分散液和浮液

著录项
  • CN88102728
  • 19880316
  • CN88102728
  • 19881214
  • 埃克森化学专利公司
  • 珍·鲁克·马其尔;格雷厄姆·亚当;安德瑞·利伯特;佳克斯·墨瑞德;阿拉恩·乔思非·玛塞尔;·瑞联塞瑞·拉彼尔
  • B01F3/08
  • C08J3/02 B01F3/08

  • 美国新泽西州
  • 美国,US
  • 19870316 GB19870006148
  • 中国国际贸易促进委员会专利代理部
  • 樊卫民
摘要
将处于液态的疏水物质送入至少两个的排成一行的静态混合器中,即可连续而快速地制得其平均粒子大小通常较小的疏水物质分散液例如树脂乳液。将树脂在高于50℃但低于疏水物质的降解温度下,将水在压力下,加到第一混合器中,把树脂和水的混合物送至其温度维持在低于第一混合器的通常温度且又低于水沸点的另一个混合器中,将任意选择的表面活性剂水溶液(而不是水)在压力下输至第一混合器内,又将任意选择的含水表面活性剂输至第二混合器中。
权利要求

1、一种把疏水物质分散到水中的方法,它包括:

(a)把液态的疏水物质在高于50℃但低于疏水物质的降解温度下送入一静态混合器;

(b)在压力下把水送入静态混合器中,此压力应足以防止水的实质上的蒸发;

(c)在静态混合器中使水和液态疏水物质相混合;

(d)将疏水物质和水的混合物自第一个静态混合器输至温度维持在低于第一个静态混合器的普通温度且低于水的沸点的冷却静态混合器中;

(e)在冷却静态混合器中将疏水物质和水的混合物进行混合;和

(f)从上述步骤(d)加入混合物的静态混合器,把疏水混合物在水中的分散液取出,而不使水有实质的损失;

3、一种根据权利要求1的方法,使用三个静态混合器,第三个混合器是冷却混合器。

15、一种根据权利要求1至14中的任一个的方法,其中的疏水物质因为将表面活性剂的水溶液加至第一静态混合器的入口或入口中的一个而被乳化;

2、一种根据权利要求1的方法,使用两个静态混合器;

4、一种根据以上任一权利要求的方法,其中的疏水物质是有机的疏水物质;

5、一种根据权利要求4的方法,其中的有机疏水物质是一种石油树脂;

6、一种根据权利要求5的方法,其中的树脂由蒸汽裂解石油制得;

11、一种根据权利要求5至10中的任一个的方法,其中的树脂在温度为50℃至300℃,最好是100℃至220℃下被送到第一静态混合器中;

12、一种根据以上任一权利要求的方法,其中的疏水物质是一种松香衍生物;

7、一种一种根据权利要求4和权利要求6之一的方法,其中的树脂的环球软化点在10℃至180℃之间,最好是20℃至150℃之间;

8、一种根据以上任一权利要求的方法,其中的疏水物质是一种液态树脂;

9、一种根据权利要求5至8中的任一个的方法,其中的树脂是C 5-C 9树脂;

10、一种根据以上任一权利要求的方法,其中的疏水物质在高于其熔点下被送入到第一个静态混合器中;

13、一种根据权利要求1至11中的任一个的方法,其中的疏水物质是一种蜡;

14、一种根据以上任一权利要求的方法,其中的疏水物质因为将表面活性剂的水溶液加至冷却静态混合器的入口或入口中的一个而被乳化;

16、一种根据权利要求14或15的方法,其中的表面活性剂浓度为0.1重量%至25重量%;

17、一种根据权利要求1至13中的任一个的方法,其中的疏水物质因为将表面活性剂加至装有疏水物质的第一静态混合器中而被乳化;

18、一种根据权利要求2至12和14至17中的任一个的方法, 其中每100份重量的疏水物质至少加入1.5份重量的表面活性剂;

19、一种根据权利要求18的方法,其中的表面活性剂是一种阴离子或非离子表面活性剂或其混合物;

20、一种根据权利要求19的方法,其中的表面活性剂的HLB大于12;

21、一种根据以上任一权利要求之一的方法,其中的表面活性剂具有官能度,后者在工艺过程中被中和;

22、一种根据以上任一权利要求之一的方法,其中第一个静态混合器的温度在100℃至170℃之间;

23、一种根据以上任一权利要求之一的方法,其中加到第一个混合器内疏水物质的水数量为疏水物质重量的25~50重量%;

24、一种根据以上任一权利要求之一的方法,其中混合物通过第一混合器或多个混合器的速度是15米 3/秒;

25、一种根据以上任一权利要求之一的方法,其中的疏水物质是一种树脂,把一种胶乳送至静态混合器的入口或多个静态混合器中任一个的一个入口;

28、一种根据权利要求25至27中的任一个的方法,其中胶乳对树脂的比例是1∶10(重量)至10∶1(重量)之间;

26、一种根据权利要求25的方法,其中一种橡胶或一种丙烯酸树脂被加到静态混合器的入口或多个静态混合器中任一个的一个入口;

27、一种根据权利要求25的方法,其中的橡胶是苯乙烯-丁二烯橡胶,它可以是羧基化的或化学改性的;

30、一种根据权利要求29的树脂乳液;它含有的平均粒子大小小于 0.5微米的粒子为40~60%,它还至少含有1.5份重量的乳化剂(其HLB值大于12)

说明书

本发明是关于制备分散液和乳液的方法。

过去,树脂已用间歇法进行乳化,如欧洲专利申请0085471A号所述。在这种正向乳化或反向乳化的方法中,树脂在有水的情况下熔融,並在高剪切力下与乳化剂混合。已发现这些间歇法是很慢的。也发现在掺合时需要高的能量和高的剪切力,它们的适应性是有限的,而且需很长时间(直至每批终了)才知道乳化是否满意。用这些技术已能制得平均粒子大小为约0.5微米的树脂乳液。也已建议在制造分散液和乳液时可使用叫Kenics混合器的静态混合器,如在1976年3月1日的Kenics公司设计公报中所述的。

我们现在发现了一种把疏水物质分散到水中(如石油树脂的乳化)的方法,该方法操作速度相当快,能连续进行,並克服了上述的缺点。

根据本发明,用一种方法将疏水物质分散到水中,此方法包括:

(a)在高于50℃但低于疏水物质的降解温度下,把一种处于液态的疏水物质送至一个或多个静态混合器中;

(b)在压力下把水导入静态混合器中,此压力的大小应足以实质上防止水的蒸发。

(c)在静态混合器中使水和液态疏水物质相混合;

(d)把疏水物质和水的混合物从静态混合器送至另一个其温度维持在低于静态混合器的通常温度,且低于水的沸点的另一个冷却静态混合器中;

(e)在另一静态混合器中将疏水物质与水的混合物进行混合;

(f)将疏水物质在水中的分散液取出而又实质上没有损失水。

在这一制法中,人们相信,在第一个混合器或多个混合器中发生了乳化作用,而在最后一个混合器需使乳液冷却,以防止水的损失。

术语“疏水”用来描述那种不会自动溶于水的天然的和合成的有机物及其衍生物。

关于静态混合器的专利文献包括美国专利3286992,3664638,3704006,3917811,3775063,3800985,3806097,3860217,3862022和3922220号。

在本方法的较佳实施例中,在操作过程中引入一种表面活性剂使疏水物质乳化。因而,可把表面活性剂的水溶液引至第一或第二静态混合器中。作为代替(或倒不如),表面活性剂的水溶液在压力下可被导至第一个静态混合器中。在另一替代例子或附加例子中,表面活性剂可引至装有疏水物质的第一静态混合器中。实际上,表面活性剂几乎随时都使用,但当疏水物质本身是一种盐,例如已中和的松香酸和已中和的功能化蜡时,仅用水通常就足够了。当疏水物质是含酸的改性松香、松香盐或酸酐改性的树脂时,也可仅仅使用水。

在本发明的制法中,当使用表面活性剂水溶液和烃树脂时,经常可能获得平均尺寸小于1微米的其分散相的含量为乳液的50~60重量%的树脂乳液。一般来说,使用本发明的方法,可获得力学上稳定的,树脂粒子平均大小为0.1~1微米(最好是0.1~0.35微米)的树脂乳液。通常可获得至少为50%的相当高的固体含量。

当疏水物质是烃树脂(最好是有机疏水物质)时,本方法特别有用,虽然不是树脂(烃、松香、松香衍生物,等等)的物质也能被分 散和乳化。它们包括熔融的聚合物如蜡(天然的,合成的),EVA(即乙烯与醋酸乙烯酯的共聚物),改性的EVA(即已水解的、与不饱和酸如丙烯酸/甲基丙烯酸共聚的)和橡胶。已氧化的蜡也可用,如果愿意,它们在乳化过程中可被中和。

上述聚合物(包括树脂)的氢化产物或化学改性产物也能用本发明的方法来乳化。

本发明的方法,对于松香酯及包括石油树脂,化学改性的烃树脂,或它们的掺合物的烃共聚物,特别有用。人们希望,该树脂的环球(R&B)软化点大于10℃,例如10℃至180℃之间,最好是20℃至150℃之间。本制法也适用于液态树脂。

松香酯的例子包括松香的甘油酯;氢化松香(例如50~65%氢化)的甘油酯;松香的酯;(50~65%)氢化松香的酯。其他典型的松香酯是甲醇酯,乙二醇酯,或多元醇酯,或乙氧化多元醇的酯。烃树脂/松香衍生物(包括强化松香盐,松香酸改性树脂或其他上述聚合物)这种掺合物也能使用。

在本发明的方法中作为树脂使用的合适的烃单体的聚合物和共聚物包括由下列各单体经聚合而得的各种烃树脂:裂化石油烃混合物而得的单体混合物;苯乙烯;α-甲基苯乙烯;乙烯基甲苯;茚;丁烯-1和丁烯-2;异丁烯;丁二烯;异戊二烯;戊二烯;戊烯-1和戊烯-2;甲基丁烯;支链烯烃;环戊二烯;甲基环戊二烯的二聚物和共二聚物;四氢茚;乙烯基降冰片烯;乙烯基环己烯;降冰片烯环状化合物。这些聚合物和共聚物也包括α-甲基苯乙烯-对-甲基苯乙烯的共聚物;乙烯-甲苯共聚物树脂;α-甲基苯乙烯-苯乙烯共聚物;低分子量苯乙烯树脂和改性苯乙烯树脂;由α-蒎烯、β-蒎 烯和单环萜烯(例如二聚戊烯)制得的多萜树脂。由上述单体以及氯代苯乙烯、甲氧基苯乙烯共聚而得的其他树脂也能用。

特别适用的树脂是由蒸汽裂解石油级分制得的烃树脂。这些烃树脂、即石油树脂,是热塑性树脂、由蒸汽裂解石油馏出物(其沸点在30℃至280℃之间;或沸点在所述范围的这些馏出物的任何级分;或含足够二烯烃的烯烃-二烯烃混合物)经热聚合或更多的是在Friedel-Crafts型催化剂存在下聚合而得的固态树脂或油状聚合物。聚合在0°至120℃的温度范围,通常是0°至70℃(最好是10℃至55℃)下进行的。

不过,这些树脂是聚二烯时是合适的,可有10℃至180℃(最好是20℃至150℃)的环球软化点,本发明的方法可使用任何这种树脂。

这些烃树脂是这么一种树脂,它们由裂解石油馏出物所得的C5和C9占主要成份的烯烃,二烯烃和芳香组份经单聚或共聚而得。典型使用的是Friedel-Crafts催化剂。所得树脂具有脂肪的、芳香的或脂肪/芳香混合的特性,一般来说其最小的环球软化点为20℃。

广义地讲,烃树脂由沸点在约30℃至280℃的石油裂解馏出物或沸点在这一范围的任一级分经聚合而得。这些树脂由热聚合制得,或更通常地将馏出液用含0.25~2.5%的Friedel-Crafts型催化剂如氯化铝,溴化铝,,四氯化钛和三氯化钛等等,或其溶液、浆状物或它们的络合物来处理而制得。反应在0至120℃的温度范围(较好是在0°至70℃,最好在30°至55℃)内进行。残留的催化剂用适当的方法除去,如加入甲醇然后过滤,用水和 /或苛性碱或氨洗涤。然后将最终所得溶液中的未反应烃和低分子量油状物用真空蒸馏或水蒸汽蒸馏除去。

在使用石油裂化馏出液的场合,用于聚合的原料可由一种双烯烃和一种烯烃的混合物所组成。必须加有足够的二烯烃並使之进入聚合物中以便得到适当高熔点的树脂,而不是油状物。但是,本制法会产生乳液或油状剂聚物。

典型的烃树脂包括从石油精炼而得的C5馏分和C9馏分掺合物(通常叫作C5-C9馏分)的组份混合物经聚合而得的C5-C9树脂。C5-C9馏分的主要成份是不饱和脂肪烃和乙烯芳香烃化合物,它们的碳数通常不超过10。其他的合适烃树脂包括由石油精炼而得的C5/C6馏份单体混合物(这些单体主要是不饱和脂肪烃类)经聚合而得的C5烃树脂。C5馏分中的主要单体是有5个碳原子的正构及支链的双烯烃和单烯烃。其他合适的烃树脂是萜与一种C5、C5/C6或C5/C9馏分的掺合物经聚合而得的聚合物含有丁烯和/或丁二烯以及环状物如二环戊二烯,乙烯环己烯,四氢茚,降冰片烯,乙烯-降冰片烯,环戊烯的C4馏分也可能存在。

化学改性树脂,如马来酸酐,不饱和酸/酐,环氧化物,卤素,酚改性的产物及其盐类也可使用。氢化树脂(例如天然的/茚的/芳香的/合成的)用本方法也能容易地乳化这导致得到较浅颜的产品,並改善其干燥后的氧化稳定性对紫外光的稳定性。

本发明方法可乳化的耐热树脂的例子是环戊二烯及其衍生物的耐热聚合物及其氢化产物。一般说,适合本发明方法的树脂的熔点在10℃至150℃之间,较好是20°至100℃之间,最好是20℃至115℃之间。

可以用两个或多个静态混合器,而且它们通常不一般大小(长度、直径、内部部件数)。静态混合器是一种混合设备,它由固定的内部部件组装成,由于流经此设备物料的高流速和高剪切率,在设备内导致了紊流,而紊流使物料被混合。这种混合器通常装有园筒状管子,管内有固定的螺旋式的部件。经入口装进的物料被泵子泵入管子,从管子的另一端作为乳液移出。因为混合器的特殊设计,使紊流产生成功的分割,这导致物料在流经混合器时产生分散。高流速是可能的,流速是混合器直径、管长和泵特性的函数。使用这种静态混合器可获得巨大的灵活性,可调节管长、温度和压力以获得所需的乳液。特别适用的静态混合器是叫做Kenics和Sulzer的混合器。混合器的数目和混合器内的部件数是不受限制的,根据被乳化疏水物的本质,可选择不同类型的组合以调节混合效率和乳滴的大小。我们已发现,应用某些树脂和蜡时,使用较长的第一混合器或两个混合器串在一起(在其中,液态树脂和水之间产生了起始接触)是有益的。设备是多用途的,变更静态混合器的直径和长度以及内部部件的数目,可获得合适的乳滴大小。

根据本发明的方法,疏水物质与水的混合物由一个静态混合器通到另一个静态混合器。因此静态混合器如互相紧靠是方便的。因此,将混合器紧密排在一起,使第二个静态混合器的管子直径稍大于第一个静态混合器的直径,将第一个静态混合器的出口伸入第二个静态混合器,都是方便的。在这种方式中,第一个静态混合器的出口和第二个静态混合器的入口是一致的。为了制备树脂掺合物和/或聚合物/共聚物掺合物的分散液或乳液,在若干平行安装的静态混合器中可能使流动受到分割。

根据本发明的方法,疏水物质例如树脂,在低于其降解温度下呈液态送入静态混合器中。疏水物质最好处于它的熔融状态,所以它应在它的熔点之上。然而疏水物质可溶在一种溶剂例如链烷烃(如己烷,庚烷)或一种芳香烃(如苯、甲苯)中。最好在高温下加工以限制热冲击或硬化效应。当使用石油树脂时,此温度实际上应在50℃至300℃之间,例如为110℃至220℃(如140℃至160℃)。温度最好高些,因为熔融疏水物质的粘度越低,与水的混合越好,因而得到粒子小而均匀的乳液或分散液。然而所采用的温度不能太高,以避免在第二混合器中需要足够的冷却,或避免第二个混合器需用大量冷却水,否则乳液或分散液所愿的固体含量就得不到。

也把水导入第一个静态混合器中。在较佳实施例中,则在表面活性剂(乳化剂)存在下导入。当乳液用作粘合剂的增粘剂时,特别是用作丙烯酸胶乳、天然橡胶或合成橡胶胶乳(例如苯乙烯/丁二烯橡胶胶乳)的增粘剂时,我们倾向于使用阴离子的乳化剂,非离子的乳化剂或它们的混合物,其HLB(疏水/亲水平衡)应大于12,用作树脂、松香或其衍生物的增粘剂时,我们也倾向于所用乳化剂的HLB应大于13。往第一个静态混合器中引入(例如喷入)水时需在压力下进行。此压力必须足够高以防止在静态混合器中水有实质的蒸发,实际上,压力通常是2巴至100巴之间,较好是2~70巴,最好是2~50巴。在混合器下方观察到的压差完全取决于它们的设计(直径,长度,部件数)和设备内的流速。供料泵的特性是仅有的限制因素。第一个静态混合器的温度通常在110℃~160℃(例如约150℃),但在某些情况下可高些(例如高至190℃)。

所加水的总量通常是疏水物质(例如树脂)重量的10~80重 量%,最好是25~50重量%。

水,液态疏水物质(如树脂),最好还有表面活性剂,当分散或乳化发生时它们在第一个静态混合器中被彻底混合,然后它们被输至第二个静态混合器中。

当使用树脂和表面活性剂时,除了上述的选择表面活性剂的影响,以及树脂熔融粘度与温度结合的影响外,在发生乳化的一个或多个混合器内的高流速也是有作用的。为保证烃/水相之间的有效混合,在乳化混合器(一个或多个)中需要高流速。典型的流速值变动在5~50米/秒之间,例如6~20米/秒。当流速超过15米/秒时,通常能得到良好的乳化稳定性和小的乳滴。在这种静态混合器中所获得的停留时间可短至1/1000秒至3/1000秒。

在已分散的或已乳化的疏水物质和水的混合物通过第一个静态混合器后,又输至第二个静态混合器中。

在本发明的较佳具体方案中,不是单独将水,而是将相当稀的表面活性剂溶液喷入第一个静态混合器中,其用量最好是液态疏水物质的20~60重量%,例如50重量%。表面活性剂的浓度通常是0.1~25重量%,例如1~10重量%,作为一个例子,例如是水重量的约4%。若以疏水物质计算,表面活性剂这一浓度相当于约0.2~15重量%,较佳的是3~7重量%,最佳的是5~7重量%。这些数值是不受限制的,依据被乳化疏水物质的性质,这些数值可在大范围内变动。我们业已发现,如果要制得粒子平均大小小于0.5微米的乳液或分散液,在将树脂或松香进行乳化时,每100份的树脂或松香至少需用1.5份重量的表面活性剂。

作为另一供选择的具体方案,表面活性剂可与疏水物质一起,引 入到第一个静态混合器中。

任一表面活性剂都可使用,但通常用阴离子的或非离子的表面活性剂。然而,因为HLB(疏水/亲水平衡)是表面活性剂性能的一个重要指标,其他的表面活性剂或它们的掺合物也可使用(例如阳离子的,两性的)。当树脂乳液在水基粘合剂配方中用作丙烯酸聚合物的粘稠时,最好用阴离子的、非离子的表面活性剂或它们的掺合物,而且其HLB值最好大于12。

合适的阴离子表面活性剂包括松香或改性松香的水溶碱性皂(例如钠皂、钾皂或铵皂);油酸皂;烷基芳基磺酸盐(如烷基苯磺酸钠);脂肪醇硫酸盐(如月桂基硫酸钠);磷酸酯的盐类(如正磷酸的单酯或双酯的钠盐);磺基琥珀酸的酯类;硫酸单甘油酯的钠盐;烷基聚氧代环氧烷基缩聚物的磺酸盐或磺基琥珀酸盐,或烷基酚聚环氧烷基缩聚物的磺酸盐或磺化琥珀酸盐(如壬基酚聚环氧乙烷磺酸的铵盐)。其他的阴离子表面活性剂是铵皂。这些皂类由胺与脂肪酸如油酸,棕榈酸,月桂酸,肉豆蔻酸,妥尔油酸,改性妥尔油酸(改性松香),或棕榈油酸,约按计算量在室温或稍高的温度下反应而制得。特别适用的是吗啉油酸盐。其他合用的胺皂是三乙醇胺硬脂酸盐,三乙醇胺油酸盐,三乙醇胺椰子油皂,异丙醇胺油酸盐,N,N-二甲基乙醇胺油酸盐以及3-甲氧基丙胺油酸盐。

合适的非离子表面活性剂是分子量相当高的含有一疏水部分,此疏水部分又接有增溶或亲水部分(后者含有如醚链-C-O-C-,羟基-OH和羧基( )等基团)的有机化合物。其特别例子是,此表面活性剂含有一个或多个内有1个或多个亚烷氧基的链作为亲水成份。这些表面活性剂的通式为:

式中,R是一个含8至22个碳原子的脂肪醇的疏水部份,或其烷基含4至22个碳原子的烷基酚(包括单一烷基酚和双-烷基酚)的疏水部份;W是亚烷基氧链,H是连在亚烷基氧链中的氧原子上的氢原子,而y是个1至50的整数,最好是从4至30。

典型的脂肪醇是辛醇,壬醇,癸醇,“椰子”醇(C10至C16醇的混合物),十二醇,油醇,牛脂醇(C16至C18醇的混合物),十八醇和2、6、8-三甲基-4-壬醇。

典型的烷基化酚是丁基酚,戊基酚,己基酚,辛基酚,壬基酚,十二烷基酚,十六烷基酚,十八烷基酚和十九烷基酚。

一般来说,合适的非离子表面活性剂包括聚环氧乙烷类,例如脂肪醇或烷基酚与环氧乙烷的反应产物(如油醇与15摩尔环氧乙烷反应的产物);聚环氧烷嵌段共聚物(其环氧烷嵌段例如是环氧乙烷和环氧丙烷);羧酸酰胺即脂肪酸与羟烷基胺(如二乙醇胺)的缩合产物,和聚氧亚乙基脂肪酸酰胺;和羧酸酯(如甘油酯,聚氧亚乙基酯,和脂肪酸的乙氧基酯及乙二醇酯)

较好的非离子表面活性剂是含有4至80摩尔环氧烷基的聚亚烷基二醇醚。所举的较好非离子表面活性剂是含约4摩尔环氧乙烷的壬基酚聚乙二醇醚,含约6摩尔环氧乙烷的三甲基壬基聚乙二醇醚,含约7摩尔的环氧乙烷的壬基苯基聚乙二醇醚,和含约60摩尔的环氧乙烷和1.2-环氧丙烷(摩尔比为2∶1)混合物的混合聚亚烷二醇醚。

虽然阳离子表面活性剂不可取,但在某些应用中(如玻璃纤维上胶)也还可使用,典型的阳离子表面活性剂是有机酸(如醋酸)与一 种胺的混合物,这种胺例如是环状的咪唑啉,乙氧基大豆叔胺,在分子的聚乙氧基部分有两个乙氧基单位的牛脂聚乙氧基胺,在分子的聚乙氧基部分有2至5个乙氧基单位的油酰聚乙氧基胺,以及在分子的聚乙氧基部分有5个乙氧基单位的大豆聚乙氧基胺。

在本发明的另一较好的具体例中,将水引至冷却静态混合器中;水作为冷却剂,在把乳液或分散液从混合器中取出前先进行冷却以把其温度降低到低于水的沸点,通水也是为了保证最终所得的乳液或分散液的固体含量合适。为防止水的明显损失和保证乳液的稳定性,应调节此温度以使第二个静态混合器的温度维持在低于水的沸点。这一温度通常在40℃~100℃间,例如在70℃-100℃间,最好是低于90℃。为控制在第二个静态混合器的终端所得到的加工好的乳液中疏水物质含量,並把此乳液送去贮存或放入大桶,这一水冷也是需要的。

更好的是,不是将水而是将表面活性剂的水溶液送入冷却静态混合器中。所用的表面活性剂可以是以前所谈及的与可导至第一静态混合器的表面活性剂水溶液有关的表面活性剂中的任一种。值得强调的是,通入冷却静态混合器的水用于控制乳液中疏水物质的含量,並作冷却剂用。

作为本发明的另一具体例,更多的物质可送入静态混合器中。人们可把一种或多种物质送入某个冷却静态混合器的入口以制得一种含聚合物的胶乳,特别是用作粘合剂例如压敏粘合剂的胶乳。在使用聚合物胶乳的场合,我们赞成将它输到冷却混合器中,在那里它将起冷却作用。在这种情况,可用胶乳将树脂的水分散液掺合,以生成一种树脂乳胶粘合剂。

合适的胶乳包括那些含有天然橡胶和合成橡胶或弹性体的胶乳。典型的合成橡胶包括苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR),羧基苯乙烯-丁二烯橡胶,聚异戊二烯,丙烯腈-丁二烯橡胶(NBR),聚氯丁二烯(氯丁橡胶),聚氨酯橡胶(异氰酸酯),丙烯腈-丁二烯-苯乙烯橡胶(ABS),苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS-Cariflex    1102),苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SIS-Cariflex    1107)以及它们的氢化变体(Kraton    G),和丙烯酸树脂。

作为替代,胶乳可来自各种乙烯基胶乳,例如乙烯-醋酸乙烯酯和乙烯/醋酸乙烯酯/丙烯酸酯共聚物。

作为对天然的或合成的橡胶的替代物,可以使用丙烯酸树脂。这种丙烯酸树脂通常由丙烯酸或甲基丙烯酸的酯或酰胺这类单体衍生物经聚合而得。

在最终的乳液中,胶乳(如橡胶或丙烯酸树脂)对树脂(如石油树脂)的比例可以变动,但通常是1∶10至10∶1(重量比)之间,例如,丙烯酸树脂是70∶30(重量比),羧基SBR(即CSBR)是50∶50。

作为本发明的方法的一个结果,人们可以获得平均粒子大小相当小的乳液,例如0.1微米至1微米之间,最好小于0.5微米。已经观察到,使用本发明的方法可以增大其分散度即获得较高的细度,其措施是(a)提高温度以降低乳液各成份的粘度,和/或(b)增大在静态混合器内的流速。乳液的固体含量所能达到的程度,取决于疏水物质的本质,我们发现,使用树脂和松香时可获固体含量高达60%粒子大小很均匀的乳液,而使用蜡时可获得固体含量达30% 的乳液,但超过30重量%时产品会成为凝胶,不再流动。

与以前的制法比较,人们经常能获得更高的总流动速度因而明显降低成本。本发明的制法是一种廉价的连续制法,因为它允许较高的生产率(用中间试验设备可达1.5吨/小时或30吨/日),也允许在选择工艺设备时有巨大的适应性(若干混合器排在一起,内部零件的大小和数目可变化,不同的喷入位置、表面活性剂掺合物和温度梯度)。再者,极容易确立最佳操作环境,几秒钟后设备即可达到稳定状态。本制法允许循环操作(制得的乳液再循环到第一个静态混合器的入口)以改善粒子大小分布和乳液的稳定性。本制法也允许用其他乳液,例如天然和合成胶乳(如SBR),羧基SBR和丙烯酸树脂。本发明的方法典型应用在那些领域,在那里,使用乳液,其按技术领域为纸涂料,织物整理,金属加工,油漆和胶乳,沥青路面,化妆品,水果处理,杀虫剂配制,皮革处理乳液,钻井液,混凝土,分散剂配制,染料和颜料,浮选,塑料,工业用油,化学中间体和农业。

本发明用下面实施例予以解释。

实施例一

图1是使用两个静态混合器的制法的图解说明。通过管线1把树脂注入静态混合器2。通过管线3和1把表面活性剂溶液送入第一个静态混合器2。第一静态混合器的出口与第二静态混合器5的入口4是邻接的。通过管线6把冷却水加到入口4。通过管线7把所要的乳液从第二静态混合器出口处取出,並送至8贮存。两个静态混合器均是Kenics混合器,第一个长7厘米(有8个部件),直径1/4″(0.63厘米)。第二个长25厘米(有6个部件),直径1/2″(1.27厘米)。

进行了三个试验,並测定了乳液的粒子大小。在每个试验中,把石油树脂加到温度维持在约155℃的第一混合器2中。在试验中,通过管线3和1送入到混合器的表面活性剂溶液温度,有所变化。通过管线6送入的水的温度是15℃。在第二混合器5中的树脂混合物温度是约90℃,而通过管线7所取出的乳液温度是约90℃。

在每次试验中,所用的树脂是含20重量%的苯乙烯的低熔点(50℃)脂肪/芳香烃树脂,所用的表面活性剂是Atlox3404FB,(其HLB值为10)和/或油酸钠(HLB值为17.7)和松脂酸钠和松脂酸钾(HLB17-10)。为进行比较,进行了两个仅用一台静态混合器的参考实验,所用混合器的直径为1/4″(即0.63厘米),长7厘米。将树脂与Atlox3404FB(HLB10)和/或油酸钠和/或油酸钾一起加进去,並从静态混合器的出口将约90℃的乳液取出。

Atlox3404FB是ICI公司制造的表面活性剂(阴离子/非离子的掺合物,含2/3烷基芳基磺酸钙)

七个试验所得结果列于表1和2中。它表明,能生产出乳液,虽然它不具备理想的稳定性、粒子大小等。

在Heraeus    Verifuge的4120型离心机上进行离心试验以估计相稳定性,数值低于1体积%,表明乳化是满意的,最好低于0.5体积%。

与羧基SBR(即CSBR例如Polysar生产的PL3703)或丙烯酸乳液(如BASF生产的Acronal    85D)掺合后,这些乳液用于制造水基粘合剂。

粘合剂的试验结果列于表2,试验方法是粘合剂工业中通用的(PSTC代表压敏粘合带理事会的测定法)。

实施例二

在本实施例中,混合的脂肪/芳香低软化点树脂已分别被一高软化点脂肪树脂(Exxon生产的Escorez    1310)与一芳香油状物的掺和物,或被一西班牙Resisa生产的松香酯Tergum45与Tergum    ND190的掺合物(比例为38/62重量%)所代替。熔融后,松香酯掺合物的平均软化点为55℃。这些酯松香具有下列性质:

外型

Tergum45    液体    稳定松香的三甘醇酯

Tergum    ND    190    固体熔点83℃    松香的脱氢甘油酯

如同实施例一,本乳化用双静态混合器(SM1+SM2)的方法来进行。树脂中不加表面活性剂,实验条件如实验6至9。将表面活性剂加至水中,並在85℃以约320升/小时的速度加至SM1中,乳化总产率是1400升/小时至1500升/小时。结果列于表3

实施例三

用如实施例二中的组份以树脂:油状物为90∶10的掺合物,用如实施例一所述的设备(双混合器),也用排成一列的三个混合器(第一个的直径1/2英寸,即1.27厘米,有6个部件;第二个的直径1/4英寸,即0.63厘米,有6个部件;第三个的直径1/2英寸,即1.27厘米,有10个部件)做各种进一步的试验。前两个混合器用于乳化,第三个混合器用于冷却。松脂酸钾(即KOHRos),油酸钾(即KOH    Ole),松脂酸钠(即NaoH    Ros)和松香酸酯用作表面活性剂,产品的三分之二被中和。

实施例四

用实施例一所用的树脂进行与实施例二相似的试验。

使用实施例三中所用的表面活性剂(完全中和的除外)。

结果如下:

实施例五

使用市面上供应的由DRT生产的松香衍生物Brai    Alpha,和由Cyanamid供应的乳化剂Aerosol    A103和22,进行与实施例二相似的试验。结果如下:

所得的松香乳液用作市面上供应的丙烯酸聚合物乳液Acronal    85D的增粘剂进行试验,掺合比为30松香:70Acronal

结果如下:

试验四

批号    表面活    重量%,剥离    环粘    环粘    剪切

性剂    以树脂计    inox    inox    (在聚乙烯上)    inox

1    A103    2.4    11    7.8    4.6    42

2    A103    2.4    10.8    7.8    4.4    36

3    22    2.4    9.6    8    4.2    30

4    22/A103    3.5    9.6    8    4.2    30

5    A103    4.8    11.4    8.8    4.8    42

所有样品均是30/70,松香:Acronal 85D,涂于Mylar上,22克/米2

180°剥离值单位牛顿/25毫米,暂停30分钟加压后测,PSTC环粘值单位牛顿/25毫米,PSTC。

剪切值单位12.5毫米×25毫米×2公斤,分钟,PSTC。

实施例六

用实施例三的三混合器工艺来乳化市面上供应的Exxon生产的合成聚乙烯蜡Escomer    H-101。

Escomer    H-101具有下述性质:

性质    试验方法    数值

Brookfield粘度,毫帕秒 121℃ ASTMD-3236 27

环球软化点,℃    ASTME-28    112

Vicat软化点,℃    ASTMD-1525    68

针入度,dmm(100克,5秒,25℃)    ASTMD-1321    3

滴落熔点,℃    ASTMD-127    110

凝固点,℃    ASTMD-938    101

最高熔点(DSC),℃,

(Peak    melt    point)    ASTMD-3417    111

密度,克/厘米3ASTMD-1505 0.95

所有试验均用三个静态混合器进行,结果如下:

本文发布于:2024-09-25 17:13:46,感谢您对本站的认可!

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