DE1233131B

DE1233131B - Verfahren zur Verminderung der Viskositaet und/oder Erhoehung der Teilchengroesse von synthetischen Kautschuklatices

Info

Publication number: DE1233131B
Application number: DEJ20553A
Authority: DE
Inventors: Donald Alfred Bennett
Original assignee: International Synthetic Rubber Co Ltd
Current assignee: International Synthetic Rubber Co Ltd
Priority date: 1960-09-20
Filing date: 1961-09-19
Publication date: 1967-01-26
Also published as: DE1258076B; CH458720A; NO116176B; CH419589A; BE608324A; NL6413622A; LU47429A1; BE656088A; GB976212A; LU40615A1; NL123047C; NL269409A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

EUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

■■('(J

Int. CL:

C08d

Deutsche Kl.: 39 b-4/01 / ^k

Kummer.
Aktenzeichen;
Anmeldetag:
Auslegetag.

1233131
J20553IVd/39b
19, September 1961
24 Januar 1967

Bei der Herstellung von Synthetesekautschuklaüces durch Emulsionspolymerisation besitzen die disp&rgierten Polymerisatteilchen einen Durchmesser von nur 300 "bis 1000 Ä-Einheiten (ÄE). Der Feststoffgehalt solcher Latices ist ferner im allgemeinen niedriger, als es fur technische Prozesse erforderlich ist, und die Latices müssen deshalb auf einen fur den jeweiligen Verwendungszweck geeigneten Feststoffgehalt konzentriert werden (gewöhnlich auf einen Feststoffgehalt von wenigstens 60°/_o) Durch spezielle Polymerisationsverfahren lassen sich Latices mit höherer Teilchengröße herstellen. Ein derartiges Verfahren benutzt Polymensationsansätze mit niedrigem Emulgatorgehält und beträchtlich verlängerten PoIymensationszetten

Wenn em synthetischer Kautschuklatex mit Polymerisatteilchen im Großenbereich von 300 bis 1000 ÄE konzentriert wird, steigt seine Viskosität bei einem Feststoffgehalt von etwa 40% seht schnell an, so daß eine Konzentration über diesen Zustand hinaus m üblichen Anlagen nicht durchgeführt werden kann Wird die durchschnittliche Teilchengröße der dispergierten Polymerisatteilchen aber erhöht, so laßt sich die Konzentrierung auch beträchtlich über einen Feststoffgebalt von 40% hinaus durchfuhren

Verfahren zur Erhöhung der Teilchengröße von synthetischen Kautschuklatices smd bekannt

So werden nach der »Stockpunkt-Methode« große Mengen Salz zusammen mit einer Seife zu dem Latex zugesetzt und dann die Mischung auf S bis 10⁰C abgekühlt, wobei eine reversible Gelierung eintritt Das Serum wird abfiltnert, und beim Wiedererwarimen nimmt 'der Latex "wieder den flussigen Zustand an Dabei hat bis zu einem gewissen Grade eine Agglomeration der Teilchen stattgefunden

Die »LosungsmitteKAgglomenerungsHuethode« besteht dann, daß der Latex mit erheblichen Mengen eines Kautschuklosungsmittels, ζ. Β Benzol, versetzt wird. Das Losungsmittel laßt die Teilchen aufquellen Sie sind daher nur unzureichend mit Emulgator bedeckt Dadurch wird die Agglomeration gefördert Der Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, daß große Mengen Lösungsmittel notwendig sind, um Teilchengrößen zu erreichen, die für eine Konzentrierung des Latex erf orderlich smd Das Lösungsmittel muß wieder durch Destillation entfernt und zurückgewonnen werden, bevor die Konzentrierung des Latex vorgenommen wird Dieses Verfahren ist aber umständlich und zeitraubend und daher kostspielig

Nach einem anderen Verfahren, der »Gefneragglomenerutxg«, wird der synthetische Kautschuklatex gefroren und schnell wiedei aufgetaut Es zeigt sich» daß

Verfahren zur Verminderung der Viskosität
und/oder Erhöhung der Teilchengröße von
synthetischen Kautschuklatices

Anmelder

The International Synthetic Rubber Company

Limited,

Southampton, Hampshire (Großbritannien)

Vertreter

Dr W Müller-Bore und Dipl -Ing H. Gralfs,

Patentanwälte, München 22, Robert-Koch-Str. 1

Als Erfinder benannt

Donald Alfred Bennett,

Beauheu, Hampshire (Großbritannien)

Beanspruchte Priorität·
Großbritannien vom 20. September 1960

(32331),

vom 16. Dezember 1960 (43 469)

beim Auftauen die Teilchengröße des Latex ansteigt.

Em Nachteil dieses Verfahrens ist, daß auch eine Agglomeration zu extrem großen Teilchen stattfinden kann, die zur Teilkoagulation des Latex fuhrt

Die geschilderten Nachteile lassen sich mit Hilfe des beanspruchten Verfahrens verhindern

Gegenstand der Erfindung ist em Verfahren zur Verminderung der Viskosität und/oder Erhöhung der Teilchengroße von synthetischen Kautschuklatices, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man die Latices mit einer Konzentration an dispergiertea Polymerisatteilchen von nicht weniger als 15 Gewichtsprozent untei einem Druck voa nicht weniger als 70 atu durch eine Düse fließen laßt

Mit Hilfe des beanspruchten Verfahrens können Synthesekautschuklatices mit höheren Feststoffgehalten hergestellt werden, wobei die Viskosität trotzdem nicht den hochstzulässigen Wert überschreitet

Als Latices kommen solche von Emulsionspolymensaten !konjugierter Diene Oder von Mischpolymerisaten dieser Diene mit einem Arylolefin oder Acrylsaurenitril oder von Polychloropren m Frage

Die verwendeten Latices haben Teilchendurchmesser im Großenbereich von 300 bis 1000 ÄE

609 759/441

Fur die Durchfuhrung des beanspruchten Verfahrens sind Hochdnickpumpen geeignet, wobei der zu behandelnde Latex bei erhöhtem Druck durch eine Düse oder ein Homogenisierventil getrieben wird.

Der Druck, unter dem der Latex gefordert wird, bevor er die Düse oder das Homogenisierventil passiert, kann 700 atu oder noch mehr betragen, liegt jedoch nicht unter 70 atü. Die erzielte Erhöhung der Teilchengröße ist starker bei lioheren Pumpendrucken

Der pH-Wert des zu behandelnden Latex liegt im Bereich von 7 bis 13, vorzugsweise 7 bis 11,5

Bevorzugt werden vorkonzentrierte Latices mit einem Feststoffgehalt von 35 bis 50% verwendet, doch können nach dem beanspruchten Verfahren auch Latices mit geringeren Konzentrationen, ζ B von nur 15%, verwendet werden

Die Temperatur des behandelten Latex beeinflußt die erfindungsgejnaß erzielte Erhöhung der Teilchengroße, und zwar ist die erzielte Wirkung um so großer, je starker die Temperatur des Ausgangslatex herabgesetzt ist Die Temperatur liegt im Bereich zwischen 0 und 80⁰C, bevorzugt zwischen 0 und 50⁰C

In den folgenden Beispielen ist das Koagulat definiert als der Anteil an festem synthetischem Kautschuk m Gewichtsprozent, der auf einem Sieb mit 178 μ lichter Maschenweite zurückgehalten wird, wenn der synthetische Kautschuklatex durch das Sieb gegeben wird (Siebruckstand von Latex freigewaschen und getrocknet) Die Bestimmung der Bedeckung der Teilchen mit Seife und der Teilchengröße wird nach der sogenannten »Seifentitrationsmethode« durchgeführt Dabei ist beim Zusatz kleiner Mengen Seife zum Latex, dessen Teilchen nicht vollkommen mit Seife bedeckt sind, eine scharfe Änderung der Oberflächenspannung des Latex an dem Punkt festzustellen, an dem die Teilchen vollkommen bedeckt werden Aus diesem Wert kann man — da man die pro Gramm Polymerisat ursprünglich anwesende Seife und die effektive Molekuloberflache der bei der Titration Verwendeten SeJe kennt — die Gesamtoberflache der Teilchen und daraus einen durchschnittlichen Teilchendurchmesser berechnen

Der in den folgenden Beispielen verwendete Latex ist durch Mischpolymerisation von 70 Teilen 1,3-Butadien und 30 Teilen Styrol in wäßriger Emulsion bei 5° C erhalten worden.

Beispiel 1

Eme Probe dieses Butadien-Styrol-Kaltkautschuklatex wurde durch Eindampfen m einer konventionellen Anlage auf einen Feststoffgehalt von 46% gebracht Die Seifenbedeckung war, nach der Seifentitrationsmethode bestimmt, 41% Daraus errechnete sich ein durchschnittlicher Teilchendurchmesser von 670 ÄE. Der pH-Wert des Latex wurde auf 8,75 eingestellt und der Latex dann mit 316 atu bei verschiedenen Temperaturen durch die Düse einer Homogemsiereinnchtung gepumpt Es wurden die folgenden Resultate erhalten'

Ursprüngliche Latextemperatur (⁰Q	Seifen bedeckung (%)	Teilchen große (ÄE)	Koagulat' (%)
40 24	75 111	1218 1804	0,02 0,05 .

Beispiel 2

Der gleiche teilweise konzentrierte Latex (46% Feststoffgehalt) wie im Beispiel 1 wurde bei einem pH-Wert von 8 und einem Druck von 316 atu durch die Homogemsiereinrichtung gepumpt Dabei wurden die folgenden Ergebnisse erhalten

Ursprüngliche ¹⁰ Latextemperatur (⁰C)	Seifen bedeckung (7o)	Teilchen- große (ÄE)	Koagulat CIo)
40 26	85 134	1382 2200	0,03 0,13

Diese Ergebnisse bestätigen den im Beispiel 1 festgestellten Temperatureffekt Em Vergleich der Ergebnisse von Beispiel 1 und 2 zeigt ferner die durch Verminderung des pH-Wertes des Ausgangslatex erzielte Erhöhung der Teilchengröße der Latexpartikeln

Beispiel 3

Die Erhöhung der Teilchengröße durch Reduktion des pH-Wertes ist auch bei dem folgenden Versuch zu

erkennen, bei dem em durch .Emulsionspolymerisation von Butadien und Styrol erhaltener synthetischer Kautschuklatex, der auf einen Feststoffgehalt von 42% gebracht worden ist, bei wechselnden pH-Werten und bei Raumtemperatur unter einem Druck von 562 atu

m einer Homogemsiereinnchtung behandelt wurde. Zu Anfang betrug die Seifenbedeckung 44,1 % und die Teilchengröße 726 ÄE

Anfangs- pH-Wert	Seifenbedeckung (⁰Ic)	Durchschnittliche Teilchengröße (ÄE)
10,0 11,0 12,0 13,0	108,4 99,8 84,1 52,3	1783 1642 1267 787

Beispiel 4

Weitere Proben eines Butadien-Styrol-Emulsionspolymensatlatex wurden auf einen Feststoffgesamtgehalt von 44% konzentriert und bei einer Temperatur von 12° C bei verschiedenen Drucken durch die Homogenisiereinrichtung gegeben Nach der Konzen. tnerung auf einen Feststoffgehalt von 44% besaßen die Teilchen des Ausgangslatex eine Große von 663 ÄE und eine Seifenbedeckung von 41 %.

Pumpen- 55 druck (atu)	Anfangs- pH-Wert	Seifen bedeckung (%)	Teilchen- große (ÄE)	Koagulat (%)
141 211 6o 352	9,5 9,5 9,5	93 107 131	1506 1743 2136	0,04 0,04 0,02

Diese Ergebnisse zeigen, daß die Zunahme der Teilchengröße um so starker wird, je tiefer die Latextemperatur ist.

Diese Ergebnisse zeigen die Verbesserung, die hinsichtlich des Teilchengroßenanstieges mit wechselndem Pumpendruck erreicht wird.

B eispiel5

Proben eines Latex mit einem Feststoffgehalt von 43 % und einer Teilchengröße von 663 μ wurden auf

verschiedene Konzentrationen verdünnt und die verdünnten Proben bei einem Druck von 316 atu und einem pH-Wert von 8 durch die Homogemsiereinrichtung gedruckt.

Feststoff	Seifen	Tedchen-	"f λ« mil 4 ♦
gehalt	bedeckung	große	K.oaguiat
(7.)	(7.)	(ÄE)	(7o)
18,5	44,4	775
25,0	70,0	1230	—
30,0	75,7	1320	—
36,0	97,0	1685	—
42,0	99,0	1730	—

15

Diese Ergebmsse zeigen, daß dei beim Pumpen des Latex durch die Homogenisiereinnchtung erzielte Anstieg der Teilchengröße starker ist, wenn der Feststoffgesamtgehalt des ursprünglichen Latex erhöht wird.

Die Druckbehandlung nach dem beanspruchten Ver- ao fahren kann auch dazu benutzt werden, um ein besseres Verhältnis zwischen dem Feststoffgehalt und der Viskosität eines Synthesekautschuklatex zu erzielen, ohne daß die mittlere Teilchengroße der Latexpartikeln dabei erhöht wird Die Verbesserung besteht dann in as einer Verminderung der Latexviskosrtat, so daß der behandelte Latex weiterkonzentriert werden kann.

Beispiele der Behandlung von Latices mit hohem Feststoffgehalt sind folgende.

Beispiel 6
Ursprunghcher Butadien-Styrol-Kaulschuklatex

Seifenbedeckung . 118,4%

Durchschnittliche Teilchengröße. 1920 ÄE

Feststoffgesamtgehalt . . . 64,6%

Viskosität 200OcP

die Latexviskositat auf 200 cP abgesunken war Der behandelte Latex wurde dann in bekannter Weise auf einen Feststoffgehalt von 71,2% konzentriert, bevor die ursprüngliche Viskosität von 200OcP wieder erreicht war

Beispiel 7

Eine Probe eines Butadien-Styrol-Kautschuklatex mit den folgenden Eigenschaften:

Seifenbedeckung .. 103 %

Durchschnittliche Teilchengröße 1703 AE

Feststoffgesamtgehalt . .. 63,3 %

Viskosität . ... 28OcP

wurde bei pH 8,28 und Raumtemperatur unter einem Druck von 562 atu durch die Homogenisiereinnchtung gepreßt. Der behandelte Latex besaß die folgenden Eigenschaften

35

Nach dem Passieren des Latex durch eine Homogenisiereinnchtung bei Raumtemperatur und dem pH-Wert 10 unter einem Druck von 562 atu ergab sich, daß die Seifenbedeckung 102,2% und die durchschnittliche Teilchengröße 1789 ÄE betrug, wahrend Seifenbedeckung ..
Mittlere Teilchengroße
Feststoffgesamtgehalt
Viskosität . .

103%
1703 ÄE
63,3%
125 cP

Claims

Patentansprüche ·

1 Verfahren zur Verminderung der Viskosität und/oder Erhöhung der Teilchengroße von synthetischen Kautschuklatices, dadurch gekennzeichnet, daß man die Latices mit einer Konzentration an dispergierten Polymerisatteilchen von nicht weniger als 15 Gewichtsprozent unter einem Druck von mcht weniger als 70 atu durch eine Düse oder ein Homogenisierventil fließen laßt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der pH-Wert des zu behandelnden Latex im Bereich von 7 bis 13 hegt
3 Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlung bei einer Temperatur zwischen 0 und 8O⁰C vorgenommen wird.

In Betiacht gezogene Druckschriften
Noble, Latex in Industry (1953), S 184

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