Способ получения порошкового полимерного материала Советский патент 1983 года по МПК C08J3/14 

200

О DO СП

о эо

гд

Gst axoMff-Mj Изобретение относится к перерабо ке высокополимерных материалов, в частности к получению тонкодисперсных порошков этилена с винилацетатом Сополимеры этилена с винилацетатом (.СЭВА) находят широкое применение в технике как компонент различных клеев и грунтовок под лакокрасочные покрытия, в частности н качестве грунтовок под порошковые краски. Получаемые при этом покрытия имеют высокую адгезию и Сохраняют ее пр длительной эксплуатации в водных рас ворах различных веществ. Для использования СЭВА в аэро- . дисперсиях его необходимо измельчить в тонкий порошок. Известны способы получения порошков полимеров и сополимеров, в том числе СЭВА, путем механического измельчения в ударно-центробежных, штифтовых, шаровых и других мельницах , Однако при этом получаются порошки, состоящие из частиц неправильной и нерегулируемой формы с очень широким разбросом по размерам и, как правило, содержащие значительное, ко. личество посторонних примесей - при мола от контактирующих с ними частей измельчающего оборудования. Известен способ получения порошко полимеров, в том числе СЭВА, путем нагревания сополимера выше температуры плавления с последующим распылением расплава сжатым воздухом и одновременным охлаждениемt 2.. Однако полученные по этому способу порошки состоят не из I частиц правильной формы, а из мелких скрученных волокон. Такие частицы склонны к сильному слеживанию при хранеНИИ, плохо сыплются, т.е. имеют ряд технологических недостатков. Кроме того, при распылении расплава сжатым воздухом происходит значительное оки ление полимера, в результанте чего снижаются его эксплуатационные харак теристики. Наиболее близким к предлагае1чому по технической сущности и достигаем му результату является способ получения порошкового полимерного матер ла, например сополимер этилена и ви нилацетата с содержанием последнего 4-30 мас,%, механи 1еским измельчением сополимера, гранулы которого с шаны с нерастворяющей поЛимер жидк тью, например водой, этиленгликолем глицерином. З. Способ менее энергоемок (вследст вне отсутствия охлаждения, чем вышеприведенные, однако получаемые по. рошки грубодисперсны (80-100 мкм, состоят из частиц неправильной формы, и содержат большое количество посторонних пртлесеЛ, что делает невозможньм нанесение порошков из аэродисперсий и ухудшает качество покрхлтий (сплочшость, равномерность, прючностные и адгезионные свойства). Цель изобретения - повышение дисперсности порошка и получение частиц порошка сферической или эллипсоидной формы. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения порошкового полимерного материала измельчением сополимеров этилена с винилацетатом с )со,цержанием последнего 4-30 мас,% в жидкой среде,измельчение ведут растворением сополимера в смеси изо-пропилового спирта и гептана в соотношении + 5,77. еО.-, - где - количество изо- пропилового .спирта, мл на 100 мл гептана, У,- содержание винилацетата в сополимере, мас,% при 77-8lc с последующим охлаждением раствора , до комнатной температуры. Согласно предлагаемому способу осуществляют измельчение сополимеров химическим путем - растворением их в смеси изо-пропилового спирта и гептана в указанном соотношении. Это определяется двойственной природой сополимеров вследствие .наличия в них полярной ( винилацетат) и неполярной (этилен) составляющих. При введении в гептан (неполярный растворитель) изо-пропилового спирта (полярный растворитель) сначала, когда количество иэо-пропилового спирта невелико, происходит активизация полярной составляющей СЭВА - винилацетата, и в результате растворимость СЭВА улучшается. Чем больше винилацетата в составе сополимера, тем большее количество изо-пропилового спирта необходимо ввести в состав смесевого растворителя. При дальнейшем увеличении количества изогпьопилового спирта в составе смесевого растворителя, про.исходит экранирование молекулами полярного растворителя неполярных звеньев этилена, в результате чего уменьшается растворимость сополимера. Таким образом, при превышении в составе смесевого растворителя содержания изо-пропилового спирта, conojim-iep в нем не растворяется, а при превышении содер5хания гептана 1 более предлагаемого нами) сополимер растворяется, но при охлаждении раствора выпадает в .виде слипшейся набухшей массы, получить из которой порошок не удается. Только при соблюдении указанного соотношения гептана и изо-пропилового спирта в смесевом растворителе можно получить порошок сополимера с заданной дисперсностью (5-10 мкм) и частицами сферической или близкой к сферической формы.

На чертеже прещетавлена графически зависимость соЬтава растворителя, который обеспечивает получение порошка сополимеров этилена с винилацетатом с заданными свойствами Ът состава сополимера..

Пример 1. Сополимер этилена с винилацетатом с содержанием винилацетата мае, 4% растворяют при нагревании (t 81 С ) в смеси гептана с изо-пропиловым спиртом, в которой на каждые 100 мл гептана приходится 27 мл изо-:пропилового спирта. Из полу ченного таким образом раствора-СЭВА-4 охлаждением до 2-5 С отделяют смесь раетворителей от твердых частиц СЭВА, полученный порошок промывают изо-пропиловым спиртом, а затем водой. Про,мытый порошок сушат на воздухе.

Дисперсность полученного порошка 5-1.0 мкм. Содержание частиц сферической и близкой к сферической формы 98%.

Пример 2. Сополимер этилена с винилацетатом с содержанием винилацетата 14,3 мае. % растворяют при нагревании( } в .смеси раотворителей, в которой на каждые 100 мл гептана приходится 54 мл изо.- пропилового спирта. Из раствора, охлажденного до .осаждают дисперсию сополимера, фильтрованием отделяют смесь Влияние формы частиц на некоторые свойства порошков СЭВА-4 е дисиерс- 50

Угол естественного откоса, град

Коэффициент расширения в аппарате взвешенного слоя

Насыпной вес, г/см

растворителей .от частиц СЭВА, полученный порошок промывают изо-пропиловым . спиртом, а затем водой. Промытсый порошок сушат на воздухе.

Дисперсность полученного порошка 5-10 .мкм. Содержание частиц сферической и близкой к сферической форме 95%.

П р и м е р 3. Сополимер этилена с винилацетатом с содержанием винилацетата 30 мае.% растворяют при напревании{4; 77с) в смеси растворите0лей, в которой на каХоьге 100 мл гептана прирсодится 329 мл изо-пропилово го спирта. Из раствора, охлажденного до , осаждают дисперсию СЭВА, фильтрованием отделяют растворитель

5 от частиц сополимера и полученный lioрошвк последовательно прО№лвают изопропиловым спиртом и водой. Промытый порошок сушат на -воадухе.

Дисперсность полученного порошка

0 5-10 мкм. Содержание частиц сферической и близкой к сферической формы 90%. .

При измельчении гранул сополимеров на лабораторном дезинтеграторе

5 марки ДС-3 в среде воды были полу. чены следукицие результаты.

В табл.1 показаны дисперсность и форма частиц порошков сополимеров, полученных измельчением предлагае0мым способом и по прот.отипу. IТаблица

Таблица 2

47-50

46-48

1,1

1,2 0,130-0,140

0,130-0,140 ностью менее 100 мк приведены в бл. 2... Из табл.2 видно, что порошки со сферической формой частиц имеют лучшую сыпучесть ( меньший угол есгест венного откоса), лучше, псевдоожйжа ются (имеют большой коэффициент расширения) и образуют более плотный слой на поверхности изделий (за счет большого насыпного веса), по сравнению с частицами, имеющими форму, волокон и чешуек. Пример 4.контрольный). СЭ ВА-4 нагревают в смеси гептана (ГП) и изо-пропилового спирта (ИЗС), в которой на .каждые 100 мл ГП приходится 20 мл ИЗС, т.е. в растворителе, .««,., соответствующем формуле 184-5,77 е; СЭВД-4 растворяется в такой смесй растворителей, но после охлаждения раствора разделения фаз не происходит и СЭВЛ-.4 остается в растворе, СЭВА-4 нагревают в смеси Ш и ИЗС &которой на каждые 100 мл ГП приходится 33 Мл ИЗС, т.е. в растворителе, соответствующем V 18+5,77 е СЭВА-4 не растворяется в таком растйорителе даже при длительном кипячеНИИ., П р и м е р 5 (контрольный). СЭВА-14,3 нагревают в смеси ГП и ИЗС, в которой на каждые 100 мл ГП приходится 45 мл ИЗС, т.е. соответствую«ей формуле V 18+4,036. е СЭВЛ-14,3 растворяется в такой смеси ГП и ИЗС, однако после охлаждения, разделения фаз не происходит и СЭВА-14,3 ос.тается в растворе. СЭВА-14,3 Нагревают в смеси ГП и ИЗС, в которой на каждые 100 мл ГП приходится 65 мл ИЗС, т.е. в растворителе, соответствующем формуле ,639.еОИ СЭВА-14,3 не раст-« воряется в такой смеси, даже при длительном кипячении. Пример б (контрольный). СЭВА-30 нагревают в смеси ГП и ИЗС, в которой на каждые 100 мл ГП приходится 250 мл ИЗС, .Т.е. ооответствs oщeй формуле (-67)+5, 77- e.t СЭВА-30 растворяется в такой смеси ГП и ИЗС, однако после охлаждения раствора разделения фаз не происходит и СЭВА-30 остается в растворе. СЭВА-30 Нагревают в смеси ГП и ИЗС, в которой на каждые 100 мл ГП приходится 450 МП ИЗС, т.е. в растворителе, соответствующем формуле 133+5,77.еО.т , СЭВА-30 не растворяется в такой смеси, даже при .длительном кипячении. П)иведеннае примеры 4-6 наглядно показывают, что изменение любой из констант в формуле, связывающей состав растворителя с составом сополимера, приводит к получению растворителя непригодного для достижения поставленной цели. Полученные порошки имеют дисперсность 5-10 мкм и сферическую или близкую ft чгферической форме, что обеспечивает экономию Материала и улучшение качества покрытий (сплошность, равномерность, прочностные и адгезионные .свойства) .