DE1151663C2 - Verfahren zur Herstellung von Polyvinylester-Dispersionen - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von Polyvinylester-DispersionenInfo
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- DE1151663C2 DE1151663C2 DE1961W0029799 DEW0029799A DE1151663C2 DE 1151663 C2 DE1151663 C2 DE 1151663C2 DE 1961W0029799 DE1961W0029799 DE 1961W0029799 DE W0029799 A DEW0029799 A DE W0029799A DE 1151663 C2 DE1151663 C2 DE 1151663C2
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Description
Das Verfahren wird beispielsweise auf folgende oder Di-(äthylhexyl)-maleat, geeignet. Einpolymeri-
Weise durchgeführt. sierbare Emulgatoren, wie Vinylsulf onat, Acrylsäure,
In einem Rührwerk mit Rückflußkühler wird die Crotonsäure sowie Maleinsäure und deren Halbester
Schutzkolloidlösung vorgelegt, nach Zugabe des Ka- des Butanols, können in Mengen bis zu etwa 2%
talysators und eines Teiles des Monomeren auf 5 (bezogen auf das Monomere) mitverwendet werden.
Rückfluß geheizt und in üblicher Weise bei Rückfluß Weichmacher und andere Modifizierungsmittel
polymerisiert. Es können dabei 50 bis 80 %, Vorzugs- können vor, während oder nach der Polymerisation
weise 60 bis 70 % des Monomeren oder — beson- zugesetzt werden. ■
ders bei Großansätzen — bedeutend weniger, z.B. Durch Zusatz von 0,001 bis 1%, vorzugsweise
nur 20%, vorgelegt werden; der Rest — bis hoch- io 0,002 bis 0,05 °/o, mehrfunktioneller Monomerer, wie
stens 80 % — läuft im letzteren Falle kontinuierlich Divinyladipat, Vinylacrylat, Vinylcrotonat, Allyl-
zu. Dieser Ansatz der ersten Stufe wird vollständig, acrylat, Diallylphthalat, Diallylmaleat, Äthylenglycol-
gegebenenfalls durch Zusatz von etwas Katalysator, di(meth)acrylat, Triallylcyanurat, vor oder während
auspolymerisiert, wobei die Temperatur auf 85 bis der Polymerisation kann gleichzeitig in bekannter
95° C ansteigt. Nun wird der Emulsionsansatz durch 15 Weise eine geringe Vernetzung des Polymeren erfol-
Kühlung auf etwa 60° C gebracht. Die Kühlung des gen. Durch diese Vernetzung in Verbindung mit der
Ansatzes kann durch Mantelkühlung des Reaktions- zweistufigen Polymerisation kann oft auf einfache
kesseis und/oder Zusatz von kaltem Wasser zur Weise eine weitere Verbesserung der Froststabilität
Emulsion und/oder durch Wasserverdampfung aus und überraschenderweise auch der Klebkraft erzielt
der Emulsion bei Unterdruck erfolgen. 20 werden.
Es ist erforderlich, daß die Zeit zwischen Ende der Die erfindungsgemäß erhaltenen Emulsionen haersten
Polymerisationsstufe und, dem Beginn der ben, wie bereits erwähnt, ausgezeichnetes Fließverzweiten
Stufe nicht unter einer halben Stunde liegt, halten; sie sind je nach Emulgator- und/oder Katalyvorzugsweise
bei etwa 1 bis 2 Stunden. Nur durch satorsystem schwach bis stark pseudoplastisch und
diese beiden Maßnahmen — Abkühlung auf 65° C 25 dicken auch bei langem oder schnellem Rühren nicht
oder unter 65° C und mindestens 30 Minuten ein, was besonders bei der Verwendung in schnellau-Kühlen
bei dieser Temperatur — ist es unerwarteter- fenden Maschinen in der Klebmitteltechnik von Beweise
möglich, in einem zweistufigen Verfahren eine deutung ist. Wie bereits erwähnt, besitzen sie ausge-Emulsion
mit guten Fließeigenschaften ■ zu erhalten, zeichnete Froststabilität, die auch nach Zusatz von
die auch nach Zusatz von Weichmachern und/oder 30 Modifizierungsmitteln wie Weichmachern oder Lö-Modifizierungsmitteln
ausgezeichnete Froststabilität sungsmitteln erhalten bleibt. Die Froststabilität wird
besitzt. geprüft durch wiederholtes Ausfrieren der Emulsion
Die zweite Stufe der Polymerisation erfolgt dann bei —12° C und Wiederauftauenlassen. Die erfin-
mit dem restlichen Monomeren in der beschriebenen dungsgemäß hergestellten, gegebenenfalls in bekann-
Weise. Vorzugsweise wird das restliche Monomere 35 ter Weise modifizierten Emulsionen haben ferner bei
auf einmal oder kontinuierlich innerhalb etwa V2 bis der Holzverleimung den Vorteil, daß sie sehr schnell
4 Stunden zugesetzt und die Polymerisation durch er- hohe Festigkeiten erreichen und somit zur Herstel-
neüte Katalysatorzugabe beschleunigt. lung schnellabbindender Holzleime besonders geeig-
Man kann bei Normaldruck oder auch unter er- net sind.
höhtem Druck polymerisieren. Das Verfahren kann 40 In den folgenden Beispielen sind unter »Teilen«
auch kontinuierlich in hintereinandergeschalteten Gewichtsteile zu verstehen.
Rührwerken durchgeführt werden, wobei nach Homogenisierung des Monomeren in der Schutzkolloid- . Beispiell
lösung im ersten Reaktor die erste Stufe der Polymerisation und — unter Zwischenschaltung einer Kühl- 45 6000 Teile einer 10 °/oigen Polyvinylalkohollözone — die zweite Stufe in einem zweiten Reaktor sung, 6 Teile paraffinsulfosaures Natrium und 2,4 erfolgt. Teile CaCl2, 6H2O werden in einem Polymerisa-
Rührwerken durchgeführt werden, wobei nach Homogenisierung des Monomeren in der Schutzkolloid- . Beispiell
lösung im ersten Reaktor die erste Stufe der Polymerisation und — unter Zwischenschaltung einer Kühl- 45 6000 Teile einer 10 °/oigen Polyvinylalkohollözone — die zweite Stufe in einem zweiten Reaktor sung, 6 Teile paraffinsulfosaures Natrium und 2,4 erfolgt. Teile CaCl2, 6H2O werden in einem Polymerisa-
AIs Schutzkolloide (in einer Menge von 0,5 bis tionsrührwerk zusammen mit 4000 Teilen Vinylace-5%
des Gesämtansatzes) sind Polyvinylalkohol so- tat vorgelegt und nach Zugabe von 2 Teilen
wie wasserlösliche Derivate von Polyvinylalkohol 50 2O°/oigem Wasserstoffperoxyd aufgeheizt. Die Pound
Cellulose, wie Celluloseäther, besonders Hydroxy- lymerisation wird in üblicher Weise unter Abführung
äthylcellulose, geeignet. Anionische sowie nichtio- der Reaktionswärme durch Destillation durchgeführt,
nogene Emulgatoren und Netzmittel, wie Alkylaryl- Die Temperatur im Rührwerk steigt von anfangs
polyglycoläther, können in üblichen Mengen zugegen 64° C gegen Ende, auf 90° C an, der Rückfluß hört
sein. 55 auf. Wenn die Temperatur zu fallen beginnt, wird
Als Katalysatoren werden wasserlösliche Peroxyde, durch Destillation unter Vacuum auf 65° C gekühlt
wie Wasserstoffperoxyd, Persulfate, t-Butylhydroper- und 1 Stunde bei dieser Temperatur gehalten. Nach
oxyd, gegebenenfalls in Redoxsystemen zusammen- Zugabe von 800 Teilen Vinylacetat fällt die Tempe-
mit reduzierenden Substanzen, wie Bisulf it, Dithionit, ratur auf 60° C und steigt dann, gegebenenfalls nach
hydroxylmethansulfinsaures Natrium, Ameisensäure, 60 Zugabe von lTeil verdünntem Wasserstoffperoxyd,
Weinsäure oder Ascorbinsäure, ohne/oder mit Salzen allmählich wieder an. Nachdem der Rückfluß —
der Übergangsmetalle verwendet. etwa 2 Stunden nach dem Beginn des Kühlens —
Als Vinylester gesättigter Monocarbonsäuren mit wieder eingesetzt hat, werden 1000 Teile Vinylacetat
2 bis 4 Kohlenstoff atomen sind Vinylacetat, Vinyl- innerhalb 1 Stunde zulaufen gelassen und in üblicher
propionat und Vinylbutyrat, gegebenenfalls zusam- 65 Weise auspolymerisiert und gekühlt,
men mit anderen polymerisierbaren ungesättigten Die nach dem Verdünnen mit Wasser erhaltene
Verbindungen, wie höheren Vinylestern, Acrylsäu- 50 °/oige Dispersion hat eine Viskosität von
reestern, Diestern der Maleinsäure, z. B. Dibutyl- 40 000 cP. Rührt man die Emulsion 1 Tag bei Zim-
mertemperatur, so sinkt die Viskosität etwas ab. Die Emulsion ist ferner — auch nach Zusatz von Lösungsmitteln,
Hochsiedern oder Weichmachern — völlig froststabil.
Die vorstehend beschriebene Arbeitsweise wird zum Vergleich wiederholt mit der Abänderung, daß
sofort nach Beginn der Polymerisation der vorgelegten 4000 Teile Vinylacetat die restlichen 1800 Teile
Vinylacetat innerhalb 4 Stunden zugegeben werden, wobei die Polymerisationstemperatur zunächst ebenfalls
64° C beträgt und nach Beendigung der Zugabe des Vinylacetats auf 90° C ansteigt. Die dabei erhaltene
Dispersion hat zunächst die gleiche Viskosität wie die im vorhergehenden Absatz beschriebene Dispersion;
die Viskosität steigt jedoch beim Kühlen an, und bei der Prüfung auf Froststabilität (gefrierenlassen
durch Kühlen der Dispersion auf —12° C, wieder auftauen lassen; dieser Zyklus wird dreimal
durchgeführt) koaguliert die Dispersion.
Die im ersten Absatz dieses Beispiels beschriebene Arbeitsweise wird zum weiteren Vergleich wiederholt,
mit der Abänderung, daß nach Beendigung des Rückflusses bei der Polymerisation der vorgelegten
4000 Teile Vinylacetat noch bei 90° C 800 Teile Vinylacetat zugegeben werden, wobei die Temperatur auf
etwa 80° C fällt und die Polymerisation sofort wieder beginnt. Innerhalb einer Stunde werden die restlichen
1000 Teile Vinylacetat zulaufen gelassen, wobei die Temperatur 80 bis 85° C beträgt. Die dabei
erhaltene Dispersion koaguliert ebenfalls bei der Prüfung auf Froststabilität.
Die im ersten Absatz dieses Beispiels beschriebene Arbeitsweise wird ebenfalls ζμπι Vergleich wiederholt,
mit der Abänderung, daß nicht 4000 sondern 2000 Teile Vinylacetat vorgelegt werden. Nachdem
die Temperatur 90° C erreicht und der Rückfluß aufgehört hat, werden 2000 Teile Vinylacetat zugesetzt,
wobei die Temperatur zunächst auf 750C abfällt
und die Polymerisation unter Rückfluß wieder einsetzt und die Temperatur wieder auf 90° C ansteigt.
Nachdem der Rückfluß wieder aufgehört hatj
werden 1800 Teile Vinylacetat zugesetzt, wobei die Temperatur wieder auf 750C absinkt, worauf nach
Zugabe von Γ Teil 2O°/oigem Wasserstoffperoxyd die
Polymerisation erneut beginnt und die Temperatur 90 bis 95° C beträgt. Die so erhaltene Dispersion ist
xo dilatant, dickt beim schnellen Rühren stark ein und koaguliert bei der Prüfung auf Froststabilität.
6000 Teile einer 7 %igen Polyvinylalkohollösung, 6 Teile paraffinsulfosaures Natrium und 2,4 Teile
CaCl2 · 6 H2O werden in einem Polymerisationsrührwerk
vorgelegt und nach Zugabe von 8 Teilen Weinsäure, 0,08 Teilen Cobaltacetat und 3 Teilen
20 °/oigem Wasserstoffperoxyd aufgeheizt. Nachdem
ao eine Temperatur von 60° C erreicht ist, werden kontinuierlich
innerhalb 6 Stunden 3000 Teile Vinylacetat zulaufen gelassen. Die Temperatur steigt von
64° C allmählich auf etwa 85° C an, der Rückfluß hört auf. Wenn die Temperatur zu fallen beginnt,
wird auf 65° C gekühlt und 30 Minuten auf dieser Temperatur gehalten. Nach Zugabe von 3 Teilen
Wasserstoffperoxyd werden 500 Teile Vinylacetat zugegeben, worauf die Temperatur zuerst noch auf
62° C abfällt und dann mit erneut einsetzender Polymerisation
wieder ansteigt. Innerhalb 2 Stunden werden weitere 2500 Teile Monomeres zugesetzt und
dann in üblicher Weise durch Zugabe von 4 Teilen Wasserstoffperoxyd auspolymerisiert. Die Endtemperatur
beträgt 89° C. Nach dem Abkühlen und Verdünnen erhält man eine hochviskose, pseudoplastische 5O°/oige Dispersion. Die Emulsion ist gegen
Scherung unempfindlich und froststabil.
Claims (1)
- ■ 1 . - 2 ■len zu unterbrechen, nachdem ein Teil des Monome-Patentanspruch: ren polymerisiert ist, dann das Reaktionsgemisch allmählich zu erwärmen und den restlichen Teil desVerfahren zur Herstellung von Polyvinyl- Monomeren zu entfernen.ester-Dispersionen durch mehrstufige radikalische 5 Dadurch werden Polymerisate mit besonders ho-Emulsionspolymerisation von Vinylestern gesät- her Viskosität, also besonders hohem Molekulargetigter Monocarbonsäuren mit 2 bis 4 Kohlenstoff- wicht, erhalten. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahatomen, gegebenenfalls zusammen mit anderen ren war jedoch eine Steigerung des Molekulargemischpolymerisierbaren Verbindungen, unter wichts gegenüber einer einstufigen Monomerenzufortlaufendem oder portionsweisem Monomeren- io gäbe nicht zu erwarten, weil kein wesentlicher Anteil zusatz in Gegenwart von SchutzkoUoiden bei des Monomeren entfernt wird, nachdem ein Teil des Rückflußtemperaturen über 65° C und unter Monomeren ausreagiert hat, und sie wurde auch dem Siedepunkt der wäßrigen Phase, wobei nach nicht beobachtet. Deshalb und weil in Gegenwart vollständigem Auspolymerisieren in der ersten von SchutzkoUoiden mit der Anzahl der Stufen der Stufe auf 65° C oder unter 65° C abgekühlt 15 Monomerenzugabe die Polymerteilchengröße nicht wird, dadurch gekennzeichnet, daß ansteigt, wie der Vergleich der Zahlenangaben für die Temperaturen mindestens 30 Minuten in die- den Teilchendurchmesser in den Beispielen 1 bis 4 in sem Bereich gehalten und die Polymerisation in der schweizerischen Patentschrift 346 028 beweist, zwei Stuf en durchgeführt wird. konnte auch die deutsche. Patentschrift 843 163 oder20 die belgische Patentschrift 577 005, wonach in Ge-— genwart von Seifen oder wie Seifen wirkenden Emulgiermitteln zunächst ein Keimlatex hergestellt wird,Es ist bekannt, daß durch die Reaktionsführung auf den dann zur Erzielung größerer Polymerteilchen bei der Emulsionspolymerisation von ungesättigten weiteres Monomeres aufpolymerisiert wird, den GeVerbindungen die Eigenschaften der Polymerisatdi- 25 genstand der Erfindung nicht nahelegen. Auf Grund spersion stark beeinflußt werden können. Bei der der Arbeit von A. C. Fletcher und I. E. O. Emulsionspolymerisation von Vinylacetat in Gegen- Mayne in der Hauszeitschrift der Firma Reichhold wart von SchutzkoUoiden ist es üblich, entweder Chemicals, Inc. »By Gum«, Oktober-Dezember Emulgatorlösung und Monomeres im Rührwerk vor- 1955, S. 3 bis 6, mußte man nämlich annehmen, daß zulegen und die Reaktion durch Zulauf der Katalysa- 30 größere Polymerteilchen oder höheres Molekulargetorlösung in Gang zu halten oder die Schutzkolloid- wicht die Voraussetzungen für bessere Froststabilität lösung, den Katalysator und nur einen Teil, z.B. von Polymer-Dispersionen darstellen.
20%, des Monomeren vorzulegen und durch konti- Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zurnuierlichen Zulauf des restlichen Monomeren, gege- Herstellung von Polyvinylester-Dispersionen durch benenfalls bei festgelegter Temperatur, die Reaktion 35 mehrstufige radikalische Emulsionspolymerisation von zu steuern. Die nach den beiden Methoden erhalte- Vinylestern gesättigter Monocarbonsäuren mit 2 bis nen Dispersionen unterscheiden sich z. B. in Teil- 4 Kohlenstoffatomen, gegebenenfalls zusammen mit chengröße und Viskosität. Weiterhin ist bekannt, daß anderen mischpolymerisierbaren Verbindungen, unzur Erzielung höherer Viskosität die Polymerisation ter fortlaufendem oder portionsweisem Monomerenunter Hinzufügen des Monomeren in mehreren Por- 40 zusatz in Gegenwart von Schutzkolloiden bei Rücktionen durchgeführt wird, wobei ein bestimmtes Ver- flußtemperaturen über 65° C und unter dem Siedehältnis Schutzkolloid zu Monomerem eingehalten punkt der wäßrigen Phase, wobei nach vollständigem werden muß. Ferner ist es bekannt (vgl. schweizeri- Auspolymerisieren in der ersten Stufe auf 65° C sehe Patentschrift 346 028) zur Erzielung froststabi- oder unter 65° C, gegebenenfalls bis zu 45° C, abgeler Polyvinylacetat-Dispersionen das Monomere in 45 kühlt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Tempemindestens 4 Anteilen zuzusetzen, wobei die jewei- ratur mindestens 30 Minuten in diesem Bereich gelige Portion zugesetzt wird, nachdem die vorherge- halten und die Polymerisation in 2 Stufen durchgegangene in so starkem Ausmaß reagiert hat, daß die führt wird.Temperatur des Gemisches um 5 bis 10° C gefallen Auf diese Weise können in einfacher Weise Emulist. Die beiden letztgenannten Verfahren führen auch 50 sionen mit ausgezeichnetem pseudoplastischem tatsächlich zu einer Verbesserung der Froststabilität Fließverhalten und darüber hinaus mit verbesserter der Dispersionen. Die nach dem Ersterwähnten die- Froststabilität erhalten werden. Die Polymerisationsser beiden Verfahren erhaltenen Dispersionen haben temperatur liegt bei der Vinylacetatpolymerisation in jedoch den Nachteil, daß sie dilatant und schlecht der Regel zwischen 65 und 95° C, vorzugsweise zwiverstreichbar sind, und bei dem Verfahren gemäß der 55 sehen 65 und 85° C. Wenn eine genügende Menge schweizerischen Patentschrift 346 028 wird als nach- Vinylacetat vorgelegt wird, ist die Polymerisatiönsteilig empfunden, daß mindestens dreimal überwacht temperatur identisch mit dem Siedepunkt des Azeowerden muß, daß der vorher zugegebene Monome- trops Vinylacetat—Wasser (Kp. 760 = 66° C); renanteil so stark ausreagiert hat, daß ein Tempera- durch allmählichen Zulauf des Vinylacetats während turabfall eintritt. 60 der Polymerisation kann die Polymerisationstempe-Das erfindungsgemäße Verfahren ist dagegen ein- ratur auf konstanten Temperaturen zwischen 66 und fächer durchzuführen; die nach diesem Verfahren er- 80° C gehalten werden. In beiden Fällen steigt die haltenen Dispersionen sind pseudoplastisch, gut ver- Rückflußtemperatur mit dem Verarmen an Monomestreichbar und froststabil. rem am Schluß der Polymerisation auf 85 bis 95° C Es ist auch bekannt (vgl. französische Patentschrift 65 an. Bei anderen Vinylestern und vinylesterhaltigen 881718) bei der Lösungs- oder Emulsionspoiymeri- Monomergemischen liegen ähnliche Verhältnisse vor, sation von Vinylacetat die Gesamtmenge des Mono- jedenfalls liegen die Polymerisationstemperaturen meren vorzulegen, die Polymerisation durch Abküh- über 65° C und unter dem_ Siedepunkt des Wassers.
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| DE1961W0029799 DE1151663C2 (de) | 1961-04-12 | 1961-04-12 | Verfahren zur Herstellung von Polyvinylester-Dispersionen |
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|---|---|---|---|---|
| GB779557A (en) * | 1954-10-01 | 1957-07-24 | Ici Ltd | Manufacture of polymeric materials |
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- 1962-04-12 GB GB14215/62A patent/GB994380A/en not_active Expired
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB779557A (en) * | 1954-10-01 | 1957-07-24 | Ici Ltd | Manufacture of polymeric materials |
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