DE2535170A1 - Verfahren zur emulsionspolymerisation von chloropren - Google Patents

Verfahren zur emulsionspolymerisation von chloropren

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DE2535170A1
DE2535170A1 DE19752535170 DE2535170A DE2535170A1 DE 2535170 A1 DE2535170 A1 DE 2535170A1 DE 19752535170 DE19752535170 DE 19752535170 DE 2535170 A DE2535170 A DE 2535170A DE 2535170 A1 DE2535170 A1 DE 2535170A1
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sulfonic acid
chloroprene
salt
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ethylenically unsaturated
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DE19752535170
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Takao Hayashi
Akihiko Shimizu
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Tosoh Corp
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Toyo Soda Manufacturing Co Ltd
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    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
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    • C08F36/02Homopolymers and copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, at least one having two or more carbon-to-carbon double bonds the radical having only two carbon-to-carbon double bonds
    • C08F36/04Homopolymers and copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, at least one having two or more carbon-to-carbon double bonds the radical having only two carbon-to-carbon double bonds conjugated
    • C08F36/14Homopolymers and copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, at least one having two or more carbon-to-carbon double bonds the radical having only two carbon-to-carbon double bonds conjugated containing elements other than carbon and hydrogen
    • C08F36/16Homopolymers and copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, at least one having two or more carbon-to-carbon double bonds the radical having only two carbon-to-carbon double bonds conjugated containing elements other than carbon and hydrogen containing halogen
    • C08F36/18Homopolymers and copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, at least one having two or more carbon-to-carbon double bonds the radical having only two carbon-to-carbon double bonds conjugated containing elements other than carbon and hydrogen containing halogen containing chlorine

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Description

1A-868
TS-9O
Toyo Soda Manufacturing Co., Ltd., Shin-nanyo-shi, Yamaguchi-ken, Japan
Verfahren zur Emulsionspolymerisation von Chloropren
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Durchführung einer wässrigen Emulsionspolymerisation von Chloropren zur Herstellung eines Polychloropren-Latex. Der Ausdruck "PoIychloropren-Latex" bedeutet dabei einen Latex eines Homopolymeren des Chloroprens oder eines Copolymeren des Chloroprens und eines Comonomeren mit einer äthylenisch ungesättigten Doppelbindung, welches in Form einer Dispersion in V/asser vorliegt. Bei einer herkömmlichen Emulsionspolymerisation von Chloropren im wässrigen alkalischen Medium verwendet man gewöhnlich einen Emulgator, zum Beispiel ein Metallsalz einer Harzsäure zusammen mit einem Hilfsemulgator, zum Beispiel einem Kondensat von Formaldehyd und Natriumnaphthalinsulf onat .
Der Hilfsemulgator dient zur Stabilisierung des Latex für den Fall, dass der pH des Latex einen sauren Wert annimmt, wenn die Polymerkomponenten durch Gefrierkoagulation oder dergleichen vom Latex abgetrennt werden. Es kommt jedoch bei diesen bekannten Verfahren nur zu einer physikalischen Adsorption des Hilfsemulgators an der Oberfläche der Latexteilchen, und er wird daher beim ¥aschen des Polymeren mit Wasser mit dem Waschwasser weggespült, wodurch der chemische Sauerstoffbedarf des Abwassers
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erhöht wird. Venn man als Emulgator lediglich ein Metallsalz einer Harzsäure oder dergleichen verwendet, so ist der gebildete Latex recht instabil und das Polymere fällt in grösseren Mengen in Form einer zusammenhängenden Masse aus, wenn der Latex einen sauren pH-Wert annimmt. Man kann bei einem alkalischen pH des Latex die Polymerkomponenten durch Gefrierkoagulation oder dergleichen ausfällen. Auch in dem letzteren Fall wird jedoch der Emulgator lediglich physikalisch an der Oberfläche der Latexteilchen adsorbiert, so dass er beim Waschen mit Wasser weggespült wird und in das Abwasser gelangt, wodurch der chemische Sauerstoffbedarf des Abwassers erhöht wird. Man beobachtet die gleiche Erscheinung bei Durchführung einer sauren Emulsionspolymerisation unter Verwendung eines sauren Emulgators.
Die Erfinder haben umfangreiche Untersuchungen angestellt, um die genannten Nachteile zu beseitigen. Es wurde festgestellt, dass man einen Polychloropren-Latex erhalten kann, welcher die genannten Nachteile nicht aufweist, wenn man mindestens einen anionischen oder nichtionischen Emulgator und eine äthylenisch ungesättigte aromatische SuIfonsäure oder ein Salz derselben einsetzt. Es ist Aufgabe der Erfindung, das Wegspülen oder Wegwaschen des Emulgators mit dem Abwasser, welches beim Waschen des Polymeren mit Wasser anfällt, zu vermeiden. Dies geschieht durch Verwendung einer äthylenisch ungesättigten aromatischen Sulfonsäure oder eines Salzes derselben, welche chemisch an die Teilchen des Latex gebunden wird und nicht lediglich durch physikalische Adsorption.
Erfindungsgemäss wird ein Verfahren zur Emulsionspolymerisation von Chloropren oder einer Mischung von Chloropren und einem Comonomeren in !Gegenwart mindestens eines anionischen oder nichtionischen Emulgators geschaffen, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass man die Polymerisation oder Copolymerisation in Gegenwart einer äthylenisch ungesättigten aromatischen Sulfonsäure oder eines Salzes derselben der nachstehenden allgemeinen Formel durchführt
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SO3Y
wobei R ein Wasserstoff atom oder eine niedere Alkylgruppe; X eine niedere Alkylgruppe, ein Halogenatom oder eine Hydroxylgruppe und Y ein Wasserstoffatom oder ein Kaliumoder Natriumatom oder eine quaternäre Ammoniumgruppe bedeuten.
Typische Comonomere mit äthylenisch ungesättigten Doppelbindungen, welche mit dem Chloropren copolymerisierbar sind, umfassen Diene wie 1-Chlorbutadien, 2,3-Dichlorbutadien, 2-Cyanobutadien, Butadien und Isopren sowie andere Comonomere wie Styrol, Acrylnitril, Acrylate, Methacrylate oder dergleichen. Bei den erfindungsgemäss verwendbaren Emulgatoren handelt es sich um herkömmliche anionische oder nichtionische Emulgatoren, zum Beispiel um Metallsalze von Harzsäure, Metallsalze höherer Fettsäuren, höhere Alkoholsulfate und Polyoxyäthylenalkyläthersulfate oder dergleichen. Der Emulgator wird gewöhnlich in einer Menge von o,1 bis 1o Gew.% und vorzugsweise in einer Menge von o,5 bis 5 Gew.% bezogen auf die Gesamtmonomeren eingesetzt.
Die äthylenisch ungesättigte aromatische Sulfonsäure oder ein Salz derselben hat die folgende allgemeine Formel
CH? =
SO3Y
wobei R ein Wasserstoffatom oder eine niedere Alkylgruppe; X eine niedere Alkylgruppe, ein Halogenatom oder eine Hydroxylgruppe und Y ein Wasserstoffatom, ein Kalium- oder Natriumatom oder eine quaternäre Ammoniumgruppe bedeuten. Typische äthylenisch ungesättigte aromatische Sulfonsäuren oder Salze derselben umfassen p-Styrolsulfonsäure,^-Methyl-
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styrolsulfonsäure, o-Chlorstyrolsulfonsäure und ο-Methylstyrolsulfonsäure sowie Kalium-, Natrium- oder quaternäre Ammoniumsalze derselben. Bei dem quaternären Ammoniumsalz handelt es sich vorzugsweise um ein Salz des Ions NHi . Sofern niedere Alkylgruppen vorhanden sind, umfassen diese vorzugsweise 1 bis 7 und speziell 1 bis 4 Kohlenstoffatome. Insbesondere kann es sich um Methylgruppen handeln. Als Halogenatome kommen vorzugsweise Chloratome in Frage. Diese Erfindung wird gewöhnlich in einer Menge von o,1 bis Io Gew.% und vorzugsweise in einer Menge von o,5 bis 5 Gew.% bezogen auf die Gesamtmonomeren eingesetzt.
Man kann herkömmliche Molekulargewichtsregler einsetzen, welche normalerweise bei der Emulsionspolymerisation verwendet werden. Typische Molekulargewichtsregler umfassen Alkylmercaptane, Alkylxanthogendisulfide, halogenierte Kohlenwasserstoffe oder dergleichen. Man kann die üblichen zur Polymerisation von Chloropren oder Chloropren und einem Comonomeren mit einer äthylenisch ungesättigten Doppelbindung verwendeten Radikalstarter einsetzen. Typische Radikalstarter umfassen Kaiiumpersulfat, Alkylhydroperoxyd oder dergleichen. Die erfindungsgemässe Emulsionspolymerisation wird vorzugsweise bei 0 bis 1oo C und speziell bei 1o bis 6o C in Gegenwart eines anionischen oder nichtionischen Emulgators und der äthylenisch ungesättigten aromatischen Sulfonsäure oder eines Salzes derselben gestartet. Nach genügendem Umsatz wird die Polymerisation durch Zusatz eines herkömmlichen Abstoppmittels terminiert oder abgestoppt. Dies geschieht, sobald der Umsatz einen vorbestimmten Wert erreicht hat. Die nicht umgesetzten Monomeren können zum Beispiel durch Vakuumbehandlung bei erhöhter Temperatur entfernt werden. Zur Untersuchung des chemischen Sauerstoffbedarfs des Waschwassers (COD) wird der folgende Test durchgeführt, log des erhaltenen Latex werden auf eine Edelstahlschale mit einer Fläche von 48 cm gegeben und nach der Gefrierkoagulationsmethode koaguliert. Das gefrierkoagulierte Polymere wird während 4o Stunden in 1oo g Wasser getaucht und auf diese Weise mit Wasser gewaschen» Der chemische Sauerstoffbedarf des dabei erhaltenen Abwassers beträgt
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1oo bis 5oo ppm. Dieser ist erheblich niedriger im Vergleich zu dem Fall, dass lediglich ein herkömmlicher Emulgator eingesetzt wird (COD = 3.000 bis 6.000 ppm).
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. In diesen Beispielen betreffen die Teilangaben, falls nichts anderes angegeben, Gewichtsteile.
Vergleichsbeispiel 1
Man führt die Polymerisation in einem 5 1 Edelstahlreaktor durch, welcher mit einem Rührer und einem Mantel ausgerüstet ist. In den Reaktor gibt man I00 Teile Wasser, 2,ο Teile disproportionierte Kolophoniumseife als Emulgator und 2,ο Teile eines Kondensats von Formaldehyd und Natriumnaphthalinsulf onat unter einem Stickstoffgasstrom, loo Teile Chloropren mit einem Gehalt von o,3 Teilen n-Dodecylmercaptan werden unter Rühren zu der Mischung gegeben. Sobald die Temperatur der Mischung einen Wert von 4o°C erreicht, gibt man o,o1 Teile Kaliumpersulfat als Starter hinzu, wobei die Polymerisation einsetzt. Sobald der Umsatz einen Wert von 6ο$'ό erreicht hat, gibt man p-t£utylbrenzkatechin zu der Reaktionsmischung, um die Polymerisation abzustoppen. Nach Zugabe des Abstoppmittels wird das nicht umgesetzte Monomere durch Flash-Destillation unter vermindertem Druck zurückgewonnen, wobei ein Latex erhalten wird. 1o g des Latex werden auf eine Edelstahlschale mit einer Fläche von 48 cm gegeben,- und nach der Gefrierkoagulationsmethode koaguliert. Eine Folie des erhaltenen Polymeren wird während 4o h in I00 g Wasser eingetaucht und auf diese Weise mit Wasser gewaschen. Der chemische Sauerstoffbedarf (COD) des Abwassers beträgt 5.100 ppm.
Vergleichsbeispiel 2
Das Verfahren gemäss Vergleichsbeispiel 1 wird wiederholt, wobei man jedoch 4,ο Teile Natriumlaurylsulfat als Emulgator einsetzt. Die Polymerisation wird bis zu einem Umsatz von 60% durchgeführt. Der chemische Sauerstoffbedarf des Abwassers be-
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trägt 6.OOO ppm.
Beispiel 1
In den Reaktor gemäss Vergleichsbeispiel 1 gibt man 1oo Teile V/asser, 2,ο Teile disproportionierte Kolophoniumseife und 2,o Teile Natrium-p-Styrolsulfonat als Emulgatoren.unter einem Stickstoffgasstrom. 1oo Teile Chloropren mit einem Gehalt von o,3 Teilen n-Dodecylmercaptan werden sodann unter Rühren zu der Mischung gegeben. Die Polymerisation wird nach Vergleichsbeispiel 1 bis zu einem Umsatz von 6o% durchgeführt. Der chemische Sauerstoffbedarf des Abwassers beträgt 23o ppm.
Beispiel 2
Das Verfahren gemäss Beispiel 1 wird wiederholt, wobei man jedoch 2,o Teile Natriumlaurylsulfat und 2,ο Teile p-Styrolsulfonsäure einsetzt. Ferner verwendet man dabei eine Mischung von 9o Teilen Chloropren und 1o Teilen 2,3-Dichlorbutadien anstelle der 1oo Teile Chloropren. Die Polymerisation wird bis zu einem Umsatz von 6o% durchgeführt. Der chemische Sauerstoffbedarf des Abwassers beträgt 37o ppm.
Beispiel 3
Das Verfahren gemäss Beispiel 1 wird wiederholt, wobei man o,5 Teile Natriumlaurylsulfat und 3t5 Teile Natrium-o-Chlorstyrolsulfonat einsetzt. Man copolymerisiert eine Mischung von 9o Teilen Chloropren und 1o Teilen Styrol anstelle der 1oo Teile Chloropren bis zu einem Umsatz von 6ο?ά. Der chemische Sauerstoffbedarf des Abwassers beträgt 18o ppm.
Beispiel 4
Das Verfahren gemäss Beispiel 1 wird wiederholt, wobei man 2,0 Teile Polyoxyäthylenalkyläthersulfat und 2,ο Teile Ammoniumo-Methylstyrolsulfonat einsetzt. Es wird bis zu einem Umsatz von 6o% polymerisiert. Der chemische Sauerstoffbedarf des Abwassers beträgt 43o ppm.
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Claims (4)

253517Π Patentansprüche
1. Verfahren zur Emulsionspolymerisation von Chloropren durch Polymerisation von Chloropren oder einer Mischung von Chloropren und einem Comonomeren in Gegenwart mindestens eines anionischen oder nichtionischen Emulgators, dadurch gekennzeichnet, dass man die Polymerisation in Gegenwart einer äthylenisch ungesättigten aromatischen Sulfonsäure oder eines Salzes derselben der folgenden allgemeinen Formel
SO3Y
durchführt, wobei R ein Wasserstoffatom oder eine niedere Alkylgruppe bedeutet und wobei X eine niedere Alkylgruppe, ein Halogenatom, ein Wasserstoffatom oder eine Hydroxylgruppe bedeutet und wobei Y ein Wasserstoffatom, ein Kaliumatom, ein Natriumatom oder eine quaternäre Ammoniumgruppe bedeutet.
2. Emulsionspolymerisation nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man eine Mischung von mehr als 5o Gew.% Chloropren und einem Comonomeren mit einer äthylenisch ungesättigten Doppelbindung bezogen auf die Gesamtmonomermenge einsetzt.
3. Emulsionspolymerisation nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass man als äthylenisch ungesättigte aromatische Sulfonsäure oder als Salz derselben p-Styrolsulfonsäure, o<_-Methylstyr öl sulfonsäure, o- Chlorstyrolsulfonsäure, o-Methylstyrolsulfonsäure oder ein Natriumsalz oder ein Kaliumsalz oder ein quaternäres Ammoniumsalz derselben einsetzt.
4. Emulsionspolymerisation nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass man o,1 "bis 1o Gew.% des anionischen oder nichtionischen Emulgators und o,1 bis 1o Gew.% der äthylenisch ungesättigten aromatischen SuIfonsäure oder des Salzes derselben bezogen auf die Gesamtmonomere einsetzt.
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