеству и качеству конечного продукта — каучука или серума. Недостатком является то, что при подборе полиэлектролита, в частности концентрационного интервала его коагулирующего действия, до настоящего времени преобладает . эмпирический подход., К определенному количеству исследуемого латекса, взятого для коагуляции, добавляют произвольно выбранные порции коагулирующего агента и через минуту определяют "минутную мутность", Путем проведения серии опытов определяют порог бысгрой коагуляции, т.е. минимальное количество, чтобы вызвать коагуляцию латекса. Для определения порога быстрой коагуляции требуется большой расход полиэлектролита и латекса, а определение условий получения качественного конечного продукта является трудоемким и длительным.
Вопросы устойчивости и коагуляции относятся к числу важнейших в коллоидной химии латексов. Это обусловлено прежде всего тем, что все технологические процессы получения резинотехнических изделий из латексов или применения последних в различных отраслях промышленности неизбежно связаны с коагуляцией, Управление этими процессами требует рационального научного обоснования, в связи с чем изучение закономерностей коагуляции латексов имеет первостепенное значение.
Цель изобретенйя — повышение точности, снижение трудоемкости и ускорение процесса определения количества полиэлектролита для коагуляции латекса.
Цель достигается тем, что в способе определения количества полиэлектролита для коагуляции латекса, стабилизированного противоположно заряженным эмульгатором, предварительно проводят титрование эмульгатора производным поливинилпиридина — полиэлектролитом и количество полиэлектролита, пошедшего на титрование, берут для коагуляции латекса; .
Примеры конкретного выполнения.
Пример 1 (no прототипу).
Для коагуляции берут 15 мл 5%-ного полистирольного латекса, стабилизированного эмульгатором - 3,94 10 5 М додецил. сульфата натрия. В качестве противоположно заряженного полиэлектролита берут полй-4-винил-N-этилпиридинийбромид с плотностью ионогенных групп
83%. В табл. 1 приведен выход осажденного каучука при добавлении разного количества полиэлектролита.
Пример 3. Для коагуляции берут 15 мл полистирольного латекса, стабилизированного эмульгатором — 1,1347 10 г додецилсульфата натрия. B качестве полиэлектролита — полимерную четвертичную соль на основе поли-4-винилпиридина, например 0,5 г/дл раствора поли-4-винилN-этилпиридинийбромида с плотностью ионогенных групп 83 . Перед коагуляцией латекса проводят кондуктометрическое титрование эмульгатора в том количестве, которое присутствует в латексе, полиэлектролитом. Определяют количество пошедшего на титрование путем определения эквивалентной точки на зависимости удельной электропроводимости от количества добавленного в раствор полиэлектролита. Как показали экспериментальные исследования, количество полиэлектролита, пошедшее на титрование эмульгатора, и является тем количеством, которое необходимо добавить для коагуляции латекса, Следовательно, в латекс с содержанием
1,1347 10 2 гдодецилсульфата натрия необходимо добавить для коагуляции 8,025 10 г
Сравнительный анализ данных, приведенных в табл, 1, показывает, ч то оптимальным (*) является добавление 8,0 10 г полиэлектролита (или 1,07 мас.ч. поли-4-ви5 нил-N-этилпиридинийбромида на 100 мас.ч. каучука), Пример 2 (по прототипу).
Для коагуляции берут 15 мл 5%-ного полистирольного латекса, стабилизиро10 ванного эмульгатором — 3,94 10 М (или
1,1347 10 г) додецилсульфата натрия. В качестве противоположно заряженного полиэлектролита берут поли-4-винил-N-бутилпиридинийбромид с плотностью
15 ионогенных групп 74%, В табл. 2 приведен выход осажденного каучука при добавлении разного количества полиэлектролита.
Наилучшая полнота осаждения каучу. ка достигается при добавлении в латекс
20 13,80 10 г поли-4-винил-N-бутилпиридинийбромида (или 1,84 мас,ч. на 100 мас.ч. каучука).
Для определения количества полиэлектролита, необходимого ля коэгуляции латек25 са, по прототипу необходимо затратить 150 мл лэтекса и 0,1518 г (пример 1) или 0,1265 г (пример 2) полиэлектролита. Проведение . всех операций, включая добавление полиэлектролита в латекс, выдерживание в тече30 ние 30 мин, затем фильтрование, доаведение осадка до воздушно-сухого состояния и взвешивание осадка занимают около 14 ч рабочего времени.
1753385 поли-4-винил-N-этилпиридинийбромида с плотностью ионогенных групп 83%.
На кондуктометрическое титрование эмульгатора полиэлектролитом уходит 60 мин.
Пример 4, Для коагуляции берут 15 мл полистирольного латекса, стабилизированного эмульгатором — 1,1347. 10 r додецилсульфата натрия. В качестве полиэлектролита берут поли-4-винилй-бутилпиридинийбромид с плотностью ионогенных групп 74%. Перед коагуляцией латекса проводят кондуктометрическое титрование эмульгатора в том количестве, которое присутствует в - латексе; полиэлектролитом, Из зависимости удель- ной электропроводимости от количества добавленного в раствор полиэлектролита определяют, что в латекс с-содержанием
1,1347 10 г додецилсульфата натрия необходимо добавить для коагуляции 13,80 10
r поли-4-винил-М-бутилпиридинийбромида с плотностью ионогенных групп 74%. . Примеры 5-9 аналогичны примеру 3, но отличаются количеством эмульгатора .в латексе. Данные по ним приведены в табл. 3.
Примеры 10-14 аналогичны примерам
5-9, но для коагуляции взят другой полиэлектролит. Данные по примерам 10-14 приведены в табл. 4.
Пример 15. Для коагуляции берут 15 мл бутадиенстирольного латекса БС-ЗО, стабилизированного эмульгатором —. натриевыми мылами СЖК и сульфонолом.
Полиэлектролит для коагуляции — поли-4винил-N-этилпиридинийбромид с плотностью ..ионогенных групп 83%. На кондуктометрическое титрование 15 мл водного раствора смеси эмульгаторов СЖК с сульфонолом того количества, сколько содержится в латексе БС-ЗО, уходит 0,0015 r полиэлектролита. Для полной коэгуляции латекса берут то же количество полиэлектролита, которое определено при кондуктометрическом титровании смеси эмул ьгаторов, Пример 16 (по прототипу).
Промышленно выпускаемый бутадиенстирольный латекс БС-30 не поддается коагуляции, что ограничивает область его применения. Предлагаемый способ позволил решить эту проблему.
Пример 17. Для коагуляции берут 15 мл полистирольного латекса, стабилизированного эмульгатором - 1,1347..10 r додецилсульфана натрия. В качестве полиэлектролита — полимерную четвертичную соль на основе л ли-4-винилпиридина, например 0,5 г/дл раствора поли-4-винилN-этилпиридинийбромида с плотностью ионогенных групп 83%. Перед коагуляцией латекса- проводят"-спектрофотометрическое титрование эмульгатора в том количестве, 5 которое присутствует в латексе; полиэлектролитом. Определяют количество пошедшего на титрование реагента по положению максимума зависимости оптической плотности от количества добавленного в раствор
10 полиэлектролита. Как показали экспериментальные исследования, количество полиэлектролита, пошедшего на титрование эмульгатора, и является тем количеством, которое необходимо добавить для коагуля15 ции латекса. Следовательно, в латекс с содержанием 1 1347 .10 г додецилсульфата натрия необхоцимо добавить для коагуляции 8,025. 10 r поли-4-винил-N-этилпиридинийбромида с плотностью ионогенных
20 групп 83%.
В случае возникновения необходимости коагуляции полистирольного латекса другого объема производит перерасчет количества полиэлектролита; необходимого
25 для коагуляции латекса, по уравннеию (Крешков А.П. Основы аналитической химии. Количественный анализ, книга вторая, изд. 4-е перераб. М,; Химия, 1976, 408 с.).
П1пэ Члат
30 "э . 15 где mn — количество полиэлектролита в граммах, необходимое для коагуляции 15 мл латекса;
Мпэ — количество полиэлектролита в
35 граммах, которое требуется для коагуляции
Улет — заданного объема латекса.
На спектрофотометрическое титрование эмульгатора полиэлектролитом уходит
60 мин.
Пример 18, Для коагуляции берут 30 мл полистирольного латекса, стабилизиро ванного эмульгатором 2,2694 10-2 г додецилсульфата натрия. В качестве
45 полиэлектролита берут поли-4-винил-Nэтилпиридинийбромид с плотностью ионогенных групп 83%, Перед коагуляцией латекса проводят спектрофотометрическое титрование эмульгатора в том колйчестве, 50 которое присутствует в латексе, полиэлект4 ролитом. По положению максимума на зависимости оптической плотносити от количества добавленного полиэлектролита определяют, что в латекс с содержанием
55 1,2694 10 гдодецилсульфата натрия необходимо добавить для коагуляции 1,605. 10 г поли-4-винил-N-этилпиридинийбромида с плотностью ионогенных групп 83%.
Пример 19 (по прототипу).
1753385
Для коагуляции берут 100 мл полисти-. рольного латекса, стабилизированного эмульгатором — 7,5647 10 г додецилсульфата натрия. В качестве противоположно заряженного полиэлектролита берут поли4-винил-N-этилпиридинийбромид с плотно-. стью ионогенных групп 83% В табл. 5 приведена полнота выделения полистирола при добавлении разного количества полиэлектролита.
Сравнительный анализ данных, приведенных в табл., 5, показывает, что оптимальным (*). является добавление 5,33 .10 r полиэлектролита (или 1,07 мас.ч. поли-4-винил-йэтилпиридинийбромида на 100 мас.ч. полимера), Пример 20. Для коагуляции берут 100 мл полистирольного латекса, стабилизированного эмульгатором — 7,5647 10 г додецилсульфатэ натрия, B качестве полиэлектролита — поли-4-винил-N-этилпи ридинийбромид. с плотностью ионогенных групп 83%. Перед коагуляцией латекса проводят кондуктомектрическое титрование эмульгатора в том количестве, которое присутствует в латексе, полиэлектролитом. Определяют количество пошедшего на титрование путем определения эквивалент. ной точки на зависимости удельной электропроводимости от количества добавленного в раствор полиэлектролита. Как показали экспериментальные исследования. количество полиэлектролита, пошедшее на титрование эмульгатора, и является тем количеством, которое необходимо добавить для коагуляции латекса. Следовательно, в латекс с содержанием 7,5647 10 г додецилсульфата натрия необходимо добавить для коагуляции 5,35 .10 г поли-4-винил-Nэтилпиридинийбромида с плотностью ионогенных групп 83%.
На кондуктометрическое титрование эмульгатора полиэлектролитом уходит 60 мин.
Пример 21. Для коагуляции берут 100 мл полистирольного латекса, стабилизированного эмульгатором — 7,5647 10 г додецилсульфата натрия. В качестве полиэлектролита — поли-4-винил-N-этилпи40
Формула изобретения
Способ определения количества полиэлектролита для коагуляции латекса, стабилизированного противоположно заряженным эмульгатором, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности и упрощения процесса, количество полиэлектролита определяют по количеству полиэлектролита — производного поливинилпиридина, пошедшего на титрование эмул ь гатора ридинийбромидс р ртностью ионогенных групп 83%. Перед коагуляцией латекса проводят спектрофотометричское титрование эмульгатора полиэлектролитом.
По положению максимума на зависимости оптической плотности от количества добавленного в раствор полиэлектролита определяют, что в латекс с содержанием
7,5647 10 гдодецилсульфата натрия необ10 ходимо добавить для коагуляции 5;35 10 r поли-4-винил-N-этилпиридинийбромида с плотностью ионогенных групп 83%.
На спектрофотометрическое титрование эмульгатора полиэлектролитом уходит
15 60мин, Сравнительный анализ примеров 17 и
18 показывает, что, взяв для коагуляции в 2 раза больше количество латекса и используют один и тот же метод — спектрофотомет20 рическое титрование для определения количества полиэлектролита, получают величину в 2 раза большую. Такой же результат получается при пересчете количества полиэлектролита по уравнению, приведен25 ному в примере 17.
В табл, 6 приведены результаты, полученные при использовании разных сйособов определения количества полиэлектролита для коагуляции латекса, 30 Сравнительный анализ данных табл. 6 показывает, что точность определения количества полиэлектролита и полнота выделения полистирола по предлагаемому способу выше; чем по прототипу, Результаты кондук35 тометрического и спектрофотометрического . определения количества полиэлектролита совпадают.
Таблица 1
Общий расход полиэпектролита: 151,85 10 r
Таблица 2
Общий расход полиэлектролита: 126,50 . 10 r
Таблица 3
1753385
Таблица 4
Таблица 5
Общий расход полиэлектролита: 101,23 10 г
Таблица 6
Составитель В. Полякова
Техред М.Моргентал Корректор А, Ворович
Редактор Е, Хорина
Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101
Заказ 2764 Тираж .. Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5
