PL182218B1

PL182218B1 - Sposób wytwarzania dyspersji wodnych kopolimerów octanu winylu z akrylanami

Info

Publication number: PL182218B1
Application number: PL31420696A
Authority: PL
Inventors: Wanda Sporysz; Marian Starzak; Zdzislaw Mankowski; Andrzej Cebulski; Andrzej Grzywa; Aleksander Bury; Tadeusz Patyk; Stanislaw Stoklosa
Original assignee: Chemiczna Dwory Sa Fa; Os Bad Rozwojowy Kauczukow
Priority date: 1996-05-10
Filing date: 1996-05-10
Publication date: 2001-11-30
Also published as: PL314206A1

Abstract

Sposób wytwarzania dyspersji wodnych kopolimerów octanu winylu z akrylanami, o długości łańcucha alkilowego C-C4, polegający na emulsyjnej polimeryzacji mieszaniny octanu winylu i akrylanów w obecności inicjatora polimeryzacji i buforu oraz układu emulgująco-stabilizującego złożonego z emulgatora niejonowego i stabilizatora, znamienny tym, że mieszaninę monomerówdozuje się wtemperaturzejej wrzenia do wody emulsyjnej o przewodnictwie elektrolitycznymw granicach 1,5-1,8 mS regulowanym zawartościąbuforu, zawierającej jako stabilizator polialkohol winylowy lub mieszaninę polialkoholi winylowych o lepkości 4% roztworu wodnego w temperaturze 20°C w granicach 18-29 mPa · s i stopniu hydrolizy w granicach 85-95% molowych, a szybkość dozowania monomerówjest taka, że stężeniewolnych monomerówwwodzie emulsyjnejjestkorzystnie stałe i nie przekracza 6%.

Description

Przedmiotem wynalazkujest sposób wytwarzania dyspersji wodnych kopolimerów octanu winylu z akrylanami, o długości łańcucha alkilowego C-C4, zwłaszcza akrylanem butylu, stanowiących środek wiążący i powłokotwórczy między innymi w przemysłach włókienniczym, obuwniczym, farb emulsyjnych, klejów dyspersyjnych.

Według znanych sposobów dyspersje kopolimerów octanu winylu z estrami kwasu akrylowego i innymi monomerami winylowymi otrzymuje się na drodze emulsyjnej polimeryzacji monomerów w obecności środków pomocniczych jak emulgatory, koloidy ochronne, bufory, inicjatory polimeryzacji wolnorodnikowe lub redoks.

Na przykład według pat. RFN 1 745 555 kopolimeryzację octanu winylu z komonomerami, zwłaszcza z chlorkiem winylu, prowadzi się wobec 0,5-4% mieszaniny emulgatora anionowego i niejonowego w temperaturach 40-60°C do osiągnięcia stopnia przemiany 40-70%, a następnie podnosi się temperaturę do 70-110°C i utrzymuje do zakończenia polimeryzacji. Według polskiego opisu patentowego nr 127 461 kopolimeryzację octanu winylu z chlorkiem winylu i nienasyconymi estrami kwasu karboksylowego, w tym akrylowego, prowadzi się w obecności 0,5-10% koloidów ochronnych i ewentualnie emulgatorów w temperaturze 40-90°C, przy czym monomery dozuje się do środowiska reakcji w ten sposób, że chlorek winylu dozuje się w czasie krótszym o 10-70% od czasu dozowania całkowitej ilości monomerów; Ma to na celu obniżenie w dyspersjach zawartości nieprzereagowanego chlorku winylu do poziomu 3-5 setnych procenta i pozostałych monomerów do stężenia dziesiętnych części procenta. Według polskiego opisu patentowego nr 179 823 wytwarzanie wodnych dyspersji kopolimerów octanu winylu i estrów kwasu akrylowego o bardzo małej zawartości resztkowych monomerów rzędu tysięcznych części procenta polega na dozowaniu mieszaniny monomerów do wody emulsyjnej zawierającej bufor, inicjator polimeryzacji oraz emulgator niejonowy i mieszaninę mało- i średnio-cząsteczkowego polialkoholu winylowego, przy czym szybkość dozowania monomerów jest taka, że ich chwilowe przereagowanie wynosi powyżej 98%. Według polskiego opisu patentowego nr 172 130 wodne dyspersje kopolimerów octanu winylu o regulowanym rozmiarze cząstek i stabilnej lepkości dyspersji otrzymuje się w ten sposób, że mieszaninę octanu winylu, estrów kwasu akrylowego, maleinianu dwubutylu oraz ewentualnie etylenowo nienasyconych kwasu karboksylowego i/lub amidu dozuje się do środowiska reakcji z taką szybkością, aby stężenie monomerów w środowisku reakcji, którym jest faza wodna o temperaturze wrzenia mieszaniny monomerów, nie przekraczała 5%, przy czym faza wodna zawiera bufor, inicjator

182 218 polimeryzacji oraz emulgator niejonowy i koloid ochronny, którym jest mieszanina hydroksymetylo-etylo- lub propylocelulozy i polialkoholu winylowego.

Otrzymane według znanych sposobów dyspersje kopolimerów octanu winylu zawierają cząstki kopolimeru skłonne do asocjacji. Utrudnia to otrzymanie dyspersji łatwo przyjmujących duże ilości wypełniaczy nieorganicznych, która to cecha jest pożądana, zwłaszcza w przypadku klejów, klejonek i farb.

Celem wynalazku jest opracowanie sposobu otrzymywania dyspersji kopolimerów octanu winylu o ograniczonej skłonności do asocjacji cząstek kopolimeru, łatwo tworzących agregaty z wypełniaczami nieorganicznymi.

Sposobem według wynalazku wodne dyspersje kopolimerów octanu winylu z estrami kwasu akrylowego o długości łańcucha alkilowego C,-C₄, zwłaszcza akrylanem butylu, otrzymuje się w ten sposób, że mieszaninę monomerów dozuje się w temperaturze jej wrzenia, do wody emulsyjnej o przewodnictwie elektrolitycznym w granicach 1,5-1,8 mS regulowanym zawartością buforu, korzystnie octanem sodu, zawierającej układ emulgująco-stabilizujący złożony z emulgatora niejonowego, którym są, korzystnie, oksyetylowane kwasy tłuszczowe i stabilizatora, polialkoholu winylowego lub mieszaniny polialkoholi winylowych o lepkości 4% roztworu wodnego w temperaturze 20°C w granicach 18-29 mPa · s i stopniu hydrolizy w granicach 85-95% molowych, a szybkość dozowania mieszaniny monomerów jest taka, że stężenie wolnych monomerów w wodzie emulsyjnej jest, korzystnie, stałe i nie przekracza 6%.

W sposobie według wynalazku zwykle stosuje się, w częściach wagowych w odniesieniu do 100 części wagowych mieszaniny monomerów: 70-95, korzystnie 80 octanu winylu, 5-30, korzystnie 20 akrylanów metylu, etylu, butylu, korzystnie butylu, 0,1 -2, korzystnie 0,95 buforu, korzystnie octanu sodu w postaci 25% roztworu wodnego, 0,3-0,8, korzystnie 0,52 inicjatora polimeryzacji, korzystnie nadsiarczanu potasu w postaci 5% roztworu wodnego dozowanego do wody emulsyjnej równolegle z monomerami w sposób ciągły lub porcjami 2,5-4,5, korzystnie 3,8 emulgatora niejonowego, 1-2,5 korzystnie 1,85 stabilizatora polialkoholu winylowego. Temperatura polimeryzacji wynosi 75-80°C.

Otrzymane sposobem według wynalazku wodne dyspersje kopolimerów octanu winylu z akrylanami zwykle majązawartość substancji stałej 48-52% pH w granicach 4-5,5, lepkość powyżej 500 mPa · s, napięcie powierzchniowe powyżej 45 mN/m, średni rozmiar cząstek w granicach 350-450 nm. Przyjmują one duże ilości napełniaczy bez utraty stabilności.

Sposób według wynalazku ilustrują przykłady:

Przykład I

Do polimeryzatora zaopatrzonego w układ grzejno-chłodzący, mieszadło, chłodnicę zwrotną, dozownik monomerów, termometr wprowadza się, w częściach wagowych: 94,6 wody odmineralizowanej, 3,8 oksyetylowanych alkoholi tłuszczowych, mieszaninę polialkoholi winylowych o lepkości 4% roztworu wodnego 22 mPa · s złożonej z 1,6 polialkoholu winylowego o stopniu hydrolizy 88% molowych i lepkości 4% roztworu wodnego 25 mPa-s i 0,25 polialkoholu winylowego o stopniu hydrolizy 90% molowych i lepkości 4% roztworu wodnego 5 mPa · s, 0,2 octanu sodu w postaci 25% roztworu wodnego. Przewodnictwo elektrolityczne ustala się na

1,6 mS. Zawartość polimeryzatora podgrzewa się do temperatury 75°C i w tej temperaturze rozpoczyna się dozowanie mieszaniny 80 części wagowych octanu winylu, 20 części wagowych akrylanu butylu i 0,52 części wagowych nadsiarczanu potasu w postaci 5% roztworu wodnego. Dozowanie prowadzi się z taką szybkością, aby całkowitą ilość monomerów i inicjatora zadozować w czasie 8 godzin. W ten sposób stężenie monomerów w środowisku reakcji nie przekracza 3% i waha się w niewielkim stopniu. Po dwóch godzinach od zakończenia dozowania dyspersję schładza się do temperatury otoczenia. Otrzymana dyspersja ma zawartość substancji stałej 50%, pH 5, napięcie powierzchniowe 47 mN/m, średni rozmiar cząstek 400 nm, lepkość 1000 mPa · s, Tg_śr kopolimeru 18°C.

Przykład II

Do polimeryzatora jak w przykładzie I wprowadza się, w częściach wagowych: 94,6 wody odmineralizowanej, 4oksyetylowanych alkoholi tłuszczowych, 1,3 polialkoholu winylowego o stop4

182 218 niu hydrolizy 86% molowych i lepkości 4% roztworu wodnego 25 mPa · s, 0,2 octanu sodu w postaci 25% roztworu wodnego. Przewodnictwo elektrolityczne wynosi 1,6 mS. W temperaturze 75°C dozuje się do polimeryzatora mieszaninę 72 części wagowych octanu winylu, 28 części wagowych akrylanu etylu i 0,75 części wagowych nadsiarczanu potasu w postaci 5% roztworu wodnego. Dozowanie prowadzi się w czasie 8 godzin. Stężenie monomerów w środowisku reakcji nie przekracza 5%. Po dwóch godzinach od zakończenia dozowania otrzymuje się dyspersję, która w temperaturze otoczenia ma zawartość substancji stałej 49%, pH 4,3, napięcie powierzchniowe 49 mN/m, średni rozmiar cząstek 360 nm, lepkość 1600mPa· s, Tg_śr kopolimeru wynosi 23 °C.

Przykład III

Do polimeryzatora jak w przykładzie I wprowadza się, w częściach wagowych: 94,6 wody odmineralizowanej, 2,8 oksyetylowanych alkoholi tłuszczowych, 2,3 polialkoholu winylowego o stopniu hydrolizy 92% molowych i lepkości 4% roztworu wodnego 22 mPa •s, 0,1 octanu sodu w postaci 25% roztworu wodnego. Przewodnictwo elektrolityczne wynosi 1,5 mS. Następnie jak w przykładzie II, dozuje się mieszaninę monomerów: 92 części wagowe octanu winylu, 8 części wagowych akrylanu butylu i 0,4 części wagowych nadsiarczanu potasu w postaci 5% roztworu wodnego. Dozowanie prowadzi się jak w przykładzie II. Stężenie monomerów w środowisku reakcj i nie przekracza 4%. Po wygrzaniu w czasie dwóch godzin otrzymuje się dyspersję, która w temperaturze otoczenia ma zawartość substancji stałej 51 %, pH 4,7, napięcie powierzchniowe 46 mN/m, średni rozmiar cząstek 390 nm, lepkość 600 mPa · s, Tg_śr kopolimeru wynosi 25°C.

Przykład IV

Proces prowadzi się jak w przykładzie I, z tym, że do polimeryzatora wprowadza się w częściach wagowych: 3,5 oksyetylowanych alkoholi tłuszczowych, 1,9 polialkoholu winylowego. Przewodnictwo elektrolityczne wynosi l,7mS. Dozowana mieszanina monomerów ma skład, w częściach wagowych: 80 octan winylu, 10 akrylan metylu, 10 akrylan butylu. Otrzymuje się dyspersję, o właściwościach: zawartość substancji stałej 50%, pH 5,1, napięcie powierzchniowe 48 mN/m, średni rozmiar cząstek 420 nm, lepkość 1150mPa · s, Tg_śr polimeru wynosi 19,5°C.

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 60 egz.

Cena 2,00 zł.

Claims

Zastrzeżenie patentowe

Sposób wytwarzania dyspersji wodnych kopolimerów octanu winylu z akrylanami, o długości łańcucha alkilowego C1-C4, polegający na emulsyjnej polimeryzacji mieszaniny octanu winylu i akrylanów w obecności inicjatora polimeryzacji i buforu oraz układu emulgująco-stabilizującego złożonego z emulgatora niejonowego i stabilizatora, znamienny tym, że mieszaninę monomerów dozuje się w temperaturze jej wrzenia do wody emulsyjnej o przewodnictwie elektrolitycznym w granicach 1,5-1,8 mS regulowanym zawartością buforu, zawierającej jako stabilizator polialkohol winylowy lub mieszaninę polialkoholi winylowych o lepkości 4% roztworu wodnego w temperaturze 20°C w granicach 18-29 mPa · s i stopniu hydrolizy w granicach 85-95% molowych, a szybkość dozowania monomerów jest taka, że stężenie wolnych monomerów w wodzie emulsyjnej jest korzystnie stałe i nie przekracza 6%.