RU2092496C1

RU2092496C1 - Method of manufacturing polystyrene latex

Info

Publication number: RU2092496C1
Application number: RU95109293A
Authority: RU
Inventors: О.С. Чечик; В.К. Васильев; В.Л. Кузнецов; Е.Н. Казакова; Г.П. Парамонов; О.А. Войнов
Original assignee: Акционерное общество открытого типа "Первый синтетический каучук"
Priority date: 1995-06-05
Filing date: 1995-06-05
Publication date: 1997-10-10
Also published as: RU95109293A

Abstract

FIELD: technology of polymers, more particularly manufacture of rubber foams, water emulsion paints, or paper. SUBSTANCE: present invention describes method of manufacturing low emulsifier polystyrene latex having copolymer particles size of 180-240 mm by emulsion polymerization of styrene by addition of emulsifier and monomer during process. Total amount of emulsifier to be added is 0.1-0.3 wt parts of emulsifier and 3.0-6.0 wt parts of monomer. The remaining amounts of emulsifier and 94-97 wt parts of monomer are added during process at rate that provides styrene to polystyrene weight ratios within 1:1.5-8.0. EFFECT: more efficient manufacturing process. 1 tbl

Description

Изобретение относится к технологии полимеров, в частности к способам получения полистирольного латекса, и может быть использовано в производстве таковых для различных областей применения (производство пенорезины, водоэмульсионных красок, мелованной бумаги и др.)
Известен способ получения полистирольного латекса эмульсионной полимеризацией стирола с введением эмульгатора и мономера по ходу процесса [1] Однако, этот способ не позволяет получать концентрированный латекс, устойчивый в процессе синтеза.The invention relates to polymer technology, in particular to methods for producing polystyrene latex, and can be used in the production of such for various applications (production of foam rubber, water-based paints, coated paper, etc.)
A known method of producing polystyrene latex by emulsion polymerization of styrene with the introduction of an emulsifier and monomer during the process [1] However, this method does not allow to obtain concentrated latex that is stable in the synthesis process.

Известен способ получения полистирольного латекса путем эмульсионной полимеризации стирола с введением эмульгатора и мономера по ходу процесса со скоростью, обеспечивающей конверсию ранее введенного мономера 90 98% то есть поддерживающей в системе соотношение стирол полистирол в пределах (1 9)-(1 49). При этом в начале процесса в аппарат вводят 0,2 мас.ч эмульгатора (0,15 мас. на воду) и 10 мас. ч стирола [2] Способ позволяет получить устойчивые как в процессе синтеза, так и к последующим механическим воздействиям латексы с концентрацией 43 46% Недостатком указанного способа является получение латекса с относительно мелким размером частиц (110 150 нм). К недостаткам данного способа также следует отнести необходимость введения большого количества эмульгатора от 3,6 ч. до 5,0 мас. ч, что в свою очередь приводит к значительной пенообразующей способности латекса. Высокая пенистость латекса снижает его технологические свойства в производстве красок, мелованной бумаги и вынуждает вводить специальные пеногасящие добавки. A known method of producing polystyrene latex by emulsion polymerization of styrene with the introduction of an emulsifier and a monomer in the process with a speed that ensures conversion of the previously introduced monomer 90 98% that is, supporting the ratio of styrene polystyrene in the system in the range (1 9) - (1 49). At the same time, at the beginning of the process 0.2 wt.h of emulsifier (0.15 wt. Per water) and 10 wt. h of styrene [2] The method allows to obtain latexes with a concentration of 43 46% that are stable both during the synthesis and subsequent mechanical stresses. The disadvantage of this method is to obtain latex with a relatively small particle size (110 150 nm). The disadvantages of this method also include the need for the introduction of a large amount of emulsifier from 3.6 hours to 5.0 wt. h, which in turn leads to a significant foaming ability of latex. The high foaminess of latex reduces its technological properties in the manufacture of paints, coated paper and forces the introduction of special defoaming agents.

Задачей настоящего изобретения является получение концентрированного низкоэмульгаторного полистирольного латекса, имеющего частицы с размером 180-240 нм. Укрепление размера латексных частиц снижает их удельную поверхность и как следствие их адсорбционную ненасыщенность, что позволяет уменьшить количество вводимого поверхностно-активного стабилизатора (эмульгатора) без потери устойчивости латекса. The objective of the present invention is to obtain a concentrated low-emulsion polystyrene latex having particles with a size of 180-240 nm. Strengthening the size of latex particles reduces their specific surface area and, as a consequence, their adsorption unsaturation, which allows to reduce the amount of surface-active stabilizer (emulsifier) introduced without loss of latex stability.

Задача решена с помощью разработанного способа получения концентрированного полистирольного латекса, заключающегося в первоначальном формировании уменьшенного фронта центров роста латексных частиц с последующей контролируемой полимеризации вводят 0,1-0,3 мас.ч. эмульгатора и 3 6 мас. ч. мономера. Оставшееся количество мономера и эмульгатора вводят по ходу процесса непрерывно или порционно со скоростью, обеспечивающей поддержание в системе соотношения стирол полистирол в пределах 1 (1,5 8,0). The problem is solved using the developed method for producing concentrated polystyrene latex, which consists in the initial formation of a reduced front of the growth centers of latex particles with subsequent controlled polymerization of 0.1-0.3 wt.h. emulsifier and 3 to 6 wt. including monomer. The remaining amount of monomer and emulsifier is introduced during the process continuously or in portions at a rate that ensures that the polystyrene styrene ratio in the system is maintained within 1 (1.5–8.0).

Изобретение иллюстрируют следующие примеры. The invention is illustrated by the following examples.

Пример 1 (по прототипу). Example 1 (prototype).

В реактор загружают 105 г (105 мас.ч.) воды, 0,2 г ( 0,2 мас. ч. олеата калия), 0,15 г (0,15 мас. ч.) персульфата калия, 0,1 г (0,1 мас. ч.) гидрата окиси калия, 0,05 г)0,05 мас. ч.) трилона Б. Поднимают температуру реакционной массы до 70^oC и вводят 10 г (10 мас.ч.) стирола. При достижении концентрации латекса 8,2% (98% -ная конверсия) в реактор вводят 6,7 г 15%-ного водного раствора олеата калия (1 мас.ч. эмульгатора и 5,7 мас.ч. воды) и 40 г (40 мас.ч.)стирола. При достижении концентрации латекса 28% (94%-ная конверсия) в реактор вводят 16 г 15-ного водного раствора эмульгатора (2,4 мас. ч. эмульгатора и 13,6 мас.ч. воды) и 50 г (50 мас.ч.) стирола. Полимеризацию продолжают до исчерпания стирола. Общее время полимеризации составляет 10 ч. Конечный латекс имеет концентрацию по сухому веществу 43 среднечисленный размер латексных частиц 120 нм. Общее содержание введенного в процессе полимеризации эмульгатора составляет 3,6 г (3,6 мас.ч.).105 g (105 parts by weight) of water, 0.2 g (0.2 parts by weight of potassium oleate), 0.15 g (0.15 parts by weight) of potassium persulfate, 0.1 g are charged to the reactor (0.1 wt. H.) Potassium oxide hydrate, 0.05 g) 0.05 wt. hours) Trilon B. Raise the temperature of the reaction mass to 70 ^o C and enter 10 g (10 parts by weight) of styrene. Upon reaching a latex concentration of 8.2% (98% conversion), 6.7 g of a 15% aqueous solution of potassium oleate (1 part by weight of emulsifier and 5.7 parts by weight of water) and 40 g are introduced into the reactor (40 parts by weight) of styrene. Upon reaching a latex concentration of 28% (94% conversion), 16 g of a 15% aqueous emulsifier solution (2.4 parts by weight of emulsifier and 13.6 parts by weight of water) and 50 g (50 wt. h) styrene. Polymerization is continued until styrene is exhausted. The total polymerization time is 10 hours. The final latex has a dry matter concentration of 43, and the number average size of the latex particles is 120 nm. The total content of the emulsifier introduced during the polymerization is 3.6 g (3.6 parts by weight).

Пример 2. Example 2

В реактор загружают 115 г (115 мас.ч.) воды, 0,15 г (0,15 мас.ч.) лаурилсульфата натрия, 0,6 (0,6 мас.ч.) трилона Б. Поднимают температуру до 60^oC и вводят 5 г (5 мас.ч.) стирола. Через час начинают непрерывное введение в реакционную массу 95 г (95 мас.ч.) стирола и 5,67 г 15%-ного водного раствора лаурилсульфата натрия ( 0,85 мас.ч. лаурилсульфата натрия и 4,82 мас.ч. воды). Подачу реагентов осуществляют со скоростью, поддерживающей в системе соотношения стирол полистирол равным 1 1,5. По окончании подачи температуру поднимают до 70^oC и продолжают полимеризацию до исчерпания стирола. Общее время полимеризации составляет 8 ч. Конечный латекс имеет концентрацию 44,1% размер частиц 226 нм, содержание введенного в процессе полимеризации лаурилсульфата натрия составляет 1,0 г (1,0 мас.ч.).115 g (115 parts by weight) of water, 0.15 g (0.15 parts by weight) of sodium lauryl sulfate, 0.6 (0.6 parts by weight) of Trilon B are charged into the reactor. The temperature is raised to 60 ^° C and 5 g (5 parts by weight) of styrene are introduced. After an hour, 95 g (95 parts by weight) of styrene and 5.67 g of a 15% aqueous solution of sodium lauryl sulfate (0.85 parts by weight sodium lauryl sulfate and 4.82 parts by weight of water) are continuously introduced into the reaction mass. ) The supply of reagents is carried out at a speed that maintains in the system the ratio of styrene polystyrene equal to 1 1.5. At the end of the feed, the temperature is raised to 70 ^o C and continue polymerization until the styrene is exhausted. The total polymerization time is 8 hours. The final latex has a concentration of 44.1% particle size 226 nm, the content of sodium lauryl sulfate introduced during polymerization is 1.0 g (1.0 parts by weight).

Изобретение иллюстрируют примеры 2 5. The invention is illustrated by examples 2 to 5.

В качестве анионактивного эмульгатора возможно также использование олеата натрия. Полистирольный латекс получают по примерам 3 5 аналогично примеру 2, при этом технологические параметры способа приведены в таблице. Sodium oleate may also be used as an anionic emulsifier. Polystyrene latex is obtained according to examples 3 to 5 analogously to example 2, while the technological parameters of the method are shown in the table.

Свойства получаемого латекса представлены в таблице. The properties of the obtained latex are presented in the table.

Анализ представленный в таблице данных свидетельствует о том, что введение по предлагаемому способу в начало процесса 0,1 0,3 мас. ч. эмульгатора и 3,0 6,0 мас. ч. стирола с последующим введением остального количества эмульгатора и мономера со скоростью, поддерживающей в системе соотношение стирол полистирол в пределах 1 (1,5 8,0) позволяет получать устойчивые низкоэмульгаторные латексы высокой концентрации. The analysis presented in the data table indicates that the introduction of the proposed method at the beginning of the process of 0.1 to 0.3 wt. including emulsifier and 3.0 to 6.0 wt. including styrene, followed by the introduction of the remaining amount of emulsifier and monomer at a rate that maintains a polystyrene styrene ratio in the range of 1 (1.5 to 8.0) in the system, which allows obtaining stable low-emulsifier latexes of high concentration.

Claims

A method of obtaining polystyrene latex by emulsion polymerization of styrene with the introduction of an emulsifier and monomer during the process, characterized in that the total amount of emulsifier introduced for polymerization is 0.5 to 1.5 wt.h. while at the beginning of the process enter 0.1 to 0.3 wt.h. emulsifier and 3 to 6 wt.h. monomer, and the remaining amount of emulsifier and 94 97 wt. including the monomer is introduced during the process at a speed that ensures the maintenance in the system of the mass ratio of styrene polystyrene 1 1.5 to 8.0, respectively.