DE2842938A1 - Verfahren zum polymerisieren mittels uv-licht - Google Patents
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Classifications
-
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- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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- Y10S522/91—Treatment through an external filter or mask, nonphotograghic process
Description
Verfahren zum Polymerisieren mittels UV-Licht
Zu den Standardproblemen bei der radikalischen Polymerisation von ungesättigten Monomeren gehört die
Freisetzung von beträchtlicher Wärmeenergie während des Polymerisationsvorganges. Wird die Wärme nicht
während der Polymerisation abgeführt, so kann sich das polymerisierende Gemisch um mehr als 100° erhitzen.
Die Folgen einer derartig übermäßigen Selbsterhitzung
bei der Polymerisation wirken sich durchweg negativ aus (z.B. durch Verdampfen der Monomeren oder gegebenenfalls
der Lösungsmittel, Blasenbildung, Verfärbung, Absinken des Molgewichts oder Vernetzung des Polymerisats).
Die Technik hat dem Phänomen des unerwünschten starken Temperaturanstiegs bei Polymerisationen,
vom Betriebstechniker oft als "Durchgehen" bezeichnet, schon frühzeitig ihre Aufmerksamkeit zugewandt.
Besonders schwer läßt sich das Polymerisationsgeschehen bei unverdünnten Monomeren bzw. Monomergemischen oder
in hochkonzentrierten Lösungen beherrschen. Das "Durchgehen" ist speziell dann schwer zu vermeiden, wenn in
zusammenhängender Schicht und bei unzureichender Kühlmöglichkeit polymerisiert wird.
030016/0212
"{■
Modellmäßig wird die Überhitzung so gedeutet,
daß der für die Radikalbildung verantwortliche Initiator mit steigender Temperatur immer
rascher zerfällt und damit unter adiabatischen Bedingungen zu steigender Radikalbildung,
Beschleunigung der Polymerisation und weiterem
Temperaturanstieg Anlaß gibt.
Der Radikalstrom und damit auch die Polymeri-. sationsgeschwindigkeit läßt sich Jedoch beherrschen,
d.h. der vorhandenen Kiihlmöglichkeit anpassen, wenn zur Radikalerzeugung UV-Licht
verwendet wird. Die Bildung neuer Radikale und der Fortgang der Polymerisation
*5 können zu Jedem beliebigen Zeitpunkt durch Abschalten
des UV-Lichts unterbrochen werden, sofern die Polymerisation unter Ausschluß von
Luftsauerstoff bzw. verschiedenen peroxidischen Folgeproduktenjdurchgeführt wird. Bei Anwesenheit
von Peroxid setzt sich die adiabatische Polymerisation unter Selbsterhitzung auch nach
dem Abschalten des UV-Lichtes fort, wenn das polymerisierende Gemisch einen Temperaturbereich
von etwa 40 bis 600C einmal überschritten hat.
Bei niedrigen Temperaturen hat Luftsauerstoff einen polymerisationshemmenden Einfluß. Die
Polymerisation kann in dünner Schicht unter ^0 Zutritt von Luftsauerstoff mittels UV-Licht
nur ausgelöst werden, wenn im Polymerisations-
030016/0212
ansätz "beträchtliche Konzentrationen eines Photosensibilisators eingesetzt werden. Bei
sehr dünnen Schichten hat man für diesen Zxieck
z.B. Änthrachinonderivate verwendet. 5
Bei Schichtdicken über etwa 2 mm spielt sich in verschiedenen Lagen der Schicht die Polymerisation
unterschiedlich ab. Der untere, auf der Kühlfläche aufliegende Bereich kann durch Kühlen
beherrscht werden. Im oberen Bereich wirkt die Hemmung durch Luftsauerstoff, sofern der Zutritt
von Luftsauerstoff nicht durch geeignete Maßnahmen, z.B. Abdecken mit einer dichtenden Folie,
etc. unterbunden wird. Im mittleren Bereich, auf
*5 den weder. Polymerisat!onshemmung durch Sauerstoff
noch Kühlung hinreichend einwirken, ist die Polymerisationsgeschwindigkeit am größten.
Wenn dort Temperaturen von 40 bis 600C überschritten
werden, kommt es in diesem Mittelbereich
^0 zu dem gefürchteten "Durchgehen" der Reaktion.
Die Technik hat sich darum bemüht, die vom Luftsauerstoff
ausgehende Peroxidbildung mit ihren negativen Folgen für das Polymerisationsgeschehen
zu unterdrücken. Dies kann beispielsweise durch möglichst vollständige Entgasung,
durch Zusatz geeigneter Reduktionsmittel, bzw. Redoxsysteme zum Polymerisationsansatz (vgl.
DE-OS 22 48 715) usw. geschehen.
· In der DE-OS 25 45 290 wird ein radikalisches
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M -
Polymerisationsverfahren von ungesättigten wasserlöslichen Monomeren und Monomergemischen
gegebenenfalls im Gemisch mit Inertstoffen
mit einem Gehalt von 0,2 bis 2 Äquivalenten an polymerisierbaren Doppelbindungen pro 100 g
des zu polymerisierenden Materials in Schichtdicken zwischen 2 und 100 mm bei Temperaturen
zwischen 0 und 1000C mittels UV-Licht in Gegenwart
von Luftsauerstoff vorgeschlagen, bei dem das zu polymerisierende Material mindestens 1 ppm
eines wasserlöslichen,-in 1, 4, 5, 8-Stellung
unsubstituierten Anthrachinons und mindestens 10 ppm an gelösten Chloridionen enthält. Unter
diesen Bedingungen wird der adiabatische PoIymerisationsverlauf unterdrückt. Die Polymerisationsgeschwxndigkeit
bleibt dem eingestrahlten Licht streng proportional. Selbst nach einem Anstieg der Temperatur auf über 40 bis
600C kann der Polymerisationsvorgang durch Ab-
^O schalten oder Abschwächen des UV-Lichtes abgeschaltet
bzw. vermindert werden. Die Steuerung des Umsatzes erfolgt also hier durch Dosierung
des Lichtes in Abhängigkeit von der Zeit.
Es liegt im Interesse der betrieblichen Produktion,
insbesondere bei kontinuierlichen Polymerisationsverfahren, Polymerisationsvorgänge so
weitgehend zu beherrschen, daß ein "Durchgehen"
ausgeschlossen werden kann.
30
30
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Es würde nun gefunden, daß die Steuerung des Umsatzes durch Dosierung des Lichtes in Abhängigkeit
von der Zeit dadurch verbessert werden kann, daß man das UV-Licht unter einem (mit zunehmender
Schichtdicke des zu polymerisierenden Materials) abnehmendem Gradienten in das zu polymerisierende
,Material eintreten läßt.
Dies wird erfindungsgemäß erreichtdurch Zusatz . eines geeigneten UV-Absorbers zur Monomerenlösung.
Gemäß dem Lambert-Beerschen-Gesetz erfolgt eine exponentielle Zunahme der UV-Absorption mit
steigender Schichtdicke: Die UV-Strahlung wird im Oberflächenbereich noch voll zur Wirkung kommen,
IS d.h. die Polymerisation auslösen, wird-aber mit
zunehmender Tiefe der Schicht immer weniger wirksam sein. Die Polymerisation kann in den tiefer
liegenden Bereichen erst dann einsetzen, wenn die Intensität des UV-Lichtes erhöht worden ist.
^O Durch graduelle Erhöhung der Intensität des eingestrahlten
UV-Lichtes ist es somit möglich, nach innen vordringend Lage um Lage polymerisierend
"abzuarbeiten". Die Polymerisationsfront schreitet bei dem erfindungsgemäßen Verfahren somit von
cier exponierten Oberfläche her fort und nicht vorwiegend
von unten her, wie dies bei der UV-induzierten Polymerisation ohne Verwendung von UV-Absorbern
- soweit Sauerstoff-Inhibierung von der
Oberfläche her vorliegt - der Fall ist. Bei einer
' bevorzugten Ausführungsart der Erfindung können
die erfindungsgemäß einzusetzenden UV-Absorber
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- j6 -
auch aus geeigneten polymerisationsfähigen Monomeren bestehen.
Die gemäß dem Verfahren der Erfindung aufgefundene zusätzliche Steuerungsmöglichkeit ist besonders
wertvoll bei Systemen mit hoher Wärmeentwicklung, also bei Polymerisationsansätzen mit sehr reaktiven
Monomeren und bei großen Schichtdicken.
*° . Gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung enthält
der Polymerisationsanstz in homogener Verteilung eine effektive Menge eines geeigneten UV-Absorbers.
Als Forderung an einen geeigneten UV-Absorber gilt, daß er im Bereich des eingestrahl-
1S ten UV-Lichtes absorbiert und daß die erfindungsgemäß
anzuwendenden UV-Absorber per se unter sonst gleichen Reaktionsbedingungen höchstens einen
gewissen Bruchteil des zur Durchführung der Reaktion notwendigen Umsatzes, etwa<
20 %, bewirken. In die erfindungsgemäß anwendbare Klasse von UV-Absorbern
fallen z.B. Derivate von aromatischen Kohlenwasserstoffen, die aus drei annelierten Sechsringen
aufgebaut sind, wobei in einer oder mehreren Positionen Kohlenstoff durch Stickstoff er-
* setzt sein kann, wie z.B. Anthracen-, Phenanthren-, und Acridinderivate. Soweit das erfindungsgemäße
Verfahren zur Polymerisation wasserlöslicher Monomerer bzw. Monomergemisehe dient, enthalten die
oben genannten Derivate von aromatischen Kohlen-
Wasserstoffen geeignete Substituenten, vorzugsweise hydrophile Gruppen, wie Sulfonsäure und
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284293a
-amidreste,Carbonsäure-, Hydroxy-, Amin-bzw.
Ammoniumgruppen. In diesem Falle ist darauf zu achten, daß die UV-Absorber eine Mindest-Vasserlöslichfceit
aufweisen. Genannt seien auch gelbe bis orange Farbstoffe, die zum überwiegenden
Teil auch im nahen UV-Beraich absorbieren und Derivate des Anthrachinone, soweit sie die genannten
Forderungen erfüllen. Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsart der vorliegenden Erfindung
wird von der Lehre der DE-OS 25 ^5 290 in vollem Umfange Gebrauch gemacht.
Als wasserlösliche UV-Absorber seien genannt beispielsweise der Farbstoff Anthrasolorange HR
(Natriumsalz des Schwefelsäureesters von 6,6'-Diäthoxy-thioindigo,
Colour Index Nr. 73 336) sowie Benzylorange (Kaliumsalz der 4-Benzylaminoazobenzolsulfonsäure),
das Natriumsalz des Anthrachinon-1,5-disulfonats,"<
Als polymerisationsfähiges Monomeres mit den geforderten Eigenschaften
als UV-Absorber sei z.B. N-Vinylimidazol-HydroDhlorid
erwähnt.
Die Konzentration an UV-Absorber beträgt im allgemeinen zwischen 0,0001 und 1 Gew.-96, vorzugsweise
zwischen 0,001 und 0,01 Gev.-%, bezogen auf den gesamten Ansatz, ist also Im Konzentrationsbereich
des eingesetzten UV-Initiators.
Die Konzentration an UV-Absorber kann einem spezifischen Polymerisationsansatz optimal angepaßt
werden, was ohne besonderen Aufwand empirisch
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erfolgen kann. Dies kann durch Vergleich der UV-Absorption im Bereich 320 bis 400 nm mit und ohne
Absorber geschehen. Die Transmission soll sich dabei mindestens um 10 % unterscheiden.
5
Grundsätzlich kann das Verfahren der vorliegenden Erfindung in Anlehnung an die bekannten UV-Polymerisationsverfahren
in konzentrierter Lösung bzw. in Substanz durchgeführt werden. Als Initia-. toren sind beispielsweise die für UV-Polymerisationen
geläufigen Initiatoren in den üblichen Konzentrationen anwendbar, beispielsweise aus
der Klasse der Benzoin-, Benzophenon-, Thioxanthonderivate, sowie der thermostabilen Azo-Initia-
*5 toren.
Besonders erwähnt seien der Benzoinäthyl- und der Benzoinbutyläther, das Dichloracetophenon, Diäthoxyacetophenon,
Benzildimethylketal," das 2-Chlorthioxanthon und das 2-Methylthioxanthon und das
Dibenzosuberon. Die Konzentrationen an Initiator liegen bei der erfindungsgemäßen UV-Polymerisation
in der Regel zwischen 1 ppm und 1 Gew.-%, bezogen auf den gesamten Ansatz. Als Monomere kommen er-
·* findungsgemäß solche mit radikalisch polymerisierbaren
oder wenigstens mischpolymerisierbaren Kohlenstoff-Doppelbindungen, z.B. in Form einer Vinylgruppe,
Vinylidengruppe oder Vinylengruppe infrage. Diese Doppelbindungen sind vorzugsweise
^ durch eine Carboxylgruppe bzw. ein Derivat derselben, wie eine Ester- oder Amidgruppe, eine Nitril-,
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Halogen-, Alkoxygruppe und/oder einen aromatischen oder heterocyclischen Rest aktiviert.
LVgI. Houben-Weyl "Methoden der Organischen Chemie", Bd. XIV/l, Verlag Georg Thieme, 1961,
insbesondere Seiten 24 - 64J.
Genannt seien beispielsweise Monomere der allgemeinen Formel I
. H2C = C - (CH2)n _ 1 H I
worin η den Viert 1 oder 2 und R die Bedeutung -COOH", bzw. davon abgeleitete geeignete Salze
oder -COOR1, worin R^ für einen gegebenenfalls
substituierten Alkylrest mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen
steht, oder -CONRpR5, worin R2 und
R, für Wasserstoff oder für einen Alkylrest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen steht oder -CN
bedeutet £(Meth)acrylate!. Besondere Bedeutung
kommt dabei den Verbindungen der allgemeinen Formel I zu, worin R eine hydrophile bzw. hydrophil
substituierte Gruppe, wie die Amidogruppe, oder eine hydroxy- oder amin-substituierte Estergruppe
bedeutet, worauf im späteren noch eingegangen wird. Weiter sollen Monomere umfaßt sein,
bei denen in der allgemeinen Formel I R die Bedeutung -0OCR^ besitzt, wobei R^ für einen Alkylrest
mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen steht oder R einen Rest -ORc bedeutet, worin R5 für einen
gegebenenfalls substituierten Alkylrest mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen steht oder worin R einen
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- 10 -
gegebenenfalls substituierten Arylrest, insbesondere einen Phenylrest oder einen heterocyclischen
Rest bedeutet.
Genannt seien beispielsweise Vinylester wie Vinylacetat und -propionat, Vinyläther, wie Methyl-,
Äthyl-, Isobutyl-, Octadecylvinyläther, Vinylaromaten,
wie Styrol, Vinyltoluol und <*-Methyl styrol, heterocyclische Vinylverbindungen, wie
. Vinylpyridin, Vinylpyrrolidon-2, Vinyliinidazol,
Vinylimidazolin, Vinylcarbazol, N-Vinyl-suecinimid,
N-Vinyl-1,3-oxazolidon-2 und Alkylderivate derselben.
Ferner seien genannt ungesättigte Säuren und Anhydride, wie die Itakonsäure, die Malein-
1S säure, die Fumarsäure usw., sowie die halogeniert
ten, insbesondere chlorierten Vinylverbindungen, wie z.B. Vinylchlorid, Vinylidenchlorid usw.
Die Auswahl des bzw. der Monomeren richtet sich nach dem herzustellenden Polymerisat. Unter Berücksichtigung
der bekannten Erfahrungen lassen sich somit Homo- und Copolymerisate herstellen. Zweckmäßigerweise
wird der relative Anteil an Monomeren mit UV-Eigenabsorption so bemessen, daß keine Beeinträchtigung
des Verfahrens erfolgen kann.
Im Falle, daß bei der Reaktion UV-absorbierende Monomere im Sinne von UV-Absorbern eingesetzt werden,
beträgt die kritische Konzentration, die ^ zweckmäßig nicht überschritten werden soll, etwa
1 Gew. -%, bezogen auf den gesamten Ansatz.
. 030016/0212
-VI-
Für die spezielle Ausführungsart der Erfindung
unter Verwendung wasserlöslicher Monomerer können allgemein diejenigen Monomeren, die die Bedingung der Wasserlöslichkeit erfüllen, gegebenenfalls
unter Zusatz geringer Mengen nicht-wasserlöslicher Monomeren Verwendung finden. Die Bedingung der Wasserlösliclikeit sollte in diesem Falle
natürlich auch für die übrigen Bestandteile des
Polymerisationsansatzes, wie z.B. Initiatoren,
. UV-Absorber, Regler., erfüllt sein.
unter Verwendung wasserlöslicher Monomerer können allgemein diejenigen Monomeren, die die Bedingung der Wasserlöslichkeit erfüllen, gegebenenfalls
unter Zusatz geringer Mengen nicht-wasserlöslicher Monomeren Verwendung finden. Die Bedingung der Wasserlösliclikeit sollte in diesem Falle
natürlich auch für die übrigen Bestandteile des
Polymerisationsansatzes, wie z.B. Initiatoren,
. UV-Absorber, Regler., erfüllt sein.
Besonders erwähnt sei "die Anwendung bei der Polymerisation
stark reaktionsfähiger wasserlöslicher Monomerer, wie z.B. der Polymerisation von (Meth)-
*5 acrylamiden, die bei Überhitzung zur Vernetzung
neigen.
neigen.
Weitere ungesättigte wasserlösliche Monomere, die erfindungsgemäß allein oder im Gemisch mit den genannten
Amiden polymerisiert werden können, sind
Acryl- und Methacrylsäure, deren" Hydroxyalkylester oder Aminoalkylester, sowie ihre Aminoalkylamide.
Beispiele für Monomere dieser Art sind 2-Hydroxyäthylacrylat oder -methacrylat, 2-Hydroxypropylacrylat
oder -methacrylat, 4-Hydroxybutylacfylat oder
-methacrylat, Dimethylaminoäthylacrylat oder -methacrylat, Diäthylaminoäthylacrylat oder -methacrylat,
Piperidinoäthylacrylat oder -methacrylat oder Morpholinoäthylacrylat oder -methacrylat. Auch die
™ wasserlöslichen Salze dder Quaternierungsprodukte
der genannten Aminoalkylester und Aminoalkylamide
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Ab
kommen in Betracht, weiterhin Vinylpyrrolidon, Vinylimidazol, Vinylimidazolin, Vinylpyridin,
Vinylsulfonsäure, Styrolsulfonsäure, Acryl- oder
Methacryltaurin u.a. Als nicht wasserlösliche Comonomere, die nur in solchen Mengen mitzuverwenden
sind, daß die Wasserlöslichkeit erhalten bleibt, sind z.B. Alkylester der Acryl- und Methacrylsäure,
Acryl- oder Methacrylnitril, Styrol, Vinyltoluol, Vinylchlorid, Vinylidenchlorid, Vinyl-.
ester oder Maleinsäureanhydrid zu nennen.
Praktisch kann das Verfahren der vorliegenden Erfindung unter weitestgehender Verwendung einschlägig
bekannter Maßnahmen duchgeführt werden. Im Reaktionsansatz
wird für eine homogene Verteilung eines oder mehrerer erfindungsgemäß geeigneter UV-Absorber
Sorge getragen.
Das polymerisierende Gemisch soll, abgesehen von gegebenenfalls
darin verteilten unlöslichen Inertstoffen, eine homogene Phase bilden. Sofern die
genannten Monomeren bei Temperaturen zwischen 0 und 100° nicht in flüssiger Form vorliegen, lassen
sie sich durch geringe Mengen an Lösungsmitteln in eine homogene Phase überführen. Unter den Lösungsmitteln
kommen solche, die nicht selbst im UV absorbieren in Frage. Eine wichtige Rolle spielt
Wasser, daneben auch organische Lösungsmittel, wie Alkohole, Ketone, Kohlenwasserstoffe, Ester, Amide,
■^ Nitrile, gegebenenfalls auch als Lösungsmittel geeignete
Säuren oder Basen.
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Die Polymerisation wird durch Einstrahlen von UV-Licht einer Wellenlänge zwischen 320 land 400 mn,
speziell zwischen 320 und 360 nm (beispielsweise unter Verwendung einer Quecksilber-Hochdruck- oder
vorzugsweise einer Hg-Niederdruck-Lampe) "bei Temperaturen
zwischen 0 und 1000C, vorzugsweise im Temperaturenbereich
von 20 bis 600C ausgelöst. Während des Polymerisationsvorganges kann die gewählte Temperatur
durch Kühlung des Trägers oder durch Darüber-, leiten von Luft aufrechterhalten werden. Die
Steuerung des Polymerisationsvorganges geschieht erfindungsgemäß durch laufende Intensitätserhöhung
des UV-Lichts, wodurch von außen nach innen bzw. von oben nach unten fortschreitend Schicht um
Schicht des Ansatzes polymerisierend "abgearbeitet" wird.
Die Erhöhung der Lichtintensität während der Polymerisation erzielt man in an sich bekannter Weise
durch kontinuierliche oder stufenweise Dimmerregulierung oder durch Veränderung der Intervalle: .
Bestrahlung/Dunkelzeit. Im betrieblichen Rahmen kann die Steuerung der Lichtintensität automatisch,
z.B. unter Verwendung geeigneter Licht- und/oder Temperaturfühler erfolgen. Die Dauer des Polymerisationsverfahrens
beträgt, in Abhängigkeit von der Art des bzw. der Monomeren und der Schichtdicke im
allgemeinen 3 bis 120 Minuten, vorzugsweise 10 bis 60 Minuten. In der Regel bleibt nach dem Verfahren
der Erfindung der Bereich der Schichtunterseite länger flüssig, wodurch die Wärmeabfuhr nach
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- 14 --
unten.' fraglos begünstigt wird.
Bei der bereits erwähnten, bevorzugten Ausführungsart der Erfindung in Anlehnung an die DE-OS 25 45
kann weitestgehend von der Lehre dieser Patentanmeldung Gebrauch gemacht werden. Die Polymerisation
kann mit denselben Monomeren und unter Verwendung der dort beschriebenen wasserlöslichen
Anthrachinonderivate, die in 1, 4, 5 und 8-Steilung
. unsubstituiert sind, und in einer oder mehreren anderen Positionen hydrophile Substituenten tragen
und technisch analog durchgeführt werden. Besonders genannt seien die Alkalisalze der
Anthrachinon-2-sulfonsäure, Anthrachinon-2,6-disulfonsäure
und der Anthrachinon-2-carbonsäure.
In diesem Falle enthält die Monomerenlösung mindestens
1 ppm der in 1, 4, 5, 8-Stellung unsubstituierten wasserlöslichen Anthrachinonderivate und
mindestens 10 ppm an gelösten Chloridionen, sowie einen oder mehrere geeignete wasserlösliche UV-Absorber.
Die technische Durchführung des Polymerisationsverfahrens kann ebenfalls in Anlehnung an die genannte
DE-OS erfolgen. Eine "Entgasung" des PcIymeri'sationsgemisches
kann entfallen. Die Erfindung wird vorzugsweise zur Poljmerisation wasserlöslicher
Monomerer oder Monomerengemische in einer Monomerenkonzentration
von mindestens 75 % angewendet. Der Rest ist vorzugsweise Wasser. Die erhaltenen
*° 75 bis 100 %igen Polymerisate sind Festsubstanzen,
die sich zu einem körnigen wasserlöslichen Material mahlen lassen.
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Obwohl das Anthrachinonderivat zusammen mit dem
Chlorid als Photoinitiator wirkt, können gegebenenfalls daneben noch weitere bekannte Photoinitiatoren
in üblichen Mengen verwendet werden 5
Die Polymerisationsansätze gemäß der vorliegenden Erfindtang können noch die für Polymerisationen
der einschlägigen Art üblichen Regler enthalten, 'beispielsweise Schwefelregler, wie Pentaerythrit-,
tetrathioglykolat, 2-Mercapto-äthanol, Thioglykolsäure
usw.
- Die Reg-lerkonzentra±ionen stimmen mit den üblicherweise
verwendeten überein. Sie betragen im *5 allgemeinen 0,01 bis 1 %. Darüber hinaus kann
der Ansatz noch übliche Hilfsmittel, beispielsweise Komplexbildner in den für derartige Zwecke üblichen
Konzentrationen enthalten.
Die erhaltenen wasserlöslichen Polymeren finden die übliche Verwendung als Bindemittel, Appretur-
und Schlichtemittel, Verdickungsmittel, Flockungsmittel usw. Wegen der Möglichkeit, wasserlösliche
Polymerisate in hochkonzentrierter, fester Form zu erzeugen, hat die Erfindung für
die Herstellung von Sedimentations- und Flockungshilfsmitteln
besondere Bedeutung.
In den nachfolgenden Beispielen werden typische *° Ausführungsformen der Erfindung beschrieben.
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Vi
20 25 30
Ansatz: (110 g) 67f5 g Acrylsäureamid
22,5 g 2-Trimethylammoniumäthylacrylatchlorid
9»0 g Adipinsäure 0,0128 g Anthrachinon-2-
sulfonat
0,009 g Anthrasolorange HR (Colour Index Nr. 73 336)
0,0009 g Natriumsalz der
0,0009 g Natriumsalz der
Äthylendiamintetraessigsäure
11,0 g Wasser
2,24 g Pentaerythrit-tetrathioglykolat
11,0 g Wasser
2,24 g Pentaerythrit-tetrathioglykolat
Eine Lösung aus den genannten Bestandteilen wird in 1 cm Schichtdicke in eine auf 50°C gehaltene
Metallwanne ausgegossen. Das Bestrahlungsprogramm für eine isotherme Polymerisation bei 600C wird
wie folgt durchgeführt:
Bestrahlung mit einer Hg-Niederdruck Pauslampe mit 20 V (Emission zwischen 320 und 360mn), Abstand
48 cm. Einstellung der Beleuchtungsstärke (Lux) mittels Dimmer:
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| 5 | min | 33 | Lux | (Anspringphase/ |
| 20 | min | 17 | Lux | |
| 20 | min | 22 | Lux | |
| 10 | min | 25 | Lux | |
| 10 | min | 28 | Lux | |
| 10 | min | 33 | Lux |
10 min ca 200 Lux (Endpolymerisation)
Gesamtdauer: 85 min.
1O
1O
Das harte, spräde, leicht gelbliche Polymere wird gemahlen und als wäßrige, 1 %ige Lösung (4500 mPa.s)
als Flockungsmittel getestet. Das Produkt zeigt eine ausgezeichnete Wirkung. Ohne Zusatz des
1S UV-Absorbers Anthrasolorange HR geht der· Ansatz
bereits in der ersten Hälfte der Polymerisationsphase durch.
Nach im Prinzip analogem Verfahren können z.B. auch Benzylorange (0,001 Gew.-56), das Natriumsalz der
Anthrachinon-1,5-disulfonsäure (0,05 Gew.-%)
und N-Vinylimidazol-Hydrochlorid (1 %) angewendet
werden.
030016/0212
Claims (14)
1. Verfahren zum radikalischen Polymerisieren oder Mischpolymerisieren von ungesättigten
Monomeren oder Monomerengemisehen allein oder im Gemis ch mit nicht polymer!sierenden
Inertstoffen bei Temperaturen zwischen 0 und . 1000C mittels UV-Licht,
dadurch gekennzeichnet,
daß man dem zu polymerisierenden Material mindestens einen als Radikal initiator schwach
wirksamen bis inerten UV-Absorber zusetzt, der im Bereich des eingestrahlten UV-Lichts
absorbiert, dann die Polymerisation in einer Anspringphase durch Einstrahlen von UV-Licht
auslöst und den Polymerisationsverlauf durch Intensitätserhöhung des eingestrahlten UV-Lichts
mit fortschreitender Zeit steuert.
2. Verfahren zum radikalischen Polymerisieren oder Mischpolymerisieren von ungesättigten
wasserlöslichen Monomeren oder Monomerengemischen allein oder im Gemisch mit nicht polymerisierenden
Inertstoffen bei Temperaturen
zwischen 0 und 1000C mittels UV-Licht, 30
dadurch gekennzeichnet,
030016/0212
'daß man dem zu polymerisierenden Material mindestens einen als Radikalinitiator schwach
wirksamen bis inerten UV-Absorber zusetzt, der im Bereich des eingestrahlten UV-Lichts
absorbiert und eine Mindest-Wasserlöslichkeit besitzt, dann in einer Anspringphase die
Polymerisation durch Einstrahlen von UV-Licht auslöst und den Polymerisationsverlauf durch
Intensitätserhöhung des eingestrahlten UV-. Lichts mit fortschreitender Zeit steuert.
3. Verfahren zum radikalischen Polymerisieren oder Mischpolymerisieren von ungesättigten
wasserlöslichen Monomeren oder Monomerenge-
*5 mischen allein oder im Gemisch mit nicht polymerisierenden
Inertstoffen bei Temperaturen zwischen 0 und 1000C mittels UV-Licht, wobei
das zu polymerisierende Material mindestens 1 ppm eines wasserlöslichen, in 1,
2^ 4» 5» 8-Stellung unsubstituierten Anthrachinonderivats
und mindestens 10 ppm an gelösten Chloridionen enthält,
dadurch gekennzeichnet, 25
daß man dem zu polymerisierenden Material mindestens einen hinsichtlich Oxidation und
Reduktion inerten und als Radikalinitiator schwach wirksamen bis inerten UV-Absorber zu-
-^ setzt, der im Bereich des eingestrahlten UV-Lichts
absorbiert und eine Mindest-Wasserlöslichkeit besitzt, dann die Polymerisation
030016/0212
In einer Anspringphase durch Einstrahlen von UV-Licht auslöst und den Polymerisationsverlauf
durch Intensitätserhöhung des eingestrahlten UV-Lichts mit fortschreitender Zeit steuert.
5
4. Verfahren zum radikalischen Polymerisieren oder Mischpolymerisieren von ungesättigten wasserlöslichen
Monomeren oder Monomergemisehen allein
oder im Gemisch mit nicht polymerisierenden . Inertstoffen mit einem Gehalt von 0,2 bis 2,
vorzugsweise 0,5 "bis 2 Äquivalenten an polymerisierbar en Doppelbindungen je 100 g des zu
polymerisierenden Materials in einer Schichtdicke zwischen 2 und 100 mm bei Temperaturen
1^ zwischen 0 und 100°c mittels UV-Licht in Gegenwart
von Luftsauerstoff, wobei das zu polymerisierende Material mindestens 1 ppm eines
wasserlöslichen, in 1, 4, 5, 8-Stellung unsübstituierten
Anthrachinonderivats und mindestens 10 ppm an gelösten Chloridionen enthält,
dadurch gekennzeichnet, daß man dem zu polymerisierenden Material mindestens einen hinsichtlich
Oxidation und Reduktion inerten und als Radikalinitiator schwach wirksamen bis inerten UV-Absorber zusetzt, der im Bereich
des eingestrahlten UV-Lichts absorbiert und eine Mindest-tfasserlöslichkeit von 1 % besitzt
und dann die Polymerisation in einer Anspringphase durch Einstrahlen von UV-Licht einer
^ Wellenlänge zwischen 320 und· 400 nm auslöst
lind den Polymerisationsverlauf durch Intensitätserhöhung
des eingestrahlten UV-Lichts
030016/0212
mit fortschreitender Zeit steuert.
5. Verfahren gemäß den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß als hinsichtlich
Oxidation und Reduktion inerten und als Radikalinitiator schwach wirksamen bis inerte
UV-Absorber, die im Bereich des eingestrahlten UV-Lichtes absorbieren und eine Mindest-Wasserlöslichkeit von 1 % besitzen,
. Derivate von aromatischen Kohlenwasserstoffen, die aus drei annelierten Sechsri^en aufgebaut
sind, wobei in einer oder mehreren Positionen Kohlenstoff durch Stickstoff ersetzt
sein kann und die geeignete hydrophile
*5 Substituenten besitzen, vorzugsweise Anthracen-,
Phenanthren- oder Acridinderivate oder / und gelbe bis orange Farbstoffe oder/ und Derivate des Anthrachinone verwendet
werden.
20
20
6. Verfahren gemäß den Ansprüchen 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Polymerisationsansatz zwischen 0,0001 Gew.-% und 1 Gew.-%
des als Radikalinitiator schwach wirksamen
*5 big inerten UV-Absorbers, der im Bereich des
eingestrahlten UV-Lichts absorbiert und eine Mindest-Wasserlöslichkeit von 1 % besitzt,
verwendet werden.
^0
7. Verfahren gemäß den Ansprüchen 3 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß als der hinsichtlich
030016/0212
Oxidation und Reduktion inerte und als Radikalinitiator schwach wirksame bis inerte UV-Absorber,
der im Bereich des eingestrahlten UV-Lichts absorbiert und eine Mindest-Wasserlöslichkeit
von 1 % besitzt, Anthrasolorange HR verwendet wird.
8. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß in der Anspringphase zunächst . kurzfristig UV-Licht höherer Intensität eingestrahlt
wird, um dann, beginnend mit UV-Licht niederer Intensität, den Polymerisationsverlauf
durch Intensitätserhöhung des eingestrahlten UV-Lichts mit fortschreitender Zeit
*5 zu steuern.
9. Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 5 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß in der Endphase des
Polymerisationsvorganges eine erneute, quanti-
^O tativ große Intensitätserhöhung des eingestrahlten
UV-Lichts vorgenommen wird.
10. Verfahren gemäß Anspruch 9> dadurch gekennzeichnet,
daß die Intensität des in der Endphase des Polymerisationsvorgangs eingestrahlten
UV-Lichts größenordnungsmäßig der Intensität des gesamten vorher mit eingestrahlten
UV-Lichts entspricht.
030016/0212
11. Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 5 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Intensität
des Lichtes in der Anspringphase etwa doppelt so hoch ist, wie die mit der die Bestrahlung
fortgesetzt wird.
12. Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 5, 7 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Anspringphase
höchstens 10 Minuten, vorzugsweise 1 . bis 5 Minuten beträgt.
13. Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamtdauer
der Einstrahlung von UV-Licht zwischen 3
*5 und 120 min beträgt.
14. Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 13» dadurch
gekennzeichnet, daß als UV-Lichtquelle eine Hg-Niederdrucklampe mit einer Emission
zwischen 320 und 360 nm verwendet wird.
030016/0212
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| 8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
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