SU828971A3

SU828971A3 - Способ получени поливинилацетатнойэМульСии и уСТАНОВКА дл ЕгООСущЕСТВлЕНи

Info

Publication number: SU828971A3
Application number: SU752197546A
Authority: SU
Inventors: Дъачилле Массимо; Буччи Марио
Original assignee: Монтэдисон С.П.А. (Фирма)
Priority date: 1974-12-10
Filing date: 1975-12-09
Publication date: 1981-05-07
Also published as: GB1520440A; NL183586C; FR2294190B1; FR2294190A1; BE836417A; DE2555142C2; JPS5947681B2; IT1026928B; NL7514220A; JPS5183684A; DE2555142A1; NL183586B; US4022744A

Description

вращение вспенивани н вспучивани реакционной .массы ,в Процессе полимеризации и коркообразовани i-ia внутренних детал х полимеризационной устаиоВКи.

Эта цель достигаетс тем, что в иззест1ИОМ сноообе нолучени поливииилацетатиой эмульсии непрерывной водио-эмульсиоинрй полимеризацией вниилацетата или сонолимеризацней его с другими виниловым ; мономерами в 1нескольких иоследовательно соединенных реакторах в ирисутстВ1П радикальных инициаторов, эмульгаторов и других полимеризациоиных добавок процесс Провод т В каскаде вертикально расположенных реакторов нри иодаче исходной реакционной смеси в нижний реактор и движениц ее в нроцессе полимеризации снизу вверх.

Цель изобретени достигаетс также тем, что в Известной установке ОСупдествлепи способа получепи иоливипилацетатиой эмульсии, состо щей из последовательно соеди иенных трубопроводамп форэмульгатора , форполимеризатора и полимеризатора автоклавного тила, иол.имеризатора колонного тииа с внутренними ие)егородками (И аппарата трубчатого тииа с в путренним холодильником, имеющих штуцера дл Евода и вывода реакциои1иой смеси, иолиу.еризаторы расноложепы в Виде вертика . ьного каскада, щтуцер дл ввода реакционной смеси расноложен В днище фориолимеризатора, а дл вывода реакционной смеси - в Крьиике цолимеризатора колоииого .

Изобретение ллюстрируете чертежом.

Установка состопт из трех лолимер Езационных элемеитов, два из которых вл ютс стандартного тииа реакторами, снабженными Мещалками и рубап;кам,и дл циркул ции терморегулирующей жидкости (начальный реактор 1 и иолимер1-зациоиный реактор 2), тогда как третий представл ет собой резервуар трубчатого типа с внутреннпми перегородками (реактор 3}. Аппарат 4 трубчатого тииа сиабжен виутреИНим вод ным холодильником и служит дл охлаждени диоиерсии. Насосы 5 примен ют дл нодачи фориолимера в реаКтор 1, подачи мономера или моиоМеров в реактор 2И иницннрующего раствора (если необходимо) в третий реактор.

Каждый реактор снабжен тсрмодетектором и манометром.

Реактор 6 снабжен мептлкой .и индикатором уровн j-i иредиазиачеи дл прпготовлепи форэмульсии, которую лодают затем в реактор /.

Согласно изобретению могут примеп тьс аипонные, катионные и .неко:иогенные эмульгаторы - поверхностпо-активные вещества (ПАВ).

К первой группе принадлежат следующие |ПА:В: соли щелочных металлов или аммони , или а-минов, .или длиниоценочечных жирных кислот, например олеат натри , стеарат кали , диэтаноламинлаурат; сульфаты ц сульфонаты металлов, производные алифатическ х и алкилароматических углеводородов с высоким молекул рным весом , иаиример соли алкилпафталииовых сульфонОВых КИСЛОТ; сульфонаты металлов алкргловых сложцых эфиров дикарбоновых кислот, например иатриева соль дпоктил нтарной сульфоновой кислоты, додецилбензолсульфонат натри , лаурилсульфат натри .

Ко второй группе Принадлежат следующие ПАВ: соли алкиламоний, содержаи;ие

от 12 до 18 атомов углерода в алкильных радикалах, например хлориды и ацетаты; соли четвертичного аммони , например бромид цетилтриметила.ммоии .

;К третьей групне принадлежат следующис ПАВ: нродукты присоединепи выс них алифатических спиртов или их жирных кислот и окиси этилена.

Концентраци этих ПАВ может мен тьс от 0,1 до 5%, предпочтительио 0,5-2,5%,

но отнопгеиию к общему количеству дисперсии ,

Вместе с этими эмульгаторами могут примен тьс защитные, такие как иоливиниловый спирт, содержащий до 10% ацетильных груии, растворимый крахмал, метилцеллюлозы, гид рооксиэт ; л целлюлозы , иатриевые карбоксимети.дцеллюлозы и соли альги:натного или нолиакрилатного тииа. |Концеитраци таких заидитных агентов быть от 1 до 10%, нредиочтительно от 1 до 3%, по отношению к общему количеству дисперСии.

Полимеризацию провод т с помощью ради Кальпых и-нициаторов, например иерсульфата кали , нерсульфата аммони , перекиси водорода, перекиси дибензоила, нерекиси натри , диазосоедииений; их используют в количестве от 0,01 до 10% по отно1иепию к общему количеству дисперсии.

В 1качестве примен емых буферных соединений можно использовать бикарбонаты щелочных металлов, ацетат натри , буру и кислые фосфаты нхелочных металлов.

Снособ дает возможность непрерывного получени водиых дпсиерсий полимеров и сОПолимеров, имеющих сиецифические морфологические характеристики, такие как суп,ественио занпженный диаМетр частиц , хорошую меха иическую стабильность, зЫСокую стабильность Прп длительных циклах, среднюю в зкость (2000-5000 с з) и сод.ержание твердых частиц в интервале от 4-0 до60%.

Пример 1. Водную фазу, подаваемую в реактор 1, приготавливают при перемегнивамии в резервуаре 6 следующих компонентов до получени стабильной молочно-белой форэмульоин, кг: Вода24,401 Ал ареол SCL 83%-ный (додецплбензолсульфонат натри )0,102 Натросол 250 HP, 96%-ный ( гмдроксиэтилцеллюлоза) 0,256 ЭдМульси О (лолио саиэтилироваиный жирный спирт) 0,514 Вииилсульфонат натри в водном растворе, 25%-ный ( noBepxHocTHO-aKTHBiHbH i сомоиомер)0,474 Персульфат натри 0,075 Ацетат натри 0,083 Винилацетат5,031 Дл иодачи Б лолимеризационны реактор 2 вз то вниилацетата 20,126 кг. Дл иодачи в конечный реактор 3 гото в т раствор следующего состава, кг: Персульфат натри 0,(}12 Вода0,250 Различные реакторы, включа холо дильник, разъедин ют перекрытием соот ветствуюидих вентилей. Начальиый реактор, изготовленный из нержавеющей стали, емкостью 11 л соеди н ют с дефлегматорОМ и затем заполн ют порц«ей форэмульсии. При скорости иере мещлв ни 100 , температура воды циркулирующей в рубащке, доводитс до 70-80° С, ,и после того, как начинаетс ки пение с обратным холодильником, полиме ризацию довод т до конца, на что указы вает иолное прекращение кипени с об ратиым холодильником. Подимеризационный реактор 2, выполненный из нержа1веющей стали, емкостью 11 л соедин ют с дефлегматором и затем . наполн ют следующим составом, кг: Вода5,355 Аларсол SCL0,021 Натросол 250 HP0,055 Эмульси О0,108 Винилсульфонат натри 25%-,ный в водно,м ipacTBOpe0,100 Персульфат кали 0,021 Ацетат натри 0,035 Винилацетат5,305 Начина с этого, дисперсию поливинилацетата получают при перемеш.иваиии со скоростью 100 и нагревании до температуры кипени с обратиым холодильником вплоть до СКОгНЧаНИЯ. Дефлегматор, .использовавшийс в начале процесса, отключают, затем начальный реактор, 1полнмеризационный реактор, конечный реактор и холодильник соедин ют между собой, причем два последних аппарата предварительно заполн ют дисПерсией поливиинлацетата, приготовленной заранее и содержащей около 50% сухого -Вещества. С помощью .насоса форэмульсию не . прерывно подают в реактор 1, продолжа перемешивать со скоростью 100 об:мин; ири этом продукт фориолимеризации перемеигают в реактор 2 с той же скоростью, с которой осуществл ют подачу форэлпльсли . Полимеризациоииый реактор 2 при поремешиваиии со скоростью 100 , заполн ют далее с иомощью насоса ва1нилацетатом в отношеннп 3,813 кг на каждые 1,006 кг винилацстата, содержащегос в продукте форполпмеризации, иоступаюи;см из реактора /. Конечный реактор 5, выполненный из нержавеющей сталн и имеюнипТ емкость 11 А, иеирерывно заполн ют с помощью насоса раствором персульфата кали в количестве 0.050 кг на каждые 10 кг дисперсии, поступающей из реактора 2, дл того чтобы уничтожить иоследиие следы мономера. В равновесном состо нии подачи следующие: реактор 1: 6,187 кг1ч форэмульсии; реактор 2: &,Ъ7 + продукта форполимеризаций , поступающего из реактора /, +3,813 кг ч вииилацетата; реа.ктор 5: 0,0501 раствора иереульфата кали +10.0 кг .ч дисперсии полимера , поступающей из реактора 2. Обща производителыюсть, отнесен)а к общему объему всех трех иолимеризационных емкостей (33 л), составл ет 0,305 -г/д//. Температуру в различных реакторах поддерживают следуюи1ую: реактор / 75±2 С, реактор 2 - 85± 2° С, реактор 5-90±2°С. Р1з коиечного реактора 3 дисперсию поают в холодильплк 4, откуда ее разлиают в складские баки или иепосредственно пускают в производство. Стабильную дисперсию, содержап1ую коло 50% сухого вещества и не более ,5% остаточного мономера, получают таим же образом. Такие дисперсии обладают высокой хиической и механической стабильностью; осле исскольких часов работы размеры астиц достигали равновесного значени , оответствующего среднему диаметру 1,0- 1,5 мк. Пример 2. Если ведут ироцесс иод авлением, форэмульсию, подаваемую в еактор /, ириготавливают в резервуаре 5 ри смешиваипи следующих комионенов , кг: Вода21,734 Аларсол SCL0,112 Натросол 250 HP0,280 Эмульси О0,562 Винилсульфонат натри 25%-ный в водном растворе 0,518 Персульфат кали ;0,082 Ацетат натри 0,090 Винилацетат5,498

Весь цикл, за -исключением иачальиого реактора /, заполн ют готовой дисиерсией , обладающей теми же характеристиками , что п дисперси , которую требовалось иолучить,

11 кг форэмульеии, ириготовлеиной, как описано выше, подают в реактор / с помош ,ью насоса -и полимеризуют ири нагрева ,нг1И .и леремешивапип со скоростью 100 об1мин. ПоСле полимеризации указанной загруЗКИ начальный реактор соедин ют с полимеризацйоиным реактором, -нагретым до 85° С, и колеч-ным реакторов, нагретым до 90° С.

В равновесной стадии иодачи следующие:

реактор /: 14,250 форэмульсил;

реактор 2: 14,250 кг1ч продукта форполимерИзациИ , поступающего из реактора 1, -f 10,750 кг1ч винилацетата;

реактор 3: 25,0 кг1ч дисперсии лолимера , лостуиающего из реактора 2.

Обща -мощность составила 0,758/сг/л/ч.

-Пример 2 отличаетс от прлмера 1 тем, что количество катализатора уменьшаетс за счет отмеиы добавки его в реактор 5; лроцесс лровод т при Э-4 аглг; лолученца таким образом дисперси содержит около 56% сухого вещества.

ДлСлерси , полученна таким об1)аз-ом, лохожа на ту, котора была нолуче-иа в лримере 1, однако она отллчаетс умепьщением сре вдего диаметра частиц ( 1 мк), более высокой в зкостью и остатком мономера 1не выше 0,3%.

Еще более убедительнЫе результаты, касающиес эффективности установки и усло-вий ее эксплуатации, были получены цри ее -работе в течение нескольких дней. Не было отмечено ни вспенивани , ни всиучивани массы -ири полимеризации, с учетом времени лолнмеризацин количество накиии в различных реакторах было допустимым .

П р и м -е р 3. Готов т -следующие смеси н р-астворы:

Смесь № 1 (кг):

Вода29,460

Нат.росол 180 L 96%-ный

(гидроксиэтилцеллюлоза) 0,410

Аларсол SCL0,230

Риоклен NF 10 (полиоксиэтилированный ио-иилфенол )0,399

Ацетат натри 0,350

|Влнилсульфонат |натри 25%-ный в водном растворе0 ,476

Кротонова кислота (модифицирующий сомоли-мер) 0,195

Смесь (№ 2 (кг):

Винилацетат26,123

Бутилмалеат11,628

8 (кг):

Раство-р ЛГо 1

Вода9,706

Персульфат калл 0,300

В нервом реакторе форэмульгировапием приготавливают следующие водные фазы: Смесь К« 123,398

Раствор N° 126,950

Випилацетат0.720

Родор-сил анти-моуссе 42-6 (аитивспенивающее силиконовое масло)0,015

Начальный реактор заноли ют водноГ фазой, -приготовленной, как -изложено выще , и лровод т пол меризацию при иеремешивании , обеспечива нагрев д,о температуры ки-пепи с обратны.м холодильником за счет циркул цпи в рубашке с 75- 80° С после ирисоедипели к реактору дефлегматора и изол ции его от остальных резервуаро-в, установленных ранее.

В конце иолимеризации дефлегматор отключают, реактор -/ соед.ин ют с реактором 2, 3 и холодильником 4, нредварлтельло заполлеллыми сополимерной дисперслей , .-имеющей свойства, сходные с дислерсией , подлежащей -лолучению (л1:бо приготовл емой в лепрерывлом процессе, либо лостуиаюнлей из лредыдущей непрерывной оиерации).

Процесс цровод т нри лосто ииых усло-вл х и л-спользуют cлeдyюн нe загрузки:

реактор /: 2,330 кг1ч форэмульгированлой водиой фазы;

реактор 2: 2,330 кг1ч продукта фориолимеризации , лостулающей из реактора /, + 2,424 кг1ч смеси № 2;

реактор 3: 4,754 сополимерлой ди-сперсни , поступающей из реактора 2, + 0,250 кг/ч раствора М 1 (3%-лый персульфат кали ).

Температуру :и-оддерживают в следующих пределах: реа-кт-ор / - 75 + 2° С, -реа-ктор 2- 85±2° С, реа-ктор 3 -90±2°С.

Нроизводительность составл ет 0,152 кг1л1ч.

Так получают стабильную суспензию, содержащую около 52% сухого вещества, причем средний диаметр частиц составл ет от 1,0 до 1,5 мк.

Пр-н высушивании этих дисиерсий получают легкие, прозрачные, лластичлые и водостойк-и-е плелки.

Как следует из приведенных примеров, лредложениый -слособ н установка дл его осуществлели позвол ют предотвратить вслелнвалие и -вслучивание реакци-он-ной массы и -за счёт этого лредотвратить кор-кообразовани-е .

Форм у л а и 3 о б р е т е н и

1. Слособ -л-олучени полнвилилацетатлой эмульсии непрерывной водноэмульсно-нной иолнмеризацлей влинлацетата или сополимеризацией -е-го с другими винило

Claims

1. Способ получения поливинилацетатной эмульсии непрерывной водноэмульсионной полимеризацией винилацетата или сополимеризацией его с другими винило828971 выми мономерами в нескольких последовательно соединенных реакторах в присутствии радикальных инициаторов, эмульгаторов и других полимеризационных добавок, отличающийся тем, что, с целью 5 предотвращения вспенивания и вспучивания реакционной массы в процессе полимеризации й коркооб'разования на внутренних деталях полимеризационной установки, процесс проводят в каскаде вертикально распо- 10 ложенных реакторов при подаче исходной реакционной смеси в нижний реактор и движении ее в процессе полимеризации снизу вверх.

2. Установка для осуществления спосо- 15 ба получения поливинилацетатной эмульсии, состоящая из последовательно соединенных трубопроводами форэмульгатора, форполимеризатора и полимеризатора автоклавного типа, полимеризатора колонного 20 типа с внутренними перегородками и аппарата трубчатого типа с внутренним холодильником, имеющих штуцера для ввода и вывода реакционной смеси, отличающаяся тем, что, с целью предотвращениявспенивания и вспучивания реакционной массы в процессе полимеризации и предотвращения коркообразования на внутренних деталях полимеризационной установки, полимеризаторы расположены в виде вертикального каскада, штуцер для ввода реакционной смеси расположен в днище форполимеризатора, а для вывода реакционной смеси — в крышке полимеризатора колонного типа.