CS236237B1 - Process for emulsion polymerization or copolymerization of unsaturated monomers - Google Patents
Process for emulsion polymerization or copolymerization of unsaturated monomers Download PDFInfo
- Publication number
- CS236237B1 CS236237B1 CS759183A CS759183A CS236237B1 CS 236237 B1 CS236237 B1 CS 236237B1 CS 759183 A CS759183 A CS 759183A CS 759183 A CS759183 A CS 759183A CS 236237 B1 CS236237 B1 CS 236237B1
- Authority
- CS
- Czechoslovakia
- Prior art keywords
- emulsion
- monomers
- polymerization
- mixture
- water
- Prior art date
Links
Landscapes
- Polymerisation Methods In General (AREA)
Abstract
Zvýšení polymerační rychlosti a zvýšení konverze monomerů při přípravě vodných disperzí emulzní jaolymerací nenasycených monomerů se dosáhne tak, že se směs monomerů, vody a povrchově aktivních látek nebo emulze připravené z těchto složek nejprvé podrobí v atmosféře inertního plynu intenzivnímu míchání se specifikovanou intenzitou příkonu energie a při specifikovaném smykovém napětí, potom se za stálého míchání o podstatně nižší intenzitě přidá ke vzniklé emulzi roztok iniciátoru a připadne urychlovače nebo regulátoru mol. hmotnosti konečného polymeru nebo kopolymérů a reakční směs se vyhřeje na teplotu 25 až 97 °C, při níž se udržuje po dobu 1 až 5 hodin.An increase in the polymerization rate and an increase in the conversion of monomers in the preparation of aqueous dispersions by emulsion polymerization of unsaturated monomers is achieved by first subjecting the mixture of monomers, water and surfactants or an emulsion prepared from these components to intensive mixing in an inert gas atmosphere with a specified energy input intensity and at a specified shear stress, then, with constant stirring at a significantly lower intensity, a solution of the initiator and, if applicable, an accelerator or a regulator of the molecular weight of the final polymer or copolymers is added to the resulting emulsion and the reaction mixture is heated to a temperature of 25 to 97 °C, at which it is maintained for 1 to 5 hours.
Description
Vynález se týká způsobu provádění emulzní polymerace a kopolymerace nenasycených monomerů ve vodném prostředí·The present invention relates to a process for carrying out emulsion polymerization and copolymerization of unsaturated monomers in an aqueous medium.
V současné době se pro přípravu vodných disperzí v podstatě užívají dva hlavní způsoby, redoxní a refluxní. Jednotlivé postupy se od sebe odlišují iniciačními systémy, emulgačními systémy, teplotním režimem, pH polymerační směsi atd.Presently, two major methods are used to prepare aqueous dispersions, redox and reflux. The different procedures differ from each other in initiation systems, emulsifying systems, temperature regime, pH of polymerization mixture, etc.
Tyto postupy je možno dále dělit na šaržové jedno- nebo více stupňové^olokontinuální, popřípadě kontinuální· Přehledně jsou příklady jednotlivých variant technologických postupů uvedeny v monografii Sňupárek J., Formánek L·: Vodné disperze syntetických polymerů, SNTL, Praha 1979, str· 91 až 96· Většina technologických postupů pro emulzní polymeraci a kopolymeraci nenasycených monomerů je předmětem řady patentů, šaržové postupy, např. brit. pat. 573 333, polokontinuální čs. pat. č® 145 658 to.akkuktuM&g** kontinuální např. pat. NSR č. 1 137 216. Kromě toho existují i četné publikace, uvádějící i výsledky sledování průběhu vlastního polymeračního procesu ve vodné emulzi monomerů, např. velikosti částic emulzí při různé intenzitě míchání (Durdil P., Ludvík M., Šteidl H.: Dynamika emulgace v přítomnosti neionogenních emulgátorů, CHISA, Mar. Lázně, 1982), růstu částic při diskontinální emulzní polymeraci (Lichti G., Gilbert R. G., Napper D. H.:J. Polymer Sci. (PCHE) 19. 1981, č. 4, str.These processes can be further subdivided into batch one- or multi-step olocontinuous or continuous processes. For a summary, examples of individual process variants are given in the monograph Sňupárek J., Formánek L. Most processes for emulsion polymerization and copolymerization of unsaturated monomers are the subject of a number of patents, batch processes, eg brit. U.S. Pat. 573 333, semicontinuous MS. U.S. Pat. 145,658 to " continuous " e.g. In addition, there are numerous publications showing the results of monitoring the polymerization process itself in an aqueous emulsion of monomers, such as emulsion particle size at different agitation intensities (Durdil P., Ludvík M., Šteidl H .: Dynamics emulsification in the presence of non-ionic emulsifiers, CHISA, Mar. Lázně, 1982), particle growth in discontinuous emulsion polymerization (Lichti G., Gilbert RG, Napper DH: J. Polymer Sci. (PCHE) 19, 1981, No. 4, p.
925 - 958) apod. Společnou nevýhodou uvedených postupů je poměrně nízká polymerační rychlost a z ní vyplývající dlouhá doba polymerace nutná k dovedení reakce až do 100% konverze.925 - 958) and the like. A common disadvantage of these processes is the relatively low polymerization rate and the resulting long polymerization time required to conduct the reaction up to 100% conversion.
236 237236 237
Tento problém řeší předložený vynález, jehož předmětem je způsob emulzní polymerace nebo kopolymerace nenasycených .monomerů ve vodě s obsahem aktivních látek, s výhodou vodné emulze připravené mícháním směsi monomerů, vody a povrchově aktivních látek s intenzitou 5· 10”^ až 1.1O”2 kW.nf^.s“** při smykovém napětí' 1·10 až 5·1θ N.m , v přítomnosti po lymeračních iniciátorů a případně látek ovlivňujících konečné vlastnosti produktu· Podstata vynálezu spočívá v tom, že směs monomerů, vody a povrchově aktivních látek nebo emulze připravená z těchto složek se nejprve podrobí po dobu 0,1 až 300 s v atmosféře inertního plynu intenzivnímu míchání při intenzitě příkonu energie 1,0 až 3.10 kW.m .s“ a při z z smykovém napětí 10 až 100 N.m · Potom se za stálého míchání s intenzitou pod 1.10 kW.m přidá k této emulzi roztok iniciátoru a případně urychlovače nebo regulátoru mol. hmotnosti konečného.polymeru nebo kopolymeru a reakční směs se vyhřeje na teplotu 25 až 97 °C, při níž se udržuje po dobu 1 až 5 h.This problem is solved by the present invention, which relates to a process for emulsion polymerization or copolymerization of unsaturated monomers in water containing active substances, preferably aqueous emulsions prepared by mixing a mixture of monomers, water and surfactants with an intensity of 5 · 10 10 ^ ^ až 1.1OO ”” 2. kW.nf ^ .s “** at a shear stress of 1 · 10 to 5 · 1θ Nm, in the presence of polymerization initiators and optionally substances affecting the final product properties · The essence of the invention is that a mixture of monomers, water and surfactants or an emulsion prepared from these constituents is first subjected to an intensive stirring at an energy input intensity of 1.0 to 3.10 kW.m · s ”for 0.1 to 300 s in an inert gas atmosphere and at a zz shear stress of 10 to 100 Nm · of continuous stirring, with an intensity below 1.10 kW.m, add to this emulsion a solution of an initiator and optionally an accelerator or mole regulator. weight of the final polymer or copolymer and the reaction mixture is heated to a temperature of 25 to 97 ° C, where it is maintained for 1 to 5 h.
Předností způsobu podle tohoto vynálezu je především zvýšení polymerační rychlosti systému až,na dvojnásobek ve srovnání s doposud známými postupy polymerace. Toho je možné využít jak při diskontinálním, tak i při semikontinuálním, popřípadě kontinuálním způsobu přípravy disperzí. Při semikontinuálním způsobu vedení emulzní polymerace se dosahuje o 10 až 20 % vyšší konverze než u postupů dosavadních při stejné rychlosti dávkování složek a při stejných teplotních podmínkách polymerace. Navíc je možné v tepelně izolovaném systému při diskontinuálním vedení polymerace a při vhodném poměru monomerů a vody dosáhnout téměř 100£? konverze monomerů bez potřeby počátečního zvýšení teploty systé mu z vnějších zdrojů a bez dodatečného zahřátí disperze před úplným dokončením polymerace obvykle na teplotu 80 až 95 °C· Tyto výhody platí i pro polymeraci v průtočných míchaných reaktorech.The advantage of the process according to the invention is, in particular, an increase in the polymerization rate of the system up to twice as much as the previously known polymerization processes. This can be used in both the discontinuous and semi-continuous or continuous processes for preparing dispersions. In the semi-continuous process of conducting emulsion polymerization, a conversion of 10 to 20% higher than that of the prior art processes at the same component feed rate and polymerization temperature conditions is achieved. In addition, in a thermally insulated system, with a continuous polymerization run and a suitable monomer / water ratio, nearly 100% can be achieved. Conversion of monomers without the need for an initial increase in system temperature from external sources and without additional heating of the dispersion before the polymerization is complete, typically to a temperature of 80 to 95 ° C. These advantages also apply to polymerization in flow-through stirred reactors.
236 237236 237
Emulzní polymerací nebo kopolymerací vedenou způsobem podle vynálezu lze jako monomery zpracovávat všechny nenasycené sloučeniny s vinylickou dvojnou vazbou, především styren a jeho deriváty, kyselinu akrylovou a methakrylovou a jejich běžně používané deriváty, např. estery, hydroxyestery, amidy, N-substituované amidy, nitrily apod., vinylagatát, alkylvinylethery, případně ještě i jiné vinylické monomery, dále kyselinu maleinovou, fumarovou a jejich deriváty aj.All unsaturated compounds with vinyl double bond, especially styrene and its derivatives, acrylic and methacrylic acid and their commonly used derivatives such as esters, hydroxyesters, amides, N-substituted amides, nitriles can be processed as monomers by emulsion polymerization or copolymerization according to the process of the invention. and the like, vinylagatate, alkyl vinyl ethers, optionally other vinyl monomers, maleic acid, fumaric acid and derivatives thereof, etc.
Získané vodné disperze syntetických polymerů a kopolymerů slouží k přípravě vodou ředitelných nátěrových hmot, lepidél, tmelů a vyrovnávacích hmot, syntetických omítkovin a polymer-cementových malt, jako pojivá pro úpravu textilních materiálů, koberců, minerálních vláken, papíru, usní a v celé řadě dalších oborů.The obtained aqueous dispersions of synthetic polymers and copolymers are used for the preparation of water-based paints, adhesives, sealants and leveling materials, synthetic plasters and polymer-cement mortars, as binders for the treatment of textile materials, carpets, mineral fibers, paper, leather and many others fields.
Příklad 1Example 1
Do reakční baňky velikosti 1 1 se naváží 281 g styrenu, 15 g kyseliny akrylové, 587 g vody, 27 g monooktylsulfojantaranu sodného (Disponil SUS 87, 30 % hmot. aktivní látky) a 2 g hydroxymethylcelulosy. Tato směs se při teplotě 20 °C míchá 120 s turbinovým míchadlem s intenzitou měrného příkonu do systému 9,6 kW.m .s a při smykovém napětí na rotoru míchadla 65 N.m · Během míchání se do banky uvádí inertní plyn (dusík). Po skončení této přípravy emulze se tato ohřeje na 30 C a do reakční banky se přidá 10 ml roztoku persíranu amonného o koncentraci 1,1 % hmot. a 10 ml roztoku pyrosiřičitanu sodného o koncentraci 5,6 % hmot. Reakční baňka se tepelně izoluje a reakční směsí se míchá s intenzitou 1,5.10 * kWim .s . Reakční teplota stoupá s časem. Její průběh znázorňuje na obr. 1 křivka A. Průběh konverze monomerů znázorňuje na obr. 2 křivka A, průběh reakční rychlosti znázorňuje na obr. 3 křivka A.Weigh 281 g of styrene, 15 g of acrylic acid, 587 g of water, 27 g of sodium monooctylsulfosuccinate (Disponil SUS 87, 30% by weight of the active substance) and 2 g of hydroxymethylcellulose into a 1 L reaction flask. This mixture is stirred at 120C with a turbine mixer with a specific power input to the system of 9.6 kW.m.s and a shear stress on the stirrer rotor of 65 N.m · Inert gas (nitrogen) is introduced into the flask. Upon completion of this emulsion preparation, the emulsion is heated to 30 DEG C. and 10 ml of a 1.1% by weight ammonium persulphate solution are added to the reaction flask. and 10 ml of 5.6% sodium pyrosulfite solution. The reaction flask was thermally insulated and stirred with an intensity of 1.5 * 10 < 6 > kW / sec. The reaction temperature rises with time. The course of the monomer conversion is shown in Figure 2 by the curve A, the course of the reaction rate is shown in Figure 3 by the curve A.
236 237236 237
Pro porovnání se provede stejný pokus, ale emulze monomerů se připraví běžným způsobem, tj· při použití vrtulového míchadla s celkovou intenzitou příkonu energie 6.10**^kW.m^.s' při smykovém napětí 9.10 N.m Průběh teploty konverze a rychlosti polymerace znázorňují na obr. 1, 2, 3 křivky B.For comparison, the same experiment is carried out, but the monomer emulsions are prepared in a conventional manner, i.e. using a propeller mixer with a total energy input of 6.10 ** ^ kW.m ^ .s' at a shear stress of 9.10 Nm. Fig. 1, 2, 3 of curve B.
Příklad 2Example 2
Do prvního zásobníku opatřeného vrtulovým míchadlem a přívodem inertního plynu se naváží 400 hmot· dílů vody,400 parts by weight of water are weighed into a first container equipped with a propeller stirrer and an inert gas inlet,
12,5 hmot. dílů alkylpolyethylenglykolethersulfátu sodného (Etoxon EPA, 34 % hmot. aktivní látky), 32 hmot. dílů kondenzačního produktu 1 molu nonylfenolu s 9 moly ethylenoxidu,12.5 wt. 32 parts by weight of sodium alkyl polyethylene glycol ether sulfate (Etoxone EPA, 34% by weight of active ingredient); parts of the condensation product of 1 mole of nonylphenol with 9 moles of ethylene oxide,
380 hmot. dílů styrenu, 345 hmot. dílů butylakrylátu a 24 hmot.380 wt. parts of styrene, 345 wt. parts of butyl acrylate and 24 wt.
dílů kyseliny akrylové. Poté se uvede v činnost míchadlo, kter· -3 -3 —1 ré pracuje s intenzitou 4.10 kW.m .s po dobu 10 min., čímž se připraví tzv./^mMzeXe^ato se pak dávkovacíra čerpadlem během 60 následujících minut přečerpá přes kontinuální míchaný druhý zásobník opatřený turbinovým míchadlem s ce]k>vou intenzitou příkonu do systému 2,5.10 kW.m .s , pracujícím při smykovém napětí 20 N.m , při průměrné době zdržení eraulze v tomto zásobníku 10 s do polymeračního reaktoru. Tento druhý zásobník je také opatřen přívodem inertního plynu. Do polymeračního reaktoru opatřeného zpětným chladičem a přívodem inertního plynu se předem naváží 140 hmot. dílů vody, 2,3 hmot. dílu výše zmíněného anionaktivního emulgátoru a 4 hmot. díly pyrosiřicitanu sodného. Obsah tohoto reaktoru se vyhřeje na teplotu 70 °C a během dávkování emulze udržuje. Současně s dávkováním emulze se do reaktoru dávkuje roztok 4 hmot. dílů persíranu amonného ve 36 hmot. dílech vody. Během tohoto dávkování se směs míchá nízkoobrátkovým míchadlem. Po skončení přidávání emulze, tj. 60 min. od počátku dávkování, se obsah reaktoru zahřeje na 95 °C a ponechá při této teplotě 1 h. Pak se ochladí na teplotu 30 až 40 °C. Průběh konverze monomerů během této polymerace znázorňuje na obr. 4 -křivka A.parts of acrylic acid. The agitator is then operated, which is operated at a rate of 4.10 kW.m.s for 10 min., To prepare the so-called / mmzeX e ^, which is then dispensed by the pump within 60 consecutive minutes. it pumped through a continuous stirred second tank equipped with a turbine mixer with a total power input to the system of 2.5.10 kW.m.s, operating at a shear stress of 20 Nm, with an average residence time of eraulsion in this tank of 10 s to the polymerization reactor. This second container is also provided with an inert gas supply. Pre-weighed 140 wt.% Into a polymerization reactor equipped with a reflux condenser and an inert gas inlet. parts of water, 2.3 wt. 4 parts by weight of the aforementioned anionic emulsifier; parts of sodium pyrosulfite. The contents of this reactor are heated to a temperature of 70 ° C and maintained during emulsion dosing. Simultaneously with the emulsion dosing, a 4 wt. parts of ammonium persulfate in 36 wt. parts of water. During this dosing, the mixture is stirred with a low-speed stirrer. After completion of the emulsion addition, i.e. 60 min. from the start of dosing, the contents of the reactor are heated to 95 ° C and left at this temperature for 1 hour. Then it is cooled to a temperature of 30 to 40 ° C. The course of the monomer conversion during this polymerization is shown in Figure 4 by curve A.
236 237236 237
V porovnání s tímto průběhem se provede stejný pokus s tím rozdílem, že dávkovacím čerpadlem se dávkuje emulze přímo do polymeračního reaktoru. Průběh konverze monomerů za těchto podmínek znázorňuje na obr. 4 křivka B.Compared to this process, the same experiment is performed except that the emulsion pump is dosed directly into the polymerization reactor. The course of the monomer conversion under these conditions is shown in Figure 4 by curve B.
Příklad 3Example 3
Použije se neupravená emulze z příkladu 2, která se vysokotlakým čerpadlem (tlak 20 MPa) vhání do emulgační trys ky, kde při tečném napětí 100 N.m vzniká upravená emulze, která se dále zpracuje stejným způsobem jako v příkladu 2, Průběh konverze při této následující emulzní kopolymeraci znázorňuje obr. 4, křivka C.An untreated emulsion of Example 2 is used which is injected into the emulsifier nozzle by a high-pressure pump (20 MPa pressure) where a modified emulsion is produced at a tangential stress of 100 Nm, and further processed in the same manner as in Example 2. The copolymerization is shown in Figure 4, curve C.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CS759183A CS236237B1 (en) | 1983-10-17 | 1983-10-17 | Process for emulsion polymerization or copolymerization of unsaturated monomers |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CS759183A CS236237B1 (en) | 1983-10-17 | 1983-10-17 | Process for emulsion polymerization or copolymerization of unsaturated monomers |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CS236237B1 true CS236237B1 (en) | 1985-05-15 |
Family
ID=5425376
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CS759183A CS236237B1 (en) | 1983-10-17 | 1983-10-17 | Process for emulsion polymerization or copolymerization of unsaturated monomers |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CS (1) | CS236237B1 (en) |
-
1983
- 1983-10-17 CS CS759183A patent/CS236237B1/en unknown
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5264530A (en) | Process of polymerization in an aqueous system | |
| DE1240286B (en) | Process for the continuous emulsion polymerization of olefinically unsaturated compounds | |
| EP0767180B1 (en) | Low VOC emulsion | |
| US4250050A (en) | Sulfosuccinate emulsifiers | |
| EP0188721A1 (en) | Inverse emulsion polymers with improved incorporation of diallyldimethylammonium chloride | |
| JPS6369535A (en) | Water in oil type emulsion and its production | |
| CN101484474B (en) | Process for preparing aqueous vinyl ester dispersions | |
| JPH0425282B2 (en) | ||
| AU735802B2 (en) | Process for the preparation of macromers | |
| DE3712265C2 (en) | ||
| EP1054020B1 (en) | Process for preparing polymers | |
| US5629395A (en) | Process for producing cross-linked polymer containing carboxyl group | |
| US4997893A (en) | Graft copolymers, a process for their preparation and their use | |
| AU1486988A (en) | Pyrrolidonyl acrylate block polymers | |
| CS236237B1 (en) | Process for emulsion polymerization or copolymerization of unsaturated monomers | |
| US4640954A (en) | Polymer suspension containing a water-soluble polymer suspended in an oil phase | |
| US20060229369A1 (en) | Use of 2-hydroxy-2-sulfinato acetic acid or the salts thereof as an initiator in w/o emulsions | |
| CA2085841C (en) | Process for the preparation of large-particle, aqueous plastic dispersions | |
| JPS58157801A (en) | Manufacture of water-in-oil emulsion of water-soluble polymer | |
| DE60207250D1 (en) | PROCESS FOR PREPARING AQUEOUS POLYMER DISPERSIONS | |
| JPS59170103A (en) | Improved manufacture of water-in-oil emulsion of polymer | |
| EP0074661A2 (en) | Process for producing a polymer water-in-oil emulsion | |
| KR101927789B1 (en) | Extended surfactant for emulsion polymerization | |
| JPH07109360A (en) | Production of resin emulsion | |
| WO2001014427A1 (en) | Preparation of hydrophilic polymers by a method of polymerization in an inverse emulsion |