Особенности производства, применение стирол-акриловых дисперсий

Стирол-акриловые дисперсии широко используются в промышленности благодаря уникальному сочетанию свойств. Их производство и применение имеет ряд особенностей, которые мы рассмотрим в этой статье.

История открытия и изучения стирол-акриловых дисперсий

Первые упоминания о получении стирол-акриловых дисперсий относятся к началу прошлого века. В то время ученые проводили исследования по сополимеризации стирола с акриловыми мономерами. Однако промышленное производство таких дисперсий началось только после Второй мировой войны.

Наиболее активно стирол-акриловые дисперсии стали изучаться в 60-х годах прошлого века. Были детально исследованы закономерности радикальной сополимеризации стирола с акриловыми мономерами, влияние условий синтеза на свойства получаемых дисперсий.

Были предложены промышленные методы синтеза стирол-акриловых дисперсий, такие как эмульсионная полимеризация. Это позволило наладить массовое производство этих материалов.

Сырье для производства стирол-акриловых дисперсий

Основным сырьем для получения стирол-акриловых дисперсий являются:

• Стирол
• Акриловые мономеры
• Вода
• Эмульгаторы и стабилизаторы
• Инициаторы полимеризации

Стирол и акриловые мономеры должны соответствовать определенным требованиям по чистоте, чтобы не снижать качество дисперсии. Вода проходит специальную очистку. Эмульгаторы стабилизируют дисперсную систему, а инициаторы запускают процесс полимеризации.

Основными поставщиками сырья для производства стирол-акриловых дисперсий являются нефтехимические предприятия. Сырье поставляется железнодорожным, автомобильным и трубопроводным транспортом. На заводе оно проходит лабораторный контроль и хранится в специальных емкостях.

Технология производства стирол-акриловых дисперсий

Основным промышленным методом получения стирол-акриловых дисперсий является эмульсионная полимеризация. Ее сущность заключается в следующем:

1. В реактор загружают воду, эмульгаторы, инициаторы полимеризации.
2. Добавляют стирол и акриловые мономеры в виде эмульсии в воде.
3. Проводят процесс радикальной полимеризации при температуре 70-90°С.
4. После окончания реакции дисперсию охлаждают и разливают.

Реакция идет в водной среде, поэтому такой способ относится к экологичным методам синтеза полимеров. Конечный продукт представляет собой мелкодисперсную систему частиц полимера в воде.

Оборудование для производства стирол-акриловых дисперсий включает реакторы, теплообменники, дозаторы, насосы. Важный этап - контроль качества дисперсии по основным показателям.

Свойства и структура стирол-акриловых дисперсий

Стирол-акриловые дисперсии обладают следующими физико-химическими свойствами:

• Минимальная температура пленкообразования 0-10°С
• Высокая адгезия к различным поверхностям
• Стойкость к воздействию воды, щелочей, кислот
• Дисперсность 0,1-2 мкм

По строению стирол-акриловые дисперсии представляют собой водную дисперсию частиц сополимера стирола и акриловых мономеров. Эти частицы стабилизированы поверхностно-активными веществами.

Свойства стирол-акриловых дисперсий зависят от соотношения стирола и акрилатов. Увеличение доли акриловых мономеров повышает адгезию и снижает минимальную температуру пленкообразования.

.

Классификация и маркировка стирол-акриловых дисперсий

Стирол-акриловые дисперсии классифицируют по следующим признакам:

• Содержание сухого вещества (46-60%)
• Соотношение стирол/акрилаты
• Кислотность (рН 7-9)
• Минимальная температура пленкообразования

Маркировка стирол-акриловых дисперсий обычно включает обозначение производителя и цифровой индекс, отражающий основные свойства дисперсии.

Например:

• Acronal 290 D - дисперсия с высоким содержанием акрилата
• Dow 620NA - дисперсия с повышенной стойкостью к воде

Таким образом, маркировка позволяет быстро оценить свойства конкретной марки стирол-акриловой дисперсии.

Применение стирол-акриловых дисперсий

Стирол-акриловые дисперсии находят широкое применение в различных отраслях промышленности. Основные области использования:

• Производство лакокрасочных материалов
• Изготовление строительных смесей
• Производство клеев и герметиков

В лакокрасочной промышленности стирол-акриловые дисперсии применяются для изготовления водно-дисперсионных красок, эмалей, грунтовок. Они придают покрытиям высокую адгезию, водостойкость, износостойкость. Такие марки, как стирол-акриловая дисперсия dc 640 и стирол-акриловая дисперсия Novopol обеспечивают отличное качество покрытий.

В производстве строительных смесей стирол-акриловые дисперсии используются в качестве пленкообразующего и модифицирующего компонента. Они повышают адгезию, водостойкость и морозостойкость растворов и бетонов.

Стирол-акриловые дисперсии UCAR и других производителей применяют для создания высококачественных клеев и герметиков.

Таким образом, универсальность стирол-акриловых дисперсий позволяет успешно использовать их в самых разных производствах.

Требования к упаковке и хранению

Стирол-акриловые дисперсии требуют соблюдения определенных правил хранения и транспортировки:

• Хранение при температуре не выше +30°C
• Использование коррозионно-стойких емкостей
• Защита от воздействия тепла и прямых солнечных лучей
• Соблюдение правил перевозки опасных грузов

Дисперсии фасуют в металлические бочки, контейнеры, цистерны. Упаковка должна исключать попадание влаги и загрязнений.

При длительном хранении необходимо периодически перемешивать дисперсию для предотвращения расслоения и осаждения полимера. Оптимальный срок хранения стирол-акриловых дисперсий составляет 6-12 месяцев.

Контроль качества

Стирол-акриловые дисперсии проходят тщательный контроль качества на всех этапах - от входного сырья до готовой продукции. Основные контролируемые показатели:

• Вязкость
• pH
• Массовая доля сухого вещества
• Содержание остаточных мономеров
• Температура минимального пленкообразования

Контроль осуществляется с помощью лабораторных методов. Это позволяет гарантировать соответствие дисперсий заявленным характеристикам.

Утилизация отходов

Отходы производства стирол-акриловых дисперсий требуют специальных методов утилизации:

1. Сжигание в печах при температуре 1200-1400°C
2. Захоронение на полигонах промышленных отходов
3. Переработка во вторичное сырье

Основной метод - термическое обезвреживание отходов на мусоросжигательных заводах. Это позволяет минимизировать вредные выбросы в атмосферу.

Также возможно использование отходов производства стирол-акриловых дисперсий в качестве добавок для строительных материалов.