[发明专利]一种苯丙乳液去除残余单体的方法

说明书

技术领域

本发明涉及乳液聚合技术领域，具体涉及苯丙乳液中残余单体的去除技术。

背景技术

乳液聚合反应是以水为分散介质，乳化剂、引发剂、带双键的有机单体，通过自由基聚合的方式形成高分子乳液。乳液聚合虽然具有不使用有机溶剂，反应过程温和，可自由选择多种功能性单体对高分子链进行改性等优势。然而不同单体存在竞聚率的差异，并非以理想状态进行聚合反应。以丙烯酸酯乳液为例，丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸甲酯的竞聚率较为接近，聚合结束后乳液中的残余单体较少；倘若将硬单体由甲基丙烯酸甲酯更换为耐水性更好的苯乙烯，聚合过程中丙烯酸丁酯倾向共聚，苯乙烯倾向自聚，导致体系中残余单体含量较高。

当单体滴加完毕后，亲油性单体大部分已经进入胶粒内部，难以形成具有表面活性的自由基共聚物，使得残留在胶粒内部的单体很难清除干净。

目前常用的残余单体去除方法主要包括：(1) 使用过氧化氢叔丁基-甲醛次亚硫酸氢钠等氧化还原体系；(2) 热空气/氮气吹扫；(3) 鼓入臭氧或γ射线照射；(4)减压抽真空。

氧化还原体系自由基寿命短，残余单体浓度低，难以有效碰撞；热空气/氮气吹扫难以清除溶解于水相中的单体；鼓入臭氧或γ射线照射容易将已经形成的高分子长链切断；而减压抽真空难以清除蒸气压与水接近的单体。

发明内容

本发明目的是为了克服现有技术的不足，提供一种苯丙乳液去除残余单体的方法。

本发明包括如下步骤：

1）将丙二醇甲醚醋酸酯和乳液混合于反应釜中；

2）85℃下，在反应釜中插入蒸汽导管和棒状超声波发生器，蒸汽导管出气口和超声波发生器必须完全浸没于液面以下，打开蒸汽阀门，将饱和水蒸气鼓入乳液中，同时开启超声波发生器，使乳液鼓泡振荡0.5～2小时，鼓泡形成的气流经过冷凝器，冷凝液收集于储罐中，鼓泡结束后釜内乳液冷却至40℃出料，即得去除残余单体的苯丙乳液。

本发明在保温阶段加入丙二醇甲醚醋酸酯，使其同时分散于水相和乳胶粒内部作为残余单体的挟带溶剂。通过低频率的超声波振荡，使残余单体和丙二醇甲醚醋酸酯从胶粒内部进入水相，并在饱和水蒸汽的带动下脱离水相，使乳液体系的残余单体含量下降。本发明具有残余单体去除效率高的特点。

发明的有益效果：

1、引入丙二醇甲醚醋酸酯作为挟带溶剂，提高了对单体的脱除效率。

2、引入超声波振荡，在乳液内部形成局部瞬时高温环境，有利于脱除胶粒内部的单体。

3、利用共沸蒸馏原理，以饱和水蒸气为挟带气流，进一步提高对单体的脱除效率。

4、丙二醇甲醚醋酸酯可作为乳液的成膜助剂，符合国家的环保要求。

进一步地，如频率过低脱气效率较低，频率过高易导致体系不稳定。本发明该方法所述超声波发生器频率为20～40kHz。

如水蒸气流量过低，残余单体的脱除效率低，流量过大，水蒸气液化放热易导致乳胶粒布朗运动加剧，碰撞形成凝胶。因此，本发明优选所述饱和水蒸气的流量为5～15 m³/h。

所述丙二醇甲醚醋酸酯和乳液的混合质量比为2～5∶100。因为如丙二醇甲醚醋酸酯用量过少，难以与残余单体形成共沸物，用量过多则不利于工艺经济性。

另外，所述乳液的制备方法是：将去离子水700kg、十二烷基硫酸钠6kg、苯乙烯700kg、丙烯酸丁酯700kg和甲基丙烯酸25kg在经高速分散，形成预乳液；在将去离子水700kg，碳酸氢钠2kg，十二烷基硫酸钠4kg，苯乙烯35kg，丙烯酸丁酯35kg和甲基丙烯酸3kg投料反应釜中，升温至75-85℃后，加入20kg 质量分数为3%的过硫酸铵水溶液，待体系出现蓝光后，滴加上述预乳液和60kg质量分数为3%的过硫酸铵水溶液，控制滴加速率使上述物料在4小时内滴加完毕，继续滴加10kg质量分数为3%的过硫酸铵水溶液，取得乳液，在85℃条件下保温。

具体实施方式

实施例1：

将去离子水700kg，十二烷基硫酸钠6kg，苯乙烯700kg，丙烯酸丁酯700kg，甲基丙烯酸25kg置于高速分散机内，转速为1500转/分钟，分散物料20分钟形成预乳液。