Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВОДНОЙ ЭМУЛЬСИИ ПОЛИЭТИЛЕНА

Известен способ получения водной эмульсии полиэтилена полимеризацией этилена при температуре 50-100°С и давлении 300-2000 ати в присутствии воды, неионогенных эмульгаторов и свободнорадикальных инициаторов, причем процесс проводится в обычной водно-эмульсионной системе.

Предложенный способ, предусматривающий проведение процесса полимеризации в псевдогомогенной газожидкостной среде этиленводного раствора эмульгатора и инициатора с размером частиц жидкой фазы, не превышающих коллоидные, позволяет резко ускорить процесс полимеризации, а также получать более стабильную эмульсию полимера.

Псевдогомогенную газожидкостную реакционную среду создают путем интенсивного барботирования газообразного мономера (этилена) через барботажное устройство или другим методом интенсивного перемешивания, приводящего к распылению жидкой фазы в газе до размеров частиц жидкой фазы, не превышающих коллоидных (условный диаметр).

Состояние пневдогомогенности реакционной среды контролируется путем определения концентрации всех компонентов в пробах, отбираемых в различных точках реакционного сосуда. Продолжительность реакции полимеризации составляет в зависимости от температуры и давления от 0,1 до 2-3 час.

Характеристическая вязкость полиэтилена, выделенного из дисперсии, 0,1-0,9 в зависимости от заданных параметров процесса.

Образование в результате реакции водной дисперсии полиэтилена с размером частиц, не превышающим 1 µ (90-95% полимерных частиц), позволяет получать стабильные во время дисперсии, а использование неионогенного эмульгатора дает возможность получать дисперсии, устойчивые в широком диапазоне рН (от 3 до 10) и к действию реагентов типа солей многовалентных металлов.

Полиэтиленовые дисперсии, получаемые по предлагаемому методу, могут широко использоваться в текстильной промышленности для нанесения (т.ч. методом пропитки) полиэтилена на другие материалы.

Пример 1. В реакционный сосуд высокого давления емкостью 25 л, футерованный нержавеющей сталью и снабженный устройством для барботирования газа, загружают 15 л водного 3%-ного раствора эмульгатора - оксанола ДЛ-12, содержащего 0,4% (от веса воды) персульфата калия. Создают давление этилена 200 ати. Реакционную смесь термостатируют при 60±5°С. Подачей газа через барботажное устройство устанавливают давление 300 ати и скорость барботирования газа, позволяющую в течение 2-5 мин образоваться псевдогомогенной газо-жидкостной смеси.

Реакцию полимеризации ведут в течение 3 час, после чего барботирование этилена прекращают, давление медленно сбрасывается до атмосферного при одновременном охлаждении реакционной смеси до комнатной температуры. Полученную дисперсию полиэтилена выгружают.

В результате опыта получается 7 л водной дисперсии полиэтилена, содержащей 5 вес. % полимера. Размер частиц дисперсии около 85-80% с условным диаметром меньше 1 мк и 5-7% с условным диаметром 1-3.

Полученная дисперсия обладает стабильностью (не расслаивается) при изменении рН среды от 3-4 до 9-10 и при добавлении водного раствора хлористого магния (50 мл 3%-ного раствора MgCl₂ на 50 мл 2%-ной дисперсии полиэтилена). Дисперсия полиэтилена устойчива в области температур от 15 до 65°С. При 20°С дисперсия устойчива не менее 2 месяцев.

Полиэтилен, выделенный из дисперсии, имеет характеристическую вязкость 0,2-0,3 и т. пл. 95-115°С.

Пример 2. В условиях примера 1, но при давлении этилена 1000 ати и продолжительности реакции 1 час получают дисперсию полиэтилена в количестве 5 л, содержащую 10-12% полиэтилена.

Распределение частиц по размерам и свойствам дисперсии аналогично указанному в примере 1.

Полиэтилен, выделенный из дисперсии, имеет характеристическую вязкость 0,4-0,6 и т. пл. 105-120°С.

Пример 3. В условиях примера 2, но при температуре 85±5°С и продолжительности реакции 15 мин получают дисперсию полиэтилена в количестве 10 л, содержащую 10-12% полиэтилена. Распределение частиц по размерам и свойствам дисперсии аналогично указанному в примере 1. Полиэтилен, выделенный из дисперсии, имеет характеристическую вязкость 0,1-0,2 и т. пл. 97-110°С.

Пример 4. В условиях примера 1, но при давлении 1500 ати и температуре 60±5°С и продолжительности реакции полимеризации 2 час получают дисперсию полиэтилена в количестве 8 л, содержащую 21% полиэтилена. Распределение частиц по размерам и свойствам дисперсии аналогично указанному в примере 1.

Полиэтилен, выделенный из дисперсии, имеет характеристическую вязкость 0,7-0,9 и т. пл. 110-122°С.

Во всех примерах для проведения реакции полимеризации использован газ с содержанием этилена не менее 99,8% и кислорода не более 0,0009%.

Следует отметить, что приведенные в примерах выходы дисперсии полиэтилена могут быть повышены при организации непрерывного процесса.