способ получения бутадиен-стирольного латекса

Формула изобретения

Способ получения бутадиен-стирольного латекса с высоким содержанием стирола путем непрерывной эмульсионной высокотемпературной сополимеризации бутадиена со стиролом с последующей отгонкой незаполимеризовавшегося стирола, отличающийся тем, что отгонку незаполимеризовавшегося стирола проводят до его содержания 0,2% с последующим помещением полимеризата в необогреваемую емкость, введением окислительно-восстановительной системы, включающей гидроперекись изо-пропилбензола и формальдегидсульфоксилат натрия при их массовом соотношении 0,5:0,63 2,5, и выдерживанием в течение 24 ч.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технологии полимеров и касается способа получения бутадиен-стирольного латекса, который может найти применение в различных областях народного хозяйства, в частности в производстве водно-эмульсионных красок, водостойких обоев, клеев и для аппретирования ковровых изделий.

Известны способы получения бутадиен-стирольного латекса с низким содержанием стирола (марки СКС-С). Однако, эти способы не годятся для изготовления бутадиен-стирольного латекса с высоким содержанием стирола марки СКС-65 ГП. Для получения такого латекса был предложен способ, который осуществляют путем непрерывной эмульсионной высокотемпературной сополимеризации бутадиена со стиролом, при этом в полимеризационную смесь при достижении степени конверсии 60-75% вводят окислительно-восстановительную систему, например, гидроперекись изопропилбензола в сочетании с гидрохиноном и сульфитом натрия. При этом для сохранения устойчивости системы в нее вводят дополнительное количество эмульгатора (0,5 мас.ч.). Достигаемая при этом способе степень превращения мономеров составляет 95-97% что позволяет снизить содержание незаполимеризованного стирола в латексе с 26-19% до 3,3-2,0% Продолжительность процесса "дополимеризации" стирола от 70% до 95% составляет 24 ч. Указанный способ является продолжительным по времени, что значительно сокращает пробег оборудования, а также требует затрат значительного количества тепла на отгонное оборудование для того, чтобы избавиться от незаполимеризованного стирола. Нзаполимеризовавшийся стирол удаляют в вакууме при температуре 80-90^oС, что достигается подачей острого пара в вакуумные колонны с температурой 110^o С.

Использование окислительно-восстановительной системы при высоких температурах в процессе полимеризации приводит к ее быстрому и нерациональному расходованию, а потому не позволяет снизить количество незаполимеризованного стирола в готовом продукте полимеризации и обусловливает необходимость использования затрат энергии для освобождения от остаточного стирола в вакуумных колоннах.

Наиболее близким к предлагаемому является способ получения высокостирольного латекса марки СКС-65 ГП путем непрерывной эмульсионной высокотемпературной сополимеризации дивинила со стиролом при использовании инициатора полимеризации персульфата калия. Этот способ является более экономичным, чем вышеуказанный, а потому используется на практике. Однако, полученный латекс содержит перед вакуумной отгонкой более 1% незаполимеризованного стирола. После вакуумной отгонки в колоннах при температуре острого увлажненного пара 110^oС содержание остаточного составляет 0,07-0,08% Для осуществления вакуумной дегазации расходуется значительное количество тепла и при этом пробег отгонного оборудования между чистками составляет не более 1 месяца. При этом являются значительными расход хладагентов на конденсацию и охлаждение паров и расход пара и хладагентов, используемых при переработке возвратного стирола.

Задачей настоящего изобретения является получение бутадиен-стирольного латекса с высоким содержанием стирола марки СКС-65 ГП, который содержит не более 0,07-0,08% остаточного стирола, что соответствует современным экологическим требованиям, при использовании энергосберегающей технологии, позволяющей также увеличить пробег используемого оборудования.

Задача решена, благодаря разработанному способу, который осуществляют непрерывной высокотемпературной сополимеризацией бутадиена со стиролом, когда после окончания процесса полимеризации и частичной отгонки незаполимеризованного стирола реакционную массу помещают в необогреваемую емкость и подают в нее окислительно-восстановительную систему, включающую гипериз (гидроперекись изопропилбензола) в сочетании с ронгалитом (формальдегидсульфосилат натрия) при определенном их соотношении, при этом процесс связывания остаточного стирола протекает без подвода тепла из нее.

Использование предлагаемого изобретения позволяет сократить расход тепла и повысить пробег отгонного оборудования с 1 до 2 мес. Рациональный подбор компонентов окислительной системы и их соотношение гипериз:ронгалит (0,8-0,2) обеспечивает сохранение устойчивости системы без дополнительного введения эмульгатора.

Содержание остаточного стирола в высокостирольном латексе марки СКС-65 ГП в зависимости от соотношения компонентов окислительно-восстановительной системы приведено в табл.1.

Пример 1 (по прототипу). В реактор загружают исходные компоненты (табл. 2) и осуществляют полимеризацию при использовании в качестве инициатора персульфат калия при температуре 40-66^oС до конверсии 60% далее при 80^oC до конверсии 80% и затем при 100^oС до конверсии 97-98% Полученный латекс содержит перед вакуумной отгонкой более 1% незаполимеризованного стирола. После вакуумной дегазации на отгонном агрегате при температуре острого увлажненного пара 110^oС содержание незаполимеризованного стирола составляет 0,07-0,08% Пробег отгонного агрегата между чистками составляет не более 1 мес.

Пример 2 (по изобретению). Полимеризацию бутадиена со стиролом проводят аналогично примеру 1. После этого реакционную массу подвергают частичной дегазации при температуре увлажненного острого пара 100 ^o С до содержания остаточного стирола 0,2% После этого латекс помещают в необогреваемую емкость и вводят в него окислительно-восстановительную систему, включающую 2,5 мас. ч. ронгалита и водную эмульсию 0,5 мас.ч. гипериза. По истечении 24 ч без подвода тепла содержание незаполимеризованного стирола составляет 0,019% При этом пробег отгонного оборудования между чистками составляет 1,5 мес и сокращается расход энергоносителя (экономия тепла составляет 56 гкал (тонну латекса).

Пример 3 (по изобретению).

Процесс осуществляют аналогично примеру 2, но после перемещения латекса в необогреваемую емкость в него дополнительно вводят 0,83 мас.ч. ронгалита и 0,5 мас. ч. гипериза в виде водной эмульсии. По истечении 24 ч без подвода какого-либо тепла содержание незаполимеризовавшегося стирола составляет 0,039% При этом пробег оборудования (отгонного агрегата) между чистками составляет 2 месяца, а экономия тепла аналогична примеру 2.

Представленные данные свидетельствуют о том, что предлагаемый способ получения бутадиен-стирольного латекса с высоким содержанием стирола марки СКС-65 ГП позволяет значительно сократить расход тепла, тем самым сэкономить энергию, увеличить пробег отгонного оборудования до 2 мес, а также сократить парк отгонного оборудования. Разработанное соотношение компонентов окислительно-восстановительной системы обеспечивает сохранение устойчивости латекса без дополнительного введения эмульгатора. Полученный по предлагаемому способу латекс содержит остаточный стирол в количестве 0,019-0,039% что значительно ниже, по сравнению с известным способом, и удовлетворяет современным экологическим требованиям.