DE1301537B - Verfahren zur Chlorierung von feinteiligen, durch Emulsions- oder Suspensionspolymerisation erhaltenen Vinylchloridhomo- oder copolymerisaten - Google Patents
Verfahren zur Chlorierung von feinteiligen, durch Emulsions- oder Suspensionspolymerisation erhaltenen Vinylchloridhomo- oder copolymerisatenInfo
- Publication number
- DE1301537B DE1301537B DEG44728A DEG0044728A DE1301537B DE 1301537 B DE1301537 B DE 1301537B DE G44728 A DEG44728 A DE G44728A DE G0044728 A DEG0044728 A DE G0044728A DE 1301537 B DE1301537 B DE 1301537B
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- vinyl chloride
- colloidal
- chlorination
- suspension
- parts
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
- C08F8/00—Chemical modification by after-treatment
- C08F8/18—Introducing halogen atoms or halogen-containing groups
- C08F8/20—Halogenation
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
Description
1 2
In der USA.-Patentschrift 2 996 489 ist ein Ver- Leider schwimmen etwa 2 bis 5% des Polyvinylfahren
zur Chlorierung von Polyvinylchlorid beschrie- Chlorids nicht oben und bleiben im wäßrigen Medium
ben, bei dem man eine etwa 5 bis 25 Volumprozent suspendiert. Die wäßrige Schicht wird dann abgeeines
als Quellmittel für das Polyvinylchlorid dienen- lassen, und hierbei verursacht das nicht oben schwimden
Kohlenwasserstoffs enthaltende Suspension von 5 mende Harz Verstopfungen in Leitungen und andere
feinteiligem Polyvinylchlorid in einem größeren Anteil Schwierigkeiten. Schließlich wird es verworfen, und
eines flüssigen, wäßrigen Mediums herstellt, das dieser Produktverlust erhöht die Kosten des Verflüssige
Reaktionsmedium mit Chlorgas bei einer fahrens. Das chlorierte Harz wird erneut in Wasser
Temperatur von nicht mehr als etwa 65° C sättigt, suspendiert, das eine wasserlösliche Base in einer
die Suspension unter Aufrechterhaltung der vor- io solchen Menge enthält, daß die restliche Chlorstehend genannten Bedingungen zur Auslösung der wasserstoffsäure in den durch das Lösungsmittel
Chlorierungsreaktion zwischen dem gelösten Chlor gequollenen Polyvinylchloridteilchen neutralisiert
und dem suspendierten Polyvinylchlorid mit Licht wird. Geeignete Basen sind beispielsweise Natrium-,
bestrahlt, weiteres Chlorgas so in die Suspension ein- Kalium- und Ammoniumhydroxyd, -carbonat,
leitet, daß immer ein Überschuß von gelöstem Chlor 15 -phosphat u. dgl. Die Neutralisation erfordert eine
vorhanden ist, und die Chlorierung durch Beendigung geringere Menge der Base, wenn das Polyvinylder
Belichtung abbricht, wenn die gewünschte Chlor- chlorid vorher einmal oder mehrmals mit Wasser
menge mit dem Polyvinylchlorid umgesetzt worden gewaschen und anschließend vom Waschwasser abist,
getrennt wird.
Es wurde ferner vorgeschlagen, zur Erhöhung der ao Der als Quellmittel dienende Chlorkohlenwasser-Chlorierungsgeschwindigkeit
bei der Durchführung stoff wird dann von der neutralisierten Harzsuspension des vorstehend genannten Verfahrens in Gegenwart abgetrennt und als wasserhaltiges Kopfdestillat geeiner
katalytischen Menge eines Reduktionsmittels wonnen. Während der Abtrennung hat die neutralizu
arbeiten, das der Suspension des Polyvinylchlorids sierte Suspension die Neigung, an der Oberfläche zu
zugegeben wird (vgl. deutsche Auslegeschrift 25 schäumen. Die Schaumbildung ist bei Temperaturen
1254 866). Beispiele geeigneter Reduktionsmittel sind oberhalb von 8O0C sehr ausgeprägt. Dies ist unreduzierende
Zucker, Aldehyde, Alkalisulfide, Meta- günstig, da Destillationstemperaturen von etwa 1000C
bisulfite, Bisulfite und Hydrosulfite und Verbindungen zur guten Entfernung des Lösungsmittels erwünscht
der Formel sind. Das Schäumen hat häufig zur Folge, daß der
30 Destillatkühler und die zu ihm führenden Abzugs-
[*R —S= Ol leitungen durch mitgenommenes Polyvinylchlorid ver
stopft werden.
O M Die vom Lösungsmittel befreite Suspension wird
-"' anschließend filtriert, und das Harz, das etwas rest-
35 liehen Elektrolyt und etwa 3 bis 9°/0 restliches Quell-
worin R ein Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 8 C-Ato- mittel enthält, wird als Filterkuchen gewonnen. Der
men, η ein Wert von 1 oder 2 und M ein Metall ist. Kuchen wird zur Entfernung von restlichem Elektrolyt
Ein weiteres Verfahren zur Chlorierung von Poly- mit Wasser gewaschen, und das nasse Harz wird in
vinylchlorid in ähnlicher Weise wie bei dem Verfahren einem Luft- oder Vakuumofen gewöhnlich bei 50 bis
der USA.-Patentschrift 2 996 489 ist in der USA.- 40 75 0C getrocknet. Das Trocknen kann erleichtert
Patentschrift 3 100 762 beschrieben. Der Unterschied werden, indem man den Kuchen vorher zur Verliegt
darin, daß die Chlorierung bei einer Temperatur drängung des absorbierten Wassers mit der flüchtivon
60 bis 1000C und bei einem Druck von 1,4 bis geren Flüssigkeit vorher mit Alkohol wäscht. Das
5,6 atü ohne Belichtung durchgeführt wird. Die An- getrocknete, chlorierte Polyvinylchlorid wird als
Wendung von Wärme und Licht an Stelle der Bestrah- 45 Pulver gewonnen, das im wesentlichen die gleiche
lung führt zu einer höheren Reaktionsgeschwindigkeit, Teilchengrößenverteilung hat wie das eingesetzte
während seltsamerweise festzustellen ist, daß bei An- Polyvinylchlorid.
Wendung von Wärme und Druck zusammen mit der Das chlorierte Polyvinylchlorid, das gemäß den
Bestrahlung ein schlechtes chloriertes Produkt er- vorstehend beschriebenen Verfahren und gemäß der
halten wird. 50 Erfindung hergestellt wird, hat hervorragende che-
Die vorstehend genannten Chlorierungsverfahren mische Beständigkeit, Haltbarkeit, einen hohen Erhaben
unter anderem den Nachteil, daß die Suspension weichungspunkt und eine so hohe Wärmebeständigmit
fortschreitender Chlorierung dick und viskos keit, daß es im stabilisatorfreien Zustand nicht abwird
und die gequollenen Harzteilchen zur Agglo- gebaut wird, wenn es wenigstens 10 Minuten an der
merierung und zum Zusammenbacken neigen. Durch 55 Luft bei 190 bis 2040C gehalten wird. Das chlorierte
diese beiden Erscheinungen werden die Reaktions- Polyvinylchlorid hat eine Dichte im Bereich von 1,43
geschwindigkeit und die Produktqualität ver- bis 1,65 g/cm3 bei 250C, d.h., sein Chlorgehalt beschlechtert.
trägt 57,4 bis 70,9 Gewichtsprozent (unchloriertes
Nach Beendigung des in den vorstehend genannten Polyvinylchlorid enthält 56,7 °/0 Chlor). Das bevor-USA.-Patentschriften
beschriebenen Chlorierungs- 60 zugte Polyvinylchlorid hat eine Dichte im Bereich von
Prozesses wird das chlorierte Polyvinylchlorid in der etwa 1,53 bis 1,59 g/cm3 (64,3 bis 67,7% Chlor) und
nachstehend beschriebenen Weise isoliert. Die Be- ist bis etwa 95 und 125° C formbeständig (ASTM-wegung
der Suspension im Reaktionsgefäß wird Testmethode D-648-56). Diese Temperatur liegt um
beendet, und nach einer Absitzzeit von etwa 10 Minu- wenigstens 20° C über den entsprechenden Werten für
ten bis 2 Stunden hat sich die Suspension in zwei 65 unchlorierte Polyvinylchloride. Am vorteilhaftesten
Phasen getrennt, nämlich in eine saure wäßrige Schicht ist ein nachchloriertes Polyvinylchlorid, das eine
und die auf der wäßrigen Schicht schwimmenden, Dichte im Bereich von etwa 1,55 bis 1,58 g/cm3 bei
durch das Lösungsmittel gequollenen Harzteilchen. 25 0C hat (65,5 bis 67% Chlor) und bis wenigstens
3 4
100° C formbeständig ist. Das chlorierte Polyvinyl- und verbessertem Wirkungsgrad der Reaktion
chlorid ist weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß es und ermöglicht eine Erhöhung der eingesetzten
in Aceton praktisch unlöslich, aber in heißem Tetra- Polyvinylchloridmenge.
hydrofuran sehr leicht löslich ist. Das Produkt ist , λ „. ^ , . , ,, ... ., , , . ...
vorteilhaft auf dem Gebiet der harten Polyvinyl- 5 b>
Die Polyvmylchlondteilchen agglomerieren wah-
chloride für die Herstellung von Rohren, Leitungen, rend der ChIorierung nicht·
Tanks, Zubehörteilen usw. und insbesondere dort c) Nach Beendigung der Reaktion und nach dem
verwendbar, wo heißes Wasser und andere heiße, Abbruch der Bewegung sinken die gequollenen
korrodierende Flüssigkeiten mit dem Polyvinyl- chlorierten Polyvinylchloridteilchen auf den Boden
chlorid in Berührung kommen. Insbesondere hat es io des Reaktionsgefäßes und schwimmen nicht oben
für die Verwendung von Heißwasserleitungen in auf dem Reaktionsmedium.
Industrie und Haushalt Verwendung gefunden. Ge- ,,
cr^sra aase:
chlorid zur Verbesserung seiner mechanischen Ver- e) Das chlorierte Polyvinylchlorid hat eine höhere
arbeitbarkeit und Stoßfestigkeit gemischt. Ferner Wärmebeständigkeit und ist besser verarbeitbar,
können die auf diesem Gebiet üblichen Pigmente,
Gleitmittel und Stabilisatoren eingemischt werden. ao Unter einem »wäßrigen Medium« bei dem Ver-
Es wurde nun gefunden, daß unerwartete Ver- fahren der Erfindung sind entweder Wasser, das
fahrensverbesserungen und ein Produkt von höherer bevorzugt wird, oder verdünnte Lösungen von Chlor-Qualität
erhalten werden, wenn der Suspension des wasserstoffsäure zu verstehen. Die Mengenverhält-Polyvinylchlorids
im wäßrigen Medium, das den als nisse von Polyvinylchlorid und Wasser können inner-Quellmittel
dienenden Kohlenwasserstoff enthält, vor 25 halb weiter Grenzen liegen. Beispielsweise sind bereits
der in den genannten Veröffentlichungen beschriebe- 130 bis 150 Teile Wasser je 100 Gewichtsteile PoIynen
Chlorierung kolloidales Siliciumdioxyd oder vinylchlorid möglich, während es für die Feststoffkolloidale
mineralische Silikate oder deren Gemische konzentration an sich keine untere Grenze gibt. Es
in geringer Menge zugesetzt werden. An dieser Stelle ist natürlich wirtschaftlich zweckmäßig, eine möglichst
wird darauf hingewiesen, daß der gebrauchte Ausdruck 30 hohe Feststoff konzentration anzuwenden. Demgemäß
Polyvinylchlorid, abgesehen von den weiter unten ermöglicht die Verwendung des kolloidalen Siliciumfolgenden
speziellen Arbeitsbeispielen, sowohl die dioxyds bzw. Silikats eine etwa 40- bis 45% ige
Homopolymerisate von Vinylchlorid als auch die Steigerung dieser Variablen ohne entsprechenden
Copolymerisate von Vinylchlorid mit anderen mono- Anstieg der Viskosität der Suspension, die ein unerolefinischen
Momomeren umfaßt, wobei die poly- 35 wünschter Faktor der Reaktion ist.
merisierte Vinylchloridkomponente des Copolymeren Das eingesetzte Polyvinylchlorid ist ein hochwenigstens 70 Gewichtsprozent ausmacht. molekulares Material in feinteiliger Form, das durch
merisierte Vinylchloridkomponente des Copolymeren Das eingesetzte Polyvinylchlorid ist ein hochwenigstens 70 Gewichtsprozent ausmacht. molekulares Material in feinteiliger Form, das durch
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Emulsions- oder Suspensionspolymerisation herge-Chlorierung
von feinteiligen, durch Emulsions- oder stellt worden sein kann. Seine Teilchengröße liegt im
Suspensionspolymerisation erhaltenen Vinylchlorid- 4° Bereich von 0,5 bis 200 μ. Bevorzugt wird der »grobhomo-
oder -copolymerisaten mit anderen mono- körnige« Typ, bei dem im wesentlichen sämtliche
olefinischen Monomeren, die wenigstens 70 Gewichts- Teilchen eine Größe von mehr als etwa 10 μ haben
prozent Vinylchlorideinheiten enthalten, mit einer und einen Porenraum von etwa 5 bis 50 Volumprozent
spezifischen Viskosität von wenigstens 0,20 und einer aufweisen, jedoch eignen sich für das Chlorierungs-Teilchengröße
von 0,5 bis 200 μ in einem bewegten, 45 verfahren gemäß der Erfindung auch die praktisch
mit Chlor gesättigten, überwiegend wäßrigen Medium nichtporösen Harze (d. h. solche mit weniger als 5 %
in Gegenwart von Chlorkohlenwasserstoffen in einer Porenraum), mit denen ebenfalls gute Ergebnisse erMenge
von 15 bis 100 Gewichtsteilen je 100 Gewichts- zielt werden. Das Molekulargewicht des Polyvinylteile
Vinylchloridhomo- oder -copolymerisat bei chlorids kann zu seiner spezifischen Viskosität in
Temperaturen von 0 bis 65° C und einem Druck bis 50 Beziehung gebracht werden, die bestimmt wird, indem
zu 0,7 atü bei Belichtung, gegebenenfalls in Gegenwart 0,24 g des Polyvinylchlorids unter leichtem Erwärmen
einer katalytischen Menge eines freie Radikale bilden- und Bewegen in 50 ml Nitrobenzol gelöst werden. Die
den Mittels oder eines Reduktionsmittels, oder bei Lösungen werden dann in ein geeignetes Ubbelohde-Temperaturen
von 60 bis 100° C und einem Druck von Viskosimeter filtriert, das vorher auf das reine Lösungs-1,4
bis 5,6 atü ohne Belichtung, das dadurch gekenn- 55 mittel geeicht worden ist. Die Fließzeiten der Lösungen
zeichnet ist, daß zusätzlich in Gegenwart von 0,2 bis in Sekunden werden bei vier verschiedenen Ver-5
Teilen kolloidalem Siliciumdioxyd und/oder kollo- dünnungen bestimmt, um die Fließwerte für eine Reihe
idalem Silikat pro 100 Teile Vinylchloridhomo- oder von Konzentrationen zu bestimmen. Ein Teil der ur-
-copolymerisat chloriert wird, wobei das kolloidale sprünglichen filtrierten Lösung wird bei 13O0C bis
Siliciumdioxyd und/oder das kolloidale Silikat der 60 zur Gewichtskonstanz getrocknet, um einen wahren
wäßrigen, den Chlorkohlenwasserstoff enthaltenden Konzentrationswert zu ermitteln. Das Verhältnis der
Vinylchloridhomo- oder -copolymerisatsuspension vor Fließzeit der Lösung zur Fließzeit des reinen Lösungsder
Chlorierung zugesetzt worden ist. mittels ist ein als »reduzierte Viskosität« bekannter
Das Verfahren gemäß der Erfindung weist die fol- Wert. Wenn die Zahl 1 von der »reduzierten Viskosi-
genden hauptsächlichen Verbesserungen und Vorteile 65 tat« subtrahiert wird, erhält man den als »spezifische
auf: Viskosität« bekannten Wert. Das beim Verfahren
a) Die Viskosität der Reaktionssuspension wird gemäß der Erfindung eingesetzte Polyvinylchlorid hat
verringert. Dies führt zu verbesserter Bewegung ein so hohes Mol ekulargewicht, daß es eine spezifische
5 6
Viskosität von wenigstens 0,20 hat. Bevorzugt für die Chlorierung des Polyvinylchlorids ausgelöst, indem
Chlorierung gemäß der Erfindung wird zwar das man die Suspension bestrahlt. Geeignet ist jede
Homopolymere von Vinylchlorid, jedoch eignet sich beliebige aktinische Strahlung. Geeignet sind beispielsdas
Verfahren auch für die Chlorierung von Copoly- weise gewöhnliche Glühlampen, Quecksilberdampfmeren
von Vinylchlorid mit anderen monoolefinischen .5 lampen oder Quecksilberbogenlampen, Neonröhren,
Monomeren, z. B. Vinylacetat, Vinylidenchlorid, Acryl- Leuchtstoffröhren, Kohlebögen und Natriumdampfund
Methacrylsäureestern, Maleinsäureestern, Fumar- lampen. Bevorzugt für die Belichtung wird Ultrasäureestern,
Äthylen, Propylen und anderen Mono- violettlicht. Zur Erzielung eines sehr wärmebeständigen
meren, wobei die polymerisierte Vinylchloridkompo- chlorierten Polyvinylchlorids bei Aktivierung der
nente des Copolymeren wenigstens 70 Gewichts- xo Chlorierung durch Belichtung darf die Reaktionsprozent ausmacht. temperatur 65 0C nicht überschreiten. Temperaturen
Der Punkt, an dem das kolloidale Siliciumdioxyd bis hinab zu O0C können angewendet werden, jedoch
bzw. Silikat dem wäßrigen Medium bei der Herstellung werden Temperaturen von etwa 30 bis 55°C bevorzugt,
der Suspension für die Chlorierung zugesetzt wird, ist Der Druck im Reaktor darf bei dieser Ausführungsentscheidend
wichtig. Das siliciumhaltige Material 15 form 0,7 atü nicht übersteigen,
muß zugesetzt werden, nachdem sowohl das Poly- Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens vinylchlorid als auch das Wasser in den Reaktor ein- gemäß der Erfindung wird die Chlorierung des Polygesetzt worden sind, vorzugsweise während der vinylchlorids bei höheren Temperaturen von 60 bis Bewegung der Suspension. Wenn das siliciumhaltige 1000C und Drucken im Bereich von 1,4 bis 5,6 atü Material dem wäßrigen Medium vor dem Polyvinyl- 20 ohne Belichtung durchgeführt,
chlorid zugesetzt wird, trennen sich das chlorierte Ohne Verwendung des kolloidalen Siliciumdioxyds Polyvinylchlorid und das wäßrige Medium anschließend bzw. Silikats ist mit fortschreitender Chlorierung des nicht in zwei scharfe Schichten, so daß sie nicht leicht Polyvinylchlorids ein allmählicher Anstieg der Visdurch Dekantieren getrennt werden können. kosität der Suspension festzustellen. Diese Verdickung Ein Chlorkohlenwasserstoff, zweckmäßig eine 25 verhindert eine wirksame Bewegung. Dies hat seiner-Hydrochlormethylenverbindung, wird der Suspension seits einen nachteiligen Einfluß auf die Reaktion des Polyvinylchlorids zugesetzt, um die Teilchen zu zwischen dem Chlor und dem Polyvinylchlorid. Der quellen und eine innigere Berührung des Chlors mit Einfluß der Viskosität wird bei hoher Feststoffdem Polymeren zu schaffen. Unter »Hydrochlor- konzentration zu einem großen Hindernis. Bei Vermethylenverbindung« ist ein chlorierter Kohlenwasser- 30 Wendung von kolloidalem Silikat oder Siliciumstoff zu verstehen, der wenigstens 1 Chloratom, dioxyd ist der Viskositätsanstieg der Suspension zu wenigstens 1 Wasserstoffatom und nur 1 Kohlenstoff- vernachlässigen, so daß eine höhere Feststoffatom enthält. Zu diesen Materialien gehören Mono- konzentration in der Suspension möglich ist. Beichlormethan, Dichlormethan und Trichlormethan spielsweise brauchen nur etwa 130 Teile wäßriges (Chloroform). Das letztere ist das wirksamste Quell- 35 Medium je 100 Teile Polyvinylchlorid in Gegenwart mittel. Das Quellmittel wird in einer Menge von etwa von kolloidalem Siliciumdioxyd bzw. Silikat ver-15 bis 100 Gewichtsteilen je 100 Teile Polyvinyl- wendet zu werden, im Vergleich zu einem Minimum chlorid verwendet. Die besten Ergebnisse werden von etwa 260 Teilen des wäßrigen Mediums je jedoch mit einer Menge von etwa 25 bis 40 Teilen 100 Teile Polyvinylchlorid in Abwesenheit des Zusatzje 100 Teile des Polymeren erzielt. Die Hydrochlor- 40 Stoffs. Ferner findet bei Verwendung des kolloidalen methylene werden den anderen chlorierten Kohlen- Siliciumdioxyds bzw. Silikats keine Agglomerierung Wasserstoffen vorgezogen, weil sie nur träge mit Chlor und kein Zusammenbacken der Harzteilchen statt, reagieren und das Endprodukt dieser Reaktion Tetra- wie dies der Fall ist, wenn kein kolloidales Siliciumchlorkohlenstoff ist, ein unschädliches Material, das dioxyd bzw. Silikat verwendet wird. Wie bereits sich vom chlorierten Polymeren leicht trennen läßt. 45 erwähnt, ist die Agglomerierung ein Hindernis für Darüber hinaus hat das chlorierte Polyvinylchlorid eine wirksame Reaktion und führt zu einem schlechten eine höhere Wärmebeständigkeit. Chloriertes Äthylen Produkt.
muß zugesetzt werden, nachdem sowohl das Poly- Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens vinylchlorid als auch das Wasser in den Reaktor ein- gemäß der Erfindung wird die Chlorierung des Polygesetzt worden sind, vorzugsweise während der vinylchlorids bei höheren Temperaturen von 60 bis Bewegung der Suspension. Wenn das siliciumhaltige 1000C und Drucken im Bereich von 1,4 bis 5,6 atü Material dem wäßrigen Medium vor dem Polyvinyl- 20 ohne Belichtung durchgeführt,
chlorid zugesetzt wird, trennen sich das chlorierte Ohne Verwendung des kolloidalen Siliciumdioxyds Polyvinylchlorid und das wäßrige Medium anschließend bzw. Silikats ist mit fortschreitender Chlorierung des nicht in zwei scharfe Schichten, so daß sie nicht leicht Polyvinylchlorids ein allmählicher Anstieg der Visdurch Dekantieren getrennt werden können. kosität der Suspension festzustellen. Diese Verdickung Ein Chlorkohlenwasserstoff, zweckmäßig eine 25 verhindert eine wirksame Bewegung. Dies hat seiner-Hydrochlormethylenverbindung, wird der Suspension seits einen nachteiligen Einfluß auf die Reaktion des Polyvinylchlorids zugesetzt, um die Teilchen zu zwischen dem Chlor und dem Polyvinylchlorid. Der quellen und eine innigere Berührung des Chlors mit Einfluß der Viskosität wird bei hoher Feststoffdem Polymeren zu schaffen. Unter »Hydrochlor- konzentration zu einem großen Hindernis. Bei Vermethylenverbindung« ist ein chlorierter Kohlenwasser- 30 Wendung von kolloidalem Silikat oder Siliciumstoff zu verstehen, der wenigstens 1 Chloratom, dioxyd ist der Viskositätsanstieg der Suspension zu wenigstens 1 Wasserstoffatom und nur 1 Kohlenstoff- vernachlässigen, so daß eine höhere Feststoffatom enthält. Zu diesen Materialien gehören Mono- konzentration in der Suspension möglich ist. Beichlormethan, Dichlormethan und Trichlormethan spielsweise brauchen nur etwa 130 Teile wäßriges (Chloroform). Das letztere ist das wirksamste Quell- 35 Medium je 100 Teile Polyvinylchlorid in Gegenwart mittel. Das Quellmittel wird in einer Menge von etwa von kolloidalem Siliciumdioxyd bzw. Silikat ver-15 bis 100 Gewichtsteilen je 100 Teile Polyvinyl- wendet zu werden, im Vergleich zu einem Minimum chlorid verwendet. Die besten Ergebnisse werden von etwa 260 Teilen des wäßrigen Mediums je jedoch mit einer Menge von etwa 25 bis 40 Teilen 100 Teile Polyvinylchlorid in Abwesenheit des Zusatzje 100 Teile des Polymeren erzielt. Die Hydrochlor- 40 Stoffs. Ferner findet bei Verwendung des kolloidalen methylene werden den anderen chlorierten Kohlen- Siliciumdioxyds bzw. Silikats keine Agglomerierung Wasserstoffen vorgezogen, weil sie nur träge mit Chlor und kein Zusammenbacken der Harzteilchen statt, reagieren und das Endprodukt dieser Reaktion Tetra- wie dies der Fall ist, wenn kein kolloidales Siliciumchlorkohlenstoff ist, ein unschädliches Material, das dioxyd bzw. Silikat verwendet wird. Wie bereits sich vom chlorierten Polymeren leicht trennen läßt. 45 erwähnt, ist die Agglomerierung ein Hindernis für Darüber hinaus hat das chlorierte Polyvinylchlorid eine wirksame Reaktion und führt zu einem schlechten eine höhere Wärmebeständigkeit. Chloriertes Äthylen Produkt.
und chlorierte Äthanderivate sowie andere chlorierte Die Reaktion wird bis zum gewünschten Chlorie-
höhere Arylkohlenwasserstoffe werden leicht in rungsgrad fortgesetzt. Repräsentativ sind die folgenhochsiedende
Polychlorderivate umgewandelt, die sehr 50 den Reaktionsdauern: etwa 5,5 Stunden für die Herschwierig
vom Polymeren zu entfernen sind. stellung eines chlorierten Polyvinylchlorids mit 66,1 %
Im allgemeinen ist es vorteilhaft, das gasförmige Chlor (entsprechend einer Harzdichte von 1,56 g/ml
Chlor in eine praktisch sauerstofffreie Suspension bei 250C), etwa 4 Stunden für einen Chlorgehalt von
einzuführen. Dies kann geschehen, indem man ledig- 64,5 % (Dichte 1,535 g/cm3) und etwa 7 Stunden für
lieh den Reaktor mit einem Inertgas, wie Stickstoff 55 einen Chlorgehalt von 67,7 % (Dichte 1,590 g/cm3),
oder Chlorwasserstoff, spült oder Vakuum an den Die Reaktion wird abgebrochen, indem die Lichtquelle
Reaktor legt und dann das Vakuum mit einem Inert- entfernt wird, wenn Licht als Initiator für die Chloriegas
aufhebt. rung verwendet wird. Bei Anwendung von Wärme und Das wäßrige Medium wird mit Chlorgas gesättigt, Druck an Stelle von Licht wird die Reaktion durch
bevor die Reaktion ausgelöst wird. Das Chlor wird 60 Kühlung der Suspension und Senkung des Drucks bewährend
der gesamten Reaktionsdauer im Überschuß endet. Anschließend erfolgt in jedem Fall sofortige
gehalten. Gute Bewegung der Suspension wird wäh- Beendigung der Chlorgaszufuhr,
rend der Reaktion aufrechterhalten. Wie bereits er- Nachdem die Reaktion beendet und das Reaktionswähnt, kann die Reaktionsgeschwindigkeit erhöht gefäß durchlüftet worden ist, um den größten Teil des werden, wenn man katalytische Mengen einer freie 65 Chlorgases austreten zu lassen, beginnt die Produkt-Radikale bildenden Substanz oder eines Reduktions- abscheidungsphase des Verfahrens. Die Produktabmittels der Suspension zusetzt. scheidung erfolgt normalerweise bei Umgebungs-Bei einer Ausführungsform des Verfahrens wird die temperaturen, d.h. bei etwa 16 bis 5O0C mit Ausnahme
rend der Reaktion aufrechterhalten. Wie bereits er- Nachdem die Reaktion beendet und das Reaktionswähnt, kann die Reaktionsgeschwindigkeit erhöht gefäß durchlüftet worden ist, um den größten Teil des werden, wenn man katalytische Mengen einer freie 65 Chlorgases austreten zu lassen, beginnt die Produkt-Radikale bildenden Substanz oder eines Reduktions- abscheidungsphase des Verfahrens. Die Produktabmittels der Suspension zusetzt. scheidung erfolgt normalerweise bei Umgebungs-Bei einer Ausführungsform des Verfahrens wird die temperaturen, d.h. bei etwa 16 bis 5O0C mit Ausnahme
7 8
der nachstehend beschriebenen Fälle. Die Bewegung Destillation besteht aus Wasser und dem Hydrochlorwird
abgebrochen, worauf sich die Suspension nach methylen, das zurückgewonnen und im Kreislauf geangemessener
Absitzzeit in zwei Phasen trennt, wobei führt wird.
das durch das Chlormethan gequollene chlorierte Die neutralisierte wäßrige Suspension des Poly vinyl-Polyvinylchlorid
zum Boden des sauren wäßrigen Me- 5 Chlorids wird gekühlt und trennt sich nach Stehenlassen
diums sinkt. Das wäßrige Medium, das praktisch frei in die umgekehrten Phasen, wodurch das praktisch
von schwimmenden Harzteilchen ist (im allgemeinen lösungsmittelfreie Harz zu Boden sinkt. Der größte
sind weniger als 0,5% des Gesamtharzes suspendiert), Teil des wäßrigen Mediums wird dekantiert und der
wird dekantiert und verworfen, am zweckmäßigsten dicke Polymerisatbrei filtriert. Der Filterkuchen wird
durch Abhebern. Diese Trennung kann in weniger als io zur Entfernung von restlichen Salzen und restlichem
der Hälfte der Zeit erfolgen, die erforderlich ist, wenn Elektrolyt mit frischem Wasser gewaschen. Hierzu
kein kolloidales Siliciumdioxyd bzw. Silikat bei der genügen etwa 100 bis 300 Teile Waschwasser je 100 Teile
Chlorierung verwendet wird. Beispielsweise trennt Harz. Gegebenenfalls kann restliches Wasser im
sich eine Suspension, die das kolloidale Siliciumdioxyd Kuchen, wie bereits beschrieben, durch eine Alkoholbzw.
Silikat enthält, gewöhnlich in weniger als etwa 15 wäsche vor der Trocknung des Harzes verdrängt wer-10
Minuten, während eine Suspension, die den Zusatz- den.
stoff nicht enthält, wenigstens 30 Minuten zur Tren- Gemäß der Erfindung wird das kolloidale Siliciumnung
in zwei Phasen braucht. Die Harzteilchen im dioxyd oder das kolloidale anorganische Silikat oder
Gefäß können einmal oder mehrmals in frischem Wasser ein Gemisch in der angegebenen Menge den Polyvinylerneut
suspendiert werden. Das Wasser wird wie vor- 20 chloridteilchen vor der Chlorierung zugesetzt. »Kolloher
durch Dekantieren abgetrennt, um teilweise die idales Siliciumdioxyd« oder »Kieselsäuresol« (beide
darin eingeschlossene HCl-Lösung zu entfernen. Diese Ausdrücke sind gleichbedeutend) kann definiert wereingeschobene
Waschstufe ist jedoch nicht erforderlich. den als »Dispersion von Siliciumdioxyd in einem flüssi-
Die Neutralisation der in den gequollenen Harz- gen Medium, in dem die Teilchengröße des Siliciumteilchen
eingeschlossenen restlichen Chlorwasserstoff- 25 dioxyds innerhalb des kolloidalen Bereichs liegt«,
säure erfolgt durch Behandlung des Polymeren mit Wasser ist gewöhnlich das flüssige Medium, in dem das
Wasser, das ein lösliches basisches Material, z. B. gemäß der Erfindung verwendete siliciumhaltige Ma-Natrium-,
Kalium- oder Ammoniumhydroxyd, -car- terial (Siliciumdioxyd oder Silikate) enthalten ist, jebonat,
-bicarbonat, -phosphat usw., enthält. Die Sus- doch können die Kolloide in anderen im wesentlichen
pension wird während der Neutralisation natürlich 30 inerten flüssigen Medien, wie Chloroform, Tetrachlorbewegt.
Die zur Behandlung verwendete Wassermenge kohlenstoff, Tetrachloräthan und anderen chlorierten
kann etwa 75 bis 500 Gewichtsteile je 100 Gewichts- Kohlenwasserstoffen, verwendet werden. Die kolloiden
teile chloriertes Polyvinylchlorid betragen. Das Wasser Teilchen des Siliciumdioxyds in einem wäßrigen Sol
enthält eine genügende Basenmenge in Lösung, um sind nicht unbedingt als wasserfreies Siliciumdioxyd
restliche HCl zu neutralisieren und einen neutralen 35 anwesend, sondern können in hydratisierter Form entpH-Wert
(6,0 bis 8,0) einzustellen, fm allgemeinen sind sprechend den verschiedenen Wasseranteilen vorliegen,
etwa 2 bis 5 Teile Base je 100 Teile chloriertes Poly- Teilweise dehydratisierte Kieselsäure würde also unter
vinylchlorid erforderlich, jedoch ist diese Menge um den hier gebrauchten Ausdruck »Siliciumdioxyd«
etwa 30 bis 60 % geringer, als wenn die Chlorierung in fallen.
Abwesenheit des kolloidalen Zusatzstoffs durchgeführt 4° Die Größe der gesonderten kolloidalen Silicium-
wurde. Diese Einsparung ist auf eine wirksamere vor- dioxydteilchen kann im Bereich von etwa 0,001 bis 1 μ
herige Abtrennung des wäßrigen Reaktionsmediums liegen, jedoch wird eine Teilchengröße von nicht mehr
vom chlorierten Polymeren sowie auf eine geringere als etwa 0,2 μ, insbesondere im Bereich von etwa
Menge eingeschlossener HCl-Lösung im Harz, von 0,005 bis 0,03 μ, bevorzugt. Die Konzentration von
dem das wäßrige Medium abgelassen wurde, zurück- 45 SiO2 im Sol kann in Abhängigkeit von der Herstel-
zuführen. lungsmethode von etwa 1 bis etwa 35% variieren.
Die Hydrochlormethylenverbindung, die noch als Sole mit niedrigem SiO2-GeImIt können durch Ein-Quellmittel
für das Harz anwesend ist, wird anschlie- dampfen konzentriert werden. Kolloidale Siliciumßend
durch Abdampfen von der bewegten, neutrali- dioxyde sind bekannte Materialien und werden in der
sierten Suspension zurückgewonnen. Die Verwendung 50 Industrie weitgehend für die verschiedensten Zwecke
des kolloidalen Siliciumdioxyds bzw. Silikats während verwendet. Kolloidale Siliciumdioxyde und Verfahren
der Chlorierung macht sich während dieser Entfer- zu ihrer Herstellung sind ausführlich in »The Colloid
nung des Lösungsmittels vorteilhaft bemerkbar, da Chemistry of Silica and Silicates« von Ralph K. 11 e r,
die Polyvinylchloridteilchen nicht agglomerieren und Cornell University Press, Ithaca, New York, 1955,
kein Schäumen stattfindet, so daß eine wirksamere Ab- 55 insbesondere in Kapitel V, S. 87 ff., beschrieben. Viele
trennung und höhere Destillationstemperaturen und Kieselsäuresole sind im Handel leicht erhältlich,
damit eine bessere Rückgewinnung des Lösungsmittels Kieselsäuresole können als Stabilisator eine geringe
ohne nachteiligen Einfluß auf die Qualität des Produkts Menge Alkali, z. B. etwa 0,1 bis 1 %, bezogen auf SiO2,
möglich sind. Beispielsweise liegen die Temperaturen enthalten. Dieser Stabilisator beeinträchtigt nicht die
der Suspension, die keinen kolloidalen siliciumhaltigen 60 Wirksamkeit der kolloidalen Kieselsäure als HilfsZusatz
enthält, während der Destillation im allgemei- stoff beim erfindungsgemäßen Verfahren,
nen zwischen 75 und 900C, und die zurückgewonnenen Die gemäß der Erfindung verwendeten kolloidalen Lösungsmittelmengen betragen durchschnittlich etwa »Silikate« können definiert werden als eine Dispersion 50 %. Die Erfindung ermöglicht die Anwendung von von Teilchen eines unlöslichen anorganischen Silikats, Destillationstemperaturen bis etwa 1000C, wobei die 65 d. h, entweder des Silikatsalzes eines mehrwertigen Rückgewinnung des Lösungsmittels auf etwa 75 bis Metalls oder eines natürlichen mineralischen Silikats, 80% erhöht wird. Die Entfernung des Lösungsmittels in kolloidalen Abmessungen gewöhnlich in einem wäßt etwa 1 bis 4 Stunden. Das Kopfprodukt der rigen Medium, jedoch sind auch andere im wesent-
nen zwischen 75 und 900C, und die zurückgewonnenen Die gemäß der Erfindung verwendeten kolloidalen Lösungsmittelmengen betragen durchschnittlich etwa »Silikate« können definiert werden als eine Dispersion 50 %. Die Erfindung ermöglicht die Anwendung von von Teilchen eines unlöslichen anorganischen Silikats, Destillationstemperaturen bis etwa 1000C, wobei die 65 d. h, entweder des Silikatsalzes eines mehrwertigen Rückgewinnung des Lösungsmittels auf etwa 75 bis Metalls oder eines natürlichen mineralischen Silikats, 80% erhöht wird. Die Entfernung des Lösungsmittels in kolloidalen Abmessungen gewöhnlich in einem wäßt etwa 1 bis 4 Stunden. Das Kopfprodukt der rigen Medium, jedoch sind auch andere im wesent-
lichen inerte flüssige Medien, ζ. Β. chlorierte Kohlenwasserstoffe,
möglich. Die kolloidalen mehrwertigen Metallsilikate können synthetisch nach dem bekannten
Verfahren hergestellt werden, bei dem ein lösliches mehrwertiges Metallsalz mit einer Lösung eines lösliehen
Alkalisilikats, wie Natriumsilikat, umgesetzt wird, wodurch das unlösliche Metallsilikat ausgefällt
wird. Auf diese Weise werden kolloidale Silikate von Aluminium, Kupfer, Zink, Mangan, Cadmium, Blei,
Nickel, Silber, Magnesium, Calcium u. dgl. hergestellt. Diese kolloidalen Silikate werden in der vorstehend genannten
Arbeit von Her in Kapitel VII, S. 181 ff., beschrieben. Bevorzugt werden als kolloidale Silikate
auf Grund ihrer leichten Verfügbarkeit und niedrigen Kosten die Sole der vorstehend genannten natürlichen
mineralischen Silikate oder Tonsilikate. Diese sind ebenfalls in Kapitel VII der Arbeit von Her beschrieben,
während eine ausführlichere Beschreibung der natürlichen mineralischen Silikate auf den Seiten 26 ff.
von »Encyclopedia of Chemical Technology« von Kirk und Othmer, Interscience Encyclopedia
Inc., New York, 1949, unter der Überschrift »Clays (Survey)«, zu finden ist. Beispiele von mineralischen
Silikaten sind die Kaolinminerale, z. B.
»5 Kaolinit, Dickit und Nacrit (sämtlich
Al2O3 · SiO2 · 2 H2O),
Anauxit (ungefähr Al2O3 · 3 SiO2 · 2 H2O) und
Halloysit-Endallit (Al2O3 · 2 H2O bzw.
Halloysit-Endallit (Al2O3 · 2 H2O bzw.
Al2O3 · 2 SiO2 · 4 H2O)
und die Montmorillonitgruppe der Minerale, d. h. Montmorillonit, Beidillit, Nontronit und die anderen
Minerale, die mit typischen Formeln auf S. 28 in »Encyclopedia of Chemical Technology« genannt sind. Die
Minerale der Montmorillonitgruppe sind die Hauptbestandteile der Gruppe der als Bentonite bekannten
Tone, die in kolloidaler Form zu sehr guten Ergebnissen bei dem Verfahren gemäß der Erfindung führen.
Der geeignete Größenbereich der kolloidalen Teilchen der gemäß der Erfindung verwendeten anorganischen
Silikate ist im wesentlichen der gleiche, wie er vorstehend für das kolloidale Siliciumdioxyd genannt
wurde, jedoch sind die Teilchen der mineralischen Silikate oder Tonsilikate im allgemeinen nicht kugelförmig,
vielmehr haben sie die Form dünner Plättchen, Fasern, Stäbchen, Bänder und andere unregelmäßige
Gestalten, so daß jede spezielle Bezeichnung der jeweiligen Dimension, die zur Messung der Teilchengröße
dieser kolloidalen Teilchen dient, zwangläufig etwas willkürlich ist.
Die Menge des in der Chlorierungssuspension verwendeten kolloidalen Siliciumdioxyds bzw. Silikats
beträgt vorzugsweise etwa 0,5 bis 1 Teil je 100 Teile Polyvinylchlorid. Es werden nicht mehr als 5 Teile je
100 Teile Polyvinylchlorid verwendet, weil im Vergleich zu den empfohlenen kleinen Mengen mit einer überschüssigen
Menge des kolloidalen Materials keine wesentliche Verfahrenverbesserung erzielt und das
chlorierte Polyvinylchlorid unnötigerweise verunreinigt wird. Die vorstehend genannten Mengen des
kolloidalen Siliciumdioxyds bzw. Silikats basieren auf dem Trockengewicht des kolloidalen Siliciumdioxyds
bzw. Silikats. Zwar wird das kolloidale Siliciumdioxyd bzw. Silikat gewöhnlich der Suspension des Polyvinylchlorids
als Suspension in einem flüssigen Medium zugesetzt, jedoch werden mit der trockenen Pulverform
ebenso gute Ergebnisse erzielt.
Der Mechanismus, nach dem mit dem kolloidalen Siliciumdioxyd oder Silikat die hier genannten Verfahrensverbesserungen
erzielt werden, ist nicht bekannt. Es ist jedoch möglich, daß Effekte als Dispergiermittel
oder Netzmittel oder Schutzkolloid in der Suspension der Vinylchloridteilchen hervorgebracht
werden. Versuche haben jedoch gezeigt, daß mit üblichen oberflächenaktiven Mitteln nicht die Verbesserungen
erzielt werden, die beim Verfahren gemäß der Erfindung mit kolloidalem Siliciumdioxyd oder
Silikat erhalten werden. Beispielsweise sind die anionaktiven oberflächenaktiven Substanzen, z. B. die Fettsäureseifen
(z. B. Natrium- und Kaliumsalze von Fettsäuren, Harzsäuren und disproportionierten oder dehydrierten
Harzsäuren), die Alkylsulfonate u. dgl. und die nichtionogenen oberflächenaktiven Substanzen
(z. B. die Polyglykolfettsäureester, die Polyoxypropylen- und Polyoxyäthylenfettalkoholäther u. dgl.)
nicht nur unwirksam als Hilfsstoffe des Verfahrens, sondern sie verschlechtern auch die Wärmebeständigkeit
des Produkts. Kationaktive oberflächenaktive Substanzen, d. h. gewöhnlich Amin- oder Ammoniumsalze,
inhibieren die Chlorierung. Polyvinylakohol, ein typisches Suspendiermittel, verursacht Verfärbung
des Produkts und schlechte Wärmebeständigkeit. Polyvinylalkohol reagiert ferner mit Chlor unter Bildung
unerwünschter Nebenprodukte. Gelatine, ein anderes gebräuchliches Suspendiermittel, unterdrückt
die Chlorierung fast vollständig.
6 Chlorierungsversuche wurden im Laboratoriumsmaßstab unter Verwendung der folgenden Ansätze
durchgeführt.
Polyvinylchlorid a) 800 g
Wasser 2500 g
Chloroform 250 g
Versuch
Zusatz Teile/100 Teile Polyvinylchlorid,
bezogen auf Trockengewicht
bezogen auf Trockengewicht
kein Zusatz
kein Zusatz
1 Teil Aluminiumsilikat*)
0,5 Teile kolloidales Siliciumdioxyd·)
1 Teil kolloidales Siliciumdioxyd
0,5 Teile Siliciumdioxyd Ό
0,5 Teile Siliciumdioxyd Ό
Chlorierungsdauer
Stunden
2
2
2
1*)
2*)
3
4
2*)
3
4
5
6
*) Die Versuche 1 und 2 waren Vergleichsversuche.
6
*) Die Versuche 1 und 2 waren Vergleichsversuche.
a) Stark poröses (etwa 30% Porenvolumen), grobkörniges
Polyvinylchlorid, das eine spezifische Viskosität von 0,54 und eine Teilchengrößenverteilung hat, daß 100% auf einem
Sieb einer Maschenweite von 74 μ zurückgehalten werden und der überwiegende Teil der Teilchen größer ist als 25 μ.
b) Als 3Al2O3 · 4SiOa · H2O.
c) Ein wäßriges Sol, das 30,1 % Siliciumdioxyd als SiO2,0,31 %
Na2O (titrierbares Alkali) als Stabilisator enthält; ungefährer
Teilchendurchmesser 0,014 bis 0,015 μ.
d) Trockenes, pulverförmiges, amorphes SiO2 einer mittleren
Teilchengröße von 0,010 bis 0,015 μ.
Die Versuche wurden wie folgt durchgeführt: Das Polyvinylchlorid wurde mit Wasser aufgeschlämmt.
Chloriertes PVC | Dichte in g/cm3 | Chlorgehalt |
aus Versuch Nr. | bei 25° C | 7o |
1*) | 1,584 | 67,3 |
2*) | 1,565 | 66,3 |
3 | 1,585 | 67,3 |
4 | 1,568 | 66,4 |
5 | 1,566 | 66,3 |
6 | 1,562 | 66,2 |
So
55
*) Vergleichsversuche.
Proben des chlorierten Polyvinylchlorids aus Versuch 1 und Versuch 3 (wie die Tabelle zeigt, waren die
Chlorgehalte dieser Polymeren praktisch gleich) wurden mit je 0,75 Teilen eines Gleitmittels (Calciumstearat)
und 3 Teilen eines Stabilisators (gemischte Barium- und Cadmiumfettsäuresalze) je 100 Teile des Polymeren
gemischt. Die Mischungen wurden 5 Minuten bei 2020C auf dem Mischwalzwerk geknetet und hierbei
zu Platten geformt, die zur Ermittlung der physikalischen Eigenschaften dienten, die nachstehend angegeben
sind.
Dann wurde unter ständigem Rühren das kolloidale Siliciumdioxyd oder Silikat (bei den Versuchen 3 bis 6)
und abschließend das Chloroform zugesetzt. Die Suspension wurde auf 400C erwärmt und mit Stickstoff
gespült. Die praktisch sauerstofffreie Suspension wurde unter Rühren mit Chlorgas gesättigt. Die Reaktion
wurde durch aktinische Aktivierung unter Verwendung von Ultraviolettlicht (100-Watt-Quecksilberlampe)
ausgelöst. Während der Reaktion wurde weiterhin gasförmiges Chlor zugeführt, um Sättigung und
einen Chlorüberschuß sicherzustellen. Die Reaktionstemperatur wurde bei etwa 500C gehalten.
M t fortschreitender Chlorierung wurden die Suspensionen bei den Vergleichsversuchen (1 und 2) sehr
dick und zähflüssig, während die Suspensionen bei den anderen Versuchen sehr dünnflüssig blieben. Bei den
Vergleichsversuchen war die Agglomerierung der Polymerteilchen in den Suspensionen erheblich, bei
den anderen Versuchen unbedeutend. Die Chlorierung wurde durch Ausschalten des Lichts, Abstellen der ao
Chlorzufuhr und Entfernung des nicht umgesetzten Chlors durch Durchblasen von Stickstoff abgebrochen.
Der Rührer wurde abgestellt und die Suspension in zwei Schichten getrennt. Bei den Versuchen 3 bis 6
sank das chlorierte Polyvinylchlorid im wäßrigen Medium nach unten, wobei sich zwei deutlich getrennte
Schichten bildeten. Bei den Vergleichsversuchen 1 und 2 schwammen 90 bis 95% der Polymerteilchen zur
Oberfläche des wäßrigen Mediums auf, während 5 bis 10% im unteren Teil des Reaktors blieben. Die Trennung
der Schichten war verhältnismäßig schlecht.
Das durch Chloroform gequollene chlorierte Polyvinylchlorid wurde auf einem Büchnerfilter vom wäßrigen
Medium getrennt. Der Filterkuchen wurde mit Wasser gewaschen und dann erneut in frischem Wasser
suspendiert. Restliche Chlorwasserstoffsäure im Polymeren wurde durch Zusatz von verdünnter Natriumcarbonatlösung
zur Suspension bis zu einem pH-Wert von 7,5 neutralisiert. Die neutralisierte Suspension
wurde filtriert und der Filterkuchen zur Verdrängung des Chloroforms mit Methanol gewaschen. Das feinteilige
chlorierte Polyvinylchlorid wurde in einem bei 40° C gehaltenen Wärmeschrank mit Luftzirkulation
getrocknet. Dann wurde der Chlorierungsgrad des Produkts gemessen.
Formbeständigkeit in der
Wärme (ASTM D648-56),
0C
Wärme (ASTM D648-56),
0C
Zugfestigkeit
(ASTM D638-60T),
kg/cm2
(ASTM D638-60T),
kg/cm2
Wärmebeständigkeit bei
204° C, Minuten bis zur
204° C, Minuten bis zur
Schwärzung
*) Vergleichsversuch.
Chloriertes Polyvinylchlorid
von
Versuch 1* I Versuch 3
Versuch 1* I Versuch 3
113,3
675
45
113,9
675
50
Die Ergebnisse zeigen, daß zusätzlich zu den Verfahrensverbesserungen,
die durch Zugabe des kolloidalen Siliciumdioxyds bzw. Silikats zum Reaktionsmedium vor der Chlorierung des Polyvinylchlorids
erzielt werden, eine meßbare Verbesserung der Produktqualität hinsichtlich der thermischen Eigenschaften
eintritt.
Zwei Chlorierungsversuche wurden in einem emaillierten
700-1-Reaktor unter Verwendung der folgenden Ansätze durchgeführt:
Polyvinylchlorid
Wasser
Wasser
Kolloidales Siliciumdioxyd (wie im Beispiel 1
bei den Versuchen 4
und 5)
bei den Versuchen 4
und 5)
Chloroform
Versuch 7
(Vergleichsversuch)
(Vergleichsversuch)
kg
227
544
544
68
Versuch J
kg
kg
272
544
544
1,63
(Trockengewicht)
82
Die Maßnahmen vor der Chlorierung und die Chlorierung selbst waren im wesentlichen die gleichen,
wie im Beispiel 1 beschrieben. Der Reaktordruck betrug 0,42 atü, die Temperatur 48 bis 5O0C. Die Reaktionsdauer
betrug 7,25 bzw. 6,83 Stunden. Mit fortschreitender Chlorierung wurde die Suspension beim
Vergleichsversuch 7 dick und agglomerierte, während die Suspension bei Versuch 8 dünnflüssig blieb. Die
Reaktion wurde durch Ausschalten des Ultraviolettlichts, Abstellen der Chlorzufuhr und Durchblasen
mit Stickstoff abgebrochen. Nach dem Abstellen des Rührers schwammen die meisten Harzteilchen beim
Vergleichsversuch 7 oben auf dem sauren wäßrigen Medium, während ein Teil der Teilchen zum Reaktorboden
sank. Bei Versuch 8 sank praktisch das gesamte chlorierte Polyvinylchlorid im wäßrigen Medium nach
unten. Die wäßrigen Medien wurden durch Ablassen bzw. Dekantieren (Hebern) vom chlorierten Polyvinylchlorid
getrennt. Die Trennung erforderte bei Vergleichsversuch 7 2 Stunden und beim Versuch 8 45 Minuten.
Das beim Vergleichsversuch 7 nach unten gesunkene Harz komplizierte das Ablassen. Ferner gingen
11,3 kg Produkt mit dem verworfenen wäßrigen Me-
dium verloren. Beim Dekantieren im Versuch 8 trat kein nennenswerter Harzverlust ein. Das feinteilige
Polymere wurde erneut 15 Minuten in frischem Wasser suspendiert, um einen Teil der restlichen Säure zu entfernen.
Nach Absitzenlassen für 30 Minuten trennten sich das wäßrige Medium und das chlorierte Polyvinylchlorid
in der vorstehend beschriebenen Weise. Das Dekantieren zur Abtrennung des Wassers beim Versuch
8 erfolgte viel schneller als das Ablassen beim Vergleichsversuch 7.
Die Harzteilchen wurden erneut in Wasser suspendiert und mit einer verdünnten Na.2CO3-Lösung bis
pH 7,5 neutralisiert. Beim Vergleichsversuch 7 waren 13,6 kg Na2CO3, beim Versuch 8 nur 8,2 kg dieses
Neutralisationsmaterials erforderlich. Das als Quellmittel dienende Chloroform wurde durch Destillation
von der Suspension zurückgewonnen. Beim Vergleichsversuch 7 fand nach Erreichen einer Destillationstemperatur
von 75°C sehr starkes Agglomerieren der Teilchen und Schäumen statt. Nachdem die Temperatur ao
900C erreicht hatte, begann der Schaum, die Reaktorabzugsleitung
aufwärts zum Kühler zu steigen, so daß die Temperatur unter 95°C gehalten werden mußte.
Die Rückgewinnung des Chloroforms beim Vergleichsversuch 7 war schlecht, nämlich nur etwa 55 °/0. Beim
Versuch 8 wurde eine Destillationstemperatur bis 1000C angewendet, ohne daß die Teilchen agglomerierten
oder die Suspension schäumte. Die Chloroformrückgewinnung betrug etwa 75%. Die Suspensionen
wurden filtriert und die Filterkuchen bei 60 bis 65° C in einem Wärmeschrank mit Luftzirkulation getrocknet.
Das chlorierte Polyvinylchlorid aus jedem Versuch hatte eine Dichte von 1,57 g/cms bei 25°C (Chlorgehalt
66,6 %).
Proben wurden mit Gleitmittel und Stabilisator zu Platten verarbeitet, die wie im Beispiel 1 zur physikalischen
Prüfung dienten. Folgende Ergebnisse wurden erhalten:
Formbeständigkeit in der
Wärme, 0C
Wärme, 0C
Zugfestigkeit, kg/cm2
Wärmebeständigkeit bei
204° C, Minuten bis zur
Schwärzung
204° C, Minuten bis zur
Schwärzung
Chloriertes Polyvinylchlorid aus
Vergleichs- I
Versuch 7 I Versuche
110
661
661
40
115
657
45
Die vorstehenden Werte zeigen, daß neben den Vorteilen einer kürzeren Chlorierungsdauer und leichteren
und schnelleren Produktabscheidung als Folge des Zusatzes des kolloidalen siliciumhaltigen Materials
das chlorierte Polyvinylchlorid allgemein bessere physikalische Eigenschaften als das ohne Verwendung von
kolloidalem Siliciumdioxyd chlorierte Polyvinylchlorid hatte.
Claims (5)
1. Verfahren zur Chlorierung von feinteiligen, durch Emulsions- oder Suspensionspolymerisation
erhaltenen Vinylchloridhomo- oder -copolymerisaten mit anderen monoolefinischen Monomeren, die
wenigstens 70 Gewichtsprozent Vinylchlorideinheiten enthalten, mit einer spezifischen Viskosität
von wenigstens 0,20 und einer Teilchengröße von 0,5 bis 200 μ in einem bewegten, mit Chlor gesättigten,
überwiegend wäßrigen Medium in Gegenwart von Chlorkohlenwasserstoffen in einer Menge von
15 bis 100 Gewichtsteilen je 100 Gewichtsteile Vinylchloridhomo- oder -copolymerisat bei Temperaturen
von 0 bis 65c C und einem Druck bis zu 0,7 atü bei Belichtung, gegebenenfalls in Gegenwart
einer katalytischen Menge eines freie Radikale bildenden Mittels oder eines Reduktionsmittels,
oder bei Temperaturen von 60 bis 1000C und einem
Druck von 1,4 bis 5,6 atü ohne Belichtung, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich
in Gegenwart von 0,2 bis 5 Teilen kolloidalem Siliciumdioxyd und/oder kolloidalem Silikat pro
100 Teile Vinylchloridhomo- oder -copolymerisat chloriert wird, wobei das kolloidale Siliciumdioxyd
und/oder das kolloidale Silikat der wäßrigen, den Chlorkohlenwasserstoff enthaltenden Vinylchloridhomo-
oder -copolymerisatsuspension vor der Chlorierung zugesetzt worden ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das kolloidale Siliciumdioxyd und/
oder kolloidale Silikat der Vinylchloridhomo- oder -copolymerisatsuspension in Mengen von 0,5 bis
1 Teil pro 100 Gewichtsteile Vinylchloridhomo- oder -copolymerisat zugesetzt worden ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß kolloidales Siliciumdioxyd
mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 0,005 bis 0,03 μ verwendet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als kolloidales Silikat kolloidales
Aluminiumsilikat verwendet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vinylchloridhomo- oder -copolymerisatsuspension
mit etwa 25 bis 40 Gewichtsteilen Chloroform als Quellmittel eingesetzt wird.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US398036A US3334078A (en) | 1964-09-21 | 1964-09-21 | Process for the chlorination of polyvinyl chloride |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1301537B true DE1301537B (de) | 1969-08-21 |
Family
ID=23573743
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DEG44728A Pending DE1301537B (de) | 1964-09-21 | 1965-09-20 | Verfahren zur Chlorierung von feinteiligen, durch Emulsions- oder Suspensionspolymerisation erhaltenen Vinylchloridhomo- oder copolymerisaten |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US3334078A (de) |
JP (1) | JPS508114B1 (de) |
DE (1) | DE1301537B (de) |
FR (1) | FR1455460A (de) |
GB (1) | GB1072613A (de) |
Families Citing this family (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4377459A (en) * | 1980-08-14 | 1983-03-22 | The B. F. Goodrich Company | Process for chlorination of poly(vinyl chloride) with liquid chlorine, and chlorinated poly(vinyl chloride) composition |
US4350798A (en) * | 1981-01-26 | 1982-09-21 | The B. F. Goodrich Company | Chlorination of poly(vinyl chloride) in liquid chlorine, and chlorinated poly(vinyl chloride) composition |
US4448658A (en) * | 1982-08-25 | 1984-05-15 | The B. F. Goodrich Company | Use of high-intensity rapidly-pulsating actinic radiation in the chlorination of polyvinyl chloride resin |
DE3346137A1 (de) * | 1983-12-21 | 1985-07-04 | Basf Ag, 6700 Ludwigshafen | Verfahren zur chlorierung von polymeren |
US4680343A (en) * | 1986-03-27 | 1987-07-14 | The B. F. Goodrich Company | Chlorinated poly(vinyl chloride) thermoplastic alloys |
DE69506048T2 (de) | 1994-08-05 | 1999-07-15 | Goodrich Co B F | Material aus chloriertem Polyvinylchlorid mit verbesserter Zähigkeit und Stabilität, sowie niedrige Rauch- und Wärmeabgabe |
US5821304A (en) * | 1996-05-24 | 1998-10-13 | The B. F. Goodrich Company | Chlorinated polyvinyl chloride compound having excellent physical, chemical resistance and processing properties |
US5981663A (en) * | 1996-05-24 | 1999-11-09 | The B.F. Goodrich Company | Chlorinated polyvinyl chloride compound having excellent physical, chemical resistance and processing properties |
US6187868B1 (en) | 1996-05-24 | 2001-02-13 | The B. F. Goodrich Company | Chlorinated polyvinyl chloride compound having excellent physical, chemical resistance and processing properties |
MXPA04011608A (es) | 2004-11-23 | 2006-05-25 | Servicios Condumex Sa | Formulaciones termoplasticas para fabricar tuberia y accesorios para fluidos de uso domestico e industrial y proceso. |
KR101696226B1 (ko) * | 2012-02-03 | 2017-01-19 | 주식회사 정산애강 | 염소화된 폴리염화비닐수지의 제조방법 및 이로 제조된 염소화된 폴리염화비닐수지 |
KR101860149B1 (ko) * | 2017-10-25 | 2018-05-21 | 한화케미칼 주식회사 | 염소화 폴리염화비닐 수지의 제조방법 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2996489A (en) * | 1958-01-08 | 1961-08-15 | Goodrich Co B F | Resin compositions of improved tolerance for high temperatures and process of producing same |
-
1964
- 1964-09-21 US US398036A patent/US3334078A/en not_active Expired - Lifetime
-
1965
- 1965-09-20 GB GB40006/65A patent/GB1072613A/en not_active Expired
- 1965-09-20 DE DEG44728A patent/DE1301537B/de active Pending
- 1965-09-20 JP JP40057213A patent/JPS508114B1/ja active Pending
- 1965-09-21 FR FR32155A patent/FR1455460A/fr not_active Expired
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2996489A (en) * | 1958-01-08 | 1961-08-15 | Goodrich Co B F | Resin compositions of improved tolerance for high temperatures and process of producing same |
US3100762A (en) * | 1958-01-08 | 1963-08-13 | Goodrich Co B F | Post-halogenation of halogen containing resins |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS508114B1 (de) | 1975-04-02 |
GB1072613A (en) | 1967-06-21 |
FR1455460A (fr) | 1966-04-01 |
US3334078A (en) | 1967-08-01 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE1301537B (de) | Verfahren zur Chlorierung von feinteiligen, durch Emulsions- oder Suspensionspolymerisation erhaltenen Vinylchloridhomo- oder copolymerisaten | |
DE69826629T2 (de) | Synthetische harzzusammensetzung beständig gegen thermische zersetzung und geformte artikel | |
DE1138547B (de) | Verfahren zur Herstellung von nachchloriertem Polyvinylchlorid | |
DE60005370T2 (de) | Mit aluminosilikat stabilisierte halogenierte polymere | |
DE2843926C2 (de) | ||
DE1301536B (de) | Verfahren zur Chlorierung von durch Emulsions- oder Suspensionspolymerisation hergestellten koernigen Vinylchloridhomo- oder -copolymerisaten | |
DE2441197A1 (de) | Verfahren zur chlorierung von aethylenpolymerisaten | |
EP0111761B1 (de) | Chlorpolyethylen, Verfahren zu seiner Herstellung und seine Verwendung | |
DE60217944T2 (de) | Verfahren zur Herstellung von nicht thermisch verarbeitbaren Feinpulvern eines homopolymeren oder modifizierten PTFE | |
DE2222640A1 (de) | Verfahren zur Herstellung von chlorierten polymeren Materialien | |
DE2307308A1 (de) | Verfahren zum entwaessern von waessrigen suspensionen | |
DE2012121A1 (de) | A.t 13.03.to | |
DE2245513A1 (de) | Verfahren zum entfaerben von abwaessern | |
DE2548088A1 (de) | Selbstverloeschende polyolefinzusammensetzungen | |
DE1745055B2 (de) | Verfahren zur herstellung von chloriertem polyvinylchlorid mit verbesserter waermebestaendigkeit | |
DE2130370C2 (de) | Verfahren zur Verbesserung der Kristallisationseigenschaften von Vinylidenfluoridpolymerisaten | |
DE916470C (de) | Verfahren zur Herstellung waessriger Kolloiddispersionen von Polymeren | |
DE1081228B (de) | Umgekehrtes Suspensionspolymerisations- verfahren zur Herstellung von Polymerisaten und Mischpolymerisaten | |
DE1105176B (de) | Verfahren zur Isolierung von festen chlorierten oder sulfochlorierten Homo- oder Mischpolymerisaten von Olefinen aus ihren Loesungen | |
DE1932589B2 (de) | Verfahren zum chlorieren von pulverfoermigen polyvinylchloridpolymerisaten | |
DE1568374A1 (de) | Verfahren zur Reinigung von aethylenisch ungesaettigten,sulfonierten Monomeren | |
DE1745050A1 (de) | Verfahren zur Herstellung von chloriertem Polyvinylchlorid | |
DE1210561B (de) | Verfahren zur Nachchlorierung von Homo- oder Mischpolymerisaten des Vinylchlorids | |
AT220809B (de) | Verfahren zur Herstellung von kautschukelastischen bzw. in ihrer Löslichkeit verbesserten Chlorierungsprodukten aus Polyäthylen der Hochdrucksynthese | |
DE2607675A1 (de) | Verfahren zum abtrennen von spurenmengen an monomerem vinylchlorid aus vinylchloridharzen |