DD213935A1 - Verfahren zur herstellung schrumpfarmer polymerisate in latexform - Google Patents
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- Polymerisation Methods In General (AREA)
Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung schrumpfarmer Polymerisate in Latexform fuer Impraegnierzwecke oder als Bindemittel fuer Lacke und Farben. Hierzu werden maximal 50% Alkadiene, mindestens 50% Styren und gegebenenfalls bis zu 5% Alkensaeuren und/oder Alkendisaeurenin waessriger Emulsion in Gegenwart von Polymeristionshilfsstoffen und von maximal 5% zwei- oder mehrwertiger Alkohole polymerisiert. Im Vergleich mit gleiche Latices, die nachbekanntem Stand der Technik hergestellt werden, wird bei gleichen Trocknungstemperaturen eine wesentliche Senkung der Latexfilmschrumpfung erreicht.
Description
Verfahren zur Herstellung schrumpfarmer Polymerisate in Latexform
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung schrumpfarmer Polymerisate in Latexfons, insbesondere textiler Materialisn oder als Bindemittel für Lacke und Parben.
Das Schrumpfungsverhalten ist eine technologische Eigenschaft, die für Synthesekautsch.uk u. a. auch in "Einführung in die Rezeptenentwicklung der Gussmiindustrie" von Kleemaan, Werner beschrieben wird, wobei jedoch Latices kaum berücksichtigt werden. Dies wird u. a. dadurch erklärt, daß für Anwendungen, bei denen eine Schrumpfung störend wirken würde, wie z. B, in der Lackindustrie, Lösungspolymerisate eingesetzt werden anstelle wäßriger Emulsionspolymerisa te.
Obwohl der Einsatz wäßriger Emalsionspolymerisate wesentlich wirtschaftlicher und umweltfreundlicher wäre, begründet man ihre Nichtanwendung damit, daß die gleichen Eigenschaften mit wäßrigen Polymerisaten nicht erreichbar sind.
Bei anderen Anwendungen, wie beispielsweise Imprängierungen oder Tauchverfahren, wird noch Hatarlatex eingesetzt, da auch hierbei die Schrumpfung mit synthetischen Latices au erheblichen Qualitätseinbußen führt. Da synthetischer Kautschuk vor seinem Einsatz, z. B. durch Walzen, vorbehandelt wird, kann man weitgehend unter Berücksichtigung des Schrumpfungsgrades maßgerechte Endprodukte herstellen. Auch der Defowert ist insofern wichtig, als mit steigendem Defowert auch die Schrumpfung steigt. Hierzu ist zu sagen, daß Emulsionspolymerisate meist nur bis zu einem bestimmten Umsatz reagiert werden, da man sonst nicht die erwünschten Eigenschaften erreicht. Ein Umsatz von nur 60 bis 80 % der Monomeren ist jedoch anderseits unökonomisch, da hierbei die Rückgewinnung von 20 bis 40 % der Monomeren in einer zusätzlichen Arbeitsstufe mit zusätzlichem Energieaufwand und zusätzlichen Verlustquellen notwendig ist. International werden daher auch Latices bis zu einem 100%igen! Umsatz polymerisiert und so als Bindemittel eingesetzt. Manche kleineren oder größeren Qualitätseinbußen werden hier durch niedrigere Herstellungskosten wettgemacht. Auch Verschnitte von ITaturlatex mit synthetischem Latex werden angewendet. Es muß immer wieder entschieden werden, ob Qaalitätseinbußen durch den Preis kompensiert werden oder nicht.
Wie schon gesagt, ergibt ein höherer Defowert eine größere Schrumpfungj so daß es auf der Hand liegt, diesen durch eine stärkers Regelung der Polymerisation zu beeinflussen. Zahlreiche Patentschriften befassen sich, mit einer verbesserten Regelung u* a* durch eine gestaffelte Zugabe oder durch Anwendung einer Kombination mehrerer Regler. Bei Polymerisationen über 50 0C kann damit auch auftretenden Vernetzungen des Polymerisats vorgebeugt werden« Ausführliche Beschreibungen der möglichen Einflüsse sind u. a. in "Polymer Processes" Hew York, Inter science Publishers Inc. enthalten.
Das Ziel der Erfindung ist, Polymerisate in Latexform verbessert herzustellen, d. h. mit besseren Gebrauchswerteigenschaf ten für bestimmte Anwendungsbereiche, wie Imprägnierungen oder als Bindemittel, ..die schrumpfarm sein sollen.
- Die technologische Aufgabe, die durch die Erfindung gelöst wird
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Emulsionspolymerisation von LatiGes zu entwickeln, die den obigen Anforderungen genügen.
- Merkmale der Erfindung
Die Aufgabe v/ird dadurch gelöst, daß höchstens 5ύ Alkadiene, vorzugsweise Butadien-1,3, mindestens 50 Gew.% Styren und gegebenenfalls bis zu 5 Gew.% Alkensäuren und/oder Alkendisäuren in wäßriger Emulsion in Gegenwart von Initiatoren, Emulgatoren und Polymerisationshilfsmitteln nach dem Zulaufverfahreη bei Temperaturen von mindestens 50 0G polymerisiert werden. Erfindungsgemäß wird die Wannpolymerisation in Anwesenheit von höchstens 5 Gew.% zwei- oder mehrwertiger Alkohole durchgeführt.
Hierbei wsrden alle Polym8ri3ationshilfsstoffe als eine wäßrige Phase vorgelegt, worin bis zu etwa 20 % der gesamten Monomeren anpolymerisiert werden. Die restliche Menge der Monomeren wird allmählich unter Aufrechterhaltung der Polymerisation angefahren. In der wäßrigen Phase werden auch die zwei- odsr mehrwertigen Alkohole vorgelegt.
Überraschend ist, daß die Vorlage der Alkohole vor Beginn der Polymerisation im Vergleich mit einer nachträglichen Zugabe am Ende der Reaktion einen wesentlichen positiven Einfloß auf die Schrumpfungseigenschaften des Endproduktes ausübt·
Bevorzugt werden synthetische Latices mit 43 bis 47 Gew.% Butadien-1,3, 0,5 bis 4 Gew.% Acrylsäure, Methacrylsäure und fumarsäure oder eines Gemisches dieser Säuren.
Das Verhältnis Wasser ; Monomeren wird so gewah.lt, daß Latices mit einem Feststoffgehalt von über 45 %, vorzugsweise 48 bis 55 Gew«%, erhalten werden.
Als Beispiele für Alkensäuren oder Alksndisäuran, die erfindungsgemäß eingesetzt werden, seien Acrylsäure, Methacrylsäure, Itakonsäure, Maleinsäure, Zimtsäure oder Fumarsäure oder ein Gemisch, aas diesen Säuren angeführt. Die Gesain tine ngs der Säure kann auf einmal oder zum Teil vorgelegt wsrden. Die restliche Menge wird dann allmählich gleichzeitig oder gesondert mit den anderen Monomeren zugefahren. Welche Variante der Säuredosierung gewählt wird, hängt u» a. von den technologischen Möglichkeiten und der Säuremenge ab.
Polymerisationsinitiatoren werden die üblicherweise bei der Emulsionspolymerisation verwendeten Initiatoren, z. B. wasserlösliche Perverbindungen oder andere Verbindungen mit einem ähnlichen Zerfallmechanismus, benutzt. Beispiele für geeignete wasserlösliche Initiatoren sind.Wasserstoffperoxid und Kaliumpersulfat< Is können aber auch' andere bekannte Initiatoren einschließlich Komplezkatalysatoren, verwendet werden, wie die sogenannten Rsdoxsysteme, die aus einer Kombination eines Oxydations- und eines Reduktionsmittels bestehen.
Als Polymarisaticnsemulgatoren können anionenaktive und nicht ionogene Typen eingesetzt werden, wie z. B. die Salze von Karbonsäuren, Alkylsulfate, Alkylsulfonate, Alkylarylsulfonate oder Sulfonate mit wenigstens 8 C-Atomen im Molekül, Sulfat- oder Phosphat-nichtionogene Emulgatoren, äthosylierte Alkylphenole. Ihre Menge beträgt gewöhnlich o,1 bis 5 % bezogen auf den Gesamtmon 033 er gehalt.
Dis üblichen polymerisationsmodifizierenden Mittel wie ζ, B. primäre, sekundäre und tertiairs Merkaptane, Puffer, Electrolyte und dgl. können ebenfalls in den Polymerisationsansatz ernbezogen werden.
Als zwei- oder mehrwertige Alkohole sind insbesondere Aethylenglykol, Gktandiol und Hexantriol geeignet. Ss ist manchmal vorteilhaft, Gemische solcher Alkohole anzuwenden.
Die Erfindung soll nachstehend durch Ausführungsbeispie-Ie näher erläutert werden. Dabei sind alle angeführten Teile Gewichtsteile,sofern nichts anderes vermerkt ist (T). Beispiel 2 dient dem Vergleich mit dem Stand der Technik.
Zur Bestimmung der Schrumpfung werden 10 ml des Latex auf einer Glasplatte von 100 χ 150 mm aasgegossen und 24 Stunden bei Zimmertemperatur getrocknet. Danach werden Streifen von 50 χ 100 mm geschnitten und anschließend, bei 120 0C und 145 0C 10 Minuten baw. 20 und 30 Minuten getrocknet. Die Schrumpfung wird durch die Messung der Verkürzung des Streifens ermittelt.
Nach bekanntem Emulsionspolymerisationsverfahren wurde ein Latex hergestellt. Die Reaktionstemperatur betrug
| 54/55 0C. | 58,3 T |
| Der Latex besteht aus: | 34,1 T |
| Styren | 1,2 T |
| Butadien | 1,8 T |
| Methacrylsäure | 0,6 T |
| Acrylsäure | 2,6 T |
| Fumarsäure | 0,8 T |
| Natriumlaurylsulfonat | 0,6 T |
| EatriumsuIfat | 2,2 T |
| Kaliumpersulfat | 1,8 T |
| Oktandiol | |
| Hexantriol | |
Destillat wurde der Latex auf ca. 50 % Peststoff gehalt verdünnt. Nach Fertigstellung wurde der pH-Wert mit verdünntem Ammoniak auf 8,5 eingestellt.
Beispiel 2 (nicht erfindungsgemäß)
Es wurde ein Latex gemäß Beispiel 1, jedoch ohne Oktandiol und Hexantriol, hergestellt.
In. Tabelle 1 sind die Vergleichswerte beider Latices zusammengestellt.
Zur Bestimmung d6s Einflusses der vorgelegten Alkoholmenge wurden mehrere Versuche gemäß Beispiel 1 durchgeführt, wobei nur die Menge Oktandiol bzw. Hexantriol geändert wurde bzw. andere Alkohole eingesetzt wurden. Einen Überblick der Versuchsergebnisse bringt Tabelle 2.
| Tabelle | 1 | 2 | Oktan- | 7 | Peststoff- % Schrump | fung bei | ,% 10 rain. | - | - | C | 20 min. 30 min | 0C 1 | Schrumpfung | min. | Breite | 45 0C |
| Beispiel | diol | 2 | gehali | ; % 10 min. 10 min. | 120 0G | 1 | 145 | 1 | 0G | ,5 | ||||||
| Gew.% | 7 | 120 0C 145 ° | 1 '! | A ethylen- - | 1,5 | 6 | 10 | 120 0G | ||||||||
| 2 | 50,2 | _ _ | - - | glykol | 5 | 1 | 145 | |||||||||
| 1 (Länge | ) | 0, | 8 | 50,4 | 1 3 | - - | Prοpandiο1-1^- | - | 5 | 2 | - | |||||
| 2 (Länge | ) | 1, | 7 | - - | - . | Pro pa ndio 1-1,3- | 4 | 2 | - | |||||||
| 1 (Breite) | 1, | 2 | 2 | 1 | 1 | - | ||||||||||
| 2 (Breite) | 2, | 2 | - | - | ||||||||||||
| Tabelle | 1, | Hexan- 2 Gew.% % | 1 | |||||||||||||
| Versuch | 2, | 2 | triol Alkohol Längs | 2 | - | 145 | ||||||||||
| 3, | 2 | Gew, | 2 | - | 1 | |||||||||||
| 1, | 1 | 1 | ||||||||||||||
| 0,3 | 1 | |||||||||||||||
| A. | 1, | 0,8 | 2 | - | ||||||||||||
| B. | 1, | 1,3 | - | - | - | |||||||||||
| C. | — | 1,8 | 3 | 2 | ||||||||||||
| D. | 2,2 | 2 | ||||||||||||||
| E. | 2,3 | - | ||||||||||||||
| P. | 2,8 | |||||||||||||||
| G. | 0,8 | |||||||||||||||
| H. | - | |||||||||||||||
| 0,8 | 2 | |||||||||||||||
| J. | 0,8 | |||||||||||||||
| K. | ||||||||||||||||
| Beisp.2 |
Claims (1)
- Erfindungsanspruch"Verfahren zur Herstellung schrumpfarmer Polymerisate in Latexform durch Polymerisation von höchstens 5Ö Gew#% Alkadiene, vorzugsweise Butadien-1,3>'mindestens 50 Gew,% Staren und gegebenenfalls bis zu 5 Gsw.% -Alkensäuren und/oder Alkendisäuren in wäßriger Emulsion in Gegenwart von Initiatoren, Emulgatoren und Polynserisati.onshilfsnsitteln, nach dem Zulauf verfahren bei Temperaturen von mindestens 50 0C, gekennzeichnet dadurch, daß die Polymerisation in Anwesenheit von höchstens 5 ; Gew,% zwei- oder mehrwertiger Alkohole durchgeführt wird.
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