DE19734644A1 - Verfahren zur Gewinnung von Polyalkylencarbonaten aus einer Lösung - Google Patents

Description

Das Verfahren findet Anwendung bei der Gewinnung von Feststoffpartikeln eines Polyalkylencarbonates aus einer Lösung, in welcher der Feststoff gelöst vorliegt.

Bei der Gewinnung von Partikeln oder Pulvern wird im wesentlichen zwischen der Aufarbeitung aus Dispersionen und der Aufarbeitung aus Lösungen unterschieden. Die Aufarbeitung aus Dispersionen wird über die mechanische Fest-Flüssig-Tren­ nung oder/und über Trocknungsverfahren aller Art realisiert. Bei der Aufarbeitung aus Lösungen wird auf Fällungs-, Kristallisations- oder Eindampfverfahren zurück­ gegriffen. Die Nachteile dieser Verfahren sind allgemein bekannt.

Neue Methoden zur Gewinnung von Partikeln oder Pulvern sind durch den Einsatz überkritischer Fluide, insbesondere Kohlendioxid, gekennzeichnet.

So ist in der DE 41 17 751 A1 die Isolierung von Polyalkylencarbonaten aus Methy­ lenchlorid beschrieben. Dabei wird einer Lösung aus Polyalkylencarbonat in Methy­ lenchlorid ein CO₂-haltiges Fluid im Druckbereich zwischen 10 und 50 bar zugesetzt und unter Zugabe eines weiteren CO₂-haltigen Fluids bei Drücken zwischen 50 und 300 bar verdüst.

In der WO 95/216 88 wird die Gewinnung von Partikeln aus unter Druck stehenden Lösungen durch Lösen eines kompressiblen Fluids beschrieben. Die Herstellung Lösungen wird durch Schmelzen von Feststoffen ermöglicht.

Im RESS-Prozeß (Rapid Expansion of a Supercritical Solution) werden durch die Lösung des Feststoffes in einem überkritischen Fluid feinteilige Pulver erzeugt (Chemie-Ingenieur-Technik 68 (9) 1116).

In der EP 00 36 523 wird ein Verfahren zur Rekristallisation von feinteiligen, agglo­ merierten Rohpigmenten in organischen Flüssigkeiten dargestellt. Die in getrockne­ ter Form vorliegenden Pigmentagglomerate werden dazu in der organischen Flüs­ sigkeit suspendiert, im unter- oder überkritischen Zustand rekristallisiert und durch Entspannung als feinteilige Partikel in einer von der organischen Flüssigkeit freien Form erhalten.

Die Verfahren unter Anwendung kritischer oder überkritischer Fluide haben ver­ schiedene Nachteile. Während RESS von bereits vorliegenden festen Stoffen aus­ geht und nur deren Struktur ändert, fällt bei den Fällungs- oder Rekristallisa­ tionstechniken eine Suspension an, die weiter aufgearbeitet werden muß. Die erfor­ derlichen niedrigen Restlösungsmittelgehalte können nicht immer garantiert werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu entwickeln, das die oben genannten Nachteile vermeidet und ein, bedingt durch seinen Herstellungsprozeß in einem Lösungsmittel vollständig gelöstes Polyalkylencarbonat, in fester Form als feine, diskrete Partikel zu gewinnen. Das Verfahren muß sicherstellen, daß der ge­ wonnenen Feststoff nur noch geringe Mengen an Lösungsmittel enthält.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das in den Patentansprüchen beschrie­ bene Verfahren gelöst.

Die Polymerlösung aus Polyalkylencarbonat und einem Lösungsmittel wird im Durchfluß unter Druck auf die entsprechende Temperatur eingestellt. Die Druck- und Temperaturbereiche sind so zu wählen, daß bei der anschließenden Entspannung durch Einstoffdüsen die frei werden Wärmemenge ausreicht, das gesamte Lö­ sungsmittel zu verdampfen. Die Verweilzeit der Polymerlösung ist so zu wählen, daß das Polymer keiner thermischen Schädigung ausgesetzt wird. Nach Erreichen der erforderlichen Parameter für Druck und Temperatur wird die Polymerlösung über eine Düse entspannt. Das verdampfende Lösungsmittel wird nach der Entspannung kondensiert, während der Feststoff über bekannte Apparate, z. B. Zyklone oder Fil­ ter, abgetrennt wird.

Als Polyalkylencarbonat kann beispielsweise ein Polyethylencarbonat, ein Poly­ butylencarbonat oder ein Polypropylencarbonat verwendet werden. Es ist aber auch möglich, das Verfahren für Gemische aus zwei oder mehreren Polyalkylencarbona­ ten in Lösung anzuwenden. Insbesondere ist eine Anwendung für Polyalkylencarbo­ nate möglich, welche durch eine Lösungspolymerisation hergestellt werden. Es können auch weitere Zusatzstoffe im Lösungsmittel gelöst vorliegen, z. B. Farb­ stoffe oder Verarbeitungshilfsstoffe, die nach dem Verdampfen des Lösungsmittels Polymerpartikel verbleiben. Außerdem sind Gemische von Lösungsmitteln oder Gemische von Lösungen gleicher oder unterschiedlicher Polymere einsetzbar. Prin­ zipiell möglich ist der Einsatz dieses Verfahrens auch für Lösungen anderer Fest­ stoffe, z. B. von metallorganischen Verbindungen oder Salzen.

Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich durch besondere Vorteile aus. So können die im Herstellungsprozeß ( z. B. einer Polymerisation ) anfallenden Lösun­ gen direkt aufgearbeitet werden, da kein weiterer Schritt zur Gewinnung von Fest­ stoffen erforderlich ist. Es sind nur die zu verarbeitenden anfallenden Ströme an Polymerlösungen auf die erforderlichen Prozeßparameter einzustellen, nicht aber z. B. die für die Trocknung benötigte Luftmenge. Gegenüber anderen Aufarbeitungs­ verfahren, bei denen beispielsweise ein zusätzliches Fluid zugemischt wird, bleibt die Polymerlösung über den Aufarbeitungszeitraum ein Zweiphasensystem.

Für das nach der Entspannung vorhandene Feststoff-Gas-Gemisch reduziert sich die Aufarbeitung auf eine Feststoffabtrennung und eine einfache Kondensation, da die Rückgewinnung von zusätzlichen fluiden Phasen, wie z. B. Kohlendioxid, voll­ ständig entfällt. Durch einen geschlossenen Kreislauf kann eine Explosionsgefahr durch Anwesenheit von Luft ausgeschlossen werden. Zur Beeinflussung der Korn­ größe des ausgefällten Polymeren kann in einfacher Weise die Variation der Dü­ senparameter Verwendung finden.

Die Erfindung wird an folgenden Beispielen näher erläutert:
Eine Polypropylencarbonatlösung mit 30% Polypropylencarbonat (PPC) in Methy­ lenchlorid wird mittels einer Kolbenpumpe (Druck: p) gegen Einstoffdüsen gefördert und dabei in einem elektrischen Erhitzer temperiert (Temperatur: T). Die Lösung wird gegen Umgebungsdruck entspannt. Der Feststoff wird über eine Fritte abfiltriert und das Lösungsmittel kondensiert.

Claims (5)

1. Verfahren zur Gewinnung von Polyalkylencarbonat aus Lösungen, in welcher das Polyalkylencarbonat vollständig und gleichmäßig in einem Lösungsmittel gelöst vorliegt, indem die Lösung zunächst mit einer Temperatur und einem Druck be­ aufschlagt und der Druck anschließend verringert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Lösung einer solchen Temperatur und/oder einem solchen Druck aus­ gesetzt wird, welche bei einer plötzlichen Entspannung der Lösung in einer Düse die Überführung des Lösungsmittels in einen gasförmigen Zustand bewir­ ken, und das Polyalkylencarbonat in fester Form abgetrennt wird, wobei die Lö­ sung außer dem Polyalkylencarbonat weitere Zusatzstoffe enthalten kann.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Lösungsmittel Methylenchlorid darstellt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Lösungsmittel ein Stoffgemisch darstellt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Polyalkylencarbo­ nat ein Polyethylencarbonat, Polypropylencarbonat, Polybutylencarbonat oder ein Gemisch aus zwei oder drei dieser Komponenten darstellt.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzstoffe Ver­ arbeitungshilfsstoffe darstellen.