SU645590A3 - Способ получени латекса полимера из его раствора в органической растворителе - Google Patents

Description

1

Изобретение касаетс  способа получени  латекса полимера из его раствора в органическом растворителе.

Известен способ получени  латекса полимера из его раствора, включающий:

эмульгирование полимерного раствора с водой в присутствии одного или нескольких эмульгаторов;

выпаривание органического растворител , содержащегос  в эмульсии, образование пенистого Продукта почти из -всего количества компонентов эмульсии;

разжижение выпаренного органического растворител  дл  оседани  пены;

фазовое разделение осажденной пены на фазу органического растворител  и на водную фазу, содержащую эмульгатор и полимер , а также рекуперацию водной фазы I.

Однако проведение этого способа ограничено применением точно определенных органических растворителей.

В соответствии с известным способом можно использовать лишь органические растворители, которые имеют растворимость в воде, по меньщей мере, 0,5 , измеренной при температуре 20°С. Растворители , которые примен ют йо такому способу , имеют растворимость в воде предпочтительно от 0,6-2 воды. Точка кипени  предпочитаемыхраагворителей составл ет , по меньщей мере, 65°С ниже точки кипени  воды в тех же услови х давлени . В случае применени  растворителей с растворимостью в воде менее 0,5 , получаема  при проведёНйй казэнного cnodoба водна  фаза все еще содержит очень большое количество органического растворител , которое в общем составл ет более 50 об. % по отнощению к полимерному раствору. Это количество органического

растворител  не может быть выделено из

водной фазы ни повторением указанного

способа, ни тем, что используют любой

другой известный прием выпаривани .

В результате этого недостаточного выдёлени  известный способ оказалс , следовательно , непригодным дл  обработки растворов органического полимера в растворител х , имеющих растворимость в воде менее 0,5 .

Однако многие органические полимеры, в частности многие каучукообразные полимеры , т. е. гомополимеры сопр женных ди .енов, таких, как бутадиен и изопрен, сополимеры этих диенов с ароматическими моновиниловыми соединени ми, т. е. сополимеры бутадиена и стирола, сополимеры этилена, по меньшей мере, одного или двух а-алкенов, а также, если это желательно, одного или -нескольких алкадиенов, в большинстве случаев получают в органических .растворител х, растворимость в воде которых составл ет меньше или же значитель|НО меньше 0,5 при температуре 20°С

.2.

Целью изобретени   вл етс  повышение Эффективности выпаривани  растворител .

Указанна  цель достигаетс  тем, что в эмульсию перед выпариванием растворител  ввод т органическое кислородсодержащее соединение с числом атомов углерода 2-8 в количестве 1-70 вес. % из расчета на водную фазу.

Примен емый органический растворитель может быть любым из большого количества соединений. Как правило, ими  вл ютс  углеводороды, которые имеют растворимость в воде 0,03-0,5 см/л при температуре 20°С. Примерами таких растворителей  вл ютс , например, гексан, гептан, пентан, октан и циклогексан. Предпочтительно примен ют полимерные растворы в крекинг-фракци х, например технический бензин, поскольку реакции полимеризации часто провод т в таких фракци х .

Полимерные растворы могут широко варьировать в отношении содержани  твердых веществ. Однако, как правило, используют полимерные растворы, которые содержат от 10 до 300 г, в частности от 10 до 100 г твердых веществ на 1 л органического растворител .

В качестве органических кислородных соединений примен ют такие, которые содержат 2-8 атомов углерода и не вызывают кислой реакции в услови х выпаривани  органического растворител .

Примерами легкорастворимых в воде кислородных соединений  вл ютс , например , этанол, пропанол, изопропанол, третичный бутанол, аллиловый спирт, ацетон, метилэтилкетон, циклогексанол и циклогексанон .

Примерами плохо растворимых в воде органических кислородных соединений  вл ютс , например, бутанол-1, изобутанол, вторичный бутанол, различные амиловые спирты, метилизобутиловый карбинол, гексанолы , гептанолы и октанолы, метилизобутилкетон , диэтилкетон, метил-«-бутилкетон , изофорон, окись мезитила, ацетат нпропила , ацетат изопропила, ацетат к-бутила и ацетат н-амила.

Предпочтительно примен ют легкорастворимые в воде органические кислородные соединени . Кроме того, предпочитают

спирты с числом атомов углерода от 2 до 8.

Примен емые по предлагаемому способу органические кислородные соединени  должны присутствовать во врем  выпаривани  органического растворител . Их можно добавл ть во врем  из предшествующих приемов при получении латекса, т. е. до, во врем  или после эмульгировани . Также можно добавл ть часть органического кислородного соединени  до эмульгировани , а дальнейшую часть после эмульгировани .

В определенных услови х может быть выгодным примен ть смесь органических кислородных соединений, например смесь легко растворимого и плохо растворимого в воде кислородных соединений. Также может быть выгодным добавл ть два различных кислородных соединени  в двух различных стади х процесса.

Часть органического кислородного соединени  или соединений предпочтительно добавл ют частично в воду, частично в полимерный раствор, после чего провод т смешение полимерного раствора и воды.

Предпочтительно примен емые органические кислородные соединени  имеют точку кипени  ниже 100°С, желательно 40-90°С, или вместе с водой образуют минимально азеотропную смесь с точкой кипени  ниже 100°С, желательно 40-90°С.

Предпочтительно примен ют легкорастворимые спирты, так как обнаружено, что эти соединени  привод т к наибольшей эффективности выделени . Хороших результатов достигают в случае применени  изопропанола в качестве органического кислородного соединени .

Органические кислородные соединени  обычно примен ют в количестве от 1 до 70 вес. % по отношению к водной фазе, предпочтительно от 5 до 50 вес. %.

Эмульгирование полимерного раствора провод т посредством контактировани  полимерного раствора с водой и одним или несколькими эмульгаторами. Эмульгаторы могут быть анионными, катионными, а также неионными. Также может быть выгодным примен ть два различных эмульгатора , т. е. два эмульгатора из различных классов, как это указано.

Примерами дл  пригодных анионных эмульгаторов  вл ютс , например, натриевые или калиевые соли высших жирных кислот и смол ных кислот, таких, как олеинова , пальмитинова , стеаринова , лауринова , миристинова , арахисова , рицинолева  и т. д.

Примерами дл  катионных эмульгаторов  вл ютс , например, аминовые соли, такие как гидроксиламины эфиров жирных кислот , четвертичные аммониевые соли, такие как хлорид тридецилбензолгидроксилэтилимидазола и хлорид стеарилдиметилбензиламмони .

Примерами дл  неионных эмульга -оров  вл ютс , например, эфиры фосфорной кислоты высших спиртов, таких как каприловый и октиловый спирт, моноэфиры олеиНовой кислоты и моноолеат пентаэритритсорбита и т. п.

Полимерный раствор, воду и эмульгатор привод т в контакт в подход щем устройстве дл  проведени  эмульгировани . Выгодным образом используют устройство типа Ultra-Turrax. Количество эмульгатора зависит от различных условий, например от вида и концентрации примен емого полимерного раствора. В большинстве случаев примен ют от 1 до 40 частей эмульгатора на 100 частей полимера, предпочтительно от 5 до 15 частей эмульгатора на 100 частей полимера.

Количество воды, используемой при эмульгировании, обычно составл ет част ми на 100 частей полимерного раствора , предпочтительно примен ют от 50до 100 частей БОДЫ на 100 частей полимерного раствора. Однако используют и большее количество воды.

Температура, при которой провод т эмульгирование, вли ет на размеры частиц получаемого латекса. Если эмульгирование имеет место при высокой температуре, то получаемый латекс содержит больше крупных частиц полимера, в результате чего целевой продукт становитс  нестабильным. С целью получени  латекса, имеющего частицы нужных размеров,-температуру обычно выдерживают от О до 60°С.

По окончании эмульгировани  эмульсию можно подвергать отстаиванию. Под отстаиванием подразумевают прием, при котором более крупные частицы в эмульсии концентрируютс  и выдел ютс  из эмульсии в верхнем слое. Эти концентрированные крупные частицы эмульсии можно удал ть и, если это желательно, рециркулировать . Прием отстаивани  можно проводить в простом устройстве, например в баке. Врем , требуемое дл  достижени  достаточного выделени  крупнейших частиц из эмульсии, зависит от эффективности приема эмульгировани , удельного веса органического растворител  и в зкости эмульсии . Врем  удержани  при отсеивании латетсса обычно составл ет приблизительно мин, в особенности 30-100 мин. Сливки, т. е. фазу, образуемую более крупными частицами эмульсии, можно удал ть непрерывным, а также периодическим методом . Предпочитают непрерывное удалечие сливок из верхней части эмульсии. Выдел емые сливки можно, если это желательно , рециркулировать на стадию эмульгировани .

Получаемуюуказанным путем эмульсию можно подвергать обработке дл  получени  пенистого продукта. Этот пенистый продукт можно получать путем выпаривани  органического растворител .

Выпаривание органического растворител  можно проводить путем нагрева эмульсии или путем нагрева ее с последующим уменьшением давлени . С помощью обоих методов выпариваетс  значительное количество органического растворител , в результате чего образуетс  пенистый продукт почти из всего количества компонентов эмульсии.

Пенообразование провод т в снабженном трубками теплообменнике. Эмульсию

можно пропускать через теплообменник либо внутри, либо снаружи трубок.

Возможно, что пенообразоваиием удал етс  не все количество органического растворител  из полимера. Некоторые коллоидальные полимерные частицы сильно набухают , образу  слизистый продукт. Эту слизь можно удал ть описанным ниже Образом .

Оказалось, что количество слизи зависит от типа примен емого органического кислородного соединени . Так, например, если в качестве органического кислородного соединени  примен ют изопропанол, то отсутствует заметное образование слизи,

в результате чего отпадает дополнительный прием удалени  слизи.

Если пена образуетс  из всей массы эмульсии, предлагаемый способ включает прием разжижени  дл  осаждени  пены.

В результате оседани  пенистого продукта образуетс  смесь двух фаз, которые, в основном,  вл ютс  несмешивающимис . Эту смесь можно подать в отстойник, где имеет место разделение фаз.

Одна фаза состоит из органического растворител , а друга  - из водного латекса, который содержит эмульгатор и полимер. В результате недостаточного разделени  двух фаз может иметь место образование

небольшого количества слизи в сепараторе. Это может вызывать трудности при переработке , вследствие чего необходимо удаление слизи. Образование слизи можно подавл ть пропусканием через коагул тор до

и/или после разделени  фаз. Это устройство может представл ть собой коагул тор электрического типа или снабженный насадкой коагул тор. Пригодными насадочными материалами дл  коагул тора последнегр типа  вл ютс , например, стальна  шерсть, стальна  насадка, стекл нна  шерсть или,; например, металлическа  сетка.

Зар д электрического коагул тора, если

его используют дл  удалени  слизи, обычно выбирают от 10000 до 100000 В, предпочтительно от 30000 до 60000 В.

Рекуперированный после удалени  фазы растворител  латекс обычно содержит небольшое количество органического растворител . После осуществлени  предлагаемого способа такое количество можно простым образом удал ть из латексной фазы, например, при помощи циркул ционного выпарного аппарата или пленочного выпаркого аппарата. В то же врем  удал етс  почти все количество органического кислородного соединени , которое содержитс  в латексе. При помощи такого приема латекс можно также концентрировать до определенной степени путем выпаривани  воды.

Удаление органического растворител  и органического кислородного соединени  не должно быть полностью количественным. Присутствие небольшого количества таких соединений в конечном латексном продукте можно допустить дл  определенных целей применени . В некоторых случа х присутствие таких соединений в латексе  вл етс  действительно выгодным.

Пример 1 (контрольный).

Ненасыщенный этилено-пропиленовый сополимер , известный под торговым названием KELTAN 520 раствор ют в бензиновой фракции, имеющей точку кипени  от 65 до i82°C, дл  образовани  раствора с содержанием твердых веществ 50 г/л. Водорастворимость примен емого бензина, измеренна  при температуре 20°С, составл ет менее 0,07 .

1 л этого полимерного раствора, интенсивно размешива  с помощью мешалки типа Ultra Тиггах (10000 об/мин), добавл ют в 0,5 л воды, содержащей 5 вес.% из расчета на сополимер олеата кали  и 5 вес. % из расчета на сополимер эмульгатора, известного под торговым названием Antarox СО 710. Добавив весь раствор в воду, размешивание продолжают в течение 5 мин с Внешним охлаждением с помощью воды. В результате этого температура эмульсии не превышает 40°С.

Получаемую таким образом эмульсию затем подают в теплоОбменник, температура стенок которого . Длина теплообменника составл ет 1 м, а диаметр 4 см. |В теплообменник каждый час подают 3л вмульсии. В результате выпаривани  бензина в теплообменнике образуетс  ценистый продукт, в основном, из всего количества компонентов эмульсии. Образовавшийс  пенистый продукт затем подают во второй теплообменник, который снаружи охлаждают с помощью воды с темцературой 12°С. Выпариваемый в первом теплообмен«ике бензин конденсируетс , в результате чего осаждаетс  пенистый продукт. Полученный таким Образом продукт затем подают в декантатор. В этом устройстве образуютс  две фазы, т. е. нижний водный слой, разбавленный латекс, который содержит полимер и небольшое количество оставшегос  бензина, верхний слой, который, в основном, состоит из бензина. Кроме гого , образуетс  промежуточный слой, состо щий из в зкого слизистого продукта.

После отсасывани  водного сло  определ ют количество .удаленного предлагаемым способом из эмульсии бензина (в об. 1% по отношению к количеству примененного раствора). Кроме того, определ ют объем образовавшейс  в процессе слизи -(в ой. % по отношению к примененному раствору).

Получают 25 об. % удаленного бензина; 16 об. % слизи.

С целью удалени  дальнейшего количества бензина из образовавшегос  латекса водный латекс снова подвергают вспенива«ию , возвраща  его в первый теплообменник . В результате этой вторичной обработки бензин удал ют в количестве 10 об. 1% по отношению к примененному раствору. Образование слизи составл ет 8 об. %.

Оказалось, что в результате третьей обработки вспениванием бензин удал етс  в небольшом количестве - 5 об. %. Из полученного после этой обработки латекса пытаютс  удал ть дальнейшее количество бензина путем подачи его в циркул ционный аппарат, что приводит к сильному вспениванию, вследствие чего выделение получаемого пара бензина из водного латекса было невозможно.

Приведенные выше опыты показывают, что использованный способ удалени  бензина из водного латекса  вл етс  непригодным дл  практического применени .

Пример 2 (контрольный).

Процесс провод т по примеру 1. Примен ют 5 вес. % из расчета на сополимер олеата натри  и 5 вес. % из расчета на сополимер эмульгатора, известного под торговым названием TVM 072. Обработка вспениванием приводит к выделению лишь |32 об. % бензина. Кроме того, получают 12 об. % слизи.

Оказалось, что повторение обработки вспениванием не приводит к получению латекса с достаточно низким содержанием летучих веществ. Кроме того, обработка в пленочном выпарном - аппарате также не приводит к удовлетворительным результатам .

Пример 3 (сравнительный).

Процесс провод т по примеру 2. Примен ют I л воды на 1 полимерного раствора.

Выдел етс  25 об. % -бензина из расчета на полимерный раствор и 37 об. % слизи.

Пример 4. Изготовл ют латекс по примеру 1. Примен ют эмульгатор, который состоит из 5 об. %-из расчета на сополимер олеата натри  и 5 об. % эмульгатора , известного под торговым названием TVM 072. Выпаривание бензина провод т в присутствии органического кислородного соединени  - изопропанола.

Изопропанол примен ют- в количестве 20 об. % из расчета на примен емое количество воды. Половину количества изопропанола до бавл ют в воду, примен емую дл  эмульгировани  полимерного раство-ра, а другую половину изопропанола добавл ют в полимерный раствор. Затем полимерный раствор и воду смешивают друг с другом . Присутствующий в эмульсии бензин выдел ют в декантаторе в- количестве 92 об. %. Образуетс  также очень незначительное количество, т. е. 0,1 об. % из расчета на количество примененного раствора, слизи.

Полученный разбавленный латекс затем выдел ют из органического растворител , т. е. бензина, а слизистый слой подают в циркул ционный выпарной аппарат, имеющий кожух с температурой . Полученный латекс содержит приблизительно ilO вес. % твердых веществ. Кроме того, он содержит менее 0,05% летучих компонентов . Затем добавл ют 1,5 г гидроксиэтиловой целлюлозы, известной под торговым названием Cello sire QP 52000, на 1 л разбавленного латекса. После отстаивани  латекса в течение 48 ч получают латекс, содержащий 53 вес. % твердых веществ. Анализ показывает, что 90% содержащихс  в латексе частиц имеют диаметр менее 0,5 мкм.

Пример 5. Процесс провод т по примеру 4. Примен ют 15 об. % изопропанола из расчета на количество использованной воды. В результате обработки вспениванием выдел ют 86 об. % бензина из расчета на количество раствора. Образуетс  1,5 об. % слизи.

Полученный таким образом разбавленный латекс затем подают в циркул ционный выпарной аппарат. Полученный разбавленный латекс содержит менее 0,05 вес. % летучих компонентов.

Пример 6. Процесс провод т по примеру 4 с применением 10 об. % изопропанола из расчета на количество использо-, ванной воды. Бензин выдел ют в количестве 70 об. % из расчета на полимерный раствор. Образуетс  6,5 об. % слизи. Из тюлученного разбавленного латекса получают латекс, который содержит 0,05 вес. % летучих компонентов.

Пример 7. Процесс провод т по примеру 4 с применением 1 л воды на 1 л полимерного раствора. Все количество изопропанола добавл ют в воду, после чего воду и полимерный раствор смешивают.

Выдел ют 74 об. % бензина из расчета на полимерный раствор. Образуетс  14 об. % слизи из расчета на полимерный раствор .

Пример 8. Процесс провод т по примеру 7. Все количество изопропанола добавл ют в полимерный раствор, после чего полимерный раствор и воду смещивают.

Выдел ют 70 об. % бензина из расчета на полимерный раствор. Образуетс  20 об;

% слизи из расчета на полимерный раствор .

Пример 9. Процесс провод т по примеру 7. ПоловИНу изопропанола добавл ют в воду, а половину в полимерный раствор. Затем водУ и полимер смещивают.

Выдел ют 77 об. % бензина из расчета на полимерный раствор. Образуетс  12 об. % слизи из расчета

на полимерный раствор.

Из примеров 7, 8 и 9 видно, что лучщих результатов достигак)Т в случае, если-вводимое органическое кислородное соединение распредел ют на полимерный раствор

и воду, чем в случае, если органическое кислородное соединение пол«остью. добавл ют либо в полимерный раствор, либо в воду.

Сравнение примеров 1 и 6 показывает,

что в результате 0,5 л воды на литр раствора достигают лучших результатов, чем в случае применени  1 л воды на литр полимерного раствора. Пример 10. Процесс провод т по примеру 9 с применением 1 л воды на 1 л раствора и с использованием н-бутанола в качестве органического кислородного соединени . В случае добавки 10 об. % н-бутанола , из расчета на количество лримененной воды, выдел ют 70 об. % бензина . Образуетс  10 об. % слизи.

В случае добавки 15 об. % н-бутанола выдел ют 79 об. % бензина, образуютс  3 об. % слизи.

Полученный таким образом разбавленный латекс оказалс  пригодным дл  получени  латекса, содержащего менее 0,05 вес. % летучих компонентов, при помощи пленочного или циркул ционного

выпарного аппарата.

Пример 11. Процесс провод т по примеру 4, но € применением 15 об. % третичного бута«ола в качестве органического кислородного соединени  из расчета на количество примененной воды. Бензин выдел етс  в количестве 55 об. %, а слизь образуетс  в количестве 35 об. %.

В случае применени  18 об. % третичного бутанола выдел ют 71 об. % бензина, а

слизь образуетс  в количестве 13 об. %. Полученный таким образом латекс  вл етс  пригодным дл  получени  латекса с низким содержанием летучих компонентов. Пример 12. Процесс провод т по ттри-меру II, но с применением, метилизобутилкетона в качестве органического кислородного соединени . Метилизобутилкетон примен ют в количестве 20 об. %, из расчета на применеННую воду. Выдел ют 57 об. %

бензина из р.асчета на полимерный раствор. Образуетс  6,5 об. % слизи.

Claims (2)

1. Таким образом, использование предложенного способа позволит значительно повйсить эффективность выпаривани  растворитед . 11 Формула изобретени  Способ получени  латекса полимера из его раствора в органическом растворителе, с водорастворимостью 0,03-0,5 при5 при 20С, включающий эмульгирование ПОлимерного раствора в воде, выпаривание растворител  до образовани  пенистого продукта, разжижение дл  осаждени  певы , разделение на фазу органического рас-10 творител  и водную фазу, содержащую эмульгатор и полимер, с последующей рекупераци«й водной фазы, отличающий12 с  тем, что, с целью повышени  эффективности выпаривани , в эмульсию перед выпариванием растворител  ввод т органическое кислородсодержащее соединение с числом атомов углерода 2-8, в количестве 1-70 вес. % из расчета на водную фазу. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Патент США № 3298986, кл. 260-29.6, опубл. 1967.
2. 2. Патент США № 3249566, кл. 260-23.7, опубл. 1966.