Способ получения концентрированных водных дисперсий полимеров Советский патент 1975 года по МПК C08C1/18 C08D7/18 

I

Изобретение относится к получению концентрироваиных водных дисперсий полимеров и сополимеров, применяемых -в производстве губчатых изделий, пленок, покрытий на пищевых продуктах и т. д.

Известен способ получения водных дисперсий полимеров и термопластов, согласно которому для диспергирования применяют большие количества (10 вес. ч. и выше в расчете на 100 вес. ч. полимера) поверхностно-активных веществ (ПАВ). Это обусловливает высокое содержание в получаемых водных дисперсиях неадсорбированных ПАВ, повышает пенообразование, затрудняющее технологию удаления растворителя. Такие дисперсии имеют повышенную вязкость в концентрированном виде. Избыточный эмульгатор отрицательно влияет на пленкообразование и физикомеханические свойства пленок.

Цель изобретения - получить устойчивые дисперсии высокой концентрации с минимальным количеством поверхностно-активных веществ. Поставленная цель достигается порционным диспергированием раствора полимера в одном и том же количестве водного раствора эмульгатора до концентрации дисперсии 18-40 вес.% при относительном количестве эмульгатора, не превышающем 1-5 вес.% на полимер. Растворитель удаляют как после каждого диспергирования, так и после многократного эмульгирования раствора полимера. Процесс можно осуществлять при непрерывном диспергировании минимального количества полимера и удалений растворителя обычным способом. Диспергпрованне проводят в диспергаторе роторного типа.

В противоположность известнььм способам, рекомендующим для получения концентрированных дисперсий использовать максимально возможные концентрации растворов полимеров при минимальных количества.х водной фазы, представляющей раствор поверхностноактивного вещества, предлагаемый способ позволяет использовать при диспергировании в водном растворе ПАВ разбавленные растворы полимера. При этом раствор обладает значительно меньшей вязкостью, легко диспергируется с образованием сферических капель, а после удаления растворителя получаются сферические частицы полимера со средним диаметром 2000 А (данные электронномпкроскопического исследования). В случае диспергирования вязких концентрированных растворов полимеров сдвиговые усилия в диспергаторе не достигают требуемых величин, частицы получаются слишком больших размеров и не имеют сферической формы; водная дисперсия не стабильна к механическим и тепловым воздействиям без специальной обработки, не может быть сконцентрирована известными методами.

По предлагаемому способу после получе:1ия гонкой не расслаивающейся дисперсии раствора полимера в водном растворе ПАВ без дополнительного введения эмульгатора диспергируется в приготовленной дисперсии новая порция раствора полимера. Таким образом, производится насыщение полимером водного раствора ПАВ до полного израс.ходования эмульгатора на построение адсорбционного защитного слоя па каплях раствора полимера. После удаления растворителя получают стойкие дисперсии с концентрацией 18-257о полимера. Таким образом можно получить дисперсии полиизоп епа, бутадиепстирольных блок-сополимеров и других полимеров со стереорегулярной структурой полидиеповой части макромолекулы.

Пример 1. Юл раствора г{ис-1,4-полиизопренового каучука в циклогексане с содержанием 9,3 вес. %, полимера диспергируют в диспергаторе роторного типа 5 мин с 7 л 0,73%-ного раствора олеата калия, и удаляют растворитель известным способом. Количество олеата калия берут в расчете 7 вес. % на полимер.

Полученную дисперсию вновь диспергируют с 10 л 9,3%-ного раствора цис-1,4-полиизонренового каучука, и удаляют растворитель.

Приготовленная таким образом водная дисперсия содержит 18,4% цисполиизопренового каучука, имеет поверхностное натяжение 34,3 дин/см. Количество эмульгатора по отношению к полимеру составляет 3,8 вес.%- Дисперсия устойчива к механическим воздействиям (на приборе Марона выделяется не более 0,2% коагулюма), частицы, по данным электронной микроскопии, имеют сферическую форму, легко концентрируется упариванием до содержания сухого вещества 62% с сохранением текучести.

Пример 2. 10 л раствора бутадиенового каучука в гексангептановой фракции с содержанием 15 вес.% полимера диспергирую г в диспергаторе роторного типа 5 мин с 7 л 1,0%-ного раствора олеата калия, и удаляют растворитель известным способом. Количество олеата калия берут в расчете 7 вес.% па полимер.

Полученную дисперсию вновь диспергируют с 10 л 15 вес.% раствора бутадиенового каучука, и вновь удаляют растворитель.

Приготовленная таким образом водная дисперсия содержит 23% бутадиенового каучука, имеет поверхностное натяжение 35 дин/см. Количество эмульгатора по отношению к полимеру составляет 2,5%. Дисперсия устойчива к механическим воздействиям (на приборе Марона выделяется не более 0,2% коагулюма), частицы, по данным электронной микроскопии, имеют сферическую форму, легко концентрируется упариванием до содержания сухого вещества 60% с сохранением текучести.

Пример 3. 1 л 10%-ного раствора дивипилстирольного термоэластопласта в циклогексане диспергируют 5 мин с 1 л 0,55%-ного водного раствора олеата калия, и удаляют 5 растворитель известным способом. Количество олоата калия берут в расчете 7 Bec.Jb на полимер. Полученную дисперсию вновь диспергируют с 1 л 10%-ного раствора дивинилстирольного термоэластопласта.

Приготовленная таким образом водная дисперсия содержит 18 вес.% термоэластопласта, имеет поверхностное натяжение 33 дин/см, количество эмульгатора по отношению к полимеру составляет 3,5 вес.% на нолимер.

Дисперсия устойчива к механическим воздействиям (па приборе Маропа выделяется не более 0,002% полимера), частицы, по данным электронной микроскопии, имеют сферическую форму, легко концентрируется упариванием до содержапия сухого вещества 62% с сохранением текучести.

Пример 4. 1 л 10%-ного раствора изопрепстирольного термоэластопласта в циклогексане диспергируют 5 мин с 1 л 0,55%-ного 5 раствора олеата калия, и удаляют растворитель известным способом. Полученную дисперсию вновь диспергируют с 1 л 10%-ного раствора изопренстирольного термоэластопласта. После повторного диспергирования добавляют 1 л 10%-ного раствора изопренстирольного термоэластопласта, растворитель отгоняют обычным способом.

Приготовленная таким образом водная дисперсия содержит 25 вес.% полимера, имеет поверхностное натяжение 35 дин/см, количество эмульгатора по отношению к полимеру составляет 3.3 вес.% на полимер. Дисперсия устойчива к механическим воздействиям (на приборе Марона выделяется не более 0,03% полимера), частицы, по данным электронной микроскопии, имеют сферическую форму, легко концентрируется унаривапием до содержания сухого вещества 60-62% с сохранением текучести.

Пример 5. Бутадиенстирольный латекс СКС-250Х, синтезированный с применением окислительно-восстановительной инициирующей системы и эмульгатора - олеата калия в количестве 3,5 вес. ч. на 100 вес. ч. мономеров, с содержанием сухого вещества 25%, диспергируют 5 мин с 5%-ным раствором А-цисизопренового каучука СКИ-Л в циклогексане. Соотношение нолимер латекса ; каучук СКИ-Л поддерживают 1 : 0,3.

Растворитель частично или полностью удаляют, а полученную дисперсию повторно диспергируют с 5%-ным раствором СКИ-Л в циклогексане до соотношения полимеров СКС250Х: СКИ-Л 1 : 1.

Полученная дисперсия совмещенных полимеров радикальной и стереорегулярпой полимеризации устойчива, содержит сухого вещества 36 вес.%, олеата калия в расчете на полимер 2,9%. Дисперсия имеет поверхностное Г1атяжсние 36 дип/см, вязкость по воронке

ВЗ-4 в концентрированном до 60% виде составляет 20-25 сек.

Предмет изобретения

Способ получения концентрированных водных дисперсий полимеров путем диспергирования раствора полимера в водном растворе поверхностно-активных веществ с последующей отгонкой растворителя, отличающийся тем, что, с целью получения концентрированных устойчивых дисперсий полимеров с низким содержанием поверхностно-активных веществ и упрощения технологии удаления растворителя, раствор полимера порционно диспергируют в одном и том же количестве водного раствора эмульгатора до концентрации полимера в дисперсии 19-40 вес.% и концентрации эмульгатора 1,0-5 вес.% на полимер с частичным или полным здалением растворителя после каждого ввода раствора полимера.