DE2341318A1 - Verfahren zur herstellung von methacrylatpolymer-formmaterialien - Google Patents
Verfahren zur herstellung von methacrylatpolymer-formmaterialienInfo
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Description
Tokyo/Japan 15. August 1975
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Methaerylatpolymer-Formmaterialien.
Insbesondere betrifft seie ein kontinuierliches Verfahren, bestehend aus einer Grobpolymerisation von Monomeren,
die hauptsächlich aus Methylmethacrylat bestehen, und einer anschließenden Ausscheidung unreagierter Monomere aus dem
Polymerisationsprodukt.
Methyacrylatpolymer-Formmaterialien, die durch ein Verfahren gemäß
der Erfindung erhältlich sind, haben gewöhnlich eine Fließrate (ein
stragngepreßter Polymer in Gramm pro 10 min bei einer Zylindertemperatur
von 25O0C unter einer Last von 10 kg, nachstehend als "FE"
bezeichnet) von 0,5 bis 75» insbesondere 5 Ms 75 g/10 min, gemessen
entsprechend ASTM JJ 1258-65T.
Geformte Artikel aus Methacrylatpplymere werden im großen TJmfange
wegen ihrer augezeichneten Transparenz, Wetterfestigkeit, mechanischen Festigkeit, Beständigkeit gegen Wärme und Chemikalien und
anderer guter Eigenschaften verwendet. Formwerkstoffe für die Formgebung dieser Artikel müssen eine gute Formbarkeit haben. Wenn die
polymeren Formmaterialien auf einen geschmolzenen Zustand wieder erhitzt werden, um geformt zu werden, muß der geschmolzene Polymer
zweckmäßigerweise eine gute und hohe Fluidität haben. Formmaterialien jedoch, die eine hohe Fluidität haben, führen häufig zum Formungen
schlechter Wärmebeständigkeit und nicht zufriedenstellender mechanischer Eigenschaften. TJm Formlinge mit akzeptabler Wärmebeständigkeit
und akzeptablen mechanischen Eigenschaften zu erhalten,
Wa/Ti ο
409810/1070 2
ist deshalb die Fluidität des Polymers zum Zeitpunkt der Formgebung
notwendigerweise in gewissen Ausmaßen hintangestellt worden. Schwere Formbedingungen, beispielsweise eine exzessiv hohe Formtemperatur
wie beim Formen von weniger fluiden Materialien, oder langandauernde Formzeiten wie bei dem Formen von einigermaßen fluiden Materialien
in große Artikel, beeinflussen nachteilig die Qualität der entstehenden Produkte. Beispielsweise ergeben sich beim Spritzgießen unter unmäßig
schweren Bedingungen häufig Produkte mit dem sogenannten "Silberstreif 'lief ekt oder Produkte, die aufgeschäumt sind oder verfärbt
sind.
Die industrielle Produktion von Methacrylatpolymer-Formmaterialien
ist üblicherweise durch eine chargenweise Suspensionspolymerisation vorgenommen worden. Obgleich die Polymerisation über die Suspensionspolymerisation
leicht zu kontrollieren ist, und zwar wegen der Verwendung von Wasser als ein Polymerisationsmedium, leidet sie an verschiedenen
Hachteilen, wie nachstehend angegeben. Ein Dispergierungsmittel
und andere HilfsChemikalien, die während der Suspensionspolymerisation angewendet werden, bleiben in einem gewissen Ausmaße im
Produktpolymer und verringern dessen Qualaität. Sine Nachbehandlung
unter Einschluß eines Waschens des Produktes mit einer ¥assermenge und ein anschließendes Trocknen ist erforderlich, und eine solche
Nachbehandlung und eine ehargenweise-Polymerisation machen das Verfahren
weniger effektiv und störanfälliger. Gleichseitig erhöhen die Installationskosten und der Betrieb für eine solche Kachbehandlung
notwendigerweise die Produktionskosten. Ferner ist es vom Standpunkt der "Verschmutzungsprobleme unerwünscht, eine große Menge Wasser in
die Umgebung abzugeben, das als ein Polymer!sationsmedium verwendet
worden ist oder als ein Waschmedium für das Produkt eingesetzt worden ist. Es ist verunreinigt und hat unreagierte Monomere und ein Dispergierungsmittel
und andere HilfsChemikalien, die die Umwelt nachteilig
beeinflußen. Wenn solches Wasser vor der Ableitung behandelt werden muß, machen die Kosten für die Behandlung des Wassers das Verfahren
teuer. Aus diesem Gründen sind die derzeit üblichen Verfahren, bei denen mit Suspensionspolymerisationsmethoden gearbeitet wird,
nicht notwendigerweise vorteilhaft.
- 3 4098 10/1070
Verschiedene Verfahren zur Herstellung von Methacrylatpolymer-Formmaterialien
durch Grobpolymerisation sind schon vorgeschlagen worden. Diese Verfahren, "bei denen mit Grobpolymerisationsmethoden gearbeitet
wird, leiden nicht unter den vorstehenden Nachteilen der Suspensionspolymeriasation, da die Verwendung von Dispergierungsmitteln
und die in der Suspensionspolymerisation erforderliche Nachbehandlung
nicht erforderlich sind. Ferner kann eine Grobpolymerisation vorteilhaft kontinuierlich durchgeführt werden. Dieses Verfahren
beeinhaltet jedoch andere Schwierigkeiten. Wenn ein Vinylmonomer, besonders Methylmethacrylat, grobpolymierisiert wird, kann mit
fortschreitender Umwandlung die Reaktionsgeschwindigkeit ausgeprägt und unkontrolliert zunehmen. Das ist der "Geüeffekt", der bekannt ist.
Es handelt sich dabei um ein Phänomen, bei dem mit fortschreitender Umwandlung die Viskosität des Polymerisationssystems abrupt zunimmt,
um damit eine Abnahme in der Rate der Kettenendenreaktion zu bewirken.
Die anderen Aspekte der Radikalpolymerisationsreaktion, beispielsweise die Einleitung und das Kettenwachstum, werden relativ
wenig beeinflußt. Als Folge davon wird das gewünschte Ergebnist des
Wachsenlassens eines Polymers mit aktiven freien Radikalenstellen
stark begünstigt, um damit zu der scharfen und unkontrollierbaren Zunahme in der Reaktionsgeschwindigkeit zu führen. Wenn eine Grobpolymerisation
von Methylemethacrylat chargenweise oder kontinuierlich
in einem Reaktor duerchgeführt wird, bei dem das Reaktionsgemisch in Richtungen rechtwinklig zur Achse des Reaktions gemischt
werden kann, jedoch nicht im wesentlichen in einer Richtung-eLängs
der Achse des Reaktors (wobei die letzte Art der kontinuierlichen Grobpolymerisation nachstehend als "Stopffluß-Grobpolymerisation"
bezeichnet wird), wird eine Spitze häufig in einer Entwicklungsrate in der Reaktionswärme beobachtet, wahrscheinlich als Folge des "Geleffekts".
Bei der Grobpolymerisation solcher Arten (d.h. chargenweise Polymeriesation oder Stopffluß-Grobpolymerisation) ist es,
da der Monomerzulauf nicht zum Kühlen des Reaktionsgemisches verwendet
werden kann, nicht einfach, die Reaktionswärme abzuleiten, die sich schnell im Reaktionsgemisch innerhalb kurzer Zeit ansammelt.
Selbst wenn eine vollständige Ableitung der Reaktionswärme durch eine entsprechende Einrichtung erreicht werden kann und die Polymerisations-
409810/1070 " 4 "
temperatur konstant gehalten werden kann, gehen mit der Zunahme in
der Umwandlung und mit der Verringerung .in der Kettenendreaktion
die Bildungen von Polymeren höherer Pojmaerisationsgrade einher,
um damit zu einer breiteren Verteilung des Polymerisationsmaßes, zu führen, was für die Qualität des Produkts nicht erwünscht ist·
Wenn jedoch die Ableitung von Reaktionswärme nicht ausreichend ist, geht die Polymerisation unkontrollierbar weiter. Demgemäß sind die
bekannten Verfahren, die mit chargenweisen oder Stopffluß-Massenpolymerisationsmethoden
arbeiten, entweder zur Durchführung unter Bedingungen, bei denen das Eintreten des "Geleffekts11 und die schnelle
Zunahme in der Haeaktionsgeschwindigkeit vermieden werden, oder
in einer Art und Weise vorgesehen, wie das von Arthur V· Tabolsky in JACS, November 20, 1958 beschrieben worden ist. Die letztere Methode
ist als "Dead end polymerisation" belaant, bei der ein Eadikalinitiator
im System aufgebraucht wird, ehe die Polymerisation zum Abschluß kommt.
Neben den vorstehend erwähnten Massenpolymerisationsmethoden sind
auch schon kontinuierliche Verfahren vorgeschlagen worden, bei denen für eine Herstellung von Methfccrylatpolymeren durch Grobpolymerisation
das Reaktionsgemisch gründlich in einem Raeaktor gemischt wird. Die Grobpolymerisation dieser Art Akann als eine Methode kompletten
Mischens bezeichnet werden. Die bekannten Verfahren dieser Art erfordern jedoch ein großes Reaktionsvolumen, um eine verünftige
hoeh Umsetzung zu erhalten, verglichen mit der Stopffluß-Grobgolymerisation,
und dabei kann die sogenannte dead end polymerisation nicht verwirktlicht wirden, da eine Menge an einem Radikalinitiator
kontinuierlich dem Reaktionsgemisch zugeführt wird. Aus diesen und andren Gründen sind die bekannten Verfahren, bei denen die Komplettmisch-Grobpolymerisationsmethode
angewendet wird, auf die Herstellung von Sirup relativ geringer Umsetzung begrenzt, der als ein Vorpolymer
bekannt ist.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur
Herstellung von Methacrylatpolymer-Formmaterialien guter Qualität
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zu schaffen, besonders Jene mit verbesserter Formfähigkeit oder einen
großen Bereich an Temperaturen, bei denen sie formfähig sind.
Weiter bezweckt die Erfindung die Schaffung eines industriell vorteilhaften
Verfahrens zur Herstellung solcher Formmaterialien.
Weiter soll erfindungsgemäß ein Verfahren geschaffen werden, das sich
ohne weiteres kontrollieren läßt, um Produkte mit im wesentlichen konstanten Eigenschaften stetig herstellen zu können.
Erfindungsgemäß ist ein Verfahren für die Herstellung von Methacrylatharz-Forauaaterialien
vorgesehen, bestehend aus einem Methacrylatpolymer mit mindestens 80 Gew.-^ Methylmethacrylateinheiten und bis zu
20 Gew.-^ Einheiten, die von mindestens einem der Alkylacrylate und
Alkylmethaorylat außer Methylmethacrylat abgeleitet sind durch kontinuierliche
Grobpolymerisation in einem Polymer!sationsreaktorlmit anschließender
Ausscheidung flüchtiger Bestandteile, hauptsächlich zusammengesetzt
aus dem verbleibenden unreagierten Monomer in einem Devolatilisator.
Bas Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß ein Monom
er zulauf, der 0,01 bis 1,0 Mol-% eines Mercaptans enthält, ferner
einen freien ladikalinitiator in einer eichen Konzentration, daß "A",
bei des es sich um eine Konzentration des freien Hadikalinitiators
im Monomerzulauf in der Zahl der Mole des Initiators handelt, der in
100 g des Monomerzulaufs vorhanden ist, und 11B", bei dem es sich um
die Halbwertzeit in Stunden des freien Radikalinitiators bei einer Polymerisationstemperatur handelt, den folgenden Beziehungen genügen:
10 7 A1/2.B-1/2 χ 105
5 > A.B χ 105
kontinuierlich einer Polymeris*ationszone zugeführt wird, wobei ein
Reaktionsgemische in der Polymerisationszone gründlich umgerührt und
auf einer Temperatur über 1300C und unter 16O°C gehalten wird, während
ein Polymergehalt φ (in Gew.-^) in dem Reaktionsgemisch im wesentlichen
konstant gehalten wird, derart, daß der folgenden Beziehung genügt wird:
50< φ <70 exp (0,0121T - 1,81)
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wobei 3? die Polymerisationstemperatur in 0C darstellt, -um damit die
Polymerisation zu "bewirken, wobei kontinuierlich das Heaktionsgemisch
aus der Polymerisationszone entzogen wird und schließlich kontimierlich
flüchtige Bestandteile entfernt werden, die hauptsächlich aus unreagierten Monomeren bestehen.
Methacrylatpolymer-üOrmmaterialien, die durch das erfindungsgemäße
Verfahren erhalten werden, bestehen entweder aus einem Homopolymer
von Methylmethacrylat oder aus einem Copolymer, der mindestens 80 Gew.- io Methylmethacrylateinheiten und bis zu 20 Gew.-$ Einheiten enthält,
die von mindestens einem Alkylacrylat und Alkylmethacrylat außer Methylmethacrylat
abgeleitet sind. Ein solcher Homopolymer und Copolymer kann als ein "Methacrylatpolymer1· bezeichnet werden. Die A kylaacrylate,
die eingesetzt werden können, um mit Methylmethacrylat zu copolymerisieren, können aus Alkyl acryl at en mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen im
Alkylanteil ausgewählt werden, und dazu können unter anderem gehören
Methyl-, Äthyl-, n-JPropyl-, η-Butyl-, 2-lthylhexyl-, Dodecyl- und
Stearylacrylate. Die Alkylmethacrylate, die eingesefct werden können,
um mit Methylmethacrylat zu copolymer! ei er en, können aus Alkylmethacrylaten
mit 2 bis 18 Kohlenstoffatomen im Alkylanteil ausgesucht
werden, und dazu gehören beispielsweise Alkylmethascrylate mit irgendeinem
der Alkyle außer Methyl, die als Beispiele vorstehend in bezug auf geeignete Acrylate angegeben worden sind. Unter anderem wird ein
Homopolymer bevorzugt, d.h. Polymethylmetharcrylat und Copolymere von Methylmethacrylat mit einem Alkylacrylat, gewählt aus der Gruppe
Methyl-, Äthyl- und Butyl-Acrylaten. Da Methylmethacrylat eine andere
Polymerisationsaktivität hat als die anderen Alkylmethacrylate und die
Alkylacrylate, wird zweckmäßigerwieise dann, wenn ein Copolymer mit
einer bestimmten Zusammensetzung hergestellt werden soll, eine Zusammensetzung eines MonomerZulaufs so ausgesucht und aufrechterhalten,
daß ein Produkt in der gewünschten Zusammensetzung hergestellt werden kann, je nach den relativen Aktivitäten der einzusetzenden Comonomere.
Wenn beispielsweise Methylamethacrylat mit Methylacrylat oder Äthylacrylat
copolymer!siert wird, muß die Zusammensetzung des Monomerzulaufs
mindestens etwa 70 Gew.-$ Methylmethacrylat und bis zu etwa 50
Gew.—<$> Methylacrylat oder Äthylacrylat betragen.
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234131§
Bas erfindungegemäße Verfahren "besteht in zwei Schritten, "bei denen
es sich um einen Polymerisationsschritt und um einen tflüchtigetoffe
ausscheidenden Schritt handelt. Bei der Polymerisation wird der Monomerzulauf,
der Methylmethacrylat enthält, einer kontinuierlichen Grobpolymerisation
in einem Eeaktor oder in zwei oder mehr Reaktoren in
Heine unterzogen, wobei die Verwendung eines einzigen Eeaktore bevorzugt
wird, während bei der Abführung der Flüchtigstoffe die flüchtigen Bestandteile, die hauptsächlich aus nicht reagierten Monomeren
bestehen, entfernt werden. Auf Wunsch können geeignete Additive zugesetzt werden, um ein Formmaterial zu erhalten, das die gewünschten
Eigenschaften hat.
Bei der Polymerisation wird ein Methylmethacrylat-Monomerzulauf (der
einen oder mehrere Comonomere enthalten kann) mit einem Gehalt von 0,01
bis 1,0 Mol-$ eines Mercaptans und einer vorstehend angegebenen Menge
an einem freien Radikalinitiator kontinuierlich einer Polymerisationszone zugeleitet.
Als Beispiele für geeignete Mercaptane, die einem Monomerlzulauf in
einem Verfahren gemäß der Erfindung zugesetzt werden können, kann man jene erwähnen, die 3 bis 18 Kohlenstoffatome aufweisen; beispielsweise
primäre aliphatische Mercaptane wie η-Butyl-, Isobutyl-, n-Octyl-, n-Dodecyl-Mercaptane
und dergleichen; sekundäre aliphatische Mercaptane wie Sec-Butyl-, Sec-Dodecyl-Mercaptane und dergleichen; tertiäre aliphatische
Mercaptane wie Tert.-Butyl-Mercaptan und dergleichen; aromatische
Mercaptane wie Phiyl-Mercaptan, Thicresol, 4-Tert.-Butyl-o
Thicresol und dergleichen; Äthylenäthioglycol und Thioglycolsäure und
Alkylester davon. Biese können allein oder in Kombination eingesetzt werden. Von diesen Mercaptanen ist festgestellt worden, daß Tert.-Butyl-,
η-Butyl-, n-Octyl- und n-Dodecyl-Mercaptane vorzuszlehen sind.
Die Mercaptane werden in einer Menge von 0,01 bis 1,0 Mol-$ eingesetzt,
basierend auf dem Monomerzulauf. Bei weniger als 0,01 Mol-$
neigt die Polymerisationsgeschwindigkeit abnormal zuzunehmen, und eine Kontrolle der Reaktion wird oft schwierig. Folglich ist es
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schwierig, Produkte zu erhalten, die konstante Eigenschaften und eine ausgezeichnete Formfähigkeit haben. Bei einem erheblichen Überschuß
an Mercaptan andererseits entsteht ein Polymer mit einem geringeren Maß an Polymerisation, und fertig geformte Gegenstände, die
daraus hergestellt werden, haben schlechte mechanische Eigenschaften. Bevorzugte Mengen an den Mercaptanen hängen von einem betreffenden
Mercaptan ab, das verwendet werden soll. Beispielsweise im Falle eines n-3)odecyl-Mercaptans wird eine Menge von 0,1 bis 0,2 MoI-^o
bevorzugt, und im Falle von Tert.-Butyl-Mercaptan 0,2 bis 0,45 $
Es versteht sich, daß der freie Eadikalinitiator, der erfindungsgemäß
verwendet werden soll, einer ist, der die Größen erfüllt, die in den vorstehend genannten Gleichungen hinsichtlich der Halbwertzeit
enthalten sind. Für die Praxis ist festgestellt worden, daß freie Radikalinitiatoren mit einer Halbwertzeit bei der Eea*ktionstemperatur
von mindestens 0,01 Stunde und vorzugsweise von mindestens 0,035 Stunde im erfindungsgemäßen Verfahren verwendet werden sollen.
Als Beispiele für solche freien Eadikalinitiatoren können organische
Peroixde genannt werden, beispielsweise Di-Tert.-Butylperoxid, Dicumylper'oxid,
Methyläthylketonperoxid, Di-Tert. -Butyldiperphthalat,
Di-Tert.-Butylperbenzoat, Tert.-Butylperacetat, 2,5-3)imethyl-2,5-Di(Tert.-Butylperoxy)Hexan,
Di-Tert.-Amylperioxid, 2,5-Dimethyl-,25, di(Tert.-Butylperoxy)-Hexyn und Azoverbindungen wie Azobisisobutanoldiacetat,
1,1-Azobiscyclohexancarbonitril, 2-Phenylazo-2,4-Dimethyl-4-Methoxyvaleronitril,
2-Cyan-2-Propylazo£ormaldehyd und dergleichen. Diese freien Eadikalinitiatoren können allein oder in Kombination
verwendet werden, obgleich vorzugsweise ein einziger Initiator verwendet wird, weil eine Kontrolle der Polymerisation mit zwei oder
mehr Initiatoren komplizierter wird. Yon diesen Initiatoren wird Di-Tert.-Butylperoxid bevorzugt.
Eine Menge an freiem Radikalinitiator, die im Monomerzulauf enthalten
ist, ist in einer solchen Weise zu bestimmen, daß "A", bei dem es sich um die Konzentration des Freien Radikaleninitatore im Monomerzulauf
in der Zahl der-Mole des Initiators handelt, die in 100 g
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des Monomerzulaufs vorhanden sind, und "B", bei dem es sich um die
Halbwertzeit des freien ßadikalinitiators bei einer Polymerisationstemperatur handelt, die folgenden Beziehungen erfüllen:
10 > A1/2.B"1/2 χ 103 .... (1)
und 5 X A.B χ 105 ■ .... (2).
1 /2 — 1 /2 'S
Wir haben festgestellt, daß dann, wenn ein Wert von A ' .B ' χ 10^
10 überschreitet, die 'Formfähigkeit des Produktes schlechter wird.
Dieser Wert soll nicht mehr als 10 betragen, und vorzugsweise nicht mehr als 6. Ss ist ferner festgestellt worden, daß dann, wenn ein
5
Wert von A.B χ 10 größer als 5 ist, eine unerwünschte Adhüsion des Polymers an der verwendeten Torrichtung auftritt. Vorzugsweise wird ein geeigneter Initiator und dessen Konzentration in dem Monomerzulauf so gewählt, daß dieser Wert nicht größer als 2,5 ist.
Wert von A.B χ 10 größer als 5 ist, eine unerwünschte Adhüsion des Polymers an der verwendeten Torrichtung auftritt. Vorzugsweise wird ein geeigneter Initiator und dessen Konzentration in dem Monomerzulauf so gewählt, daß dieser Wert nicht größer als 2,5 ist.
Vorzugsweise sollen A und B weiter der folgenden Beziehung genügen:
2,9 \ A"1(B +10,5) x 10"6 (3)
Es ist festgestellt worden, daß dann, wenn ein Wert von A (B+10,3)
χ 10 2,9 überschreitet, Nebenprodukte entstehen, insbesondere OligoEiere.
Wenn das Vorhandensein von Oligomeren im Formmaterial nicht
erwünscht ist, soll dieser Wert auf nicht mehr als 2,9 gehalten v/erden,
vorzugsweise auf nicht mehr als 2,0.
Wie beschrieben, wird eine begrenzte Gruppe von Initiatoren eingesetzt,
die eine relativ lange Halbwertzeit haben. Eine besondere Konzentration des Initiators im Monomerzulauf hängt von dem betreffenden
Initiator und der betreffenden Polymerisationstemperatur ab.
Zu beachten ist jedoch, daß die Konzentration des Initiators, der gemäß der Erfindung eingeseatzt wird, extrem gering ist, verglichen
mit den Werten, mit denen der gleiche Initiator in den bekannten Verfahren eingesetzt worden ist.
Ein bevorzugte Bereich einer Konzentratinn eines Initiators, der
in einem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzt wird unv don diesen
- 10 -
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-Vf-
Beziehungen (1), (2) und (5) definiert ist, ist graphisch in
gezeigt. In Fig. 1 entsprechen die Kurven (a), (c) und (b) den Gleichungen
10 - A1/2.B-1/2 x 103,
2,9= A^(B + 10,3) x 1O~6
3 = i.B x 105,
und
wobei jede die kritische Konzentration zeigt, definiert durch jede
der Beziehungen, die der Initiator in dem Monomerzulauf (in der Zahl
der Mole des Initiators in 100 g des Monomer zulauf s) als eine Punktion
der Halbwertzeit des Initiators (in Stunden) bei der Polymerisationstemperatur
hat. Damit stellt irgendein Punkt innerhalb der schraffierten Fläche in Fig. 1 eine mögliche Kombination einer Konzentration
des Initiators im Monomerzulauf und eine Halbwertzeit des Initiators dar, der beim erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzt werden kann.
Eine Konzentration des freien Radikalinitiators, der im Monomer zulauf
enthalten ist, wird vorzugsweise so bestimmt, daß sie den folgenden
Bedingungen geüngt:
2 £ A"1(B + 10,3) x 10~6 .... (2«) und
2,5> A.B χ 105 .... (3·).
Der Begriff "Halbwertzeit des freien Radikalinitiators bei einer PolymerisationstemperaturM,
auf den hier bezug genommen wird, bedeutet eine Halbwertzeit des Initiators in einer verdünnten Lösung vin Benzol
mit einer Temperatur, die gleich der Polymerisationstemperatur ist.
Das kann ohne weiteres durch Verfahren bestimmt werden, wie sie in
Modem Plastics« 1959» Februar, Seite 144, beschrieben worden sind. Beispielsweise haben Di-Tert.-ButyIperoxid und Di-Cumylperoxid Werte
für die Halbwert zeit von 1,0 und 0,23, in Stunden bei 1500C.
In einer Polymerisationszone wird das Reaktionsgemisch, das polymerisiert
wird und dem der Monomerzulauf kontinuerilich zugeleitet wird, und zwar mit einer ausgesuchten konstanten Rate, gründlieh umgerüht
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und auf einer Temperatur über 15O0O und unter 16O°C gehalten. Bei
einer Temperatur des Reaktionsgemisches (nachstehend als eine "Polymerisationstemperatur" bezeichnet) von wesentlich weniger als 1300C wird es schwierig sicherzustellen, daß ein gleichförmiges Mischen
und ein gleichförmiger Wärmeaustausch erreicht wird, und zwar als
Folge der hohen Yiskosität des polymer!sierenden Reaktionsgemisches, und als Folge davon ist es schwierig, die Polymerisation zu kontrollieren und die Umwandlung zu erhöehn. Mit der Erhöhung der Polymerisationstemperatur hat das Reaktionsgemisch eine erhöhte Fluidität,
es erscheinen aber Tendenzen zur Bildung von Oligomeren und zur Verringerung der Wärmeebeständigkeit und der Formfähigkeit des Produkts« Aus diesen Gründen wird eine Polymerisationstemperatur im Bereich
zwischen 1JO0G und 16O°C gewählt, vorzugsweise zwischen 1400G und
1600C.
einer Temperatur des Reaktionsgemisches (nachstehend als eine "Polymerisationstemperatur" bezeichnet) von wesentlich weniger als 1300C wird es schwierig sicherzustellen, daß ein gleichförmiges Mischen
und ein gleichförmiger Wärmeaustausch erreicht wird, und zwar als
Folge der hohen Yiskosität des polymer!sierenden Reaktionsgemisches, und als Folge davon ist es schwierig, die Polymerisation zu kontrollieren und die Umwandlung zu erhöehn. Mit der Erhöhung der Polymerisationstemperatur hat das Reaktionsgemisch eine erhöhte Fluidität,
es erscheinen aber Tendenzen zur Bildung von Oligomeren und zur Verringerung der Wärmeebeständigkeit und der Formfähigkeit des Produkts« Aus diesen Gründen wird eine Polymerisationstemperatur im Bereich
zwischen 1JO0G und 16O°C gewählt, vorzugsweise zwischen 1400G und
1600C.
Da in dem reagierenden Gemisch durch die exotherme Reaktion und die
Wirkung des heftigen Umrührens Wärme entsteht, muß das Reaktionsgemisch auf einer Solltemperatur durch Wärmeentzug gehalten werden.
Diese Temperaturüberwachung durch Wärmeentzug kann nach irgendeinem der bekannten Methoden vorgenommen werden, unter anderem durch einen Wärmeentzug mittels eines '..ärmeaustausches an gekühlten Flächen im
Polymerisationsbehälter durch einen Mantel, durch Abzugröhren, durch Kühlrohre und dergleichen, oder durch Zuleitung eines gekühlten Monomerzulaufs oder durch andere Wärmeentzugssysteme wie eine Rückflußkühlung.
Diese Temperaturüberwachung durch Wärmeentzug kann nach irgendeinem der bekannten Methoden vorgenommen werden, unter anderem durch einen Wärmeentzug mittels eines '..ärmeaustausches an gekühlten Flächen im
Polymerisationsbehälter durch einen Mantel, durch Abzugröhren, durch Kühlrohre und dergleichen, oder durch Zuleitung eines gekühlten Monomerzulaufs oder durch andere Wärmeentzugssysteme wie eine Rückflußkühlung.
In einer Polymerisationszone muß ein Polymergehätl 4 des Reaktionsgemisches
(nachstehend einfach als eine Umsetzung bezeichnet) aufrechterhalten werden, je nach der Poleymerisationstemperatur, das der folgenden
Beziehung genügt:
50C^<
70 exp(0,0121T - 1,81) .... (4)
wobei T die Polymerisationstemperatur in 0C darstellt, die im wesentlichen
konstant gehalten wird.
Die Erfindung basiert auf der Feststellung, daß bei der kontinuierlichen
Grobpolymerisation von der Art des Komplettmischens zur Herstel-
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- ψ-
lung von Methacrylatpolymeren dann, wenn eine Umsetzung relativ hoch
gehalten wird, wie das durch die Beziehung (4) definiert ist,,diese
hohe Umsetzungsvorschrift die Möglichkeit gibt, zusammen mit der begrenzten einleitenden Aktivitätsbedingung, wie vorstehend erwähnt,
der Verwendung der kleinen, aber definitiven Menge eines Mercaptans und das Arbeiten mit der vorgeschriebenen Polymerieationstemperatur,
vorteilhaft eine schnelle Zunahme in der Eeaktionsgeschwindigkeit auszunutzen, als Folge des sogenannten "Geleffekts", ohne daß man an
einer unkontrollierbaren Portschreitung der Polymerisation leidet.
Ein Verfahren gemäß der Erfindung läßt sich ohne weiteres kontrollieren, um in stabiler Weise das Produkt entstehen zu lassen, das im wesentlichen
konstanteSigenschaften hat, und zwar während einer langen
Betriebsdauer, und während der Polymerisation ist keine Spitze in der Rate der Entwicklung von Reaktionswärme beobachtet.worden. Es ist ferner
festgestellt worden, daß eine vernünftig hohe Ausbeute des Polymers pro Volumeneinheit des Reaktors mit einer geringsten Bildung von
Nebenprodukten und ohne nennenswerte Adhäsion oder Ablagerungen von Polymeren an Teilen des Reaktions erreicht werden kann. Ferner kann
das ^Verfahren durchgeführt werden unter Verwendung einer einfachen
und billigen Vorrichtung, die kommerziell schon zur Verfügung steht.
Es ist festgestellt worden, daß dann, wenn die Umsetzung den kritischen
Wert überschreitet, nämlich 70 exp(0I,0121T - 1,81), wie das durch die
Beziehung (4) festgelegt ist, das erforderliche gleichförmige Mischen und der gleichförmige Wärmeaustausch schwierig werden, Während eine
Umsetzung von 50$ oder weniger zu Schwierigkeiten führt, eine schnelle Erhöhung in der Reaktionsgeschwindigkeit als Folge des "Geleffekts»1
auszunutzen, und dabei entstehen Produkte, die unreagierte Monomere in einem Hauptanteil enthalten, was einen hohen Kostenfaktor für die
Verflüchtigung bedingt. Allgemein wird vorzugsweise 4 auf unter den
oberen kritischen Wert in der Größenordnung einiger Prozent gehalten. Obere kritische Werte sind beispielsweise 5!
140°0, 70,3% bei 150°C und 79,6$ bei 16O°C.
Obere kritische Werte sind beispielsweise 55,3$ bei 130°C, 62,4$ bei
Ein Reaktor, der für das erfindungsgemäße Verfahren eingesetzt werden
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kann, kann eine geschlossene Konstruktion mit einem Mantel und einem
geeigneten Rührwerk zum Mischen von Materialien hoher Viskosität sein. Übrigens ist eine der "bekannten Konstruktionen für einen PoIymerisationsbehälter,
der relativ lang ist und so konstruiert ist, daß ein Monomerzulauf an einem Ende desselben eingeleitet und eine
polymerisierte Masse am anderen Ende abgezogen werden kann, wobei eine reagierende Flüssigkeit in Richtungen rechtwinklig zur Achse des Kes-,
sels, aber nicht in Richtung parallel zur Achse des Kesels gemischt
werden kann, für das erfindungsgemäße Verfahren nicht geeignet. Andere nicht geeignete Polymerisationskessel für das erfindungsgemäße Verfahren
sind eine langgestreckte Reaktiorkonstruktion, wie sie aus der US-patentschrift 3 234 503 bekannt ist und bei der ein Mischen nicht
sehr gut sowohl in radialer als auch in axialer Richtung vorgenommen wird, ein turmartiger Polymerisationskessel, wie er aus der üS-Patentschrift
3 252 950 bekannt ist, beispielsweise als ein Reaktor für mäßige
oder hohe Umsetzung, ein Längspolymerisationskessel, wie er in der US-Patentschrift 2 727 884 beschrieben worden ist, sowie andere
rohr- oder röhrenförmige Polymerisationskessel.
Die Polymerisation wird vorzugsweise in einem einzigen Reaktor vorgenommen,
und das aus ihm abgezogene Reaktionsgemisch wird direkt einer Devolatilisationszone zur Ausscheidung flüchtiger Bestandteile zugeleitet.
Gregebenenfalls kann jedoch das aus einer Polymerisationszone entzogene Reaktionsgemisch, in der die Polymerisation gaaäß der Erfindung
durchgeführt worden ist, weiteren Polymerisationsbedingungen ausgesetzt werden, ehe eine Ausscheidung der Flüchtigstoffe erfolgt. Bei
Verflüchtigen kann das flüssige Reaktionsgemisch allgemein auf Temperaturen
von etwa 2000C bis etwa 290 C unter Unterdruck erhitzt werden,
wodurch die meisten Teile des flüchtigen Gehalts, hauptsächlich verbleibende unreagierte Monomere, daraus ausgeschieden werden. Ein verbleibender
Monomergehalt im Endprodukt beträgt gewöhnlich 1 Gew.-^
oder weniger, vorzugsweeise 0,3 Gew.-$>
oder weniger. Unreagierter Monomer, der ausgeschieden worden ist, kann wieder gewonnen und wiederverwendet
werden.
Vorrichtungen, die für das Ausscheiden von FlüchtigstsSfen verwendet
409810/1070 ~ H ~
werden können, haben eine Konstruktion, die allgemein als "Vent-Extruder",
als Devolatiüsator oder als Flüchtigstoffe ausscheidender
Extruder bezeichnet wird. Dazu gehören beispielsweise die Konstruktionen, die in Modem Plastics Encyclopedia" Band 45 (October
1968), Band 46 (October I969), herausgegeben durch McGraw-Hill Publishing
Co., in den US-Patentschriften 2 434 707» 2 836 851, 2 736 058,
2 753 595 und 2 774 105 beschrieben worden sind.
Bin Polymerprodukt, aus dem der flüchtige Gehalt ausgeschieden worden
ist, kann in einem geschmolzenen Zustand durch eine entsprechende Düse stranggepreßt werden, um die gewünschte Form zu kerhalten, «je
nach dem verwendeten Zweck, beispielsweise die Form von Pellets, Flocken, gemahlenen Materialien, Röhren, Rohre, Stäbe, Folien usw.
Um bestimmte Eigenschaften der Formmaterialien zu verbessern oder zu
modifizieren, können die folgenden Substanzen in ihnen aufgenommen werden, und zwar allein oder in Kombination: Plastifizierungsmittel
oder Schmiermittel wie Dioctylphthalat, Dioctylsebacat, Stearylalekohol,
Stearinsäure und Laurylalkohol, Ultraviolett-Absorptionsmittel
wie "Tinuvin P" (Lieferant Geigy A. G.) und Methylsalicylat, Farbstoffe
und Pigmente und Titandioxid sowie Polymere wie Polystyrol und synthetlaische Gummis. Diese können im Polymerissationsschritt oder
in der Flüchtüigstoff-Ausscheidungsphase eingefügt werden, oder nach
dem Ausscheiden der Flüchtigstoffe. In den meisten Fällen wird ein
Zusetzen dieser Additive nach dem Polymerisationsschritt bevorzugt.
Formmaterialien, die nach einem Verfahren gemäß der Erfindug drhältlich
sind, sind durch ausgezeichnete Formfähigkeit gekennzeichnet. Die Breite des Temperaturbereichs, bei dem ein Harz formfähig ist, bildet ein
gutes Maß für die Formfähigkeit des Harzes. Sin unterer Grenzbereich
(T1) dieses Temperaturbereichs hängt hauptsächlich von der Fluiditität
des Harzes ab und kann dadurch geändert bzw. gesenkt werden, daß ein durchschnittliches Polymerisationsmaß, die Menge der verwendeten Comonomere
und der enthaltenen Plastifizierungsmittel geändert werden. Es gibt natürlich eine praktische Grenze für die Verringerung eines
unteren Grenzwerts des formfähigen Temperaturbereichs, da dabei ein
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Verringern der Wärmebeständigkeit, der mechanischen Eigenschaften,
der Wetterfestigkeit, der Dampfbeständigkeit und der Lösungsmittelbeständigkeit
von fertig geformten Gegenständen einhergeht. Andererseits hängt die obere Grenze des formfähigen Temperaturbereichs von
der Beständigkeit des Harzes gegen Zersetzung durch Wärme und flüchtige Bestandteile des Harzes ab. TJm eine solche Beständigkeit gegen
eine Zersetzung durch Wärme zu begünstigen, dürften Methoden wie das Zusetzen von Mercaptanen zu einem Monomer zulauf und eine Copolymerisation
mit Alkyl acryl at en eingesetzt worden sind. Die Ergebnisse siel aber nicht notwendigerweise zufriedenstellend.
eekDas noch ungelöste Problem besteht darin, Polymere zu schaffen, die
eine erhöhte Beständigkeit gegen Zersetzung durch Wärme und geringste flüchtige Bestandteile haben, wodurch eine zufriedenstellende
hohe obere Grenze für den formfähigen Temperaturberiech verwirktlicht
wird, da eine untere Grenze dieses Bereichs ohne weiteres abgesenkt werden kann, wie vorstehend erwähnt, indem bestimmte Faktoren kontrolliert
werden, beispielsweise das Maß der Polymerisation, die Mengen an Comonoaeren und eingeschlossenen Plastifizierungsmittel, obgleich
es praktische Grenzen dafür gibt.
Mit einem erfindungsgemäßen Verfahren erhält man Formmaterial!en-mit
einer erhöhten Beständigkeit gegen Zersetzung durch Wärme, die damit eeine hohe obere Grenze für die Temperatur haben. Wenn man breite
Formfähigkeitstemperaturen hat, führen die Formmaterialien, die man nach einem erfindungsgemäßen Verfahren erhält, nach dem Formen weniger
häufig 5SU defekten Formgegenständen. Das ist eine Erhöhung in der
Ausb«eute und Produktivität. Ferner kann auch ein gleichzeitiges Formen
von Gegenständen relativ großer und kleiner Volumen zufriedenstellend aus den Formmaterialien gemäß der Erfindung vorgenommen werden.
Die Erfindung ist nachstehend an Hand der Zeichnungen näher erläutert.
In den Zeichnungen sind:
Fig. 1 ein Diagramm, bei dem auf die Ordinate die Initiatorkonzentra-
409810/1070 " 16 ~
tion in Mol pro 100 g Monomerzulauf und auf die Absziisse die HaIbwertzeit
des Initiators in Stunden aufgetragen sind, Fig, 2 eine schematische Darstellung einer Anlage, die für die Durchführung
der Erfindung angewendet werden kann, und Fig. 3 eine schematische Darstellung einer weiteren Anlage, die für
die Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung angewendet werden
kann.
Gemäß Fig. 2 wird ein Monomerzulauf von einem Tank 1 durch ein Ventil
2 und eine Leitung 3 geleitet und einem Wärmeaustauscher 6 über eine Leitung 5 mittels einer Pumpe 4 zugeführt. Der Monomerzulauf,
der im Wärmeaustauscher 6 aufbereitet worden ist, wird dann einem Reaktor 8 an dessen Einlaß 7 zugeleitet. Der Reaktor ist mit einem
Rührwerk 11 in einer Konstruktion mit Spiralbändern und mit einem Mantel ausgerüstet, durch den ein Kühlmittel von einem Einlaß 14 zu einem
Auslaß 13 zwangsweise durchströmt, um ein Reaktionsgemisch im Reaktor auf einer Solltemperatur zu halten. Das Reaktionsgemisch wird aus dem
Reaktor durch eine Leitung 15 abgeleitet und durch eine Pumpe 52 und
eine Leitung 37 einem Devolatisator 40 zugeführt, der mit einer Schnekke
41, einer Belüftung 43, einer Leitung 44» Heizmitteln 42 und einem
System 53 für das Zusetzen von Additiven ausgerüstet ist. Ein von den
Flüchtigstoffen getrennter Polymer wird durch die Schnecke durch die Spritzdüse in der Form von Strängen stranggepreßt. Die Flüchtigstoffe,
die hauptsächlich aus unreagierten Monomeren bestehen, werden vom Polymer getrennt, indem ein Unterdruck durch die Belüftung ausgeübt
wird, und sie werden wieder aufgefangen.
Gemäß Fig. 3 wird ein Monomerzulauf von einem Tank 1 duerch ein Ventil
2 und eine Leitung 3 geleitet und einem Wärmeaustauscher 6 über eine Leitung 5 mittels einer Pumpe 4 zugeführt. Der Wärmeaustauscher
6 ist ein geschlossener Kessel, der mit einer Schiangenkühljacke und
mit einem Türbinenrührwerk ausgerüstet ist. Der Monomerzulauf, der im
Wärmeaustauscher 6 aufbereitet worden ist, fließt in einen ersten Polymerisationskessel 8 an der Oberseite desselben. Der erste Kessel
8 ist mit einem Rühkrwerk 11 in einer Konstruktion mit Spiralbändern
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und mit einem Mantel 12 ausgerüstet, durch den Kühlmittel von einem
Einlaß 14 zu-einem Auslaß 15 zwangsweise durchströmt» Ein Reaktionsgemisch im Kessel 8 wird durch eine Leitung 15 abgegeben und geht
zu einem zweiten Polymerisationskessel.21 über eine Pumpe 52, eine
Leitung 19» einen Wärmeaustauscher 45 und eine Leitung 20. Der Wärmeaustauscher
45 ist in einer Konstruktion vorgesehen, die als ein "Votator" bekannt ist und die in "Chemical Engineers1 Handbook",
Seite 1213» herausgegeben von McGraw-Hill Book Go. 1950 dargestellt
ist. In diesem Wärmeaustauscher wird das Seaktionsgemisch auf eine Solltemperatur gebracht. Der zweite Polymerisationskessel 21 ist mit
einem Rührwerk 22 ähnlich dem des ersten Polymerisationskessels 8 und mit einem Kühlmantel 23 mit Schlangen (nicht dargestellt) ausgerüstet.
Ein Reaktionsgemisch, das aus dem zweiten Polymerisationskessel 21 abgegeben ist, geht durch eine Leitung 24» eine Pumpe 64
und eine Leitung 39 zu einem Extruder 40 zum Ausscheiden von Flüchtigstoffenj
die von dean Flüchtigstoffen getrennte Masse wird durch eine Spritzdüse stranggepreßt. Der Extruder 40 ist mit einer Schnekke
41» einer Belüftung 43» Mittel zum Heizen oder Kühlen 42, einer
Spritzdüse 44 und einem Jystem zum Gießen von Additiven versehen.
In der vorstehenden Anlage werden die Ventile 16, 48 und 54 geöffnet,
während die Ventile 17» 47» 55 und 60 geschlossen werden. Während
dann, wenn dieYentile 16 und 48 geschlossen sind und die Ventile I7
und 67 geöffnet- sind, das Reaktionsgemisch vom ersten Polymerisationskessel 8 direkt in den Extruder 40 zum Ausscheiden von Plüchtigstoffen
eingeführt werden kann, besteht alternativ die Möglichkeit, durch Schließen der Ventile 17 und 47 unter Öffnen der Ventile 16, 48, 55,
63 und 60 ein Leiten des Reaktionsgemisches vom zweiten Polymerisationskessel 21 durch einen dritten Polymerisationskessel 56 vorzusehen,
um dann in den Extruder 40 eingeleitet zu werden. Der dritte Polymerisationskessel
56 ist ebenfalls mit einem Rührwerk in einsr Konstruktion
mit Doppelspiralen und mit einem Kühlmantel 61 ausgerüstet.
Die Erfindung wird nachstehend weiter durch die folgenden Ausführungsbeispiele beschrieben, die keine Beschränkung der Erfindung darstel-
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len und bei denen alle Proζentzahlen und Teile auf das Gewicht bezogen
sind, wenn nichtsanderes angegeben ist. In jeden Beispiel wurde ein Verfahren durchgeführt, wbei dem eine Anlage gemäß der
Darstellung in Fig. 2 verwendet wurde. Die technischen Daten der eingesetzten Anlage waren die folgenden: ein Polymerisationsreaktor
mit einem inneren Volumen von 500 1; ein Extruder als ein Devolatisator
mit einer Zwillingsschnecke (90 tu /, χ 2, 1200 mm lang)
mit einer Belüftungspartie von 600 mm Länge. Wenn nichts anderes angegeben ist, wurde 0,1 Gew.-$, bezogen auf das Gewicht des Polymers,
eines Stearylalkohols im Produkt aufgenommen.
Die Wärmeverzerrungstemperatur des aus dem Produktpclymer geformten
Gegenstands wurde entsprechend ASTM D-648-56 (Neufassung 1961) mit
einer Faserbelastung von 264 psi und einer Erwarmunsgsrate von 3» 60I1/
min bestimmt. Die Formfähigkeit des Produktpolymers wurde wie folgt geschätzt: ein bestimmter Produktpolymer wurde unter den folgenden
Bedingungen spritzgeformt:
Spritzform Lieferant Meiki Seisakusho
Arbeitsmaschine H-55A, Kolbenausführung
Formvolumen 130 mi χ Ι30 β χ 2 mm, 2 Formen
Spritzdruck 1200 kg/cm
Füllzeit der
Formen 4 sec/hub
Arbeitsspiel 65 Sekunden
Eine Reihe von Läufen wurden mit verschiedenen Zylindertemperaturen
durchgeführt. Die maximale Zylindertemperatur T wurde bestimmt, bei
der ein prozentuales Auftreten unerwünschter rormgegenstände mit sichtbaren
Defekten, die häufig als "Silberstr.eif" bezeichnet verden, nicht
mehr als 20;v beträgt.
Jin iionoLierzulaui1, der iia wesentlichen aus 67 Teilen I eth;/lmethacrj lat,
15 Teilen kethylacri'lat, 0,2J Teilen n-OctylLiercaptan und 0,0017 Teilen
(d.h. 0,11; χ 10 ' hol des Initiators pro 100 ff des Ilonomerzlaufp)
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Di-Tert.-Butylperoxid (mit einer Halbwertzeit von einer Stunde bei
1500G) bestand, wurde hergestellt, während eine Berührung mit Luft
verhindert wurde, wurde in einem Wärmeaustauscher auf eine !Temperatur
von 30 C aufbereitet und wurde kontinuierlich einem Reakfor mit
einer Rate von I5 l/h zugeleitet. Ein Innendruck des Reaktors wurde
auf 8 kg/cm absolut durch Stickstoff eingestellt. Die Polymerisationstemperatur wurde auf 15O0C eingestellt. Iiach 7,8 Stunden wurde
die Zulaufrate auf 25 l/h erhöht, und es wurde mit einem stetigen Betrieb begonnen. In dem Reaktor wurde das Reaktionsgemisch gründlich
durch ein Spiralband-Rührwerk umgerührt, das mit einer Drehzahl von 90 UpM gedreht wurde. In einem stabilen Zustand betrug die Yerweilzeit
im Reaktor 4»7 Stunden, und das Reaktionsgemisch enthielt sofort nach Verlassen des Reaktors 64 Gew.->c Polymer, was durch eine
Gaschromatorgraphiemethode bestimmt wurde. Die Temperaturen einer
Belüftungspartie, einer Strangpreßpartie und einer Spritzdüse des eingesetzten Belüftungsextruderi? betrugen 25O0C, 23O°C und 225°C.
Sin Druck an der Belüftungspartie wurde auf etwa 9 mm Hg absolut
gehalten. Der Polymer wurde in der Form von Strängen durch e#ine
Spritzdüse stranggepreßt, die mit 4 kreisrundenöffnungen mit einem
Durchmesser von Ι/δ" versehen war, durch Wasser abgekühlt und in
Pellets mit einer Länge von 1/4" geschnitten, !fach dem Ende eines
kontinuierlichen Betriebes von I68 Stunden im stabilen Zustand fielen
2,5 Tonnen Formpellets an.
Das in dieser V/eise erhaltene Formmaterial hatte einen FR-Wert von
36 bis 40, und der prozentuale Rückstand jeweils von Methylmethacrylat
und Methy1acrylat, gemessen durch Gaschromatographie, betrug
weniger ,als 0,1%. Es handelte sich dabei um ein Methacrylat-Polyer-Formmaterial
für allgemeine Zwecke in guter Qualität, was sich aus der Tatsache ergab, daß es einen extrem hohen Wert von Tg von 295
bis 300"C, eine Wärmeverzugstemperatur von 85 C sowie zufriedenstellende
me<tanische Eigenschaften hatte, ebenso eine hohe Transparenz.
Nach dem kontinuierlichen Betrieb wurde keine nennenswerte Adhäsion von Polymer an Teilen der verwendeten Anlage nicht beobachtet.
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Dem allgemeinen Vorgehen folgend, wie das im Beispiel 1 beschrieben
worden ist, wurde ein Monomerzulauf, der im wesentlichen aus 98 Teilen
Methylmethacrylat, 2 Teilen Methylarylat, 0,29 Teilen Tert.-Butylmercaptan
und 0,0017 Teilen (d.h. 0,116 Mol des Initiators/ 100 g des Monomerzulaufs) an Di-Tert.-Butylperoxid (dessen Halbwertzeit
bei 155 C 0,55 Stunden betrug) besteht, wurde verarbeitet, außer daß eine Polymerisationstemperatur von 155°C, eine Verweilzeit von
4»1 Stunden und «ine Umsetzung von 65$ eingesetzt wurden. Die Temperaturen
einer Belttftungspartie, einer Strangpreßpartie und einer
Spritzdüse des Belüftungsextruders betrugen 260°C, 240°C und 235°C.
Am Ende von 240 Stunden kontinuierlichen Betriebs im stetigen Zustand
fielen 83,6 Tonnen Formpellets an.
,Das in dieser Faorm angefallene Formmaterial hatte einen PR-Wert von
7 bis 8, einen Rückstandsmonomer von weniger als 0,1$, einen Wert von
T2 von 297 bis 3O3°C und eine Wärmeverzugstemperatur von 103°C. Irgendeine
nennenswerte Adhänsion von Polymer an Teilen der eingesetzten Vorrichtung wurde nach der kontinuierlichen Arbeit nicht beobachtet.
In Anbetracht der Tatsache, daß der Methyiacrylatpolymer allgemein
bei Temperaturen von etwa» 310 bis 34O0C schnell zu zersetzen beginnt,
versteht es sich, daß aus den vorstehenden Daten in bezug auf T2 die
polymeren Pormmaterialien, die nach einem erfindungsgemäßen Verfahren
erhalten werden, eine ungewöhnlich hohe Beständigkeit gegen eine Zersetzung durch Wärme haben. Z£ Vergleichszwecken wurden verschiedene
Methacrylatpolymer-Formmaterialien, die koammerziell als wärmebeständigen
Typen erhältlich sind und als Typen für allgemeine» Zwecke bezeichnet
werden, auf Tp geteestet. Die Ergebnisse sind in der Tabelle
I nachstehend angegeben.
Wärmebest. Type Tp (0C) Type allgem. Zwecke T2(0C)
275
Geliefert von | A | Wärmebest. |
I | B | |
C | 28o | |
B | 285 | |
E | 260 | |
P | 275 | |
G | 270 | |
280 | ||
275 |
270 409810/1070 260
275
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Beispiele 5-13
Bas allgemeine Vorgehen, das im Beispiel 1 "beschrieben worden ist,
wurde in federn dieser Beispiele wiederholt, mit Ausnahme von Änderungen,
die in der Tatelle II unten angegeben sind. Irgendeine nenenswerte Adhäsion von Polymer an der Anlage wurde in keinem der
Beispiele beobachtet.
Da in den Beispielen 1 bis 7 erhaltenen Produkte hatten ein durchschnittliches
Molekulargewicht im etwa 1100, und jene, die in den Beispielen 8 bis 13 erhalten wurden, ein solches von etwa 1000.
Bas Verfahren wurde unter Verwendung von Vorrichtungsteilen durchgeführt,
wie sie schematisch in Fig. 3 gezeigt sind.
Der erste und der zweite Polymerisationskessel 8 und 21 wurden mit
90 1 und 140 1 eines Gemisches beschickt, das im wesentlichen aas 98 Teilen Methylmethacrylat, 2 Teilen Methylacrylat und 0,28 Teilen
Tert.-ButyImercaptan bestand. Die Anfangschargen in diesen Kesseln
wurden unter umrühren auf 15O0C erhitzt. Ein innerer Druck von jedem
der Kessel und des dritten Kessels 56 wurde auf 8 kg/cm abe·
urC tickstoff eingestellt. Ein Monomergemisch, das 0,002 Teile
(d.h. 0,136 χ 10"*^ Mol/100 g des Monomers) an Di-Tert.-Butylperoxid
zusätzlich zu den gleichen Anteilen wie in der Anfangscharge an Methylmethacrylat, Methylacrylat und Tert.Butylmercaptan enthielt,
wurde auf eine Temperatur von 30 C im Wärmeaustauscher 6 aufbereitet
und kontinuierlich dem ersten Polymerisationskessel 8 mit einer Hate von 10 l/h zugeleitet, während Flüssigkeiten mit der
gleichen Hate aus dem ersten Polymerisationskessel 8 zum zweiten Polymerisationskessel 21 und vom zweiten Polymerisationskessel 21
zum dritten Kessel 56 überführt wurden. Eine Manteltemperatur von
1500C wurde am dritten Kessel 56 aufrechterhalten. Die Reätionsgemische
im ersten und zweiten Kessel wurden unter Druck geprüft, abgeschreckt und auf den Polymergehalt durch normale Gasehromatogrpphiemethoden
analysiert. Wenn die Reaktionsgemische im ersten Kessel einen
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PO I
Beispiel | MMA | Comonomer | Teile | Zusammensetzung des | ι Monomerzulauf s | Mercaptan | 0,074 n-Dodecyl 0,27 0,076 Tert.-Butyl 0,25 |
ZuI aufrate | |
Kr, | T. ile | 2 | Initiator | Teile *4 . Teile (Dx10 ) |
0,133 Tert.-Butyl 0,35 | (iA) | |||
98 100 |
MA | 12 | Halbwert- zeit (Ix) |
0,0020 0,0022 |
0,116 Tert.-Butyl 0,30 0,114 n-0ctyl 0,21 |
||||
3 4 |
88 | MA | 1 6,5 |
A*1 B*2 |
0,35 0,93 |
0,0020 | 0,095 Tert.-Butyl 0,28 |
irs irs
cvi OJ |
|
5 | 99 93,5 |
EA MA |
- | C*5 | 1,0 | 0,0017 0,0017 |
0,128 n-Octyl 0,20 | 25 | |
D981 | 6 7 |
100 | - | 6,5 | 0 C |
1,0 1,0 |
OJ,0014 | 0,136 Iert.-Butyl 0,30 | 25 25 |
ο | 8 | 93,5 | MA | - | C | 0,55 | 0,0019 | 0,127 Tert.-Butyl 0,34 | 25 |
_* | 9 | 100 | - | 13 | C | 0,55 | 0,0020 | 0,061 Tert.-Butyl 0,27 | 25 |
ο | 10 | 87 | MA | 0 | C | 0,55 | 0,0019 | 0,113 Tert.-Butyl 0,32 | 25 |
O | 11 | 100 | - | 13, | 0 | 0,55 | 0,0009 | 25 | |
12 | 86,5 | MA | C | 036 | 0,0017 | - 25 | |||
13 | 5 c | 0,36 | 25 | ||||||
Anmerkungen:
*1
"ft* J
: Dioumylperoxid; B j 2,5-Mmethyl-2,5~M-(Tert.-Butylperoxy)-Eexyne-3;
: Di-Tert.-Butylperoxid; D ^s Anzahl von Molen des Initktors/100 g Monomerzulauf
CjO OO
Tabelle II (Fortsetzung)
Bei | Polymerisations | 5,4 | 56 | Bedingungen im | Bel.-Extruder | 255 | 230 | Eigenachaftes | des Formmaterials | 98-102 | 7-8 | 35-59 | 295-500 | |
spiel Nr. |
bedingungen Temp. Verw.- Um- o-, Zeit setzg. h. fo |
5,5 | 60 | Belttfi Temp. 0C |
;.-Partie Extrusions- Düsen- Druck partie Temp· mm Hg Temp. 0C absol. Oq |
240 | 235 | Rückstands- Wärmever- monomer zugs- oi temp. Jj'Jtt 0C |
100-105 | 6-7 | 6-7 | 295-500 | ||
3 | 145 | 4,5 | 66 | 255 | 9 | 230 | 225 | 0,1-0,05 | 84-87 | 50-35 | 57-42 | 295-5OO | ||
4 | 150 | 4,2 | 60 | 260 | 9 | 240 | 235 | 0,1-0,05 | 99-102 | 7-9 | 2?O7-3O1 | |||
5 | 150 | 4,7 | 62 | 250 | 9 | 255 | 230 | 0,1-0,05 | 94-96 | 10-13 | 295-3OO | |||
O | 6 | 150 | 4,8 | 65 | 260 | 9 . | 240 | 235 | 0,1-0,05 | 101-106 | 6-8 | 296-302 | ||
co 00 |
7 | 150 | 5,9 | 65 | 255 | 9 | 255 | 230 | 0,1-0,05 | 94-96 | 11-14 | 294-3OO « | ||
8 | 155 | 5,5. | 64 | 260 | 9 | 240 | 255 | 0,1-0,05 | IOO-OIO46-7 | 295-300 {J | ||||
·"»»■· | 9 | 155 | 4,0 | 68 | 255 | 9 | 230 | 225 | 0,1-0,05 | 84-86 | 295-298 * | |||
O | 10 | 155 | 6,2 | 60 | 255 | 9 | 240 | 235 | 0,1-0,05 | 100-105 | 295-5OO | |||
α | 11 | 155 | 5,0 | 70,. | 250 | 9 | 240 | 235 | 0,1-0,05 | 83-86 | 294-298 | |||
12 | 158 | 255 | 9 | 0,1-0,05 | ||||||||||
15 | 158 | 255 | 9 | 0,1-0,05 |
ro -ja-
CO CO
Polymergehalt von 50$ erreicht hatten, wurde eine Fließrate in jeder
leitung auf 23 l/h erhöht. Gleichzeitig wurde das Tentil 54 geöffnet, das Tentil 55 wurde geschlossen, und das Reaktionsgemisch
wurde durch die Leitung 39 dem Extruder 40 zugeleitet, in dem die Trennung von Flüchtigkstoffen begonnen wurde. Die Temperaturen an
einer Belüftungspartie, an einer Extrusions- und an einer Blendpartie und einer Sprtitzdüse betrugen 2750C, 2j>0°C bzw. 2550C. Ein
Druck in der Belüftungspartie wurde auf etwa 15 nun Hg absolut gehalten. Ein viskoses Harz wurde in der Form von Strängen durch eine
Spritzdüse stranggepreßt, die mit 4 runden öffnungen mit einem Durchmesser von Ι/θ" versehen war. Eine Strangpreßrate von 15»5 kg Polymer
pro Stunde wurde eingesetzt. Die stranggepreßten Stränge wurden durch Wasser gekühlt und in Pellets mit einer Länge von 1/4M geschnitten.
Bei einem stabilen Zustand wurden die Reaktionsgemische in dem ersten und zweiten Polymerisationskessel so gehalten, daß
eine Umsetzung und eine Temperatur von 53$ und 1500C bzw. 70$ und
155°G vorgesehen waren, wobei der Druck 8 kg/cm Absolut betrug.
Die Verweilzeiten in dem ersten und zweiten Kessel betrugen 3»8 bzw. 1,7 Stunden. Am Ende von 480 Stunden kontinuierlichen Betriebs wurden
etwa 6 Tonnen Harz erhalten. Während der gesamten Betriebsdauer arbeitete des Verfahren stabil.
Das in dieser Weise angefallene Polymerprodukt hatte einen PR-Wert
von 5»5 bis 6,5» und der Prozentsatz an Rückständen an Methylmethacrylat
betrug 0,2 bis 0,1$, gemessen durch Gaschromatographie. Es hatte eine ausgezeichnete lOrmfähigkeit, was durch die Tatsache nachgewiesen
wurde, daß ein extrem hoher Wert von T~ von 295 *>is 3000C erreicht
wurde, bestimmt durch das vorstehend genannte Einspritzformtestverfahren. Es hatte ein durchschnittliches Polymerisationsmaß von etwa
1000, eine Wärmeverzugstemperatür von 100 bis 103 C, zufriedenstellende
mechanische Eigenschaften und eine hohe Transparenz, und es war vollkommen frei von Verfärbungen. Alles das beweist, daß der Produktpolymer
eine vorteilhafte Kombination an Eigenschaften hat als ein Methacrylatharz-Formmaterial für allgemeine Zwecke.
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Übrigens waren über eine bestimmte Zeitdauer hinwg während des kontinuierlichen
Betriebs die Ventile 60 und 63 offen, so daß die anfängliche Entnahme, die sich im Kessel 56 angespammelt hatte, durch
die Pumpe 54 durch die Leitung 59 zur Leitung 39 mit einer Hate von
0,5 l/h geleitet wurde. Nenneenswerte Effekte auf die KLymerqualitäten
wurden dabei nicht beobachtet. Der Wärmeaustauscher 45 wurde zum Zwecke der Kühlung eingesetzt, wurde jedoch mit einer inneren
Temperatur auf 1500C betrieben.
Dem allgemeinen Torgehen folgend, das in Beispiel Η beschrieben worden
ist, wurde ein Monomerzulauf, der im wesentlichen aus 100 Teilen
Methy^4crylat, 0,30 Teile Tert.-Butylmercaptan und 0,0017 /-meth-Teile
(d.h. 0,116 χ 10""^ Mol/100 g des Monomers) Di-Tert.-Butylperoxid
enthielt, ein kontinuierlicher Weise polymerisiert, außer daß die Reaktionsgeniische in dem ersten und zweiten Polymerisationskessel
so gehalten wurden, daß eine Umsetzung von 52$ bzw. 68% erreicht
wurde. Die Terweilzeiten in diesen Kesseln betrugen 5»5 und 2ft,0 Sti»
den. Der von den Flüchtigstoffen befreite Polymer wurde mit einer Sate
von 15,0 kg/h stranggepreßt.
Der in dieser Weise erhaltene Polymer hatte einen FR-Wert von 5»5
6,0 einen Wert für Tp von 295 bis 299°C, eine Wärmeverzugstemperatur
von 101 bis 104°C und ein durchschnittliches Polymerisationsmaß von etwa 1000, während der Prozentsatz an Rückständen an Methylmethacrylat
0,2 bis 0,1$ betrug.
Beispiele I6-I8
In jedem dieser Beispiele wurde die Polymerisation und die anschließende
Trennung der Flüchtigstoffe unter Verwendung einer Anlage durchgeführt,
wie sie im Beispiel 14 eingesetzt wurde, außer daß der erste Polymerisationskessel 8 allein als einziger Polymerisationskessel
eingesetzt wurde und daß das Reaktionsgemis h aus dem Kessel 8 durch die Pumpe 52 direkt dem die Flüchtigstoffe abtrennenden Extruder 40
zugeleitet wurde. Die Polymerisationstemperatur betrug 15O0C,und die
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Fließrate des Monomers betrug 25 l/h.
Im Beispiel 16 wurde ein Monom er zulauf eingesetzt, und zwar im stabilen
Zustand; dieser bestand aus 100 Teilen Methylmethaorylat, 0,0017 Teile (d.h. 0,116 χ 10~4 Mol/100 g des Monomers) Di-T-Butyl-Peroxid
und 0,29 Teile t-Butylmereaptan. Das Reaktionsgemisch im Kessel 8 wurde
gründlich umgerührt und so gehalten, daß es 52$ Polymer enthielt.
Im Beispiel 17 war der Monomerzulauf im stabilen Zustand ein Gemisch
aus 100 Teilen Methylmethacrylat, 0,0014 Teile (d.h. 0,095 x 10~^
Mol/100 g des Monomers) an Di-t-Butylperoxid und 0,30 Teile ^.-Butylmercaptan.
Die Umsetzung wurde auf 55fö gehalten.
Im Beispiel 18 enthielt der Monomerzulauf 90 Teile Methylmethacrylat,
10 Teile Methylaorylat, 0,0014 Teile (d.h. 0,094 x 10"1* Mol/100 g
des Monomers) Di-t-Butylperoxid und 0,56 Teile t-Butylmercaptan im
stabilen Zustand. Der Polymergehalt des Reaktionsgemische« betrug
In jedem Beispiel entstanden im kontinuierlichen Betrieb für die Dauer
einer Woche zufriedenstellende Ergebnisse mit einem durchschnittlichen
Polymerisationsmaß von etwa 1000. Bestimmte Eigenschaften der Produkte sind in der Tabelle III nachstehend angegeben.
Wärmeverzugstemp. (°C)
(0C)
16 | 5,5 | - 6,1 | 100 - | 104 | 295 | - 500 |
17 | 5,5 | - 6,2 | 100 - | 102 | 295 | - 505 |
18 | 25 | - 28 | 87 - | 95 | 295 | - 500 |
Beispiele 19 -24
In diesen Beispielen wurde das Torgehen nach Beispiel 14 wiederholt,
abgesehen von den Änderungen, die angegeben sind. Diese Bedingungen und die Ergebnisse sind in der nachstehenden Tabelle IV angegeben.
409810/1070.
Beispiel Nr. | MMA (Teile) | Comohomer (Teile) |
Mercaptan (Teile) |
Stearyl- alkohol |
ca. | , *1 | Eigenschaft^ Polymers |
*2 HDT (0C) |
des |
Polymer) | ca. | FE | 89-92 | *2(°=> | |||||
19 | 93,9 | EA *5 6,2 | TBM 0,32 | 0,5 | ca. ca. |
1000 | 26-28 | 79-82 | 295-3OO |
20 | 93,98 | " 6,2 | " 0,40 | 0,6 | ca. | 800 | 60-67 | 84-86 4 94-96 |
295-3OO |
21 22 |
92,1 94,5 |
BA *4 7,9 MA ° 5,5 |
» o,4O DM*7 0,26 |
0,1 0,1 |
ca. | 800 1200 |
50-34 6,8-7, |
7 95-96 | 295-3OO 295-3OO |
25 | 94,5 | " 5,5 | BM*8 0,08 | 0,1 | 1200 | 7,2-7, | 5 94-97 | 295-3OO | |
24 | 94,5 | 5,5 | OM*9 0,21 | 0,1 | 1200 | 7,0-7, | 295-3OO | ||
Anmerkungen:
*1 Ρ; Durchschnittliches Maß der Polymerisation des Polymers
*2 BDT: Wärmeverzugstemperatur
*3 EA: A'thylacrylat
*4 BA: Butylacrylat
*5 MA: Methylacrylat
*6 TBM: Tetr.-Butylmercaptan
*7 DM: n-Dodecylmercaptan
*8 BM: n-Butylmercaptan
*9 OM: n-0ct*y!mercaptan ,
i ro
LO
ro co
OO
Vergleichsbeispiel 1
Dem allgemeinen Vorgehend JüLgend, das im Beispiel 1 fceschrieben worden
ist, wurde ein Monomerzulauf, der im wesentlichen aus 100 Teilen
Methylmethacyrylat, 0,31 Teilen Tert.Butylmercaptan und 0,1 Teilen
Di-Tert.-Butylperoxid mit einer Halbwertzeit von 2,4 Stunden bei
1400C (d.h. 6,85 x 10 Mol des Initiators pro 100 g des Monomerzulaufs)
"bestand, verarbeitet, außer das eine Polymerisationstemperatur von 14^C, eine umsetzung von 30$ vorgesehen wurden. Temperaturen
einer Belüftungspartie, einer Strangpreßpartie und einer Spritzdüse des eingesetzten Belüftungsextruders betrugen 275°C, 245 C bzw. 235°C·
Das in dieser Weise erhaltene Formmaterial hatte einen I1S-.<ert von 6
bis 8, eine Wärmeverzugstemperatur von 96 bis 99 C ^0-0- einen Wert für
ο
T von 270 C. Nach einem kontinuierlichen Betrieb von 6 Stunden, trat eine Adhäsion des Polymers an Teilen der eingesetzten Anlage in gewissen Ausmaßen ein.
T von 270 C. Nach einem kontinuierlichen Betrieb von 6 Stunden, trat eine Adhäsion des Polymers an Teilen der eingesetzten Anlage in gewissen Ausmaßen ein.
Vergleichsbeispiel 2
Unter Arbeiten mit einem Zwillingsechnecken-Extruder (mit zwei Schnekken,
deren Achsen um 75 mm voneinander entfernt liegen und die jeweils
einen Durohmesser von 8,5 Ζ·11 und eine Länge von 49 Zoll haben) als
ein Polymerisationskessel wurde eine Monomerzulauf, der 100 Teile Methylmethacrylat, 0,225 Teile Di-t-Butylperoxid mit einer Halbwertzeit
von 0,49 Stunden bei 157°G (d.h. 15,4 χ 10~4 Mol des Initiators
pro 100 g des Monomerzulaufε) und 0,35 Teile Laurylmercaptan enthielt,
kontinuierlich polymerisiert. Der Monomerzulauf wurde einen Schacht des Extruders mit einer Rate von 82 g/min zugeleitet, und das aus dem
Extruder abgegebene Eaektionsgemisch wurde kontinuierlich einem Devolatisator
zugeleitet. Die Temperatur im Extruder betrug 157°C, die Verweilzeit im Extruder betrug 25 Minuten, und die Umsetzung bei der
Extrusion betrug 93$· Die Temperatur des Devolatisators betrug 260 G.
Der aus dem Devolatisator kommende Polymer wurde gekühlt und in Pellets umgeformt. Der prozentuale Rückstand von Methylmethascrylat in den
Pellets betrug bis zu 1,4 Gew. -φ. Ein Teil dieses hohen Prozentsatzes
- 29 -
409810/1070
an Rückständen an Methylmethaerylat dürfte der thermischen Zersetzung
des Polymers im Bevolatisator zuzusehreiben sein.
Die Pellets hatten einen Wert für Tp von 245 bis 255°C, gemessen
durch den Spritzformtest, was anzeigte,- daß die Formfähigkeit nicht
zufriedenstellend war.
Ansprüche
409810/1070
Claims (10)
1. Verfahren zur Herstellung von Methacrylatpolymer-Formmaterialien,
bestehend aus einem Methacrylatpolymer mit mindestens 80 Gew.-5& Methylmethacryiateinheiten und bis zu 20 Gew.-/S Einheiten aus mindestens
einem aus der Grupepe Alkylacrylate und Alky!methacrylate
außer Methylmethacrylat, durch kontinierliche Grobpolymerisation
und anschließende Abscheidung der flüchtigen Bestandteile, dadurch gekennzeichnet, daß ein Konomerzulauf mit einem Gehalt von 0,01 bis
1,0 Mol-/yo Mercaptan und einen freien Hadialinitiator in einer solchen
Konzentration^, daß "A", bei dem es sich um eine Konzentration
des freien Radikalinitiators im Monomerzulauf in der Zahl der Mole des Initiators handelt, die in 100 g des Monomer Zulaufs vorhanden
sind, und "B", bei dem es sich um die Halbwertzeit in Stunden des freien Radikalinitiators bei einer Polymerisationstemperatur handelt,
den folgenden Beziehungen genügen:
10 > A1/2.B~1/2 χ 105 und 3 ^ A.B χ 105,
kontinuierlich einer Polymerisationszone zugeleitet wird, wobei ein
Reaktionsgemisch in der Polymerisationszone gründlich gerührt und auf einer Temperatur über 1300C und unter 160 C gehalten wird, während
ein Polymergehalt φ (in Gew.-^C) im Reaktionsgemisch im wesentlichen
konstant gehalten wird, derart, daß der folgenden Gleichung genügt wird:
5oX 4 K 70 exp(0,0121T - 1,81),
wobei T die Polymerisationstemperatur in 0G darstellt, derart, daß
eine Polymerisation bewirkt wird, wobei das Reaktionsgemisch kontinuierlich
der Polymerisationszone entzogen wird und schließlich kontinuierlich flüchtige Bestandteile ausgeschieden werden, die haifbsächlich
aus unreagierten Monomeren bestehen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, 11A11 und "B"
weiter die folgende Beziehung erfüllen:
2, > α" (Β + 10,3) x 10
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Reak-27 351
¥a/Ti 409810/1070 -2-
_ y
tionsgemisch in der Polymerisationszone auf einer Temperatur von über 140 G und unter I60 G gehalten wird.
4· Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Reaktionsgemisch
a in der Polymerisationszone auf einer Temperatur von über 1400G und unter I60 C gehalten wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Monomerzulauf
im wesentlichen aus Methylmethacrylat; einem Alkyiacrylat
aus der Gruppe Methyl-, Äthyl- und Butylacrylat; Tert.-Butylmercaptan
und Di-Tert.-Butylperoxid besteht.
6. Verfahren zur Herstellung von Methacrylatpolymer-Pormmaterialien,
bestehend aus einem Methacrylatpolymer mit einem Gehalt von mindestens 80 Gew.-$ Methaylmethacrylateinheiten und bis zu 20 Gew.~^>
Einheiten in Ableitung aus mindestens einem aus der Gruppe Alkylacrylate und
Alky !methacrylate außer Methaylraethacrylat, durch kontinuierliche
Grobpolymerisation in einem einzigen Reaktor und mit anschließender
Ausscheidung von flüchtigen Bestandteilen, dadurch gekennzeichnet, daß ein Monomerzulauf mit einem Gehalt von 0,01 bis 1,0 6Mol-$>
eines Mercaptans und mit einem freien Radikalinitiator in einer solchen Konzentration,
daß "A", bei dem es sich um eine Konzentration des freien
Radikalinitiators im Monomerzulauf in der Zahl der Mole des Initiators handelt, der in 1Oo g des Monomerzulaufs vorhanden ist, und "B", bei
"k des es sich ton die Halbwertzeit des freien Radialinitiators bei einer
Polymerisationstemperatur handelt, den folgenden Beziehungen genügen:
10 "Χ A1/2-B"1/2 χ 105 und 3 >
A.B χ 105
kontinuierlich einer Polymerisationszone in dem Reaktor zugeleitet
wird, in dem ein Reaktionsgemisch gründlich umgerührt und auf einer Temperatu-r über 1300G und unter I60 C gehalten wird, während ein Polymergehalt
φ (in Gew.-^ΐ) im Reaktionsgemisch im wesentlichen konstant
gehalten wird, derart, daß die folgende Beziehung erfüllt wird:
50^jzf <70 exp(0,0121T - %81),
wobei 5? die Polymerisationstemperatur in C darstellt, derart, daß
409810/1070
eine Polymerisation erfolgt, wobei das Reaktionsgemisch kontinuferlich
der Polymerisationszone entzogen und schließlich flüchtige Bestandteile ausgeschieden werden, die hauptsächlich aus unreagierten
Monomeren bestehen.
7· Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß "A" und
"B" weiter die·folgende Beziehung erfüllen:
2,9* A"1 (B + 10,3) x 10~6.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7» dadurch gekennzeichnet, daß das
Realktionsgemisch,in der Polymerisationszone auf einer Temperatur
über 1400G und unter 16O°C gehalten wird.
9. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Monomerzulauf
im wesentlichen aus Methylmethacrylat, einem Alkylacrylat aus
der Gruppe Methyl-, iLthyl- und Butylacrylat, Tert.-Butylmercaptan
und Di-Tert.-Butylperoxid besteht.
10. Verfahren zur Herstellung von Methacrylat-polymer-Formmaterialien,
bestehend aus einem Methaerylatpolymer mit einem Gehalt von mindestens
80 Gew.-$ Einheiten aus mindestens einem/der Gruppe/Xlkylacrylat
Methylacrylat, Ithylacrylat und Butylacrylat, durch kontinueriliche
Massenpolymerisation in einem einzigen Reaktor mit anschließender Abscheidung flüchtiger Bestandteile, dadurch gekennzeichnet, daß ein
Monomerzulauf, der 0,01 bis 1,o Gew.-$ Tert.-Butylmercaptan und Di-Tert.-Butylperoxid
als freier Radikalinitiator in einer solchen Konzentration enthält, daß "A", bei dem es sich um eine Konzentration des
frei Bn Radikalinitiators im Monomerzulauf in der Zahl der Mole des
Initiators handelt, die i»n 100 g des MonomerZulaufs vorhanden sind,
und "B", bei dem es sich um die Halbwertzeit in Stunden des freien Radikalinitiators bei einer Polymerisationstemperatur handelt, den
folgenden Beziehungen genügen:
2 > A~ (B + 10,5) * 10" und
2,5 > A.B χ 105,
A09810/1070 ~H~
kontinuierlich einer Polymerisationszone in dem-einzigen Reaktor
zugeleitet wird, in dem ein Eeaktionsgemisch gründlich umgerührt
ο ο
und auf einer Temperatur über I40 C und unter I60 C gehalten wird,
während ein Polymergehalt φ (in Gew.-$ in dem Raeaktionsgemisch
im wesentlichen konstant gehalten wird, derart, daß der folgenden Beziehung genügt wird:
50 4 70 exp(0,0121T - 1,81),
wobei T die Polymerisationstemperatur in 0C darstellt, derart, daß
eine Polymerisation bewirkt wird, wobei der Polymerisationszone kontinuierlich das fieaktionsgemisch «entzogen wird und schließlich
kontinuierlich flüchtige Bestandteile ausgeschieden werden, die hauptsächlich aus unraeagierten Monomeren bestehen.
409810/1070
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