Способ получения водоразбавляемой дисперсии полистирола Советский патент 1981 года по МПК C08F112/08 

(S-f) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВОДОРАЗБАВЛЯЕМОЙ ДИСПЕРСИИ ПОЛИСТИРОЛА Изобретение относится к химии чюлимеров, в частности к способу пол чения водоразбавляемых дисперсий; полистирола. Известен способ получения водораз бавляемой дисперсии полистирола путем полимеризации стирола в среде полярного органического растворителя при нагревании в присутствии стабилизатора и перикисного инициатора с последующей нейтрализацией дисперии азот ным основанием, в котором в качестве стабилизатора дисперсии используют блок-сополимер сопряженного диена и винилароматического углеводорода в алифатическом растворителе С1 Недостатком способа является низкая агрегативная устойчивость -дисперсии. Наиболее близким по технической сущности и достигаемым результатам к предлагаемому является способ получения водоразбавляемой дисперсии полистирола путем полимеризации стиро ла в среде полярного органического растворителя при нагревании в присутствии стабилизатора .и перекисного инициатора с последующей нейтрализацией дисперсии азотным основанием/ в котором в качестве стабилизатора дисперсии используют смесь тройного сополимера стирола, малеинового ангидрида и малеинизированного льняного масла с дисперсией полистирола в малеинизированном льняном масле Недостатком способа являетсМ низкая агрегативная устойчивость дисперсии и пониженный блеск покрытий на ее основе. Цель изобретения - повышение агрегативной устойчивости дисперсии, водостойкости и блеска покрытий на ее основе. Поставленная цель достигается тем что согласно способу получения водоразбавляемой дисперсии полистирола путем полимеризации стирола в среде полярного органического растворителя при нагревании в присутствии стабилизатора и перекисного инициатора с пос ледующей нейтрализацией дисперсии азотистым основанием, в качестве стабилизатора дисперсии используют карбоксилсодержащий алкидный или алкидноэпоксидный олигомер с молекулярной массой 2600-3500 и кислотным числом 0-80 мг КОН/Г, в раствор которого в полярном органическом растворителе постепенно добавляют стирол и инициатор, и полимеризацию проводят до образования диспер сии, содержание полистирола в которой составляет 50-200 ; от массы карбоксилсодерх а1цего олигомера. Олигомер представляет собой или пентафталевый полиэфир, модифицирова ный жирными кислотами подсолнечного,, таллового или дегидратированного кас торового масла, химически связанный с эпоксидной смолой (алкидноэпоксидный олигомер, имеющий кислотное число 0-80 мг КОН/Г и молекулярную мас су 3200-3600), или пентафталевый по лиэфир, модифицированный малеинизиро ванным льняным маслом (алкидный олигомер, имеющий молекулярную массу 2 400-2600 и кислотное число 5060 мг кон/г). Олигомеры способны разводиться водой после нейтрализации триэтилами ном. Олигомер является модификатором дисперсии полистирола, улучшающим пленкообразующие свойства дисперсии. Одновременно он является стабилизатором дисперсии:использование олигомера, содержащего карбоксильные груп пы, позволяет получить устойчивую дисперсию полистирола, а отсутствие низкомолекулярных поверхностноактивных веществ (ПАВ) позволяет получать покрытие на основе таких дисперсий, характеризующиеся повышенной водостойкостью. Наличие карбоксильных групп позво ляет отверждать покрытия с аминосмо лами, при этом получается высокая степень отверждения (до 90 и удов летворительные физико-механические свойства покрытий. В качестве полярного, смешивающе ся с водой .растворителя используют этилцеллозольв, бутилцеллозольв или их смеси, атакже спирты, в качеств перексного инициатора - перекись бензоила или гидроперекись кумола (гипериз) в количестве 2% от массы стирола. Из азотистых оснований используют триэтиламин, аммиак и гидрооксиамины, хорошая водоразбавляемость достигается при рН 7,5-8,0. Пример 1. В реактор, снабженный мешалкой, термометром, холодильником и подводом . для инертного газа (азота) загружают 79 масс,ч. 5б -ного раствора в смеси изопропилового спирта и бутилцеллозольва (1: 1 алкидного олигомера с кислотным числом 0 мг КОН/Г и молекулярной массой 2бОО. Реактор продувают азотом, содержимое нагревают до 70°С и прикапывают 50 масс.ч. стирола с рас творенным инициатором - перекисью бензола (Т масс.ч.) . Реакцию проводят в течение 10 ч до полного превращения мономера в полистирол. Вес сухого остатка 75 . В полученной дисперсии содержание полистирола составляет 53% от массы алкидного олигомера. Дисперсия полистирола в алкидном олигомере и полярном органическом растворителе сохраняет агрегативную устойчивость при комнатной температуре в течение 1 года. Для приготовления водной дисперсии полистирола к полученной исходной дисперсии добавляют 3,6 масс.ч. 25 -ного водного раствора аммиака, перемешивают и постепенно при перемешивании добавляют воду (дистиллированную Конечная водная дисперсия представляет собой мутно-белую жидкость с сухим остатком , дисперсия стабильна (не коагулирует) не менее двух месяцев. Пример 2. В реактор, как BI примере 1, загружают 89,3 масс. ч. 70 -ного раствора в этилцеллозольве алкидноэпоксидного олигомера с кислотным числом 55 мг КОН/Г и молекулярной массой 3500, добавляют 90 масс.ч. этилцеллозольва, содержимое перемешивают, продувают азотом и нагревают до бООС и прикапывают в течение 30 мин 125 масс.ч. стирола (очищенного от гидрохинона) с растворенным инициатором - гидроперекисью изопропилбензола 2,5 масс.ч. Реакцию проводят до конверсии 99%, сухой остаток составил , продолжительность полимеризации 12 ч. Содержание полистирола составило 67 от массы алкида. Дисперсия сохраняет стабильность в течение 1 года. Для приготовления водной дисперсии полистирола к полученной дисперсии добавляют при перемешивании 8 масс.м. триэтиламина, перемешивают АО мин и постепенно добавляют.воду дистиллиро ванную (при этом рН приблизительно составляет 8,0 . Конечная водная ди персия представляет молочно-белую жи кость с сухим остатком 35%, дисперси стабильна не менее трех месяцев. Пример 3. В реактор загружа ют 178,5 масс,ч, 70%-ного раствора олигомера (как в примере 2) и 70 масс.ч. этилцеллозольва, перемешивают, продувают азотом, нагревают до и прикапывают 30 мин 125 масс.ч. стирола с растворенной п рекисью бензола 2,5 масс.ч. За время реакции (1 ч) конверсия составляет 95, а сухой остаток бЗ°й. Дисперсия стабильна в течение года. К полученной дисперсии добавляют 13,5 масс.ч. триэтиламина, перемешивают(как в примере 2), добавляют воду. Конечная дисперсия представляет молочно-белую жидкость с сухим остат ком дисперсия стабильна три мес ца, Пример 4. В реактор, как в примере 1, загружают 171 масс.ч. 70 -ного раствора водоразбавляемого олигомера (как а примере 2) и бмасс этилцеллозольва, перемешивают, продувают азотом и нагревают до 90 С и доприкалывают 20 мин 60 масс.ч. стирола с растворенной в нем перекисью бензоила масс.ч. Полимеризацию проводят до конверсии 58-99. Сухой остаток составляет 59. Дисперсия ст бильна в течение года. К полученной дисперсии добавляют 13 масс.ч. триэтиламина, перемешивают и разбавляют водой, конечная дисп сия представляет молочно-белую жидкость с сухим остатком 35%, стабильна три месяца. Пример5. В реактор, как в примере 1, загружают 100 масс.ч. 70 -ного во-доразбавляемого алкида, 0 масс,ч. эпоксидного олигомера с кислотным числом 75 мг КОН/Г и 70 масс.ч. этилцеллозольва, содержимое перемешивают, продувают азотом . и нагревают до 80°С, затем прикапывают АО мин 1АО масс.ч. стирола с растворенной в нем перекисью бензоила 2,8 масс.ч. Через 3. ч достигнута 100%-ная конверсия с сухим остатком 82%. Дисперсия стабильна в течение 1 года. К полученной дисперсии добавляют 12 масс.ч. триэтиламина, перемешивают ЗО-АО мин и постепенно добавляют воду. Получают молочно-белую жидкость с сухим остатком 35%, дисперсия стабильна не менее трех месяцев. На основе полученных водоразбавляемых дисперсий были приготовлены лакокрасочные композиции и соответствующие покрытия на стальной подложке толщиной 50 мкм, которые отверждали в течение 30 мин при . Рецептура композиций во всех приме pax следующая: Разбавленная водой дисперсия полистирола с содержанием нелетучих веществ kQ%. Аминоформальдегидная смола гексаметоксимитиленмеламин 30% от массы олигомера , Пластификатор ( дибутилфталат) 10 от полистирола, находящегося в дисперсии .. Свойства дисперсий и покрытий на их основе приведены в таблице. Таким образом, изобретение позволяет получать водоразбавляемые дисперсии полистирола, обладающие высокими значениями агрегативной устойчивости. Соответствующие покрытия обладают повышенными водостойкостью, блеском, а также твердостью. Такие дисперсии могут быть использованы в качестве пленкообразователей термореактивного типа.

Агрегативная устойчивость дисперсии,при 20®С

3 мес

3 мес

Водостойкость однослойного (MKMJ покрытия ,сутки (гост 21065-75J

20

20

Блеск по ФБ-2 через

68 5 сутокД

72

.

Твердость по М-3,

0,65 ГОСТ 5233-77

0,75

Адгезия по

. методу параллельных надрезов, балл (ГОСТ )

.

Прочность пленки при ударе по У-1А кгс-см, (гост 47&5-73;

kQ

kO

Эластичность

7.

по Эриксену, мм 6

2-3

Режим формирования покрытия,

150/30 150/30 °С/мин

150/30

3 мес

3 мес

3 мес 5 дн

30

30

25

10

68

70

73

0,45

0,63

0,45

0,70

40

kQ

40

40

150/30 180/60

150/30 Формула изобретения Способ получения водоразбавяяемой дисперсии полистирюла путем полимеризации стирола в среде полярного органического растворителя при нагревании в присутствии стабилизатора и перекис ного инициатора с последующей нейтрализацией дисперсии азотистым основанием, отличающийся тем, что, с целью повышения агрегативной устойчивости дисперсии, водостойкости и блеска покрытий на ее основе, в качестве стабилизатора дисперсии используют карбоксилсодержащий алкидный или алкидноэпоксидный олигомер с молекулярной массой 2600-3500 и кислотным числом 0-80 мг КОН/г, в раствор которого в полярном органическом растворителе постепенно добавляют стирол и инициатор, и полимеризацию проводят до образования дисперсии, содержание полистирола в которой составляет 50-200% от массы карбокснлсодержащего олигомера. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент Японии (f 9209 3, кл. 26 (3)В 311, опублик. 1970. 2,Авторское свидетельство СССР № 388599, кл. С 09 D гП, 1973 (прототип).