способ получения поливинилацетатной дисперсии

Формула изобретения

1. Способ получения поливинилацетатной дисперсии, включающий эмульсионную полимеризацию винилацетата, отличающийся тем, что полимеризацию проводят в присутствии водорастворимого радикального инициатора персульфата калия, эмульгатора - стеарата калия и кристаллического глиоксаля при соотношении компонентов, мас.%:

винилацетат	14,16
персульфат калия	0,11
глиоксаль кристаллический	0,71
стеарат калия	0,07
вода	84,95

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что для эмульсионной полимеризации винилацетата используется 20%-ный водный раствор глиоксаля.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способу получения поливинилацетатной дисперсии и может быть использовано в химической промышленности.

Известен способ получения поливинилацетатной дисперсии (ПВАД) эмульсионной полимеризацией винилацетата в водной среде в присутствии водорастворимых инициаторов и эмульгаторов при температуре 70 85°C в течении 2 3 часов /Коршак В.В. Технология пластических масс. - М.: Химия, 1985 г. - С 143-146/. Недостатком данного способа является низкая стабильность ПВАД в процессе хранения.

Для увеличения стабильности ПВАД при хранении по окончании или в процессе полимеризации ее пластифицируют.

Известен способ пластифицирования готовой ПВАД дибутилфталатом в количестве 5,0 35,0% от массы поливинилацетата (сухого остатка) [Фрейдин А.С. Полимерные водные клеи. - М.: Химия, 1985. - С.79 - 80]. Недостатком, данного способа пластифицирования, является снижение прочности клеевых соединений на основе ПВАД при равномерном отрыве.

Известен способ получения пластифицированной поливинилацетатной дисперсии [Патент РФ 2083597, 10.07.1997, МПК⁶ C08F 118/08] водоэмульсионной полимеризацией винилацетата в присутствии водорастворимого радикального инициатора персульфата калия, защитного полимерного коллоида - сополимера стирола с малеиновым ангидридом, эмульгатора - бис(алкилполиоксиэтилен)фосфата и дибутилфталата.

Основными недостатками являются многостадийность процесса полимеризации, связанная с необходимостью предварительного получения защитного коллоида - натриевой соли сополимера стирола с малеиновым ангидридом, в которой 0,48 0,52 эквивалента карбоксильных групп нейтрализовано гидроксидом натрия и увеличение продолжительности технологического цикла.

Аналогом является также способ получения дисперсии поливинилацетата путем эмульсионной полимеризации винилацетата в присутствии защитного коллоида - частично омыленного поливинилового спирта, и окислительно-восстановительной инициирующей системы, содержащей перекись водорода, гидроксикарбоновую кислоту типа винной и (0,1-100)×10^-4% (в расчете на массу воды в эмульсии) водорастворимого соединения двух- или трехвалентного железа, например сульфата железа [Заявка Японии 60-226509, 11.11.1985, МПК C08F 118/08].

Недостатками данного способа являются относительная сложность технологии процесса, обусловленная введением гидроксикарбоновых кислот типа винной, двухступенчатым введением винилацетата, перекиси водорода и пластификатора в реакционную смесь, а также необходимость поддержания сравнительно высокой температуры полимеризации - 80 90°C и большая продолжительность процесса - более 6 часов.

Наиболее близким по технической сущности является способ получения поливинилацетатной дисперсии, включающий водно-эмульсионную полимеризацию винилацетата в течение 2,5 3,0 ч при 58 78°C в присутствии поливинилового спирта с применением окислительно-восстановительной инициирующей системы, содержащей монопероксигидрат мочевины в количестве 0,4-1,0% от массы дисперсии в виде 10 40%-ного водного раствора, с последующей пластификацией дисперсии при 25°C в течение 1 часа [Патент РФ 2136701, 10.09.1999, МПК⁷ C08F 118/08]. Недостатками данного способа являются необходимость организации отдельной стадии пластификации дисперсии, что сопровождается большой продолжительностью технологического цикла.

В основу изобретения поставлена задача:

1. Увеличить стабильность ПВАД в процессе хранения;

2. Увеличить прочность клеевых соединений на основе ПВАД при равномерном отрыве;

3. Сократить количество операций при получении ПВАД;

4. Уменьшить продолжительность технологического цикла.

Поставленная задача решается за счет проведения эмульсионной полимеризации винилацетата в присутствии водорастворимого радикального инициатора персульфата калия, эмульгатора стеарата калия и кристаллического глиоксаля или водных растворов на его основе.

Соотношение компонентов, масс.% для получения ПВАД эмульсионной полимеризацией

Винилацетат	14,16
персульфата калия	0,11
глиоксаль кристаллический	0,71
стеарата калия	0,07
вода	84,95

Использование предлагаемого способа позволит увеличить стабильность ПВАД в процессе хранения, увеличить прочность клеевых соединений на основе ПВАД при равномерном отрыве, сократить количество операций и уменьшить продолжительность технологического цикла при получении ПВАД.

Составы и характеристики ПВАД представлены в таблице.

Полимеризацию винилацетата проводят согласно нижеследующих примеров.

Пример 1

В круглодонную трехгорлую колбу, снабженную обратным холодильником, мешалкой, термометром и двумя капельными воронками загружают при работающей мешалке воду (64,95 гр.), стеарат калия (0,07 гр.) и кристаллический глиоксаль (0,71 гр.) при температуре 20 35°C. При непрерывном перемешивании повышают температуру в колбе до 45 50°C и добиваются полного растворения стеарата калия и глиоксаля. Затем к водному раствору стеарата калия и глиоксаля прикапывают винилацетат (14,16 гр.) из капельной воронки с постоянной скоростью в течении 30 минут, и через 5 7 минут после загрузки винилацетата при постоянном перемешивании в колбу вводят персульфат калия (0,11 гр.) предварительно растворенный в (20,00 гр.) воды. После загрузки всех реагентов полимеризацию проводят при непрерывном перемешивании и температуре 60 65°C в течении 2,5 ч. Затем температуру реакционной смеси повышают до 75 80°C и перемешивают еще 30 минут.

Пример 2

В круглодонную четырехгорлую колбу, снабженную обратным холодильником, мешалкой, термометром и двумя капельными воронками загружают при работающей мешалке и температуре 20-35°C воду (64,95 гр.), стеарат калия (0,07 гр.). При непрерывном перемешивании повышают температуру в колбе до 45 50°C до полного растворения стеарата калия. Затем к водному раствору стеарата калия прикапывают винилацетат (14,16 гр.) из капельной воронки с постоянной скоростью в течении 30 минут, и через 5-7 минут после загрузки винилацетата при постоянном перемешивании в колбу вводят персульфат калия (0,11 гр.) предварительно растворенный в (13,70 гр.) воды. Затем в реакционную смесь начинают прикапывать 20%-й водный раствор глиоксаля (7,00 гр.) в течении 10 минут. После загрузки всех реагентов полимеризацию проводят при непрерывном перемешивании и температуре 60 65°C в течении 2,5 ч. Затем температуру реакционной смеси повышают до 75 80°C и перемешивают еще 30 минут.

Технический результат - увеличение стабильности ПВАД в процессе хранения, увеличение прочности клеевых соединений при равномерном отрыве, сокращение количества операций и уменьшение продолжительности технологического цикла при получении ПВАД. Помимо этого следует отметить, что все используемые в предлагаемом способе реагенты производит отечественная промышленность.

Таблица.
Способ получения поливинилацетатной дисперсии
№	Загрузка компонентов, масс.%		Свойства ПВАД						Свойства клеевого шва
			Массовая доля сухого остатка, %		Осаждение при разбавлении, %, не более		Условная вязкость по вискозиметру ВЗ-246, сек., сопло диаметром 4 мм		Прочность при равномерном отрыве, МПа		Время отверждения, мин
			Пример
			1	2	1	2	1	2	1	2	1	2
	винилацетат	14,16
1	персульфат калия	0,11
	глиоксаль		50,00	49,00	0,4	0,4	30	30	1,5	1,2	28	31
	кристаллический	0,07
	стеарат калия	0,07
	вода	84,95
2	винилацетат	14,16
	персульфат калия	0,11
	глиоксаль		52,0	51,50	0,2	0,3	38	34	1,9	1,5	26	28
	кристаллический	0,14
	стеарат калия	0,07
	вода	84,95
3	винилацетат	14,16
	персульфат калия	0,11
	глиоксаль		54,0	53,00	0	0,1	41	37	2,4	1,9	21	25
	кристаллический	0,42
	стеарат калия	0,07
	вода	84,95
	винилацетат	14,16
4	персульфат калия	0,11
	глиоксаль		56,0	55,00	0	0	43	37	2,7	2,2	18	22
	кристаллический	0,71
	стеарат калия	0,07
	вода	84,95
5	винилацетат	14,16
	персульфат калия	0,11
	глиоксаль	0,99	58,0	55,0	0	0	43	38	3,0	2,5	14	18
	стеарат калия	0,07
	вода	84,95