АКРИЛАТНЫЙ ЛАТЕКС И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ Российский патент 2011 года по МПК C08F2/24 C08F2/46 C08F220/10 

Описание патента на изобретение RU2415152C2

Изобретение относится к области химии и технологии полимеров, а именно к способу получения высокодисперсных акрилатных латексов, используемых в качестве пленкообразователей, связующих, адгезивов в различных отраслях народного хозяйства.

В силу комплекса свойств, присущих полимерам акриловой природы, изделия на основе акрилатных латексов отличаются высокой атмосферостойкостью, устойчивостью к ультрафиолетовому излучению, водо- и маслостойкостью, повышенной химической стойкостью и улучшенным внешним видом.

Акрилатные латексы получают методом эмульсионной сополимеризации акриловых мономеров с этиленовоненасыщенными сомономерами (например, акрилатные латексы под торговыми марками «Акрэмос», «Акронал», «Сократ»). В качестве акриловых мономеров используют бутилакрилат, н-гексилакрилат, этилакрилат, 2-этилгексилакрилат и др., а в качестве сомономеров используют акрилонитрил, стирол, винилацетат и другие мономеры.

Агрегативная и седиментационная устойчивость акрилатных латексов обусловлена существованием на поверхности латексных частиц адсорбционного слоя поверхностно-активного вещества (эмульгатора). Коллоидно-химические и технологические свойства акрилатных латексов, в том числе процессы пленкообразования, адгезии, совместимости с различными наполнителями, зависят от типа эмульгатора, используемого при получении акрилатных латексов.

В настоящее время при получении акрилатных латексов используют в основном анионактивные эмульгаторы:

- соли карбоновых кислот;

- алкилсульфаты - соли алкилсерных кислот;

- алкилсульфонаты - соли алкилсульфоновых кислот;

- алкилариларилсульфонаты.

Способы получения акрилатных латексов с анионактивными эмульгаторами раскрыты, например, в патентах Ru 2198224, Ru 1695716, US 5847030, US 6294306.

В Ru 2156775 для приготовления акрилатного латекса в качестве анионактивного эмульгатора используют дициклогексилсульфосукцинат натрия, а в качестве вещественного инициатора - персульфат калия.

Из материалов указанных патентов известен способ получения акрилатного латекса, предназначенного для использования в качестве пленкоообразователя, связующего, адгезива, включающий эмульсионную сополимеризацию акриловых мономеров с этиленовоненасыщенными сомономерами в присутствии анионактивных эмульгаторов,

При применении анионактивных эмульгаторов латексные частицы на своей поверхности несут отрицательный заряд.

Поскольку при приготовлении изделий на основе высокодисперсных акрилатных латексов существенное значение имеют процессы гетерокоагуляции, гетероадагуляции, зависящие от заряда латексных частиц, существует необходимость получения стабильных высокодисперсных акрилатных латексов с положительным зарядом латексных частиц, которые получаются с применением катионактивных эмульгаторов.

Такие акрилатные латексы в настоящее время практически не производятся. Это обусловлено, главным образом, трудностью получения стабильных латексов по обычной технологии с использованием вещественных инициаторов полимеризации из-за взаимодействия катионактивных эмульгаторов с этими вещественными инициаторами, например K2S2O8.

Известен патент US 6461728, в котором акрилатный латекс получают методом радиационной сополимеризации (мет)акриловых мономеров с этиленовоненасыщенными мономерами в присутствии как анионактивных, неионогенных, так и катионактивных эмульгаторов, в качестве которых используется ряд алкил- и ариламмоний хлоридов.

Техническая задача изобретения - расширения ассортимента нового поколения агрегативно- и седиментационно-устойчивых высокодисперсных катионактивных акрилатных латексов с положительным зарядом латексных частиц.

Поставленная задача решается способом получения акрилатного латекса, включающим эмульсионную сополимеризацию акриловых мономеров с этиленовоненасыщенными сомономерами в присутствии эмульгатора, где в качестве эмульгатора используют катионактивный эмульгатор цетилпиридиний хлористый или цетилпиридиний бромистый и сополимеризацию проводят под воздействием ионизирующего гамма-излучения.

Поставленная задача решается также получением высокодисперсного акрилатного латекса, включающего водную дисперсию сополимера из звеньев акриловых мономеров и звеньев этиленовоненасыщенных сомономеров, где латексные частицы имеют положительный заряд.

Использование ионизирующего излучения уменьшает образование коагулюма при сополимеризации. В результате сополимеризации получают седиментационно-устойчивый, высокодисперсный акрилатный латекс с положительным зарядом латексных частиц и их размером 80-150 нм.

В качестве акриловых мономеров используют бутилакрилат, н-гексилакрилат, этилакрилат, 2-этилгексилакрилат, метилакрилат и др., а в качестве этиленовоненасыщенных сомономеров используют акрилонитрил, стирол, винилацетат и др.

Катионактивные эмульгаторы - это соединения, которые в водном растворе диссоциируют с образованием катионов, определяющих поверхностную активность.

В качестве катионактивных эмульгаторов может быть использован эмульгатор цетилпиридиний хлористый или цетилпиридиний бромистый.

Наиболее предпочтительно проводить сополимеризацию, где в качестве катионактивного эмульгатора используют цетилпиридиний хлористый или цетилпиридиний бромистый в водной фазе в количестве 0,5-1,5 мас.%, в качестве акриловых мономеров используют бутилакрилат, а в качестве этиленовоненасыщенных сомономеров используют акрилонитрил, сополимеризацию проводят под воздействием гамма-излучения с мощностью дозы излучения от 0,02 до 0,099 Гр/с, до поглощенных доз от 3 до 4 кГр, при соотношении мономерной или сомономерной фазы к водной фазе от 1 к 9 до 1 к 1,5 мас. частей.

Использование акриловых мономеров и этиленовоненасыщенных сомономеров в определенных соотношениях компонентов позволяет регулировать температуру пленкообразования и физико-механические свойства сополимера. Наиболее предпочтительно использовать бутилакрилат и акрилонитрил в соотношении компонентов, мас.%, от 60 к 40 до 95 к 5.

Заявляемое решение реализуется в следующих примерах.

Пример 1

Получение акрилатного латекса БАК К-1

В реактор полимеризатор емкостью 2,5 литра при перемешивании загружали 1800 г дистиллированной воды, 20 г цетилпиридиний хлористого (катионактивный эмульгатор) и 200 г мономера с сомономером, в том числе бутилакрилата 120 г, акрилонитрила 80 г (соотношение компонентов 60 к 40 мас.%). При этом соотношение мономерной и сомономерной фаз к водной фазе составляло 1 к 9 мас. частей. Полученную эмульсию продували инертным газом - азотом, и при температуре 20-40°С облучали гамма излучением 60Со с мощностью дозы 0,099 Гр/с до поглощенной дозы 3,5 кГр. В результате сополимеризации получали акрилатный латекс с количеством коагулюма, не превышающим 2 мас.%. Степень конверсии мономеров не менее 99,8%.

Пример 2

Получение акрилатного латекса БАК К-2

В реактор полимеризатор емкостью 2,5 литра при перемешивании загружали 1500 г дистиллированной воды, 20 г цетилпиридиний бромистого (катионактивный эмульгатор) и 500 г мономера с сомономером, в том числе бутилакрилата 425 г, акрилонитрила 75 г (соотношение компонентов 85 к 15 мас.%). При этом соотношение мономерной и сомономерной фаз к водной фазе составляло 1 к 3 мас. частей. Полученную эмульсию продували инертным газом - азотом, и при температуре 20-30°С облучали гамма излучением 60Со с мощностью дозы 0,05 Гр/с до поглощенной дозы 3,7 кГр. В результате сополимеризации получали акрилатный латекс с количеством коагулюма, не превышающим 1 мас.%. Степень конверсии мономеров не менее 99,8%.

Пример 3

Получение акрилатного латекса БАК К-3

В реактор полимеризатор емкостью 2,5 литра при перемешивании загружали 1600 г дистиллированной воды, 7,5 г цетилпиридиний бромистого (катионактивный эмульгатор) и 400 г мономера с сомономером, в том числе бутилакрилата 300 г, акрилонитрила 100 г (соотношение компонентов 75 к 25 мас.%). При этом соотношение мономерной и сомономерной фаз к водной фазе составляло 1 к 4 мас. частей. Полученную эмульсию продували инертным газом - азотом, и при температуре 20-30°С облучали гамма излучением 60Со с мощностью дозы 0,08 Гр/с до поглощенной дозы 4 кГр. В результате сополимеризации получали акрилатный латекс с количеством коагулюма, не превышающим 1,5 мас.%. Степень конверсии мономеров не менее 99,8%.

Пример 4

Получение акрилатного латекса БАК К-4

В реактор полимеризатор емкостью 2,5 литра при перемешивании загружали 1200 г дистиллированной воды, 18 г цетилпиридиний бромистого (катионактивный эмульгатор) и 800 г мономера с сомономером, в том числе бутилакрилата 525 г, акрилонитрила 275 г (соотношение компонентов 66 к 34 мас.%). При этом соотношение мономерной и сомономерной фаз к водной фазе составляло 1 к 2 мас. частей. Полученную эмульсию продували инертным газом - азотом, и при температуре 20-30°С облучали гамма излучением 60Со с мощностью дозы 0,02 Гр/с до поглощенной дозы 3 кГр. В результате сополимеризации получали акрилатный латекс с количеством коагулюма, не превышающим 2 мас.%. Степень конверсии мономеров не менее 99,8%.

Пример 5

Получение акрилатного латекса БАК К-5

В реактор полимеризатор емкостью 2,5 литра при перемешивании загружали 1700 г дистиллированной воды, 14 г цетилпиридиний хлористого (катионактивный эмульгатор) и 300 г мономера с сомономером, в том числе бутилакрилата 200 г, акрилонитрила 100 г (соотношение компонентов 67 к 33 мас.%). При этом соотношение мономерной и сомономерной фаз к водной фазе составляло 1 к 6 мас. частей. Полученную эмульсию продували инертным газом - азотом, и при температуре 20-40°С облучали гамма излучением 60Со с мощностью дозы 0,07 Гр/с до поглощенной дозы 3,2 кГр. В результате сополимеризации получали акрилатный латекс с количеством коагулюма, не превышающим 2 мас.%. Степень конверсии мономеров не менее 99,8%.

Свойства полученных акрилатных латексов представлены в таблице.

В качестве сравнения представлен промышленно производимый акрилатный латекс «Акронал-290D» - водная дисперсия сополимера эфира акриловой кислоты и стирола (http://www.newchemistry.ru/letter.php?n_id=1501).

Из таблицы видно, что заявляемый катионактивный латекс обладает лучшими коллоидно-химическими и физико-механическими свойствами сополимера.

Показатели качества БАК К-1 БАК К-2 БАК К-3 БАК К-4 БАК К-5 Акронал 1. Коллоидно-химические свойства Внешний вид Жидкость молочно-белого цвета Сухой остаток, мас.% 20 30,2 31,7 42 30,5 50 Заряд латексных частиц + + + + + - Диаметр латексных частиц, нм 80 108 130 80 110 100 Водородный показатель, рН 3,9 3,9 4,5 3,7 4,0 7,5-9,0 Температура пленкообразования, °С 10 20 18 12 15 20 2. Физико-механические свойства сополимера Температура стеклования, °С 5,5 14 10,3 7,5 8,5 22 Водопоглощение, % 2.0 2,6 2,0 2.5 2,3 10 Разрывная прочность пленок, МПа 34 8,5 12,5 25 24,5 7 (Н/мм2) Разрывное удлинение, % 470 640 610 550 580 500

Похожие патенты RU2415152C2

название год авторы номер документа
ВОЛОКНООБРАЗУЮЩИЙ СОПОЛИМЕР АКРИЛОНИТРИЛА И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ 2009
  • Дуфлот Владимир Робертович
  • Китаева Наталья Константиновна
  • Поликарпов Владимир Васильевич
  • Касьянова Екатерина Александровна
  • Савинова Нина Семеновна
RU2422467C2
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КАРБОКСИЛИРОВАННОГО ЛАТЕКСА, КАРБОКСИЛИРОВАННЫЙ ЛАТЕКС И КЛЕЕВАЯ КОМПОЗИЦИЯ НА ЕГО ОСНОВЕ 2017
  • Корыстина Людмила Андреевна
  • Журихина Марина Аполоновна
RU2669837C1
БУТАДИЕН-НИТРИЛЬНЫЙ ЛАТЕКС, ЛАТЕКСНАЯ КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ПОГРУЖНОГО МАКАНИЯ, МАКАНОЕ ИЗДЕЛИЕ 2021
  • Корыстина Людмила Андреевна
RU2771752C1
БУТАДИЕН-НИТРИЛЬНЫЙ ЛАТЕКС, ЛАТЕКСНАЯ КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ПОГРУЖНОГО МАКАНИЯ, МАКАНОЕ ИЗДЕЛИЕ 2021
  • Корыстина Людмила Андреевна
  • Багряшов Сергей Викторович
RU2776174C1
СОСТАВ ПЕРЛАМУТРОВОЙ КРАСКИ ДЛЯ ОТДЕЛКИ ОБОЕВ 2006
  • Поликарпов Владимир Васильевич
  • Дуфлот Владимир Робертович
  • Савинова Нина Семеновна
  • Гаврилова Ольга Николаевна
  • Синельщикова Татьяна Александровна
  • Додонова Светлана Владимировна
RU2318850C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЛАТЕКСОВ 2016
  • Корыстина Людмила Андреевна
  • Рахматуллин Артур Игоревич
  • Никулин Михаил Владимирович
RU2622649C1
ПЛАСТИЗОЛИ НА ОСНОВЕ СТИРОЛ-АКРИЛАТНЫХ ЛАТЕКСНЫХ СОПОЛИМЕРОВ И СПОСОБ ИХ ПОЛУЧЕНИЯ 2006
  • Примаченко Олег Николаевич
  • Павлюченко Валерий Николаевич
  • Гагарина Клавдия Александровна
  • Тюльманков Валерий Петрович
  • Иванчев Сергей Степанович
RU2299892C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЛАТЕКСА 2017
  • Корыстина Людмила Андреевна
RU2676609C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КАТИОННОГО ЛАТЕКСА С ПОЛЫМИ ПОЛИМЕРНЫМИ ЧАСТИЦАМИ 2005
  • Иванчев Сергей Степанович
  • Павлюченко Валерий Николаевич
  • Примаченко Олег Николаевич
  • Сорочинская Ольга Владимировна
RU2278872C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛИМЕРНОГО ЛАТЕКСА ДЛЯ ХИМИКО-ФОТОГРАФИЧЕСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ 1990
  • Богомазов Н.К.
  • Ситдикова Н.Г.
  • Алексейчук И.А.
  • Мошкина Т.М.
SU1746686A1

Реферат патента 2011 года АКРИЛАТНЫЙ ЛАТЕКС И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ

Изобретение относится к способу получения акрилатных латексов. Описан способ получения акрилатного латекса, включающий эмульсионную сополимеризацию акриловых мономеров с этиленовоненасыщенными сомономерами в присутствии эмульгатора, отличающийся тем, что в качестве эмульгатора используют катионактивный эмульгатор цетилпиридиний хлористый или цетилпиридиний бромистый, сополимеризацию проводят под воздействием гамма-излучения мощностью от 0,02 до 0,099 Гр/с до поглощенных доз от 3 до 4 кГр со степенью конверсии мономеров не менее 99,8%. Технический результат - получение агрегативно- и седиментационно-устойчивых катионактивных акрилатных латексов с положительным зарядом латексных частиц. 2 з.п. ф-лы, 1 табл.

Формула изобретения RU 2 415 152 C2

1. Способ получения акрилатного латекса, включающий эмульсионную сополимеризацию акриловых мономеров с этиленовоненасыщенными сомономерами в присутствии эмульгатора, отличающийся тем, что в качестве эмульгатора используют катионактивный эмульгатор цетилпиридиний хлористый или цетилпиридиний бромистый, сополимеризацию проводят под воздействием гамма-излучения мощностью от 0,02 до 0,099 Гр/с до поглощенных доз от 3 до 4 кГр со степенью конверсии мономеров не менее 99,8%.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве катионактивного эмульгатора используют цетилпиридиний хлористый или цетилпиридиний бромистый в водной среде в количестве от 0,5 до 1,5 мас.%.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что сополимеризацию проводят при соотношении мономерной и сомономерной фазы к водной, мас. частей, от 1 к 9 до 1 к 1,5.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2011 года RU2415152C2

US 6461728 B2, 08.10.2002
Роторно-импульсный аппарат 1981
  • Боровский Владимир Рудольфович
  • Лопатин Валерий Викторович
  • Жукотский Эдуард Константинович
  • Пятак Олесь Авдеевич
  • Судаков Юрий Николаевич
SU965493A2
Способ получения стабильных полимерныхлАТЕКСОВ 1979
  • Рожкова Диана Александровна
  • Павлюченко Валерий Николаевич
  • Иванчев Сергей Степанович
SU852879A1
ЛАТЕКСНАЯ СИСТЕМА И СПОСОБ ЕЕ ПРИГОТОВЛЕНИЯ (ВАРИАНТЫ) 1995
  • Бернардус Й.В. Янссен
  • Гейсберт Крон
  • Дирк Крюйтофф
  • Виллемина Г. Саломонс
RU2156775C2

RU 2 415 152 C2

Авторы

Дуфлот Владимир Робертович

Китаева Наталья Константиновна

Поликарпов Владимир Васильевич

Савинова Нина Семеновна

Даты

2011-03-27Публикация

2009-06-03Подача