CH369287A - Verfahren zur Herstellung stabiler wässriger Polymerisatdispersionen - Google Patents

Verfahren zur Herstellung stabiler wässriger Polymerisatdispersionen

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CH369287A
CH369287A CH4606657A CH4606657A CH369287A CH 369287 A CH369287 A CH 369287A CH 4606657 A CH4606657 A CH 4606657A CH 4606657 A CH4606657 A CH 4606657A CH 369287 A CH369287 A CH 369287A
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CH
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sep
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polymer dispersions
aqueous polymer
stable aqueous
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Application number
CH4606657A
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English (en)
Inventor
Stark Walter Dr Ing Chem
Ursula Dr Stark-Rude
Original Assignee
Multorgan S A
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F2/00Processes of polymerisation
    • C08F2/12Polymerisation in non-solvents
    • C08F2/16Aqueous medium
    • C08F2/22Emulsion polymerisation

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)

Description


  



  Verfahren zur Herstellung stabiler wässriger   Polymerisatdispersionen   
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung stabiler wässriger Polymerisatdispersionen, deren Teilchengrösse   vorausbe-      stimmbar    ist und im Bereich von 0, 05 bis 2 Mikron liegt, durch Polymerisation von monomeren,   unge-      sättigten    Verbindungen der Formel
H2C = CYR, wobei R einen Alkyl-, Acyloxy-,   Carboxyalkyl-,    Aryl-, Alkoxy-, Cycloalkylrest, ein Halogen oder Wasserstoff und Y ein Halogen oder Wasserstoff bedeuten, in wässrigem Medium.



   Es is bekannt, dass man zur Herstellung von Dispersionen, z. B. Emulsionen, hochmolekularer Substanzen die Polymerisation z. B. der Vinylverbin  dungen    in wässriger Lösung von oberflächenaktiven Emulgatoren oder Verdickungsmitteln, wie Polyvinylalkohol, Polyacrylsäuren usw. durchführen kann. Die daraus resultierenden Emulsionspolymerisate haben Eigenschaften, die z. T. aus der zufälligen   Rührwir-    kung bzw. anderer zufälliger Reaktionsbedingungen abhängen. In keinem Falle konnte aber zum   vorn-    herein die Partikelgrösse und Form, die Stabilität der Emulsionen, die Thixotropie, das Filmbildungsvermögen, die Viskosität und gewisse für die Applikation nötigen physikalischen Eigenschaften bestimmt oder errechnet werden.



   Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass man spätestens im Laufe der Poly  merisation    mindestens eine solche nicht   polymerisier-    bare Substanz zusetzt, die die spezifische Grenz  flächenspannung    innere   Phase/äussere    Phase erhöht.



   Es wurde gefunden, dass die Dispersionen   wesent-      lich    verbessert werden, wenn man zu Beginn oder im Laufe der Polymerisation eine nicht polymerisierbare Substanz zufügt, die die spezifische Grenzflächenspannung innere   Phase/äussere    Phase je nach den gewünschten Applikationen erhöht, anstatt, wie   üb-    licherweise, erniedrigt.



   Vorzugsweise werden solche Substanzen verwendet, die keine die Polymerisation beeinträchtigenden Eigenschaften haben, also keine reaktionsfähige oder die Polymerisation hindernde Gruppen besitzen.



   Die Wahl dieser nicht polymerisierbaren, die Teil  cheneigenschaften beeinflussenden Substanzen    kann sich nach dem zu erzielenden   Filmbildevermögen    richten bzw. den damit in Relation stehenden Eigenschaften der Dispersionen, die Menge nach der ge  wünschten    Partikelgrösse, Stabilität, Viskosität und Verteilung. Als geeignete Substanzen, die diesen Anforderungen entsprechen, seien genannt   :    gesättigte Fettalkohole und andere ein-oder mehrwertige was  serunlösliche    Alkohole oder Polyalkohole, Äther, Ester ein-oder mehrwertiger Säuren mit ein-oder mehrwertigen Alkoholen oder Polyalkoholen. Als Beispiele seien vermerkt : Polyglykolsuccinat, Dodecylborat,   Athylenglykoloster    der Terephthalsäure u. a. mehr.



   An einem Beispiel soll der Wert und die Applikation dieser Erfindung dargelegt werden :
Für einen synthetischen Leim auf der Basis von Polyvinylacetat wird eine   unmodifizierte    Dispersion gewünscht, die eine Stabilität besitzt, so dass in   Seiger Verdünnung    innert 24 Stunden höchstens   5  /o des Festkörpers    absitzen. Es wird eine Anfangshaftfestigkeit bei der Verleimung nach DIN von 7 kg/cm2 innert 5 Minuten verlangt, ferner eine offene Zeit von etwa 10 Minuten auf Fichtenholz.



  Die Ladung der Partikel soll nichtionisch sein und die Partikel einzeln, das heisst nicht agglomeriert.



   Nach der aus dem Stokeschen Gesetz   abge-      leiteten    Formel findet man für die erste der   obge-    nannten   Konditionen    eine Partikelgrösse von 0, 6 Mikron (für   frelschwcbende    Einzelpartikel) im Mittel. 



  Diesen Wert zusammen eingetragen mit den übrigen verlangten Grössen in die Formel für Filmbildungsvermögen nach   FrenLel    ergibt, nach Einsetzung des   Viskositätskoeffizienten    des Polymeren (aus Vorversuchen bei gleichen übrigen Versuchsbedingungen ermittelt) eine verlangte Oberflächenspannung, welcher einige Substanzen annähernd gerecht werden. Aus   Beschaffungsgründen    wird von diesen Cetylalkohol gewählt. Nachdem die Partikelgrösse bekannt ist, lässt sich auch die zu verwendende Menge an Cetylalkohol berechnen.

   Unter der Voraussetzung, dass jedes Polyvinylacetat-Partikel in der Dispersion von einem   Monofilm    aus Cetylalkohol umgeben wird, errechnet sich die Gesamtzahl der Partikel auf 8,   8-10t5/kg,    die Oberfläche des Monofilms auf   10-10Sm9/kg,    die Menge Cetylalkohol auf etwa 8 Milliäquivalent pro 100 Teile Polymer. Aus diesen Zahlen ergibt sich nach Einsetzen der empirisch festgelegten Korrekturen folgendes Beispiel.



   Beispiel
2000 Teile eines   5    igen hochmolekularen Polyvinylalkohols in Wasser werden auf 50 C erwärmt und 37 Teile technisch reiner Cetylalkohol zugefügt.



  Die Umdrehungszahl des Rührwerkes wird so weit erhöht, dass eine gleichmässige feine Verteilung der Schmelze entsteht. Dann werden die Katalysatoren zugesetzt und die Polymerisation durch kontinuierlichen Zusatz von Vinylacetat nach bekannter Art durchgeführt. Die fertige   Polyvinylacetatdispersion    zeigt folgende Eigenschaften :
Partikelgrössen :
0, 5 bis 0, 75 Mikron
Verteilungsmittel 0, 6 ;
Absetzgrad in 5   figer    Verdünnung :
4,   8 /n    in 24 Stunden ;
Offene Zeit (Aufstrich auf Fichte) :
11 Minuten (die Zeit, während der der Kleb stoff an seiner Oberfläche noch klebrig ist, das heisst noch keinen Film gebildet hat, son dern noch   offen   ist) ;
Anfangsfestigkeit auf Fichte nach DIN :

  
7 bis   8      kg/CM2 nach    5 Minuten (Holzfeuchte
7-8"/o, relative Luftfeuchtigkeit 60   11/9,    Raum temperatur   20@C)    ;
Viskosität nach Drage :
1, 2 105 cP.



   Die spezifische Grenzflächenspannung innere   Phase/äussere    Phase gemäss Beispiel wurde um das   1,    7fache erhöht.



   Wird die Polymerisation gemäss Beispiel unter Weglassung von Cetylalkohol vorgenommen, so erhöhen sich, wie aus der nachstehenden Tabelle zu entnehmen ist, Partikelgrösse und Absetzgrade,   wäh-    rend sich die offene Zeit verkürzt.



   Die Versuche sind auch mit Polyglykolsuccinat ausgeführt worden ; die Grenzflächenspannung innere   Phase/äussere    Phase würde mit diesem Zusatz um das   l,    9fache erhöht.



  Polymerisation gemäss Beispiel mit 37 Teilen der relativen Zusätze :
EMI2.1     

  <SEP>    1 <SEP> Cetylalkohol <SEP> 1 <SEP> Polyglykolsuccinat <SEP> 1 <SEP> ohne    <SEP> Zusatz
<tb> Partikelgrösse <SEP> 0, <SEP> 5-0, <SEP> 75 <SEP> Mikron <SEP> 0, <SEP> 3-0, <SEP> 5 <SEP> Mikron <SEP> 2, <SEP> 0-5, <SEP> 0 <SEP> Mikron
<tb> Absetzgrad <SEP> 4, <SEP>    8 <SEP>  /o-/24 <SEP> Std. <SEP> 4 <SEP>  /a <SEP> 52 <SEP>  /o    <SEP> 
<tb> offene <SEP> Zeit <SEP> 11 <SEP> Minuten <SEP> 13 <SEP> Minuten <SEP> 4 <SEP> Minuten
<tb> Anfangsfestigkeit <SEP> 7-8 <SEP>    kg/cm2 <SEP> 14 <SEP> kg/cm  <SEP> 0-4 <SEP> kg, <SEP> 9cm-    <SEP> 
<tb> Viskosität <SEP> 1, <SEP>    2-lOcPl, <SEP> 8. <SEP> 105cP0, <SEP> 6-l <SEP> 05 <SEP> cP    <SEP> 
<tb>  <SEP> (nach <SEP> Drage)
<tb>

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH Verfahren zur Herstellung stabiler wässriger Polymerisatdispersionen, deren Teilchengrösse vorausbestimmbar ist und im Bereich von 0, 05 bis 2 Mikron liegt, durch Polymerisation von monomeren, unge sättigten Verbindungen der Formel HC = CYR, wobei R einen Alkyl-, Acyloxy-, Carboxyalkyl-, Aryl-, Alkoxy-, Cycloalkylrest, ein Halogen oder Wasserstoff und Y ein Halogen oder Wasserstoff bedeuten, in wässrigem Medium, dadurch gekennzeichnet, dass man spätestens im Laufe der Polymerisation mindestens eine solche nicht polymerisierbare Substanz zusetzt, die die spezifische Grenzflächenspannung innere Phase/äussere Phase erhöht.
    UNTERANSPRUCH Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass man als nicht polymerisierbare Substanz eine in Wasser schwer-oder unlösbare Substanz verwendet, und zwar einen gesättigten ein-bzw. mehrwertigen Alkohol, einen Äther oder einen Ester einer ein-bzw. mehrwertigen Säure mit einem ein-bzw. mehrwertigen Alkohol.
CH4606657A 1957-05-14 1957-05-14 Verfahren zur Herstellung stabiler wässriger Polymerisatdispersionen CH369287A (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0709400A3 (de) * 1994-10-28 1996-06-05 Eastman Kodak Co

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