Способ получения полистирола Советский патент 1978 года по МПК C08F112/08 

1

Изобретение относится к области получения полистирола методом эмульсионной полимеризации .

Эмульсионная полимеризация стирола широко применяется в промышленности, поскольку позволяет проводить полимери- зацию при умеренных температурах с Bti- сокой скоростью.

В качестве инициаторов при эмульсионной полимеризации стирола используют персульфаты аммония и калия, перекиси и гидроперекиси динитрилазоизомасляной кислоты и другие инициаторы l .

Известен способ получения полистирола путем полимеризации стирола в водной эмульсии в присутствии эмульгатора и ра- дикального инициатора 2 .

. Этот способ является наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату.

Недостаток этих способов состоит в гом, что для проведения полимеризации требуется значительное количество инициатора (1-2% от веса мономера), причем, на синтез полистирола,как правило,расходуется лишь незначительное количество.от взятого инициатора, а оставшийся инициатор Загрязняет готовый продукт. Инициатор практически не удаляется из полимера на стадии выделения и очистки и загрязняет готовый продукт, что приводит к гфеждевременному старению полистирола.

Кроме гого, по известным способам не удается получить высокомолекулярный полистирол с достаточно большими скоростями полимеризации. Полистирольные латексы, полученные по известным способам не обладают достаточно высокой устойчивостью к действию электролитов и механическим воздействиям.

Цель изобретения - улучшение физикомеханических свойств полимера и упрощение технологии процесса, т.е. уменьшение концентрации инициатсра.

Эта цель постигается тем, ч то в качестве инициатора используют 15-10 -IS-IO % от веса стирола гидроперекиси общей формулыО с к осс н О о-с-сн сн - С -он C.H,O-C-RI с о 2 5 I 1 I ООН R, где R -Н,СНз . Молекула инициатора имеет дифильную структуру, она состоит из полярной поли оксиэтиленовой части и гидрофобной части содержащей гидроперекисную группу. Полярная часть молекулы стабилизиру ет латексную частицу, т.е. выполняет роль эмульгатора. Гидроперекисная группа мо- лекулы инициатора химически связывается с полимерной цепочкой. Таким образом, каждая полимерная цепочка оказывается химически связанной с молекулой эМульга тора, следствием чего является повышенная устойчивость полистерольных латексов к различного рода воздействиям. Количество инициатора по изобретению в несколько тысяч раз меньше, чем по иэ вестному способу, а молекулярный вес полимера в 10-2О раз выше, чем по извесг ным способам. Полистирол с таким высоким молекуляр ным весом приобретает совершенно новые свойства - он становится ударопрочным. Еще одним преимуществом предлагаемо го способа является то, что полученный .полистирол практически не содержит остат КПК ИНИ11ИЯТППП г,е. огкпстотпа выппкпчьтп- ков инициатора, т.е.. является высокочистым, поскольку количество гидроперекиси, взятой пля синтеза, ничтожно. Пр имер 1. В реактор подают 1ОО мл стирола, 2ОО мл водного 4%-ного раствора эмульгатора U-20 (/qgHjjO/C Н 0/2 Н/) и 1,54 -10 любой из приведенных выше гидроперекисей. Содержимое реактора тщательно дегазируют, нагревают до 50 С и перемеши вают при этой температуре 9 ч. Готовый продукт получают в виде полистирольного латекса или выделяют полистирол прили- ванием 1ОО мл изопропанола к латексу. Выход полистирола 97%, молекулярный вес, О1ределенный методом вискозиметри, 16 млн. Ударная вязкость полимера 28 кгс см/см . Пример 2. Процесс проводят coi ласно примеру 1, но количество гидроперекиси 1,5 . 1О г. Время полимеризации до 96%-ной коршерсии 8,5 ч. Молеку Л5фный ВИС 14 мпк. Ударная вязкость 26 кгс см/см 6 5} ПримерЗ (сравнительный). Процесс проводят согласно примеру 1, но берут 1 г пинитрилазоизомасляной кислоты. Процесс ведут 12 ч до 90% конверсии. Молекулярный вес 1 млн., ударная вязкость 10 кгс . см/см П р и м е р 4 (сравнительный). Процесс ведут согласно примеру 1, но вместо гидроперекиси берут 2,5 г перекиси бенэоила. Время полимеризации до 9О% конверсии 35 ч. Молекулярный вес полимера ЗОО тыс. Ударная вязкость 9 кгс СМ/см П р и м е р 5. Процесс проводят аналогично примеру 1, но в качестве эмульгатора берут алкилсульфонат натрия при концентрации 4%, количество гидроперекиси 7-10 г. Время полимеризации до 98%-ной конверсии 8 ч свойство продукj-g gj g примере 1. Полистирольные латексы, полученные по предлагаемому способу, обладают повышенной устойчивостью к действию электролитов и механическим воздействиям. Так, порог коагуляции латексов, полученных по примерам 3 и 4, составляет при нормальных условиях 1,0 моль/л а латексы, полученные по примерам 1,2,5, не коагулируют под действием Na SO при этих условиях. Размер латексных частиц не яёменяег- ся после четырехчасового испытания на Марона (примеры 1,2,5). Латек -ълсы, полученные по примерам 3 и 4, увеличиваются в размерах с 15ОО до 18ОО А при испытании на приборе Марона в течение 2 ч. Укрупнение частиц говорит о начале процесса скрытой коагуляции, т.е. о потере латексом устойчивости под действием механических нагрузок. Таким образом, по предлагаемому способу можно получить ударопрочный полиотирол и высокоустойчивые полистирольные латексы, а также полистирол, не содержащий остатков инициатора. Формула изобре те н и я Способ получения полистирола путем волноэмульсионной полимеризации стирола в присутствии инициатора, о т л и ч а loщ и и с я тем, что, с целью улучшения физико-механических свойств полимера и упрощение технологии процесса, в качестве инициатора используют 1,5 1О 1,5 10 % от веса стирола гидроперекиси общей формулы. 9 о 18«370()2р-С- СН -СН С-ОН - za Ijii V-ип СНСН I 2, 25 CgHjO-C-R С 0 I гпр I и R н ru «« 1Т и 2 -М,СН g Источники информаиии, принятые во 1 Николаев А. Ф, Синтетические полимеры и пластические массы на их основе. М.Химия, 1966, с. 94. 2- Хомиковский П. М. Кинетика и топохимические особенностиэмульсионной полимеризации. Успехи химии , 1958, 27, 1025.