[發明專利]一種苯丙乳液去除殘余單體的方法

在審

• 申請號: 201711432054.5
• 申請日: 2017-12-26
• 公開（公告）號: CN107936148A
• 公開（公告）日: 2018-04-20
• 發明（設計）人: 方永勤;王瑾;梅俊龍;許亮
• 申請（專利權）人: 海安常州大學高新技術研發中心
• 主分類號: C08F6/16
• 分類號: C08F6/16;C08F212/08;C08F220/18;C08F220/06
• 代理公司: 揚州市錦江專利事務所32106
• 代理人: 江平

技術領域

本發明涉及乳液聚合技術領域，具體涉及苯丙乳液中殘余單體的去除技術。

背景技術

乳液聚合反應是以水為分散介質，乳化劑、引發劑、帶雙鍵的有機單體，通過自由基聚合的方式形成高分子乳液。乳液聚合雖然具有不使用有機溶劑，反應過程溫和，可自由選擇多種功能性單體對高分子鏈進行改性等優勢。然而不同單體存在競聚率的差異，并非以理想狀態進行聚合反應。以丙烯酸酯乳液為例，丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸甲酯的競聚率較為接近，聚合結束后乳液中的殘余單體較少；倘若將硬單體由甲基丙烯酸甲酯更換為耐水性更好的苯乙烯，聚合過程中丙烯酸丁酯傾向共聚，苯乙烯傾向自聚，導致體系中殘余單體含量較高。

當單體滴加完畢后，親油性單體大部分已經進入膠粒內部，難以形成具有表面活性的自由基共聚物，使得殘留在膠粒內部的單體很難清除干凈。

目前常用的殘余單體去除方法主要包括：(1) 使用過氧化氫叔丁基-甲醛次亞硫酸氫鈉等氧化還原體系；(2) 熱空氣/氮氣吹掃；(3) 鼓入臭氧或γ射線照射；(4)減壓抽真空。

氧化還原體系自由基壽命短，殘余單體濃度低，難以有效碰撞；熱空氣/氮氣吹掃難以清除溶解于水相中的單體；鼓入臭氧或γ射線照射容易將已經形成的高分子長鏈切斷；而減壓抽真空難以清除蒸氣壓與水接近的單體。

發明內容

本發明目的是為了克服現有技術的不足，提供一種苯丙乳液去除殘余單體的方法。

本發明包括如下步驟：

1）將丙二醇甲醚醋酸酯和乳液混合于反應釜中；

2）85℃下，在反應釜中插入蒸汽導管和棒狀超聲波發生器，蒸汽導管出氣口和超聲波發生器必須完全浸沒于液面以下，打開蒸汽閥門，將飽和水蒸氣鼓入乳液中，同時開啟超聲波發生器，使乳液鼓泡振蕩0.5～2小時，鼓泡形成的氣流經過冷凝器，冷凝液收集于儲罐中，鼓泡結束后釜內乳液冷卻至40℃出料，即得去除殘余單體的苯丙乳液。

本發明在保溫階段加入丙二醇甲醚醋酸酯，使其同時分散于水相和乳膠粒內部作為殘余單體的挾帶溶劑。通過低頻率的超聲波振蕩，使殘余單體和丙二醇甲醚醋酸酯從膠粒內部進入水相，并在飽和水蒸汽的帶動下脫離水相，使乳液體系的殘余單體含量下降。本發明具有殘余單體去除效率高的特點。

發明的有益效果：

1、引入丙二醇甲醚醋酸酯作為挾帶溶劑，提高了對單體的脫除效率。

2、引入超聲波振蕩，在乳液內部形成局部瞬時高溫環境，有利于脫除膠粒內部的單體。

3、利用共沸蒸餾原理，以飽和水蒸氣為挾帶氣流，進一步提高對單體的脫除效率。

4、丙二醇甲醚醋酸酯可作為乳液的成膜助劑，符合國家的環保要求。

進一步地，如頻率過低脫氣效率較低，頻率過高易導致體系不穩定。本發明該方法所述超聲波發生器頻率為20～40kHz。

如水蒸氣流量過低，殘余單體的脫除效率低，流量過大，水蒸氣液化放熱易導致乳膠粒布朗運動加劇，碰撞形成凝膠。因此，本發明優選所述飽和水蒸氣的流量為5～15 m³/h。

所述丙二醇甲醚醋酸酯和乳液的混合質量比為2～5∶100。因為如丙二醇甲醚醋酸酯用量過少，難以與殘余單體形成共沸物，用量過多則不利于工藝經濟性。

另外，所述乳液的制備方法是：將去離子水700kg、十二烷基硫酸鈉6kg、苯乙烯700kg、丙烯酸丁酯700kg和甲基丙烯酸25kg在經高速分散，形成預乳液；在將去離子水700kg，碳酸氫鈉2kg，十二烷基硫酸鈉4kg，苯乙烯35kg，丙烯酸丁酯35kg和甲基丙烯酸3kg投料反應釜中，升溫至75-85℃后，加入20kg 質量分數為3%的過硫酸銨水溶液，待體系出現藍光后，滴加上述預乳液和60kg質量分數為3%的過硫酸銨水溶液，控制滴加速率使上述物料在4小時內滴加完畢，繼續滴加10kg質量分數為3%的過硫酸銨水溶液，取得乳液，在85℃條件下保溫。

具體實施方式

實施例1：

將去離子水700kg，十二烷基硫酸鈉6kg，苯乙烯700kg，丙烯酸丁酯700kg，甲基丙烯酸25kg置于高速分散機內，轉速為1500轉/分鐘，分散物料20分鐘形成預乳液。