3. Описание технологического процесса и схемы.

3.1.Описание технологического процесса.

Синтетический латекс марки СКМС-30 АРК получают ме­тодом эмульсионной полимеризации с использованием окислительно-восстановительной системы железо-трилон-ронгалит при температуре 4 – 10⁰С.

Химизм реакций полимеризации.

В реакции полимеризации участвуют непредельные мономеры бутадиена

и (метил) стирола, молекулы, которых содержат двойные связи. В процес-

се полимеризации двойные связи разрываются и за счет образующихся свободных связей молекулы соединяются друг с другом. Образуется полимер-

ная молекула состоящая из N мономерных звеньев.

Количество мономерных звеньев может достигать десятки тысяч.

Свойства полимера определяется свойствами исходных мономеров, вели-

чиной среднего молекулярного веса и строением полимерной цепи (линей-

ная, разветвленная, сшитая).

Реакция полимеризации состоит из трех элементарных реакций:

образование активного центра

рост цепи

обрыв цепи.

Для осуществления реакции полимеризации необходимо привести моле-

кулу мономера в активное состояние, то есть " раскрыть " двойные связи,

это достигается с помощью инициаторов, соединений распадающихся в

условиях реакции с образованием свободных радикалов.

В качестве инициаторов используются гидроперекиси.

Для увеличения скорости распада инициатора в реакционную среду вво-

дят активаторы - вещества, которые взаимодействуют с инициатором

(железотрилоновый комплекс), ускоряя его распад. Такие реакции назы-

ваются окислительно-восстановительными.

При взаимодействии гидроперекиси с железо-трилоновым комплексом обра-

зуется активный центр-свободный радикал, при этом двухвалентное же-

лезо окисляется до трехвалентного.

Присутствует в системе восстановитель - ронгалит - переводит

трехвалентное железо в двухвалентное, делая систему обратимой.

Процесс полимеризации с использованием трилонронгалитовой окислитель-

но - восстановительной системы можно представить следующим образом.

1) Трилон Б или динатровая соль этилен-диамин-тетрауксусной кислоты (комплексообразователь), который получается взаимодействием ЭДТУ с тринатрийфосфатом Na₃PO₄х7H₂O.

ЭДТУ динатровая соль ЭДТУ

2) Сульфат железа FeSO₄  7H₂O. Используется для образования железо-трилонового комплекса, ЖТК (активатор):

Железо-трилоновым

комплекс

3) Гидроперекись изопропилбензола, гипериз (инициатор) –

С₆Н₅ (СН₃)₂СООН. Взаимодействие гидроперекиси с двухвалентным железом комплекса протекает с образованием свободного радикала по схеме:

4) Ронгалит, формальдегидсульфоксилат натрия (восстановитель), восстанавливает образующееся при окислении трёхвалентное железо комплекса до двухвалентного и цикл окислительно-восстановительных превращений начинается снова:

Реакция протекает в щелочной среде по схеме:

а) инициирование:

О^* СН₃

¦ ¦

Н₃С-С-СН₃ + СН₂=СН--СН=СН₂ -------> Н₃С-С-О-СН₂-СН=СН-СН₂^*

¦ ¦

С₆Н₅ С₆Н₅

активный новый активный

радикал радикал

б) образование полимерной молекулы:

СН₃ СН₃ СН₃ СН₃

¦ ¦ ¦ ¦

Н₃С-С-О-СН₂СН=СНСН₂^* + С=СН₂ -------> Н₃С-С-О-СН₂СН=СН-СН₂-С-СН₂^*

¦ ¦ ¦ ¦

С₆Н₅ С₆Н₅ С₆Н₅ С₆Н₅

активный альфаметилстирол растущая полимерная

радикал молекула

в) регулирование молекулярного веса полимера

производится с помощью третичного додецилмеркаптана (ТДМ) по механизму реакций переноса:

R* + RSH ----------> RH + RS*

Растущая меркаптан радикал ТДМ,

полимерная который может

молекула дать начало новой цепи

RS* - радикал третичного додецилмеркаптана (ТДМ):

СН₃ S^*

¦ ¦

(CH₃-CH₂-CH₂-C-CH₂-C-CH₂-CH₂-CH₃^*) +H₂C=CH-CH=CH₂ ------> RS-CH₂-CH=CH-CH₂*

¦ ¦ бутадиен активная молекула

мономера

СН₃ СН₃

в) обрыв реакции полимеризации

осуществляется при взаимодействии гидроперекиси и свободных радикалов с диметилдитиокарбаматом натрия (ДДК) по схеме:

H₃C H₃C

¦ ¦

1) N--С--S--Na + ROOH ------> N-C-S^-- + RO* + NaOH

¦ ¦¦ Гидроперекись ¦ ¦¦

H₃C S H₃C S

Радикал R*₁

H₃C CH₃

¦ ¦

2) N--C--S* -----> N⁺ + C--S₂

¦ ¦¦ ¦

H₃C S CH₃

Радикал R*₂

3) R* + R*₁ -----> RR₁ или R* + R*₂ -----> RR2

Железо-трилон-ронгалитовый рецепт имеет существенные преимущества перед другими рецептами. Например, в отличие от железо-пиро-фосфатного комплекса он готовится на воздухе и представляет собой гомогенный раствор, позволяющий производить точную дозировку при полимеризации. Этот комплекс позволяет увеличить скорость полимеризации по непрерывной схеме на 30-35% по сравнению с железо-пирофосфатным или гидрохинон-сульфитным рецептами.

Процесс полимеризации протекает в водной среде, куда на разных стадиях дозируются соответствующие рецепту компоненты.

0. 3.2. Описание технологической схемы базового процесса

3.2.1. Отделение приема мономеров, приготовления углево­дородной шихты и ее отмывки.

3.2.2. Приготовление и дозирование растворов.

- приготовление и дозирование раствора едкого калия;

- приготовление раствора прерывателя (ДДК, ДЭГА);

- приготовление калиевого мыла синтетических жирных кислот (СЖК);

- приготовление раствора тринатрийфосфата;

- приготовление раствора ронгалита;

- приготовление и дозирование раствора активатора;

- приготовление и подача водной фазы по рецепту СКМС-30 АРК

- приготовление и дозирование эмульсии инициатора;

- приготовление и дозирование эмульсии регулятора;

3.2.3. Описание процесса полимеризации.

3.2.4. Отгонка незаполимеризовавшихся мономеров.