Способ контроля эмульсионной полимеризации Советский патент 1983 года по МПК C08F2/22 G01N21/00 

(54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ЭМУЛЬСИОННОЙ ПОЛИМЕРИЗАЦИИ

Изобретение относится к спосббам контроля эмульсионной полимеризации и может найти применение в производс ве синтетических каучуков и латексов Известен способ контроля эмульсионной полимеризации, включающий отбо проб латекса, определение его плотности с последующим расчетом конверсии по измеренному значению плотности 1 Недостатком способа является низ кая точность контроля - большая погрешность- в определении конверсии при ее значениях ниже.50-60% и невозможность определения диаметра частиц латекса, характеризующего его качест ва. Известен также способ.контроля эмульсионной полимеризации, включающий отбор проб латекса в процессе полимеризации и определение содержания незаполимеризовавшихся мономеров, с последующим вычислением конверсии по измеренному значению содер жания незаполимеризовавшихся мономеров С2. Недостатком способа.также является низкая точность контроля. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является спо соб контроля эмульсионной -полимеризации, включающий отбор пррб латекса в процессе полимеризации и определение его характеристик с последующим вычислением конверсии. Такой характеристикой, например, может служить содержание сухих веществ 3 J. Недостатками способа являются длительность определения содержания сухих веществ (от 40 мин до 4ч) и низкая точность контроля - большая погрешность в определении конверсии при ее значениях ниже 20% и левозможность диаметра частиц латекса, характеризующего его качество. Цель изобретения - сокращение продолжительности контролируемых операций и повышение точности контроля. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу контроля эмульсионной полимеризации, включающему отбор проб латекса в процессе полимеризации и определение его характеристик с последующим вычислением конверсии, пробу латекса предварительно разбавляют деионизированной водой в 200-5000 раз, отделяют незаполимеризовавшиеся мономеры, пропускают через слой разбавленного латекса толщиной 1-10 мм световой луч, измеряют спектральный состав света, рассеянного в направлении под углом 90 , в низкочастотном диапазоне определяют полу ширину измеренного спектра и по это величине рассчитывают диаметр части а также измеряют суммарную интенсив .ность света, рассеянного в том же н правлении, и по этой величине рассч тывают численную концентрацию части и объемную долю полимера с последую щим определением конверсии из калибровочного графика. Пробу латекса разбавляют деионизированной водой в соотношении 2005000 раз, исключающем многократное рассеяние света. Кювету, выбранную в указанном диапазоне толщины (110 мм) , с разбавленным латексом поме щают на пути светового луча. Наиболе удобшлм оказывается луч лазера,поскольку он жестко сфокусирован, отличается высокой интенсивностью и монохроматичен, что упрощает последующий анализ спектрального состава света. В каком-либо направлении,выбранном в диапазоне O-ISO, например под углом 90°, устанавливают фотоэлектронный умножитель, например ФЭУ-79, преобразующий сигнал рассеян ного в этом направлении света в фото ток. С помощью анализатора спектра фототока С4-72 измеряют спектральный состав фототока. На чертеже представлен типичный график такого спектра, представляющий зависимость интенсивности рассеянного света, от частоты. Определяют -у полуширину спектра, соответствующую половине максимальной интенсивности. По уравнению КГ I o4Jl 0 2 ЗЛт.7 V n-sin-/ (1) определяют значение среднего диаметра частиц d, где К - постоянная Больцмана,- Т - температура; п и fj коэффициент преломления и вязкость среды; WP - частота падающего света в - угол, под которым принимается сигнал рассеянного света. Затем изме ряют суммарную интенсивность света, рассеянного в этом же направлении,на пример, с помощью того же фотоумножителя ФЭУ-79. помощью уравнений Из нее с .L, -ПоГ (1/2 суа) 1Ч)) °-ns. 3 и.Ло - интенсивность рассеянного и падающего све та, РО и п - коэффициенты преломления воды и полимерных частиц соответственно, V - объем частицы, вычисляют численную концентрацию частиц N, а с помощью их диаметра объемную долю полимера в латексе и соответственно конверсию. Проводят эмульсионную сополимеризацию бутадиена и стирола по следующему рецепту, мае.ч.: бутадиен 70; стирол 30; олеат калия 3,5/ лейканол 0,4; сульфат железа 0,06; трилон Б О, О6,хлористый калий О, 4 ,и вода 135. Полимеризацию проводят при + 5°С по непрерывной схеме в батарее из восьми полимеризаторов. Из каждого полимеризатора отбирают пробы латекса. Пробыразбавляют деионизованной водой в 1000 раз и отделяют незаполимеризовавшиеся мономеры. Через цилиндрическую кювету с раз:бавленным латексом (внутренний диаметр кюветы б мм) пропускают световой луч от гелий-неонового лазера. С помощью фотоэлектронного умножителя ФЭУ-79 и анализатора спектра фототока С4-72 измеряют спектральный состав света, рассеянного под углом 90°. Строят зависимости интенсивности рассеянного света от частоты (график аналогичный приведенному на чертеже) . Определяют полуширину спектра. Из нее .по уравнению (1) вычисляют значение среднего диаметра d. Затем с помощью того же фотоэлектронного умножителя ФЭУ-79 определяют суммарную интенсивность света, рассеянного под углом 90°. Из нее по уравнению (2) с учетом диаметра и вычисленного с его помощью объемом частиц вычисляют численную концентрацию частиц. Затем с помощью объема частиц определяют объемную долю полимера в латексе, а по графику конверсия - объемная концентрация полимера конверсию мономеров.Для сравнения определяют в пробах латекса содержание сухих веществ по известной методике (по прототипу) и с помощью калибровочного графика конверсия - содержание сухих веществ конверсию мономеров. Результаты определений приведены в таблице.

Общая продолжительность измерений и расчетов по данному способу 10 мин, в то время как только одно определение содержания сухих веществ требует не менее 40 мин.

Таким образом, данный способ позволяет быстро и точно определить конверсию в процессе полимеризации, в том числе на ранних стадиях при .конверсии , меньшей 20-25%, и одновременно- с конверсией определять качество латекса по диаметру его частиц.

Фо15мула изобретения

Способ контроля эмульсионной полимеризации, включающий отбор проб латекса в процессе полимеризации и определение его характеристик с последующим вычислением конверсии, о.тличающийся тем, что, с целью сокращения продолжительности контролируемых операций и повышения точности контроля, пробу латекса предварительно разбавляют деионизованной водой в 200-500 раз, отделяют незаполимеризовавшиеся мономеры, пропускают через слой разбавленного латекса толщиной 1-10 мм световой луч, 30 измеряют спектральный состав света, рассеянного в направлении по углом

90

в низкочастотном диапазоне определяют полуширину измеренного спектра и по этой величине рассчитывают диаметр частиц, а также измеряют суммарную интенсивность света рассеянного в том же направлении, и по этой величине рассчитывают численную концентрацию частиц, к объемную долю полимера с последующим определением конверсии из калибровочного графика. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

ЦНИИТЭНефтехима. М., ЦНИИТЭНефтехим, 1971, с. 24, 80.

(прототип).

1а J

JmO

I

, /ю/ryu/aipuffa спел/прл

Уаетотл floeef fffffo