способ получения морозоустойчивой гомополимерной грубодисперсной поливинилацетатной дисперсии

Формула изобретения

1. Способ получения морозоустойчивой гомополимерной грубодисперсной поливинилацетатной дисперсии эмульсионной полимеризацией винилацетата в присутствии поливинилового спирта с применением окислительно-восстановительной инициирующей системы, содержащей пероксигидрат со стабилизацией дисперсии, отличающийся тем, что в качестве пероксигидрата в состав инициирующей системы вводят монопероксигидрат мочевины в количестве 0,4 - 1,0% от массы дисперсии и процесс ведут при 58 - 78^oC в течение 2,5 - 3 ч.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что монопероксигидрат мочевины вводят в виде 10 - 40%-ного водного раствора при инициировании полимеризации винилацетата.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области технологии получения высокомолекулярных соединений, а именно к способу получения морозоустойчивой гомополимерной поливинилацетатной дисперсии, применяющейся для склеивания бумаги, картона, дерева, пенополистирола, различных кожгалантерейных изделий, а также в качестве связующего в водоэмульсионных красках и в промышленности строительных материалов.

Известны способы получения гомополимерной поливинилацетатной дисперсии эмульсионной полимеризацией винилацетата с применением окислительно-восстановительной системы в присутствии поливинилового спирта при температуре 58-65^oC [С.Н.Ушаков "Поливиниловый спирт и его производные", Изд-во АН СССР М-Л, 1960 том I, стр. 170, А.П.Григорьев "Практикум по технологии полимеризации пластических масс", Изд-во "Высшая школа" М. 1964, стр. 68].

Недостатком данных способов получения гомополимерной грубодисперсной поливинилацетатной дисперсии является низкая морозоустойчивость дисперсии, выражающаяся в том, что она гарантированно не выдерживает более 4-х циклов замораживание-оттаивание, проведенных по ГОСТ 18992-80.

Известен способ получения морозоустойчивой гомополимерной грубодисперсной поливинилацетатной дисперсии путем введения в нее 0,25 мас.% малеинового ангидрида [М. Э. Розенберг, С.Г. Никитина "Производство поливинилацетатных дисперсий" НИИТЭХИМ, М., 1982, стр. 40, 41]. Обработка дисперсии малеиновым ангидридом проводится непосредственно после окончания процесса полимеризации в реакторе-полимеризаторе при температуре 75-80^oC в течение двух часов.

Недостатками способа являются повышенные энергетические затраты на получение дисперсии, связанные с дополнительным нагревом в течение двух часов при проведении модификации, больший расход аммиачной воды на нейтрализацию дисперсии и значительная вязкость продукта, который находит применение лишь в полиграфической промышленности.

Наиболее близким по технической сущности является способ получения морозоустойчивой дисперсии, заключающийся в обработке дисперсии мочевиной при температуре 70-78^oC в течение 1-2 часов [М.Э. Розенберг, С.Г. Никитина "Производство поливинилацетатных дисперсий" НИИТЭХИМ, М., 1982, стр. 40, 41] .

Недостатками данного способа являются сложность технологии получения дисперсии, связанная с необходимостью организации дополнительной стадии и повышенная продолжительность процесса.

При создании изобретения ставилась задача упростить технологию получения гомополимерной грубодисперсной поливинилацетатной дисперсии и сократить продолжительность процесса.

Это достигается тем, что мочевину в состав дисперсии вводят на стадии инициирования полимеризации винилацетата в виде 10-40%-ного водного раствора монопероксигидрата мочевины. Указанный эквимольный комплекс перекиси водорода и мочевины является источником свободных радикалов для окислительно-восстановительной инициирующей системы, включающей также сернокислое закисное железо. В результате разложения монопероксигидрата мочевины в процессе полимеризации винилацетата мочевина переходит в состав дисперсии, выполняя роль модификатора. Монопероксигидрат мочевины применяют в количестве 0,4-1,0% от массы дисперсии и процесс ведут при температуре 58-78^oC в течение 2,5 - 3 часов.

Применение на стадии инициирования полимеризации винилацетата водного раствора, содержащего менее 10% монопероксигидрата мочевины, нецелесообразно из-за необходимости дозирования сравнительно большого объема инициатора, повышение концентрации выше 40% ограничивается растворимостью комплекса в воде, а применение кристаллического пероксигирата мочевины затрудненно в связи с низкой текучестью порошка. Проведение полимеризации при температуре ниже 58^oC, также как и использование монопероксигидрата мочевины в количестве, меньшем 0,4% от массы дисперсии, не протекает с достаточной для производственных условий скоростью, а повышение температуры выше 78^oC может привести к образованию дисперсии, обладающей высокой вязкостью. При продолжительности полимеризации менее 2,5 часов остаточное содержание винилацетата в дисперсии превышает 0,48 мас.% (допустимое ГОСТ 18992-80 значение), а превышение продолжительности процесса полимеризации свыше 3^х часов, также как и увеличение подачи в реакционную массу более 1,0 мас.% монопероксигидрата мочевины, экономически нецелесообразно.

Изобретение поясняется следующими конкретными примерами.

Пример 1. В четырехгорлом реакторе, снабженном мешалкой, обратным холодильником, капельной воронкой, термометром и трубкой для ввода азота, пропущенной через обратный холодильник, растворяют в 118,02 г дистиллированной воды при нагревании и перемешивании 9,9 г поливинилового спирта. После полного растворения поливинилового спирта в реактор добавляют 1,89 г ледяной уксусной кислоты и затем приливают 0,24 г 7,5%-ного водного раствора сернокислого закисного железа. Смесь хорошо перемешивают и добавляют 37,2 г 10%-ного водного раствора монопероксигидрата мочевины.

После введения монопероксигидрата мочевины при включенной мешалке подают 182,4 г винилацетата. Температуру во время полимеризации поддерживают 58-65^oC в течение 3 часов. По окончании процесса полимеризации содержимое реактора при интенсивном перемешивании нейтрализуют 2,1 г 25%-ного водного раствора аммиака.

Для приготовления морозоустойчивой пластифицированной гомополимерной грубодисперсной поливинилацетатной дисперсии (клея ПВА-М), отвечающей требованиям ТУ 6-15-761-76 к 351,75 г полученной дисперсии добавляют 11,16 г дибутилфталата и перемешивают в течение 1 часа при температуре 25^oC. Получают 362,91 г дисперсии, показатели которой приведены в таблице.

Пример 2. По методике, изложенной в примере 1, получают морозоустойчивую гомополимерную грубодисперсную поливинилацетатную дисперсию, используя следующую рецептуру, г:

Дистиллированная вода - 146,1

Поливиниловый спирт - 9,9

Уксусная кислота - 1,89

Железо сернокислое закисное (7,5%-ный водный раствор) - 0,24

20,0%-ный водный раствор монопероксигидрата мочевины - 6,75

Винилацетат - 165,3

25%-ный водный раствор аммиака - 2,1

Дибутилфталат - 8,49

Температуру 58-78^oC во время полимеризации поддерживают в течение 2,5 часов. После нейтрализации и пластификации получают 340,77 г дисперсии, показатели которой приведены в таблице

Пример 3. По методике, изложенной в примере 1, получают морозоустойчивую гомополимерную грубодисперсную поливинилацетатную дисперсию, используя следующую рецептуру, г:

Дистиллированная вода - 147,75

Поливиниловый спирт - 9,9

Уксусная кислота - 1,89

Железо сернокислое закисное (7,5%-ный водный раствор) - 0,24

40,0%-ный водный раствор монопероксигидрата мочевины - 6,24

Винилацетат - 173,1

25%-ный водный раствор аммиака - 2,1

Дибутилфталат - 8,73

Температуру 58-78^oC во время полимеризации поддерживают в течение 2,5 часов. После нейтрализации и пластификации получают 349,95 r дисперсии, показатели которой приведены в таблице. Во всех приведенных примерах дисперсия получается с количественным выходом.

Как видно из приведенных примеров, предлагаемый способ позволяет получить морозоустойчивую гомополимерную грубодисперсную поливинилацетатную дисперсию (клей ПВА-М), отвечающую требованиям ТУ 6-15-761-76, упростить технологию ее получения за счет исключения отдельной стадии стабилизации дисперсии мочевиной, проводимой при температуре 70-78^oC в течение 1-2 часов, сократив на это время общую продолжительность процесса.