Метод за получаване на поливинилацетатна дисперсия - патент България 2069216 - Бердник I

Изобретението се отнася до метод за получаване на поливинилацетатна дисперсия (PVAD) и може да се използва в химическата промишленост.

Чертежи към патент България 2069216

Известен метод за производство на PVAD чрез емулсионна полимеризация на винилацетат под действието на калиев персулфат в смес вода-пропанол [1] Въпреки това, този PVAD, въпреки че е стабилен по време на съхранение, има много нисък вискозитет и съдържа органичен разтворител, което го прави неподходящ за използване като лепило.

Известен метод за производство на PVAD в присъствието на защитен полимерен колоид от съполимер на винилацетат и малеинова киселина, частично неутрализиран с амоняк [2] Въпреки това, дисперсията, получена по този метод, има недостатъчна стабилност.

Най-близо до предложеното изобретение, взето като прототип, е метод за производство на PVAD в присъствието на поливинил алкохол или хидроксиетил целулоза като защитни колоиди, редокс иницииращи системи и добавки от кватернерни амониеви соли: тетраметил-амоний-, тетра-етиламоний-, триметилбензиламоний, триетилбензиламоний хлориди или бромиди [3] Недостатъкът на това Методът е да се намали стабилността на дисперсията при съхранение.

Увеличаване на стабилността на дисперсията по време на съхранение се постига чрез провеждане на водно-емулсионна полимеризация на винилацетат, инициирана от водоразтворим калиев персулфатен катализатор, в присъствието на защитен колоид от съполимер на стирен с малеинов алхидрид (стиромал), неутрализиран с натриев хидроксид с 0,48-0,52 еквивалента иемулгатор - бис (алкилполиоксиетилен) фосфат (оксифос КД-6). Споменатият защитен колоид и емулгатор се добавят към дисперсията в оптимални количества; 5-14 масови фракции на 100 масови фракции винилацетат и оптимални съотношения от 2:1 до 1:2, което осигурява дисперсия, която е стабилна както по време на синтез, така и при съхранение неразредена и при разреждане с вода. Дисперсиите не променят вискозитета след 6 месеца съхранение, издържат повече от четири цикъла на замразяване-размразяване, имат добри адхезивни свойства и образуват безцветни прозрачни филми след изсъхване. Компонентите, използвани при синтеза на PVAD, се произвеждат от местната индустрия. Така стиромалът съответства на TU 6-01-03-40-81 и има присъщ вискозитет 0,5-1,0. Структурата му се характеризира със строго редуване на единици стирен и малеинов анхидрид. Получаването на частично неутрализиран стиромал се извършва чрез разтварянето му във воден разтвор на натриев хидроксид със скорост 0,50 еквивалента спрямо COOH групите на съполимера и 10% концентрация на сол в разтвора при разбъркване и нагряване до температура 70-80 o C в продължение на 2-4 часа. Oksifos KD-6 се произвежда съгласно TU 6-02-1138-78. Средната му степен е етоксилирана n 6. Основна суровина за производството му е фракцията на линейните алкохоли c=8-10. Използваният в синтеза винилацетат се произвежда съгласно TU 6-11-020995-1-1-88, има масова част от основното вещество най-малко 99,0. Нестабилизираната му форма, доставяна през зимата, не изисква предварителна дестилация. Калиев персулфат, калиев персулфат съответства на GOST 3136-74.

Първата стъпка в синтеза на PVAD е приготвянето на воден разтвор на натриева сол на стиромал, към който се добавя необходимото количество вода със скорост 52% дисперсия от сух остатък,и прогнозното количество оксифос КД-6. Приготвената водна фаза се нагрява в реактора при разбъркване до 62-66 o С и се инкубира в продължение на 15 минути. След това се добавя изчисленото количество калиев персулфат и се въвежда винилацетат с постоянна скорост в продължение на 3-4 часа. След добавяне на винилацетат, нагряването продължава още 0,5-1 час. Полученият PVAD се анализира в съответствие с GOST 18992-80 съгласно известни методи.

Масовата част на сухия остатък, масовата част на остатъчния мономер, динамичният вискозитет и стабилността на дисперсията се определят от утаяването на дисперсията при разреждане с вода. За определяне на седиментацията 20-25 g; PVAD, претеглен с грешка не повече от 0,01 g, се поставя в чаша, разрежда се с дестилирана вода до концентрация 20% и се разбърква старателно със стъклена пръчка. 50 cm 3 от разредената дисперсия се въвеждат в мерителния цилиндър 2-50 съгласно GOST 1770-74 и се оставят 24 часа при стайна температура, след което се измерва обемът на ексфолирания воден слой, утайката при разреждане (x) се изчислява по формулата: , където V е обемът на ексфолирания воден слой, cm 3, V1 дисперсия.

Предложеният метод е илюстриран с примери 1-6. Примери 7.8 имат отклонения от предложения метод съответно в посока на намаляване и увеличение.

Примери 9, 10 съответстват на прототипа и се различават един от друг по вида на използвания защитен колоид и емулгатор на кватернерна амониева сол.

Пример 1. В колба, снабдена с бъркалка, термометър, обратен хладник и допълнителна фуния, се зареждат 70 g 10% воден разтвор на натриева сол стиром, неутрализирана с 0,52 еквивалента по отношение на СООН групите на съполимера, 103 g вода и 14 g оксифос KD-6. Приготвена водна фазазагрява се при разбъркване до температура 62-66 o C. След това се въвежда разтвор от 1 g персулфат и калий в 25 g вода и в рамките на 3 часа с постоянна скорост се инжектират 200 g винилацетат. След добавяне на винилацетат, нагряването продължава 0.5 часа. Основните условия за синтеза и характеристиките на PVAD са дадени в таблицата. При описания синтез количеството на защитния колоид и емулгатора е 10,5 масови фракции, а масовото им съотношение е съответно 1:2.

Продължителността на процеса на полимеризация е 3,5 часа. Полученият PVAD във всички отношения съответства на GOST 18992-80.

Пример 2. Съгласно пример 1, характеризиращ се с това, че количеството на защитния колоид и емулгатора е 14,0 масови фракции при тяхното масово съотношение 1:1, степента на неутрализация на защитния колоид е 0,48 еквивалента. Полимеризацията след добавянето на винилацетат продължава 1 час.

Пример 3. Съгласно пример 1, характеризиращ се с това, че количеството на защитния колоид и емулгатора е 5,0 масови фракции, а степента на неутрализация на защитния колоид е 0,52 еквивалента. Полимеризацията след добавянето на винилацетат продължава 1 час.

Пример 4. Съгласно пример 1, характеризиращ се с това, че количеството на защитния колоид и емулгатора е 7,0 масови фракции при масово съотношение 1: 1, степента на неутрализация на защитния колоид е 0,48 еквивалента. Добавя се винилацетат в продължение на 4 часа и полимеризацията продължава още 0.5 часа.

Пример 5. Съгласно пример 1, характеризиращ се с това, че съотношението на защитния колоид и емулгатора е 2:1, а степента на неутрализация на защитния колоид е 0,52 еквивалента.

Пример 6 (сравнителен). Съгласно пример 1, характеризиращ се с това, че количеството на защитния колоид и емулгатора е 4,5 масови фракции при масово съотношение 1: 2,5,степента на неутрализация на защитния колоид е 0,54 еквивалента. Полимеризацията се извършва в продължение на 4,5 часа.

Полученият PVAD отговаря на всички показатели на GOST 18992-80, с изключение на динамичния вискозитет. В допълнение, полученият PVAD има по-ниска стабилност при разреждане след 1 месец. отколкото PVAD съгласно примери 1-5.

Пример 7 (сравнителен). Съгласно пример 1, характеризиращ се с това, че количеството на защитния колоид и емулгатора е 14,5 масови фракции, с масово съотношение 2,5:1, а степента на неутрализация на защитния колоид е 0,54 еквивалента. Полимеризацията се извършва в продължение на 4 часа.

Полученият PVAD отговаря на всички изисквания на GOST 18992-80, с изключение на динамичния вискозитет. Динамичният вискозитет надвишава допустимия диапазон. В допълнение, полученият PVAD има по-ниска стабилност при разреждане след 1 месец. отколкото PVAD съгласно примери 1-5.

Пример 8 (контрол съгласно [3]).

6 часа PVA, 80 g вода, 0,0005 g железен сулфат (II), 0,01 g тетраетиламониев бромид се добавят към колба, оборудвана с бъркалка, термометър, капеща фуния и обратен хладник, добавят се 0,3 g мравчена киселина. При 65-70°С се зареждат 100 g винилацетат и 1,4 g водороден пероксид. След приключване на процеса дисперсията се анализира съгласно GOST 18992-80.

Пример 9 (контрол съгласно [3]).

Съгласно пример 8, характеризиращ се с това, че вместо PVA, като защитен колоид се използва хидроксиетилцелулоза и реакцията се провежда в присъствието на триметилбензиламониев хлорид.

Както следва от данните в таблицата, PVAD, получен по предложения метод, се характеризира с повишена стабилност, което ясно се демонстрира от данните за стабилността на PVAD, разреден до 20% след 24, 48 часа и след 1 месец.

ИСК

Как да се получиполивинилацетатна дисперсия водно-емулсионна полимеризация на винилацетат в присъствието на защитен полимерен колоид, емулгатор, водоразтворим инициатор, характеризиращ се с това, че бис(алкил полиоксиетилен) фосфат се използва като емулгатор, където алкилът е C8C10-алкил, съполимер на стирен с малеинов анхидрид се използва като защитен колоид, в които 0,48 0,52 еквивалента карбоксилни групи, неутрализирани с натриев хидроксид, при масово съотношение на защитния колоид и емулгатора от 2:1 до 1:2, като инициатор се използва калиев персулфат в следните съотношения, тегл.ч.

Винилацетат 100 Смес от защитен колоид и емулгатор 5 14 Калиев персулфат 0,5 Вода 95 105