СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛИВИНИЛАЦЕТАТНОЙ ДИСПЕРСИИ Российский патент 2013 года по МПК C08F118/08 C08F18/08 

Изобретение относится к способу получения поливинилацетатной дисперсии и может быть использовано в химической промышленности.

Известен способ получения поливинилацетатной дисперсии (ПВАД) эмульсионной полимеризацией винилацетата в водной среде в присутствии водорастворимых инициаторов и эмульгаторов при температуре 70…85°C в течении 2…3 часов /Коршак В.В. Технология пластических масс. - М.: Химия, 1985 г. - С 143-146/. Недостатком данного способа является низкая стабильность ПВАД в процессе хранения.

Для увеличения стабильности ПВАД при хранении по окончании или в процессе полимеризации ее пластифицируют.

Известен способ пластифицирования готовой ПВАД дибутилфталатом в количестве 5,0…35,0% от массы поливинилацетата (сухого остатка) [Фрейдин А.С. Полимерные водные клеи. - М.: Химия, 1985. - С.79 - 80]. Недостатком, данного способа пластифицирования, является снижение прочности клеевых соединений на основе ПВАД при равномерном отрыве.

Известен способ получения пластифицированной поливинилацетатной дисперсии [Патент РФ 2083597, 10.07.1997, МПК⁶ C08F 118/08] водоэмульсионной полимеризацией винилацетата в присутствии водорастворимого радикального инициатора персульфата калия, защитного полимерного коллоида - сополимера стирола с малеиновым ангидридом, эмульгатора - бис(алкилполиоксиэтилен)фосфата и дибутилфталата.

Основными недостатками являются многостадийность процесса полимеризации, связанная с необходимостью предварительного получения защитного коллоида - натриевой соли сополимера стирола с малеиновым ангидридом, в которой 0,48…0,52 эквивалента карбоксильных групп нейтрализовано гидроксидом натрия и увеличение продолжительности технологического цикла.

Аналогом является также способ получения дисперсии поливинилацетата путем эмульсионной полимеризации винилацетата в присутствии защитного коллоида - частично омыленного поливинилового спирта, и окислительно-восстановительной инициирующей системы, содержащей перекись водорода, гидроксикарбоновую кислоту типа винной и (0,1-100)×10^-4% (в расчете на массу воды в эмульсии) водорастворимого соединения двух- или трехвалентного железа, например сульфата железа [Заявка Японии 60-226509, 11.11.1985, МПК C08F 118/08].

Недостатками данного способа являются относительная сложность технологии процесса, обусловленная введением гидроксикарбоновых кислот типа винной, двухступенчатым введением винилацетата, перекиси водорода и пластификатора в реакционную смесь, а также необходимость поддержания сравнительно высокой температуры полимеризации - 80…90°C и большая продолжительность процесса - более 6 часов.

Наиболее близким по технической сущности является способ получения поливинилацетатной дисперсии, включающий водно-эмульсионную полимеризацию винилацетата в течение 2,5…3,0 ч при 58…78°C в присутствии поливинилового спирта с применением окислительно-восстановительной инициирующей системы, содержащей монопероксигидрат мочевины в количестве 0,4-1,0% от массы дисперсии в виде 10…40%-ного водного раствора, с последующей пластификацией дисперсии при 25°C в течение 1 часа [Патент РФ 2136701, 10.09.1999, МПК⁷ C08F 118/08]. Недостатками данного способа являются необходимость организации отдельной стадии пластификации дисперсии, что сопровождается большой продолжительностью технологического цикла.

В основу изобретения поставлена задача:

1. Увеличить стабильность ПВАД в процессе хранения;

2. Увеличить прочность клеевых соединений на основе ПВАД при равномерном отрыве;

3. Сократить количество операций при получении ПВАД;

4. Уменьшить продолжительность технологического цикла.

Поставленная задача решается за счет проведения эмульсионной полимеризации винилацетата в присутствии водорастворимого радикального инициатора персульфата калия, эмульгатора стеарата калия и кристаллического глиоксаля или водных растворов на его основе.

Соотношение компонентов, масс.% для получения ПВАД эмульсионной полимеризацией

Винилацетат 14,16 персульфата калия 0,11 глиоксаль кристаллический 0,71 стеарата калия 0,07 вода 84,95

Использование предлагаемого способа позволит увеличить стабильность ПВАД в процессе хранения, увеличить прочность клеевых соединений на основе ПВАД при равномерном отрыве, сократить количество операций и уменьшить продолжительность технологического цикла при получении ПВАД.

Составы и характеристики ПВАД представлены в таблице.

Полимеризацию винилацетата проводят согласно нижеследующих примеров.

Пример 1

В круглодонную трехгорлую колбу, снабженную обратным холодильником, мешалкой, термометром и двумя капельными воронками загружают при работающей мешалке воду (64,95 гр.), стеарат калия (0,07 гр.) и кристаллический глиоксаль (0,71 гр.) при температуре 20…35°C. При непрерывном перемешивании повышают температуру в колбе до 45…50°C и добиваются полного растворения стеарата калия и глиоксаля. Затем к водному раствору стеарата калия и глиоксаля прикапывают винилацетат (14,16 гр.) из капельной воронки с постоянной скоростью в течении 30 минут, и через 5…7 минут после загрузки винилацетата при постоянном перемешивании в колбу вводят персульфат калия (0,11 гр.) предварительно растворенный в (20,00 гр.) воды. После загрузки всех реагентов полимеризацию проводят при непрерывном перемешивании и температуре 60…65°C в течении 2,5 ч. Затем температуру реакционной смеси повышают до 75…80°C и перемешивают еще 30 минут.

Пример 2

В круглодонную четырехгорлую колбу, снабженную обратным холодильником, мешалкой, термометром и двумя капельными воронками загружают при работающей мешалке и температуре 20-35°C воду (64,95 гр.), стеарат калия (0,07 гр.). При непрерывном перемешивании повышают температуру в колбе до 45…50°C до полного растворения стеарата калия. Затем к водному раствору стеарата калия прикапывают винилацетат (14,16 гр.) из капельной воронки с постоянной скоростью в течении 30 минут, и через 5-7 минут после загрузки винилацетата при постоянном перемешивании в колбу вводят персульфат калия (0,11 гр.) предварительно растворенный в (13,70 гр.) воды. Затем в реакционную смесь начинают прикапывать 20%-й водный раствор глиоксаля (7,00 гр.) в течении 10 минут. После загрузки всех реагентов полимеризацию проводят при непрерывном перемешивании и температуре 60…65°C в течении 2,5 ч. Затем температуру реакционной смеси повышают до 75…80°C и перемешивают еще 30 минут.

Технический результат - увеличение стабильности ПВАД в процессе хранения, увеличение прочности клеевых соединений при равномерном отрыве, сокращение количества операций и уменьшение продолжительности технологического цикла при получении ПВАД. Помимо этого следует отметить, что все используемые в предлагаемом способе реагенты производит отечественная промышленность.

Таблица. Способ получения поливинилацетатной дисперсии № Загрузка компонентов, масс.% Свойства ПВАД Свойства клеевого шва Массовая доля сухого остатка, % Осаждение при разбавлении, %, не более Условная вязкость по вискозиметру ВЗ-246, сек., сопло диаметром 4 мм Прочность при равномерном отрыве, МПа Время отверждения, мин   Пример 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2   винилацетат 14,16                     1 персульфат калия 0,11                     глиоксаль 50,00 49,00 0,4 0,4 30 30 1,5 1,2 28 31 кристаллический 0,07                     стеарат калия 0,07                     вода 84,95                     2 винилацетат 14,16                     персульфат калия 0,11                     глиоксаль 52,0 51,50 0,2 0,3 38 34 1,9 1,5 26 28 кристаллический 0,14                     стеарат калия 0,07                     вода 84,95                     3 винилацетат 14,16                     персульфат калия 0,11                     глиоксаль 54,0 53,00 0 0,1 41 37 2,4 1,9 21 25 кристаллический 0,42                       стеарат калия 0,07                     вода 84,95                       винилацетат 14,16                     4 персульфат калия 0,11                     глиоксаль 56,0 55,00 0 0 43 37 2,7 2,2 18 22 кристаллический 0,71                     стеарат калия 0,07                     вода 84,95                     5 винилацетат 14,16                     персульфат калия 0,11                     глиоксаль 0,99 58,0 55,0 0 0 43 38 3,0 2,5 14 18 стеарат калия 0,07                     вода 84,95                    

Изобретение относится к способу получения поливинилацетатной дисперсии и может быть использовано в химической промышленности. Способ получения поливинилацетатной дисперсии (ПВАД) включает эмульсионную полимеризацию винилацетата, полимеризацию проводят в присутствии водорастворимого радикального инициатора персульфата калия, эмульгатора - стеарата калия и кристаллического глиоксаля при соотношении компонентов, мас.%: винилацетат 14,16; персульфат калия 0,11; глиоксаль кристаллический 0,71; стеарат калия 0,07; вода 84,95. Технический результат - увеличение стабильности ПВАД в процессе хранения, хорошая прочность клеевых соединений при равномерном отрыве, сокращение количества операций и уменьшение продолжительности технологического цикла при получении ПВАД. 1 з.п. ф-лы, 1 табл., 5 пр.

1. Способ получения поливинилацетатной дисперсии, включающий эмульсионную полимеризацию винилацетата, отличающийся тем, что полимеризацию проводят в присутствии водорастворимого радикального инициатора персульфата калия, эмульгатора - стеарата калия и кристаллического глиоксаля при соотношении компонентов, мас.%:
винилацетат 14,16 персульфат калия 0,11 глиоксаль кристаллический 0,71 стеарат калия 0,07 вода 84,95

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что для эмульсионной полимеризации винилацетата используется 20%-ный водный раствор глиоксаля.