Способ получения поливинилхлорида Советский патент 1976 года по МПК C08F2/26 

1

Изобретение относится к области получения поливинилхлорида в водной дисперсии.

В настоящее время поливинилхлорид (ПВХ) получают в водной суспензии или эмульсии в присутствии различных диспергаторов.

Известен способ получения ПВХ в водной дисперсии в присутствии анионактивного эмульгатора при концентрации ниже критической концентрации мицеллообразования и водорастворимого инициатора 1. Однако по указанному способу полимер получают частично в виде бесформенной массы, налипающей на мещалку и стенки реактора, что затрудняет теплоотдачу, а выход полимера с единицы реакционного объема невелик.

С целью увеличения реакционного объема и улучшения теплоотвода по предлагаемому способу процесс проводят в присутствии коллоидно-диспергированного в воде металла, выбранного из группы, состоящей из меди, никеля, платины, палладия, иридия, осмия и золота.

Полимеризационная система содержит воду, анионогенный эмульгатор, жидкий мономер, водорастворимый инициатор, металл в коллоидно-диспергированном состоянии. При этом происходит одновременно полимеризация винилхлорида с образованием латексных частиц размером около 1000 А и частиц блочноге полимера размером 1-3 мм. Блочная полимеризация протекает в каплях жидкого мономера, стабилизированных от коалесценции латексными частицами. Паличие эмульгатора в системе способствует образованию латексных частиц поливинилхлорида. Роль коллоидно-диспергированного металла сводится к созданию центров частиц блочного полимера в каплях жидкого мономера. При перемешивании реакционной смеси происходит дробление жидкого мономера на капли размером 1-5 мм, на поверхность которых устремляются латексные частицы полимера, образующиеся в водной фазе, которые, работая как поверхностно-активные вещества для этих капель, предотвращают коалесценцию, в результате чего к концу полимеризации формируются крупные частицы блочного полимера. Звеном, связывающим эмульсионную, суспензионную и блочную полимеризации в единый способ полимеризации, является присутствие водного коллоидного раствора металла, который, меняя физическое состояние реакционной системы, позволяет устранить недостатки каждого способа полимеризации в отдельности, по крайней мере, частично.

Хорошая транспортабельность полимеризационной системы определяется тем, что реакционная смесь представляет собой многокомпонентную коллоидную систему, состоящую из

латексных частиц поливинилхлорида, стабилизированных эмульгатором, и крупных капель жидкого мономера, стабилизированных от коалесценции этими латексными частицами. Дробление жидкого мономера на капли, дисиергированные в латексе, способствует хорошему теплоотводу.

Реализация цредлагаемого способа производится следующим образом.

В эмалированный автоклав вводят 100 вес. ч. дистиллированной воды; 150-100, предпочтительнее 100 вес. ч., промышленного винилхлорида; 0,1-0,001, предпочтительнее 0,01 вес. ч., анионогенного эмульгатора; 1-0,01, предпочтительнее 0,1 вес. ч., водорастворимого инициатора; вес. ч. коллоидно-диспергированного металла, например меди, никеля, илатины, палладия, осмия, иридия, золота. Систему дегазируют. Полимеризацию проводят при температуре О-60°С и непрерывном или периодическом перемешивании. Время полимеризации определяется скоростью генерации свободных радикалов водорастворимым инициатором. Продукт полимеризации представляет собой смесь латекса с размерами латексных частиц около 1000 А и легко транспортируемых сферических частиц блочного полимера размерами 1-3 мм.

Приготовление водного коллоидного раствора металла. В стеклянный химический стакан наливают дистиллат, вводят две проволоки необходимого металла, к проволокам подводят переменный (частота 50 гц) иил постоянный ток напряжением 50-60 в; при сближеНИИ проволок образуется электрическая дуга. В момент образования электрической дуги происходит распыление металла до коллоидного состояния. Водный раствор приобретает способность к появлению эффекта Тиндаля или опалесценции, которая наблюдается визуально. После этого электрический ток выключают, проволоку удаляют из раствора, раствор фильтруют.

Приготовление полимеризационной смеси. В эмалированный реактор, снабженный рубашкой для термостатирования, монометром, термометром, заливают свежеприготовленный раствор (водный) коллоидного металла, добавляют анионогенный эмульгатор, например эмульгатор К-30 (смесь натриевых солей алкилсульфокислот с числом углеродных атомов 12-18) в количестве, необходимом для создания концентрации ниже критической концентрации мицеллообразования. Вводят водорастворимый инициатор, например персульфат аммония, перекись водорода и др. Водный раствор трижды продувают азотом и вакуумируют. Заливают винилхлорид.

Проведение процесса полимеризации. В рубашку реактора подают воду из термостата, включают мешалку. Об окончании процесса полимеризации судят по падению давления в реакторе-полимеризаторе.

Ниже приведены рецептуры реакционной смеси и условия полимеризации по предлагаемому способу.

Пример 1. Состав полимеризационной смеси, вес. ч.:

Вода100

Винилхлорид100

Инициатор-персульфат

аммония0,1

Эмульгатор К-30 (смесь натриевых солей алкилсульфокислот)0,01 Коллоидный металлlO Температура полимеризации 60°С.

При использовании в качестве коллоидного металла меди, никеля, платины, палладия, иридия, осмия или золота время полимеризации составляет 12 час.

Пример 2. Состав полимеризационной системы, вес. ч.:

Вода100

Винилхлорид150

Инициатор-персульфат

аммония0,1

Эмульгатор К-300,01

Коллоидный металл10

Температура полимеризации 60°С.

При использовании в качестве коллоидного металла меди, никеля, платины, палладия, иридия, осмия или золота время полимеризации составляет 15 час.

Пример 3. Состав полимеризационной смеси, вес. ч.:

Вода100

Винилхлорид100

Инициатор-перекись

водорода1

Эмульгатор К-30ЮКоллоидный металл10

Температура полимеризации 60°С.

При использовании в качестве коллоидного металла меди, никеля, платины, палладия, иридия, осмия или золота время полимеризации составляет 26 час.

Пример 4. Состав полимеризационной смеси, вес. ч.:

Вода100

Винилхлорид150

Инициатор-перекись

водорода0,1

Эмульгатор К-3010Коллоидный металл10

Температура полимеризации 25°С.

При использовании в качестве коллоидного металла меди, никеля платины, палладия, иридия, осмия иил золота время полимеризации составляет 40 суток.

Пример 5. Состав полимеризационной смеси, вес. ч.:

Вода100

Винилхлорид100

Инициатор-персульфат аммония0,5

Эмульгатор К-30 (критическая концентрация мицеллообразования)0,2

Коллоидный металл10

Температура полимеризации 0°С.

При использовании в качестве коллоидного металла меди, никеля, платины, палладия, иридия, осмия или золота время полимеризации составляет более 45 суток.

Пример 6. Состав полимеризационной смеси, вес. ч.:

Вода100

Вннилхлорид150

Инициатор-перекись

водорода0,2

Коллоидный металл10

Темнература полимеризации 25°С.

При использовании в качестве эмульгаторов лаурата калия, лаурата натрия или алкильсульфатов, время полимеризации составляет около 40 суток.

Во всех примерах полимеризат представляет собой смесь жидкого латекса с размерами частиц около 1000 А и крупных частиц полимера (размером 1-3 мм).

ИК-спектры образцов поливинилхлорида идентичны.

Формула изобретения

Способ получения поливинилхлорпда путем полимеризации винплхлорида в водной дисперсии в присутствии анионактивиого эмульгатора при концентрациях ниже критической концентрации мицеллообразования и водорастворимого инициатора, отличающийся тем, что, с целью увеличения выхода полимера с единицы реакционного объема и злучшеиия теплоотвода, процесс проводят в присутствии коллоидно-диспергированного в воде металла, выбранного из группы, состоящей из меди, никеля, платины, палладия, иридия, осмия и золота.

1 Е. Peggion, F. Testa, С. Falamini, Маггоmol. Cliem., 71, 173, 1964.