СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СОПОЛИМЕРОВ ВИНИЛАЦЕТАТА С БУТИЛАКРИЛАТОМ Советский патент 1994 года по МПК C08F218/08 

Изобретение относится к способу получения сополимеров винилацетата (ВА) с бутилакрилатом (БА), который используют для изготовления вибропоглощающих материалов, предназначенных для эксплуатации при температуре 50 ±7^оС.

Целью изобретения является повышение демпфирующих свойств сополимера в диапазоне температур 43-57^оС.

Этот интервал соответствует рабочим температурам целого ряда виброактивных узлов, деталей и даже конструкций машин и механизмов. В первую очередь это определенные трубопроводы, вращающиеся части турбин, корпусы дизелей и т. д. Все они функционируют практически в изотермическом режиме (штатное колебание температур не превышает 8-10^оС) и для повышения надежности работы необходимо максимальное снижение уровня вибраций. Выход за пределы указанного интервала температур может быть обусловлен остановкой агрегата - источника вибраций (постепенное снижение температуры), что сопровождается однако и резким снижением виброактивности; аварийной ситуацией (повышение температуры), пребывание в которой не может быть длительным, так как агрегат выключается и ремонтируется. Поэтому вибропоглощающие материалы с относительно узким температурным интервалом высокоэффективного демпфирования находят стабильное, хотя и ограниченное по объемам, применение в различных объектах техники.

В качестве эмульгатора в способе используют эмульгатор формулы C_nH_2n+1 C₆H₄O(C₂H₄O)_mSO₃Na марка С-10, являющийся натриевой солью сульфатированного
эфира алкилфенола (n = 8-10, m = 10-12).

П р и м е р 1. Синтез сополимера ВА с БА проводят в однолитровой, четырехтубусной стеклянной колбе, снабженной однолопастной стеклянной мешалкой (100 об/мин), обратным холодильником, термометром и капельницей для непрерывной подачи жидких компонентов в реакционную зону. Температуру сополимеризации поддерживают 30 ±2^оС. Смесь мономеров, включающую 191,5 мл ВА (2,06 г ˙ моль) и 57,0 мл БА (0,4 г ˙ моль), после тщательного перемешивания загружают в оттарированную по объему с точностью до 1 мл расходную емкость (капельницу), откуда ее с заданной скоростью подают в реактор (колбу). Водную фазу готовят непосредственно в реакторе, растворяя в 460 мл дистиллированной воды 3,0 г эмульгатора С-10 (1,35%, считая на суммарную загрузку мономеров) и продувая образовавшийся раствор в течение 15 мин аргоном. Модуль ванны равен 0,5. Затем в реактор вводят 0,4 г персульфата калия (1/6 общей загрузки) в виде 10%-ного водного раствора и 0,2 г метабисульфита натрия (1/6 общей загрузки) в виде 25%-ного водного раствора, открывают кран на линии подачи мономерной смеси (начало реакции) и в течение 3 ч осуществляют ее дозировку со скоростью 83 мл/ч (33,3% суммарной загрузки мономеров в час). По ходу процесса через каждые 36 мин в реактор добавляют новые порции (по 1/6 общей загрузки) персульфата калия и метабисульфита натрия, так что последняя порция инициирующей системы загружается сразу после окончания дозировки смеси мономеров. Последующую дополимеризацию осуществляют в течение 1,5 ч до конверсии 89,7% (по данным гравиметрического и газохроматографического анализов). Незаполимеризовавшиеся мономеры отгоняют с помощью водяного пара.

Сополимер выделяют из латекса вымораживанием, отмывают водой от эмульгатора и сушат в вакууме при температуре 50^оС до постоянной массы.

Среднечисленную степень полимеризации () сополимеров ВА с БА рассчитывают по данным о составе и среднечисленной молекулярной массе (). определяют седиментационным методом на ультрацентрифуге Г-180 (ВНР). Измерения проводят в ацетоне с учетом концентрированных эффектов, диффузионного уширения и гидростатического сжатия. Угловая скорость вращения ротора 48000 об/мин. Распределение по константам седиментации пересчитывают в распределении по молекулярным массам с использованием соотношения S_o= 1,33 × 10^-2 M рассчитывали из кривой ММР по формуле
= 1/Σ .

Молекулярная масса () равна 372000 (пример 4) - 488000 (пример 1).

Коэффициент механических потерь полимерной пленки изучают методом вынужденных колебаний в соответствии с известной методикой (см. Ю.И.Поликарпов, А. П.Рудаков, М.И.Бессонов. Установка для измерения комплексного динамического модуля Юнга полимеров. - Заводская лаборатория, т.42, N 12, 1976, с. 1517-1520). Пленки изготовляют прессованием при 120^оС и удельном давлении 100 ати.

Коэффициент механических потерь трехслойного металлополимерного материала определяют в соответствии с ТУ 6-05-041-560-77 на пленку термопластичную пластифицированную. Образцы трехслойного материала в виде пластин размеров 500х25 мм изготовляют прессованием при температуре 100^оС и удельном давлении 10 ати. В качестве наружных металлических слоев используют листы из алюминиевого проката АМг толщиной 1,8-2,0 мм. Промежуточный слой выполнен из пленки сополимера ВА с БА толщиной 0,6-0,8 мм.

Экспериментальные данные об условиях синтеза и свойства сополимеров, полученных по примеру 1 и последующим примерам, приведены в табл.1.

П р и м е р 2. Сополимер ВА с БА получают в соответствии с методикой примера 1, но при молярном соотношении сомономеров в подпиточной смеси ВА: БА = =6,42:1 и скорости подачи подпиточной смеси 36,6%, суммарной загрузки в час.

П р и м е р 3. Сополимер ВА с БА получают по примеру 1, но при молярном соотношении сомономеров в подпиточной смеси ВА:БА = 7,85:1 и скорости подачи подпиточной смеси 40% суммарной загрузки в час.

П р и м е р 4. Сополимер ВА с БА получают по примеру 2, но при температуре сополимеризации 68 ± 3^оС и использовании в качестве инициатора только персульфата калия. После охлаждения латекса операции подготовки и анализа сополимеров аналогичны примеру 1.

П р и м е р ы 5 и 6 (контрольные). Сополимеры ВА с БА получают по примеру 1, но с использованием запредельных значений молярных соотношений сомономеров в подпиточной смеси.

П р и м е р ы 7 и 8 (контрольные). Сополимеры ВА с БА получают по примеру 1, но с варьированием скорости подачи подпиточной смеси.

П р и м е р ы 9 и 10 (контрольные). Примеры отличаются ступенчатым изменением скорости подачи, т.е. изменен характер дозировки. Изменен также временной интервал между дробными загрузками инициатора.

П р и м е р ы 11-14 (контрольные). Примеры отличаются природой эмульгатора.

П р и м е р 15 (контрольный). В примере изменена скорость загрузки мономеров и интервал между загрузками инициатора. Интервал меньший, чем по предлагаемому способу.

П р и м е р ы 16-19 (контрольные). В примере изменен порядок загрузки инициатора и временной интервал.

П р и м е р ы 11-14 и 20 можно также считать контрольными по известным способам, примеры 11-14 - контрольные по патенту ФРГ.

В табл. 2 приведены вибропоглощающие свойства сополимеров, полученных предлагаемым способом.

Изобретение относится к способу получения сополимеров винилацетата (ВА) с бутилакрилатом (БА), который используют для изготовления вибропоглощающих материалов, предназначенных для эксплуатации при температуре 50 ± 7°С. Повышение демпфирующих свойств сополимера в диапазоне температур 43 - 57°С достигается новым способом получения сополимера, осуществляемым водно-эмульсионной сополимеризацией ВА с БА. В качестве поверхностно-активного вещества в способе используют 1,35 мас.% от суммы сомономеров эмульгатора следующей структурной формулы: C_nH_2n+1C₆H₄O(C₂H₄O)_mSO₃Na , где n = 3 - 10, m = 10 - 12. Дробную загрузку инициатора осуществляют в 6 приемов равными порциями через одинаковые интервалы времени, равные 36 мин. Всю используемую в процессе синтеза смесь сомономеров вводят в реакционную зону с постоянной скоростью 33,3 - 40,0% суммарной загрузки в час, причем смесь содержит 83,7 - 88,7 мол.% винилацетата и 16,3 - 11,3 мол.% бутилакрилата. 2 табл.

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СОПОЛИМЕРОВ ВИНИЛАЦЕТАТА С БУТИЛАКРИЛАТОМ путем водно-эмульсионной сополимеризации винилацетата с бутилакрилатом, осуществляемой подачей смеси мономеров в присутствии поверхностно-активных веществ при дробной загрузке водорастворимых инициаторов, отличающийся тем, что, с целью повышения демпфирующих свойств сополимера в диапазоне температур 43-57^oС, в качестве поверхностно-активного вещества используют 1,35 мас.% от суммы сомономеров эмульгатора следующей структурной формулы:
C_nH_2n+1C₆H₄O (C₂H₄O) _mSO₃Na,
где n = 8 - 10,
m = 10 - 12,
дробную загрузку инициатора осуществляют в 6 приемов равными порциями через одинаковые интервалы времени, равные 36 мин, а всю используемую в процессе синтеза смесь сомономеров вводят в реакционную зону с постоянной скоростью 33,3 - 40,0% суммарной загрузки в час, причем смесь содержит 83,7 - 88,7 мол.% винилацетата и 16,3 - 11,3 мол.% бутилакрилата.