Сополимеры винилацетата с 1-хло-2оксипропилакрилатом для получения отверждаемых клеев и покрытий Советский патент 1977 года по МПК C08F218/08 

1

Изобретение относится к новым химическим соединениям, конкретно к сополимерам винилацетата с 1-хлор-2-оксипропилакрилатом для получения отверждаемых клеев и покрытий.

Сополимер в отвержденном состоянии обладает повышенной водостойкостью и высокими физико-механическими свойствами и может быть использован для получения отверждаемых клеев и покрытий в строительстве, мебельной и других отраслях промышленности.

Известен отверждаемый сополимер винилацетата с N-метилолакриламидом 1. Этот сополимер предназначен для получения отверждаемых клеев.

Однако в процессе отверждения таких сополимеров выделяется формальдегид, являюш;ийся токсичным веществом, что делает необходимым применение специальных герметичных устройств, снабженных сложной вытяжкой вентиляцией. Использование таких сополимеров для склеивания некоторых деталей, где требуется тонкая ручная обработка, может вызвать профзаболевания. Кроме того, синтез N-метилолакриламида сложен, и организация промышленного выпуска его связана с большими трудностями.

Также известен отверждаемый сополимер

винилацетата с эфирами метакриловой кислоты, содержаш,ими эпоксидные группы 2J. Однако для отверждения таких сополимеров необходимо применять в качестве отвердителей амины, например полиэтиленполиамин, являющиеся токсичными веществами. Это в значительной степени ограничивает области применения указанных сополимеров, в частности, при изготовлении музыкальных инструментов, в мебельной промышленности для склейки некоторых ответственных деталей и т. д., где необходима тонкая ручная обработка, требующая непосредственного контакта человека с клеем. Такой контакт может вызвать профзаболевания.

Целью изобретения является создание сополимера винилацетата с 1-хлор-2-оксипропилакрилатом, который, например, в виде водной дисперсии, может быть использован для получения отверждаемых клеев и покрытий, имеющих высокую водостойкость и хорошие физико-механические свойства.

Такие клеи можно, в частности, использовать в областях промышленности, требзющих непосредственного контакта человека с клеем.

Указанные свойства определяются новой химической структурой сополимера винилацетата с 1-хлор-2-оксипропилакрилатом общей формулы

{o 3-cHiv,-{;Ci.,.,

ососн.

COOCH5.CH -СН,

I i он ci

где X - 89-98 мол. %; У -2-11 мол. %, с молекулярной массой 5000-50000.

Отверждение сополимера можно проводить путем добавки в дисперсию окислов некоторых металлов, например цинка, магния и других, в количестве 2-10% от веса дисперсии с последующей термообработкой полимера при температуре 80-120С. Жиднеспособность таких дисперсий после добавки окислов металла 6 месяцев.

Пример 1. В круглодонную колбу, снабд:енную обратным холодильником и механичгской мешалкой, загружают 7 г поливинилового спирта и 90 мл дистиллированной воды. Смесь нагревают при перемешивании до температуры 95-100°С и выдерживают при этой температуре в течение 3-4 ч до полного растворения поливинилового спирта, после чего смесь охлаждают до и в колбу загружают- 0,005 г сульфата железа (11) и 0,3 г муравьиной кислоты. Затем при 70°С в реакционную смесь подают предварительно приготовленный раствор 1-хлор-2-оксипропилакрилата в винилацетате (5 г 1-хлор-2-оксипропилакрилата и 95 г винилацетата) и 1,2 мл 30%ного раствора перекиси водорода. Смесь мономеров и перекись водорода подают пятью равными порциями. При этом каждую последующую порцию загружают только после того, как завершилась полимеризация предыдущей. Продолжительность полимеризации 4 ч, температура 70-75°С. Полученная дисперсия сополимера винилацетата имеет следующие характеристики: содержание сухого остатка 52%; выход сополимера 99,5% от теоретического. Сополимер содержит 2 моль. % 1-хлор2-оксипропилакрилата. Молекулярная масса 50000.

По окончании полимеризации в охлажденную до комнатной температуры дисперсию вводят 2 г окиси цинка, после чего перемешивание продолжают еще 30 мин.

Пример 2. Сополимерную дисперсию получают по примеру 1 при следующем составе мономерной смеси: 10 г 1-хлор-2-оксипропилакрилата и 90 г винилацетата.

Полученная дисперсия сополимера винилацетата имеет следующие характеристики: содержание сухого остатка 51,5%; выход сополимера 99,7% от теоретического. Сополимер содержит 6 моль. % 1-хлор-2-оксипропилакрнлата. Молекулярная масса 35000.

По окончании полимеризации в охлажденную до комнатной температуры дисперсию вводят 5 г окиси магния, после чего перемешивание продолжают еще 30 мин.

Вязкость дисперсии 32 с по стандартной кружке ВМС.

Пример 3. Сополимерную дисперсию получают по примеру 1 при следующем составе мономерной смеси: 20 г 1-хлор-2-оксипропилакрилата и 80 г винилацетата. Полученная дисперсия сополимера винилацетата имеет следующие характеристики: содержание сухого остатка 53%; выход сополимера 99,6% от теоретического. Сополимер содержит 11 моль. % 1-хлор-2-оксипропилакрилата. Молекулярная масса 5000.

По окончании полимеризации в охлажденную до комнатной температуры дисперсию вводят 10 г окиси цинка, после чего перемещивание продолжают еще 30 мин. Вязкость дисперсии 50 с по стандартной кружке ВМС.

Для оценки свойств сополимера из дисперсий, полученных по примерам 1-3, отливали пленки, которые затем отверждали путем их термообработки при 80°С в течение 3 ч.

Аналогичным образом были получены пленки из дисперсий известного сополимера.

О водостойкости пленок судили по потере механической прочности после выдержки в воде при 20°С в течение 5 суток.

Свойства отвержденных пленок, полученных из сополимерных дисперсий по примерам 1-3, а также адгезионные свойства дисперсий представлены в таблице в сравнении со свойствами сополимерной дисперсией винилацетата с эпоксисодержащим мономером.

Как следует из данных таблицы, данные сополимеры по свойствам не уступают известному сополимеру, но, благодаря полному отсутствию ка1сих-либо токсичных компонентов в их составе, они могут быть использованы в тех областях промышленности и строительстве, где требуется непосредственный контакт человека с клеем, например при изготовлении музыкальных инструментов, в мебельной промышленности.

Переход указанных отраслей промышленности к использованию в качестве клеев предлагаемых сополимерных дисперсий приведет к резкому улучшению условий труда, так как

в настоящее время там широко применяются

клеи на основе карбамидоформальдегидных смол, которые являются очень токсичными продуктами.

Производство предлагаемой сополимерной дисперсии может быть легко осуществлено на любом промышленном предприятии, выпускающем поливинилацетатную дисперсию. 1Хлор-2 - оксипропилакрилат, применяющийся при синтезе сополимера, может быть получен как продукт взаимодействия выпускающихся в нашей стране в серийном производстве эпихлоргидрина и акриловой кислоты, причем не требуется дополнительной очистки полученного мономера.

Формула изобретения

Сополимеры винилацетата с 1-хлор-2-оксипропилакрилатом общей формулы

6

(СН2-СН4-в

ОСОСНз

СООСН.,СН -Шо

I I

он С1

где X - 89-98 мол. %; У -2-11 мол. %,

с молекулярной массой от 5000 до 50000 для получения отверждаемых клеев и покрытий.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Патент США № 3301809, кл. 260-29.6, опублик. 1967.

2.Авторское свидетельство СССР №433171, кл. G 08F 220/06, опублик. 1974.