PL168769B1 - Sposób otrzymywania żywicy akrylowej - Google Patents

Abstract

Sposób otrzymywania żywicy akrylowej z monomerów metakrylanu butylu i metakrylanu metylu metodą polimeryzacji rozpuszczalnikowej w roztworze w obecności inicjatora, znamienny tym, że 80-90% wagowych, korzystnie 85% wagowych, metakrylanu butylu poddaje się kopolimeryzacji rozpuszczalnikowej z 20-10% wagowymi, korzystnie z 15% wagowymi, metakrylanu metylu w temperaturze 110-120°C, korzystnie 115°C, przy zastosowaniu jako inicjatora polimeryzacji trzeciorzędowego butylonadbenzoesanu użytego w ilości 1,8-2,0% wagowych, korzystnie 1,9% wagowych na 100% wagowych monomerów, który do procesu dozuje się w pięciu porcjach, zaś kopolimeryzacjęprowadzisię przez 12-14 godzin, korzystnie 13 godzin i po tym okresie schładza się do temperatury około 20°C i odbiera z reaktora.

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób otrzymywania żywicy akrylowej z metakrylanu butylu i metakrylanu metylu, przydatnej do wytwarzania emalii akrylowych lub emalii akrylowowinylowych.

Znany jest sposób według patentu polskiego nr 107 706, otrzymywania kopolimerów akrylowych, polegający na kopolimeryzacji w rozpuszczalnikach organicznych wobec nadtlenku benzoilu monomerów metakrylanu hydroksypropylu lub metakrylanu dwuhydroksyetylu w ilości 15-30 części wagowych z amidem kwasu akrylowego i mieszanin składających się z 30-50 części wagowych akrylanu etylu lub akrylanu butylu i 30-50 części wagowych styrenu lub metakrylanu metylu.

Według patentu polskiego nr 101192 znany jest sposób wytwarzania dyspersji kopolimerów akrylowych o właściwościach samosieciujących do powlekania materiałów o strukturze porowatej. Proces kopolimeryzacji prowadzi się metodą dwustopniową w układzie redoks w temperaturze 30-65°C przy użyciu mieszaniny monomerów akrylonitrylu, estrów kwasu akrylowego lub metakrylowego, alkoholi alifatycznych, zawierających w cząsteczce 2-6 atomów węgla, kwasów akrylowego lub metakrylowego lub metakrylanu i/lub akryloamidu. Kopolimery akrylowe, otrzymane w znanych sposobach nie są przydatne do zastosowania przy wytwarzaniu emalii akrylowych lub akrylowo-winylowych, gdyż inny jest ich skład wyjściowy monomerów i nie posiadają wymaganych do tych celów właściwości fizyko-chemicznych, takich jak odpowiednia masa cząsteczkowa (Mmax), właściwy stosunek Mw/Mn oraz lepkość.

Celem wynalazku było opracowanie takiego sposobu otrzymywania żywicy akrylowej, który prowadziłyby do wytwarzania produktu o średniej masie cząsteczkowej i takich właściwościach fizyko-chemicznych, które uczyniłyby ją przydatną, zwłaszcza do produkcji emalii akrylowych lub akrylowo-winylowych.

Nieoczekiwanie okazało się, że cel ten można osiągnąć, poddając kopolimeryzacji rozpuszczalnikowej metakrylanu butylu z metakrylanem metylu w obecności inicjatora dozowanego porcjami.

168 769

Sposób według wynalazku polega na tym, że 80-90% wagowych, korzystnie 85% wagowych metakrylanu butylu, poddaje się kopolimeryzacji rozpuszczalnikowej w roztworze z 20-10% wagowymi, korzystnie z 15% wagowymi, metakrylanu metylu w temperaturze 110-120°C, korzystnie 115°C, przy zastosowaniu jako inicjatora polimeryzacji trzeciorzędowego butylonadbenzoesanu, użytego w ilości 1,8-2,0% wagowych, korzystnie 1,9% wagowych na 100% wagowych monomerów, który do procesu dozuje się w pięciu porcjach. Pierwszą porcję inicjatora w ilości około 30% całości wprowadza się korzystnie do mieszaniny monomerów, dozując go do rozpuszczalnika równocześnie z monomerami w czasie około dwóch godzin. Drugą porcję w ilości 17,5% wprowadza się do środowiska reakcji po następnych około trzech godzinach polimeryzacji, a pozostałe trzy porcje, w ilościach około 17,5% każda, dozuje się w odstępach około dwugodzinnych. Jako rozpuszczalnik w polimeryzacji stosuje się korzystnie ksylen, octan butylu lub ich mieszaninę, etylobenzen lecz najkorzystniejsze wyniki uzyskuje się, gdy tym rozpuszczalnikiem jest ksylen. Cały proces polimeryzacji prowadzi się w czasie 12-14 godzin, korzystnie 13 godzin i po tym okresie produkt polimeryzacji, stanowiący klarowny roztwór polimeru w rozpuszczalniku, schładza się do temperatury około 20°C i odbiera z reaktora.

W sposobie według wynalazku ważny jest dobór składu ilościowego monomerów oraz rodzaj rozpuszczalnika, mających wpływ na właściwości fizyko-chemiczne wytworzonej żywicy. Ważnym elementem sposobu według wynalazku jest również rodzaj i sposób wprowadzenia w środowiska reakcji inicjatora, który pozwala na równomierny przebieg reakcji i na otrzymanie produktu o właściwej masie cząsteczkowej.

Wytworzona żywica akrylowa stanowi mieszaninę związku otrzymanego w procesie rozpuszczalnikowej kopolimeryzacji czyli kopolimeru metakrylanu butylu z metakrylanem metylu w ilości 49-51% oraz ksylenu w ilości 50% i nieprzereagowanych monomerów w ilości 0,2-0,5%. Żywica ta posiada korzystną masę cząsteczkową (Mmax) i właściwy stosunek Mw/Mn. Żywica wytworzona sposobem według wynalazku służy do otrzymywania emalii lub farb akrylowych. Powłoki uzyskane po zastosowaniu tych emalii czy farb są elastyczne, odporne na promieniowanie UV, z dobrym połyskiem, z korzystnym czasem schnięcia i rozlewnością.

Sposób według wynalazku przedstawiono bliżej w przykładach wykonania:

Przykład I. Do reaktora o pojemności całkowitej 1000 m3 z płaszczem grzejno-chłodzącym z automatyczną regulacją ciśnienia i temperatury z mieszadłem ramowym wprowadza się ksylen w ilości 350 kg i podgrzewa zawartość reaktora do temperatury 115°C. Oddzielnie do mieszalnika o pojemności 500 m³ wprowadza się 297,5 kg metakrylanu butylu, 52,5 kg metakrylanu metylu oraz pierwszą porcję inicjatora - trzeciorzędowego butylonadbenzoesanu w ilości 1,995 kg. Zawartość mieszalnika miesza się przez okres 5 minut i mieszaninę przetłacza się pompą do dozownika z którego, do podgrzanego ksylenu dozuje się w sposób równomierny mieszaninę monomerów z pierwszą porcją inicjatora przez okres dwóch godzin. Po zadozowaniu monomerów i pierwszej porcji inicjatora proces prowadzi się w temperaturze 115°C w czasie trzech godzin. Pozostałą ilość inicjatora wprowadza się do procesu w czterech równych porcjach po 1,164 kg każda w odstępach dwugodzinnych.

Sumaryczny czas polimeryzacji wynosi trzynaście godzin. Po tym okresie otrzymuje się produkt w postaci roztworu polimeru w ksylenie, o stężeniu około 50% wagowych, który schładza się do temperatury poniżej 20°C i odbiera z reaktora. Otrzymana żywica akrylowa charakteryzuje się następującymi właściwościami fizyko-chemicznymi:

Sucha pozostałość

Lepkość wg Hopplera

Zawartość nieprzereagowanych monomerów M max Mn Mw

Mn/Mw

Barwa

50,08% wagowych 960 mPa · s 0,34% wagowych 128000 32000 11,600 2,76 biała, przezroczysta.

168 769

Przykład II. Polimeryzację prowadzi się w reaktorze o pojemności 240 dm³ w sposób jak w przykładzie I stosując inny skład ilościowy monomerów, a mianowicie metakrylanu butylu używa się w ilości 64 kg (80% wagowych), a metakrylan metylu w ilości 16 kg (20% wagowych). Otrzymana żywica charakteryzuje się niżej podanymi właściwościami fizyko-chemicznymi:

Sucha pozostałość

Lepkość wg Hopplera

Zawartość nieprzereagowanych monomerów

Mmax

Mw

Mn

Mw/Mn

Barwa

51,0% wagowych

1200 mPa -s

0,39% wagowych

150000

25000

7600

3,34 białaDepartament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 1,50 zł

Claims (3)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób otrzymywania żywicy akrylowej z monomerów metakrylanu butylu i metakrylanu metylu metodą polimeryzacji rozpuszczalnikowej w roztworze w obecności inicjatora, znamienny tym, że 80-90% wagowych, korzystnie 85% wagowych, metakrylanu butylu poddaje się kopolimeryzacji rozpuszczalnikowej z 20-10% wagowymi, korzystnie z 15% wagowymi, metakrylanu metylu w temperaturze 110-120°C, korzystnie 115°C, przy zastosowaniu jako inicjatora polimeryzacji trzeciorzędowego butylonadbenzoesanu użytego w ilości 1,8-2,0% wagowych, korzystnie 1,9% wagowych na 100% wagowych monomerów, który do procesu dozuje się w pięciu porcjach, zaś kopolimeryzację prowadzi się przez 12-14 godzin, korzystnie 13 godzin i po tym okresie schładza się do temperatury około 20°C i odbiera z reaktora.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako rozpuszczalnik stosuje się ksylen, octan butylu lub ich mieszaninę lub etylobenzen.
3. 3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że inicjator polimeryzacji dozuje się do środowiska reakcji stopniowo porcjami, przy czym pierwszą porcję w ilości około 30% z całości wprowadza się do rozpuszczalnika równocześnie z monomerami, zaś drugą w ilości około 17,5% - po trzech godzinach polimeryzacji, a pozostałe trzy porcje w ilościach około 17,5% każda dozuje się w odstępach około dwugodzinnych.