DE1258076B

DE1258076B - Process for reducing the viscosity and / or increasing the particle size of synthetic rubber latices

Info

Publication number: DE1258076B
Application number: DEJ26940A
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: 1964-11-21
Publication date: 1968-01-04
Also published as: CH458720A; DE1233131B; NO116176B; CH419589A; BE608324A; NL6413622A; LU47429A1; BE656088A; GB976212A; LU40615A1; NL123047C; NL269409A

Description

Verfahren zur Verminderung der Viskosität und/oder Erhöhung der Teilchengröße von synthetischen Kautschuklatices Zusatz zum Patent: 1 233 131 Ein synthetischer Kautschuklatex soll zur Weiterverarbeitung möglichst einen hohen Feststoffgehalt haben, jedoch ist die unmittelbare Erzeugung eines feststoffreichen Latex bei der Polymerisation nicht immer unbedenklich, da ein solches Polymerisationsverfahren unwirtschaftlich ist. Es ist daher üblich, den Polymerisationsansatz und die Verfahrensbedingungen so abzustimmen, daß eine wirtschaftliche Polymerisation mit den besten physikalischen Eigenschaften des erhaltenen Produktes vereinigt wird, und dann die Einstellung des Latex-Feststoffgehaltes in einem nachfolgenden Verfahrensschritt vorzunehmen.Process for reducing the viscosity and / or increasing the particle size of synthetic rubber latices Addition to the patent: 1 233 131 A synthetic one Rubber latex should have as high a solids content as possible for further processing have, however, the immediate production of a high-solids latex is at the Polymerization is not always harmless, as such a polymerization process is uneconomical. It is therefore common practice to use the polymerization approach and process conditions so that an economical polymerization with the best physical Properties of the product obtained is combined, and then the setting the latex solids content in a subsequent process step.

Die Möglichkeit, einen Synthesekautschuklatex zu konzentrieren, wird durch die ansteigende Viskosität begrenzt. The ability to concentrate a synthetic rubber latex will limited by the increasing viscosity.

Wenn ein Synthesekautschuklatex aus Polymerisatteilchen im Größenbereich von 300 bis 1000 Ä konzentriert wird, steigt seine Viskosität bei etwa 40 01o Feststoffgesamtgehalt sehr schnell an, so daß eine Konzentrierung jenseits dieses Wertes nicht durchgeführt werden kann, ohne daß die Viskosität einen höchstzulässigen Wert erreicht, der durch den Verwendungszweck des Latex gesetzt wird. When a synthetic rubber latex made from polymer particles in the size range is concentrated from 300 to 1000 Å, its viscosity increases at about 40 01o total solids content very quickly, so that a concentration beyond this value is not carried out can be without the viscosity reaching a maximum permissible value by the intended use of the latex is set.

Es ist auch bekannt, daß bei Erhöhung der durchschnittlichen Teilchengröße der dispergierten Teilchen in dem Latex die Konzentrierung noch wesentlich über einen Gesamtfeststoffgehalt von 400/, durchgeführt werden kann, bevor die Latexviskosität eine weitere Konzentrierung verhindert. It is also known that as the average particle size increases of the dispersed particles in the latex still significantly exceeds the concentration A total solids content of 400 /, can be done before the latex viscosity prevents further concentration.

Es sind verschiedene Verfahren zur Erhöhung der Größe der Teilchen in einem Latex bekannt. There are several methods of increasing the size of the particles known in a latex.

Nach der »Stockpunkt-Methode« setzt man große Mengen Salz zusammen mit stabilisierender Flüssigkeit zu dem Latex hinzu und kühlt dann das System auf eine Temperatur zwischen 5 und 10 C ab. An diesem Punkt tritt dann eine reversible Gelbildung ein. The »pour point method« is used to combine large amounts of salt with stabilizing liquid is added to the latex and then cools the system a temperature between 5 and 10 C. At this point a reversible occurs Gel formation.

Das klare Serum wird abfiltriert, und beim Wiedererwärmen kehrt der Latex in einen flüssigen bzw. fließbaren Zustand zurück. Es wurde gefunden, daß dabei eine Agglomeration der Latexteilchen eintritt.The clear serum is filtered off, and when it is rewarmed it reverses Latex returns to a liquid or flowable state. It was found that an agglomeration of the latex particles occurs.

Die »Solventmethode« besteht in dem Zusatz erheblicher Mengen eines Lösungsmittels, wie Benzol, zu dem Latex. Dieses Lösungsmittel quillt die Teilchen und läßt sie unzureichend mit Seife bedeckt. Man nimmt an, daß eine Art Zusammenballung eintritt und in einer Agglomeration resultiert. Ein Nachteil dieser Methode ist, daß hohe Kohlenwasserstoff-Wasser-Verhältnisse benötigt werden, um eine Teilchengröße zu erzielen, die zur Konzentration aus Latex mit niederem Feststoffgehalt angemessen ist. Das Lösungsmittel wird durch Destillation entfernt und zurückgewonnen, bevor die Konzentrierung des Latex durchgeführt wird. The "solvent method" consists in adding substantial amounts of one Solvent such as benzene to the latex. This solvent swells the particles and leaves them insufficiently covered with soap. It is believed to be some kind of agglomeration occurs and results in an agglomeration. A disadvantage of this method is that high hydrocarbon to water ratios are required to achieve a particle size appropriate to the concentration of low solids latex is. The solvent is removed by distillation and recovered before the concentration of the latex is carried out.

Nach der »Gefrieragglomerationsmethode« wird der Latex gefroren und dann schnell wieder aufgetaut. According to the »freeze agglomeration method«, the latex is frozen and then quickly thawed again.

Man findet, daß beim Auftauen die Teilchengröße des Latex angestiegen ist und ein größerer Anteil der Oberfläche der Kautschukteilchen mit Seife bedeckt ist. Ein Nachteil dieses Verfahrens ist, daß eine Agglomeration unter Ausbildung extrem großer Teilchen ebenfalls eintreten kann, was zur Erzeugung von Koagulat führt.It is found that the particle size of the latex increased upon thawing and a larger proportion of the surface of the rubber particles is covered with soap is. A disadvantage of this process is that agglomeration occurs extremely large particles can also enter, leading to the generation of coagulum leads.

Gegenstand des Patents 1 233 131 ist ein Verfahren zur Verminderung der Viskosität und/oder Erhöhung der Teilchengröße von synthetischen Kautschuklatices, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man die Latices mit einer Konzentration an dispergierten Polymerisatteilchen von nicht weniger als 15 Gewichtsprozent unter einem Druck von nicht weniger als 70 atü durch eine Düse oder ein Homogenisierventil fließen läßt. Der pH-Wert des zu behandelnden Latex liegt vorzugsweise im Bereich von 7 bis 13, und die Behandlung wird vorzugsweise bei einer Temperatur zwischen 0 und 80"C vorgenommen. The subject of patent 1 233 131 is a method of reduction the viscosity and / or increase in the particle size of synthetic rubber latices, which is characterized in that the latices are dispersed with a concentration of Polymer particles of not less than 15 weight percent under a pressure of not less than 70 atmospheres flow through a nozzle or homogenizing valve leaves. The pH of the latex to be treated is preferably in the range from 7 to 13, and the treatment is preferably carried out at a temperature between 0 and 80.degree.

Es wurde nun in Abänderung des Verfahrens des Patents 1 233 131 gefunden, daß man denselben Effekt erzielt, wenn man die Latices unter einem Druck von nicht weniger als 17,5 atü und nicht mehr als 70 atü behandelt. It has now been found, in an amendment to the method of patent 1 233 131, that one obtains the same effect if one does not press the latices under a pressure of less than 17.5 atmospheres and not more than 70 atmospheres treated.

Die Latice sollen vorzugsweise eine Konzentration an dispergierten Polymerteilchen von nicht weniger als 30 Gewichtsprozent und einen pH-Wert im Bereich von 7 bis 9 aufweisen. The latice should preferably have a concentration of dispersed Polymer particles of not less than 30% by weight and a pH in the range from 7 to 9.

Vorzugsweise beträgt der pH-Wert 8,3, und die Konzentration an dispergierten Polymerteilchen etwa 48 Gewichtsprozent. Mit Hilfe des beanspruchten Verfahrens werden gegenüber dem Verfahren der österreichischen Patentschrift 224 899, das dem Verfahren des Hauptpatents entspricht, wesentliche Energien eingespart. Der pH-Wert des zu behandelnden Latex kann nach herkömmlichen Verfahren eingestellt werden, beispielsweise durch Zusatz von Kohlendioxyd, Natriumsilicofluorid oder Glycin. Preferably the pH is 8.3 and the concentration of dispersed Polymer particles about 48 percent by weight. With the help of the claimed method are compared to the method of the Austrian patent specification 224 899, the Corresponds to the process of the main patent, saves significant amounts of energy. The pH the latex to be treated can be adjusted according to conventional methods, for example by adding carbon dioxide, sodium silicofluoride or glycine.

Die Temperatur des behandelten Latex hat Einfluß auf die nach dem beanspruchten Verfahren erzielte Steigerung der Teilchengröße. Der Zuwachs ist um so größer, je niedriger die anfängliche Latextemperatur ist. Sie liegt vorzugsweise zwischen 0 und 25°C. The temperature of the treated latex has an influence on the after claimed method achieved increase in particle size. The increase is over the lower the initial latex temperature, the greater it is. It preferably lies between 0 and 25 ° C.

Das Verhältnis Seife zu Kautschuk des Latex beeinflußt den erzielten Agglomerationsgrad ebenfalls und sollte vorzugsweise im Bereich von 3,5 bis 4,5 liegen. Das Verhältnis Seife zu Kautschuk wird definiert als die Anzahl der Gewichtsteile stabilisierender Seife in dem Latex auf 100 Gewichtsteile Kautschuk. The soap to rubber ratio of the latex influences the achieved Degree of agglomeration also and should preferably be in the range from 3.5 to 4.5 lie. The soap to rubber ratio is defined as the number of parts by weight stabilizing soap in the latex per 100 parts by weight of rubber.

Wenn ein Latex zur Erhöhung seines Feststoffgehaltes konzentriert wird, findet ein zwangläufiger Viskositätsanstieg statt. Es liegt deshalb auf der Hand, daß durch Verringerung der Viskosität gemäß der Erfindung der behandelte Latex auf einen Feststoffgehalt konzentriert werden kann, der höher liegt, als es bei dem Latex vor der Behandlung möglich ist, ohne die Viskosität über den ursprünglichen Wert oder über eine gewünschte Höhe hinaus zu steigern. When a latex is concentrated to increase its solids content there is an inevitable increase in viscosity. It is therefore on the Hand that by reducing the viscosity according to the invention of the treated latex can be concentrated to a solids content which is higher than that at the latex before the treatment is possible without the viscosity exceeding the original To increase in value or beyond a desired level.

Nach dem Verfahren der Erfindung wird jedoch nicht nur die Viskosität der Latices verringert, sondern bei Behandlung eines Latex mit einer anfänglichen Teilchengröße von weniger als 1000 Ä auch eine Erhöhung der durchschnittlichen Teilchengröße erreicht. According to the method of the invention, however, not only the viscosity is increased the latices decreased, but when treating a latex with an initial one Particle size less than 1000 Å also increases the average particle size achieved.

Das beanspruchte Verfahren läßt sich beispielsweise auf Latices von Copolymerisaten aus einem konjugierten Diolefin und einem Arylolefin oder Acrylnitril anwenden sowie auf Latices von Homopolymerisaten eines konjugierten Diolefins oder von Polychloropren. The claimed process can be applied, for example, to latices from Copolymers of a conjugated diolefin and an aryl olefin or acrylonitrile apply as well as on latices of homopolymers of a conjugated diolefin or of polychloroprene.

Das Verfahren eignet sich besonders für Latices, die Copolymerisate von 1,3-Butadien und Styrol enthalten und durch konventionelle Emulsionspolymerisationsverfahren hergestellt worden sind.The process is particularly suitable for latices, the copolymers of 1,3-butadiene and styrene and by conventional emulsion polymerization processes have been manufactured.

Herkömmliche Anlagen für die Homogenisierung (d. h. Erzeugung homogener Mischungen oder Dispersionen) von Flüssigkeiten können zur Durch- führung des Verfahrens nach der Erfindung angewandt werden. Solche Anlagen bestehen im wesentlichen aus einer Hochdruckpumpe, die den zu behandelnden Latex bei erhöhtem Druck durch eine Düse oder ein Homogenisierventil preßt. Conventional plants for homogenization (i.e. making more homogeneous Mixtures or dispersions) of liquids can be used to conduct of the proceedings be applied according to the invention. Such systems essentially consist of a high-pressure pump that pumps the latex to be treated through a Nozzle or a homogenizing valve presses.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand eines Ausführungsbeispieles erläutert. The invention is described below using an exemplary embodiment explained.

Beispiel Der verwendete Latex ist durch Copolymerisation von 1,3-Butadien und Styrol (in einem Verhältnis von 70: 30) bei 5"C in einer wäßrigen Emulsion, die 120 Teile Wasser und 3,0 Teile Kalinmoleat enthielt, hergestellt worden. Example The latex used is by copolymerization of 1,3-butadiene and styrene (in a ratio of 70:30) at 5 "C in an aqueous emulsion, containing 120 parts of water and 3.0 parts of potassium moleate.

Der Latex wurde in einem üblichen Evaporator auf einen Gesamtfeststoffgehalt von 4801o konzentriert, wobei die ursprüngliche Seifenbedeckung 46,3 0/o betrug. The latex was in a conventional evaporator to total solids of 4801o, the original soap coverage being 46.3%.

Der pH-Wert des Latex wurde auf 8,3 eingestellt, und der Latex wurde dann durch einen Dreizylinderhomogenisator, Typ Nr. 800 KL 24X - 8 RAX der Firma Manto Gaulin S. A., Boston, USA., bei einer Temperatur von 30 C unter verschiedenen Drücken gegeben, wobei die folgenden Resultate erzielt wurden: Durchschnittliche Homogenisatordruck Seifenbedeckung Du'chschnittliche atü "lo Ä 35: 57 840 49. 70 1030 70 112 1650 * Der unter diesen Bedingungen erzeugte Latex war instabil und koagulierte beim Aufrühren schnell. Er wurde stabilisiert durch Zugabe verdünnter Kaliumoleatlösung, und diese zusätzliche Seifenzugabe wurde bei der Bestimmung der Seifenbedekkung und der Teilchengröße berücksichtigt.The pH of the latex was adjusted to 8.3, and the latex was then passed through a three-cylinder homogenizer, Type No. 800 KL 24X - 8 RAX from Manto Gaulin SA, Boston, USA., At a temperature of 30 ° C. under various conditions Pressing given the following results: Average Homogenizer pressure Soap cover Average atü "lo Ä 35: 57 840 49. 70 1030 70 112 1650 * The latex produced under these conditions was unstable and coagulated quickly when stirred. It was stabilized by adding dilute potassium oleate solution, and this additional addition of soap was taken into account when determining the soap coverage and the particle size.

Die bei 49 atü behandelte und mit zusätzlicher Kaliumoleat-Seifenlösung stabilisierte Probe konnte auf konventionellem Wege leicht eingedampft werden und ergab ein stabiles Produkt, das einen Gesamtfeststoffgehalt von 68,8 01o aufwies und eine Viskosität von 1850 cP hatte. The treated at 49 atm and with additional potassium oleate soap solution The stabilized sample could easily be evaporated in the conventional way and yielded a stable product that had a total solids content of 68.8,010 and had a viscosity of 1850 cP.

Claims

Claim: Modification of the process for reducing the viscosity and / or increasing the particle size of synthetic rubber latices by the latices with a concentration of dispersed polymer particles of not less than 15 percent by weight under a pressure of not less than 70 atmospheres a nozzle or a homogenizing valve allows the latices to have a pH value in the range from 7 to 9, according to patent 1233131, thereby marked e i c h n e t that the latices can be subjected to a pressure of not less than 17.5 atmospheres and not treated more than 70 atmospheres.

Publications considered: Austrian patent specification No. 224 899; Belgian patent specification No. 608 324.