Спосіб одержання гомополімерної грубодисперсної полівінілацетатної дисперсії

1. Спосіб одержання гомополімерної грубодисперсної полівінілацетатної дисперсії шляхом емульсійної полімеризації вінілацетату в кислому середовищі з використанням як ініціатора полімеризації окислювально-відновлювальної системи C2 2 (13) 1 3 59771 4 ршення полімеризації дисперсію охолоджують в тю у водній фазі підвищених концентрацій полівіреакторах-охолоджувачах і направляють до станнілового спирту і сульфату сірчанокислого закисдартизатора, з якого при розріджуванні, що ствоного заліза, що приводить до утворення в початрюється вакуум - насосом, видаляють мономер, ковий момент полімеризації "центрів", які мають який не прореагував. Далі дисперсію нейтралізуслабку захисну оболонку і розташовуються у поють і, у залежності від необхідного ступеня в'язковерхневій плівці рідкої фази. Ці "центри", на думку сті та морозостійкості дісперсії, що одержується, авторів, є накопичувачами дисперсійно - полімерпроводять пластифікацію дибутилфталатом і моних часток, що утворюються в ході емульсійної дифікацію малеїновим ангідридом. полімеризації і засереджуються у всьому обсязі Найбільш близьким за технічною сутністю та рідкої фази. "Центри" з абсорбованими на їх поведосягнутим результатом є спосіб одержання гоморхні та в їх обсязі дисперсно - полімерними частполімерної грубодисперсної полівінілацетатної ками, у свою чергу при завершені емульсійної подисперсії шляхом емульсійної полімеризації вінілімеризації утворюють "крупу" різної величини. лацетату в кислому середовищі з використанням Масова частка їх у дисперсній системі невелика, як ініціатора полімеризації окислювальнотому що у противному випадку це привело б до відновлювальної системи - перекис водню - сульпорушення рівновагової системи, тобто привело б фат сірчанокислого закисного заліза, а як захиснодо коагуляції або деструкції ПВАД, що утворюго колоїду - полівінілового спирту, що включає ється. приготування водної фази шляхом змішування Ще одним недоліком є те, що через наявність водного розчину полівінілового спирту, демінера"крупи", одержана ПВАД становиться неприпустилізованої води, мурашиної кислоти та сірчанокисмою до лакофарбових матеріалів, зокрема для лого закисного заліза, наступне змішування при воднодисперсних фарб - тому що не забезпечує інтенсивному перемішуванні одержаної водної достатній ступінь перетиру. фази, перекису водню та вінілацетату, полімериВ основу винаходу поставлена задача ствозацію одержаної суміші в каскаді з не менше двох рення такого способу одержання гомополімерної реакторів при атмосферному або підвищеному до грубодисперсної ПВАД, в якому шляхом зміни 50кПа тиску, температурі 65-90°С та інтенсивному умов процесу, забезпечується якість готової дисперемішуванні, охолодження, нейтралізацію одеперсії. ржаної дисперсії аміачною водою до рН, що дорівПоставлена задача вирішується тим, що у вінює 4,5-6, пластифікацію дибутилфталатом або домому спосібі одержання гомополімерної грубодиметилфталатом.(2). дисперсної полівінілацетатної дисперсії шляхом Спосіб полягає у тому, що спочатку готують емульсійної полімеризації вінілацетату в кислому водну фазу, для чого змішують водний розчин посередовищі з використанням як ініціатора полімелівінілового спирту з концентрацією 6,5-8,5мас.%, ризації окислювально-відновлювальної системи підкислений мурашиною кислотою до рН середоперекис водню - сульфат сірчанокислого закисного вища 2,8-3,2 і розчиненим сульфатом сірчанокисзаліза, а як захисного колоїду - полівінілового лого закисного заліза у кількості 80-250г. Перед спирту, що включає приготування водної фази початком процесу полімеризації провадять заповшляхом змішування водного розчину полівініловонення перших двох полімеризаторів "затравочною" го спирту, демінералізованої води, мурашиної кискількістю полівінілацетатної дисперсії, вмикають лоти та сірчанокислого закисного заліза, наступне мішалки і температуру доводять до 75-85°С. Далі у змішування при інтенсивному перемішуванні одеперший полімеризатор агрегату безперервної дії ржаної водної фази, перекису водню та вінілацеподають перекис водню в кількості 1,2-2,0% від тату, полімеризацію одержаної суміші в каскаді з завантаження вінілацетату, вінілацетат і водну не менше двох реакторів при атмосферному або фазу. Подача вінілацетату і водної фази складає підвищеному до 50кПа тиску, температурі 65-90°С 600-2000л/год. за кожним потоком. Далі реакційна та інтенсивному перемішуванні, охолодження, маса при інтенсивному перемішуванні по перетонейтралізацію одержаної дисперсії аміачною воках послідовно проходить всі реактори - полімеридою до рН, що дорівнює 4,5-6, пластифікацію дизатори. Температуру в реакторах - полімеризатобутилфталатом або диметилфталатом згідно із рах підтримують у межах 65-90°С, а реакторахзапропонованим винаходом, приготування водної охолоджувачах дисперсії не більше 90°С. Тепло, фази ведуть з концентрацією полівінілового спирщо виділилось під час полімеризації, відводиться ту 7,5-7,7мас.% і сірчанокислого закисного заліза через оболонку полімеризаторів і зворотні холо1,63-2,21мас.%, завантаження вінілацетату провадильники. Завдяки тому, що всі реактори можуть дять одночасно у два полімеризатори. працювати в режимі підігріву і у режимі охолоПоставлена задача вирішується також тим, що дження, досягається повне дозав'язування диспезавантаження вінілацетату у другий полімеризатор рсії. Полімеризацію провадять при атмосферному складає 30-40% від загального завантаження вінітиску або підвищеному до 50кПа. Далі дисперсію лацетату. охолоджують аміачною водою і пластифікують Запропонований спосіб забезпечує якість годибутилфталатом або диметилфталатом. тової дисперсії за рахунок перерозподілу загальНедоліком відомих способів є те, що вони не ного навантаження вінілацетату на полімеризатозабезпечують якість готової ПВАД, зокрема, не ри, тобто шляхом порційного одночасного виключають наявності в дисперсії полімерних введення вінілацетату в перший і другий полімевключень у вигляді "крупи". ризатори і за рахунок зниження концентрацій поліЦе обумовлено поданням у перший полімеривінілового спирту та сірчанокислого закисного зазатор всієї кількості вінілацетату, а також наявнісліза у водній фазі. 5 59771 6 Ведення процесу за таких умов запобігає полімеризаторів одержана дисперсія повільно утворенню "центрів" з погано захищеною поверхохолоджується у двох полімеризаторах - охолонею і виключає тим самим утворення "крупи" при джувачах до температури 80-78°С і провадиться одержанні гомополімерної грубодисперсної ПВАД. попередній відбір проби з другого полімеризатора Використання запропонованого способу до- охолоджувача. Далі одержану дисперсію в залезволяє покращити зовнішній вигляд дисперсії, яка жності від одержаних результатів і марки ПВАД, одержується. яка випускається, направляють у стандартизатори, Запропонований спосіб включає наступні опеде вона нейтралізується аміачною водою до рН, рації: що дорівнює 4,5-6, модифікується сечовиною, - приготування водної фази шляхом змішуванпластифікується дибутилфталатом або диметилня водного розчину полівінілового спирту (ПВС) з фталатом і, після фільтрації, надходить на розлив. концентрацією ПВС 7,5-7,7мас.%, демінералізоваПриклад 2 ної води, мурашиної кислоти, сірчанокислого закиДля приготування водної фази в аппарат із несного заліза 1,63 -2,21мас.%; іржавіючої сталі, оснащений якірною мішалкою - змішування водної фази з перекисом водню у завантажують водний розчин полівінілового спирту першому полімеризаторі. Завантаження вінілацез концентрацією 10% у кількості 5255л (6831,5кг), тату одночасно у два полімеризатори, причому в демінералізовану воду у кількості 1745л (1745кг), другий полімеризатор завантаження складає 30що забезпечує задану масову частку полівінілово40% від загального завантаження вінілацетату го спирту 7,6мас.%, та мурашину кислоту із задаемульсійної полімеризації при атмосферному або ною масовою часткою кислоти в водній фазі підвищеному до 50кПа тиску, температурі 65-90°С; 0,38мас.%, що складає 26,6л (32,6кг). Суміш пе- охолодження; ремішують на протязі 0,5 години, і після заванта- нейтралізацію одержаної дисперсії аміачною ження сульфату сірчанокислого (закисного) заліза водою до рН, що дорівнює 4,5-6,0; у кількості 170г, що складає 1,97мас.% від маси - пластифікацію дибутилфталатом або димеводної фази, що дорівнює 8609,1кг, знову перемітилфталатом. Запропонований спосіб пояснюєтьшують на протязі 0,5 години і вимірюють рН розся прикладами. чину, який повинен відповідати 3. Приклад 1 Далі процес здійснюють як у прикладі 1. Для приготування водної фази в апарат із неіПриклад 3 ржавіючої сталі, оснащений якірною мішалкою Для приготування водної фази в аппарат із незавантажують водний розчин полівінілового спирту іржавіючої сталі, оснащений якірною мішалкою з концентрацією 10% у кількості 5250л (6825кг), завантажують водний розчин полівінілового спирту демінералізовану воду у кількості 1750л (1750кг), з концентрацією 10% у кількості 5260л (6838кг), що забезпечує задану масову частку полівініловодемінералізовану воду у кількості 1740л (1740кг), го спирту 7,5мас.%, та мурашиної кислоти із задащо забезпечує задану масову частку полівініловоною масовою часткою кислоти у водній фазі го спирту 7,7мас.%, та мурашиної кислоти із зада0,34мас.%, що складає 23,82л (29,2кг). Суміш пеною масовою часткою кислоти у водній фазі ремішують на протязі 0,5 години, і після заванта0,41мас.%, що складає 28,70л (35,2кг). Суміш пеження сульфату сірчанокислого (закисного) заліза ремішують на протязі 0,5 години, і після завантау кількості 140г, що складає 1,63мас.% від маси ження сульфату сірчанокислого (закисного) заліза водної фази, що дорівнює 8604,2кг, знову переміу кількості 190г, що складає 2,21мас.% від маси шують на протязі 0,5 години і вимірюють рН розводної фази, що дорівнює 8613,2кг, знову перемічину, який повинен відповідати 3,2. шують на протязі 0,5 години і вимірюють рН розДля проведення полімеризації завантажується чину, який повинен відповідати 2,9. 3 "затравка" ПВАД в кількості 4м і провадиться підіДалі процес здійснюють як у прикладах 1-2. грів усіх п'яти полімеризаторів до температури 75Результати здійснення прикладів наведені в таб85°С. Далі провадиться завантаження перекису лиці. водню до 18л/г, вінілацетату і водної фази при Аналізи якості ПВАД виконані за методиками загальному навантаженні 1600 та 1400л/г. ЗаванГОСТ 18992-80, а наявність "крупи" визначали за таження вінілацетату в перший і другий полімериспеціальною методикою - візуально шляхом нанезатори здійснюється одночасно, причому завантасення тонкого шару дисперсії на скло. ження у другий полімеризатор складає 30-40% від Як випливає із наведених прикладів, в резульзагального завантаження. Полімеризацію провотаті здійснення запропонованого способу, одердять при температурі 66-90°С, тиску атмосферножують гомополімерну грубодисперсну ПВАД, що му або підвищеному до 50кПа. Реакційна маса за відповідає вимогам ГОСТ 18992-80 за показником перетоками послідовно проходить всі п'ять реак– "зовнішній вигляд" - виключення полімерних торів-полімеризаторів. Після реакторіввключень у вигляді "крупи". 7 59771 8 Таблиця Водна фаза Навантаження, л/годину Температура, °С ЗаванЗавантаМасо- Масотаженження ва ва коння вінілацетатчастка центсульПереПриклади ту в полімеВодполі- рація рН, середо- фату кису ризатори ної вініло- муравища заліза водфази вого шиної сірноню спир- кислокислого ту % ти, % закисного, г В реакторахполімеризаторах І За прототипом А (для порівнян-ня) Б (для порівняння) В (для порівняння II І II III IV V Аналіз ПВАД з 2-го полімеризатора-охолоджувача Умовна МасоМасо- в'язва ва кість частЗовВ полімечастза ка занішризаторхка стан- лишній охолодсухо- дарт- кововигжувачах го за- ним го ляд лиш- кух- моноку, % лем меру, ВМС, % сек. Наявне не не ність 1 2 мен- мен- біль"круше 50 ше 6 ше 0,8 пи" 8,6 0,26 2,9 260 1700 18 1800 68 69 70 8487 84"кру84-88 84-80 90 па" 55,6 17 0,58 8,2 0,41 2,9 300 1500 20 1600 68 69 7074 8288 8886-88 86-80 90 - 54,7 14 0,7 7,8 0,35 3,0 200 1400 20 1600 6768 69 7076 8990 90 85-89 85-82 "крупа" 55,5 15 0,62 17 0,57 19 0,61 21 0,65 1 7,5 0,34 2,9 140 1400 18 1120 480 6667 2 7,6 0,38 3,0 170 1400 18 1040 560 67 3 7,7 0,41 32 190 1400 18 960 68 Комп’ютерна верстка Т. Чепелева 640 6870 7180 8185 6872 6872 7380 7383 8087 8488 Підписне Однорідна по8788-81 80-78 верх- 55,4 89 ня без "крупи" 8788-85 84-80 -''55,5 89 8889-84 84-80 -''55,9 90 Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601