Способ получения синтетического латекса карбоксилсодержащего сополимера

 

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам

1 (21) 4893784/05 (22) 11,1190 (46) 151193 Бюл. Na 41-42 (71) Акционерное общество открытого типа "Первый синтетический каучук" (АО "ск премьер") (72) басов б.К.; Павлова КH.; Куликов В.В.; Потетенин

АН. (73) Акционерное общество открытого типа "Первый синтетический каучук" (A0 "ек премьер") (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СИНТЕТИЧЕСКОГО

ЛАТЕКСА КАРБОКСИЛСОДЕРЖАЩЕГО СОПОЛИМЕРА (5l) Использование: область получения синтетических латексов с карбоксилсодержащими группами, (В) RU (1Ц 2ОО2758 Cl (51) 5 COS F236 12 которые могут найти применение в производстве композиций, для получения которых используют кислоты и электролиты. Сущность изобретения: способ получения синтетического латекса осуществляют путем сополимеризации в водной эмульсии бутадиена, акрилонитрила и метакриловой кислоты в присутствии радикального инициатора, активатора регулятора молекулярной массы, эмульгатора В качестве эмульгатора используют смесь (в расчете на 100 масч. сомономеров) из 8 — 12 масч. полиоксиэтилированных алкилфенолов и 0,8 — 17 матч натриевой соли алкил- или алкиларилсульфоновой кислоты. взятых в соотношении между собой (7- 15): 1 соответственно. 1 табл.

2002758

Изобретение относится к получению синтетических латексов водно-эмульсионной сополимеризацией бутадиена, нитрила криловой кислоты и метакриловой кислоты.

Изобретение может найти применение для производства композиций, содержащих в своем составе сильные электролиты, флокулянты и другие химические вещества, которые при добавке к латексам вызывают коагуляцию последних. Такими коагулирующими агентами могут быть соли электролитов, минеральные и органические кислоты, смолы и азотосодержащие основания.

Известен способ получения карбоксилсодержащих полимеров в водно-эмульсионным способом в присутствии смеси эмульгаторов. Смесь эмульгаторов состоит из анионного, в качестве которого может быть использован любой сульфонатного типа, и неионного. Количество ионного змульгатора 0,4 мас.ч„неионного 2,4 мас.ч. на 100 мас.ч. мономеров. Соотношение неионного и ионного эмульгаторов 6:1, Недостатком известного способа является недостаточная стабильность получаемого лате кса к действию добавок неорганических солей, минеральных кислот и полимерных флокулянтов.

Наиболее близким к изобретению является способ получения синтетического латекса карбоксилсодержащего сополимера путем водно-эмульсионной сополимеризацией бутадиена, нитрила акриловой кислоты и метакриловой кислоты в присутствии радикальных инициаторов, активаторов, регуляторов молекулярной массы, электролитов и эмульгаторов, причем в качестве последних применяют щелочные соли алкил-, алкиларилсульфоновой кислоты. Такими эмульгаторами могут быть алкилсульфонат натрия (волгонат) или алкиларилсульфонат натрия (сульфонол НП-3) общей формулы ВЯОз Na, где R — алкил-, алкиларил-группа с числом атомов углерода

С1о-См.

Недостатком известного способа является нестабильность получаемого при этом синтетического латекса к действию добавок неорганических солей, минеральных кислот и полимерных флокулянтов. При контакте латекса с указанными веществами латекс коагулирует с выделением твердого полимера в водной фазы.

Целью изобретения является получение синтетического латекса бутадиен-нитрильного карбоксилсодержащего сополимера, который обладает повышенной устойчивостью к действию известных химических веществ, обладающих флокулирующими свойствами.

Поставленная цель достигается тем, что при водно-эмульсионной сополимеризации бутадиена, нитрила акриловой кислоты и . метакриловой кислоты в качестве эмульгатора применяют смесь 8-12 ма.с.ч (на 100 мас.ч. сомономеров) полиоксиэтилированных алкилфенолов и 0,5-2,0 мас.ч, щелочной соли алкиларил- или алкилсульфоновой кислоты при массовом соотношении от 7 до

15:1 соответственно.

Особенностью способа является чувствительность процесса сополимеризаций и свойств получаемого латекса. к составу эмульгатора. С увеличением содержания ок15 сиэтилированных поверхностно-активных веществ в смеси эиульгаторов возрастает стабильность латекса к действию химических коагулирующих веществ. Наоборот, стабильносгь латекса резко снижается с

20 увеличением количества щелочной соли алкиларил- или алкил-сульфоновой кислоты в составе эмульгатора. Однако, с возрастанием содержания соли сульфоновой кислоты до количеств.по изобретению возрастает

25 скорость полимеризации, достигается ripeдельная конверсия мономеров около 100 .

Существенное значение имеет соотношение компонентов B смеси эмульгаторов. При соотношении оксиэтилированных ПАВ и со30 ли сульфоновой кислоты менее крайнего стабильность латекса к действию электролитов и кислот недостаточна. При массовом соотношении указанных составных частей эмульгатора снижаются резко скорость полимеризации, конечная конверсия мономеров. Для осуществления :процесса получения латекса наиболее целесообразно применение 8-10 мас.ч, оксиэтилированного ПАВ и 1-1,5 мас.ч. соли сльфоновой кис40 лоты при их соотношении 7-10:1 соответственно.

При получении латекса по предлагаемому способу в качестве редикальных инициаторов применяются гидроперекиси кумала, 45 изопропилциклогексилбензола, персульфат калия, в качестве регуляторов молекулярной массы — дииэоп ропил кса нтогендисульфид или третичный додецилмеркаптан. В зависимости от выбранного инициатора актива50 тора температура полимеризации может быть от 30 до 50 С. Предлагаемый способ получения латекса обеспечивает стабильность латекса в процессе полимеризации.

Пример 1 (прототип), В автоклав

55. объемом 10 л, снабженный мешалкой со скоростью вращения 120 об/мин и рубашкой для подогрева и охлаждения, загружают необходимые для синтеза латекса компоненты из расчета на 2 кг мономеров при следующих количествах (мас.ч): водную фазу, пред2002758 ставляющую собой раствор 155 умягченной воды, 3,5 эмульгатора — алкиларилсульфоната натрия — сульфонола НП-З, 0,04 ронгалита. В автоклав при перемешивании на вакуум.подают 40 мас. ч. нитрила акриловой кислоты с растворенным в нем,:0,4 мас.ч. третй4ного додецилмеркаптана; 3 мас.ч, метакриловой кислоты и 60 мас.ч. бутадиена.

Через доэер в автоклав вводят 0,2 мас.ч. гидроперекиси кумола. Содержимое автоклава подогревают до 30 С и при укаэанной температуре в течение 25 ч проводят реакцию полимеризации до конверсии мономеров 97 Полученный латекс из автоклава сливают, выдерживают на водяной бане при

80-95 С в течение 4 ч для удаления незаполимеризованных углеводородов и анализируют обычные свойства латекса: сухой остаток 40;, рН 5,9, поверхностное натяжение 41 мН/м жесткость полимера по дефо

3400 г. Латекс подвергают целевым испытаниям на устойчивость к действию различ,ных коагулирующих веществ. С этой целью. . приготавливают водные растворы хлористого кальция. С концен, 20 %, сернокисло :: го алюминия конц. 10$, фосфорной кислоты конц. 10 и 83% серной кислоты конц. 10, К пробе латекса 200 мл конц. 10 и 83 медленно добавляют при перемешивании растворы коагулирующих веществ и отмечают изменения в объеме латекса. При добавлении первых капель всех перечисленных коагулирующих веществ в латекс появляются сгустки полимера и при определенном количестве коагулянтов наблюдается полное осветление водной фазы от полимера и образование крупного кома полимера. Полная коагуляция латекса имеет место при следующем количестве коагулирующих веществ: хлористый кальций 35 мл, сернокислый алюминий 40 мл, фосфорная кислота конц. 10 100 мл конц, 83% 8 мл, серная кислота 40 мл.

Пример 2. Получают латекс по предлагаемому способу. Как описано в примере

I в автоклав загружают водную фазу, содержащую 12 мас.ч. оксиэтилиро ванн ого алкилфенола ОП-10 и 1 мас.ч.. алкиларилсульфоната натрия — сульфонола

НП-3, 0,04 мас.ч. ронгалита, 160 мас,ч. воды, углеводородную фазу, состоящую из 64 мас.ч. бутадиена, 33 мас.ч. нитрила акриловой кислоты и 3 мас.ч. метакриловой кислонезаполимеризовавшихся мономеров и подвергают испытаниям, как описано в при10 мере 1. При добавлении растворов хлори15

35

45

30 ты. В присутствии регулятора — 0,2 мас.ч. третичногододецилмеркаптана и инициатора 0,15 мас.ч. гидроперекиси изопропилциклогексилбензола при температуре 30ОС осуществляют реакцию полимеризации. Через 33 ч реакции получают латекс с конверсией мономеров 92, который отгоняют от стого кальция, конц, 20, сернокислого алюминия конц. 10 фосфорной кислоты .конц. 10 и .83% серной кислоты конц. 10 ( полученный латекс не коагулирует. сохраняет устойчивость при смешении с указанными веществами, взятыми по объему 1:1 на лате кс.

Пример ы 3-8. Получают латекс по способу как описано в примере 2 ° изменяя содержание эмульгатора в водной фазе: оксиэтилированный алкилфенол ОП-10 от 8 до

12 мас.ч. алкиларилсульфонат натрия -сульфоно НП-3 от 0,5 до 2 мас.ч. Соотношение указанных компонентов в составе эмульгатора составляло соответственно от 5:1 до

24:1 мас.ч. °

В опыте 7 вместо алкиларилсульфонатанатрия НП-3 взят алкилсульфонат натрия—

Волгонат в количестве 1,5 мас.ч. Во всех примерах, как приведено в таблице, получеHbt латексы при продолжительности полимеризации от 19 до 37 ч с конверсией.мономеров 96-99 . Существенным отличием полученных латексов является их очень высокая устойчивость к действию коагулирующих веществ. При добавлении к латексу растворов коагулирующих веществ в количестве 1:1 но объему, полимер в латексе не выделяется.

Полученный по изобретению латекс предлагается применять в композиции с фосфорной кислотой и другими добавками для пассивации металла. Другое применение латекса — в составе связующего при изготовлении стеклохолста. (56) Патент ГДР М210696, кл. С 08 F 236/12, опублик. 1984.

Басов Б.К. и др. Синтез и свойства латекса СКН-40-1ГП стабилизированного алкилсульфонатом натрия. Сборник, Промышленность синтетического каучука.

ЦНИИТЭНефтехим, 1976, N 4, с,12.

2002758

7 8 осыпка

/прототип/

64

33

33

57

33

60.

37

33

0,2

0.2

0,2 0,2

0,3

0,2

О.З

0,2

0,2 тан

О. l5

0.04

160

0,15

0, 04

160

0.15 0.15

0,04 0.03

160 160

0,15

0.04

160

0.03 i 55

0.15

0.03

160

0,15

0,03

160

Ронгалит

Вода

12

12!

10 осылка

/прототип/

0,8

0.8

5,5

t,0

1.7!

О:1

29

97 !О:1

28

15: 1

29

7;1

10: 1

33

97.2: 1

Z7

8,2:

27

30

99

Характеристика

Рецепт в мас.ч. и условия синтеза

Бутадиен

Нитрил акриловой кислоты

Метакриловая кислота

Третичный додецилмеркапГидроперекись кумола

Гидроперекись изопропилциклогексилбензола

Оксиэтилированный алкилфенол ОП-10

Оксиэтилированный алкилвенол ОП-7

Характеристика

Ал киларилсульфонат нвтриясульфонол Hll-3

Алкилсульфонат натрия

Волгонат

Оксиэтилированный алкилфенол-неонол АФ-9-12

Соотношение оксизтилированного алкилфенола и солп/алкил/ арилсульфоновой кислоты

Температура реакции, С

Продолжительность, ч

Конверсия мономеров, $

Свойства латекса

Показатель по примеру

Показатель по примеру

Г!родолжение таблицы

II e

2002758

Составитель C .Oâ÷èííèêîâà

Техред М.Моргентал Корректор М.Ткач

Редактор Т.Самерханов

Заказ 3214

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

: Производственно-издательский комбинат "Патент",г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

Формула изобрет.ения - целью повышения устойчивости латекса к1

СПОСОБ ПОЛуЧЕНИя СИНТЕТИЧЕ- действию электролитов и кислот, в а стСКОГО ЛАТЕКСА КАРБОКСИЛСОДЕРЖА- ве змульгатора используют смесь из 8 - 12

ЩЕГО СОПОЛИМЕРА мас. ч. полиоксйэтилированных алкилфено- . зации в водной эмульсии бутадиена. экри0,8 - 1,7 мас. ч; натриевой соли алкил- или. лонитрила. и метек риловой кислоты в алкилэрилсульфоновой:кислоты в расчете присУтствии Радикального инициатора, ак- на 100 э ч на мас. ч. сомономеров при массовом и эмУльгатоРэ отличающийсЯ тем что, с 10 1соответственно соотношенйи между эмульгэторами 7 - 15: .