DD202880A1

DD202880A1 - Verfahren zur verteilung von vinylchlorid in wasser

Info

Publication number: DD202880A1
Application number: DD23169281A
Authority: DD
Inventors: Harald Schirge; Roland Schlegel; Bernhard Tippelt; Volker Kiesel
Original assignee: Buna Chem Werke Veb
Priority date: 1981-07-13
Filing date: 1981-07-13
Publication date: 1983-10-05
Also published as: DD202880B1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verteilung von Vinylchlorid in Wasser zum Zwecke der Polymerisation unter Verwendung bekannter Emulgatorkombinationen in Mengen von 0,2 bis 0,3 Masse-%,bekannten makromolekularen Dispergatorkombinationen in Mengen von 0,02 bis 0,2 Masse-% bezogen auf die eingesetzte Vinylchloridmenge sowie bekannten Initiatorsystemen mit Monomeranteilen < gleich 60 % zur Gewinnung von Polymeren mit verbesserten anwendungstechnischen Eigenschaften. Dabei wird die Verteilung durchgefuehrt, indem eine VC-Wasser-Mischung, die VC in Form von Troepfchen einer Groesse von 10 bis 100 mym enthaelt, einer aus mehreren Stufen bestehenden Homogenisierstrecke zugefuehrt wird,wobei der Anfangsdruck von 2,0 bis 30 MPa von Stufe zu Stufe auf 10 bis 50 % verringert wird, als Homogenisator ein System hintereinandergeschalteter Ringspalte oder Duesen verwendet wird, der Druck von Stufe zu Stufe vorzugsweise auf 20-30 % verringert wird, wobei als Hilfsmittel zur Stabilisierung der VC-Troepfchen in der waessrigen Phase Stabilisatoren in einer Menge unterhalb der kritischen Micellkonzentration vorgelegt werden und die restlichen Mengen an oberflaechenaktiven Polymerisationshilfsstoffen im Bereich der ersten bzw.aller Stufen der Homogenisierstrecke zudosiert werden.

Description

Titel der Erfindung

Verfahren zur Verteilung von Vinylchlorid in Wasser

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfinduny betrifft ein Verfahren zur Verteilung von Vinylchlorid in Wasser zum Zwecke der Polymerisation unter Verwendung bekannter Emulyator kombinationen in Menyen von 0,2 bis 3,0 Maese-%₄ bekannten makromolekularen Dispergatorkombinationen in Mengen von 0,02 bis 0,2 Masse-%, bezogen auf die eingesetzte Vinyl- chloridmenye sowie bekannten .Initiatorsystemen.

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Ch a r a k t e r i s t i k d er be l< a η η ten _ t β c_h n_is_

Es sind Verfahren zur Polymerisation von Vinylchlorid bekannt, die die stabile Verteilung von Vinylchlorid in Wasser erfordern. Zu diesem Zweck wird das Vinyl chlorid (VC) mittels Rühren unter Verwendung von Emulgatoren oder Dispergatoren in der wäßrigen Phase verteilt. Es ist auch bekannt, zur Verteilung des VC in der wäßrigen Phase Düsen bzw. Düsensysteme zu verwenden. Da die Tröpfchengrößen des VC und damit die daraus gebildeten PVC-Teilchen die anwendungs technischen Eigenschaften mitbestimmen, sind diese von großer Bedeutung für die VC-Polymerisation. So ist bekannt, zur Herstellung von Polyvinylchlorid, das zur Bereitung von Plastisolen geeignet ist, alle für die Polymerisation benötigten Einsatzstoffe über eine Düse in den Reaktor, der die wäßrige Phase ent - hält, einzufahren (DE-OS 1795371).

Es ist auch bekannt, die ReaktionsmischunQ mit einer Pumpe solange im Kreislauf zu fahren, bis eine aus reichende Verteilung des VC in der wäßrigen Phase erreicht ist (BE-PS 561492).

Beide Verfahren haben den Nachteil, daß die Verteilung des VC in der wäßrigen Phase nur mit einer kurzzei tigen Stabilität der VC-Wasser-Mischung möglich ist. Das sich an der Oberfläche absetzende VC muß abye -. zogen werden, wobei technische Probleme und Verluste an VC auftreten.

Bekannt ist auch, Homogenisatoren des Typs Manton Gaulin mit ein oder zwei Stufen einzusetzen (DE-OS 2628665).

Der Nachteil dieser Verfahren besteht darin, daß die dabei verwendeten Ringspalte das maximale Phasen verhältnis VC : H₂O auf Werte < 40 % begrenzen.

Dies hat Auswirkungen auf die Ökonomie des Verfahrens, wobei als weiterer Nachteil hinzukommt, daß in erheb lichem Maße VC-Tröpfchen mit einem Durchmesser > 3 /um entstehen.

Ebenso ist bekannt, durch eine entsprechende Voremul gierung der gesamten Ansatzmischung mit geeigneten Rührsystemen und nachgeschaltete 1-stufige herkömm liehe Homogenisatoren z. B. vom Typ Ma nto η-Gau Ii η eine stabile Emulsion herzustellen (OS 2920987, Oapan Kokai 79163983). Der dadurch bedingte techno logische Mehraufwand bewirkt zwar eine gleichmäßige und sichere Fahrweise der Homogenisatoren, kann aber deren genannte Nachteile (begrenzter Feststoffgehalt , zu großer Anteil von Teilchen > 3 ^um) nicht beheben. Nach dem Stand der Technik gelingt es nicht, konzen trierte VC/Wasser-Gemische unter Einhaltung einer VC-Tröpfchengröße im Bereich von 0,1 bis 3 /jm her zustellen.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht in der Herstellung von wäßrigen VC-Emulsionen mit Monorneranteilen sS. 60 % zur Gewinnung von Polymeren mit verbesser ten anwendungstechnischen Eigenschaften.

Darlegung des Wesens der Erfindung

- Die technische Aufgabe, die durch die Erfindung gelöst wird

Der Erfindung liegt die Aufjabe zugrunde, ein Ver ~ fahren zur Verteilung von Vinylchlorid in Wasser unter Verwendung einer mehrstufigen Homogenisier -

strecke zu entwickeln, wobei stabile Emulsionen entstehen, die zur Gewinnung von Polymeren geeignet sind, die zu Plastisolen verarbeitet werden und ein verbessertes Fließverhalten ergeben»

- Merkmale der Erfindung

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst, indem eine VC-Wasser-Mischung, die VC in Form von Tröpfchen einer Größe von IO bis 100 yum enthalt, einer aus mehreren Stufen bestehenden Homoyenisierstrecke zugeführt wird, wobei der Anfangsdruck von 2,ü bis 30 MPa von Stufe zu Stufe auf lü bis 50 % verringert wird, als Homogenisator ein System hintereinander geschalteter Ringspalte oder Düsen verwendet wird, der Druck von Stufe zu Stufe vorzugsweise auf 20 - 30 % verringert wird, wobei als Hilfsmittel zur Stabilisierung der VC-Tröpfchen in der wäßrigen Phase Stabilisatoren in einer Menge unterhalb der kritischen Micellkonzentration vorgelegt vwrden und die restlichen Mengen an oberflächenaktiven Polymerisationshilfsstoffen im Bereich der ersten bzw. aller Stufen der Homogenisierstrecke zudosiert werden.

Ausführungsbeispiele

Beispiel (Vergleichsbeispiel Stand der Technik)

In einem 10 m -Druckkessel mit Impellerrührer und Stromstörer werden 130 Teile Wasser, 1,5 Teile Alkylsulfonat, ü,l Teile Dilauroylperoxid und 0,03 Teile Dicetylperoxiddicarbonat gegeben. Nach dem Spülen mit Stickstoff werden lüO Teile VC zudosiert und bei llü Upm 30 Minuten gerührt»

Anschließend wird das Gemisch einem Homoyenisator vom Typ Manton-Gaulin zugeführt, wobei die zwei Druckstufen auf Drücke von 22 bzw. 3,5 MPa eingestellt werden. Das Gemisch wird direkt in den Polymerisationskessel gefahren und bei 52 ⁰C auspolymerisiert. Es wird ein Produkt erhalten, das 2 Masse-% der Teilchen < ü ,1 ^um und 10 Masse-% der Teilchen >3 jum enthält. Im Gemisch mit DOP im Verhältnis PVC : DOP »3:2 ergibt sich

-1 eine Viskosität im Rheotest II bei D < =· 0,33 s von 9200 mPas, bei D - 48,6 s von 3lüO mPas.

Beispiel 2

q In einem Iu m -Druckkessel mit Impellerrührer und Stromstörer werden 100 Teile Wasser, 1,0 Teile Alkylsulfonat, ü,l Teile Dilauroylperoxid und 0,03 Teile Dicetylperoxiddicarbonat gegeben. Nach dem Spülen mit Stickstoff werden 100 Teile VC zudosiert und bei 110 Upm 3u Minuten dispergiert. Anschließend wird das Gemisch einem Homoyenisa tor zugeführt, der mit Ringspalt ausgerüstet und auf 6 MPa eingestellt ist. In der Rohrleitung nach dem Homogenisator befinden sich 3 Düsen mit unstetiger Erweiterung mit Düsendurchmessern, die die Druckeinstellung auf 2,Ci, 0,4 und 0,1 MPa gestattet. Nachdem das Gemisch das gesamte Düsensystem durchfahren hat, gelangt es in den PoIymerisationskessel und wird bei 52 ⁰C auspolymerisiert. Es wird ein Produkt erhalten mit 1,5 Masse-% < 0,1 /um und 0,1 Masse-%>3 /um. Eine Paste analog Beispiel 1 ergibt bei D - 0,33 s" eine Viskosität von 6400 mPas, b ei D - 48,6 s" von 2900 mPas.

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Beispiel 3

Der Druckkessel wird analog Beispiel 2 befüllt, jedoch werden zunächst nur 0,02 Teile Alkylsulfona t vorgelegt. Nach dem Rühren analoy Beispiel 2 wird das Gemisch dem Homoyenisator zugeführt. Unmittelbar hinter dem Ring- spalt sowie in die Räume der unstetigen Erweiterung der Düsen sind Zuläufe von Kapillar'leitungen, über die während der gesamten Zeit der Emulyisruny die rest lichen 0,48 Teile Alkylsulfonat mittels Dosierpumpe zudosiert werden.

Das in den Polymerisationskessel gefahrene Gemisch wird bei 52 ⁰C polymerisiert. Es wird ein Produkt er halten mit ü.ül Masse~% <:0,l jum und 0,1 Masse-% >3 /um.

•«•1 Eine Paste analoy Beispiel 1 ergibt bei D « 0,33 s

«»1 eine Viskosität von 1400 mPas und bei D » 48 ,6 s

von 23UÜ mPas

Beispiel 4

Über Dosierpumpen werden kontinuierlich folgende Produktströme gefördert:

VC und Wasser im Verhältnis 1:1, Alkylsulfonat υ,02 %,bezogen auf VC.

In den VC-Strom werden mittels Schraubenpumpe 40 %-iye Initiator-Dispersionen zudosiert , wobei die Mengen 0,1 % Dilauroylperoxid und 0,03 % Dicetylperoxiddicarbonat jeweils auf VC bezogen betragen. Der den Initiator enthaltende VC-Scrom und öer Wasserstrom vereinigen sich in einer Düae, in die der Emul gator zudosiert wird, derart, daß sich VC-Tropfen von ~5Ü /um bilden. Dieses Gemisch wird kontinuierlich dem Homogenisator zugeführt, der mit den 3 riachgaschalteten Düsen sowie weiterem Emu ltja tor zusatz analog Beispiel betrieben wird.

Das Gemisch wird direkt in den Polymerisationskessel gefahren oder kann auch kontinuierlich in ein Reservoir gedrückt werden, aus dem je nach Bedarf die Pm-Kessel beschickt werden.

Die bei 52 ⁰C auspolymerisierte Mischung enthält c 0,1 Masse~%<0,l jum-Teilchen und 0,1 Masse-%>3 jum.

Eine Paste analog Beispiel 1 ergibt bei D - 0,33 s" eine Viskosität von 1900 mPas, bei D « 48,6 s von 2400 mPas.

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Claims

Erfindunysanspruch

1. Verfahren zur Verteilung von Vinylchlorid in Wasser zum Zwecke der Polymerisation linter Verwendung be kannter Emulgatorkombinationen in Mengen von U,2 bis 3,0 Maese-%, bekannten makromolekularen Dispergator- kombinationen in Mengen von 0,02 bis 0,2 Masse-% be zogen auf die eingesetzte Vinylchloridmenge sowie _tbekannten Initiatoreystemen gekennzeichnet dadurch, daß eine VC-Wasser-Mischung, die VC in Form von Tröpfchen mit einer Größe von 10 bis 100 pm enthält , einer aus mehreren Stufen bestehenden Homoyenisiar- strecke zugeführt wird, wobei der Anfangsdruck von 2,0 bis 30 MPa von Stufe zu Stufe auf 10 bis 50 % verringert wird»
2. Verfahren nach Punkt 1 gekennzeichnet dadurch, daß als Homogenisator ein System hintereinandergeschalteter Ringspalte verwendet wird.
3. Verfahren nach Punkt 1 gekennzeichnst dadurch, daß als Homogen isator ein System hint ereinanderyeschaiteter Düsen verwendet wird.
4. Verfahren nach Punkt 1, 2 oder 3 .gekennzeichnet dadurch, daß der Druck von Stufo zu Stufe auf 20 - 30 % verringert wird.
5. Verfahren nach Punkt;1 - 4 gekennzeichnet dadurch, daß als Hilfsmittel zur Stabilisierung der VC-Tröpf- chen in der wäßrigen Phase Stabilisatoren in einer Menge unterhalb der kritischen Micallkonzentration vorgelegt werden, wobei die restlichen Mangen an oberflächenaktiven Polymerisationshilfsstoffen im Be reich der ersten bzw. aller Stufen der Homogenisier strecke zudosiert werden»