СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛИВИНИЛАЦЕТАТНОЙ ДИСПЕРСИИ
METHOD OF PRODUCING POLYVINYL ACETATE DISPERSION

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.
6
Известен способ получения пластифицированной поливинилацетатной дисперсии [Патент РФ 2083597, 10.07.1997, МПК 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.
-4
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% (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.
7
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, МПК 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