Спосіб отримання клейових дисперсій (спів)полімерів

Реферат: Спосіб отримання клейових дисперсій (спів)полімерів шляхом емульгування (мет)акрилових мономерів або їх сумішей з вініловими мономерами з наступною водоемульсійною їх полімеризацією при нагріванні та перемішуванні в присутності радикального ініціатора і аніоноактивного та неіоногенних емульгаторів. На стадії емульгування (мет)акрилатів або їх сумішей з вініловими мономерами додатково вводять натрію карбонат в кількості 0,20-0,25 % мас. від загальної маси емульсії. UA 83254 U (12) UA 83254 U UA 83254 U 5 10 15 20 Корисна модель належить до хімії полімерів, зокрема полімерних дисперсій, отриманих емульсійною (спів)полімеризацією (мет)акрилових та вінілових мономерів та їх сумішей в присутності ініціатора радикальної полімеризації та емульгаторів, які можуть бути використані для склеювання деревини, дерев'яних поверхонь різного призначення, меблевого шпону, дерев'яно-волокнистих та дерев'яно-стружкових плит, а також як клеючий компонент при просочуванні нетканих матеріалів та фільтрувального паперу. Відома водорозчинна клейова композиція на основі (спів)полімеру акрилової кислоти і εкапролактаму, що утворюється у водному середовищі при температурі 60-70 °C і наявності ініціатора полімеризації динітрилазобісізомасляної кислоти, яка використовується для склеювання деревини, паперу з картоном, наклеювання шпалер на паперовій та тканій основі на бетонну, оштукатурену або дерев'яну поверхню. [Патент 2017753 РФ, МПК С08F 220/06, С09J 133/08. Опубл. 15.08.1994]. Недоліком відомого способу отримання водорозчинного клею є використання токсичного ініціатора полімеризації динітрилазобісізомасляної кислоти та низькі показники склеювання і руйнівного зусилля отриманого клею. Найбільш близьким за технічною суттю до запропонованої корисної моделі є спосіб одержання водних дисперсій (спів)полімерів, який включає емульгування (мет)акрилових мономерів або їх сумішей з вініловими мономерами з наступною водоемульсійною полімеризацією в присутності радикального ініціатора. Емульгування проводили при масовому співвідношенні мономер: вода, рівному 1,0:(0,10,7), в присутності емульгатора аніонного типу (формула 1): R-О(СН2СН2О)n·ХО3Ме (1) + 25 де X=S, Р; Ме =К, Na, NH4; R=алкіл, n=1-13; R=алкілфеніл або діалкілфеніл, n=6-30; або його суміш з неіоногенними емульгаторами (формула 2): R-О(СН2СН2О)n - Н 30 35 40 45 50 (2) де R=алкілфеніл або діалкілфеніл, n=6-100, що містить не менше 0,4 % мас. від маси мономерів сполуки формули 1, при загальному вмісту емульгаторів не менше 0,5 % мас. від 6 загальної маси мономерів [Патент 2076109 РФ, МПК С08F 2/24, С08F 220/14, С08F 220/18]. Недоліками даного способу є: - отримання дисперсій (спів)полімерів з недостатнім показником приклеювання; - отримання дисперсій (спів)полімерів з недостатнім руйнівним зусиллям. В основу корисної моделі поставлена задача створення способу одержання клейових дисперсій (спів)полімерів, в якому за рахунок введення нових операцій та їх послідовності досягається утворення водних дисперсій (спів)полімерів як клейових композицій для склеювання деревини, дерев'яних поверхонь різного призначення, меблевого шпону, дерев'яноволокнистих та дерев'яно-стружкових плит, а також як клеючий компонент при просочуванні нетканих матеріалів та фільтрувального паперу. Поставлена задача вирішується тим, що стадію емульгування (мет)акрилових мономерів або їх сумішей з вініловими мономерами проводили в дві стадії: - отримання попередньої емульсії означених (мет)акрилових та вінілових мономерів, включаючи і (мет)акрилову кислоту, їх перемішуванням без додавання води при температурі 2025 °C (емульсія 1); - отримання попередньої емульсії, розчиненням у воді емульгаторів Аbех ЕР ПО та НеонолАФ 9/12 і натрію карбонату, при температурі 45-55 °C, охолодженням її до кімнатної температури та додаванням метилолметакрилату (МОЛ), причому співвідношення МОЛ: вода складає 1:(20-25) (емульсія 2). Змішування попередніх емульсій 1 та 2 перед проведенням водоемульсійної (спів)полімеризації забезпечує її стабільність чи неможливість проходження небажаного кислотного гідролізу МОЛ, який ініціює (мет)акрилова кислота у відсутності натрію карбонату за схемою: 55 CH2 CH COOH CH2 1 CH COO- + H+ ; (3) UA 83254 U +H2O, H+ O CH2 C O CH2 C 15 20 25 30 35 40 45 50 (4) OH OCH3 10 + CH3OH ; C OCH3 OCH3 5 C Утворений α-гідроксиметиловий естер акрилової кислоти суттєво знижує стабільність емульсії і не дозволяє отримати клейову дисперсію з високими експлуатаційними характеристиками (високими показниками приклеювання та руйнівного зусилля). Наявність у складі емульсії натрію карбонату блокує можливість проходження реакцій, що наведені на схемах 3, 4. Поставлена задача вирішується тим, що в способі отримання клейових дисперсій (спів)полімерів шляхом емульгування (мет)акрилових мономерів або їх сумішей з вініловими мономерами з наступною водоемульсійною їх полімеризацією при нагріванні та перемішуванні в присутності радикального ініціатора і аніоноактивного та неіоногенних емульгаторів на стадії емульгування (мет)акрилатів або їх сумішей з вініловими мономерами додатково вводять натрій карбонат в кількості 0,20-0,25 % мас. від загальної маси емульсії. Як аніоноактивні та неіоногенні емульгатори використовували, відповідно, промислові зразки, Аbех ЕР ПО та Неонол-АФ 9/12. Емульгування (мет)акрилових мономерів або їх сумішей з вініловими мономерами проводять в дві стадії: - отримання стійкої емульсії (мет)акрилових мономерів або їх сумішей з вініловими мономерами при температурі 20-25 °C (емульсія 1); - отримання емульгованого розчину метилолметакрилату, натрію карбонату, Аbех ЕРІ 10, Неонол-АФ 9/12 та знесоленої води при температурі 45-55 °C і (емульсія 2). Перед проведенням водоемульсійної (спів)полімеризації приготування емульсії завершують змішуванням попередньо отриманих емульсій 1 та 2 при температурі 20-25 °C. Водоемульсійну (спів)полімеризацію проводять одночасним дозуванням кінцевої полімерної емульсії та водного розчину ініціатора при температурі 70-75 °C. По закінченні реакції (спів)полімеризації кінцеву дисперсію витримують 60-75 хв. при температурі 70-75 °C. Конкретні приклади реалізації способу, що заявляються. Приклад 1. Змішують 180 г метилметакрилату (ММА), 275 г вінілацетату (ВАц), 2 г метакрилової кислоти (МАК). Перемішування проводять при температурі 20-25 °C до утворення однорідної емульсії (емульсія 1). При температурі 45-55 °C перемішують 140 мл знесоленої води, 23 г аніоніту Аbех ЕР 110, 15 г Неонол-АФ9/12, 1,5 г натрій карбонату та 7 г метилолметакрилату (МОЛ) до утворення однорідної суміші (емульсія 2). При температурі 2025 °C змішують емульсії 1 та 2 і отримують кінцеву емульсію, яку подають на водоемульсійну (спів)полімеризацію. В реактор, обладнаний електромеханічною мішалкою рамного типу, термометром та дозуючими пристроями, спочатку вносять 265 мл знесоленої води, а потім одночасно додають отриману кінцеву полімерну емульсію (дозатор 1) та водний розчин ініціатора, отриманий попереднім змішуванням 4 г амонію персульфату з 50 мл знесоленої води (дозатор 2). (Спів)полімеризацію проводять при температурі 70-75 °C, контролюючи при цьому кислотність середовища та візуально колір кінцевої клейової дисперсії. Результати досліджень наведені в таблиці. Приклад 2. Змішують 240 г ММА, 495 г бутилацетату (БА), 2,5 г МАК. Перемішування проводять при температурі 20-25 °C до утворення однорідної емульсії (емульсія 1). При температурі 45-55 °C перемішують 185 мл знесоленої води, 31г аніоніту Аbех ЕР 110, 20 г Неонол-АФ9/12, 2,1 г натрій карбонату та 9,5 г МОЛ до утворення однорідної суміші (емульсія 2). При температурі 20-25 °C змішують емульсії 1 та 2 і отримують кінцеву емульсію, яку подають на водоемульсійну (спів)полімеризацію. В реактор, обладнаний електромеханічною мішалкою рамного типу, термометром та дозуючими пристроями, спочатку вносять 350 мл знесоленої води, а потім одночасно додають отриману кінцеву полімерну емульсію (дозатор 1) та водний розчин ініціатора, отриманий попереднім змішуванням 5 г амонію персульфату з 70 мл знесоленої води (дозатор 2). (Спів)полімеризацію проводять при температурі 70-75 °C, контролюючи при цьому кислотність середовища та візуально колір кінцевої клейової дисперсії. Результати досліджень наведені в таблиці. 2 UA 83254 U 5 10 15 20 Приклад 3. Змішують 125 г ММА, 160 г БА, 1,3 г МАК. Перемішування проводять при температурі 20-25 °C до утворення однорідної емульсії (емульсія 1). При температурі 45-55 °C перемішують 95 мл знесоленої води, 15 г аніоніту Аbех ЕР ПО, 10 г Неонол-АФ9/12, 1 г натрій карбонату та 4,5 г МОЛ до утворення однорідної суміші (емульсія 2). При температурі 20-25 °C змішують емульсії 1 та 2 і отримують кінцеву емульсію, яку подають на водоемульсійну (спів)полімеризацію. В реактор, обладнаний електромеханічною мішалкою рамного типу, термометром та дозуючими пристроями, спочатку вносять 180 мл знесоленої води, а потім одночасно додають отриману кінцеву полімерну емульсію (дозатор 1) та водний розчин ініціатора, отриманий попереднім змішуванням 2,6 г амонію персульфату з 35 мл знесоленої води (дозатор 2). (Спів)полімеризацію проводять при температурі 70-75 °C, контролюючи при цьому кислотність середовища, сухий залишок та в'язкісні характеристики дисперсії. Результати досліджень наведені в таблиці. Приклад 4 (прототип). Змішують 124 г ММА, 70 г БА, 6 г МАК, 5 г (2,5 % мас. від мономерів) натрієвої солі лаурилсульфоетоксилату (ступінь оксіетилювання n=1-13), 80 г знесоленої води (співвідношення фаз 1:0,4). Перемішування проводять до утворення стабільної однорідної емульсії. В реактор, що оснащений мішалкою, термометром та дозатором, завантажують 100 г знесоленої води, нагрівають до 75 °C. При досягненні заданої температури в реактор дозують отриману емульсію протягом 1,5 год. Одночасно з дозуванням емульсії проводять подачу ініціатора персульфату амонію в кількості 6 г (0,3 % мас. від мономера), розчиненого в 20 г води. По закінченні дозування суміш витримують протягом 30 хв. при 80±2 °C та охолоджують. Результати досліджень наведені в таблиці. Таблиця Фізико-механічні властивості клейових дисперсій отриманих (спів)полімерів № п/п Приклад 1 2 3 4 1 2 3 4(прототип) Показники 2 Руйнівне зусилля, кг/см Водостійкість дисперсії 9,5 10 (прозора) 8,0 8 (легка мутність) 7,5 8 (легка мутність) 6,5 6 (мутна) 25 Таким чином, зазначена корисна модель дозволяє отримувати клейові (спів)полімерів з підвищеним показником приклеювання та руйнівного зусилля. дисперсії ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 30 35 40 45 1. Спосіб отримання клейових дисперсій (спів)полімерів, що здійснюють шляхом емульгування (мет)акрилових мономерів або їх сумішей з вініловими мономерами з наступною водоемульсійною їх полімеризацією при нагріванні та перемішуванні в присутності радикального ініціатора і аніоноактивного та неіоногенних емульгаторів, який відрізняється тим, що на стадії емульгування (мет)акрилатів або їх сумішей з вініловими мономерами додатково вводять натрію карбонат в кількості 0,20-0,25 % мас. від загальної маси емульсії. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що як аніоноактивні та неіоногенні емульгатори використовують промислові зразки, відповідно, Аbех ЕР 110 та Неонол-АФ9/12. 3. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що емульгування (мет)акрилових мономерів або їх сумішей з вініловими мономерами проводили в дві стадії: отримання стійкої емульсії (мет)акрилових мономерів або їх сумішей з вініловими мономерами при температурі 20-25 °С (емульсія 1), отримання емульгованого розчину метилолметакрилату, натрію карбонату, Аbех ЕР 110, Неонол-АФ 9/12 та знесоленої води при температурі 45-55 °С (емульсія 2). 4. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що перед проведенням водоемульсійної (спів)полімеризації приготування емульсії завершують змішуванням попередньо отриманих емульсій 1 та 2 при температурі 20-25 °С. 5. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що водоемульсійну (спів)полімеризацію проводять одночасним дозуванням кінцевої полімерної емульсії та водного розчину ініціатора при температурі 70-75 °С. 3 UA 83254 U 6. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що по закінченні реакції (спів)полімеризації кінцеву дисперсію витримують 60-75 хв. при температурі 70-75 °С. Комп’ютерна верстка І. Мироненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4