Способ определения количества полиэлектролита для коагуляции латекса Советский патент 1992 года по МПК G01N27/00 C08C1/15 

Изобретение относится к способу определения количества реагента для коагуляции латекса и может быть использовано для оптимизации процесса коагуляции стироль- ных и бутадиенстирольных каучуков, получаемых эмульсионной полимеризацией.

Известен способ определения количества реагента - электролита для коагуляции латекса путем корректировки величины рН среды в реакторе при добавлении в качестве реагента серной кислоты и хлористого натрия 1.

Недостаток известного способа - использование низкомолекулярных реагентов, вызывающих коррозию оборудования и засоление почв и водоемов. Кроме того, корректировка величины рН среды в процессе коагуляции добавлением серной кислоты в латекс требует многократного введения реагента, что обусловливает трудоемкость и длительность способа.

Известен также способ определения количества реагента - электролита для коагуляции бутадиенстирольных каучуков, стабилизированных эмульгатором; в качестве электролита берут хлористый натрий, а в

качестве эмульгатора - композицию лейка-С/)

нола с СЖК и канифолью. Электролит в ла-f

тексе должен быть в количестве,л

достаточном для полного связывания эмуль-5 гаторов до получения качественного конечного продукта. В данном способе корректировку подачи электролита ведут по

одному из эмульгаторов - лейканолу 2.

Недостатком данного способа являетсяСП

то. что количество реагента - электролитаСл)

для коагуляции латекса определяется чистоСО

эмпирическим подбором. Такой способ яв-QQ

ляется трудоемким и длительным.frj

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ определения количества реагента для коагуляции латекса, стабилизированного противоположно заряженным эмульгатором - мылами карбоновых кислот, в качестве реагента берут полиэлектролит - сополимер акриловой кислоты с 2-метил-5- винилпиридином и определение ведут эмпирическим путем 3.

Недостатки - трудоемкость и длительность процесса, которые вызваны тем, что количество реагента для коагуляции латекса определяют по количеству и качеству конечного продукта - каучука или серума. Недостатком является то, что при подборе полиэлектролита, в частности концентрационного интерваАа его коагулирующего действия, до настоящего бремени преобладает эмпирический подход., К определенному количеству исследуемого латекса, взятого для коагуляции, добавляют произвольно выбранные порции коагулирующего агента и через минуту определяют минутную мутность. Путем проведения серии опытов определяют порог коагуляции, т.е. минимальное количество, чтобы ёызвать коагуляцию латекса. Для определения порога быстрой коагуляции требуется большой расход полиэлектролита и латекса, а определение условий получения качественного конечного продукта является трудоемким и длительным.

Вопросы устойчивости и коагуляции относятся к числу важнейших в коллоидной химии латексов. Это обусловлено прежде всего тем, что все технологические процессы получения резинотехнических изделий из латексов или применения последних в различных отраслях промышленности неизбежно связаны с коагуляцией. Управление этими процессами требует рационального научного обоснования, в связи с чем изучение закономерностей коагуляции латексов имеет первостепенное значение.

Цель изобретения - повышение точности, -снижение трудоемкости и ускорение процесса определения количества полиэлектролита для коагуляции латекса.

Цель достигается тем, что в способе определения количества полиэлектролита для коагуляции латекса, стабилизированного противоположно заряженным эмульгатором, предварительно проводят титрование эмульгатора производным поливинилпири- дина - полиэлектролитом и количество по- лиэлектролита, пошедшего на титрование, берут для коагуляции латекса.

Примеры конкретного выгЮлнения.

Пример 1 (по прототипу).

Для коагуляции берут 15 мл 5%-ного полистирольного латекса, стабилизированного эмульгатором - 3,94 додецил- сульфата натрия. В качестве противоположно заряженного полиэлектролита берут поли-4-винил-М-этилпириди- нийбромид с плотностью ионогенных групп 83%. В табл. 1 приведен выход осажденного каучука при добавлении разного количества полиэлектролита.

Сравнительный анализ данных, приведенных в табл. 1, показывает, ч то оптимальным () является добавление 8,0 -10 г полиэлектролита (или 1,07 мас.ч. поли-4-винил-М-этилпиридинийбромида на 100 мас.ч. каучука),

Пример 2 (по прототипу). Для коагуляции берут 15 мл 5%-ного полистирольного латекса, стабилизированного эмульгатором - 3,94 М (или 1,1347- 10 г) додеци л сульфата натрия. В качестве противоположно заряженного полиэлектролита берут поли-4-винил-М-бутил- пиридинийбромид с плотностью

ионогенных групп 74%, В табл. 2 приведен выход осажденного каучука при добавлении разного количества полиэлектролита.

Наилучшая полнота осаждения каучука достигается при добавлении в латекс

13,80 г поли-4-винил-М-бутилпириди- нийбромида (или 1,84 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука).

Для определения количества полиэлектролита, необходимого ля коагуляции.латекса, по прототипу необходимо затратить 150 мл латекса и 0,1518 г (пример 1) или 0,1265 г (пример 2) полиэлектролита. Проведение всех операций, включая добавление полиэлектролита в латекс, выдерживание в течение 30 мин, затем фильтрование, доаведение осадка до воздушно-сухого состояния и взвешивание осадка занимают около 14 ч рабочего времени.

П р и м е р 3. Для коагуляции берут 15 мл полистирольного латекса, стабилизированного эмульгатором - 1,1347 г доде- цилсульфата натрия. В качестве полиэлектролита - полимерную четвертичную соль на основе поли-4-винилпиридинэ, например 0,5 г/дл раствора поли-4-винил- N-этилпиридинийбромида с плотностью ионогенных групп 83%. Перед коагуляцией латекса проводят кондуктометрическое титрование эмульгатора в том количестве, которое присутствует в латексе, полиэлектролитом. Определяют количество пошедшего на титрование путем определения эквивалентной точки на зависимости

удельной электропроводимости от количества добавленного в раствор полиэлектролита. Как показали экспериментальные исследования, количество полиэлектролита, пошедшее на титрование эмульгатора, и

является тем количеством, которое необходимо добавить для коагуляции латекса, Следовательно, в латекс с содержанием 1,1347-10 гдодецилсульфатанатрия необходимо добавить для коагуляции 8,025- 10 3г

поли-4-винил-М-этилпиридинийбромида с плотностью ионогенных групп 83%.

На кондуктометрическое титрование эмульгатора полиэлектролитом уходит 60 мин.

Пример 4. Для коагуляции берут 15 мл полистирольного латекса, стабилизированного эмульгатором - 1,1347 г доде- цилсульфата натрия. В качестве полиэлектролита берут поли-4-винилМ-бу- тилпиридинийбромид с плотностью ионогенных групп 74%. Перед коагуляцией латекса проводят кондуктометрическое титрование эмульгатора в том количестве, которое присутствует в латексе, полиэлектролитом. Из зависимости удельной электропроводимости от количества добавленного в раствор полиэлектролита определяют, что в латекс с-содержанием 1,1347 10 2гдодецилсульфатанатрия необходимо добавить для коагуляции 13,80- г поли-4-винил-М-бутилпиридинийбромида с плотностью ионогенных групп 74%.

Примеры 5-9 аналогичны примеру 3, но отличаются количеством эмульгатора -в латексе. Данные по ним приведены в табл. 3.

Примеры 10-14 аналогичны примерам 5-9, но для коагуляции взят другой поли- электррлит. Данные по примерам 10-14 приведены в табл. 4.

Пример 15. Для коагуляции берут 15 мл бутадиенстирольного латекса БС-30, стабилизированного эмульгатором - натриевыми мылами СЖК и сульфонолом. Полиэлектролит для коагуляции - поли-4- винил-М-этилпиридинийбромид с плотностью ионогенных групп 83%. На кондуктометрическое титрование 15мл водного раствора смеси эмульгаторов СЖК с сульфонолом того количества, сколько содержится в латексе БС-30, уходит 0,0015 г полиэлектролита. Для полной коагуляции латекса берут то же количество полиэлектролита, которое определено при кондукто- метрическом титровании смеси эмульгаторов.

Пример 16 (по прототипу).

Промышленно выпускаемый бутадиен- стирол ьный латекс БС-30 не поддается коагуляции, что ограничивает область его применения. Предлагаемый способ позволил решить эту проблему.

Пример 17. Для коагуляции берут 15 мл полистирольного латекса, стабулизиро- ванного эмульгатором - 1,1347 -10 г доде- цилсульфана натрия. В качестве полиэлектролита - полимерную четвертичную соль на основе поли-4-винилпиридина, например 0,5 r/дл раствора поли-4-винилN-этилпиридинийбромида с плотностью ионогенных групп 83%. Перед коагуляцией латекса провод сгТеТтрбфотометрическое титрование эмульгатора в том количестве,

которое присутствует в латексе, полиэлектролитом. Определяют количество пошедшего на титрование реагента по положению максимума зависимости оптической плотности от количества добавленного в раствор

полиэлектролита. Как показали экспериментальные исследования, количество полиэлектролита, пошедшего на титрование эмульгатора, и является тем количеством, которое необходимо добавить для коагуляции латекса. Следовательно, в латекс с содержанием 1.1347 г додецилсульфата натрия необходимо добавить для коагуляции 8,025- 10 г поли-4-винил-М-этилпири- динийбромида с плотностью ионогенных

групп 83%.

В случае возникновения необходимости коагуляции полистирольного латекса другого объема производит перерасчет количества полиэлектролита, необходимого

для коагуляции латекса, по уравннеию (Крешков А.П. Основы аналитической химии. Количественный анализ, книга вторая, изд. 4-е перераб. М.: Химия, 1976, 408 с.).

... ГПпэ Vnar

МпэТ5

где гппэ - количество полиэлектролита в граммах, необходимое для коагуляции 15мл латекса;

Мпэ - количество полиэлектролита в

граммах, которое требуется для коагуляции Улет - заданного объема латекса.

На спектрофотометрическое титрование эмульгатора полиэлектролитом уходит 60 мин.

Пример 18. Для коагуляции берут 30 мл полистирольного латекса, стабилизированного эмульгатором 2,2694«10-2 г додецилсульфата натрия. В качестве

полиэлектролита берут поли-4-винил-М- этилпиридинийбромид с плотностью ионогенных групп 83%. Перед коагуляцией латекса проводят спектрофотометрическое титрование эмульгатора в том количестве,

которое присутствует в латексе, полиэлектролитом.по положению максимума на зависимости оптической плотносити от количества добавленного полиэлектролита определяют, что в латекс с содержанием

1,2694 г додецилсульфата натрия необходимо добавить для коагуляции 1,605- 103 г поли-4-винил-М-этилпиридинийбромида с плотностью ионогенных групп 83%. Пример 19 (по прототипу).

Для коагуляции берут 100 мл полисти- рольного латекса, стабилизированного эмульгатором - 7,5647- 10 г додецилсуль- фата натрия. В качестве противоположно заряженного полиэлектролита берут поли- 4-винил-М-этилпиридинийбромид с плотностью ионогенных групп 83%. В табл. 5 приведена полнота выделения полистирола при добавлении разного количества полиэлектролита.

Сравнительный анализ данных, приведенных в табл., 5, показывает, что оптимальным () является добавление 5,33 -10 г полиэлектролита (или 1,07 мас.ч. поли-4-ви- нил-Ыэтилпиридинийбромида на 100 мас.ч. полимера).

Пример 20. Для коагуляции берут 100 мл полистирольного латекса, стабилизированного эмульгатором - 7,5647- г доде- цилсульфата натрия. В качестве полиэлектролита - поли-4-винил-М-этилпи- ридинийбромид с плотностью ионогенных групп 83%. Перед коагуляцией латекса проводят кондуктомектрическое титрование эмульгатора в том количестве, которое присутствует в латексе, полиэлектролитом. Определяют количество пошедшего на титрование путем определения эквивалентной точки на зависимости удельной электропроводимости от количества добавленного в раствор полиэлектролита. Как показали экспериментальные исследования, количество полиэлектролита, пошедшее на титрование эмульгатора, и является тем количестзом, которое необходимо добавить для коагуляции латекса. Следовательно, в латекс с содержанием 7,5647 г доде- цилсульфата натрия необходимо добавить для коагуляции 5,35 -10 г поли-4-винил-Ы- этилпиридинийбромидас плотностью ионогенных групп 83%.

На кондуктометрическое титрование эмульгатора полиэлектролитом уходит 60 мин.

Пример 21. Для коагуляции берут 100 мл полистирольного латекса, стабилизированного эмульгатором - 7,5647 г доде- цилсульфата натрия. В качестве полиэлектролита - поли-4-винил-Г -этилпиридинийбромидс (цсггностью ионогенных групп 83%. Перед коагуляцией латекса проводят спектрофотометричское титрование эмульгатора полиэлектролитом.

По положению максимума на зависимости оптической плотности от количества добавленного в раствор полиэлектролита определяют, что в латекс с содержанием 7,5647 г додеци л сульфата натрия необходимо добавить для коагуляции 5,35 поли-4-винил-М-этиллиридинийбромида с плотностью ионогенных групп 83%.

На спектрофотометрическое титрование эмульгатора полиэлектролитом уходит

60 мин.

Сравнительный анализ примеров 17 и 18 показывает, что, взяв для коагуляции в 2 раза больше количество латекса и используют один и тот же метод - спектрофотометрическое титрование для определения количества полиэлектролита, получают величину в 2 раза большую. Такой же результат получается при пересчете количества полиэлектролита по уравнению, приведенному в примере 17.

В табл. 6 приведены результаты, полученные при использовании разных способов определения количества полиэлектролита для коагуляции латекса.

Сравнительный анализ данных табл. 6 показывает, что точность определения количества полиэлектролита и полнота выделения полистирола по предлагаемому способу выше, чем по прототипу. Результаты кондуктометрического и спектрофотометрическо- гоопределенияколичества

полиэлектролита совпадают.

Формула изобретения Способ определения количества полиэлектролита для коагуляции латекса, стаби- лизированногопротивоположно

заряженным эмульгатором, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и упрощения процесса, количество полиэлектролита определяют по количеству полиэлектролита - производного поливи- нилпиридина, пошедшего на титрование эмульгатора.

Таблица 1

Использование: коагуляция полимерных латексов. Сущность изобретения: проводят титрование эмульгатора полиэлектролитом - производным поливи- нилпиридина и количество полиэлектролита, пошедшего на титрование, берут для коагуляции латекса. 6 табл.

Общий расход полиэлектролита: 151,85

Общий расход полиэлектролита: 126,50

Таблица 2

10 3г

Таблица 3

Общий расход полиэлектролита: 101,23

Таблица 4

Таблица 5

10 2г

Таблица 6