Forbidden

You don't have permission to access /zzz_siteguard.php on this server.

СПОСОБ И УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ЛАТЕКСА НА ОСНОВЕ ВИНИЛОВЫХ ГАЛОГЕНСОДЕРЖАЩИХ ПОЛИМЕРОВ - Патент РФ 2170419
Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
СПОСОБ И УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ЛАТЕКСА НА ОСНОВЕ ВИНИЛОВЫХ ГАЛОГЕНСОДЕРЖАЩИХ ПОЛИМЕРОВ
СПОСОБ И УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ЛАТЕКСА НА ОСНОВЕ ВИНИЛОВЫХ ГАЛОГЕНСОДЕРЖАЩИХ ПОЛИМЕРОВ

СПОСОБ И УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ЛАТЕКСА НА ОСНОВЕ ВИНИЛОВЫХ ГАЛОГЕНСОДЕРЖАЩИХ ПОЛИМЕРОВ

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Способ контроля качества латекса на основе галогеносодержащих виниловых полимеров в процессе полимеризации в водной эмульсии заключается в том, что направляют световой поток непосредственно в упомянутую водную эмульсию, принимают и передают на спектрофотометр ближней инфракрасной области рассеянный свет, отраженный полимерными частицами латекса в спектральной области, в области длин волн 1100 - 2500 нм, и измеряют интенсивность этого света на конкретных длинах волн, связанных соответствующими уравнениями корреляции с конкретными свойствами контролируемого латекса. Устройство, предназначенное для контроля качества латекса в реакторе в процессе полимеризации, содержит измерительный зонд, расположенный внутри упомянутого реактора, средства оптической связи упомянутого зонда со спектрографом ближней инфракрасной области, снабженным средствами излучения светового потока и средствами приема рассеянного отраженного света, а также вычислительным устройством, содержащим в своем запоминающем устройстве упомянутые уравнения корреляции. Техническим результатом является возможность оперативного отслеживания качества контролируемых латексов. 2 с. и 6 з.п.ф-лы, 4 ил.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2170419
Класс(ы) патента: G01N21/35
Номер заявки: 96119050/28
Дата подачи заявки: 23.09.1996
Дата публикации: 10.07.2001
Заявитель(и): СОЛВЕЙ (Сосьете Аноним) (BE)
Автор(ы): ЖОЗЕФИ Клод (BE); БРЕЙЕР Поль (BE)
Патентообладатель(и): СОЛВЕЙ (Сосьете Аноним) (BE)
Описание изобретения: Предлагаемое изобретение относится к способу контроля качества латекса на основе галогеносодержащих виниловых полимеров. Более конкретно, предлагаемое изобретение относится к контролю качества латекса из таких полимеров в процессе радикальной полимеризации в водной эмульсии виниловых галогеносодержащих мономеров.
Предлагаемое изобретение относится также к устройству, предназначенному для осуществления контроля качества упомянутых выше водных эмульсий.
Радикальная полимеризация в водной эмульсии, при которой обычно используются, кроме собственно водной среды полимеризации, те или иные эмульгаторы и инициаторы радикальной реакции, представляет технологию полимеризации, особенно хорошо приспособленную для изготовления водных эмульсий виниловых галогеносодержащих полимеров, обычно называемых латексами. Таковы, например, латексы поливинилхлорида или сополимеров хлорида винилидена.
Изготовленные таким образом латексы содержат при завершении технологического процесса их производства элементарные полимерные частицы, имеющие весьма малый средний диаметр, величина которого может находиться в пределах от 10 до примерно 4000 нм. Для некоторых случаев применения латексов, например, в случае их использования для производства красок или вообще различных покрытий, эти латексы находят непосредственное применение без предварительного отделения собственно полимеров от их среды полимеризации. В других случаях применения, например, при изготовлении пластизолей на основе поливинилхлорида, полимеры отделяются от их среды полимеризации и просушиваются перед использованием.
Во всех этих случаях качество формуемых из данного латекса изделий зависит, в частности, от среднего диаметра элементарных полимерных частиц этого латекса и от распределения диаметров этих частиц. Именно поэтому оказывается весьма желательным иметь в распоряжении некоторый способ быстрого и достаточно эффективного контроля качества латексов в процессе полимеризации в водной эмульсии для того, чтобы иметь возможность обеспечить высокую воспроизводимость качества латексов и производимых полимеров. Контроль осуществления полимеризации с использованием отражающих характеристик или свойств данного полимера позволяет по существу регулировать условия полимеризации таким образом, чтобы производить полимеры, имеющие предварительно заданные свойства при условии усовершенствованной воспроизводимости.
Из уровня техники известны способы контроля свойств, определенным образом характеризующих молекулярную структуру полимеров, например, показателя вязкости или плотности полимеров, с использованием измерения спектра поглощения в ближней инфракрасной области (далее "NIR") на образцах полимеров, отобранных в процессе полимеризации и предварительно освобожденных от их среды полимеризации, в частности, на олефиновых полимерах в виде порошка (заявка на европейский патент ЕР-А-0328826). Способ, о котором идет речь, позволяет обеспечить регулирование процесса полимеризации, воздействуя тем или иным образом на условия полимеризации в тех случаях, когда обнаруживается предварительно определенное расхождение между свойствами, измеренными описанным выше способом на изолированном полимере, и свойствами, которые желательно получить в данном случае. Тем не менее, способ в соответствии с ЕР-А-0328826 требует регулярного взятия и анализа образцов полимера, а также отделения этого полимера в пробе от его среды полимеризации, вследствие чего он не приспособлен для оперативного контроля "по месту" в процессе осуществления полимеризации.
В то же время, описано измерение (в целях эталонирования) сквозного спектрального преломления в ближней инфракрасной области простирающейся в диапазоне длин волн от 900 до 1200 нм, в свете, проходящем сквозь латекс сополимеров стирола и метилкрилата при 30% по весу сухого материала, содержащих полимерные частицы, средний диаметр которых имеет величину от 60 до 80 нм (Paul D. Gossen et al., Applied Spectroscopy, том 47, N 11, 1993 г., стр. 1852-1870). Эти измерения позволяют установить некоторые корреляции между упомянутыми сквозным преломлением при специфических длинах волн и некоторыми свойствами латексов из сополимеров стирола и метилакрилата, как, например, средним диаметром полимерных частиц или содержанием твердых веществ в латексах. Однако эта технология эталонирования в свете, проходящем сквозь латекс исследуемого типа, описана как не подходящая для латексов, содержащих полимерные частицы, средний диаметр которых имеет величину в диапазоне от 150 до 200 нм (и более). Таким образом, эта технология не может быть перенесена в системы контроля промышленных латексов, концентрация которых в конце полимеризации может превышать 50%, и не может быть использована для определения средних диаметров, и тем более для определения распределения диаметров элементарных частиц в водных эмульсиях, образованных одним или несколькими семействами полимерных частиц, окончательный средний диаметр которых обычно превышает 200 нм.
Задача данного изобретения состоит в том, чтобы предложить способ контроля качества латекса на основе виниловых галогеносодержащих полимеров, который не обладает ни одним из перечисленных выше недостатков.
Для достижения указанного результата предлагаемое изобретение касается способа контроля качества латекса на основе виниловых галогеносодержащих полимеров в процессе радикальной полимеризации в водной эмульсии виниловых галогеносодержащих мономеров. Этот способ отличается тем, что в упомянутую водную эмульсию вводится световой поток, осуществляется прием и передача на спектрофотометр ближний инфракрасной области рассеянного света, отраженного полимерными частицами в спектральной полосе с длинами волн в диапазоне от 1100 до 2500 нм, выполняется измерение рассеянного отраженного света на некоторых специфических длинах волн, располагающихся в упомянутом выше спектральном диапазоне и коррелирующихся определенным образом со специфическими свойствами контролируемого латекса при помощи уравнений корреляции, хранящихся в запоминающем устройстве, осуществляется введение измеренных величин в упомянутое запоминающее устройство, после чего выполняется расчет специфического контролируемого свойства данного латекса.
Длины волн, выбранные для осуществления корреляции между рассеянным отраженным светом (что в последующем изложении называется "отражающей способностью" для краткости) и некоторым специфическим свойством контролируемого латекса из полимера, как правило, будут представлять собой функцию конкретных условий полимеризации, характера данного латекса и используемого винилового галогеносодержащего полимера. Таким образом, упомянутые длины волн должны быть определены предварительно экспериментальным путем.
В предпочтительном варианте реализации способа в соответствии с предлагаемым изобретением это эталонирование или тарировка осуществляются путем статистического анализа, выполняемого на большом количестве проб или образцов латекса. Вывод упомянутых уравнений корреляции в предпочтительном варианте осуществляется при помощи статистической регрессии. После определения вида упомянутых уравнений корреляции они могут быть введены в запоминающее устройство компьютера, связанного со спектрофотометром, или в вычислительное устройство самого спектрофотометра, куда могут быть введены и непосредственно расчитанные свойства контролируемого в данном случае латекса.
В качестве примера тех специфических качеств латекса, которые могут быть проконтролированы в процессе полимеризации при использовании способа в соответствии с предлагаемым изобретением, без каких-либо ограничений можно упомянуть средний диаметр элементарных полимерных частиц или глобул, полное содержание сухого материала в данном латексе, т.е. степень преобразования (или степень продвижения реакции полимеризации), распределение диаметров полимерных частиц (по отдельным семействам этих частиц) и, таким образом, выявление различных семейств полимерных частиц, а также полную площадь поверхности элементарных полимерных частиц.
В качестве примера длин волн, коррелирующихся с использованием статистической регрессии с некоторыми специфическими свойствами, например, гомополимерного латекса на основе хлорида винила, можно упомянуть следующие:
- для полного содержания сухого материала подходят волны, длина которых составляет 1602, 1610, 1692, 1714, 1886, 2394 нм;
- для определения среднего диаметра элементарных полимерных частиц используются волны, длина которых составляет 1332, 1382, 1390, 1816, 2102, 2180 нм;
- для выявления семейства полимерных частиц диаметром от 500 до 900 нм используются волны длиной 1394, 1402, 1410, 2094, 2488;
- для определения полной площади поверхности полимерных частиц в данном образце используются волны длиной 1190, 1198, 1206, 1282, 1404, 2230 нм.
Измерение рассеянного отраженного света (то есть отражающей способности) на специфических длинах волн осуществляется обычно по меньшей мере несколько раз в процессе полимеризации, например по меньшей мере в начале полимеризации для отслеживания ее инициирования и в конце полимеризации для проверки степени преобразования перед дегазацией реактора.
В соответствии с конкретным вариантом осуществления способа по данному изобретению контроль качества латекса на основе винилового галогеносодержащего полимера осуществляется на образце водной эмульсии, взятом в процессе полимеризации. Упомянутый отбор образца для контроля может осуществляться, например, в обходном канале, выполненном на реакторе полимеризации.
В соответствии с другим конкретным вариантом осуществления предлагаемого изобретения, который является предпочтительным, способ контроля по изобретению осуществляется на водной эмульсии непосредственно в реакторе, где происходит полимеризация. В этом предпочтительном варианте реализации никакого отбора образцов контролируемого латекса не требуется, и реакция на любое отклонение того или иного свойства относительно некоторой предварительно заданной величины получается еще более быстрой. Кроме того, этот вариант реализации способа в соответствии с предлагаемым изобретением обладает преимуществом непрерывного осуществления контроля качества латекса в процессе полимеризации.
Под выражением "виниловый галогеносодержащий мономер" в контексте предлагаемого изобретения понимается любой мономер, способный к полимеризации радикальным способом, обладающий олефиновой насыщенностью и замещенный по меньшей мере одним атомом галогена. Предпочтительно эти мономеры выбираются среди замещенных производных этилена и пропилена и содержат только два или три атома углерода соответственно. Упомянутые замещающие атомы галогена в предпочтительном варианте выбираются среди атомов хлора и фтора.
В качестве примера подобных мономеров, без каких либо ограничений, можно упомянуть хлористый винил, бромистый винил, фтористый винил, хлористый винилиден, фтористый винилиден, хлортрифторэтилен, тетрафторэтилен и гексафторпропилен. Предлагаемое изобретение наилучшим образом адаптировано для осуществления контроля радикальной полимеризации в водной эмульсии винилхлорида, винилиденхлорида и винилиденфторида.
Под термином "полимеризация" в контексте предлагаемого изобретения понимается как гомополимеризация виниловых галогеносодержащих мономеров, так и их сополимеризация между собой или с другими мономерами, поддающимися сополимеризации с ними. В качестве примера таких мономеров можно упомянуть сложные виниловые эфиры, такие как винилацетат, сложные эфиры акриловой кислоты, такие как метилакрилат и метилметакрилат, насыщенные нитрилы, такие как акрилонитрил и метакрилонитрил, сложные аллиловые эфиры, такие как алилацетат, стирольные и альфа-олефиновые производные, такие как этилен и пропилен.
Однако предлагаемое изобретение предпочтительно применяется для контроля латекса из полимеров, содержащих по меньшей мере 50% молярных единиц, а в предпочтительном варианте реализации по меньшей мере 80% молярных единиц производных виниловых галогеносодержащих мономеров. Данное изобретение специально предназначено для контроля качества латекса из полимеров хлористого винила, и более конкретно, для контроля латекса на основе гомополимеров хлористого винила, сополимеров хлористого винилидена и гомополимеров, а также сополимеров, фтористого винилидена. В качестве примера сополимеров хлористого винилидена можно упомянуть сополимеры, содержащие примерно от 70 до 96% по весу хлористого винилидена, причем остальная часть весового состава таких сополимеров образована главным образом алкилакрилатами, такими как метилакрилат, или же винилхлоридом.
В качестве примера сополимеров фтористого винилидена без каких-либо ограничений можно упомянуть сополимеры с хлортрифторэтиленом или с гексафторпропиленом, содержащие по меньшей мере 75% по весу фтористого винилидена.
Под выражением "радикальная полимеризация в водной эмульсии" в контексте данного изобретения понимается любой процесс радикальной полимеризации, протекающий в водной среде в присутствии специальных эмульгаторов и инициаторов радикальной реакции. Это определение специфическим образом охватывает так называемую "классическую" полимеризацию в водной эмульсии, в которой используются водорастворимые инициаторы радикальной реакции, а также полимеризацию в микросуспензии, называемую еще полимеризацией в гомогенизированной водной дисперсии, в которой используются растворимые в маслах инициаторы радикальной реакции и реализуется капельная эмульсия мономеров благодаря интенсивному перемешиванию и присутствию специальных эмульгаторов.
Природа используемых в соответствии с предлагаемым изобретением эмульгаторов и водорастворимых или маслорастворимых инициаторов радикальной реакции не является критической. Способ контроля качества латекса в соответствии с данным изобретением может быть применен, таким образом, для любого процесса радикальной полимеризации в водной эмульсии галогеносодержащих виниловых мономеров в присутствии инициаторов радикальной реакции и эмульгаторов, обычно используемых для данного типа полимеризации. Предлагаемый способ контроля качества латекса специальным образом адаптирован для контроля полимеризации в водной эмульсии "классического" типа, в которой используются эмульгаторы и инициаторы радикальной реакции.
Еще одно преимущество способа в соответствии с предлагаемым изобретением состоит в том, что он обеспечивает возможность оперативно отслеживать качество контролируемых латексов, например, оперативно отслеживать степень преобразования и/или средние размеры полимерных частиц, на протяжении всей продолжительности процесса полимеризации, то есть как при малых степенях преобразования (самое начало процесса полимеризации), когда контролируемый латекс еще содержит мало твердых веществ или беден ими и содержит только элементарные полимерные частицы весьма малого размера, так и при высоких степенях преобразования (окончание процесса полимеризации), когда данный латекс уже содержит достаточно большое количество твердого вещества (несколько десятков процентов по весу) и содержит, в частности, полимерные частицы большого диаметра. Еще одним существенным преимуществом способа в соответствии с предлагаемым изобретением является возможность обеспечить непосредственное измерение в процессе полимеризации некоторых собственных свойств латекса без предварительного отделения полимера от его среды полимеризации (в данном случае, от воды). Вследствие этого обстоятельства способ контроля полимеризации в соответствии с данным изобретением обеспечивает возможность весьма быстрой реакции в случае отклонения того или иного контролируемого свойства данного латекса относительно некоторой предварительно заданной величины, то есть обеспечивает возможность достаточно быстрого применения, в случае необходимости, параметров осуществляющегося процесса полимеризации, оказывающих влияние на "отклонившееся" свойство данного латекса, и регулирования, таким образом, процесса полимеризации, позволяющего обеспечить очень высокую степень воспроизводимости качества изготавливаемых латексов.
В качестве примера хорошо известных специалистам в данной области техники параметров, которые оказывают влияние на свойства получаемого латекса на основе полимеров в процессе полимеризации, без каких-либо ограничений, можно упомянуть температуру полимеризации, скорость или интенсивность перемешивания среды полимеризации, программу введения в эмульсию различных реактивов, таких, например, как эмульгаторы или инициаторы радикальной реакции, а также введение в процессе полимеризации одного или нескольких других полимерных латексов.
Предлагаемое изобретение относится также к устройству, предназначенному для контроля качества латекса на основе галогеносодержащих виниловых полимеров непосредственно в реакторе в процессе полимеризации.
Предлагаемое устройство в соответствии с данным изобретением состоит, главным образом, из измерительного зонда, располагающегося непосредственно в реакторе, средств оптической связи между упомянутыми зондом в реакторе и спектрофотометром ближней инфракрасной области спектра, располагающимся за пределами упомянутого реактора, причем упомянутый спектрофотометр снабжен специальными средствами для излучения светового потока и для восприятия рассеянного отраженного света в спектральной области, располагающейся в диапазоне длин волн от 1100 до 2500 нм, а также оборудован вычислительным устройством, содержащим в своем запоминающем устройстве упомянутые выше уравнения, устанавливающие корреляционные отношения между величиной светового потока, рассеянного и отраженного на специфических длинах волн, и специфическими свойствами контролируемого в данном случае латекса.
Измерительные зонды упомянутого выше типа, называемые еще "зондами NIR", являются коммерчески доступными измерительными средствами. Упомянутые средства оптической связи между измерительным зондом, находящимся в реакторе, и спектрофотометром ближней инфракрасной области спектра, находящимся за пределами этого реактора, в предпочтительном варианте представляют собой волоконнооптические средства передачи.
Упомянутый выше измерительный зонд рекомендуется располагать на дне реактора и, в частности, располагать его над устройством механического перемешивания водной эмульсии в процессе полимеризации, тщательно следя при этом за тем, чтобы этот зонд был размещен таким образом, чтобы он был утоплен или погружен в упомянутую водную эмульсию в самом начале процесса полимеризации (т. е. в том случае, когда данный реактор содержит полную загрузку полимеризации). Только в этих условиях осуществляемые контрольные измерения будут вполне репрезентативными для фактического качества производимого латекса.
Само собой разумеется, что измерительный зонд, располагающийся внутри реактора, должен выдерживать высокие давления, развиваемые в процессе полимеризации, и разряжение, создаваемое в реакторе перед полимеризацией для удаления из реактора кислорода. Ясно также, что упомянутый измерительный зонд должен быть полностью герметичным с тем, чтобы исключить всякую утечку газообразного мономера.
Для достижения упомянутых выше целей рекомендуется использовать измерительный зонд, снабженный двумя герметичными перегородками: первая герметичная перегородка располагается со стороны реактора и выполнена, например, из сапфирового стекла, а другая перегородка располагается с наружной стороны и представляет собой, например, кольцевой уплотнительный элемент. При этом внутри этого зонда должно поддерживаться некоторое фиксированное давление нейтрального газа.
Контроль этого постоянного давления нейтрального газа внутри зонда позволяет выявить возможные дефекты герметичной перегородки со стороны реактора при повышении этого контролируемого давления в процессе полимеризации (или его падения в процессе фазы вакуумирования реактора полимеризации перед началом процесса) и дефекты герметичной перегородки с наружной стороны в случае падения этого давления.
Для того, чтобы обеспечить максимальную безопасность и иметь возможность выявить возможные одновременные дефекты двух герметичных перегородок, можно предусмотреть также использование специального детектора газообразного мономера, например, хлористого винила в том месте, где упомянутый зонд входит в реактор полимеризации. Для учета возможности такого одновременного повреждения двух герметичных перегородок может быть также предусмотрена двойная дополнительная защита, а именно, закрытие специального клапана, который отсекает оптическое волокно, связывающее измерительный зонд с внешними устройствами, и обеспечивает герметичность отверстия в корпусе реактора, а также закрытие (после удаления отсеченного оптического волокна) второго клапана, установленного последовательно с первым для обеспечения дополнительной безопасности и полной герметизации отверстия в корпусе данного реактора полимеризации.
Устройство в соответствии с предлагаемым изобретением может быть адаптировано для контроля качества латекса на основе виниловых галогеносодержащих полимеров в водной эмульсии в любом из обычно используемых реакторов полимеризации, применяемых для получения латексов упомянутого выше типа. Эти реакторы полимеризации обычно снабжены специальными средствами, предназначенными для введения в эти реакторы соответствующих реактивов и для выгрузки готового полимерного латекса, а также механической мешалкой и двойным кожухом для отвода тепловой энергии, выделяющейся в процессе полимеризации.
Приведенные ниже примеры предназначены для иллюстрации особенностей способа и устройства контроля латексов в соответствии с предлагаемым изобретением.
Эти примеры касаются случая гомополимеризации в водной эмульсии хлористого винила для получения латекса на основе поливинилхлорида при непосредственном контроле прямо в реакторе полимеризации изменения полного содержания сухого материала поливинилхлоридного латекса и среднего диаметра полимерных частиц в процессе разворачивания реакции полимеризации.
Измерение полной отражающей способности в спектральной области, располагающейся в диапазоне длин волн от 1100 нм до 2500 нм, на длинах волн, специфическим образом коррелированных с этими двумя свойствами латекса на основе гомополимера винилхлорида, упомянутыми выше, осуществляется каждые две минуты, начиная с первоначального заполнения реактора и до конца осуществления реакции полимеризации и удаления остаточного газообразного хлористого винила из реактора.
Приведенные ниже примеры реализованы в лабораторном реакторе объемом 6,6 литра, снабженном двойным корпусом, в котором циркулирует жидкотекучий теплоноситель, и механической мешалкой с обычными лопастями из нержавеющей стали. В то же время, упомянутый реактор снабжен измерительным зондом, работающим в ближней инфракрасной области (зонд типа NIR) и герметично проходящим сквозь двойной корпус данного реактора таким образом, что его измерительное окно располагается заподлицо со стенкой данного реактора. Этот измерительный зонд располагается в данной части реактора ниже уровня его первоначального заполнения. Уравнения корреляции и вычислительное устройство реализованы в компьютере, связанном со спектрофотометром.
Пример 1
Этот пример касается контроля полного содержания сухого материала и среднего диаметра полимерных частиц в процессе полимеризации в не являющейся мицеллярной водной эмульсии хлористого винила для производства мономодального латекса, образованного одним семейством полимерных частиц, средний окончательный диаметр которых достигает примерно 300 нм. Под выражением "полимеризация в не являющейся мицеллярной водной эмульсии" в контексте предлагаемого изобретения понимается полимеризация в присутствии такого количества эмульгатора, концентрация которого ни в какой момент времени осуществления реакции полимеризации не превышает критической мицеллярной концентрации этого эмульгатора.
В рассматриваемом примере в реактор полимеризации последовательно вводятся при температуре окружающей среды 2675 г деминерализованной воды и 0,0075 г сульфата меди 5aq (или 7,5 см3 раствора с концентрацией 1 г/л). Затем закрывают реактор и приводят в действие мешалку, которая начинает вращаться со скоростью 225 об/мин. Температура содержимого реактора доводится до 30oC. Как только эта температура в реакторе стабилизировалась, дважды выполняют вакуумирование реактора (до давления 180 мм рт.ст. в абсолютных единицах) и между двумя этими операциями вакуумирования реактор продувают техническим азотом при давлении 600 мм рт.ст. в абсолютных единицах. Затем в реактор вводят 2180 г хлористого винила и постепенно доводят температуру содержимого реактора до 51oC. В момент достижения внутри реактора температуры 51oC в него вводят 1,30 г персульфата аммония (или 26 см3 раствора с концентрацией 50 г/л). Спустя шесть минут после этого в реактор вводят 2,16 г аммиака (или 16 см3 раствора с концентрацией 135 г/л). Этот момент рассматривается как точка начала отсчета времени осуществления реакции полимеризации (момент времени t0).
Между моментами времени t0 + 30 минут и t0 + 4 часа 15 минут в реактор постепенно вводится 21,8 г миристиновой кислоты (в виде соли аммония) или 242 см3 раствора с концентрацией порядка 90 г/кг миристиновой кислоты.
После падения давления в реакторе до величины примерно 2 бар температуру в нем доводят до 80oC. Затем снижают интенсивность перемешивания, уменьшая скорость вращения мешалки до 50 об/мин, и удаляют остаточный хлористый винил путем дегазации и удаления легких фракций при кипении.
Для контроля величин, полученных на основе измерений отражающей способности, начиная с момента времени t0 + 30 минут и с равномерным интервалом, составляющим примерно 30 минут, производят отбор образца латекса на основе поливинилхлорида. Отобранные таким образом образцы очищаются от остаточного хлористого винила путем дегазации и отделения легких фракций при кипении.
На отобранных таким образом образцах определяют содержание сухих веществ (с использованием методов денситометрии) и средний диаметр полимерных частиц с использованием методов фотоседиментометрии.
На фиг. 1, приведенной в приложении к данному описанию, представлен график, на оси ординат которого дано полное содержание сухого вещества в контролируемом в данном случае латекса, выраженное в процентах. На фиг. 2 приложения представлен график, на оси ординат которого дан средний диаметр полимерных частиц, выраженный в микронах μм). На упомянутых выше фиг. 1 и 2 по оси абсцисс отложено время, выраженное в минутах, начиная от упомянутого выше момента времени t0.
На этих чертежах незаштрихованные квадратики соответствуют измерениям, выполнявшимся каждые две минуты в соответствии со способом по данному изобретению, а заштрихованные кружочки соответствуют измерениям, выполнявшимся каждые 30 минут на образцах, отобранных из реактора в процессе полимеризации.
Пример 2
Этот пример касается контроля полного содержания сухого вещества и контроля среднего диаметра полимерных частиц в процессе полимеризации в засеянной и не являющейся мицеллярной водной эмульсии хлористого винила для производства мономодального латекса, образованного одним семейством полимерных частиц, средний окончательный диаметр которых составляет примерно 600 нм.
В реактор полимеризации последовательно вводят 2520 г воды, 0,0070 г сульфата меди, 5aq (или 7 г раствора с концентрацией 1 г/л) и 295 г поливинилхлорида в виде латекса, изготовленного в соответствии с примером 1. Далее закрывают реактор и приводят в действие мешалку. Начиная с этого момента полностью воспроизводится процедура, описанная выше при изложении последовательности операций в примере 1, если только используется следующее соответствующее количество ингредиентов (выражение в граммах):
хлористый винил - 1975,00
персульфат аммония - 0,70
аммиак - 2,00
миристиновая кислота (в виде соли) - 11,80
Как в примере 1, каждые две минуты осуществляются непосредственные измерения в водной эмульсии, отражающие способности на упомянутых выше длинах волн и регулярно, каждые 30 минут, производятся отборы образцов или проб латекса, которые после дегазации подвергаются анализу в качестве контроля способа по данному изобретению.
Результаты полученных таким образом измерений представлены в виде графиков на приведенных в приложении к данному описанию фиг. 3 и 4, на которых по оси абсцисс также отложено время, выраженное в минутах, начиная с момента t0. На фиг. 3 по оси ординат отложено полное содержание сухого вещества в контролируемом в данном случае латексе, выраженное в процентах, а на фиг. 4 по оси ординат отложен средний диаметр полимерных частиц, выраженный в микронах ( μм).
Сопоставление результатов, представленных на графиках, показанных на фиг. с 1 по 4, подтверждает надежность, достоверность и воспроизводимость метода контроля качества латекса в соответствии с предлагаемым изобретением.
Формула изобретения: 1. Способ контроля качества латекса на основе галогеносодержащих виниловых полимеров в процессе радикальной полимеризации в водной эмульсии галогеносодержащих виниловых мономеров, отличающийся тем, что в упомянутую водную эмульсию направляют поток света, осуществляют прием и передачу на спектрофотометр ближней инфракрасной области рассеянного света, отраженного полимерными частицами латекса в спектральной области, в диапазоне 1100 - 2500 нм, осуществляют измерение рассеянного отраженного света на некоторых конкретных длинах волн в упомянутой спектральной области, коррелирующихся определенным образом с конкретными свойствами латекса при помощи уравнений корреляции, сохраняемых в запоминающем устройстве, упомянутые измеренные величины вводят в упомянутое запоминающее устройство и производят расчет для определения контролируемого свойства данного латекса.
2. Способ контроля по п.1, отличающийся тем, что контроль качества латекса на основе галогеносодержащего винилового полимера осуществляют на образце водной эмульсии, отобранном в реакторе в процессе полимеризации.
3. Способ контроля по п.1, отличающийся тем, что контроль качества латекса осуществляют на водной эмульсии непосредственно в реакторе полимеризации.
4. Способ контроля по любому из пп.1 - 3, отличающийся тем, что его используют при радикальной полимеризации в водной эмульсии в присутствии эмульгаторов и водорастворимых инициаторов радикальной реакции.
5. Устройство для контроля качества латекса на основе виниловых галогеносодержащих полимеров непосредственно в реакторе в процессе полимеризации в водной эмульсии, отличающееся тем, что содержит измерительный зонд, расположенный в реакторе, средство оптической связи между упомянутым зондом и спектрофотометром ближней инфракрасной области, расположенным за пределами упомянутого реактора, причем упомянутый спектрофотометр снабжен средствами для излучения светового потока и для восприятия рассеянного отраженного света в спектральном диапазоне длин волн 1100 - 2500 нм, и вычислительным устройством, содержащим в запоминающем устройстве упомянутые уравнения, устанавливающие корреляционные отношения между величиной рассеянного отраженного света на конкретных длинах волн и конкретными свойствами контролируемого латекса.
6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что средство связи между измерительным зондом и спектрофотометром ближней инфракрасной области выполнено в виде оптических волокон.
7. Устройство по п.5 или 6, отличающееся тем, что упомянутый измерительный зонд размещен в донной части реактора полимеризации над устройством перемешивания содержимого этого реактора.
8. Устройство по любому из пп.5 - 7, отличающееся тем, что упомянутый измерительный зонд снабжен первой герметичной перегородкой, расположенной со стороны реактора, и второй герметичной перегородкой, расположенной с наружной стороны, во внутренней полости упомянутого измерительного зонда поддерживается некоторое фиксированное давление нейтрального газа.