CH318832A - Process for suspension polymerization of vinyl chloride - Google Patents

Process for suspension polymerization of vinyl chloride

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CH318832A
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Joseph Dr Heckmaier
Herbert Dr Reinecke
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Wacker Chemie Gmbh
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    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F14/00Homopolymers and copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen
    • C08F14/02Monomers containing chlorine
    • C08F14/04Monomers containing two carbon atoms
    • C08F14/06Vinyl chloride

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Description

  

  Verfahren zur     Suspensionspolymerisation    von     Vinylehlorid       Es ist bekannt,     Vinylehlorid    allein oder  in Mischung mit andern     Monomeren    nach dem  sogenannten      Suspensionspolymerisationsver-          fahren     mit     wasserunläslichen,    aber im Mono  meren löslichen Katalysatoren, wie     Benzoyl-          Peroxyd    oder     Laurylperoxyd,    und mit     Poly-          vinylalkohol    als.     Emulgator    in Gegenwart von  Wasser zu polymerisieren.

   Das nach diesem  Verfahren hergestellte     Polyvinylchlorid    oder  die entsprechenden     Mischpolymerisate    haben  unbefriedigende     Eigenschaften;    die     Plastifi-          zierbarkeit    der Produkte ist, besonders wenn.  die     Polymerisation.    bis zu hohen Umsätzen  durchgeführt wurde, schwierig, und ihre  Wärmestabilität ist ungenügend.  



  Es wurde gefunden, dass durch Verwen  dung einer geringen Menge     ionogener    Netz  mittel, wie zum     Beispiel    von Salzen von     Al-          karylsulfonsäuren,    von Salzen von sulfonier  ten     Estern        aliphatischer        Carbonsäuren,    von  Salzen von sulfonierten     Fettsäureestern,    von       Salzen    von     primären    Sulfaten sekundärer  Alkohole oder von Salzen von niedermoleku  laren Fettsäuren     (Kohlenstoffzahl    bis     10,)

      zu  sammen mit einem     teilacetylierten        Polyvinyl-          alkohol    als     Dispergierungsmittel    eine wesent  lich bessere     Verarbeitbarkeit    und     Wärmesta-          bilität    des in Wasser mit einem wasserunlös  lichen, im     Monomeren    löslichen Katalysator  nach dem     Suspensionspolymerisationsverfah-          ren    erhältlichen     Polyvinylchlorids    oder der         Vinylchloridmischpolymerisate    erzielt werden  kann.

   Man kann dann     Produkte    mit sehr klei  ner und     einheitlicher        Teilchengrösse        von.    etwa  0,1 bis     U,2,        mm0    erhalten.  



  Als Beispiele für die vorstehend genann  ten Gruppen von     ionogenen    Netzmitteln seien  genannt:  Als Salz einer     Alkarylsulfonsä,ure        diiso-          butylnaphthalinsulfonsaures        Natrium.     



  Als Salz     eines        sulfonierten    Esters einer       aliphatischen        Carbonsäure    die     Natriumsälze     der     Dioctyl-    und     Diisoamylsulfobernstein-          säureester.     



  Als .Salz eines primären Sulfates     eines     sekundären Alkohols die Verbindung der For  mel  
EMI0001.0064     
    Als     ,Salz    eines     sulfonierten        Fettsäureesters     das     Natriumsalz        eines    sulfonierten     Rieinol-          säureesters.     



  Als Salze von niedermolekularen Fettsäu  ren     (Kohlenstoffzahl        bis    10) das     Natriumsalz     des bei der Paraffinoxydation anfallenden  Vorlauf -     Fettsäuregemisehes    mit 7 bis     J.          C=Atomen.     



  Die zur     Plastifizierung    der erfindungsge  mäss erhaltenen     Polymerisate    erforderliche           Walzentemperatur        liegt        in    der Regel etwa 10        unter    der     Temperatur,    die zur     Plastifizierung     der ohne den     Netzmittelzusatz    hergestellten       Polymexisate    nötig ist.

   Der     Acetylgruppen-          gehalt    des     Polyvinylalkohols    kann in weiten  Grenzen schwanken;     Polyvinylalkohole    höhe  rer     Verseifungszahl,    zum Beispiel mit einer  solchen von 300, sind geeigneter als     Acety-          lierimgsprodukte        mit    einer     Verseifungszahl     von etwa 30.

   Es können auch Gemische von       Polyvinylalkoholen    verschiedener     Verseifungs-          zahlen    angewandt werden,  Die optimale Menge des     ionogenen        Netz-          mittels        hängt    von der     Verseifungszahl    des       Polyvinylalkohols    ab.

   Bei     Verwendung    von  Produkten mit geringer     Verseifungszahl    ver  wendet man     zweckmässig    weniger Netzmittel,  bei     Produkten    von hoher     Verseifungszahl          mehr.        Konzentrationen        von        0,0,5        bis        0,2        %          teilacetyliertem        Polyvinylalkohol    im     Wasser     sind     allgemein    am geeignetsten,

   bei höheren  Konzentrationen stört     das    Schäumen des An  satzes beim Entspannen, Die Konzentrationen  des     ionogenen        Netzmnttels    betragen bei Ein  satz eines     Polyvinylalkohols    mit einer     Versei-          fungszahl        100        zweckmässig        etwa        0,01        bis        0,1%;

       für     Polyvinylalkohol        mit    einer     Verseifungs-          zahl    von 300 sind im allgemeinen 0,05 bis       0,2        %        Netzmittel        am        zweckmässigsten.     



       Beispiel   <I>1</I>  In einen mit     Chrom-Nickelstahl    plattierten       Rührautoklaven    von 2 m3 Inhalt     werden          12,00    kg Wasser, 12 kg 10prozentige wässerige       Lösung        eines        teilacetylierten        Polyvinylalko-          hols    mit einer     Verseifungszahl    von 300,

       12i_kg     10prozentige     wässerige    Lösung von     diisobutyl.-          napUthalinsulfonsanrem    Natrium und 800 g       Benzoylperoxyd    gegeben. Nach     Entfernen    der  Luft durch Evakuieren oder Verdrängen.     mit     Stickstoff werden 600 kg     Vinylchlord    auf  einmal hinzugegeben, und bei     @5-0     wird bis  zum Druckabfall von etwa 7     at    auf 3,5     at    ge  rührt. Hierzu     sind    etwa 45     Stunden    erforder  lich.

   Sodann wird entspannt     und    das     Poly-          vinylchlorid    durch Schleudern oder Absaugen  von der Hauptmenge des Wassers befreit.  Wird das     Polymerisat,    zum Beispiel beim    Schleudern, noch     gewaschen,    so werden seine       elektrischen    Eigenschaften noch wesentlich  verbessert.

   Das erhaltene     Polyvinylchlorid    be  steht     aiu,    'Teilehen von     0,0'5    bis 0,25     mm0    mit  einem     K-Wert    von 70, während ein ohne Zu  satz von Netzmittel erhaltenes     Polymerisat     eine     Teilchengrösse    von 0,03 bis 0,7     mm0    auf  weist.

   Es lässt sieh mit oder ohne     Weich-          macherzusatz    bei einer um etwa 1'5  niedri  geren Temperatur     plastifizieren        als        ein        unter     den gleichen Bedingungen, aber ohne Zusatz  von     diisobutylna-phthalinsulfosaurem    Natrium  hergestelltes Produkt.         Beispiel   <I>2</I>  Das Verfahren des Beispiels 1 wird wie  derholt, wobei an .Stelle von     Benzoylperoxyd          Laurylperoxyd    in einer Menge von 400 g ver  wendet wird. Die     Polymerisation    ist in 30  Stunden beendet.

   Das     Polymerisat    zeichnet  sich durch leichte     Verarbeitbarkeit    und gute  Wärmestabilität aus, seine Teilchengrösse be  trägt 0,1 bis 0,2     mm0,    sein     K-Wert    72.  



  <I>Beispiel 3</I>  Die     Arbeitsweise    von Beispiel 1 wird wie  derholt, wobei als Katalysator 400 g     einer     Mischung von gleichen Teilen     2,4-Dichlor-          benzoylperoxyd    und     Dibutylphthalat        verwen-          det    werden.

   Die     Polymerisation        dauert    bis       ziun    Druckabfall auf 4     at    28     .Stunden.    Das       Polymerisat    besteht aus einheitlichen Teilchen  von     0',1    bis 0;2     mm0,    lässt sich     wie    dasjenige  vom Beispiel 1 leicht     plastifizieren    und hat  einen     K-Wert    von 71.  



       Beispiel     Der Versuch von Beispiel 1 wird wieder  holt, wobei an Stelle von     Benzoylperoxyd    als       wasserunlöslicher,    im     Monomeren    löslicher  Katalysator     400    g     Vorlauffettsäureperoxyd     der Formel     R-COOOCO    R mit einer     Koh-          lenstoffzahl    von 8 bis 16 und an Stelle des       Polyvinylalkohols    mit der     Verseifungszahl     300 die gleiche Menge     teilacetylierten        Poly-          vinylalkohols    mit der  <RTI  

   ID="0002.0149">   Verseifungszahl    100 ver  wendet werden. Man erhält ein     Polymerisat,     das sich sehr leicht verarbeiten lässt. Im Ge-           gensatz    dazu ist     ein    unter gleichen     Bedin:          gungen,    aber ohne Zusatz von     diisobutylnaph-          thalinsulfosaurem    Natrium gewonnenes     Poly-          vinylchlorid    viel schwerer     plastifizierbar    und  in anwendungstechnischer Hinsicht ungün  stiger.  



  <I>Beispiel 5</I>  Der Versuch von Beispiel 1 wird wieder  holt, wobei anstatt     diisobutylnaphthalinsulfo-          saures    Natrium dieselbe Menge vorlauffett  saures     Natrium    mit einer     Kohlenstoffzahl     von 7     verwendet    wird.     Zusätzlich    werden dem       Polymerisationsansatz    1,2 kg     Dichloräthylen     beigegeben. Die     Polymerisation    bei 50  dauert  35     Stunden;    das erhaltene     Polyvinylchlorid     lässt sich leicht     plastifizieren.     



  <I>Beispiel 6</I>  Entsprechend der     Arbeitsweise    von Bei  spiel 1 werden statt 600 kg     Vinylchlorid     300 kg     Vinylehlorid    und     200    kg     Vinylacetat     eingesetzt.     Das    erhaltene     Mischpolymerisat    ist  sehr     feinkörnig.  



  Process for the suspension polymerization of vinyl chloride It is known to use vinyl chloride alone or in a mixture with other monomers by the so-called suspension polymerization process with catalysts which are insoluble in water but soluble in the monomer, such as benzoyl peroxide or lauryl peroxide, and with polyvinyl alcohol as. Polymerize emulsifier in the presence of water.

   The polyvinyl chloride produced by this process or the corresponding copolymers have unsatisfactory properties; the plasticizability of the products is, especially if. the polymerization. has been carried out up to high conversions, is difficult and its heat stability is insufficient.



  It has been found that by using a small amount of ionic wetting agents, such as salts of alkarylsulfonic acids, salts of sulfonated esters of aliphatic carboxylic acids, salts of sulfonated fatty acid esters, salts of primary sulfates of secondary alcohols or of salts of low molecular weight fatty acids (carbon number up to 10)

      Together with a partially acetylated polyvinyl alcohol as a dispersing agent, a significantly better processability and heat stability of the polyvinyl chloride or vinyl chloride copolymers obtainable in water with a water-insoluble, monomer-soluble catalyst can be achieved by the suspension polymerization process.

   You can then products with a very small and uniform particle size of. about 0.1 to U.2, mm0 obtained.



  Examples of the above-mentioned groups of ionic wetting agents are: Sodium as a salt of an alkaryl sulfonic acid, ure diisobutylnaphthalenesulfonic acid.



  As the salt of a sulfonated ester of an aliphatic carboxylic acid, the sodium salts of the dioctyl and diisoamyl sulfosuccinic acid esters.



  As a salt of a primary sulfate of a secondary alcohol, the compound of the formula
EMI0001.0064
    As the salt of a sulfonated fatty acid ester, the sodium salt of a sulfonated triol acid ester.



  As salts of low molecular weight fatty acids (carbon number up to 10), the sodium salt of the first runnings from paraffin oxidation - Fettsäuregemisehes with 7 to J. C = atoms.



  The roller temperature required for plasticizing the polymers obtained according to the invention is generally about 10 below the temperature required for plasticizing the polymers produced without the addition of a wetting agent.

   The acetyl group content of the polyvinyl alcohol can vary within wide limits; Polyvinyl alcohols with a higher saponification number, for example with a saponification number of 300, are more suitable than acetylation products with a saponification number of about 30.

   Mixtures of polyvinyl alcohols with different saponification numbers can also be used. The optimum amount of ionic wetting agent depends on the saponification number of the polyvinyl alcohol.

   When using products with a low saponification number, it is advisable to use less wetting agent, and more for products with a high saponification number. Concentrations of 0.0.5 to 0.2% partially acetylated polyvinyl alcohol in the water are generally most suitable,

   at higher concentrations, foaming of the batch interferes with relaxation. When a polyvinyl alcohol with a saponification number of 100 is used, the concentrations of the ionic mesh are approximately 0.01 to 0.1%;

       for polyvinyl alcohol with a saponification number of 300, 0.05 to 0.2% wetting agents are generally most suitable.



       Example <I> 1 </I> 12.00 kg of water, 12 kg of 10 percent aqueous solution of a partially acetylated polyvinyl alcohol with a saponification number of 300 are placed in a stirred autoclave with a capacity of 2 m3 and is plated with chrome-nickel steel.

       12i_kg 10 percent aqueous solution of diisobutyl.- napUthalinsulfonsanrem sodium and 800 g of benzoyl peroxide. After removing the air by evacuation or displacement. 600 kg of vinyl chloride are added all at once with nitrogen, and at @ 5-0 the mixture is stirred until the pressure drops from about 7 at to 3.5 at. This takes about 45 hours.

   The pressure is then released and most of the water is removed from the polyvinyl chloride by centrifugation or suction. If the polymer is still washed, for example by spinning, its electrical properties will be significantly improved.

   The polyvinyl chloride obtained is aiu, 'parts from 0.0'5 to 0.25 mm0 with a K value of 70, while a polymer obtained without addition of wetting agent has a particle size of 0.03 to 0.7 mm0 .

   With or without the addition of plasticizers, it can be plasticized at a temperature about 1.5 times lower than a product produced under the same conditions, but without the addition of sodium diisobutylnaphthalenesulfonate. Example <I> 2 </I> The process of Example 1 is repeated, with lauryl peroxide being used in an amount of 400 g instead of benzoyl peroxide. The polymerization is completed in 30 hours.

   The polymer is distinguished by ease of processing and good thermal stability; its particle size is 0.1 to 0.2 mm, its K value 72.



  <I> Example 3 </I> The procedure of Example 1 is repeated, 400 g of a mixture of equal parts of 2,4-dichlorobenzoyl peroxide and dibutyl phthalate being used as the catalyst.

   The polymerization lasts until the pressure drops to 4 at 28 hours. The polymer consists of uniform particles from 0.1 to 0.2 mm0, can be easily plasticized like that of Example 1 and has a K value of 71.



       EXAMPLE The experiment from Example 1 is repeated, except that instead of benzoyl peroxide as the water-insoluble catalyst soluble in the monomer, 400 g of first-run fatty acid peroxide of the formula R-COOOCO R with a carbon number of 8 to 16 and instead of polyvinyl alcohol with a saponification number of 300 die the same amount of partially acetylated polyvinyl alcohol with <RTI

   ID = "0002.0149"> saponification number 100 can be used. A polymer is obtained which is very easy to process. In contrast, a polyvinyl chloride obtained under the same conditions, but without the addition of sodium diisobutylnaphthalene sulfonic acid, is much more difficult to plasticize and is less favorable in terms of application technology.



  <I> Example 5 </I> The experiment from Example 1 is repeated, but instead of diisobutylnaphthalenesulfonic acid sodium, the same amount of initial fatty acid sodium with a carbon number of 7 is used. In addition, 1.2 kg of dichloroethylene are added to the polymerization batch. The polymerization at 50 lasts 35 hours; the polyvinyl chloride obtained can easily be plasticized.



  <I> Example 6 </I> According to the procedure of Example 1, 300 kg vinyl chloride and 200 kg vinyl acetate are used instead of 600 kg vinyl chloride. The copolymer obtained is very fine-grained.

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH Verfahren zur Suspensionspolymerisation von Vinylchlorid in Wasser mit einem wasser unlöslichen, im Monomeren löslichen Kataly sator, dadurch gekennzeichnet, dass als Dis- pergierungsmittel ein teilacetylierter Poly- vinylalkohol zusammen mit einem ionogenen Netzmittel verwendet wird. UNTERANSPRÜCHE 1. PATENT CLAIM Process for the suspension polymerization of vinyl chloride in water with a water-insoluble, monomer-soluble catalyst, characterized in that a partially acetylated polyvinyl alcohol is used together with an ionic wetting agent as the dispersing agent. SUBCLAIMS 1. Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass man als ionogenes Netzmittel ein Salz einer Alkarylsulfonsäure verwendet. 2. Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass man als ionogenes Netzmittel ein Salz eines sulfonierten Esters einer aliphatischen Carbonsäure verwendet. 3. Process according to patent claim, characterized in that a salt of an alkarylsulfonic acid is used as the ionic wetting agent. 2. The method according to claim, characterized in that a salt of a sulfonated ester of an aliphatic carboxylic acid is used as the ionic wetting agent. 3. Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass man als iönogenes Netzmittel ein Salz eines sulfonierten Fett- säureesters verwendet. 4. Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass man als ionogenes Netzmittel ein Salz eines primären 'Sulfates eines sekundären Alkohols verwendet. Process according to patent claim, characterized in that a salt of a sulfonated fatty acid ester is used as the ionogenic wetting agent. 4. The method according to claim, characterized in that a salt of a primary 'sulfate of a secondary alcohol is used as the ionic wetting agent. 5. Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass man als ionogenes Netzmittel ein Salz einer niedermolekularen Fettsäure mit höchstens 10 gohlenstoffatomen verwendet. 6. Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass man Vinylchlorid im Gemisch mit andern Monomeren polymeri- siert. 5. The method according to claim, characterized in that a salt of a low molecular weight fatty acid with a maximum of 10 carbon atoms is used as the ionic wetting agent. 6. The method according to claim, characterized in that vinyl chloride is polymerized as a mixture with other monomers.
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