Способ получения латексов полимеров и сополимеров акрилонитрила Советский патент 1976 года по МПК C08F220/44 C08F2/22 

1

Изобретение относится к области получения латексов полимеров и сополимеров акрилоНитрила путем эмульсионной полимеризации в йодной среде с использованием в качестве стабилизатора поливинилового спирта.

Известен способ получения полиакрилонитрильных латексов путем полимеризации акрилонитрила в водной эмульсии с использованием в качестве стабилизатора поливинилового спирта и в качестве инициатора - персульфата аммония.

Недостаком известного способа является низкая концентрация получаемого латекса, которая, как правило, не превышает 12%. Попытка повышения концентрации выше 15% приводит к коагуляции латекса.

Такая низкая концентрация существенно ограничивает возможные области применения полиакрилонитрильных латексов, получаемых по известному способу.

Задача состоит в разработке способа получения латексов полимеров и сополимеров акрилонитрила путем эмульсионной полимеризации в водной среде с использованием в качестве стабилизатора поливинилового спирта, позволяюш.его непосредственно в процессе полимеризации получать латексы повышенной концентрации (более 15%) при сохранении стабильности как в процессе полимеризации так и при хранении.

В изобретении предлагается решение этой задачи, состоящее в проведении полимеризации акрилонитрила или его сополимеризации с другими, способными к сополимеризации с

акрилонитрилом, мономерами в присутствии поливинилового спирта в качестве стабилизатора и солей надсерной кислоты в качестве инициатора. С целью получения латексов повышенной

концентрации, устойчивых как в процессе полимеризации, так и при последующем хранении, в предлагаемом способе полимеризацию проводят при весовом соотношении мономерной смеси к водной фазе более 0,2 и в полимеризуемую смесь вводят соли роданистоводородной кислоты в количестве 0,01-2,0,

предпочтительно 0,05-1,0 вес. ч. на 100 вес. ч.

водной фазы.

Сущность предлагаемого способа состоит в

смещении ингредиентов полимеризуемой смеси и их нагревании при температуре, обеспечивающей распад солей надсерной кислоты и инициирование полимеризации, до необходимой конверсии мономеров.

В соответствии с предлагаемым способом в качестве мономеров, способных к сополимеризации с акрилонитрилом, используют акриловую и метакриловую кислоты и их производные (эфиры, амиды, метакрилонитрил и

пр.), а,р-ненасыщенные альдегиды и кетоны.

винилхлорид и винилиденхлорид, простые и сложные виниловые эфиры, винилароматические, винилгетероциклическне мономеры, диены и другие известные соединения, содержащие двойную связь, способную к сополимеризации с акрилонитрилом.

Количество мономеров, способных к сополимеризации с акрилонитрилом, должно составлять менее 50%, предпочтительно менее 25% от в.еса мономерной смеси.

В качестве стабилизатора предлагаемый способ предусматривает применение поливинилового спирта со степенью полимеризации 50-5000. Наряду со звеньями винилового спирта, используемый поливиниловый спирт может содерл ать звенья винилацетата, а также другие звенья, отличные от основного звена винилового спирта, однако, количество этих звеньев должно быть мало и не должно препятствовать растворению поливинилового спирта в воде.

Количество поливинилового спирта, применяемого в качестве стабилизатора при получении латексов полимеров и сополимеров акрилонитрила но предлагаемому способу, составляет 0,5-20,0 вес. ч., предпочтительно 2,0- 10,0 вес. ч. на водную фазу.

Инициирование полимеризации осуществляется водорастворимыми солями надсерной кислоты, например персульфатами аммония, калия, натрия. Количество инициатора, вводимое в соответствии с предлагаемым способом, составляет 0,01-2,0% от веса мономерной смеси. Процесс полимеризации производят при 40-100, предпочтительно при 50-80°С. Стабильность латексов полимеров и сополимеров акрилонитрила, получаемых по данному изобретению и имеющих концентрацию выще 15%, обеспечивается за счет введения растворимых в воде солей роданистоводородной кислоты, таких, как Na, К, NH4, Li, Са, Mg, Sr, Ва, А1 и др.

Количество вводимых роданидов, обеспечивающих получение устойчивых латексов, составляет 0,01-2,0, предпочтительно 0,05- 1,0 вес. ч., на 100 вес. ч. водной фазы.

Процесс полимеризации и сополимеризации по предлагаемому способу проводится при перемешивании компонентов полимеризуемой смеси, которые могут подаваться как однократно в начале процесса, так и дробно или непрерывно по ходу полимеризации.

Латексы, получаемые по предлагаемому способу, достаточно стабильны п позволяют производить отгонку незаполимеризованных мономеров. Процесс полимеризации можно производить до различных конверсии, но предпочтительны конверсии 50% и более.

Процесс полимеризации проводят в кислой среде. Это обеспечивается как за счет кислой среды, создаваемой солями надсерной кислоты, так и за счет добавок кислот.

Пример 1 (сравнительный). Процесс эмульсионной полимеризации проводят при

70°С. Исходные вещества загружают в следующих количествах, вес. ч.:

Акрилонитрил (АН)12,3

Поливиниловый спирт (ПВС)2,4

5Персульфат аммония (NH4S2O8) 0,01

Конверсия мономеров после полимеризации в течение 3 ч составляет 65%. Процесс полимеризации проходит как. эмульсионный, образуется устойчивый латекс.

10 Пример2 (сравнительный). Полимеризацию осуществляют, как в примере 1, по следующей рецептуре, вес. ч.:

АН15,1

ПВС2,4

15NH4S2O80,01

Наблюдается частичное выпадение осадка из эмульсии, т. е. латекс не образуется.

Н р и м е р 3. Процесс эмульсионной полимеризации проводят при 70°С в токе азота. Ис0 ходные вещества загружают в следующих количествах, вес. ч.:

Акрилонитрил (АН)15

Вода30

ПВС1,5

5NaCNS0,15

K2S2080,15

Конверсия мономера после 1 ч полимеризации составляет 88,3%, содержание сухого остатка - 28,3%. Латекс сохраняет устойчи0 вость после 3 месяцев хранения.

Пример 4. Полимеризацию осуществляют,

как в примере 1,по следующей рецептуре, вес. ч.:

5 . АН15

Вода30

ПВС0,75

NaCNS0,15

K2S2080,15

0 Конверсия мономера после 1 ч полимеризации составляет 65,5%, содержание сухого остатка - 21,9%.

Пример 5. Полимеризацию осуществляют, как в примере 1, по следующей рецептуре, 5 вес. ч.:

АН15

Вода30

ПВС2,25

NaCNS0,15

0K2S2Oa0,15

Конверсия мономера после 1 ч полимеризации составляет 71,8%, содержание сухого остатка 22,9%.

Пример 6. Полимеризацию осуществляют, 5 как в примере 1, по следующей рецептуре, вес. ч.:

АН15

Вода30

ПВС1,5

0NaCNS0,03

K2S2O80,15

Конверсия мономера после 1 ч полимеризации составляет 83,4%, содержание сухого остатка - 26,7%. Латекс сохраняет устойчивость после трех месяцев хранения.

Пример 7. Полимеризацию осуществляют,

как в примере1, по следующей рецептуре, вес. ч.:

АН15

Вода30

ПВС1,5

NaCNS0,45

K2S2080,15

После 1 ч полимеризации конверсия мономера составляет 19,8%, содержание сухого остатка - 8,6%. Латекс сохраняет устойчивость после шести месяцев хранения.

Пример 8. Полимеризацию осуществляют, как в примере 1, по следующей рецептуре, вес. ч.:

АН13,5

Вода30

Метилакрилат1,05

Метакриловая кислота 0,45 ПВС1,5

NaCNS0,15

K2S2080,15

После 1 ч полимеризации конверсия мономера составляет 87,4%, содержание сухог.о остатка - 28,2%. Латекс сохраняет устойчивость после шести месяцев хранения.

Как видно из приведенных примеров и описания, предлагаемый способ позволяет получать латексы полимеров и сополимеров акрилонитрила, имеющие повышенную концентрацию и стабильные, как в процессе полимеризации, так и при последующем хранении.

Формула изобретения

Способ получения латексов полимеров и сополимеров акрилонитрила путем эмульсионной полимеризации акрилонитрила или смесей его с мономерами, содержащими двойную связь, способную к сополимеризации с акрилопитрилом, в водной среде, в присутствии персульфатов и поливинилового спирта, отличающийся тем, что, с целью получения стабильных при повышенной концентрации латексов, устойчивых в процессе полимеризации и при хранении, процесс осуществляют при весовом соотношении мономерной смеси к водной фазе более 0,2 и в реакционную смесь вводят соли роданистоводородной кислоты в количестве 0,01-2,0 вес. ч. на 100 вес. ч. водной фазы.