CS244188B1

CS244188B1 - Process for the production of synthetic latexes of polymers and copolymers of butadiene

Info

Publication number: CS244188B1
Application number: CS847554A
Authority: CS
Inventors: Dusan Konecny; Vera Konecna; Jaromir Trneny; Josef Svarc; Vladimir Petru; Jiri Pavlicek; Vojen Ocenasek
Original assignee: Dusan Konecny; Vera Konecna; Jaromir Trneny; Josef Svarc; Vladimir Petru; Jiri Pavlicek; Vojen Ocenasek
Priority date: 1984-10-05
Filing date: 1984-10-05
Publication date: 1986-07-17
Also published as: CS755484A1

Abstract

Způsob výroby syntetických latexů polymerací nebo kopolymeracx butadienu s průměrnou velikostí částic 70 až 190 nm, při kterém se za účelem dosažení požadované velikosti částic a vysoké stability latexu dávkuje do násady specifikované množství emulgátoru a elektrolytu a během polymerace se upraví hodnota povrchového napětí latexu do specifikovaných mezí.A method of producing synthetic latexes by polymerizing or copolymerizing butadiene with an average particle size of 70 to 190 nm, in which, in order to achieve the desired particle size and high stability of the latex, a specified amount of emulsifier and electrolyte is dosed into the batch and during polymerization the surface tension value of the latex is adjusted to the specified limits.

Description

TRNÉNx JAROMÍR ing.,· ŠVARC JOSEP ing.,' PETRU VLÁDI;SÍR ing.; PAVLÍČEK JIŘÍ ing.;TRENNx JAROMIR ing., · SVARC JOSEP ing., 'PETR GOVERNMENT; SIR ing; PAVLICEK JIRI ing .;

OČENÁŠEK VOJEN ing., KRALUP! NAD VLTAVOU (5*) Způsob výroby syntetických latexů polymerů a kopolymerů butadienuOČENÁŠEK MILITARY ing., KRALUP! OVER VLTAVOU (5 *) Process for producing synthetic latexes of polymers and copolymers of butadiene

Způsob výroby syntetických latexů polymerací nebo kopolymeracx butadienu s průměrnou velikostí částic 70 až 190 nm, při kterém se za účelem dosažení požadované velikosti částic a vysoké stability latexu dávkuje do násady specifikované množství emulgátoru a elektrolytu a během polymerace se upraví hodnota povrchového napětí latexu do specifikovaných mezí.Process for preparing synthetic latexes by polymerization or copolymerization of butadiene having an average particle size of 70 to 190 nm, wherein a specified amount of emulsifier and electrolyte is metered into the feed to achieve the desired particle size and high latex stability and the latex surface tension is adjusted to the specified limits .

244 188244 188

Vynález se týká způsobu výroby syntetických latexů polymerů a kopolymerů butadienu se střední velikostí částic emulzní polymerací.The invention relates to a process for the production of synthetic latex polymers and copolymers of butadiene with medium particle size by emulsion polymerization.

Syntetické latexy nacházejí široké uplatnění v průmyslu jako meziprodukt při výrobě homopolymerů a kopolymerů, jako pojivo různých materiálů, např. pigmentů nebo vláken a jako složka modifikující fyzikální vlastnosti základního materiálu, například v polymerbetonech. Sada základních vlastností latexů je závislá na velikosti jejich polymerních částic. K dosažení optimálních vlastností latexů pro danou aplikaci je obvykle nutno zvolit určitou velikost a distribuci velikostí částic. Například pro impregnaci kordu jsou vhodné latexy s průměrem velikostí částic D = 30 až 80 nm, pro pěnovou pryž jsou vhodné latexy s průměrem částic nad 250 nm. Pro některé speciální aplikace, například pro výrobu roubovaných kopolymerů typu ABS pryskyřic nebo pro přípravu latexů, které mají být v dalším technologickém procesu podrobeny aglomeraci, jsou zvláší vhodné latexy s velikostí částic 7θ až 190 nm.Synthetic latexes find wide application in industry as an intermediate in the production of homopolymers and copolymers, as a binder of various materials, eg pigments or fibers, and as a component modifying the physical properties of the base material, for example in polymer concrete. The set of basic properties of latexes depends on the size of their polymer particles. To achieve optimal latex properties for a given application, it is usually necessary to select a certain particle size and size distribution. For example, latexes with a particle size diameter of D = 30-80 nm are suitable for impregnating the cord; latexes with a particle diameter above 250 nm are suitable for foam rubber. For certain special applications, for example for the production of graft copolymers of the ABS resin type or for the preparation of latexes to be subjected to agglomeration in a further technological process, latices with a particle size of 7θ to 190 nm are particularly suitable.

Při přípravě latexu lze obecně z hlediska velikosti částic použít jednostupňového procesu, při kterém se dosahuje finální velikosti částic během polymerace, nebo postupu dvoustupňového, při kterém je velikost částic zvětšována navazující aglomerací. Vynález se týká postupů jednostupňových.Generally, in the preparation of the latex, a single-stage process can be used to achieve a final particle size during polymerization or a two-stage process in which the particle size is increased by subsequent agglomeration. The invention relates to single-stage processes.

Je známo, že přímou polymerací s použitím 4 až 8 % emulgátoru na monomery v násadě jsou získávány latexy s velikostí částic 40 až 70 nm. Například podle PR 1 568 810 se připravuje polybutadienový latex za přítomnosti 4,5 ažIt is known that by direct polymerization using 4 to 8% emulsifier to monomers in the feed, latices with a particle size of 40 to 70 nm are obtained. For example, according to PR 1 568 810, a polybutadiene latex is prepared in the presence of 4.5 to 1.5

244 188 % kalafunátu draselného na monomer a výsledná velikost latexových cástic je v řozmezí 45 až 65 nm· Pro přípravu latexů s velkými částicemi, obvykle nad 200 nm, jsou známy postupy založené na inkrementálním dávkováním emulgátoru, použití dimerních kyselin jako emulgátoru nebo použití techniky násadového latexu (Encyclopedia of Polymer Science and Technology, 2, str. 707, John Wiley, 1965).244 188% potassium rosin per monomer and the resulting latex particle size is in the range of 45 to 65 nm. latex (Encyclopedia of Polymer Science and Technology, 2, p. 707, John Wiley, 1965).

Podle čs. patentu 133 440 lze použít k přípravě latexu se zvýšenou velikostí částic postup, podle něhož se do násady dávkuje 2,6 až 3,2 hmotnostních dílů anion-aktivního emulgátoru, 0,5 až 2 hmotnostních dílů persulfátu a takové množství elektrolytu nebo pufru, aby koncentrace jednomocných kationtů ve vodní fázi byla v rozmezí 0,Í24 až 0,395 mol /1· Podle čs. AO 166 957 lze k přípravě latexu s velikostí částic nad 100 nm a s úzkou distribucí použít anionaktivních emulgátorů s kritickou micelární koncentrací 0,05 až 0,2 mol/1. Podle čs. AO 207 918 se k přípravě syntetických latexů s velkými částicemi používá speciálního míchacího režimu. Podle čs. AO 200 436 se k přípravě latexu s velikostí částic nad 100 nm do polymorační násady nejpozději při 40 % konverse přidává- elektrolyt, obsahující jednomocný protiont povrchově aktivního iontu emulgátoru, v mhožství 10 až 30 mwol protiontu na 100 g monomeru v násadě a jeho koncentrace ve vodní fázi se nejpozději při 80 % konverse sníží přídavkem vody minimálně o 20 %.According to MS. No. 133,440 can be used to prepare an increased particle size latex by adding 2.6 to 3.2 parts by weight of an anionic emulsifier, 0.5 to 2 parts by weight of persulfate, and an amount of electrolyte or buffer to feed the batch. the concentration of monovalent cations in the aqueous phase was in the range of 0.224 to 0.395 mol / l. AO 166 957 anionic emulsifiers with a critical micellar concentration of 0.05 to 0.2 mol / l can be used to prepare latex with particle size above 100 nm and narrow distribution. According to MS. AO 207 918 uses a special mixing mode to prepare large particle synthetic latexes. According to MS. AO 200 436 adds an electrolyte containing a monovalent counterion of the surfactant ion of the emulsifier, at a rate of 10 to 30 mwol of the counterion per 100 g of monomer in the batch and at a concentration of 10 to 30 mwol of the counterion per 100 g of monomer in the batch. the water phase is reduced by at least 20% by adding water at the latest at 80% conversion.

Uvedené známé způsoby mají své specifické nedostatky, které omezují rozsah jejich praktické aplikovatelnosti. Inkrementální dávkování emulgátoru předpokládá jeho nízkou počáteční koncentraci a poměrně náročný regulační systém. Použití speciálních emulgátorů jé obvykle spojeno s vyššími výrobními náklady a jejich obtížnou dostupností. Při postupu podle čs. patentu 133 440 se obtížně reguluje šířka výsledné distribuce velikosti částic· Postupy založené na použití násadového latexu jsou spojeny se zmenšením využitelného objemu reaktoru o násadový objem polymeru· Postup podle čs. AO 166 957 vyžaduje použití sj&iálních emulgátorů, . 244 188 jejichž dostupnost je v průmyslové praxi omezena. Postup podle čs. AO 207 918 je vhodný zejména pro kopolymery dienů s vyšším obsahem vinylových monomerů a pro samotné vinylové monomery. Postup dle čs. AO 200 436 je vhodný zejména pro přípravu latexů a velikostí částic nad 200 nm a s širokou distribucí. Obecně jsou· všechny uvedené postupy čeřeny na získání velikostí částic nad 200 nm a proSaid known methods have their specific drawbacks which limit the scope of their practical applicability. The incremental dosing of the emulsifier assumes a low initial concentration and a relatively demanding control system. The use of special emulsifiers is usually associated with higher production costs and their difficult availability. When proceeding according to MS. No. 133,440, the width of the resulting particle size distribution is difficult to control. · Processes based on the use of a feed latex are associated with a reduction in the usable reactor volume by a polymer feed rate. AO 166 957 requires the use of other emulsifiers. 244 188 whose availability is limited in industrial practice. Procedure according to MS. AO 207 918 is particularly suitable for diene copolymers with a higher vinyl monomer content and for vinyl monomers alone. Procedure according to MS. AO 200 436 is particularly suitable for the preparation of latexes and particle sizes above 200 nm and with a wide distribution. In general, all of the above processes are fined to obtain particle sizes above 200 nm and for

Claims

the 70 to 190 nm region of the present invention does not provide the necessary controllability and reproducibility of the process.

The drawbacks of the known processes are overcome or greatly reduced by the process according to the invention. According to the invention, a process for the production of synthetic latexes of polymers or copolymers of butadiene having an average particle size of 70 to 190 nm in the presence of anionic emulsifiers consists in dosing 100 to 100 parts by weight of monomers with 1.0 to 4.0 parts by weight of anionic emulsifier having a critical micellar concentration (hereinafter referred to as κMK) of 0.001 to 0.1 mol / l and an electrolyte containing monovalent cations in an amount of 2 to 9 mwwol cations per 100 g of monomers in the feed and after reaching a 10 to 80% monomer conversion with 0.2 added up to 30 parts by weight of anionic emulsifier to 10 parts by weight of monomers adjusts the surface tension value of the latex to within the range of 40 to 68 mN / m.

The advantage of the process of the invention is the possibility of using a wide range of anionic emulsifiers while maintaining sufficient stability of the latex during the polymerization process, reducing reactor loading, reducing the amount of coagulate product, good reproducibility and reproducibility of the manufacturing process. serves the subject latexes as

244 188 intermediates. In many cases, the process according to the invention also enables the productivity of the production plant to be increased.

By butadiene polymers or copolymers are meant butadiene era-polymerization products or butadiene emulsion copolymerization products with a maximum of 40% by weight vinyl monomers with comparable polymerization activity, expressed as a Q value of 0.015 to 7.5 (Ham;