КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ СТАБИЛИЗАЦИИ ЛАТЕКСА И СПОСОБ ЕЕ ПОЛУЧЕНИЯ Российский патент 2023 года по МПК C08C1/06 C09K15/04 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к области получения синтетических латексов и каучуков эмульсионной полимеризации и может быть использовано в производстве латексов различных назначений, синтетических каучуков и шинной промышленности.

Более конкретно, изобретение относится к композиции для стабилизации латекса, состоящей из ряда компонентов, включающих маслорастворимый антиоксидант, продукт конденсации 2-нафталинсульфокислоты с формальдегидом (лейканол), сульфатированный углеводород С₁₀-С₁₄, моноглицерид жирных кислот С₁₆-С₂₂, неионогенный эмульгатор ароматической природы, натриевую соль алкилбензолсульфокислоты и воду. Изобретение относится также к способу получения вышеуказанной композиции. Кроме того, изобретение относится к стабилизированному латексу, полученному с применением указанной композиции для стабилизации, который характеризуется значением индекса распределения антиоксиданта (Ih), равным не менее 0,3.

Уровень техники

Для окислительной стабилизации латексов различного назначения, как правило, используются маслорастворимые антиоксиданты, которые вводят в состав латекса в виде эмульсии на завершающем этапе получения латекса (после полимеризации, дегазации, концентрации, доведения pH латекса до требуемых значений и т.д.). Для приготовления эмульсии антиоксидантов используют различные эмульгаторы, например: соли жирных и/или канифольных кислот, лаурилсульфат натрия, неонол и т.д. Однако, поскольку эмульсии не являются термодинамически стабильными структурами, они склонны к постепенному разрушению и расслоению. Нестабильность эмульсии антиоксиданта приводит к нарушению дозировки антиоксиданта в латекс при длительных процессах, а также к неравномерному распределению антиоксиданта в полимере, поскольку антиоксидант отслаивается и скапливается в верхних слоях, в то время как нижние слои латекса оказываются обеднены антиоксидантом.

В заявке US5196142A (CIBA GEIGY CORP (US), 23.03.1993) описывается устойчивая при хранении система для стабилизации дисперсий полимеров, состоящая из а) от 10 до 80 мас. % одного или нескольких антиоксидантов, б) от 0,25 до 10 мас. % поверхностно-активного вещества в форме соли жирной кислоты формулы R-COOY, где представляет собой C₃-C₁₈-алкил с прямой или разветвленной цепью или C₃-C₁₈-алкенил с прямой или разветвленной цепью, или R представляет собой фенил (C₃-C₁₈) алкил, а Y представляет собой щелочной металл, причем соль получают in situ из жирной кислоты, в) от 0,25 до 10 мас. % вспомогательного поверхностно-активного вещества в форме спирта общей формулы R'-OH, где R' представляет собой C₄-C₁₉-алкил с линейной или разветвленной цепью или C₄-C₁₉-алкенил с прямой или разветвленной цепью или фенил-(C₄-C₁₉)-алкил, и d) воды в количестве, необходимом для достижения суммарного значения компонентов системы 100 мас. %.

Из заявки US5116534A (CIBA GEIGY CORP (US), 26.05.1992) известны устойчивые при хранении стабилизирующие системы, в виде неосажденных эмульсий, содержащие: а) от 10 до 40 мас. %, в расчете на эмульсию, антиоксидантов, включающих (А) фенольные антиоксиданты, а также антиоксиданты из ряда, включающего (В) сложные эфиры тиодипропионовой кислоты или/и (С) органические фосфиты, б) от 0,25 до 10 мас. %, в расчете на эмульсию, поверхностно-активного вещества формулы R-COOY, в которой R представляет собой алкил с 3-18 атомами углерода, алкенил с 3-18 атомами углерода или фенил-C₃-C₁₈ алкил и Y представляет собой щелочной металл, в) от 0,25 до 10 мас. %, в расчете на эмульсию, спирта формулы R'-OH, в котором R' представляет собой алкил с 4-19 атомами углерода, алкенил с 4-19 атомами углерода или фенил-C₄-C₁₉ алкил, и г) воду в количестве до суммарной массы эмульсии 100%.

При этом общим недостатком данных изобретений является сложность перекачки кремообразных субстанций в масштабах производства, а также ограниченный диапазон pH стабилизируемых латексов, поскольку для латексов с рН более 13 и ниже 8 этот способ не подходит, так как за пределом диапазона рН=8-13 происходит разрушение эмульсии.

В заявке US3962123A (CIBA GEIGY CORP (US), 08.06.1976) раскрыт способ получения устойчивой дисперсии фенольных антиоксидантов, содержащей a) от 10 до 80 мас.%, в расчете на массу всей дисперсии, соединения формулы (I),

(I)

в которой R представляет собой Н или низший алкил, х имеет целое значение от 0 до 6 включительно, и у имеет целое значение от 6 до 30 включительно; и б) от 2 до 30 мас.%, в расчете на массу соединения (I), мыла жирной кислоты, образованного из жирной кислоты и основания, или c) от 1 до 30 мас.%, в расчете на массу соединения (I), неионогенного или анионогенного поверхностно-активного вещества; и д) воду.

Недостатками данного способа являются ограниченный диапазон pH стабилизируемых латексов и необходимость сплавления компонентов.

В заявке US5059347A (CIBA GEIGY CORP (US), 22.10.1991) раскрыта система эмульгаторов, применимая для формирования стабилизирующей композиции, состоящая а) от 10 до 80 мас.%, в расчете на эмульсию, одного или нескольких антиоксидантов, б) от 0,25 до 10 мас.%, в расчете на эмульсию, поверхностно-активного вещества в форме соли жирной кислоты формулы R-COOY, где R представляет собой C₃-C₁₈-алкил с прямой или разветвленной цепью или C₃-C₁₈-алкенил с линейной или разветвленной цепью или представляет собой фенил-(C₃-C₁₈)-алкил, а Y представляет собой щелочной металл, соль которого получают in situ из жирной кислоты, в) от 0,25 до 10 мас.%, в расчете на эмульсию вспомогательного поверхностно-активного вещества в форме спирта общей формулы R'-OH, где R 'представляет собой линейную или разветвленную цепь C₄-C₁₉-алкил или разветвленную C₄-C₁₉-алкенил или фенил-(C₄-C₁₉)-алкил, и d) воду до суммарной массы системы эмульгаторов в 100%.

Недостатком данной системы является как ограниченность диапазона pH стабилизируемого латекса, так и кремообразная субстанция, что повышает нагрузку на насосы в производственных условиях.

В заявке US2011196082A1 (BASF SE (DE), 11.08.2011) описана стабилизирующая система, полученная на основе композиции эмульгаторов, в которую входят анионные поверхностно-активные вещества и спирты, что позволяет добиться нужной реологии и текучести.

Недостатком данного способа является ограниченный диапазон pH стабилизируемого латекса, а также применение поливинилового спирта, вследствие чего требуется отдельная технологическая стадия для приготовления его раствора.

В заявке WO0123498A1 (BASF AG (DE), 05.04.2001) раскрыт способ получения стабилизирующих дисперсий, содержащих a) диспергатор - щелок, b) по меньшей мере, одно поверхностно-активное соединение, c) необязательно, по меньшей мере, один фенольный антиоксидант, d) необязательно, по меньшей мере, один серу- или фосфорсодержащий стабилизатор, е) необязательно, дополнительные вспомогательные вещества и/или добавки.

Недостатком данного изобретения является непродолжительная устойчивость к расслоению.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к описываемому изобретению является техническое решение, предложенное в патенте US7691927 (CHEMTURA EUROP GMBH (CH), 06.04.2010), где описан способ стабилизации природного или синтетического органического полимера или сополимера, полученного из латекса или эмульсии полимера или сополимера на водной основе, включающий добавление к последующему составу или эмульсии перед коагуляцией полимера или сополимера по существу безводной самоэмульгирующейся жидкой стабилизирующей смеси, содержащей (а) фосфитный или фосфонитный стабилизатор; (б) фенольный антиоксидант и (в) эмульгирующий агент.

Недостатком данного способа является необходимость введения дополнительной стадии приготовления маточной эмульсии.

Сущность Изобретения

Таким образом, задачей настоящего изобретения является устранение проблемы нестабильности и расслоения эмульсий антиоксидантов, применяемых для стабилизации латексов различных назначений, при сохранении или улучшении их желательной реологии и текучести.

Технический результат настоящего изобретения заключается в получении композиции для стабилизации латекса, обладающей повышенной устойчивостью к расслоению (период полурасслоения составляет не менее суток) и обеспечивающей равномерное распределение антиоксиданта в латексах, что в свою очередь существенно продлевает стабильность и сроки хранения латекса, полученного с добавлением такой композиции.

Поставленная задача решается и желаемый технический результат достигается посредством получения композиции для стабилизации латекса, состоящей из компонентов А-G, взятых в массовом соотношении А : В : С : D : E : F : G=(18,4-65,2) : (0,2-0,6) : (0,2-0,6) : (0,8-2,4) : (0,2-0,6) : (0,2-0,6) : (30,0-80,0), причем суммарное значение компонентов составляет 100 мас. частей. При этом А представляет собой маслорастворимый антиоксидант, В - продукт конденсации 2-нафталинсульфокислоты с формальдегидом (лейканол), С - сульфатированный углеводород с длиной цепи С₈-С₁₆, D - моноглицерид жирных кислот с длиной цепи С₈-С₂₂, Е - неионогенный эмульгатор ароматической природы, F - натриевую соль алкилбензолсульфокислоты, G - воду.

Указанная композиция может быть получена с помощью способа по настоящему изобретению, включающему стадии: 1) перемешивания компонентов D и A в подходящей емкости при комнатной температуре или умеренном нагревании до полного растворения; 2) перемешивания компонентов В, С, Е, F и G в другой емкости при комнатной температуре до полного растворения; 3) введения раствора, полученного на стадии 1), в раствор, полученный на стадии 2) при постоянном перемешивании; 4) перемешивания полученной смеси при комнатной температуре до получения однородной композиции.

Настоящее изобретение также раскрывает латекс, полученный с добавлением композиции для стабилизации согласно настоящему изобретению, который характеризуется значением индекса распределения антиоксиданта (Ih), равным не менее 0,3. При этом индекс распределения антиоксиданта (Ih) определен по формуле

Ih=C1/C2,

где С1 - концентрация антиоксиданта в придонной области мерного цилиндра с латексом, С2 - концентрация антиоксиданта в самой верхней части мерного цилиндра с латексом, после гомогенизации и отстаивания в течение 24 часов, где мерный цилиндр соответствует 2-250-2 по ГОСТ 1770-74.

Краткое описание чертежей

На фигуре 1 показана зависимость процента воды, отделившейся в композиции для стабилизации, от времени.

Подробное описание изобретения

Техническая задача настоящего изобретения по устранению проблемы нестабильности и расслоения эмульсии антиоксидантов решается посредством получения композиции для стабилизации латексов, представляющей собой смесь компонентов А, B, C, D, E, F и G, взятых в следующем массовом соотношении:

А : В : С : D : E : F : G=(18,4-65,2) : (0,2-0,6) : (0,2-0,6) : (0,8-2,4) : (0,2-0,6) : (0,2-0,6) : (30,0-80,0),

причем суммарное значение компонентов составляет 100 мас. частей.

Используемые компоненты А, B, C, D, E, F и G более подробно описаны ниже.

Компонент А: маслорастворимый антиоксидант

В соответствии с настоящим изобретением антиоксидант выбирается исходя из требований, предъявляемых к конечному назначению латекса. Например, для каучуковых латексов применяют антиоксиданты в жидком агрегатном состоянии, для товарных латексов применяют твердые антиоксиданты в виде дисперсий. Широко распространено применение антиоксидантов на основе фенолов, стерически затрудненных фенолов, производных дифениламинов, фосфорорганических соединений, тиоэфиров и др., основным назначением которых является подавление процессов взаимодействия образовавшихся перекисных радикалов с ненасыщенными связями полимеров.

Предпочтительно применяют маслорастворимые антиоксиданты фенольной природы, в частности такие как: 2,6-ди-трет-бутил-4-метилфенол, 6-трет-бутил-2,4-диметилфенол, 2,4,6-три-трет-бутилфенол, 4,6-бис-(трет-бутил)-о-крезол, 4,6-бис-(октилтиометил)-о-крезол, и т.п., наиболее предпочтительно - с температурой плавления не выше 15°С. например, 4,6-бис-(октилтиометил)-о-крезол. Антиоксидант с температурой плавления выше 15ºС может частично кристаллизоваться, что может приводить к его неравномерному распределению в латексе.

Одним из наиболее предпочтительных маслорастворимых антиоксидантов является 4,6-бис-(октилтиометил)-о-крезол.

Массовая доля антиоксиданта в составе композиции для стабилизации составляет от 18,4 до 65,2 мас. ч., предпочтительно 30,0-50,0 мас. ч., наиболее предпочтительно - 40,0 мас. ч. (на 100,0 мас. ч. всей смеси). Приближение к верхней границе содержания антиоксиданта в составе композиции может привести к обращению фаз, т.е. эмульсия масло-в-воде перейдет в эмульсию вода-в-масле, что негативно скажется на распределении антиоксиданта в конечном латексе. Снижение доли антиоксиданта ведет к увеличению общей дозировки композиции в латекс для сохранения доли содержания антиоксиданта в готовой продукции, что в целом невыгодно в технологических процессах.

Компонент В: продукт конденсации 2-нафталинсульфокислоты с формальдегидом (лейканол)

Продукт поликонденсации 2-нафталинсульфокислоты с формальдегидом (лейканол) представляет собой смесь полимеров с молекулярной массой в диапазоне 50-30000 г/моль, предпочтительно 1500-4000 г/моль. Меньшие или большие значения молекулярной массы снижают устойчивость композиции вследствие худшей сорбируемости на поверхности коллоидных частиц. Содержание лейканола в составе композиции находится в диапазоне от 0,2 до 0,6 мас. ч., наиболее предпочтительно составляет около 0,4 мас. ч.. Меньшая массовая доля лейканола в композиции приводит к уменьшению термомеханической стабильности из-за недостаточной концентрации вещества. Увеличение содержания лейканола нецелесообразно, так как это приводит к перерасходу вещества.

Компонент С: сульфатированный углеводород с длиной цепи С₁₀-С₁₄

Сульфатированный углеводород, применяемый согласно настоящему изобретению, представляет собой поверхностно-активное вещество (ПАВ), образующееся при сульфатировании алканов серной кислотой или ее ангидридом с последующей нейтрализацией щелочью или ее солью, например, децилсульфат натрия, лаурилсульфат натрия, миристилсульфат натрия, пальмитилсульфат натрия и т.д., а также их изомеры и смеси. Согласно настоящему изобретению предпочтительная длина цепи сульфатированного углеводорода составляет 8-16 атомов углерода, наиболее предпочтительно - 12 (лаурилсульфат натрия). Меньшее или большее число углеродных атомов приводит к увеличению критической концентрации мицеллообразования (ККМ) эмульгатора и, как следствие, большему расходу данного компонента. Массовая доля сульфатированного углеводорода в составе композиции составляет 0,2-0,6 мас. ч., наиболее предпочтительно около 0,4 мас. ч. Меньшая дозировка снижает содержание эмульгаторов, обеспечивающих образование эмульсии масло-в-воде и, как следствие, стабильность всей эмульсии. Большая дозировка приводит к общему увеличению содержания эмульгаторов в композиции и перерасходу компонента.

Компонент D: моноглицерид жирных кислот с длиной цепи С₈-С_22.

Моноглицерид жирных кислот, применяемый согласно настоящему изобретению, представляет собой продукт взаимодействия глицерина и жирных кислот, например, глицерилмонокаприлат, глицерилмонокапринат, глицерилмонокапронат, глицерилмонолаурат, глицерилмономиристат, глицерилмонопальмитат, глицерилмоностеарат, глицерилмоноолеат, глицерилмонолинолеат и т.д., а также их изомеры и смеси. Согласно настоящему изобретению предпочтительно применяют насыщенные жирные кислоты, наиболее предпочтительно - насыщенные жирные кислоты с длиной цепи 16-20 атомов углерода. Использование ненасыщенных жирных кислот или кислот с меньшей или большей длиной углеродной цепи дает менее стабильные эмульсии. Массовая доля моноглицеридов в композиции составляет от 0,8 до 2,4 мас. ч., предпочтительно - 1,2-1,8 мас. ч., наиболее предпочтительно около 1,6 мас. ч. Меньшая дозировка моноглицерида снижает стабильность эмульсии по причине недостаточности концентрации данного эмульгатора, концентрирующегося, преимущественно, в низкополярной фазе. Избыток моноглицерида приводит к превышению содержания в композиции веществ с низкой полярностью и, как следствие, к расслоению всей композиции.

Компонент E: неионогенный эмульгатор ароматической природы.

Неионогенный эмульгатор ароматической природы представляет собой техническую смесь изомеров оксиэтилированных алкилфенолов. Например, это могут быть орто-, пара-, метаизомеры и изомеры по алкильным фрагментам (поли)оксиэтиленгексилфенола, (поли)оксиэтиленгептилфенола, (поли)оксиэтиленоктилфенол, (поли)оксиэтиленнонилфенола, (поли)оксиэтилендецилфенола, (поли)оксиэтиленундецилфенола, (поли)оксиэтилендодецилфенола и т.д. Предпочтительно в композициях по настоящему изобретению применяют (поли)оксиэтилнонилфенолы, наиболее предпочтительно применяют (поли)оксиэтилнонилфенолы с числом оксиэтильных групп 12. Массовая доля компонента Е выбирается в диапазоне 0,2-0,6 мас. ч., наиболее предпочтительно около 0,4 мас. ч. Дозировка подбирается эмпирическим путем, при этом меньшее содержание неионогеного эмульгатора снижает время полурасслоения эмульсии за счет уменьшения синергетического эффекта, а избыток ведет к перерасходу эмульгатора данного типа.

Компонент F: натриевая соль алкилбензолсульфокислоты.

В качестве компонента F применяют изомеры и смеси изомеров натриевых солей алкилбензолсульфокислот, таких как бутилбензосульфонат натрия, пентилбензосульфонат натрия, гексилбензосульфонат натрия, гептилбензосульфонат натрия, октилбензосульфонат натрия, нонилбензосульфонат натрия, децилбензосульфонат натрия, ундецилбензосульфонат натрия, додецилбензосульфонат натрия, тридецилбензосульфонат натрия, тетрадецилбензосульфонат натрия, пентадецилбензосульфонат натрия, гексадецилбензосульфонат натрия, гептадецилбензосульфонат натрия, октадецилбензосульфонат натрия и т.д., а также их изомеры и смеси. В соответствии с настоящим изобретением предпочтительно применять додецилбензосульфонат. Массовая доля сульфатированного эмульгатора в составе композиции составляет 0,2-0,6 мас. ч., наиболее предпочтительно около 0,4 мас. ч. Дозировка подбирается аналогично компоненту С ввиду схожести природы веществ (сульфатированные производные углеводородов).

Компонент G: вода

В соответствии с настоящим изобретением применяют воду в количестве 80-30 мас. ч. на 100,0 мас. ч. всей композиции, наиболее предпочтительно около 56,8 мас. ч.. Меньшая массовая доля воды приводит к повышенной вязкости системы, что затрудняет дозирование и перемешивание. Большее содержание воды приводит к снижению концентрации активного вещества (антиоксиданта), что технологически нецелесообразно. В соответствии с настоящим изобретением применяемая вода предпочтительно представляет собой умягченную воду.

Способ получения композиции для стабилизации латекса по настоящему изобретению осуществляют следующим образом: взвешивают расчетные навески выбранного моноглицерида жирных кислот (D) и антиоксиданта (A), помещают в подходящую емкость (например, стеклянный стакан) и перемешивают при комнатной температуре до полного растворения (при визуальном контроле). Перемешивание может осуществляться со скоростью не менее 200 об/мин. на магнитной или верхнеприводной мешалке. Время растворения моноглицеридов составляет от 15 минут до 1 часа, для более быстрого растворения допускается небольшое нагревание до приблизительно 40°С. Оставшиеся компоненты взвешивают и растворяют в необходимом количестве воды в другой емкости посредством перемешивания при комнатной температуре. Скорость перемешивания может составлять 200 об/мин. и выше, а время перемешивания может составлять 5-10 минут. Не прекращая перемешивания, в емкость с водным раствором компонентов вводят раствор моноглицерида в антиоксиданте, например в течение 1-5 минут со скоростью приблизительно 50 мл/мин., и перемешивают при комнатной температуре, например в течение еще 5-10 минут. Рекомендуется полученную эмульсию дополнительно диспергировать на механическом диспергаторе в течение 15 минут при комнатной температуре со скоростью 10000 оборотов в минуту. Полученная смесь должна быть однородной, без сгустков и комочков.

Полученная композиция для стабилизации превосходна для стабилизации латексовразличного назначения (лптексов -полупродуктов производства эмульсионных каучуков и латексов товарного назначения). . В частности, она пригодна для стабилизации латексов, полученных эмульсионной сополимеризацией сопряженных диенов, мономеров виниларилового ряда, α-ненасыщенных кислот и их производных (ангидридов, амидов, нитрилов, эфиров, хлорзамещенных кислот и т.д.), проводимой в реакторах непрерывного, периодического или полупериодического действия, в присутствии эмульгаторов (анионных, амфотерных, неионогенных), при необходимости - регуляторов молекулярной массы и инициаторов различной природы (пероксиды, гидропероксиды, водорастворимые соли персульфатного типа), где эмульсия компонентов полимеризации характеризуется значением pH в диапазоне 2-13 и массовой долей сухого вещества 10-75%.

Стабилизирующая композиция может быть получена с применением различных эмульгаторов как индивидуально, так и в смеси. В зависимости от вида эмульгатора и его дозировки меняется скорость расслоения композиции, что и обуславливает ее эксплуатационные качества. Приемлемым считается время начала отделения водной фазы не менее часа, а период полурасслоения - не менее суток (см. Таблицу 1).

Композицию для стабилизации по настоящему изобретению применяют следующим образом. По завершении процесса полимеризации латексы могут быть дополнительно подвергнуты дегазации и/или концентрации, после чего проводят введение стабилизирующей композиции в латекс механическим примешиванием в течение 20-30 минут. Затем в латекс, при необходимости, могут быть введены функциональные добавки.

Стабилизированный латекс, полученный с применением композиции для стабилизации, характеризуется значением индекса распределения антиоксиданта (Ih), равным не менее 0,3. Индекс распределения антиоксиданта (Ih) определяется по формуле

Ih=C1/C2,

где С1 - концентрация антиоксиданта в придонной области мерного цилиндра с латексом, С2 - концентрация антиоксиданта в самой верхней части мерного цилиндра с латексом, после гомогенизации и отстаивания в течение 24 часов, где мерный цилиндр соответствует исполнению 2-250-2 по ГОСТ 1770-74.

Композицию для стабилизации по настоящему изобретению можно применять для стабилизации латексов различной природы и назначений, например, карбоксилированных латексов, применяемых для пропитки нетканых материалов, для изготовления красок и грунтовых покрытий; нитрильных латексов, применяемых для производства перчаток и т.д.. В частности, она пригодна для стабилизации латексов, выбранных из группы, включающей бутадиен-стирольный латекс, бутадиен-нитрильный латекс, акрилатный латекс, винилацетатный латекс, в том числе карбоксилированные бутадиен-стирольные, бутадиен-нитрильные, акрилатные и винилацетатные латексы.

Осуществление Изобретения

Методы испытаний:

1). Анализ периода полурасслоения эмульсии антиоксиданта выполняется следующим образом: 200 мл свежеприготовленной эмульсии антиоксиданта наливают в стеклянный цилиндр, объемом 250 мл, в исполнении 2-250-2, по ГОСТ 1770-74, закрывают притертой стеклянной пробкой и замеряют время, за которое при комнатной температуре отделится половина всего количества антиоксиданта. В ходе измерения также может быть оценена скорость расслоения системы, которая не является линейной величиной и рассчитывается как количество отделившейся жидкости, выраженное в процентах от общей массы, в определенный момент времени.

2). Анализ массовой доли сухого вещества выполняется при помощи прибора для измерения влажности. Взвешивают пробу образца, массой 0,5-1,0 г, затем сушат в течение 10-30 минут при температуре 150-200 градусов, после чего снова взвешивают. Отношение конечной массы к исходной дает массовую долю сухого вещества.

3). Анализ показателя кислотности выполняется при помощи прибора для измерения pH. Процесс измерения автоматизирован: электроды погружаются в исследуемый образец и фиксируется отображенное значение.

4). Индекс распределения рассчитывают как отношение значения придонной концентрации антиоксиданта к значению концентрации в приповерхностной области после гомогенизации и отстаивания стабилизированного латекса в цилиндре исполнения 2-250-2 в течение 24 часов. Концентрация может быть определена любым методом, в т.ч. фотометрическим, хроматографическим и т.д.

Сущность предлагаемого технического решения иллюстрируется приведенными ниже примерами конкретного исполнения, которые служат лишь для иллюстрации настоящего изобретения, но не для ограничения объема притязаний. Специалистам в данной области будет ясно, что заявляемое изобретение определяется только формулой изобретения и ее эквивалентами.

Пример 1 (сравнительный)

Навески из 8 г эмульгатора лаурилсульфата натрия, 100 г антиоксиданта 4,6-бис-(октилтиометил)-о-крезола и 142 г воды помещали в стеклянный стакан объемом 500 мл и перемешивали на магнитной мешалке со скоростью 200 об./мин. при комнатной температуре в течение 20 минут, после чего еще 20 минут диспергировали со скоростью 10 000 оборотов в минуту. В другой стеклянный стакан объемом 1000 мл помещали 500 мл бутадиен-стирольного латекса СКС-30 АРК с массовой долей сухого вещества 20%, приливали 0,875 г эмульсии антиоксиданта и перемешивали с помощью магнитной мешалки в течение 30 минут со скоростью 200 об/мин при комнатной температуре. 200 мл эмульсии антиоксиданта помещали в стеклянный цилиндр на 250 мл, в исполнении 2-250-2 в соответствии с ГОСТ 1770-74, закрывали притертой стеклянной пробкой и замерили время, за которое отделилась половина всего количества антиоксиданта (замеряли по мерной шкале). 200 мл стабилизированного латекса помещали в аналогичный цилиндр и оставляли на сутки при комнатной температуре. По истечении 24 часов отбирали пипеткой пробу в приповерхностной и придонной частях цилиндра. Проводили хроматографический анализ массовой доли антиоксиданта в пробах латекса и рассчитывали индекс распределения как отношение концентрации в придонной области к концентрации в приповерхностной.

Пример 2 (по изобретению)

100 г антиоксиданта 4,6-бис-(октилтиометил)-о-крезола (компонент A) помещали в стеклянный стакан объемом 250 мл, присыпали 4 г моноглицерида стеариновой кислоты (компонент D) и перемешивали при комнатной температуре со скоростью 200 об/мин. на магнитной мешалке до полного растворения. Время перемешивания составляло 50 минут. В другой стеклянный стакан объемом 500 мл наливали 142 г воды (компонент G), добавили 1 г лаурилсульфата натрия (компонент C), 1 г неонола (компонент E), 1 г сульфонола (компонент F), 1 г лейканола (компонент B) и перемешивали на магнитной мешалке при комнатной температуре со скоростью 200 об/мин. в течение 5 минут. Затем, не прекращая перемешивания, в стакан с водным раствором эмульгаторов вливали тонкой струйкой раствор моноглицерида в антиоксиданте и продолжали перемешивание при комнатной температуре еще 10 минут. Полученную композицию помещали в емкость для диспергирования и диспергировали в течение 20 минут при 10 000 об/мин. По окончании процесса в стеклянный стакан объемом 1000 мл помещали 500 мл бутадиен-стирольного латекса СКС-30 АРК с массовой долей сухого вещества 20%, добавляли 0,875 г стабилизирующей композиции и перемешивли с помощью магнитной мешалки в течение 30 минут со скоростью 200 об./мин. при комнатной температуре. 200 мл композиции помещали в стеклянный цилиндр на 250 мл, в исполнении 2-250-2 в соответствии с ГОСТ 1770-74, закрывали притертой стеклянной пробкой и замеряли время, за которое отделилась половина всего количества антиоксиданта (замеряли по мерной шкале). 200 мл стабилизированного латекса помещали в аналогичный цилиндр и оставляли на сутки при комнатной температуре. По истечении 24 часов отбирали пипеткой пробу в приповерхностной и придонной частях цилиндра, проводили хроматографический анализ массовой доли антиоксиданта и рассчитывали индекс распределения как отношение концентрации в придонной области к концентрации в приповерхностной. Полученные результаты представлены в таблице 2.

Пример 3

Композицию получали аналогично примеру 2. В качестве маслорастворимого антиоксиданта использовали 2,6-ди-трет-бутил-4-метилфенол, а в качестве сульфатированного эмульгатора ароматической природы - тетрадецилбензосульфонат натрия. Дозировки компонентов и полученные результаты представлены в таблице 2.

Пример 4

Композицию получали аналогично примеру 2. В качестве сульфатированного углеводорода использовали децилсульфат натрия. Дозировки компонентов и полученные результаты представлены в таблице 2.

Пример 5

Композицию получали аналогично примеру 2. В качестве моноглицерида жирных кислот использовали смесь (1:1) глицерилмономиристата, и глицерилмонопальмитата. Дозировки компонентов и полученные результаты представлены в таблице 2.

Пример 6

Композицию получали аналогично примеру 2. В качестве неионогенного эмульгатора ароматической природы использовали (поли)оксиэтиленундецилфенол с числом оксиэтильных групп - 14. Дозировки компонентов и полученные результаты представлены в таблице 2.

Пример 7 (сравнительный)

Композицию получали аналогично примеру 2. В качестве моноглицерида жирных кислот использовали глицерилмонокаприлат, а в качестве неионогенного эмульгатора ароматической природы - (поли)оксиэтиленундецилфенол с числом оксиэтильных групп - 8. Дозировки компонентов и полученные результаты представлены в таблице 2.

Пример 8 (сравнительный)

Композицию получали аналогично примеру 2. В качестве сульфатированного углеводорода использовали пальмитилсульфат натрия, а в качестве маслорастворимого антиоксиданта - 2,4,6-три-трет-бутилфенол. Дозировки компонентов и полученные результаты представлены в таблице 2.

Пример 9 (сравнительный)

Композицию получали аналогично примеру 2. В качестве сульфатированного эмульгатора ароматической природы использовали октабензосульфонат натрия, а в качестве моноглицерида жирных кислот - глицерилмоноолеат. Дозировки компонентов и полученные результаты представлены в таблице 2.

Пример 10 (сравнительный)

Композицию получали аналогично примеру 2. В качестве сульфатированного углеводорода использовали октилсульфат натрия, а в качестве неионогенного эмульгатора ароматической природы - (поли)оксиэтиленгептилфенол с числом оксиэтильных групп - 6. Дозировки компонентов и полученные результаты представлены в таблице 2.

Пример 11

Композицию получали аналогично примеру 2. В качестве маслорастворимого антиоксиданта использовали 2,6-ди-трет-бутил-4-метилфенол, в качестве сульфатированного эмульгатора ароматической природы применяли (поли)оксиэтилнонилфенолы с числом оксильных групп 12. Дозировки компонентов и полученные результаты представлены в таблице 2.

Пример 12

Композицию получали аналогично примеру 11. В качестве сульфатированного углеводорода использовали пальмитилсульфат натрия. Дозировки компонентов и полученные результаты представлены в таблице 2.

Пример 13

Композицию получали аналогично примеру 11. В качестве сульфатированного углеводорода использовали миристилсульфат натрия. Дозировки компонентов и полученные результаты представлены в таблице 2.

Пример 14

Композицию получали аналогично примеру 11. В качестве сульфатированного углеводорода использовали децилсульфат натрия. Дозировки компонентов и полученные результаты представлены в таблице 2.

Пример 15

Композицию получали аналогично примеру 2. В качестве натриевой соли алкилбензолсульфокислоты применяли додецилбензосульфонат. Дозировки компонентов и полученные результаты представлены в таблице 2.

Таблица 1

Скорость начала отделения водной фазы и время полурасслоения

Эмульгатор Дозировка, % Время начала отделения водной фазы, мин. Время полурасслоения эмульсии, ч. Моноглицерид стеариновой кислоты 0,1 <1 <1 1,0 <1 <1 10 <1 <1 Неонол 0,1 <1 <1 1,0 5 8 10 40 19 Сульфонол 0,1 <1 <1 1,0 3 7 10 15 15 Калиевые соли жирных кислот 0,1 <1 <1 1,0 3 3 10 60 5 Лаурилсульфат натрия 0,1 <1 <1 1,0 10 8 10 100 24 Композиция эмульгаторов в соответствии с изобретением 0,1 <1 2 1,0 300 12 10 >480 >48

Как видно из данных таблицы, ни один из эмульгаторов, входящих в состав композиции, при индивидуальном использовании не позволяет достичь результатов, получаемых при применении композиции. Наиболее эффективным и широко применяемым индивидуальным эмульгатором является лаурилсульфат натрия, что позволяет принять его как стандарт/маркер для сравнения и оценки показателей.

При сравнении количеств отделившейся воды через определенные промежутки времени также отмечено существенное увеличение времени стабильности эмульсии. Как можно видеть на фиг. 1, скорость отделения водной фазы за единицу времени (скорость расслоения системы) существенно снижается для композиций по настоящему изобретению по сравнению с использованием вышеупомянутого индивидуального эмульгатора - лаурилсульфата натрия.

Данные, представленные в таблице 2, демонстрируют, что период полурасслоения составляет не менее суток, а, следовательно, композиция для стабилизации латекса согласно настоящему изобретению обладает повышенной устойчивостью к расслоению.

Латекс, полученный с применением композиции для стабилизации по настоящему изобретению, имеет значение индекса распределения антиоксиданта (Ih), равным не менее 0,3, что говорит о равномерном распределении антиоксиданта в латексе. Как следствие, антиоксидант не отслаивается и не концентрируется в верхних слоях латекса.

Настоящее изобретение относится к области получения синтетических латексов и каучуков эмульсионной полимеризации и может быть использовано в производстве латексов различных назначений, СК и шинной промышленности. Описана композиция для стабилизации латекса, состоящая из компонентов А-G, взятых в массовом соотношении А:В:С:D:E:F:G=(18,4-65,2):(0,2-0,6):(0,2-0,6):(0,8-2,4):(0,2-0,6):(0,2-0,6):(30,0-80,0), причем суммарное значение компонентов составляет 100 масс. частей, где А представляет собой маслорастворимый антиоксидант, В представляет собой продукт конденсации 2-нафталинсульфокислоты с формальдегидом (лейканол), С - сульфатированный углеводород с длиной цепи С8-С16, D - моноглицерид жирных кислот с длиной цепи С8-С22, Е - неионогенный эмульгатор ароматической природы, F - натриевую соль алкилбензолсульфокислоты, G является водой. Способ получения композиции для стабилизации латекса включает следующие стадии: 1) перемешивание компонентов D и A в подходящей емкости при комнатной температуре или умеренном нагревании до температуры не выше чем приблизительно 40°С до полного растворения; 2) перемешивание компонентов В, С, Е, F и G в другой емкости при комнатной температуре до полного растворения; 3) введение раствора, полученного на стадии 1), в раствор, полученный на стадии 2), при постоянном перемешивании; 4) перемешивание смеси со стадии 3) при комнатной температуре до получения однородной композиции. Также описаны стабилизированный латекс, содержащий вышеуказанную композицию для стабилизации латекса, характеризующуюся периодом полурасслоения не менее 1 суток, и способ получения данного стабилизированного латекса. Технический результат - получение композиции для стабилизации латекса, обладающей повышенной устойчивостью к расслоению (период полурасслоения - не менее суток) и обеспечивающей равномерное распределение антиоксиданта в латексах, что в свою очередь существенно продлевает стабильность латекса и сроки его хранения. 4 н. и 23 з.п. ф-лы, 15 пр., 2 табл., 1 ил.

1. Композиция для стабилизации латекса, состоящая из компонентов А-G, взятых в массовом соотношении А:В:С:D:E:F:G=(18,4-65,2):(0,2-0,6):(0,2-0,6):(0,8-2,4):(0,2-0,6):(0,2-0,6):(30,0-80,0), причем суммарное значение компонентов составляет 100 масс. частей, где А представляет собой маслорастворимый антиоксидант, В представляет собой продукт конденсации 2-нафталинсульфокислоты с формальдегидом (лейканол), С - сульфатированный углеводород с длиной цепи С₈-С₁₆, D - моноглицерид жирных кислот с длиной цепи С₈-С₂₂, Е - неионогенный эмульгатор ароматической природы, F - натриевую соль алкилбензолсульфокислоты, G является водой.

2. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что в качестве компонента А применяют маслорастворимые антиоксиданты фенольной природы, предпочтительно такие как: 2,6-ди-трет-бутил-4-метилфенол, 6-трет-бутил-2,4-диметилфенол, 2,4,6-три-трет-бутилфенол, 4,6-бис-(трет-бутил)-о-крезол или 4,6-бис-(октилтиометил)-о-крезол.

3. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что в качестве компонента А применяют маслорастворимые антиоксиданты фенольной природы с температурой плавления не выше 15°С.

4. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что в качестве компонента А применяют 4,6-бис-(октилтиометил)-о-крезол.

5. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что компонент А применяют в количестве от 30,0 до 50,0 мас. ч. в расчете на 100,0 мас. ч. композиции.

6. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что компонент А применяют в количестве 40,0 мас. ч. в расчете на 100,0 мас. ч. композиции.

7. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что в качестве компонента С применяют сульфатированный углеводород с длиной цепи, составляющей 12 атомов углерода.

8. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что массовая доля компонента С в составе композиции составляет 0,4 мас. ч. в расчете на 100,0 мас. ч. композиции.

9. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что в качестве компонента D применяют моноглицериды насыщенных жирных кислот с длиной цепи 16-20 атомов углерода.

10. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что массовая доля компонента D в композиции составляет от 1,2 до 1,8 мас. ч. в расчете на 100,0 мас. ч. композиции.

11. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что массовая доля компонента D в композиции составляет примерно 1,6 мас. ч. в расчете на 100,0 мас. ч. композиции.

12. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что неионогенный эмульгатор ароматической природы (компонент Е) представляет собой техническую смесь изомеров оксиэтилированных алкилфенолов.

13. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что в качестве компонента Е применяют (поли)оксиэтилнонилфенолы.

14. Композиция по п.13, отличающаяся тем, что в качестве компонента Е применяют (поли)оксиэтилнонилфенолы с числом оксиэтильных групп 12.

15. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что массовая доля компонента Е составляет 0,4 мас. ч. в расчете на 100,0 мас. ч. композиции.

16. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что в качестве компонента F предпочтительно применяют додецилбензосульфонат.

17. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что массовая доля компонента F в составе композиции наиболее предпочтительно составляет 0,4 мас. ч. в расчете на 100,0 мас. ч. композиции.

18. Способ получения композиции для стабилизации латекса по п.1, включающий следующие стадии: 1) перемешивание компонентов D и A в подходящей емкости при комнатной температуре или умеренном нагревании до температуры не выше чем приблизительно 40°С до полного растворения; 2) перемешивание компонентов В, С, Е, F и G в другой емкости при комнатной температуре до полного растворения; 3) введение раствора, полученного на стадии 1), в раствор, полученный на стадии 2), при постоянном перемешивании; 4) перемешивание смеси со стадии 3) при комнатной температуре до получения однородной композиции.

19. Способ по п.18, отличающийся тем, что этап 1) продолжается от 15 минут до 1 часа.

20. Способ по п.18, отличающийся тем, что длительность перемешивания на этапе 2) составляет от 5 до 10 минут.

21. Способ по п.18, отличающийся тем, что время перемешивания на этапе 3) составляет 6-15 минут.

22. Способ по п.18, отличающийся тем, что на этапе 4) композицию диспергируют на механическом диспергаторе в течение 15 минут со скоростью 10000 оборотов в минуту.

23. Стабилизированный латекс, содержащий композицию для стабилизации по п.1, характеризующуюся периодом полурасслоения не менее 1 суток.

24. Стабилизированный латекс по п.23, характеризующийся значением индекса распределения антиоксиданта (Ih), равным не менее 0,3, где индекс распределения антиоксиданта (Ih) определен по формуле

Ih=C1/C2,

где С1 - концентрация антиоксиданта в придонной области мерного цилиндра с латексом, С2 - концентрация антиоксиданта в самой верхней части мерного цилиндра с латексом, после гомогенизации и отстаивания в течение 24 часов, где мерный цилиндр соответствует 2-250-2 по ГОСТ 1770-74.

25. Стабилизированный латекс по п.23 или 24, где латекс представляет собой бутадиен-стирольный латекс, бутадиен-нитрильный латекс, акрилатный латекс, винилацетатный латекс, включая карбоксилированные бутадиен-стирольные, бутадиен-нитрильные, акрилатные и винилацетатные латексы.

26. Способ получения стабилизированного латекса, отличающийся тем, что к латексу добавляют композицию для стабилизации латекса по любому из пп. 1-17.

27. Способ получения стабилизированного латекса по п.26, отличающийся тем, что введение стабилизирующей композиции в латекс осуществляют механическим примешиванием в течение 20-30 минут.