EP1171476A1 - Method for radical aqueous emulsion polymerization - Google Patents

Method for radical aqueous emulsion polymerization

Info

Publication number
EP1171476A1
EP1171476A1 EP00920548A EP00920548A EP1171476A1 EP 1171476 A1 EP1171476 A1 EP 1171476A1 EP 00920548 A EP00920548 A EP 00920548A EP 00920548 A EP00920548 A EP 00920548A EP 1171476 A1 EP1171476 A1 EP 1171476A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
atoms
general formula
alkyl
organometallic compound
independently
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP00920548A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
David Christie
Jerome Claverie
Saba Kanagasabapathy
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BASF SE
Original Assignee
BASF SE
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by BASF SE filed Critical BASF SE
Publication of EP1171476A1 publication Critical patent/EP1171476A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F4/00Polymerisation catalysts
    • C08F4/06Metallic compounds other than hydrides and other than metallo-organic compounds; Boron halide or aluminium halide complexes with organic compounds containing oxygen
    • C08F4/26Metallic compounds other than hydrides and other than metallo-organic compounds; Boron halide or aluminium halide complexes with organic compounds containing oxygen of manganese, iron group metals or platinum group metals
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C251/00Compounds containing nitrogen atoms doubly-bound to a carbon skeleton
    • C07C251/02Compounds containing nitrogen atoms doubly-bound to a carbon skeleton containing imino groups
    • C07C251/04Compounds containing nitrogen atoms doubly-bound to a carbon skeleton containing imino groups having carbon atoms of imino groups bound to hydrogen atoms or to acyclic carbon atoms
    • C07C251/10Compounds containing nitrogen atoms doubly-bound to a carbon skeleton containing imino groups having carbon atoms of imino groups bound to hydrogen atoms or to acyclic carbon atoms to carbon atoms of an unsaturated carbon skeleton
    • C07C251/16Compounds containing nitrogen atoms doubly-bound to a carbon skeleton containing imino groups having carbon atoms of imino groups bound to hydrogen atoms or to acyclic carbon atoms to carbon atoms of an unsaturated carbon skeleton containing six-membered aromatic rings
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F12/00Homopolymers and copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by an aromatic carbocyclic ring
    • C08F12/02Monomers containing only one unsaturated aliphatic radical
    • C08F12/04Monomers containing only one unsaturated aliphatic radical containing one ring
    • C08F12/06Hydrocarbons
    • C08F12/08Styrene
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F120/00Homopolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical or a salt, anhydride, ester, amide, imide or nitrile thereof
    • C08F120/02Monocarboxylic acids having less than ten carbon atoms; Derivatives thereof
    • C08F120/10Esters
    • C08F120/12Esters of monohydric alcohols or phenols
    • C08F120/14Methyl esters, e.g. methyl (meth)acrylate
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F2/00Processes of polymerisation
    • C08F2/12Polymerisation in non-solvents
    • C08F2/16Aqueous medium
    • C08F2/22Emulsion polymerisation
    • C08F2/24Emulsion polymerisation with the aid of emulsifying agents
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F2/00Processes of polymerisation
    • C08F2/38Polymerisation using regulators, e.g. chain terminating agents, e.g. telomerisation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D125/00Coating compositions based on homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by an aromatic carbocyclic ring; Coating compositions based on derivatives of such polymers
    • C09D125/02Homopolymers or copolymers of hydrocarbons
    • C09D125/04Homopolymers or copolymers of styrene
    • C09D125/06Polystyrene
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09JADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J125/00Adhesives based on homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by an aromatic carbocyclic ring; Adhesives based on derivatives of such polymers
    • C09J125/02Homopolymers or copolymers of hydrocarbons
    • C09J125/04Homopolymers or copolymers of styrene
    • C09J125/06Polystyrene

Definitions

  • the present invention relates to a process of radically initiated aqueous emulsion polymerization for producing an aqueous polymer dispersion, in which at least one chemical compound (monomer) having at least one ethylenically unsaturated group is dispersed in an aqueous medium and at least in the presence of at least one free radical polymerization initiator an organometallic compound is polymerized.
  • Controlled polymerization reactions open up the possibility of synthesizing polymers with a certain molecular structure, defined molecular weight and low polydispersity and thus to adjust their property profile in a targeted manner.
  • a large number of methods have been developed over the past 40 years, which are essentially based on anionic and cationic mechanisms (cf. 0.. Webster in Science 1991, 251, pages 887 to 893).
  • radical polymerization reactions Compared to the ionic polymerization variants, radical polymerization reactions have the basic advantage that they can be carried out with a larger number of commercially important monomers and, moreover, can be carried out both in bulk, in solution, in suspension and in emulsion. Attempts to find suitable catalysts for controlled radical polymerization reactions have failed for a long time.
  • N-oxyl radicals can be used to control radical-initiated polymerization reactions of ethylenically unsaturated monomers.
  • EP-A 841 346 discloses special cobalt, rhodium and iridium complexes for controlling free-radical polymerization reactions of ethylenically unsaturated monomers.
  • the application WO 87/03605 discloses the preparation of oligomeric compounds.
  • the oligomers are produced by radical polymerization of ethylenically unsaturated monomers using special transition metal catalysts.
  • the preparation of aqueous polymer dispersions by means of free-radically initiated aqueous emulsion polymerization is not disclosed.
  • EP-A 714 416 discloses the use of certain cobalt complexes with 4-toothed nitrogen ligands for controlling free-radical polymerization reactions both in solution and in emulsion. Only substituted aliphatic azo compounds are used as radical initiators.
  • US-A 5 763 548 also discloses a controlled radical polymerization process in which the controlling action of organometallic compounds is exerted.
  • WO 98/50436 describes the controlling action of special cobalt-oxime / boron fluoride complexes in the free-radically initiated aqueous emulsion polymerization.
  • a characteristic of the disclosed process is that, in addition to the monomers, there are also hydrophobic solvents, such as, for example, higher alkanes or fatty alcohols are required to absorb the cobalt complex.
  • Makino et al. in Polymer Preprints Vol. 39, March 5 1998, pages 288 and 289 disclose a process for the controlled free radical aqueous emulsion polymerization of methyl methacrylate.
  • Ethyl 2-bromoisobutanoate is used as the polymerization initiator.
  • the emulsion polymerization takes place in the presence of a readily water-soluble copper (I) bispyridyl complex.
  • the molar ratio of the polymerization initiator used to the water-soluble copper (I) bispyridyl complex is 1: 1.
  • Sodium dodecyl sulfate is used as the dispersant.
  • Matyjaszewski et al. Macromolecules 1998, 31, pages 5951 to 5954 are the Makino et al. results unsatisfactory. On the one hand, this is due to the fact that the copper (I) bispyridyl complex has too high a solubility in water and, moreover, the combination Cu 2+ / S0 2_ is disadvantageous for a controlling effect. Matyjaszewski et al. therefore recommend using nonionic polyethylene glycol ether as a dispersing agent and water- insoluble copper (I) dialkyl bispyridyl complexes as an organometallic compound.
  • a method of free-radically initiated aqueous emulsion polymerization for the preparation of an aqueous polymer dispersion in which at least one monomer having at least one ethylenically unsaturated group is dispersed in an aqueous medium and polymerized in the presence of at least one organometallic compound by means of at least one free-radical polymerization initiator , which is characterized in that the at least one metal-organic compound on the one hand has the following structural feature 5 of the general formula I, With:
  • a covalent bond to a neighboring atom
  • Suitable monomers having at least one ethylenically unsaturated group for the process according to the invention are in particular, in a simple manner, radically polymerizable monomers, such as, for example, ethylene, vinyl-aromatic monomers, such as styrene, ⁇ -methylstyrene, o-chlorostyrene or vinyltoluenes, esters of vinyl alcohol and Monocarboxylic acids having 1 to 18 carbon atoms, such as vinyl acetate, vinyl propionate, vinyl n-butyrate, vinyl laurate and vinyl stearate, esters of ⁇ , ⁇ -monoethylenically unsaturated mono- and dicarboxylic acids, preferably 3 to 6 carbon atoms, such as, in particular, acrylic acid , Methacrylic acid, maleic acid, fumaric acid and itaconic acid, with alkanols generally having 1 to 12, preferably 1 to 8 and in particular 1 to 4 carbon atoms, such as, in particular
  • the monomers mentioned generally form the main monomers which, based on the total amount of the monomers to be polymerized by the free-radical aqueous emulsion polymerization process according to the invention, normally comprise a proportion of more than 50% by weight. As a rule, these monomers have only moderate to low solubility in water under normal conditions (25 ° C., 1 bar).
  • Monomers which have an increased water solubility under the abovementioned conditions are, for example, ⁇ , ⁇ -monoethylenically unsaturated mono- and dicarboxylic acids and their amides, such as e.g. Acrylic acid, methacrylic acid, maleic acid, fumaric acid, itaconic acid, acrylamide and methacrylamide, also vinyl sulfonic acid and its water-soluble salts and N-vinyl pyrrolidone.
  • ⁇ , ⁇ -monoethylenically unsaturated mono- and dicarboxylic acids and their amides such as e.g. Acrylic acid, methacrylic acid, maleic acid, fumaric acid, itaconic acid, acrylamide and methacrylamide, also vinyl sulfonic acid and its water-soluble salts and N-vinyl pyrrolidone.
  • the abovementioned monomers are only used as modifying monomers in amounts, based on the total amount of the monomers to be polymerized, of less than 50% by weight, generally 0.5 to 20% by weight, preferably 1 to 10% by weight. -% polymerized.
  • Monomers which usually increase the internal strength of the films of the aqueous polymer dispersions normally have at least one epoxy, hydroxyl, N-methylol or carbonyl group, or at least two non-conjugated groups ethylenically unsaturated double bonds.
  • these are N-alkylolamides of ⁇ , ⁇ -monoethylenically unsaturated carboxylic acids having 3 to 10 C atoms, among which the N-methylolacrylamide and the N-methylolmethacrylamide are very particularly preferred and their esters having 1 to 4 C atoms Alkanols.
  • two monomers having vinyl radicals two monomers having vinylidene radicals and two monomers having alkenyl radicals are also suitable.
  • di-esters of dihydric alcohols with ⁇ , ⁇ -mono-ethylenically unsaturated monocarboxylic acids, among which acrylic and methacrylic acid are preferred, are particularly advantageous.
  • monomers having two non-conjugated ethylenically unsaturated double bonds are alkylene glycol diacrylates and dimethacrylates such as ethylene glycol diacrylate, 1, 2-propylene glycol diacrylate, 1, 3-propylene glycol diacrylate, 1, 3-butylene glycol diacrylate and 1, 4-methylene diacrylate -Propylene glycol dimethacrylate, 1, 3-propylene glycol dimethacrylate, 1, 3-butylene glycol dimethacrylate, 1, 4-butylene glycol dimethacrylate as well as divinylbenzene, vinyl methacrylate, vinyl acrylate, allyl methacrylate, allylacrylate, diallymalate, diallyl bis-acrylate, diallyl bis-acrylate, diallyl bis-
  • methacrylic acid and acrylic acid-Ci-Cg-hydroxyalkyl esters such as n-hydroxyethyl, n-hydroxypropyl or n-hydroxybutyl acrylate and methacrylate as well as compounds such as diacetone acrylamide and acetylacet - oxyethyl acrylate and . methacrylate.
  • the above-mentioned monomers based on the total amount of the monomers to be polymerized, are generally copolymerized in amounts of from 0.5 to 10% by weight.
  • the molar ratio of the ethylenically unsaturated monomers used for the radical aqueous emulsion polymerization according to the invention to the at least one organometallic compound which contains the structural feature of the general formula I is generally> 1, in the normal case> 10, often> 100 and frequently> 1000.
  • Suitable radical polymerization initiators for the radical aqueous emulsion polymerization according to the invention are all those which are capable of initiating a radical aqueous emulsion polymerization without deactivating the at least one organometallic compound which contains the structural feature I. In principle, these can be both peroxides and azo compounds. Of course, redox initiator systems are also used. dress. In order to conduct the free radical aqueous emulsion polymerization particularly efficiently from the point of view of the desired properties and in terms of high economic efficiency, the use of aliphatic azo compounds, such as, for example, azobisisobutyronitrile, as the radical starter is preferred.
  • the amount of the radical polymerization initiator used is preferably 0.1 to 2% by weight, based on the total amount of the monomers to be polymerized.
  • the manner in which the free-radical polymerization initiator is added to the polymerization vessel in the course of the free-radical aqueous emulsion polymerization according to the invention is of minor importance.
  • the polymerization initiator can either be completely introduced into the polymerization vessel or, depending on its consumption, can be added continuously or in stages in the course of the free-radical aqueous emulsion polymerization. In particular, this depends in a manner known per se to the person skilled in the art, inter alia on the chemical nature of the polymerization initiator, the monomer system to be polymerized and the polymerization temperature.
  • reaction temperature for the free radical aqueous emulsion polymerization according to the invention is the entire range from 0 to 150 ° C., temperatures from 70 to 120 ° C., preferably 80 to 100 ° C. and particularly preferably> 85 to 100 ° C, however, are preferably used.
  • the free radical aqueous emulsion polymerization according to the invention can be carried out at a pressure of less than, equal to or greater than 1 bar (absolute), so that the polymerization temperature can exceed 100 ° C. and be up to 150 ° C.
  • Volatile monomers such as ethylene, butadiene or vinyl chloride are preferably polymerized under elevated pressure.
  • the pressure can be 1.2, 1.5, 2, 5, 10, 15 bar or even higher. If emulsion polymerizations are carried out under reduced pressure, pressures of 950 mbar, often 900 mbar and often 850 mbar (absolute) are set.
  • the free radical aqueous emulsion polymerization is advantageously carried out at 1 bar (absolute) under an inert gas atmosphere, such as, for example, under nitrogen or argon.
  • At least one compound of the general formula III can advantageously also be used as radical polymerization initiator according to the invention: R 18 c ⁇ (III),
  • -ON (R 21 ) 2 the two groups R 21 with the N atom carrying them optionally form a 5- or 6-membered heterocyclic ring, and
  • R 17 , R 18 , R 19 independently of one another -H, -Cl, -Br, -J, -C0 2 H, -CN, -C0 2 R 21 , Ci to C 2 o-alkyl, which may be substituted can, C 3 - to C ⁇ -cycloalkyl, which may be optionally substituted, -aryl, which may be optionally substituted, -aralkyl, which may optionally be substituted, or heterocyclyl, which may optionally be substituted.
  • the molar ratio of the at least one organometallic compound which contains the structural feature of the general formula I to the at least one radical polymerization initiator depends, inter alia, on the ethylenically unsaturated monomers which are used for aqueous emulsion polymerization, the size and the geometry of the reaction container and whether a partial or the total amount of the ethylenically unsaturated monomers is placed in the aqueous reaction medium and the remaining amount is fed continuously or discontinuously to the aqueous emulsion medium depending on the consumption, which radical polymerization initiator and which metal-organic compound which have the structural feature of the general formula I contains, is used or whether part or all of the at least one organometallic compound in the submitted aqueous reaction medium and the remaining amount is fed continuously or batchwise in the course of the polymerization.
  • a favorable molar ratio of the at least one organometallic compound, which contains the structural feature of the general formula I, to the at least one radical polymerization initiator can be quickly determined by the person skilled in the art for the respective system in easy-to-carry out preliminary tests; it is usually in the range from 0.00001 to 1 to 10 to 1, frequently in the range from 0.001 to 1 to 1 to 1 and often in the range from 0.05 to 1 to 0.5 to 1. Only radical polymerization initiators of the general type are used If formula III is used, the at least one organometallic compound which contains the structural feature of the general formula I can be used in molar deficiency for the free radical aqueous emulsion polymerization.
  • dispersants are used which keep both the monomer droplets and polymer particles dispersed in the aqueous phase and thus ensure the stability of the aqueous polymer dispersion produced.
  • Both the protective colloids usually used to carry out free-radical aqueous emulsion polymerizations and emulsifiers come into consideration as such.
  • Suitable protective colloids are, for example, polyvinyl alcohols, cellulose derivatives or copolymers containing vinyl pyrrolidone.
  • a detailed description of other suitable protective colloids can be found in Houben-Weyl, Methods of Organic Chemistry, Volume XIV / 1, Macromolecular Substances, Georg-Thieme-Verlag, Stuttgart, 1961, pages 411 to 420.
  • mixtures of emulsifiers and / or protective colloids are used.
  • emulsifiers are used as dispersants, the relative molecular weights of which, in contrast to the protective colloids, are usually below 1000. They can be anionic, cationic or nonionic in nature.
  • anionic emulsifiers are compatible with one another and with nonionic emulsifiers.
  • cationic emulsifiers while anionic and cationic emulsifiers are usually not compatible with one another.
  • Common emulsifiers are, for example, ethoxylated mono-, di- and tri-alkylphenols (EO grade: 3 to 50, alkyl radical: C to C ⁇ ), ethoxylated fatty alcohols (EO grade: 3 to 50; Alkyl radical: C 8 to C 36 ) and alkali metal and ammonium salts of alkyl sulfates (alkyl radical: C 8 to C ⁇ ), of sulfuric acid semiesters of ethoxylated alkanols (EO degree: 4 to 30, alkyl radical: C ⁇ to Ci ⁇ ) and ethoxylated alkylphenols (EO degree : 3 to 50, alkyl radical: C 4 to C ⁇ ), of alkyl sulfonic acids (alkyl radical: C ⁇ to C ⁇ 8 ) and of alkylarylsulfonic acids (alkyl radical: C 9 to C ⁇ 8 ). Further suitable emulsifiers can be found in Houben-Weyl, Methods of Organic Chemistry,
  • R 22 and R 23 are H atoms or C - to C alkyl and are not simultaneously H atoms, and A and B can be alkali metal ions and / or ammonium ions.
  • R 22 and R 23 are preferably linear or branched alkyl radicals having 6 to 18 carbon atoms, in particular having 6, 12 and 16 carbon atoms or -H, where R 22 and R 23 are not both H atoms at the same time are.
  • a and B are preferably sodium, potassium or ammonium, with sodium being particularly preferred.
  • Compounds IV in which A and B are sodium, R 22 is a branched alkyl radical having 12 C atoms and R 23 is an H atom or R 22 are particularly advantageous.
  • the compounds IV are preferably used on their own and particularly preferably in a mixture with ethoxylated fatty alcohols (EO degree: 3 to 50, alkyl radical: C 8 to C 36 )
  • Dispersant used Compounds IV are well known, e.g. from US-A 4,269,749, and commercially available. As a rule, the amount of dispersant used is 1 to 3% by weight, based on the monomers to be polymerized by free radicals.
  • the aforementioned dispersants are generally suitable for carrying out the process according to the invention.
  • the process according to the invention also comprises the preparation of aqueous polymer dispersions of self-emulsifying polymers in which monomers which have ionic groups cause stabilization due to the repulsion of charges of the same sign.
  • Anionic dispersants are preferably used for the process according to the invention.
  • the controlling effect is achieved in that in the free radical aqueous emulsion polymerization the monomers are polymerized in the presence of at least one organometallic compound which contains the structural feature shown in general formula I.
  • a good controlling effect of the at least one organometallic compound is evident from the fact that, as the degree of polymerization progresses, the number-average molecular weight (M n ) of the polymer formed from the at least one monomer having at least one ethylenically unsaturated group, linearly with the monomer conversion (U) increases and the straight line shown in a diagram, formed from M n (ordinate) and given U (abscissa), runs through the coordinate origin (M n and U equals 0) and the polymer formed also has a small polydispersity value, formed from the quotient of the weight average molecular weight (M w ) and M n .
  • R 1 , R 2 , R 3 , R 4 independently of one another -H, -CO 2 M 1 , with M 1 equal to -H, alkali metal, ammonium or - (CH 2 CH 2 ⁇ -) m M 2 , with M 2 equal to -H, alkali metal or ammonium and m is 1 to 1000, -PO- 3 HM 1 , -P0 3 M 3 M 4 , with M 3 and M 4 independently of one another the same alkali metal or ammonium, Ci- to C ⁇ 2 alkyl or substituted alkyl, in which up to four H.
  • Atoms of the alkyl radical are replaced by -OM 1 , -SM 1 , -C0M 1 -NH 2 , a quartered nitrogen atom, -S0M ** - and / or -OSO- 3 M 1 , or -CH 2 0 - (CH2CH 2 ⁇ -) mM 2 , also
  • R 1 and / or R 3 can be independent of R 2 and R 4 -CN, and
  • R 2 and R 4 together with the C atoms that carry them and are directly connected by a covalent bond, independently of R 1 and R 3, form an aliphatically saturated, an aliphatically partially unsaturated or an aromatically saturated ring, which can additionally form 1 to 3 Heteroatoms, selected from the group comprising N, 0, S and P, may contain, wherein the number of ring atoms is 5 to 10, and
  • R 5 , R 6 , R 7 , R 8 independently of one another -H, -F, -Cl, -Br, -J,
  • R 10 R 1 L , with R 10 and R 11 independently of one another the same -H or C ⁇ ⁇ to C 6 alkyl, -SiR 12 R 13 R 14 , with R 12 , R 13 and R 14, independently of one another, are the same as Ci- to C 6 -alkyl or Q -.- to C 6 -alkoxy, -OR 15 , -SR 15 , -C0 2 R 15 , - P0 3 HR 15 , -P0 3 R 15 R 16 , with R 15 and R 16 independently of one another the same as Ci- to C 3 -al
  • C - to C ⁇ alkyl in which up to four H atoms of the alkyl radical by -OM 1 , -SM 1 , -CO 2 M 1 , -NH 2 , a quaternized nitrogen atom, -SO-jM 1 and / or - OS0 3 Mi are replaced, -CH 2 0- (CH 2 CH 2 0-) m M 2 , Ci- to C ⁇ o ⁇ alkyl, in which at least half of the C-
  • Atoms are replaced by at least one substituent from the group comprising -OM 1 , -SM 1 , -CO 2 M 1 , -NH 2 , a quaternized nitrogen atom, -SO- 3 M 1 and -OS0 3 M ** -, C - to Cio-alkenyl, in which up to three H atoms by -OM 1 , -SM 1 , -CO 2 M 1 , -NH 2 , a quaternized nitrogen atom, -SO- 3 M 1 and / or -OSO- 3 M 1 are replaced, moreover
  • R 5 , R 6 , R 7 and R 8 which are carried by neighboring C atoms, together with the C atoms carrying them and, independently of the other radicals, one aliphatically saturated, one aliphatic partially unsaturated or can form an aromatically saturated ring which may additionally contain 1 to 3 heteroatoms selected from the group comprising N, 0, S and P, the number of ring atoms being 5 or 6, and
  • -.-.- either a covalent bond or a covalent, bridging chain of up to three atoms, the atoms bound to the links of the chain not being counted,
  • Preferred organometallic compounds of the general formula II are those in which the C atoms carrying the radicals R 1 and R 2 and R 3 and R 4 are directly connected to one another via a covalent bond and the radicals R 1 to R 4 are either H atoms or are part of an optionally substituted benzene ring.
  • Particularly preferred organometallic compounds of the general formula II are those in which at least one of the radicals R 5 to R 8 is also an OH group.
  • Particularly preferred organometallic compounds of the general formula II are those in which R 7 is an OH group.
  • organometallic compounds of the general formula II are preferred in which the C atoms carrying the radicals R 1 and R 2 and R 3 and R 4 are directly connected to one another via a covalent bond, the radicals R 1 to R 4 are either H Atoms or with the C atoms carrying them are part of a benzene ring, R 7 is an OH group and the radicals R 5 , R 6 and R 8 are H atoms.
  • the organometallic compound in which R 1 to R 4 are H atoms is referred to as the "hydroxysalen complex". If R 1 to R 4, on the other hand, are part of a benzene ring with the C atoms carrying them, the organometallic compound is called "hydroxysaloph complex". If R 7 is also an H atom in both cases, one speaks of "Sälen" or "Saloph complexes".
  • Me is preferably a metal ion that can reversibly occur in at least two oxidation states.
  • Me is advantageous from the group comprising Fe 2+ , Fe 3+ , Ru 2+ , Ru 3+ , Cr 2+ , Cr 3+ , Mo 2+ , Mo 3+ , W 2+ , W 3+ , Co 2+ , Co 3+ , Re 2+ , Re 3+ , V 2+ , V 3+ , Mn 2+ , Mn 3+ , Zr 2+ , Zr 3+ , Zr 4+ , Ti 2+ , Ti 3+ , Ti 4+ , Ce 2+ and Ce 3+ selected.
  • the metal ion is often selected from the group comprising Fe 2+ , Fe 3+ , Co 2+ , Co 3+ , Cr 2+ and Cr 3+ .
  • the metal ion with the lower oxidation state is often used.
  • Suitable Lewis bases L are, for example, water, tetrahydrofuran, dioxane, pyridine, ammonia, primary, secondary or tertiary aliphatic or aromatic amines, the aliphatic or aromatic radicals of which may be optionally substituted, and optionally substituted trialkyl, trialkoxy, triaryl and triaryloxyphosphines.
  • the radicals R 1 to R 8 and the conditions during the free radical aqueous emulsion polymerization the number p of the coordinated Lewis bases L can be 0, 1 or 2.
  • Organometallic compounds of the general formula II are to a certain extent soluble in water and in organic solvents and in olefinically unsaturated monomers for which styrene is a representative representative at a pressure of 1 bar (absolute) and a temperature of 20 ° C. Their solubility in water can be significantly influenced by adding bases or acids. According to the invention, the use of organometallic compounds of the general formula II is claimed, the solubility of which is greater under the above-mentioned conditions either in 1000 g of acidic, basic and / or neutral water than its solubility in 1000 g of styrene. In this document, solubility means the maximum amount of dissolved organometallic compound of the general formula II in grams per 1000 g of solvent. UV / VIS spectroscopic methods are particularly suitable for determining the solubility of these metal-organic compounds.
  • Organometallic compounds suitable according to the invention which contain the structural feature of the general formula I generally have a solubility of ⁇ 100 g / at a pressure of 1 bar (absolute) and a temperature of 20 ° C. in acidic, basic and / or neutral water. 1000 g, but often a solubility
  • organometallic compounds mentioned have identical ones
  • the process according to the invention can be carried out, for example, in such a way that either a partial or total amount of the water required, the at least one required, the organometallic compound containing the structural feature of the general formula I, the at least one polymerization initiator, the optionally at least one emulsifier, the optionally ver - submitted at least one protective colloid and / or the at least one monomer having at least one ethylenically unsaturated group and any other usual auxiliaries and additives in a reaction vessel and the contents of the reaction vessel are heated to the reaction temperature.
  • the process according to the invention can also be carried out in such a way that either part or all of the water required, the optionally at least one emulsifier, the optionally used at least one protective colloid and / or the at least one monomer having at least one ethylenically unsaturated group and the optionally further customary auxiliaries and additives and, if appropriate, a subset of the at least one organometallic compound containing the structural feature of the general formula I and the at least one polymerization initiator are placed in a reaction vessel and the contents of the reaction vessel are heated to the reaction temperature.
  • a polymer seed in part or all of the amount of water required, the at least one organometallic compound containing the structural feature of the general formula I, the at least one polymerization initiator, the optionally at least one emulsifier, or the one used where appropriate to present at least one protective colloid and / or any further customary auxiliaries and additives at reaction temperature in a reaction container.
  • the total amount of the at least one monomer having at least one ethylenically unsaturated group and any remaining amounts of water, the at least one organometallic compound containing the structural feature of the general formula I, the at least one polymerization initiator and, if appropriate, at least one emulsifier, the optionally used at least one protective colloid and / or the optionally further customary auxiliaries and additives are added to the reaction mixture present in the reaction vessel at the reaction temperature with stirring continuously or discontinuously and then optionally kept at the reaction temperature.
  • At least one organometallic compound containing the structural feature of the general formula I at least one organometallic compound of the general formula VIII can also be used in the abovementioned procedures.
  • Z is an aryl group or a Ci- to -C 2 alkyl group and L and p have the meanings given above.
  • Organometallic compounds of the general formula VIII differ from organometallic compounds of the general formula VIII
  • Organometallic compounds of the general formula VIII can be obtained in a simple manner from the corresponding halides of the general formula IX by reaction with a Grignard reagent or an alkyl or aryllithium compound according to the following reaction scheme:
  • Hai -Cl, -Br or -J and Z is an aryl group or a C ⁇ to Ci 2 alkyl group and L and p have the meanings given above.
  • the method according to the invention is advantageously suitable for the production of aqueous polymer dispersions of block polymers. This is possible in a simple manner that first one
  • Polymerized monomer type and then continues the polymerization with another monomer type.
  • Polyblocks can also be generated by further monomer changes.
  • the residual monomers remaining in the aqueous polymer dispersion after completion of the main polymerization reaction can be stripped by steam and / or inert gas and / or by chemical deodorization, as described, for example, in documents DE-A 4 419 518, EP-A 767 180 or DE-A 3 834 734 are removed without the polymer properties of the aqueous polymer dispersion being adversely affected. It is also important that the organometallic compounds according to the invention, which have the structural feature of the general formula I, generally do not reduce the effectiveness of the microbioids to be added to the aqueous polymer dispersions as preservatives.
  • the at least one organometallic compound which has the structural feature of the general formula I can also be removed from the aqueous polymer dispersion obtainable according to the invention if necessary.
  • the disperse polymer can be separated from the aqueous serum by centrifugation, by adding neutral, acidic and / or basic. Redisperse water, centrifuge again, etc., the at least one organometallic compound accumulating in the serum.
  • the at least one organometallic compound which has the structural feature of the general formula I can also be separated from the aqueous polymer dispersion according to the invention by coagulation and repeated washing of the coagulated polymer with neutral, acidic and / or basic water.
  • Aqueous polymer dispersions which contain at least one metal-organic compound which has the structural feature of the general formula I or which are prepared by the process according to the invention described are particularly suitable for the production of adhesives, for example pressure-sensitive adhesives, construction adhesives or industrial adhesives, Binders, such as for paper coating, dispersion paints or for printing inks and varnishes for printing on plastic films, for the production of nonwovens and for the production of protective layers and water vapor barriers, such as for example in the primer.
  • adhesives for example pressure-sensitive adhesives, construction adhesives or industrial adhesives
  • Binders such as for paper coating, dispersion paints or for printing inks and varnishes for printing on plastic films, for the production of nonwovens and for the production of protective layers and water vapor barriers, such as for example in the primer.
  • organometallic compound of the general formula II was added to water, which contained 0.5% by weight of sodium carbonate [Na 2 CO 3 ] and to styrene until it was added the organometallic compound were saturated.
  • the organometallic compound that was not dissolved was filtered off through a 0.2 ⁇ m filter.
  • the respective UV / VIS absorptions could be measured by UV / VIS absorption measurements of the solutions 5 produced in this way with a UVIKON spectrometer 922, and the respective solubilities could be determined from this using the Beer-Lambert law.
  • R 1 to R 8 are -H, water ⁇ 0.005, the C atoms carrying the radicals R 1 to R 4 are styrene 0.403 directly via a covalent bond with
  • R 5 to R 8 are -H, water ⁇ 0.005, the radicals R 1 to R 4 together with the styrene 0.958 are C atoms
  • FIG. 1 A graphic representation of the number average molecular weights as a function of the styrene conversion is shown in FIG. 1.
  • Dry residue t equal to the dry residue obtained from an aliquot of the reaction mixture taken at the time when the reaction mixture just reached the reaction temperature, calculated back to the total mixture
  • Dry residue (t) is the dry residue obtained from an aliquot of the reaction mixture, which was taken from the reaction mixture at time t, calculated back to the total mixture,
  • the dry residue was generally determined by drying the respective aliquot sample at 60 ° C. and 1 mbar to constant weight.
  • the respective number average molecular weight (M n ) and the polydispersity indices (M w / M n ) of the polymers were determined by gel permeation chromatography.
  • the dry residue obtained was taken up in a little tetrahydrofuran, passed at 45 ° C using a Waters 600 high-pressure pump over 10 KF-803L and two KF-805L Shodex columns connected in series and over Waters 410 refractometer or Waters 996 photodiodes Detectors analyzed.
  • the evaluation was carried out using a millennium software.
  • the weight-average particle diameters were generally determined using the light scattering method using AutoSizer Lo-C from Malvern Instruments Ltd. certainly.
  • FIG. 3 A graphic representation of the number average molecular weights of the polymers formed as a function of the MMA conversion is shown in FIG. 3.
  • a solution prepared from 3 g of deionized, oxygen-free water and 42 mg of cobalt (II) acetate tetrahydrate, and then a solution, prepared from 270 mg of 1-iodoethyl acetate and 12, were first added to this solution with stirring , 7 g of oxygen-free MMA.
  • the aqueous emulsion formed was heated in the absence of light within 11 minutes.
  • the MMA conversions then determined as a function of time and the number-average molecular weights of the polymers formed are given in Table 4.
  • a graphic representation of the number average molecular weights of the polymers formed as a function of the MMA conversion is shown in FIG. 4.
  • aqueous emulsion was heated to the reaction temperature of 80 ° C. in the absence of light within 11 minutes.
  • the MMA conversions determined as a function of time and the number-average molecular weights are given in Table 5.
  • a graphic representation of the number average molecular weights of the polymers formed as a function of the MMA conversion is shown in FIG. 5.
  • the polymers formed after 150 minutes had a polymer dispersity index of 2.4 and a weight-average particle diameter of 150 nm.
  • the aqueous emulsion formed was heated to a reaction temperature of 90 ° C. in the absence of light within 11 minutes. After 10 minutes the emulsion was completely coagulated. No dispersed polymer particles could be detected in the aqueous phase.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Polymerisation Methods In General (AREA)
  • Polymerization Catalysts (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

The invention relates to a method for radical aqueous emulsion polymerization for producing an aqueous polymerization dispersion. According to the inventive method, ethylenically unsaturated monomers are polymerized by way of a radical polymerization initiator in the presence of controlling organometallic compounds.

Description

Verfahren der radikalisch initiierten wässrigen EmulsionspolymerisationRadical initiated aqueous emulsion polymerization process
Beschreibungdescription
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren der radikalisch initiierten wässrigen Emulsionspolymerisation zur Herstellung einer wässrigen Polymerisatdispersion, bei dem wenigstens eine, wenigstens eine ethylenisch ungesättigte Gruppe aufweisende, chemische Verbindung (Monomer) in wässrigem Medium dispers verteilt und mittels wenigstens eines radikalischen Polymerisations - initiators im Beisein wenigstens einer metallorganischen Verbindung polymerisiert wird.The present invention relates to a process of radically initiated aqueous emulsion polymerization for producing an aqueous polymer dispersion, in which at least one chemical compound (monomer) having at least one ethylenically unsaturated group is dispersed in an aqueous medium and at least in the presence of at least one free radical polymerization initiator an organometallic compound is polymerized.
Kontrollierte Polymerisationsreaktionen eröffnen die Möglichkeit, Polymere mit bestimmtem molekularem Aufbau, definiertem Molekulargewicht und geringer Polydispersität zu synthetisieren und so deren Eigenschaftsprofil gezielt einzustellen. Hierzu wurden in den letzten 40 Jahren eine Vielzahl von Methoden entwickelt, die im wesentlichen auf anionischen und kationischen Mechanismen beruhen (vgl. 0. . Webster in Science 1991, 251, Seiten 887 bis 893) .Controlled polymerization reactions open up the possibility of synthesizing polymers with a certain molecular structure, defined molecular weight and low polydispersity and thus to adjust their property profile in a targeted manner. For this purpose, a large number of methods have been developed over the past 40 years, which are essentially based on anionic and cationic mechanisms (cf. 0.. Webster in Science 1991, 251, pages 887 to 893).
Gegenüber den ionischen Polymerisationsvarianten haben radikalische Polymerisationsreaktionen den prinzipiellen Vorteil, daß sie mit einer größeren Anzahl kommerziell wichtiger Monomere durchführbar sind und darüber hinaus sowohl in Substanz, in Lösung, in Suspension und in Emulsion erfolgen können. Versuche, geeignete Katalysatoren für kontrollierte radikalische Polymerisationsreaktionen zu finden, schlugen jedoch lange Zeit fehl.Compared to the ionic polymerization variants, radical polymerization reactions have the basic advantage that they can be carried out with a larger number of commercially important monomers and, moreover, can be carried out both in bulk, in solution, in suspension and in emulsion. Attempts to find suitable catalysts for controlled radical polymerization reactions have failed for a long time.
Seit kurzem ist bekannt, daß N-Oxyl-Radikale zur Kontrolle radikalisch initiierter Polymerisationsreaktionen von ethylenisch ungesättigten Monomeren eingesetzt werden können. Es sei in diesem Zusammenhang beispielsweise auf die Schriften US-A 4 581 429, EP-A 735 052, WO 94/11412, US-A 5 322 912, US-A 5 412 047 und GB 1 124 009 verwiesen.It has recently become known that N-oxyl radicals can be used to control radical-initiated polymerization reactions of ethylenically unsaturated monomers. In this connection, reference is made, for example, to the documents US-A 4 581 429, EP-A 735 052, WO 94/11412, US-A 5 322 912, US-A 5 412 047 and GB 1 124 009.
Daß auch organische Metallkomplexe radikalische Polymerisations- rozesse zu kontrollieren vermögen, beschreiben Wayland et al . in J. Am. Chem. Soc. 1994, 116, Seiten 7943 bis 7944, am Beispiel der kontrollierten radikalischen Lösungspolymerisation von Acrylaten unter Verwendung spezieller Kobalt-Porphyrinkomplexe. Die US-A 5 312 871 offenbart die Verwendung eines Katalysatorsystems zur kontrollierten Polymerisation von ethylenisch ungesättigten Monomeren, bestehend aus einer Alkyl- oder Arylme- ta11Verbindung, einem organischen Liganden und einem stabilen Radikal .Wayland et al. Describe that organic metal complexes can also control radical polymerization processes. in J. Am. Chem. Soc. 1994, 116, pages 7943 to 7944, using the example of controlled radical solution polymerization of acrylates using special cobalt-porphyrin complexes. US Pat. No. 5,312,871 discloses the use of a catalyst system for the controlled polymerization of ethylenically unsaturated monomers, consisting of an alkyl or arylmeta11 compound, an organic ligand and a stable radical.
In der EP-A 841 346 werden spezielle Kobalt-, Rhodium- und Iridium-Komplexe zur Kontrolle radikalischer Polymerisationsreaktionen von ethylenisch ungesättigten Monomeren offenbart.EP-A 841 346 discloses special cobalt, rhodium and iridium complexes for controlling free-radical polymerization reactions of ethylenically unsaturated monomers.
In der Anmeldeschrift WO 87/03605 wird die Herstellung von oligo- meren Verbindungen offenbart. Die Oligomeren werden durch radikalische Polymerisation von ethylenisch ungesättigten Monome- ren unter Verwendung spezieller Übergangsmetallkatalysatoren her- gestellt. Die Herstellung wässriger Polymerisatdispersionen mittels radikalisch initiierter wässriger Emulsionspolymerisation werden jedoch nicht offenbart.The application WO 87/03605 discloses the preparation of oligomeric compounds. The oligomers are produced by radical polymerization of ethylenically unsaturated monomers using special transition metal catalysts. However, the preparation of aqueous polymer dispersions by means of free-radically initiated aqueous emulsion polymerization is not disclosed.
In Research Disclosure, December 1998, 416, Seiten 1595 bis 1604, wird die kontrollierende Wirkung spezieller Porphyrin-, Phthalo- cyanin- und Salen-Eisen-Komplexe bei der Lösungs- und Substanz - Polymerisation von Styrol beschrieben. Neben dem als Radikal - Starter eingesetzten Azobisisobutyronitril werden substituierte Alkylbromide als Polymerisationsinitiator verwendet. Die Porphy- rin-, Phthalocyanin- oder Salen-Eisen-Komplexe liegen dabei stets im molaren Unterschuß zu dem als radikalischen Polymerisationsinitator eingesetzten substituierten Alkylbromid vor. Radikalische wässrige Emulsionspolymerisationen werden nicht mit einbezogen.Research Disclosure, December 1998, 416, pages 1595 to 1604 describes the controlling effect of special porphyrin, phthalocyanine and salen-iron complexes in the solution and substance polymerization of styrene. In addition to the azobisisobutyronitrile used as radical initiator, substituted alkyl bromides are used as the polymerization initiator. The porphyryne, phthalocyanine or salen-iron complexes are always in molar deficiency to the substituted alkyl bromide used as a radical polymerization initiator. Radical aqueous emulsion polymerizations are not included.
In entsprechender Weise offenbart die EP-A 714 416 die Verwendung bestimmter Kobalt-Komplexe mit 4-zähnigen Stickstoffliganden zur Kontrolle radikalischer Polymerisationsreaktionen sowohl in Lösung als auch in Emulsion. Als Radikalstarter werden ausschließlich substituierte aliphatische Azoverbindungen einge- setzt.Correspondingly, EP-A 714 416 discloses the use of certain cobalt complexes with 4-toothed nitrogen ligands for controlling free-radical polymerization reactions both in solution and in emulsion. Only substituted aliphatic azo compounds are used as radical initiators.
Die US-A 5 763 548 offenbart ebenfalls ein Verfahren der kontrollierten radikalischen Polymerisation, bei dem die kontrollierende Wirkung von metallorganischen Verbindungen ausgeübt wird.US-A 5 763 548 also discloses a controlled radical polymerization process in which the controlling action of organometallic compounds is exerted.
In der WO 98/50436 wird die kontrollierende Wirkung spezieller Kobalt-Oxim/Borfluorid-Komplexe bei der radikalisch initiierten wässrigen Emulsionspolymerisation beschrieben. Charakteristisch an dem offenbarten Verfahren ist, daß neben den Monomeren zusätz- lieh hydrophobe Lösungsmittel, wie beispielsweise höhere Alkane oder Fettalkohole zur Aufnahme des Kobalt-Komplexes erforderlich sind.WO 98/50436 describes the controlling action of special cobalt-oxime / boron fluoride complexes in the free-radically initiated aqueous emulsion polymerization. A characteristic of the disclosed process is that, in addition to the monomers, there are also hydrophobic solvents, such as, for example, higher alkanes or fatty alcohols are required to absorb the cobalt complex.
Makino et al. offenbaren in Polymer Preprints Vol. 39, March 5 1998, Seiten 288 und 289 (Am. Chem. Soc; Polymer Chemistry Division) ein Verfahren der kontrollierten radikalischen wässrigen Emulsionspolymerisation von Methylmethacrylat . Als Polymerisationsinitiator wird 2-Bromisobutansäureethylester verwendet. Ferner erfolgt die Emulsionspolymerisation im Beisein eines gut wasser- 0 löslichen Kupfer- (I) -bispyridyl-Komplexes . Das molare Verhältnis des verwendeten Polymerisationsinitiators zum wasserlöslichen Kupfer- (I) -bispyridyl-Komplex beträgt 1 : 1. Als Dispergiermittel wird Natriumdodecylsulfat verwendet.Makino et al. in Polymer Preprints Vol. 39, March 5 1998, pages 288 and 289 (Am. Chem. Soc; Polymer Chemistry Division) disclose a process for the controlled free radical aqueous emulsion polymerization of methyl methacrylate. Ethyl 2-bromoisobutanoate is used as the polymerization initiator. Furthermore, the emulsion polymerization takes place in the presence of a readily water-soluble copper (I) bispyridyl complex. The molar ratio of the polymerization initiator used to the water-soluble copper (I) bispyridyl complex is 1: 1. Sodium dodecyl sulfate is used as the dispersant.
5 Gemäß Matyjaszewski et al . , Macromolecules 1998, 31, Seiten 5951 bis 5954 sind die seitens Makino et al. erzielten Ergebnisse unbefriedigend. Dies läge zum einen daran, daß der Kupfer- (I) -bispyridyl-Komplex eine zu hohe Wasserlöslichkeit aufweise und im übrigen die Kombination Cu2+/S02_ für eine kontrollierende Wir- 0 kung überhaupt nachteilig sei. Matyjaszewski et al. empfehlen daher, als Dispergiermittel nichtionische Polyethylenglycololeyle- ther und als metallorganische Verbindung wasserunlösliche Kupfer- (I) -dialkylbispyridyl-Komplexe zu verwenden.5 According to Matyjaszewski et al. , Macromolecules 1998, 31, pages 5951 to 5954 are the Makino et al. results unsatisfactory. On the one hand, this is due to the fact that the copper (I) bispyridyl complex has too high a solubility in water and, moreover, the combination Cu 2+ / S0 2_ is disadvantageous for a controlling effect. Matyjaszewski et al. therefore recommend using nonionic polyethylene glycol ether as a dispersing agent and water- insoluble copper (I) dialkyl bispyridyl complexes as an organometallic compound.
5 Aufgabe der vorliegenden Erfingung war es, angesichts des vorstehenden Standes der Technik ein Verfahren der kontrollierten radikalischen wässrigen Emulsionspolymerisation zur Verfügung zu stellen, bei dem andere metallorganische Verbindungen als bei den Verfahren des Standes der Technik die kontrollierende Wirkung 0 ausüben und das insbesondere auch im Beisein von Natriumdodecyl - sulfat als Dispergiermittel eine befriedigende Kontrolle bedingt, außerdem nicht das Beisein eines hydrophoben organischen Lösungsmittels und keine speziellen Polymerisationsinitiatoren erfordert. 55 In view of the above prior art, it was the object of the present invention to provide a process of controlled free-radical aqueous emulsion polymerization in which organometallic compounds other than the processes of the prior art exert the controlling effect 0, and in particular also in the presence of of sodium dodecyl sulfate as a dispersing agent requires satisfactory control, furthermore does not require the presence of a hydrophobic organic solvent and does not require any special polymerization initiators. 5
Demgemäß wird ein Verfahren der radikalisch initiierten wässrigen Emulsionspolymerisation zur Herstellung einer wässrigen Polymerisatdispersion zur Verfügung gestellt, bei dem wenigstens ein, wenigstens eine ethylenisch ungesättigte Gruppe aufweisendes 0 Monomer in wässrigem Medium dispers verteilt und mittels wenigstens eines radikalischen Polymerisationsinitiators im Beisein wenigstens einer metallorganischen Verbindung polymerisiert wird, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die wenigstens eine metall- organische Verbindung einerseits das nachfolgende Strukturmerkmal 5 der allgemeinen Formel I, mit:Accordingly, a method of free-radically initiated aqueous emulsion polymerization for the preparation of an aqueous polymer dispersion is provided, in which at least one monomer having at least one ethylenically unsaturated group is dispersed in an aqueous medium and polymerized in the presence of at least one organometallic compound by means of at least one free-radical polymerization initiator , which is characterized in that the at least one metal-organic compound on the one hand has the following structural feature 5 of the general formula I, With:
Me Metallion,Me metal ion,
= entweder eine kovalente Bindung oder eine ein- bis dreiatomige kovalente, überbrückende Kette, wobei die an die Glieder der Kette gebundenen Atome nicht mitgezählt werden und= either a covalent bond or a one to three atom covalent bridging chain, the atoms bound to the links of the chain are not counted and
= eine kovalente Bindung zu einem Nachbaratom, = a covalent bond to a neighboring atom,
aufweist und andererseits so beschaffen ist, daß bei einer Temperatur von 20 °C und einem Druck von 1 bar (absolut) ihre Löslichkeit entweder in saurem, basischem und/oder neutralem Wasser größer ist als ihre Löslichkeit in Styrol.has and on the other hand is such that at a temperature of 20 ° C and a pressure of 1 bar (absolute) their solubility in acidic, basic and / or neutral water is greater than their solubility in styrene.
Die Durchführung einer radikalisch initiierten wässrigen Errvul- sionspolymerisation von wenigstens eine ethylenisch ungesättigte Gruppe aufweisenden Monomeren ist vielfach vorbeschrieben und dem Fachmann daher hinreichend bekannt [vgl. z.B. Encyclopedia of Polymer Science and Engineering, Vol. 8, S. 659 ff. (1987); D.C. Blackley, in High Polymer Latices, Vol. 1, S. 35 ff. (1966); H. Warson, The Applications of Synthetic Resin Emulsions, S. 246 ff., Kapitel 5 (1972); D. Diederich, Chemie in unserer Zeit 24, S. 135 bis 142 (1990); Emulsion Polymerisation, Interscience Publishers, New York (1965); DE-A 40 03 422 und Dispersionen synthetischer Hochpolymerer, F. Hölscher, Springer-Verlag, Berlin (1969)] . Sie erfolgt üblicherweise so, daß man das wenigstens eine Monomere, häufig unter Mitverwendung von Dispergiermitteln, in wässrigem Medium dispers verteilt und mittels eines radikalischen Polymerisationsinitiators polymerisiert . Von dieser Verfahrensweise unterscheidet sich das erfindungsgemäße Verfahren lediglich durch ein zusätzliches Beisein wenigstens einer metall- organischen Verbindung, welche das Strukturmerkmal der allgemeinen Formel I aufweist.Carrying out a free-radically initiated aqueous emulsion polymerization of monomers having at least one ethylenically unsaturated group has been described many times and is therefore sufficiently known to the person skilled in the art [cf. e.g. Encyclopedia of Polymer Science and Engineering, Vol. 8, pp. 659 ff. (1987); DC Blackley, in High Polymer Latices, Vol. 1, pp. 35 ff. (1966); H. Warson, The Applications of Synthetic Resin Emulsions, pp. 246 ff., Chapter 5 (1972); D. Diederich, Chemistry in our time 24, pp. 135 to 142 (1990); Emulsion Polymerization, Interscience Publishers, New York (1965); DE-A 40 03 422 and dispersions of synthetic high polymers, F. Hölscher, Springer-Verlag, Berlin (1969)]. It is usually carried out in such a way that the at least one monomer, frequently with the use of dispersants, is dispersed in an aqueous medium and polymerized by means of a radical polymerization initiator. The method according to the invention differs from this procedure only in the additional presence of at least one metal organic compound which has the structural feature of the general formula I.
Als wenigstens eine ethylenisch ungesättigte Gruppe aufweisende Monomere kommen für das erfindungsgemäße Verfahren u.a. insbesondere in einfacher Weise radikalisch polymerisierbare Monomere in Betracht, wie beispielsweise Ethylen, vinyl - aromatische Monomere, wie Styrol, α-Methylstyrol, o-Chlorstyrol oder Vinyltoluole, Ester aus Vinylalkohol und 1 bis 18 C-Atome aufweisenden Monocarbonsäuren, wie Vinylacetat, Vinylpropionat, Vinyl-n-butyrat, Vinyllaurat und Vinylstearat, Ester aus vorzugsweise 3 bis 6 C-Atome aufweisenden α, ß-monoethylenisch ungesättigten Mono- und Dicarbonsäuren, wie insbesondere Acryl - säure, Methacrylsäure, Maleinsäure, Fumarsäure und Itaconsäure, mit im allgemeinen 1 bis 12, vorzugsweise 1 bis 8 und insbesondere 1 bis 4 C-Atome aufweisenden Alkanolen, wie besonders Acrylsäure- und Methacrylsäuremethyl-, -ethyl-, -n-butyl-, -iso- butyl und -2-ethylhexylester, Maleinsäuredimethylester oder Ma- leinsäure-di-n-butylester, Nitrile α, ß-monoethylenisch unge- sättigter Carbonsäuren, wie Acrylnitril sowie C_8-konjugierte Diene, wie 1,3-Butadien und Isopren. Die genannten Monomere bilden in der Regel die Hauptmonomeren, die, bezogen auf die Gesamtmenge der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren der radikalischen wässrigen Emulsionspolymerisation zu polymerisierenden Monomeren normalerweise einen Anteil von mehr als 50 Gew.- auf sich vereinen. In aller Regel weisen diese Monomeren in Wasser bei Normalbedingungen (25 °C, 1 bar) lediglich eine mäßige bis geringe Löslichkeit auf.Suitable monomers having at least one ethylenically unsaturated group for the process according to the invention are in particular, in a simple manner, radically polymerizable monomers, such as, for example, ethylene, vinyl-aromatic monomers, such as styrene, α-methylstyrene, o-chlorostyrene or vinyltoluenes, esters of vinyl alcohol and Monocarboxylic acids having 1 to 18 carbon atoms, such as vinyl acetate, vinyl propionate, vinyl n-butyrate, vinyl laurate and vinyl stearate, esters of α, β-monoethylenically unsaturated mono- and dicarboxylic acids, preferably 3 to 6 carbon atoms, such as, in particular, acrylic acid , Methacrylic acid, maleic acid, fumaric acid and itaconic acid, with alkanols generally having 1 to 12, preferably 1 to 8 and in particular 1 to 4 carbon atoms, such as, in particular, methyl, ethyl, n-butyl, acrylic acid and methacrylic acid, isobutyl and -2-ethylhexyl ester, maleic acid dimethyl ester or maleic acid di-n-butyl ester, nitriles α, β-monoethylenei sch of unsaturated carboxylic acids such as acrylonitrile, and C_ 8 conjugated dienes, such as 1,3-butadiene and isoprene. The monomers mentioned generally form the main monomers which, based on the total amount of the monomers to be polymerized by the free-radical aqueous emulsion polymerization process according to the invention, normally comprise a proportion of more than 50% by weight. As a rule, these monomers have only moderate to low solubility in water under normal conditions (25 ° C., 1 bar).
Monomere, die unter den vorgenannten Bedingungen eine erhöhte Wasserlöslichkeit aufweisen, sind beispielsweise α, ß-monoethylenisch ungesättigte Mono- und Dicarbonsäuren und deren Amide, wie z.B. Acrylsäure, Methacrylsäure, Maleinsäure, Fumarsäure, Itaconsäure, Acrylamid und Methacrylamid, ferner Vinyl- sulfonsäure und deren wasserlösliche Salze sowie N-Vinylpyrroli- don.Monomers which have an increased water solubility under the abovementioned conditions are, for example, α, β-monoethylenically unsaturated mono- and dicarboxylic acids and their amides, such as e.g. Acrylic acid, methacrylic acid, maleic acid, fumaric acid, itaconic acid, acrylamide and methacrylamide, also vinyl sulfonic acid and its water-soluble salts and N-vinyl pyrrolidone.
Im Normalfall werden die vorgenannten Monomeren lediglich als modifizierende Monomere in Mengen, bezogen auf die Gesamtmenge der zu polymerisierenden Monomeren, von weniger als 50 Gew.-%, in der Regel 0,5 bis 20 Gew.-%, vorzugsweise 1 bis 10 Gew.-% einpoly- merisiert.In the normal case, the abovementioned monomers are only used as modifying monomers in amounts, based on the total amount of the monomers to be polymerized, of less than 50% by weight, generally 0.5 to 20% by weight, preferably 1 to 10% by weight. -% polymerized.
Monomere, die üblicherweise die innere Festigkeit der Verfilmun- gen der wässrigen Polymerisatdispersionen erhöhen, weisen normalerweise wenigstens eine Epoxy-, Hydroxy-, N-Methylol- oder Carbonylgruppe, oder wenigstens zwei nicht konjugierte ethylenisch ungesättigte Doppelbindungen auf. Beispiele hierfür sind N-Alkylolamide von 3 bis 10 C-Atome aufweisenden α, ß-monoethylenisch ungesättigten Carbonsäuren, unter denen das N-Methy- lolacrylamid und das N-Methylolmethacrylamid ganz besonders bevorzugt sind sowie deren Ester mit 1 bis 4 C-Atomen aufweisenden Alkanolen. Daneben kommen auch zwei Vinylreste aufweisende Monomere, zwei Vinylidenreste aufweisende Monomere sowie zwei Alkenylreste aufweisende Monomere in Betracht. Besonders vorteilhaft sind dabei die Di-Ester zweiwertiger Alkohole mit α,ß-mono- ethylenisch ungesättigten Monocarbonsäuren unter denen die Acryl- und Methacrylsäure bevorzugt sind. Beispiele für derartige zwei nicht konjugierte ethylenisch ungesättigte Doppelbindungen aufweisende Monomere sind Alkylenglykoldiacrylate und -dimeth- acrylate wie Ethylenglykoldiacrylat, 1, 2-Propylenglykoldiacrylat, 1, 3-Propylenglykoldiacrylat, 1, 3-Butylenglykoldiacrylat, 1, 4-Butylenglykoldiacrylate und Ethylenglykoldimethacrylat, 1, 2-Propylenglykoldimethacrylat, 1, 3-Propylenglykoldimethacrylat, 1, 3-Butylenglykoldimethacrylat, 1, 4-Butylenglykoldimethacrylate sowie Divinylbenzol, Vinylmethacrylat, Vinylacrylat, Allylmeth- acrylat, Allylacrylat, Diallymaleat, Diallylfumarat, Methylenbis- acrylamid, Cyclopentadienylacrylat oder Triallylcyanurat . In diesem Zusammenhang von besonderer Bedeutung sind auch die Methacrylsäure- und Acrylsäure-Ci-Cg-Hydroxyalkylester wie n-Hydroxye- thyl-, n-Hydroxypropyl- oder n-Hydroxybutylacrylat und -meth- acrylat sowie Verbindungen, wie Diacetonacrylamid und Acetylacet - oxyethylacrylat bzw. -methacrylat . Die vorgenannten Monomeren werden im Fall von ausschließlich nach der Methode der radikalischen wässrigen Emulsionspolymerisation erzeugten wässrigen Polymerisatdispersionen, bezogen auf die Gesamtmenge der zu poly- merisierenden Monomeren, meist in Mengen von 0,5 bis 10 Gew.-% einpolymerisiert .Monomers which usually increase the internal strength of the films of the aqueous polymer dispersions normally have at least one epoxy, hydroxyl, N-methylol or carbonyl group, or at least two non-conjugated groups ethylenically unsaturated double bonds. Examples of these are N-alkylolamides of α, β-monoethylenically unsaturated carboxylic acids having 3 to 10 C atoms, among which the N-methylolacrylamide and the N-methylolmethacrylamide are very particularly preferred and their esters having 1 to 4 C atoms Alkanols. In addition, two monomers having vinyl radicals, two monomers having vinylidene radicals and two monomers having alkenyl radicals are also suitable. The di-esters of dihydric alcohols with α, β-mono-ethylenically unsaturated monocarboxylic acids, among which acrylic and methacrylic acid are preferred, are particularly advantageous. Examples of such monomers having two non-conjugated ethylenically unsaturated double bonds are alkylene glycol diacrylates and dimethacrylates such as ethylene glycol diacrylate, 1, 2-propylene glycol diacrylate, 1, 3-propylene glycol diacrylate, 1, 3-butylene glycol diacrylate and 1, 4-methylene diacrylate -Propylene glycol dimethacrylate, 1, 3-propylene glycol dimethacrylate, 1, 3-butylene glycol dimethacrylate, 1, 4-butylene glycol dimethacrylate as well as divinylbenzene, vinyl methacrylate, vinyl acrylate, allyl methacrylate, allylacrylate, diallymalate, diallyl bis-acrylate, diallyl bis-acrylate, diallyl bis-acrylate or diallyl bis-acrylate. Of particular importance in this context are the methacrylic acid and acrylic acid-Ci-Cg-hydroxyalkyl esters such as n-hydroxyethyl, n-hydroxypropyl or n-hydroxybutyl acrylate and methacrylate as well as compounds such as diacetone acrylamide and acetylacet - oxyethyl acrylate and . methacrylate. In the case of aqueous polymer dispersions produced exclusively by the free-radical aqueous emulsion polymerization method, the above-mentioned monomers, based on the total amount of the monomers to be polymerized, are generally copolymerized in amounts of from 0.5 to 10% by weight.
Das molare Verhältnis der zur radikalischen erfindungsgemäßen wässrigen Emulsionspolymerisation eingesetzten ethylenisch ungesättigten Monomeren zu der wenigstens einen metallorganischen Verbindung, welche das Strukturmerkmal der allgemeinen Formel I enthält, ist in der Regel > 1, im Normalfall > 10, oft > 100 und häufig > 1000.The molar ratio of the ethylenically unsaturated monomers used for the radical aqueous emulsion polymerization according to the invention to the at least one organometallic compound which contains the structural feature of the general formula I is generally> 1, in the normal case> 10, often> 100 and frequently> 1000.
Als radikalische Polymerisationsinitiatoren kommen für die erfindungsgemäße radikalische wässrige Emulsionpolymerisation alle diejenigen in Betracht, die in der Lage sind, eine radikalische wässrige Emulsionspolymerisation auszulösen, ohne dabei die wenigstens eine metallorganische Verbindung, welche das Strukturmerkmal I enthält, zu desaktivieren. Es kann sich dabei prinzipiell sowohl um Peroxide als auch um Azoverbindungen handeln. Selbstverständlich kommen auch Redoxinitiatorsysteme in Be- tracht. Um die radikalsiche wässrige Emulsionspolymerisation aus Sicht der gewünschten Eigenschaften sowie bezügliche einer hohen Wirtschaftlichkeit besonders effizient zu führen, ist die Verwendung von aliphatischen Azoverbindungen, wie beipielsweise Azobisisobutyronitril, als radikalischer Starter bevorzugt. Vorzugsweise beträgt die Menge des eingesetzten radikalischen Polymerisationsinitiators, bezogen auf die Gesamtmenge der zu polymerisierenden Monomeren, 0,1 bis 2 Gew.-%.Suitable radical polymerization initiators for the radical aqueous emulsion polymerization according to the invention are all those which are capable of initiating a radical aqueous emulsion polymerization without deactivating the at least one organometallic compound which contains the structural feature I. In principle, these can be both peroxides and azo compounds. Of course, redox initiator systems are also used. dress. In order to conduct the free radical aqueous emulsion polymerization particularly efficiently from the point of view of the desired properties and in terms of high economic efficiency, the use of aliphatic azo compounds, such as, for example, azobisisobutyronitrile, as the radical starter is preferred. The amount of the radical polymerization initiator used is preferably 0.1 to 2% by weight, based on the total amount of the monomers to be polymerized.
Die Art und Weise, in der der radikalilsche Polymerisationsinitiator im Verlauf der erfindungsgemäßen radikalischen wässrigen Emulsionspolymerisation dem Polymerisationsgefäß zugegeben wird, ist eher von untergeordneter Bedeutung. Der Polymerisationsinitiator kann sowohl vollständig in das Polymerisationsgefäß vorge- legt, als auch nach Maßgabe seines Verbrauchs im Verlauf der radikalischen wässrigen Emulsionspolymerisation kontinuierlich oder stufenweise zugesetzt werden. Im einzelnen hängt dies in an sich dem Fachmann bekannter Weise u.a. von der chemischen Natur des Polymerisationsinitiators, dem zu polymerisierenden Monome - rensystem und der Polymerisationstemperatur ab.The manner in which the free-radical polymerization initiator is added to the polymerization vessel in the course of the free-radical aqueous emulsion polymerization according to the invention is of minor importance. The polymerization initiator can either be completely introduced into the polymerization vessel or, depending on its consumption, can be added continuously or in stages in the course of the free-radical aqueous emulsion polymerization. In particular, this depends in a manner known per se to the person skilled in the art, inter alia on the chemical nature of the polymerization initiator, the monomer system to be polymerized and the polymerization temperature.
Eine unmittelbare Konsequenz der vorgenannten Tatsache ist, daß als Reaktionstemperatur für die erfindungsgemäße radikalische wässrige Emulsionspolymerisation der gesamte Bereich von 0 bis 150 °C in Betracht kommt, Temperaturen von 70 bis 120 °C, vorzugsweise 80 bis 100 °C und besonders bevorzugt > 85 bis 100 °C jedoch bevorzugt angewendet werden. Die erfindungsgemäße radikalische wässrige Emulsionspolymerisation kann bei einem Druck kleiner, gleich oder größer 1 bar (absolut) durchgeführt werden, so daß die Polymerisationstemperatur 100 °C übersteigen und bis zu 150 °C betragen kann. Vorzugsweise werden leichtflüchtige Monomere wie Ethylen, Butadien oder Vinylchlorid unter erhöhtem Druck polymerisiert. Dabei kann der Druck 1,2, 1,5, 2, 5, 10, 15 bar oder noch höhere Werte einnehmen. Werden Emulsionspolymerisatio- nen im Unterdruck durchgeführt, werden Drücke von 950 mbar, häufig von 900 mbar und oft 850 mbar (absolut) eingestellt. Vorteilhaft wird die radikalische wässrige Emuslionspolymerisation bei 1 bar (absolut) unter Inertgasatmosphäre, wie beispielsweise unter Stickstoff oder Argon durchgeführt.A direct consequence of the aforementioned fact is that the reaction temperature for the free radical aqueous emulsion polymerization according to the invention is the entire range from 0 to 150 ° C., temperatures from 70 to 120 ° C., preferably 80 to 100 ° C. and particularly preferably> 85 to 100 ° C, however, are preferably used. The free radical aqueous emulsion polymerization according to the invention can be carried out at a pressure of less than, equal to or greater than 1 bar (absolute), so that the polymerization temperature can exceed 100 ° C. and be up to 150 ° C. Volatile monomers such as ethylene, butadiene or vinyl chloride are preferably polymerized under elevated pressure. The pressure can be 1.2, 1.5, 2, 5, 10, 15 bar or even higher. If emulsion polymerizations are carried out under reduced pressure, pressures of 950 mbar, often 900 mbar and often 850 mbar (absolute) are set. The free radical aqueous emulsion polymerization is advantageously carried out at 1 bar (absolute) under an inert gas atmosphere, such as, for example, under nitrogen or argon.
Anstelle oder neben den oben genannten radikalischen Polymerisationsinitiatoren kann erfindungsgemäß vorteilhaft auch wenigstens eine Verbindung der allgemeinen Formel III als radikalischer Polymerisationsinitiator eingesetzt werden: R18 c χ ( I I I ) ,Instead of or in addition to the radical polymerization initiators mentioned above, at least one compound of the general formula III can advantageously also be used as radical polymerization initiator according to the invention: R 18 c χ (III),
R19R19
mit :With :
X = einem Element aus der Gruppe umfassend -Cl, -Br, -J, -OR20, mit R20 gleich Ci- bis C2o-Alkyl, in dem bis zu einem Drittel der H-Atome unabhängig voneinander durch -Cl, -Br und -J ersetzt sein können, -SR21, -SeR21, -OC(=0)R21, -OP(=0)R21, -OP(=0) (ORl)2, -OP(=0)ORl, -0N(R21)2, -SC(=S)N(R1)2, -SC(=S)R21, mit R21 gleich -Aryl oder Ci- bis C2o-Alkyl und im Fall von -ON(R21)2 die beiden Gruppen R21 mit dem sie tragenden N-Atom gegebenenfalls einen 5- oder 6-gliedrigen hetero- cyclischen Ring bilden, undX = an element from the group comprising -Cl, -Br, -J, -OR 20 , with R 20 equal to Ci- to C 2 o -alkyl, in which up to a third of the H atoms independently of one another by -Cl, -Br and -J can be replaced, -SR 21 , -SeR 21 , -OC (= 0) R 21 , -OP (= 0) R 21 , -OP (= 0) (ORl) 2 , -OP (= 0) ORl, -0N (R21) 2 , -SC (= S) N (R 1 ) 2 , -SC (= S) R 21 , with R 21 equal to -aryl or Ci- to C 2 o-alkyl and im In the case of -ON (R 21 ) 2, the two groups R 21 with the N atom carrying them optionally form a 5- or 6-membered heterocyclic ring, and
R17, R18, R19 = unabhängig voneinander -H, -Cl, -Br, -J, -C02H, -CN, -C02R21, Ci- bis C2o-Alkyl, das gegebenenfalls substituiert sein kann, C3- bis Cβ-Cycloalkyl, das gegebenenfalls substituiert sein kann, -Aryl, das gegebenenfalls substituiert sein kann, -Aralkyl, das gegebenenfalls substituiert sein kann oder Heterocyclyl, das gegebenenfalls substituiert sein kann.R 17 , R 18 , R 19 = independently of one another -H, -Cl, -Br, -J, -C0 2 H, -CN, -C0 2 R 21 , Ci to C 2 o-alkyl, which may be substituted can, C 3 - to Cβ-cycloalkyl, which may be optionally substituted, -aryl, which may be optionally substituted, -aralkyl, which may optionally be substituted, or heterocyclyl, which may optionally be substituted.
Werden als 'radikalische Polymerisationsinitiatoren Verbindungen der allgemeinen Formel III eingesetzt, sind Verbindungen mit X gleich -Cl, -Br und -J bevorzugt.If compounds of the general formula III are used as radical polymerization initiators, compounds with X equal -Cl, -Br and -J are preferred.
Das molare Verhältnis der wenigstens einen metallorganischen Ver- bindung, welche das Strukturmerkmal der allgemeinen Formel I enthält, zu dem wenigstens einen radikalischen Polymerisationsinitiator ist u.a. abhängig von den ethylenisch ungesättigten Monomeren, welche zur wässrigen Emulsionspolymerisation eingesetzt werden, der Größe und der Geometrie des Reaktionsbehälters sowie davon, ob eine Teil- oder die Gesamtmenge der ethylenisch ungesättigten Monomeren im wässrigen Reaktionsmedium vorgelegt und die Restmenge nach Maßgabe des Verbrauchs dem wässrigen Emulsionsmedium kontinuierlich oder diskontinuierlich zugeführt wird, welcher radikalischer Polymerisationinitiator und welche metall - organische Verbindung, welche das Strukturmerkmal der allgemeinen Formel I enthält, eingesetzt wird oder ob eine Teil- oder die Gesamtmenge der wenigstens einen metallorganischen Verbindung im wässrigen Reaktionsmedium vorgelegt und die Restmenge im Verlauf der Polymerisation kontinuierlich oder diskontinuierlich zugeführt wird. Ein günstiges molares Verhältnis der wenigstens einen metallorganischen Verbindung, welche das Strukturmerkmal der allgemeinen Formel I enthält, zu dem wenigstens einen radikalischen Polymerisationsinitiator kann vom Fachmann für das jeweilige System in leicht durchzuführenden Vorversuchen rasch ermittelt werden; es liegt üblicherweise im Bereich von 0,00001 zu 1 bis 10 zu 1, häufig im Bereich von 0,001 zu 1 bis 1 zu 1 und oft im Bereich von 0,05 zu 1 bis 0,5 zu 1. Werden ausschließlich radikalische Polymeristionsinitiatoren der allgemeinen Formel III verwendet, kann für die radikalische wässrige Emulsionspolymerisation die wenigstens eine metallorganische Verbindung, welche das Strukturmerkmal der allgemeinen Formel I enthält, im molaren Unterschuß eingesetzt werden.The molar ratio of the at least one organometallic compound which contains the structural feature of the general formula I to the at least one radical polymerization initiator depends, inter alia, on the ethylenically unsaturated monomers which are used for aqueous emulsion polymerization, the size and the geometry of the reaction container and whether a partial or the total amount of the ethylenically unsaturated monomers is placed in the aqueous reaction medium and the remaining amount is fed continuously or discontinuously to the aqueous emulsion medium depending on the consumption, which radical polymerization initiator and which metal-organic compound which have the structural feature of the general formula I contains, is used or whether part or all of the at least one organometallic compound in the submitted aqueous reaction medium and the remaining amount is fed continuously or batchwise in the course of the polymerization. A favorable molar ratio of the at least one organometallic compound, which contains the structural feature of the general formula I, to the at least one radical polymerization initiator can be quickly determined by the person skilled in the art for the respective system in easy-to-carry out preliminary tests; it is usually in the range from 0.00001 to 1 to 10 to 1, frequently in the range from 0.001 to 1 to 1 to 1 and often in the range from 0.05 to 1 to 0.5 to 1. Only radical polymerization initiators of the general type are used If formula III is used, the at least one organometallic compound which contains the structural feature of the general formula I can be used in molar deficiency for the free radical aqueous emulsion polymerization.
Üblicherweise werden im Rahmen der erfindungsgemäßen radikalischen wässrigen Emulsionspolymerisation Dispergiermittel mit- verwendet, die sowohl die Monomerentröpfchen als auch Polymerisatteilchen in der wässrigen Phase dispers verteilt halten und so die Stabilität der erzeugten wässrigen Polymerisat- dispersion gewährleisten. Als solche kommen sowohl die zur Durchführung von radikalischen wässrigen Emulsionspolymerisationen üblicherweise eingesetzten Schutzkolloide als auch Emulgatoren in Betracht.Usually, in the context of the radical aqueous emulsion polymerization according to the invention, dispersants are used which keep both the monomer droplets and polymer particles dispersed in the aqueous phase and thus ensure the stability of the aqueous polymer dispersion produced. Both the protective colloids usually used to carry out free-radical aqueous emulsion polymerizations and emulsifiers come into consideration as such.
Geeignete Schutzkolloide sind beispielsweise Polyvinylalkohole, Cellulosederivate oder Vinylpyrrolidon enthaltende Copolymeri- sate. Eine ausführliche Beschreibung weiterer geeigneter Schutz - kolloide findet sich in Houben-Weyl, Methoden der organischen Chemie, Band XIV/1, Makromolekulare Stoffe, Georg-Thieme-Verlag, Stuttgart, 1961, Seiten 411 bis 420. Selbstverständlich können auch Gemische aus Emulgatoren und/oder Schutzkolloiden verwendet werden. Vorzugsweise werden als Dispergiermittel ausschließlich Emulgatoren eingesetzt, deren relative Molekulargewichte im Unterschied zu den Schutzkolloiden üblicherweise unter 1000 liegen. Sie können sowohl anionischer, kationischer oder nichtionischer Natur sein. Selbstverständlich müssen im Falle der Verwendung von Gemischen grenzflächenaktiver Substanzen die Einzelkomponenten miteinander verträglich sein, was im Zweifelsfall an Hand weniger Vorversuche überprüft werden kann. Im allgemeinen sind anionische Emulgatoren untereinander und mit nichtionischen Emulgatoren verträglich. Desgleichen gilt auch für kationische Emulgatoren, während anionische und kationische Emulgatoren meistens nicht mit- einander verträglich sind. Gebräuchliche Emulgatoren sind z.B. ethoxilierte Mono-, Di- und Tri-Alkylphenole (EO-Grad: 3 bis 50, Alkylrest: C bis Cι ) , ethoxilierte Fettalkohole (EO-Grad: 3 bis 50; Alkylrest: C8 bis C36) sowie Alkalimetall- und Ammoniumsalze von Alkylsulfaten (Alkylrest: C8 bis Cι ) , von Schwefelsäurehalbestern ethoxylierter Alkanole (EO-Grad: 4 bis 30, Alkylrest: Cι bis Ciβ) und ethoxilierter Alkylphenole (EO-Grad: 3 bis 50, Alkylrest: C4 bis Cι ) , von Alkylsulfonsäuren (Alkylrest: Cι bis Cι8) und von Alkylarylsulfonsäuren (Alkylrest: C9 bis Cι8) . Weitere geeignete Emulgatoren finden sich in Houben-Weyl, Methoden der organischen Chemie, Band XIV/1, Makromolekulare Stoffe, Georg-Thie- me-Verlag, Stuttgart, 1961, Seiten 192 bis 208.Suitable protective colloids are, for example, polyvinyl alcohols, cellulose derivatives or copolymers containing vinyl pyrrolidone. A detailed description of other suitable protective colloids can be found in Houben-Weyl, Methods of Organic Chemistry, Volume XIV / 1, Macromolecular Substances, Georg-Thieme-Verlag, Stuttgart, 1961, pages 411 to 420. Of course, mixtures of emulsifiers and / or protective colloids are used. Preferably only emulsifiers are used as dispersants, the relative molecular weights of which, in contrast to the protective colloids, are usually below 1000. They can be anionic, cationic or nonionic in nature. Of course, if mixtures of surface-active substances are used, the individual components must be compatible with one another, which can be checked with a few preliminary tests if in doubt. In general, anionic emulsifiers are compatible with one another and with nonionic emulsifiers. The same applies to cationic emulsifiers, while anionic and cationic emulsifiers are usually not compatible with one another. Common emulsifiers are, for example, ethoxylated mono-, di- and tri-alkylphenols (EO grade: 3 to 50, alkyl radical: C to Cι), ethoxylated fatty alcohols (EO grade: 3 to 50; Alkyl radical: C 8 to C 36 ) and alkali metal and ammonium salts of alkyl sulfates (alkyl radical: C 8 to Cι), of sulfuric acid semiesters of ethoxylated alkanols (EO degree: 4 to 30, alkyl radical: Cι to Ciβ) and ethoxylated alkylphenols (EO degree : 3 to 50, alkyl radical: C 4 to Cι), of alkyl sulfonic acids (alkyl radical: Cι to Cι 8 ) and of alkylarylsulfonic acids (alkyl radical: C 9 to Cι 8 ). Further suitable emulsifiers can be found in Houben-Weyl, Methods of Organic Chemistry, Volume XIV / 1, Macromolecular Substances, Georg-Thieme-Verlag, Stuttgart, 1961, pages 192 to 208.
Als grenzflächenaktive Substanzen haben sich ferner Verbindungen der allgemeinen Formel IV,Also suitable as surface-active substances are compounds of the general formula IV,
worin R22 und R23 H-Atome oder C - bis C -Alkyl bedeuten und nicht gleichzeitig H-Atome sind, und A und B Alkalimetallionen und/oder Ammoniumionen sein können, erwiesen. In der allgemeinen Formel IV bedeuten R22 und R23 bevorzugt lineare oder verzweigte Alkylreste mit 6 bis 18 C-Atomen, insbesondere mit 6, 12 und 16 C-Atomen oder -H, wobei R22 und R23 nicht beide gleichzeitig H-Atome sind. A und B sind bevorzugt Natrium, Kalium oder Ammonium, wobei Natrium besonders bevorzugt ist. Besonders vorteilhaft sind Verbindungen IV, in denen A und B Natrium, R22 ein verzweigter Alkylrest mit 12 C-Atomen und R23 ein H-Atom oder R22 ist. Häufig werden technische Gemische verwendet, die einen Anteil von 50 bis 90 Gew.-% des monoalkylierten Produktes aufweisen, beispielsweise Dowfax® 2A1 (Warenzeichen der Dow Chemical Company) . Vorzugsweise werden die Verbindungen IV im erfindungsgemäßen Verfahren für sich und besonders bevorzugt im Gemisch mit ethoxylierten Fett- alkoholen (EO-Grad: 3 bis 50, Alkylrest: C8 bis C36) als wherein R 22 and R 23 are H atoms or C - to C alkyl and are not simultaneously H atoms, and A and B can be alkali metal ions and / or ammonium ions. In the general formula IV, R 22 and R 23 are preferably linear or branched alkyl radicals having 6 to 18 carbon atoms, in particular having 6, 12 and 16 carbon atoms or -H, where R 22 and R 23 are not both H atoms at the same time are. A and B are preferably sodium, potassium or ammonium, with sodium being particularly preferred. Compounds IV in which A and B are sodium, R 22 is a branched alkyl radical having 12 C atoms and R 23 is an H atom or R 22 are particularly advantageous. Industrial mixtures are used which have a share of 50 to 90 wt .-% of the monoalkylated product, for example Dowfax ® 2A1 (trademark of Dow Chemical Company). In the process according to the invention, the compounds IV are preferably used on their own and particularly preferably in a mixture with ethoxylated fatty alcohols (EO degree: 3 to 50, alkyl radical: C 8 to C 36 )
Dispergiermittel eingesetzt. Die Verbindungen IV sind allgemein bekannt, z.B. aus US-A 4 269 749, und im Handel erhältlich. In der Regel beträgt die Menge an eingesetztem Dispergiermittel 1 bis 3 Gew.-% bezogen auf die radikalisch zu polymerisierenden Mo- nomeren.Dispersant used. Compounds IV are well known, e.g. from US-A 4,269,749, and commercially available. As a rule, the amount of dispersant used is 1 to 3% by weight, based on the monomers to be polymerized by free radicals.
Selbstverständlich eignen sich die vorgenannten Dispergiermittel ganz generell zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Das erfindungsgemäße Verfahren umfaßt aber auch die Herstellung wässriger Polymerisatdispersionen von selbstemulgierenden Polymerisaten, bei denen Monomere, die ionische Gruppen aufweisen, auf- grund einer Abstoßung von Ladungen gleichen Vorzeichens die Stabilisierung bewirken.Of course, the aforementioned dispersants are generally suitable for carrying out the process according to the invention. However, the process according to the invention also comprises the preparation of aqueous polymer dispersions of self-emulsifying polymers in which monomers which have ionic groups cause stabilization due to the repulsion of charges of the same sign.
Bevorzugt werden für das erfindungsgemäße Verfahren anionische Dispergiermittel verwendet.Anionic dispersants are preferably used for the process according to the invention.
Im erfindungsgemäß vorliegenden radikalischen wässrigen Emul - sionspolymerisations-Verfahren wird die kontrollierende Wirkung dadurch erzielt, daß in der radikalischen wässrigen Emulsionspo- lymerisation die Monomeren im Beisein wenigstens einer metall - organischen Verbindung polymerisiert werden, welche das in der allgemeinen Formel I dargestellte Strukturmerkmal enthält. Eine gute kontrollierende Wirkung der wenigstens einen metall - organischen Verbindung weist sich dadurch aus, daß bei fort- schreitetendem Polymerisationsgrad, das zahlenmittlere Molekulargewicht (Mn) des aus dem wenigstens einen, wenigstens eine ethylenisch ungesättigte Gruppe aufweisenden Monomeren gebildeten Polymeren, linear mit dem Monomerenumsatz (U) zunimmt und dabei die in einem Diagramm, gebildet aus Mn (Ordinate) und gegebenem U (Abszisse) , dargestellte Gerade, durch den Koordinatenursprung (Mn und U gleich 0) verläuft und das gebildete Polymer darüber hinaus einen kleinen Polydispersitätswert, gebildet aus dem Quotienten aus gewichtsmittlerem Molekulargewicht (Mw) und Mn, aufweist.In the free radical aqueous emulsion polymerization process according to the invention, the controlling effect is achieved in that in the free radical aqueous emulsion polymerization the monomers are polymerized in the presence of at least one organometallic compound which contains the structural feature shown in general formula I. A good controlling effect of the at least one organometallic compound is evident from the fact that, as the degree of polymerization progresses, the number-average molecular weight (M n ) of the polymer formed from the at least one monomer having at least one ethylenically unsaturated group, linearly with the monomer conversion (U) increases and the straight line shown in a diagram, formed from M n (ordinate) and given U (abscissa), runs through the coordinate origin (M n and U equals 0) and the polymer formed also has a small polydispersity value, formed from the quotient of the weight average molecular weight (M w ) and M n .
Als geeignete, das Strukturmerkmal der allgemeinen Formel I enthaltende, wenigstens eine metallorganische Verbindung, werden Verbindungen der allgemeinen Formel II eingesetzt,Compounds of the general formula II are used as suitable at least one organometallic compound containing the structural feature of the general formula I,
mit:With:
Rl, R2, R3, R4 = unabhängig voneinander -H, -CO2M1, mit M1 gleich -H, Alkalimetall, Ammonium oder - (CH2CH2θ-)mM2, mit M2 gleich -H, Alkalimetall oder Ammonium und m gleich 1 bis 1000, -PO-3HM1, -P03M3M4, mit M3 und M4 unabhängig voneinander gleich Alkalimetall oder Ammonium, Ci- bis Cι2-Alkyl oder substituiertes Alkyl, in welchem bis zu vier H-Atome des Alkyl - restes durch -OM1, -SM1,-C0M1 -NH2, ein quarter - niertes Stickstoffatom, -S0M**- und/oder -OSO-3M1 ersetzt sind, oder -CH20- (CH2CH2θ-)mM2, außerdemR 1 , R 2 , R 3 , R 4 = independently of one another -H, -CO 2 M 1 , with M 1 equal to -H, alkali metal, ammonium or - (CH 2 CH 2 θ-) m M 2 , with M 2 equal to -H, alkali metal or ammonium and m is 1 to 1000, -PO- 3 HM 1 , -P0 3 M 3 M 4 , with M 3 and M 4 independently of one another the same alkali metal or ammonium, Ci- to Cι 2 alkyl or substituted alkyl, in which up to four H. Atoms of the alkyl radical are replaced by -OM 1 , -SM 1 , -C0M 1 -NH 2 , a quartered nitrogen atom, -S0M ** - and / or -OSO- 3 M 1 , or -CH 2 0 - (CH2CH 2 θ-) mM 2 , also
R1 und/oder R3 unabhängig von R2 und R4 -CN sein können, sowieR 1 and / or R 3 can be independent of R 2 and R 4 -CN, and
R2 und R4 gemeinsam mit den sie tragenden, durch eine kovalente Bindung direkt verbundenen C-Atomen unabhängig von R1 und R3 einen aliphatisch gesät - tigten, einen aliphatisch teilweise ungesättigten oder einen aromatisch gesättigten Ring bilden können, der zusätzlich 1 bis 3 Heteroatome, ausgewählt aus der Gruppe umfassend N, 0, S und P, enthalten kann, wobei die Anzahl der Ringatome 5 bis 10 beträgt, undR 2 and R 4 together with the C atoms that carry them and are directly connected by a covalent bond, independently of R 1 and R 3, form an aliphatically saturated, an aliphatically partially unsaturated or an aromatically saturated ring, which can additionally form 1 to 3 Heteroatoms, selected from the group comprising N, 0, S and P, may contain, wherein the number of ring atoms is 5 to 10, and
R5, R6, R7, R8 = unabhängig voneinander -H, -F, -Cl, -Br, -J,R 5 , R 6 , R 7 , R 8 = independently of one another -H, -F, -Cl, -Br, -J,
-N02, -CHO, -SM1, -OM1, -SO-jM1, -CO2M1, -CN, -SCN, -P03HMl, -P03M3M4, -OSO-3M1, -OP03HM---, -OP03M3M4, -NR10R1:L, mit R10 und R11 unabhängig voneinander gleich -H oder Cι~ bis C6-Alkyl, -SiR12R13R14, mit R12, R13 und R14 unabhängig voneinander gleich Ci- bis C6-Alkyl oder Q-.- bis C6-Alkoxy, -OR15, -SR15, -C02R15, -P03HR15, -P03R15R16, mit R15 und R16 unab- hängig voneinander gleich Ci- bis C3-Alkyl sowie-N0 2 , -CHO, -SM 1 , -OM 1 , -SO-jM 1 , -CO 2 M 1 , -CN, -SCN, -P0 3 HMl, -P0 3 M 3 M 4 , -OSO- 3 M 1 , -OP0 3 HM ---, -OP0 3 M 3 M 4 , -NR 10 R 1: L , with R 10 and R 11 independently of one another the same -H or Cι ~ to C 6 alkyl, -SiR 12 R 13 R 14 , with R 12 , R 13 and R 14, independently of one another, are the same as Ci- to C 6 -alkyl or Q -.- to C 6 -alkoxy, -OR 15 , -SR 15 , -C0 2 R 15 , - P0 3 HR 15 , -P0 3 R 15 R 16 , with R 15 and R 16 independently of one another the same as Ci- to C 3 -alkyl as well
C - bis Cδ-Alkyl, in welchem bis zu vier H-Atome des Alkylrestes durch -OM1, -SM1, -CO2M1, -NH2, ein quarternisiertes Stickstoffatom, -SO-jM1 und/oder -OS03Mi ersetzt sind, -CH20- (CH2CH20-)mM2, Ci- bis Cιo~Alkyl, in welchem wenigstens die Hälfte der C-C - to C δ alkyl, in which up to four H atoms of the alkyl radical by -OM 1 , -SM 1 , -CO 2 M 1 , -NH 2 , a quaternized nitrogen atom, -SO-jM 1 and / or - OS0 3 Mi are replaced, -CH 2 0- (CH 2 CH 2 0-) m M 2 , Ci- to Cιo ~ alkyl, in which at least half of the C-
Atome durch wenigstens einen Substituenten aus der Gruppe umfassend -OM1, -SM1, -CO2M1, -NH2, ein quarternisiertes Stickstoffatom, -SO-3M1 und -OS03M**- ersetzt sind, C - bis Cio-Alkenyl, in welchem bis zu drei H-Atome durch -OM1, -SM1, -CO2M1, -NH2, ein quarternisiertes Stickstoffatom, -SO-3M1 und/oder -OSO-3M1 ersetzt sind, außerdemAtoms are replaced by at least one substituent from the group comprising -OM 1 , -SM 1 , -CO 2 M 1 , -NH 2 , a quaternized nitrogen atom, -SO- 3 M 1 and -OS0 3 M ** -, C - to Cio-alkenyl, in which up to three H atoms by -OM 1 , -SM 1 , -CO 2 M 1 , -NH 2 , a quaternized nitrogen atom, -SO- 3 M 1 and / or -OSO- 3 M 1 are replaced, moreover
zwei der Reste R5, R6, R7 und R8, die von benach- harten C-Atomen getragen werden, gemeinsam mit den sie tragenden C-Atomen und unabhängig von den anderen Resten einen aliphatisch gesättigten, einen aliphatisch teilweise ungesättigten oder einen aromatisch gesättigten Ring bilden können, der zusätzlich 1 bis 3 Heteroatome, ausgewählt aus der Gruppe umfassend N, 0, S und P, enthalten kann, wobei die Anzahl der Ringatome 5 oder 6 beträgt, sowietwo of the radicals R 5 , R 6 , R 7 and R 8 , which are carried by neighboring C atoms, together with the C atoms carrying them and, independently of the other radicals, one aliphatically saturated, one aliphatic partially unsaturated or can form an aromatically saturated ring which may additionally contain 1 to 3 heteroatoms selected from the group comprising N, 0, S and P, the number of ring atoms being 5 or 6, and
die beiden Reste R7 und/oder die beiden Reste R8, jeweils mit den diese Reste tragenden C-Atomen, eine 5- oder 6-atomige kovalente, überbrückendethe two radicals R 7 and / or the two radicals R 8 , each with the C atoms bearing these radicals, are bridging a 5- or 6-atom covalent
Kette bilden können, wobei die an die Glieder der Kette gebundenen Atome nicht mitgezählt werden,Can form a chain, whereby the atoms bound to the links of the chain are not counted,
R9 = -H,R 9 = -H,
-.-.- = entweder eine kovalente Bindung oder eine bis zu dreiatomige kovalente, überbrückende Kette, wobei die an die Glieder der Kette gebundenen Atome nicht mitgezählt werden,-.-.- = either a covalent bond or a covalent, bridging chain of up to three atoms, the atoms bound to the links of the chain not being counted,
Me = Metallion,Me = metal ion,
L = Lewisbase undL = Lewis base and
p = 0, 1 oder 2.p = 0, 1 or 2.
Bevorzugte metallorganische Verbindungen der allgemeinen Formel II sind solche, in denen die die Reste R1 und R2 sowie R3 und R4 tragenden C-Atome direkt über eine kovalente Bindung miteinander verbunden sind und die Reste R1 bis R4 entweder H-Atome oder Bestandteil eines gegebenenfalls substituierten Benzolrings sind. Besonders bevorzugte metallorganische Verbindungen der allgemeinen Formel II sind solche, in denen darüber hinaus wenigstens einer der Reste R5 bis R8 eine OH-Gruppe ist. Speziell bevorzugte metallorganische Verbindungen der allgemeinen Formel II sind solche, in denen R7 eine OH-Gruppe ist. Insbesondere werden solche metallorganischen Verbindungen der allgemeinen Formel II bevorzugt, in denen die die Reste R1 und R2 sowie R3 und R4 tragenden C-Atome direkt über eine kovalente Bindung miteinander verbunden sind, die Reste R1 bis R4 entweder H-Atome oder mit den sie tragenden C-Atomen Bestandteil eines Benzolrings sind, R7 eine OH- Gruppe ist und die Reste R5, R6 und R8 H-Atome sind. Dabei wird die metallorganische Verbindung, in der R1 bis R4 H-Atome sind, als "Hydroxysalen-Komplex" bezeichnet. Sind R1 bis R4 dagegen mit den sie tragenden C-Atomen Bestandteil eines Benzolrings, wird die metallorganische Verbindung "Hydroxysaloph-Komplex" genannt. Ist R7 in beiden Fällen ebenfalls ein H-Atom, spricht man von "Sälen-" bzw. "Saloph-Komplexen" .Preferred organometallic compounds of the general formula II are those in which the C atoms carrying the radicals R 1 and R 2 and R 3 and R 4 are directly connected to one another via a covalent bond and the radicals R 1 to R 4 are either H atoms or are part of an optionally substituted benzene ring. Particularly preferred organometallic compounds of the general formula II are those in which at least one of the radicals R 5 to R 8 is also an OH group. Particularly preferred organometallic compounds of the general formula II are those in which R 7 is an OH group. In particular, those organometallic compounds of the general formula II are preferred in which the C atoms carrying the radicals R 1 and R 2 and R 3 and R 4 are directly connected to one another via a covalent bond, the radicals R 1 to R 4 are either H Atoms or with the C atoms carrying them are part of a benzene ring, R 7 is an OH group and the radicals R 5 , R 6 and R 8 are H atoms. The organometallic compound in which R 1 to R 4 are H atoms is referred to as the "hydroxysalen complex". If R 1 to R 4, on the other hand, are part of a benzene ring with the C atoms carrying them, the organometallic compound is called "hydroxysaloph complex". If R 7 is also an H atom in both cases, one speaks of "Sälen" or "Saloph complexes".
Me ist vorzugsweise ein Metallion, das reversibel in wenigstens zwei Oxidationsstufen auftreten kann. Me ist vorteilhaft aus der Gruppe umfassend Fe2+, Fe3+, Ru2+, Ru3+, Cr2+, Cr3+, Mo2+, Mo3+, W2+, W3+, Co2+, Co3+, Re2+, Re3+, V2+, V3+, Mn2+, Mn3+, Zr2+, Zr3+, Zr4+, Ti2+, Ti3+, Ti4+, Ce2+ und Ce3+ ausgewählt. Oft wird das Metallion aus der Gruppe umfassend Fe2+, Fe3+, Co2+, Co3+, Cr2+ und Cr3+ aus- gewählt. Häufig wird das Metallion mit der niedrigeren Oxidationsstufe eingesetzt.Me is preferably a metal ion that can reversibly occur in at least two oxidation states. Me is advantageous from the group comprising Fe 2+ , Fe 3+ , Ru 2+ , Ru 3+ , Cr 2+ , Cr 3+ , Mo 2+ , Mo 3+ , W 2+ , W 3+ , Co 2+ , Co 3+ , Re 2+ , Re 3+ , V 2+ , V 3+ , Mn 2+ , Mn 3+ , Zr 2+ , Zr 3+ , Zr 4+ , Ti 2+ , Ti 3+ , Ti 4+ , Ce 2+ and Ce 3+ selected. The metal ion is often selected from the group comprising Fe 2+ , Fe 3+ , Co 2+ , Co 3+ , Cr 2+ and Cr 3+ . The metal ion with the lower oxidation state is often used.
Als Lewisbasen L sind beispielsweise Wasser, Tetrahydrofuran, Dioxan, Pyridin, Ammoniak, primäre, sekunäre oder tertiäre aliphatische oder aromatische Amine, deren aliphatische oder aromatische Reste gegebenenfalls substituiert sein können sowie gegebenenfalls substituierte Trialkyl-, Trialkoxy-, Triaryl- und Triaryloxyphosphine geeignet. Abhängig vom Metallion Me, den Resten R1 bis R8 sowie den Verhältnissen während der radikalischen wässrigen Emulsionspolymerisation kann die Anzahl p der koordinierten Lewisbasen L gleich 0, 1 oder 2 betragen.Suitable Lewis bases L are, for example, water, tetrahydrofuran, dioxane, pyridine, ammonia, primary, secondary or tertiary aliphatic or aromatic amines, the aliphatic or aromatic radicals of which may be optionally substituted, and optionally substituted trialkyl, trialkoxy, triaryl and triaryloxyphosphines. Depending on the metal ion Me, the radicals R 1 to R 8 and the conditions during the free radical aqueous emulsion polymerization, the number p of the coordinated Lewis bases L can be 0, 1 or 2.
Die Synthesen der organometallischen Verbindungen der allgemeinen Formel II sind vielfach vorbeschrieben und dem Fachmann daher hinreichend bekannt [vgl. hierzu die Patentschriften EP-A 362 139 und JP 1 090 150 sowie Yang et al. in Hecheng Huaxue 1995, 3(1), Seiten 75 ff., Kasuaga et al. in Inorg. Chem. Acta 1989, 157, Seiten 267 ff., Spiratos et al. in Rev. Roum. Chim. 1980, 25, Seiten 1083 ff., Spiratos et al . in Rev. Roum. Chim. 1984, 29, Seiten 457 ff., Fullerton und Ahern in Tetrahedron Lett. 1976, Seiten 139 ff., Zelentsov und Somova in Zh. Obshch. Khim. 1974, 44(6), Seiten 1309 ff., Vitalini et al . in Macromolecules 1996, 29, Seiten 4478 ff., Gaber et al . in Egypt. J. Chem. 1992, 34, Seiten 107 ff., Kanbayashi et al . in J. Chromatogr. 1987, 386, Seiten 191 ff., Marcu et al. in Polym. Bull. 1986, 16(2-3), Seiten 103 ff., Dorutiu et al . in Stud. Univ. Babes-Bolyai, [Ser.] Chem. 1980, 25(2), Seiten 49 ff., Zelentsov und Somova in Zh. Neorg. Khim. 1973, 18(8) Seiten 2128 ff. sowie Mukherjee und Ray in J. Indian Chem. Soc. 1955, Seiten 604, 606 und 607]. Üblicher - weise wird dabei eine aromatische Hydroxycarbonylverbindung der allgemeinen Formel V mit einem Diamin der allgemeinen Formel VI nach folgendem Reaktionsschema zu einem Schiff 'sehen Basen-Reaktionsprodukt der allgemeinen Formel VII umgesetzt, das seinerseits mit dem Metallion praktisch quantitativ die metall - organische Verbindung der allgemeinen Formel II bildet: The syntheses of the organometallic compounds of the general formula II have been described many times before and are therefore sufficiently known to the person skilled in the art [cf. see the patents EP-A 362 139 and JP 1 090 150 and Yang et al. in Hecheng Huaxue 1995, 3 (1), pages 75 ff., Kasuaga et al. in Inorg. Chem. Acta 1989, 157, pages 267 ff., Spiratos et al. in Rev. Roum. Chim. 1980, 25, pages 1083 ff., Spiratos et al. in Rev. Roum. Chim. 1984, 29, pages 457 ff., Fullerton and Ahern in Tetrahedron Lett. 1976, pages 139 ff., Zelentsov and Somova in Zh. Obshch. Khim. 1974, 44 (6), pages 1309 ff., Vitalini et al. in Macromolecules 1996, 29, pages 4478 ff., Gaber et al. in Egypt. J. Chem. 1992, 34, pages 107 ff., Kanbayashi et al. in J. Chromatogr. 1987, 386, pages 191 ff., Marcu et al. in polym. Bull. 1986, 16 (2-3), pages 103 ff., Dorutiu et al. in Stud. Univ. Babes-Bolyai, [Ser.] Chem. 1980, 25 (2), pages 49 ff., Zelentsov and Somova in Zh. Neorg. Khim. 1973, 18 (8) pages 2128 ff. As well as Mukherjee and Ray in J. Indian Chem. Soc. 1955, pages 604, 606 and 607]. Usually - an aromatic hydroxycarbonyl compound of the general formula V is reacted with a diamine of the general formula VI according to the following reaction scheme to give a Schiff's base reaction product of the general formula VII, which in turn is virtually quantitatively the metal-organic compound of the general formula with the metal ion Formula II forms:
R7 R7 R 7 R 7
(V) (V)(V) (V)
(VII)(VII)
Metallorganische Verbindungen der allgemeinen Formel II sind bei einem Druck von 1 bar (absolut) und einer Temperatur von 20 °C in einem gewissen Umfang in Wasser und in organischen Lösungsmitteln sowie in olefinisch ungesättigten Monomeren, für die Styrol ein repräsentativer Vertreter ist, löslich. Ihre Löslichkeit in Wasser kann durch Zusatz von Basen oder Säuren signifikant beein- flußt werden. Erfindungsgemäß beansprucht wird die Verwendung von metallorganischen Verbindungen der allgemeinen Formel II, deren Löslichkeit unter den oben genannten Bedingungen entweder in 1000 g saurem, basischem und/oder neutralem Wasser größer ist als ihre Löslichkeit in 1000 g Styrol. Unter Löslichkeit wird in die- ser Schrift die maximale Menge an gelöster metallorganischer Verbindung der allgemeinen Formel II in Gramm pro 1000 g Lösungsmittel verstanden. Zur Bestimmung der Löslichkeit dieser metall - organischen Verbindungen sind insbesondere UV/VIS-spektroskopi - sehe Methoden geeignet.Organometallic compounds of the general formula II are to a certain extent soluble in water and in organic solvents and in olefinically unsaturated monomers for which styrene is a representative representative at a pressure of 1 bar (absolute) and a temperature of 20 ° C. Their solubility in water can be significantly influenced by adding bases or acids. According to the invention, the use of organometallic compounds of the general formula II is claimed, the solubility of which is greater under the above-mentioned conditions either in 1000 g of acidic, basic and / or neutral water than its solubility in 1000 g of styrene. In this document, solubility means the maximum amount of dissolved organometallic compound of the general formula II in grams per 1000 g of solvent. UV / VIS spectroscopic methods are particularly suitable for determining the solubility of these metal-organic compounds.
Erfindungsgemäß geeignete metallorganischen Verbindungen, welche das Strukturmerkmal der allgemeinen Formel I enthalten, weisen bei einem Druck von 1 bar (absolut) und einer Temperatur von 20 °C in saurem, basischem und/oder neutralem Wasser in der Regel eine Löslichkeit von < 100 g/1000 g, oft aber eine LöslichkeitOrganometallic compounds suitable according to the invention which contain the structural feature of the general formula I generally have a solubility of <100 g / at a pressure of 1 bar (absolute) and a temperature of 20 ° C. in acidic, basic and / or neutral water. 1000 g, but often a solubility
> 0,001 g/1000 g und häufig > 0,1 g/1000 g auf. In Styrol haben die genannten metallorganischen Verbindungen unter identischen Bedingungen in der Regel eine Löslichkeit < 1 g/1000 g, oft> 0.001 g / 1000 g and often> 0.1 g / 1000 g. In styrene, the organometallic compounds mentioned have identical ones Conditions usually a solubility <1 g / 1000 g, often
< 0,1 g/1000 g und häufig < 0,01 g/1000 g.<0.1 g / 1000 g and often <0.01 g / 1000 g.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann beispielsweise so ausgeübt werden, daß man entweder eine Teil- oder Gesamtmenge des benötigten Wassers, der benötigten wenigstens einen, das Strukturmerkmal der allgemeinen Formel I enthaltenden metallorganischen Verbindung, des wenigstens einen Polymerisationsinitiators, des gegebenenfalls wenigstens einen Emulgators, des gegebenenfalls ver- wendeten wenigstens einen Schutzkolloids und/oder des wenigstens einen, wenigstens eine ethylenisch ungesättigte Gruppe aufweisendes Monomeren sowie der gegebenenfalls weiteren üblichen Hilfsund Zusatzstoffe in einem Reaktionsbehälter vorlegt und den Inhalt des Reaktionsbehälters auf Reaktionstemperatur aufheizt. Bei dieser Temperatur werden unter Rühren die gegebenenfalls verbliebenen Restmengen des Wassers, der wenigstens einen, das Strukturmerkmal der allgemeinen Formel I enthaltenden metall - organischen Verbindung, des wenigstens einen Polymerisations - initiators, des gegebenenfalls wenigstens einen Emulgators, des gegebenenfalls verwendeten wenigstens einen Schutzkolloids und/ oder des wenigstens einen, wenigstens eine ethylenisch ungesättigte Gruppe aufweisenden Monomeren sowie der gegebenenfalls weiteren üblichen Hilfs- und Zusatzstoffe kontinuierlich oder diskontinuierlich zugesetzt und anschließend gegebenenfalls noch weiter auf Reaktionstemperatur gehalten.The process according to the invention can be carried out, for example, in such a way that either a partial or total amount of the water required, the at least one required, the organometallic compound containing the structural feature of the general formula I, the at least one polymerization initiator, the optionally at least one emulsifier, the optionally ver - submitted at least one protective colloid and / or the at least one monomer having at least one ethylenically unsaturated group and any other usual auxiliaries and additives in a reaction vessel and the contents of the reaction vessel are heated to the reaction temperature. At this temperature, the remaining amounts of water, the at least one organometallic compound containing the structural feature of the general formula I, the at least one polymerization initiator, the optionally at least one emulsifier, the optionally used at least one protective colloid and / or or of the at least one monomer having at least one ethylenically unsaturated group and any further customary auxiliaries and additives which are added continuously or discontinuously and then optionally kept further at the reaction temperature.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann aber auch so durchgeführt werden, daß man entweder eine Teil- oder die Gesamtmenge des benötigten Wassers, des gegebenenfalls wenigstens einen Emulgators, des gegebenenfalls verwendeten wenigstens einen Schutzkolloids und/oder des wenigstens einen, wenigstens eine ethylenisch ungesättigte Gruppe aufweisenden Monomeren sowie der gegebenenfalls weiteren üblichen Hilfs- und Zusatzstoffe und gegebenenfalls eine Teilmenge der wenigstens einen, das Strukturmerkmal der allge- meinen Formel I enthaltenden metallorganischen Verbindung und des wenigstens einen Polymerisationsinitiators in einem Reaktionsbehälter vorlegt und den Inhalt des Reaktionsbehälters auf Reaktionstemperatur aufheizt. Bei dieser Temperatur wird unter Rühren die Gesamt- oder die gegebenenfalls verbliebene Restmenge der we- nigstens einen, das Strukturmerkmal der allgemeinen Formel I enthaltenden metallorganischen Verbindung und des wenigstens einen Polymerisationsinitiators sowie die gegebenenfalls verbliebenen Restmengen des Wassers, des gegebenenfalls wenigstens einen Emulgators, des gegebenenfalls verwendeten wenigstens einen Schutzkolloids und/oder des wenigstens einen, wenigstens eine ethylenisch ungesättigte Gruppe aufweisenden Monomeren sowie der gegebenenfalls weiteren üblichen Hilfs- und Zusatzstoffe konti- nuierlich oder diskontinuierlich zugesetzt und anschließend gegebenenfalls weiter auf Reaktionstemperatur gehalten.However, the process according to the invention can also be carried out in such a way that either part or all of the water required, the optionally at least one emulsifier, the optionally used at least one protective colloid and / or the at least one monomer having at least one ethylenically unsaturated group and the optionally further customary auxiliaries and additives and, if appropriate, a subset of the at least one organometallic compound containing the structural feature of the general formula I and the at least one polymerization initiator are placed in a reaction vessel and the contents of the reaction vessel are heated to the reaction temperature. At this temperature, the total or any remaining amount of the at least one organometallic compound containing the structural feature of the general formula I and the at least one polymerization initiator, and any remaining amounts of water, optionally at least one emulsifier, and optionally used at least one protective colloid and / or the at least one monomer having at least one ethylenically unsaturated group and any other customary auxiliaries and additives added nuously or discontinuously and then optionally kept at the reaction temperature.
Auch ist es möglich, eine Polymersaat in einer Teil- oder der Gesamtmenge des benötigten Wassers, der wenigstens einen, das Strukturmerkmal der allgemeinen Formel I enthaltenden metall - organischen Verbindung, des wenigstens einen Polymerisations- initiators, des gegebenenfalls wenigstens einen Emulgators, des gegebenenfalls verwendeten wenigstens einen Schutzkolloids und/ oder der gegebenenfalls weiteren üblichen Hilfs- und Zusatzstoffe bei Reaktionstemperatur in einem Reaktionsbehälter vorzulegen. Die Gesamtmenge des wenigstens einen, wenigstens eine ethylenisch ungesättigte Gruppe aufweisenden Monomeren sowie die gegebenenfalls verbliebenen Restmengen des Wassers, der wenigstens einen, das Strukturmerkmal der allgemeinen Formel I enthaltenden metall - organischen Verbindung, des wenigstens einen Polymerisations - initiators, des gegebenenfalls wenigstens einen Emulgators, des gegebenenfalls verwendeten wenigstens einen Schutzkolloids und/ oder der gegebenenfalls weiteren üblichen Hilfs- und Zusatzstoffe werden der im Reaktionsbehälter bei Reaktionstemperatur vorliegenden Reaktionsmischung unter Rühren kontinuierlich oder diskontinuierlich zuzugeben und anschließend gegebenenfalls weiter auf Reaktionstemperatur gehalten.It is also possible to use a polymer seed in part or all of the amount of water required, the at least one organometallic compound containing the structural feature of the general formula I, the at least one polymerization initiator, the optionally at least one emulsifier, or the one used where appropriate to present at least one protective colloid and / or any further customary auxiliaries and additives at reaction temperature in a reaction container. The total amount of the at least one monomer having at least one ethylenically unsaturated group and any remaining amounts of water, the at least one organometallic compound containing the structural feature of the general formula I, the at least one polymerization initiator and, if appropriate, at least one emulsifier, the optionally used at least one protective colloid and / or the optionally further customary auxiliaries and additives are added to the reaction mixture present in the reaction vessel at the reaction temperature with stirring continuously or discontinuously and then optionally kept at the reaction temperature.
Bei dieser sogenannten Saatfahrweise ist es auch möglich, gegebenenfalls eine Teilmenge der wenigstens einen, das Strukturmerkmal der allgemeinen Formel I enthaltenden metallorganischen Verbindung und des wenigstens einen Polymerisationsinitiators mit in den Reaktionsbehälter vorzulegen und bei Reaktionstemperatur die Gesamt- bzw. die verbliebene Restmenge der wenigstens einen, das Strukturmerkmal der allgemeinen Formel I enthaltenden metall - organischen Verbindung und des wenigstens einen Polymerisations - initiators sowie die Gesamtmenge des wenigstens einen, wenigstens eine ethylenisch ungesättigte Gruppe aufweisenden Monomeren sowie die gegebenenfalls verbleibenden Restmengen des Wassers, des gegebenenfalls wenigstens einen Emulgators, des gegebenenfalls verwendeten wenigstens einen Schutzkolloids und/oder der gegebenenfalls weiteren üblichen Hilfs- und Zusatzstoffe unter Rühren kontinuierlich oder diskontinuierlich zuzugeben.In this so-called seed procedure, it is also possible, if appropriate, to introduce a partial amount of the at least one organometallic compound containing the structural feature of the general formula I and the at least one polymerization initiator into the reaction vessel and, at the reaction temperature, the total or the remaining amount of the at least one, the structural feature of the general formula I-containing metal-organic compound and the at least one polymerization initiator and the total amount of the at least one monomer having at least one ethylenically unsaturated group and any remaining amounts of water, optionally at least one emulsifier, of the at least one optionally used a protective colloid and / or the further customary auxiliaries and additives, if appropriate, are added continuously or discontinuously with stirring.
In den vorgenannten Verfahrensweisen kann aber auch neben oder anstelle der wenigstens einen, das Strukturmerkmal der allgemeinen Formel I enthaltenden metallorganischen Verbindung, wenigstens eine metallorganische Verbindung der allgemeinen Formel VIII eingesetzt werden, In addition to or instead of the at least one organometallic compound containing the structural feature of the general formula I, at least one organometallic compound of the general formula VIII can also be used in the abovementioned procedures.
15 worin Z eine Arylgruppe oder eine Ci- bis Cι2-Alkylgruppe ist und L und p die oben angegebenen Bedeutungen haben.15 wherein Z is an aryl group or a Ci- to -C 2 alkyl group and L and p have the meanings given above.
Metallorganische Verbindungen der allgemeinen Formel VIII unterscheiden sich von metallorganischen Verbingungen der allgemeinenOrganometallic compounds of the general formula VIII differ from organometallic compounds of the general
20 Formel II lediglich dadurch, daß das Metallion zusätzlich mit einer Alkyl- oder Arylgruppe verbunden ist. Die Bindung zwischen dem Metallion und der Alkyl- oder Arylgruppe ist thermisch labil. Bei Temperaturen, wie sie bei der erfindungsgemäßen radikalischen wässrigen Emulsionspolymerisation üblich sind (in typischer Weise20 Formula II only in that the metal ion is additionally connected to an alkyl or aryl group. The bond between the metal ion and the alkyl or aryl group is thermally labile. At temperatures as are usual in the radical aqueous emulsion polymerization according to the invention (in a typical manner
25 70 bis 120 °C) , wird die Bindung zwischen dem Metallion und der Alkyl- oder Arylgruppe thermisch gespalten und die metall - organische Verbindung der allgemeinen Formel II nach folgendem Reaktionsschema in situ gebildet:25 70 to 120 ° C), the bond between the metal ion and the alkyl or aryl group is thermally split and the metal - organic compound of general formula II is formed in situ according to the following reaction scheme:
(VIIi;(VIIi;
45 Metallorganische Verbindungen der allgemeinen Formel VIII sind in einfacher Weise aus den entsprechenden Halogeniden der allgemeinen Formel IX durch Umsetzung mit einem Grignard-Reagenz oder einer Alkyl- oder Aryllithium-Verbindung nach folgendem Reaktionsschema zugänglich:45 Organometallic compounds of the general formula VIII can be obtained in a simple manner from the corresponding halides of the general formula IX by reaction with a Grignard reagent or an alkyl or aryllithium compound according to the following reaction scheme:
(IX)(IX)
worin Hai -Cl, -Br oder -J und Z eine Arylgruppe oder eine C ~ bis Ci2-Alkylgruppe ist und L sowie p die oben angegebenen Bedeutungen haben.wherein Hai -Cl, -Br or -J and Z is an aryl group or a C ~ to Ci 2 alkyl group and L and p have the meanings given above.
Erfingungsgemäß wesentlich ist, daß sich das erfindungsgemäße Verfahren in vorteilhafter Weise zur Herstellung wässriger Polymerisatdispersionen von Blockpolymerisaten eignet. Dies ist in einfacher Weise dadurch möglich, daß man zunächst eineAccording to the invention, it is essential that the method according to the invention is advantageously suitable for the production of aqueous polymer dispersions of block polymers. This is possible in a simple manner that first one
Monomerensorte polymerisiert und anschließend die Polymerisation mit einer anderen Monomerensorte fortsetzt. Durch weitere Monomerenwechsel lassen sich auch Polyblöcke erzeugen.Polymerized monomer type and then continues the polymerization with another monomer type. Polyblocks can also be generated by further monomer changes.
Selbstverständlich können die nach Abschluß der Hauptpolymerisationsreaktion in der wässrigen Polymerisatdispersion verbliebenen Restmonomeren durch Dampf- und/oder Inertgasstrippung und/oder durch chemische Desodorierung, wie sie beispielsweise in den Schriften DE-A 4 419 518, EP-A 767 180 oder DE-A 3 834 734 be- schrieben sind, entfernt werden, ohne daß sich die Polymereigenschaften der wässrigen Polymerisatdispersion nachteilig verändern. Ferner ist von Bedeutung, daß die erfindungsgemäßen metall - organischen Verbindungen, welche das Strukturmerkmal der allgemeinen Formel I aufweisen, in der Regel die den wässrigen Polymerisatdispersionen üblicherweise als Konservierungsmittel zuzusetzenden Microbioeide in ihrer Wirkung nicht herabsetzen. Die wenigstens eine metallorganischen Verbindung, welche das Strukturmerkmal der allgemeinen Formel I aufweist, kann aus der erfindungsgemäß erhältlichen wässrigen Polymerisatdispersion bei Bedarf ebenfalls entfernt werden. Beispielsweise kann man dazu das disperse Polymerisat durch Zentrifugieren vom wässrigen Serum trennen, durch Zusatz von neutralem, saurem und/oder basischem. Wasser redispergieren, wieder Zentrifugieren etc. , wobei sich die wenigstens eine metallorganische Verbindung jeweils im Serum anreichert.Of course, the residual monomers remaining in the aqueous polymer dispersion after completion of the main polymerization reaction can be stripped by steam and / or inert gas and / or by chemical deodorization, as described, for example, in documents DE-A 4 419 518, EP-A 767 180 or DE-A 3 834 734 are removed without the polymer properties of the aqueous polymer dispersion being adversely affected. It is also important that the organometallic compounds according to the invention, which have the structural feature of the general formula I, generally do not reduce the effectiveness of the microbioids to be added to the aqueous polymer dispersions as preservatives. The at least one organometallic compound which has the structural feature of the general formula I can also be removed from the aqueous polymer dispersion obtainable according to the invention if necessary. For example, the disperse polymer can be separated from the aqueous serum by centrifugation, by adding neutral, acidic and / or basic. Redisperse water, centrifuge again, etc., the at least one organometallic compound accumulating in the serum.
Alternativ kann die wenigstens eine metallorganische Verbindung, welche das Strukturmerkmal der allgemeinen Formel I aufweist, aus der erfindungsgemäßen wässrigen Polymerisatdispersion auch durch Koagulation und mehrmaligem Waschen des koagulierten Polymerisats mit neutralem, saurem und/oder basischem Wasser abgetrennt werden.Alternatively, the at least one organometallic compound which has the structural feature of the general formula I can also be separated from the aqueous polymer dispersion according to the invention by coagulation and repeated washing of the coagulated polymer with neutral, acidic and / or basic water.
Wässrige Polymerisatdispersionen, die wenigstens eine metall - organische Verbindung, welche das Strukturmerkmal der allgemeinen Formel I aufweist, enthalten oder die nach dem beschriebenen er- fingungsgemäßen Verfahren hergestellt werden, eignen sich vorzüglich insbesondere zur Herstellung von Klebstoffen, wie beispielsweise Haftklebstoffen, Bauklebstoffen oder Industrieklebstoffen, Bindemitteln, wie beispielsweise für die Papierstreicherei, Dis- persionsfarben oder für Druckfarben und Drucklacke zum Bedrucken von Kunststofffolien, zur Herstellung von Vliesstoffen sowie zur Herstellung von Schutzschichten und Wasserdampfsperren, wie beispielsweise bei der Grundierung.Aqueous polymer dispersions which contain at least one metal-organic compound which has the structural feature of the general formula I or which are prepared by the process according to the invention described are particularly suitable for the production of adhesives, for example pressure-sensitive adhesives, construction adhesives or industrial adhesives, Binders, such as for paper coating, dispersion paints or for printing inks and varnishes for printing on plastic films, for the production of nonwovens and for the production of protective layers and water vapor barriers, such as for example in the primer.
BeispieleExamples
Allgemeine Bestimmung der Löslichkeit von metallorganischen Verbindungen der allgemeinen Formel II durch UV/VIS-Spektroskopie.General determination of the solubility of organometallic compounds of the general formula II by UV / VIS spectroscopy.
Bei 20 °C und 1 bar (absolut) wurde unter Rühren jeweils soviel der metallorganischen Verbindung der allgemeinen Formel II zu Wasser, das 0,5 Gew.-% an Natriumcarbonat [Na2C03] enthielt und zu Styrol zugegeben, bis diese mit der metallorganischen Verbindung gesättigt waren. Dabei nicht gelöste metallorganische Verbindung wurde über einen 0,2 μm-Filter abfiltriert.At 20.degree. C. and 1 bar (absolute), as much as possible of the organometallic compound of the general formula II was added to water, which contained 0.5% by weight of sodium carbonate [Na 2 CO 3 ] and to styrene until it was added the organometallic compound were saturated. The organometallic compound that was not dissolved was filtered off through a 0.2 μm filter.
Von jeder untersuchten metallorganischen Verbindung wurden darüber hinaus unter den oben genannten Bedingungen jeweils 4 Eich- lösungen in Wasser und in Styrol hergestellt, deren Konzentrationen (Gramm gelöste metallorganischer Verbindung pro 1000 g Wasser bzw. Styrol) unter den jeweiligen Löslichkeiten lagen und die genau bekannt waren.For each organometallic compound investigated, 4 calibration solutions in water and in styrene were also prepared under the conditions mentioned above, their concentrations (grams of dissolved organometallic compound per 1000 g Water or styrene) were below the respective solubilities and which were exactly known.
Durch UV/VIS-Absorptionsmessungen der so hergestellten Lösungen 5 mit einem UVIKON Spektrometer 922 konnten die jeweiligen UV/VIS- Absorptionen gemessen und daraus über das Beer-Lambert ' sche-Ge- setz die jeweiligen Löslichkeiten bestimmt werden.The respective UV / VIS absorptions could be measured by UV / VIS absorption measurements of the solutions 5 produced in this way with a UVIKON spectrometer 922, and the respective solubilities could be determined from this using the Beer-Lambert law.
Von folgenden metallorganischen Verbindungen der allgemeinen For- 0 mel II wurden beispielhaft die Löslichkeiten bestimmt:The solubilities of the following organometallic compounds of general formula II were determined by way of example:
Metallorganische VerLösungsmittel Löslichkeit bindung der allgemeinen 20 °C, 1 bar (absoin g pro 1000 gOrganometallic solvents Solubility Binding of the general 20 ° C, 1 bar (absoin g per 1000 g
Formel II lut) LösungsmittelFormula II (solvent)
15 Verbindung 115 Connection 1
R1 bis R8 gleich -H, Wasser < 0,005 die die Reste R1 bis R4 tragenden C-Atome sind Styrol 0,403 direkt über eine kovalente Bindung mit¬R 1 to R 8 are -H, water <0.005, the C atoms carrying the radicals R 1 to R 4 are styrene 0.403 directly via a covalent bond with
20 einander verknüpft, Me gleich Co2+ und p gleich 0 ("Salen-Ko- balt")20 linked to each other, Me is Co 2+ and p is 0 ("Salen-Cobalt")
Verbindun 2Connection 2
2525
Analog Verbindung 1, Wasser 0,630 jedoch R7 gleich -OHAnalogous to compound 1, water 0.630, but R 7 is -OH
( "Hydroxysalen-Kobalt" ) Styrol < 0,005("Hydroxysalen Cobalt") styrene <0.005
30 Verbindunσ 330 connection 3
R5 bis R8 gleich -H, Wasser < 0,005 die Reste R1 bis R4 sind gemeinsam mit den Styrol 0,958 sie tragenden C-AtomenR 5 to R 8 are -H, water <0.005, the radicals R 1 to R 4 together with the styrene 0.958 are C atoms
Bestandteil eines Ben¬Part of a Ben¬
35 zolrings, Me gleich Co2+ und p gleich 0 ("Saloph-Kobalt")35 zolrings, Me is Co 2+ and p is 0 ("Saloph cobalt")
Verbindunα 4Connection 4
40 Analog Verbindung 3 , Wasser 0,34040 Analog connection 3, water 0.340
^ \J jedoch R7 gleich -OH;^ \ J but R 7 is -OH;
( "Hydroxysaloph-Ko- Styrol < 0,005 balt")("Hydroxysaloph-co-styrene <0.005 balt")
45 Durchführung der kontrolliert radikalischen Emulsionspolymerisationen45 Carrying out the controlled radical emulsion polymerizations
1. Beispiel1st example
In einem 250 ml Dreihalskolben (analog Artikel-Nr. 614010 der Fa. Kimble Glass Inc., 537 Crystal Avenue, Vineland, New Jersey 08360, USA) , ausgerüstet mit einem Rückflußkühler und einem mechanischem Rührer, wurden unter Argonatmosphäre bei 20 °C und 1 bar (absolut) 110 g entionisiertes und Sauerstofffreies Wasser, 0,5 g Natriumdodecylsulfat, 0,2 g Natriumcarbonat und 44 mg N,N'- Bis- (2, 4-dihydroxybenzyliden) -1, 2-diaminobenzol (Hydroxysaloph; Verbindung der allgemeinen Formel VII, wobei die Reste R1 bis R4 gemeinsam mit den sie tragenden C-Atomen Bestandteil eines Ben- zolrings sind, R5, R6, R8 und R9 H-Atome sind und R7 eine OH- Gruppe ist) unter Rühren vorgelegt. Zu dieser Lösung gab man unter Rühren zuerst eine Lösung, hergestellt aus 3 g entionisiertem, Sauerstofffreiem Wasser und 36 mg Kobalt- (II) -acetat- tetrahydrat [Co(OAc)2 x 4 H20] und dann eine Lösung, hergestellt aus 180 mg Jodoform [HCJ3] und 10,3 g Sauerstofffreiem Styrol. Die gebildete wässrige Emulsion erhitzte man unter Lichtausschluß innerhalb 11 Minuten auf eine Reaktionstemperatur von 90 °C. Die danach in Abhängigkeit von der Zeit bestimmten Styrol-Umsätze sowie die zahlenmittleren Molekulargewichte der gebildeten Polymeren sind in Tabelle 1 angegeben. Eine graphische Darstellung der zahlenmittleren Molekulargewichte in Abhängigkeit vom Styrol-Um- satz ist in Figur 1 wiedergegeben. Die nach 330 Minuten bei einem Styrol-Umsatz von 36,8 Gew.-% gebildeten Polymeren wiesen einen Polydispersitätsindex von 2,7 und einen gewichtsmittleren Teilchendurchmesser von 618 nm auf.In a 250 ml three-necked flask (analogous to Article No. 614010 from Kimble Glass Inc., 537 Crystal Avenue, Vineland, New Jersey 08360, USA), equipped with a reflux condenser and a mechanical stirrer, were placed under an argon atmosphere at 20 ° C. and 1 bar (absolute) 110 g of deionized and oxygen-free water, 0.5 g of sodium dodecyl sulfate, 0.2 g of sodium carbonate and 44 mg of N, N'-bis (2,4-dihydroxybenzylidene) -1, 2-diaminobenzene (hydroxysalophane; compound of the general formula VII, where the radicals R 1 to R 4 together with the carbon atoms carrying them form part of a benzene ring, R 5 , R 6 , R 8 and R 9 are H atoms and R 7 is an OH group is) submitted with stirring. To this solution was first added, with stirring, a solution prepared from 3 g of deionized, oxygen-free water and 36 mg of cobalt (II) acetate tetrahydrate [Co (OAc) 2 × 4 H 2 O] and then a solution prepared from 180 mg iodoform [HCJ 3 ] and 10.3 g oxygen-free styrene. The aqueous emulsion formed was heated to a reaction temperature of 90 ° C. in the absence of light within 11 minutes. The styrene conversions then determined as a function of time and the number-average molecular weights of the polymers formed are given in Table 1. A graphic representation of the number average molecular weights as a function of the styrene conversion is shown in FIG. 1. The polymers formed after 330 minutes with a styrene conversion of 36.8% by weight had a polydispersity index of 2.7 and a weight-average particle diameter of 618 nm.
Tabelle 1: Abhängigkeit des Styrol-Umsatzes (U) und der zahlen- mittleren Molekulargewichte (Mn) der gebildeten Polymeren von der Zeit (t) t U in Minuten in Gew. -% in g/molTable 1: Dependence of the styrene conversion (U) and the number-average molecular weights (M n ) of the polymers formed on the time (t) t U in minutes in% by weight in g / mol
60 17,1 73060 17.1 730
200 28,3 1650200 28.3 1650
330 36,8 2300 Die Bestimmung des Monomeren-Umsatzes erfolgte allgemein nach folgender Formel:330 36.8 2300 The monomer conversion was generally determined using the following formula:
Monomeren-Umsatz (t) =Monomer conversion (t) =
Trockenrückstand (t) - Trockenrückstand (t = 0) Trockenrückstand (t = ∞) - Trockenrückstand (t = 0)Dry residue (t) - Dry residue (t = 0) Dry residue (t = ∞) - Dry residue (t = 0)
mitWith
Trockenrückstand (t gleich dem Trockenrückstand, der aus einer aliquoten Probe des Reaktionsansatzes, die zu dem Zeitpunkt genommen wurde, als der Reaktionsansatz gerade die Reaktionstemperatur erreichte, erhalten wurde, zurückgerechnet auf den Gesamtansatz ,Dry residue (t equal to the dry residue obtained from an aliquot of the reaction mixture taken at the time when the reaction mixture just reached the reaction temperature, calculated back to the total mixture,
Trockenrückstand (t) gleich dem Trockenrückstand, der aus einer aliquoten Probe des Reaktionsansatzes, die zum Zeitpunkt t aus dem Reaktionsansatz entnommen wurde, erhalten wurde, zurückgerechnet auf den Gesamt - ansatz,Dry residue (t) is the dry residue obtained from an aliquot of the reaction mixture, which was taken from the reaction mixture at time t, calculated back to the total mixture,
Trockenrückstand (t = ∞) : gleich dem Trockenrückstand, der erhalten würde, wenn das Monomer zu 100 % polymerisiert wäre. Rechnerisch ergibt sich dieser Trockenrückstand, indem zum Trockenrückstand (t = 0) die Gesamtmenge an Monomeren hinzuaddiert wird. Dry residue (t = ∞): equal to the dry residue that would be obtained if the monomer were 100% polymerized. This dry residue is calculated by adding the total amount of monomers to the dry residue (t = 0).
Der Trockenrückstand wurde generell bestimmt, indem die jeweilige aliquote Probe bei 60 °C und 1 mbar bis zur Gewichtskonstanz getrocknet wurde.The dry residue was generally determined by drying the respective aliquot sample at 60 ° C. and 1 mbar to constant weight.
5 Das jeweilige zahlenmittlere Molekulargewicht (Mn) und die Poly- dispersitätsindizes (Mw/Mn) der Polymeren bestimmte man durch Gel - permeationschromatographie. Hierzu wurde der jeweils erhaltene Trockenrückstand in wenig Tetrahydrofuran aufgenommen, bei 45 °C mittels einer Waters 600-Hochdruckpumpe über in Reihe geschaltete 10 KF-803L- und zwei KF-805L Shodex-Säulen geleitet und über Waters 410 Refraktometer- bzw. Waters 996 Photodioden-Detektoren analysiert. Die Auswertung erfolgte über eine Millenium Software.5 The respective number average molecular weight (M n ) and the polydispersity indices (M w / M n ) of the polymers were determined by gel permeation chromatography. For this purpose, the dry residue obtained was taken up in a little tetrahydrofuran, passed at 45 ° C using a Waters 600 high-pressure pump over 10 KF-803L and two KF-805L Shodex columns connected in series and over Waters 410 refractometer or Waters 996 photodiodes Detectors analyzed. The evaluation was carried out using a millennium software.
Die gewichtsmittleren Teilchendurchmesser wurden generell nach 15 der Lichtstreumethode mit AutoSizer Lo-C der Firma Malvern Instruments Ltd. bestimmt.The weight-average particle diameters were generally determined using the light scattering method using AutoSizer Lo-C from Malvern Instruments Ltd. certainly.
2. Beispiel2nd example
20 In einem 250 ml Dreihalskolben (analog Artikel-Nr. 614010 der Fa. Kimble Glass Inc.), ausgerüstet mit einem Rückflußkühler und einem mechanischem Rührer, wurden unter Argonatmosphäre bei 20 °C und 1 bar (absolut) 122 g entionisiertes und Sauerstofffreies Wasser, 1,6 g Natriumdodecylsulfat, 0,3 g Natriumcarbonat und20 122 g of deionized and oxygen-free water were placed in a 250 ml three-necked flask (similar to Article No. 614010 from Kimble Glass Inc.) equipped with a reflux condenser and a mechanical stirrer under an argon atmosphere at 20 ° C. and 1 bar (absolute) , 1.6 g sodium dodecyl sulfate, 0.3 g sodium carbonate and
25 62 mg Hydroxysaloph unter Rühren vorgelegt. Zu dieser Lösung gab man unter Rühren zuerst eine Lösung, hergestellt aus 3 g entionisiertem, Sauerstofffreiem Wasser und 42 mg Kobalt- (II) -acetat-te- trahydrat und dann eine Lösung, hergestellt aus 400 mg Jodoform und 19,8 g Sauerstofffreiem Styrol. Die gebildete wässrige Emul-25 62 mg of hydroxysalophone are added with stirring. To this solution was first added, with stirring, a solution made from 3 g of deionized, oxygen-free water and 42 mg of cobalt (II) acetate tetrahydrate and then a solution made from 400 mg of iodoform and 19.8 g of oxygen-free styrene . The aqueous emulsion formed
30 sion erhitzte man unter Lichtausschluß innerhalb 11 Minuten auf eine Reaktionstemperatur von 95 °C. Die danach in Abhängigkeit von der Zeit bestimmten Styrol-Umsätze sowie die zahlenmittleren Molekulargewichte der gebildeten Polymeren sind in Tabelle 2 angegeben. Eine graphische Darstellung der zahlenmittleren Molekular -30 sion was heated to the reaction temperature of 95 ° C. in the absence of light within 11 minutes. The styrene conversions then determined as a function of time and the number-average molecular weights of the polymers formed are given in Table 2. A graphical representation of the number average molecular
35 gewichte der gebildeten Polymeren in Abhängigkeit des Styrol-Um- satzes ist in Figur 2 wiedergegeben. Die nach 720 Minuten bei einem Styrol-Umsatz von 76,5 Gew.-% gebildeten Polymeren wiesen einen Polydispersitätsindex von 1,6 und einen gewichtsmittleren Teilchendurchmesser von 102 nm auf.35 weights of the polymers formed depending on the styrene conversion is shown in Figure 2. The polymers formed after 720 minutes with a styrene conversion of 76.5% by weight had a polydispersity index of 1.6 and a weight-average particle diameter of 102 nm.
4040
45 Tabelle 2: Abhängigkeit des Styrol-Umsatzes (U) und der zahlenmittleren Molekulargewichte (Mn) der gebildeten Polymeren von der Zeit (t)45 Table 2: Dependence of the styrene conversion (U) and the number average molecular weights (M n ) of the polymers formed on the time (t)
t U Mn in Minuten in Gew . - % in g/molt UM n in minutes in wt. -% in g / mol
15 8,8 700 0 55 12,5 90015 8.8 700 0 55 12.5 900
95 15,2 100095 15.2 1000
210 38,5 2850210 38.5 2850
320 53,8 4250320 53.8 4250
720 76,5 4800 5720 76.5 4800 5
3. Beispiel3rd example
In einem 250 ml Dreihalskolben (analog Artikel-Nr. 614010 der Fa. 0 Kimble Glass Inc.), ausgerüstet mit einem Rückflußkühler und einem mechanischem Rührer, wurden unter Argonatmosphäre bei 20 °C und 1 bar (absolut) 121 g entionisiertes und Sauerstofffreies Wasser, 1,7 g Natriumdodecylsulfat, 0,3 g Natriumcarbonat und 62 mg Hydroxysaloph unter Rühren vorgelegt. Zu dieser Lösung gab 5 man unter Rühren zuerst eine Lösung, hergestellt aus 3 g entionisiertem, Sauerstofffreiem Wasser und 42 mg Kobalt- (II) -acetat-te- trahydrat und dann eine Lösung, hergestellt aus 400 mg Jodoform und 11,7 g Sauerstofffreiem Methylmethacrylat (MMA) . Die gebildete wässrige Emulsion erhitzte man unter Lichtausschluß inner- " halb 11 Minuten auf eine Reaktionstemperatur von 80 °C. Die danach in Abhängigkeit von der Zeit bestimmten MMA-Umsätze und die zahlenmittleren Molekulargewichte der gebildeten Polymeren sind121 g of deionized and oxygen-free water were placed in a 250 ml three-necked flask (similar to Article No. 614010 from 0 Kimble Glass Inc.) equipped with a reflux condenser and a mechanical stirrer under an argon atmosphere at 20 ° C. and 1 bar (absolute) , 1.7 g of sodium dodecyl sulfate, 0.3 g of sodium carbonate and 62 mg of hydroxysalophone with stirring. To this solution was first added, with stirring, a solution made from 3 g of deionized, oxygen-free water and 42 mg of cobalt (II) acetate tetrahydrate and then a solution made from 400 mg of iodoform and 11.7 g of oxygen-free Methyl methacrylate (MMA). The aqueous emulsion formed was heated to the reaction temperature of 80 ° C. in the absence of light within 11 minutes. The MMA conversions then determined as a function of time and the number-average molecular weights of the polymers formed
55
00
5 in Tabelle 3 angegeben. Eine graphische Darstellung der zahlenmittleren Molekulargewichte der gebildeten Polymeren in Abhängigkeit des MMA-Umsatzes ist in Figur 3 wiedergegeben. Die nach 5 355 Minuten bei einem MMA-Umsatz von 92,8 Gew.-% gebildeten Polymeren wiesen einen Polydispersitätsindex von 2,1 und einen gewichtsmittleren Teilchendurchmesser von 77 nm auf.5 given in Table 3. A graphic representation of the number average molecular weights of the polymers formed as a function of the MMA conversion is shown in FIG. 3. The polymers formed after 5 355 minutes with an MMA conversion of 92.8% by weight had a polydispersity index of 2.1 and a weight-average particle diameter of 77 nm.
Tabelle 3: Abhängigkeit des MMA-Umsatzes (U) und der zahlen- 0 mittleren Molekulargewichte (Mn) der gebildeten Polymeren von der Zeit (t) t U Mn in Minuten in Gew. -% in g/molTable 3: Dependence of the MMA conversion (U) and the number-average molecular weights (M n ) of the polymers formed on the time (t) t UM n in minutes in% by weight in g / mol
105 67,2 8500 5 180 83,5 11600 355 92,8 12700105 67.2 8500 5 180 83.5 11600 355 92.8 12700
0 4. Beispiel0 4th example
In einem 250 ml Dreihalskolben (analog Artikel-Nr. 614010 der Fa. Kimble Glass Inc.), ausgerüstet mit einem Rückflußkühler und einem mechanischem Rührer, wurden unter Argonatmosphäre bei 20 °C 5 und 1 bar (absolut) 158 g entionisiertes und Sauerstofffreies Wasser, 1,0 g Natriumdodecylsulfat, 0,3 g Natriumcarbonat und 52 mg Hydroxysaloph unter Rühren vorgelegt. Zu dieser Lösung gab man unter Rühren zuerst eine Lösung, hergestellt aus 3 g entionisiertem, Sauerstofffreiem Wasser und 42 mg Kobalt- (II) -acetat-te- 0 trahydrat und dann eine Lösung, hergestellt aus 270 mg 1-Jod- ethylacetat und 12,7 g Sauerstofffreiem MMA. Die gebildete wässrige Emulsion erhitzte man unter Lichtausschluß innerhalb 11 Mi-158 g of deionized and oxygen-free water were placed in a 250 ml three-necked flask (similar to Article No. 614010 from Kimble Glass Inc.) equipped with a reflux condenser and a mechanical stirrer under an argon atmosphere at 20 ° C. and 5 bar (absolute) , 1.0 g of sodium dodecyl sulfate, 0.3 g of sodium carbonate and 52 mg of hydroxysalophone with stirring. A solution, prepared from 3 g of deionized, oxygen-free water and 42 mg of cobalt (II) acetate tetrahydrate, and then a solution, prepared from 270 mg of 1-iodoethyl acetate and 12, were first added to this solution with stirring , 7 g of oxygen-free MMA. The aqueous emulsion formed was heated in the absence of light within 11 minutes.
55
00
5 nuten auf eine Reaktionstemperatur von 80 °C. Die danach in Abhängigkeit von der Zeit bestimmten MMA-Umsätze und die zahlenmittleren Molekulargewichte der gebildeten Polymeren sind in Ta- belle 4 angegeben. Eine graphische Darstellung der zahlenmittleren Molekulargewichte der gebildeten Polymeren in Abhängigkeit des MMA-Umsatzes ist in Figur 4 wiedergegeben. Die nach 60 Minuten bei einem MMA-Umsatz von 25,2 Gew.-% erhaltenen Polymeren wiesen einen Polydispersitätsindex von 1,8 auf.5 grooved to a reaction temperature of 80 ° C. The MMA conversions then determined as a function of time and the number-average molecular weights of the polymers formed are given in Table 4. A graphic representation of the number average molecular weights of the polymers formed as a function of the MMA conversion is shown in FIG. 4. The polymers obtained after 60 minutes with an MMA conversion of 25.2% by weight had a polydispersity index of 1.8.
Tabelle 4: Abhängigkeit des MMA-Umsatzes (U) und der zahlenmittleren Molekulargewichte (Mn) der gebildeten Polymeren von der Zeit (t) t U Mn in Minuten in Gew Ϊ in g/molTable 4: Dependence of the MMA conversion (U) and the number average molecular weights (M n ) of the polymers formed on the time (t) t UM n in minutes in wt in g / mol
10 14 , 3 2110010 14, 3 21100
25 21 , 7 2600025 21, 7 26000
60 25 , 2 3330060 25, 2 33300
5. Beispiel5th example
In einem 250 ml Dreihalskolben (analog Artikel-Nr. 614010 der Fa. Kimble Glass Inc.), ausgerüstet mit einem Rückflußkühler und einem mechanischem Rührer, wurden unter Argonatmosphäre bei 20 °C und 1 bar (absolut) 160 g entionisiertes und Sauerstofffreies Wasser, 1,0 g Natriumdodecylsulfat, 0,1 g Natriumcarbonat und 94 mg Hydroxysaloph unter Rühren vorgelegt. Zu dieser Lösung gab man unter Rühren zuerst eine Lösung, hergestellt aus 3 g entionisiertem, Sauerstofffreiem Wasser und 65 mg Trichromdihydroxyhep- taacetat [Cr3 (OH) 2 (OAc) ] und dann eine Lösung, hergestellt aus 400 mg Jodoform und 12,0 g Sauerstofffreiem MMA. Die gebildete 160 g of deionized and oxygen-free water were placed in a 250 ml three-necked flask (similar to Article No. 614010 from Kimble Glass Inc.) equipped with a reflux condenser and a mechanical stirrer under an argon atmosphere at 20 ° C. and 1 bar (absolute). 1.0 g of sodium dodecyl sulfate, 0.1 g of sodium carbonate and 94 mg of hydroxysalophone are introduced with stirring. To this solution was first added, with stirring, a solution prepared from 3 g of deionized, oxygen-free water and 65 mg of trichrome dihydroxyheptacetate [Cr 3 (OH) 2 (OAc)] and then a solution prepared from 400 mg of iodoform and 12.0 g Oxygen-free MMA. The educated
wässrige Emulsion erhitzte man unter Lichtausschluß innerhalb 11 Minuten auf eine Reaktionstemperatur von 80 °C. Die danach in Abhängigkeit von der Zeit bestimmten MMA-Umsätze und die zahlen- mittleren Molekulargewichte sind in Tabelle 5 angegeben. Eine graphische Darstellung der zahlenmittleren Molekulargewichte der gebildeten Polymeren in Abhängigkeit des MMA-Umsatzes ist in Figur 5 wiedergegeben. Die nach 150 Minuten gebildeten Polymeren wiesen einen Polymerdispersitätsindex von 2,4 und einen gewichts- mittleren Teilchendurchmesser von 150 nm auf.aqueous emulsion was heated to the reaction temperature of 80 ° C. in the absence of light within 11 minutes. The MMA conversions determined as a function of time and the number-average molecular weights are given in Table 5. A graphic representation of the number average molecular weights of the polymers formed as a function of the MMA conversion is shown in FIG. 5. The polymers formed after 150 minutes had a polymer dispersity index of 2.4 and a weight-average particle diameter of 150 nm.
Tabelle 5: Abhängigkeit des MMA-Umsatzes (U) und der zahlenmittleren Molekulargewichte (Mn) der gebildeten Polymeren von der Zeit (t) t U Mn in Minuten in Gew. in g/molTable 5: Dependence of the MMA conversion (U) and the number average molecular weights (M n ) of the polymers formed on the time (t) t UM n in minutes in wt. In g / mol
10 22,0 550010 22.0 5500
50 40,5 750050 40.5 7500
70 44,9 780070 44.9 7800
150 52,5 7900150 52.5 7900
6. Beispiel6th example
In einem 250 ml Dreihalskolben (analog Artikel-Nr. 614010 der Fa. Kimble Glass Inc.), ausgerüstet mit einem Rückflußkühler und einem mechanischem Rührer, wurden unter Argonatmosphäre bei 20 °C und 1 bar (absolut) 128 g entionisiertes und Sauerstofffreies Wasser, 0,8 Natriumdodecylsulfat, 0,3 g Natriumcarbonat und 45 mg N, N' -Bis- (2, 4-dihydroxybenzyliden) -1, 2-diaminoethan (Hydroxysa- len; Verbindung der allgemeinen Formel VII, wobei die Reste R1 bis R6 sowie R8 und R9 H-Atome sind und R7 eine OH-Gruppe ist und die die Reste R1 bis R4 tragenden C-Atome direkt über eine kovalente In a 250 ml three-necked flask (similar to Article No. 614010 from Kimble Glass Inc.), equipped with a reflux condenser and a mechanical stirrer, 128 g of deionized and oxygen-free water were placed under an argon atmosphere at 20 ° C. and 1 bar (absolute). 0.8 sodium dodecyl sulfate, 0.3 g sodium carbonate and 45 mg N, N'-bis (2, 4-dihydroxybenzylidene) -1, 2-diaminoethane (hydroxysalen; compound of the general formula VII, where the radicals R 1 to R 6 as well as R 8 and R 9 are H atoms and R 7 is an OH group and the C atoms carrying the radicals R 1 to R 4 directly via a covalent one
Bindung miteinander verknüpft sind) unter Rühren vorgelegt. Zu dieser Lösung gab man unter Rühren zuerst eine Lösung, hergestellt aus 3 g entionisiertem, Sauerstofffreiem Wasser und 38 mg Kobalt- (II) -acetat-tetrahydrat und dann eine Lösung, hergestellt 5 aus 300 mg Jodoform und 11,0 g Sauerstofffreiem Styrol. Die gebildete wässrige Emulsion erhitzte man unter Lichtausschluß innerhalb 11 Minuten auf eine Reaktionstemperatur von 90 °C. Nach 520 Minuten wurde eine Monomer-Umsatz von 52 Gew.-% erzielt. Die dabei gebildeten Polymeren wiesen ein zahlenmittleres Molekular- 10 gewicht von 32000 g/mol, einen gewichtsmittleren Teilchendurchmesser von 267 nm sowie einen Polydispersitätsindex von 2,0 auf.Are linked together) submitted with stirring. To this solution was added first a solution made from 3 g of deionized, oxygen-free water and 38 mg of cobalt (II) acetate tetrahydrate, and then a solution made from 300 mg of iodoform and 11.0 g of oxygen-free styrene. The aqueous emulsion formed was heated to a reaction temperature of 90 ° C. in the absence of light within 11 minutes. After 520 minutes, a monomer conversion of 52% by weight was achieved. The polymers formed had a number average molecular weight of 32000 g / mol, a weight average particle diameter of 267 nm and a polydispersity index of 2.0.
1. Vergleichsbeispiel1. Comparative example
15 In einem 250 ml Dreihalskolben (analog Artikel-Nr. 614010 der Fa. Kimble Glass Inc.), ausgerüstet mit einem Rückflußkühler und einem mechanischem Rührer, wurden unter Argonatmosphäre bei 20 °C und 1 bar (absolut) 108 g entionisiertes und Sauerstofffreies Wasser, 1,0 g Natriumdodecylsulfat, 0,3 g Natriumcarbonat und15 108 g of deionized and oxygen-free water were placed in a 250 ml three-necked flask (similar to Article No. 614010 from Kimble Glass Inc.) equipped with a reflux condenser and a mechanical stirrer under an argon atmosphere at 20 ° C. and 1 bar (absolute) , 1.0 g sodium dodecyl sulfate, 0.3 g sodium carbonate and
20 36 mg Kobalt- (II) -acetat-tetrahydrat unter Rühren vorgelegt. Hierzu gab man eine Lösung, hergestellt aus 12,0 g Sauerstoff - freiem Styrol, 44 mg N,N' -Bis- (2-hydroxybenzyliden) -1, 2-diamin- obenzol (Saloph; Verbindung der allgemeinen Formel VII, wobei die Reste R1 bis R4 gemeinsam mit den sie tragenden C-Atomen Bestand-20 36 mg of cobalt (II) acetate tetrahydrate are introduced with stirring. To this was added a solution prepared from 12.0 g of oxygen-free styrene, 44 mg of N, N'-bis (2-hydroxybenzylidene) -1, 2-diamine-topzole (Saloph; compound of the general formula VII, the Radicals R 1 to R 4 together with the C atoms carrying them consist
25 teil eines Benzolrings sind und R5 bis R9 H-Atome sind) und 210 mg Jodoform. Die gebildete wässrige Emulsion erhitzte man unter Lichtausschluß innerhalb 11 Minuten auf eine Reaktionstemperatur von 90 °C. Nach 10 Minuten war die Emulsion vollständig koagu- liert. In der wässrigen Phase konnten keine dispergierten25 are part of a benzene ring and R 5 to R 9 are H atoms) and 210 mg iodoform. The aqueous emulsion formed was heated to a reaction temperature of 90 ° C. in the absence of light within 11 minutes. After 10 minutes the emulsion was completely coagulated. None could be dispersed in the aqueous phase
30 Polymerpartikel nachgewiesen werden.30 polymer particles can be detected.
2. Vergleichsbeispiel2. Comparative example
In einem 250 ml Dreihalskolben (analog Artikel-Nr. 614010 der Fa.In a 250 ml three-necked flask (similar to Article No. 614010 from
35 Kimble Glass Inc.), ausgerüstet mit einem Rückflußkühler und einem mechanischem Rührer, wurden unter Argonatmosphäre bei 20 °C und 1 bar (absolut) 110 g entionisiertes und Sauerstofffreies Wasser, 0,5 g Natriumdodecylsulfat, 0,2 g Natriumcarbonat und 36 mg Kobalt- (II) -acetat-tetrahydrat unter Rühren vorgelegt.35 Kimble Glass Inc.), equipped with a reflux condenser and a mechanical stirrer, 110 g of deionized and oxygen-free water, 0.5 g of sodium dodecyl sulfate, 0.2 g of sodium carbonate and 36 mg were added under an argon atmosphere at 20 ° C. and 1 bar (absolute) Cobalt (II) acetate tetrahydrate submitted with stirring.
40 Hierzu gab man eine Lösung, hergestellt aus 12,5 g Sauerstoff - freiem Styrol, 44 mg N,N' -Bis- (2-hydroxybenzyliden) -1, 2-diamino- ethan (Sälen; Verbindung der allgemeinen Formel VII, wobei die Reste R1 bis R9 H-Atome sind und die die Reste R1 bis R4 tragenden C-Atome direkt über eine kovalente Bindung miteinander verbunden40 To this was added a solution prepared from 12.5 g of oxygen-free styrene, 44 mg of N, N'-bis (2-hydroxybenzylidene) -1, 2-diaminoethane (columns; compound of the general formula VII, where the radicals R 1 to R 9 are H atoms and the C atoms carrying the radicals R 1 to R 4 are directly connected to one another via a covalent bond
45 sind) und 180 mg 1-Bromethylbenzol . Die gebildete wässrige Emulsion erhitzte man unter Lichtausschluß innerhalb 11 Minuten auf eine Reaktionstemperatur von 90 °C. Nach 10 Minuten war die Emul- sion vollständig koaguliert. In der wässrigen Phase konnten keine dispergierten Polymerpartikel nachgewiesen werden.45) and 180 mg of 1-bromoethylbenzene. The aqueous emulsion formed was heated to a reaction temperature of 90 ° C. in the absence of light within 11 minutes. After 10 minutes the emul sion completely coagulated. No dispersed polymer particles could be detected in the aqueous phase.
3. Vergleichsbeispiel3. Comparative example
In einem 250 ml Dreihalskolben (analog Artikel-Nr. 614010 der Fa. Kimble Glass Inc.), ausgerüstet mit einem Rückflußkühler und einem mechanischem Rührer, wurden unter Argonatmosphäre bei 20 °C und 1 bar (absolut) 110 g entionisiertes und Sauerstofffreies Wasser, 0,5 g Natriumdodecylsulfat, 0,2 g Natriumcarbonat, 36 mg Kobalt- (II) -acetat-tetrahydrat und 44 mg Sälen unter Rühren vorgelegt. Hierzu gab man eine Lösung, hergestellt aus 12,5 g Sauerstofffreiem Styrol, und 180 mg 1-Bromethylbenzol . Die gebildete wässrige Emulsion erhitzte man unter Lichtausschluß innerhalb 11 Minuten auf eine Reaktionstemperatur von 90 °C. Nach 10 Minuten war die Emulsion vollständig koaguliert. In der wässrigen Phase konnten keine dispergierten Polymerpartikel nachgewiesen werden.In a 250 ml three-necked flask (similar to Article No. 614010 from Kimble Glass Inc.), equipped with a reflux condenser and a mechanical stirrer, 110 g of deionized and oxygen-free water were placed under an argon atmosphere at 20 ° C. and 1 bar (absolute). 0.5 g of sodium dodecyl sulfate, 0.2 g of sodium carbonate, 36 mg of cobalt (II) acetate tetrahydrate and 44 mg of rooms are introduced with stirring. To this was added a solution made from 12.5 g of oxygen-free styrene and 180 mg of 1-bromoethylbenzene. The aqueous emulsion formed was heated to a reaction temperature of 90 ° C. in the absence of light within 11 minutes. After 10 minutes the emulsion was completely coagulated. No dispersed polymer particles could be detected in the aqueous phase.
4. Vergleichsbeispiel4. Comparative example
In einem 250 ml Dreihalskolben (analog Artikel-Nr. 614010 der Fa. Kimble Glass Inc.), ausgerüstet mit einem Rückflußkühler und einem mechanischem Rührer, wurden unter Argonatmosphäre bei 20 °C und 1 bar (absolut) 122 g entionisiertes und Sauerstofffreies Wasser, 0,8 g Natriumdodecylsulfat, 0,6 g Natriumcarbonat und122 g of deionized and oxygen-free water were placed in a 250 ml three-necked flask (similar to Article No. 614010 from Kimble Glass Inc.) equipped with a reflux condenser and a mechanical stirrer under an argon atmosphere at 20 ° C. and 1 bar (absolute). 0.8 g sodium dodecyl sulfate, 0.6 g sodium carbonate and
36 mg Eisen- (II) -acetat [Fe(OAc)2] unter Rühren vorgelegt. Hierzu gab man eine Lösung, hergestellt aus 12,0 g Sauerstofffreiem Styrol, 46 mg Sälen und 200 mg Jodoform. Die gebildete wässrige Emulsion erhitzte man unter Lichtausschluß innerhalb 11 Minuten auf eine Reaktionstemperatur von 90 °C. Nach 10 Minuten war die Emulsion vollständig koaguliert. In der wässrigen Phase konnten keine dispergierten Polymerpartikel nachgewiesen werden.36 mg of iron (II) acetate [Fe (OAc) 2 ] submitted with stirring. To this was added a solution made from 12.0 g of oxygen-free styrene, 46 mg of rooms and 200 mg of iodoform. The aqueous emulsion formed was heated to a reaction temperature of 90 ° C. in the absence of light within 11 minutes. After 10 minutes the emulsion was completely coagulated. No dispersed polymer particles could be detected in the aqueous phase.
5. Vergleichsbeispiel5. Comparative example
In einem 250 ml Dreihalskolben (analog Artikel-Nr. 614010 der Fa. Kimble Glass Inc.), ausgerüstet mit einem Rückflußkühler und einem mechanischem Rührer, wurden unter Argonatmosphäre bei 20 °C und 1 bar (absolut) 144 g entionisiertes und Sauerstofffreies Wasser, 1,2 g Natriumdodecylsulfat, 0,4 g Natriumcarbonat und 35 mg Kobalt- (II) -acetat-tetrahydrat unter Rühren vorgelegt. Hierzu gab man eine Lösung, hergestellt aus 13,5 g Sauerstoff - freiem MMA, 51 mg Sälen und 240 mg 1-Bromethylbenzol . Die gebildete wässrige Emulsion erhitzte man unter Lichtausschluß inner- halb 11 Minuten auf eine Reaktionstemperatur von 90 °C. Nach 10 Minuten war die Emulsion vollständig koaguliert. In der wässrigen Phase konnten keine dispergierten Polymerpartikel nachgewiesen werden. 144 g of deionized and oxygen-free water were placed in a 250 ml three-necked flask (similar to Article No. 614010 from Kimble Glass Inc.) equipped with a reflux condenser and a mechanical stirrer under an argon atmosphere at 20 ° C. and 1 bar (absolute). 1.2 g of sodium dodecyl sulfate, 0.4 g of sodium carbonate and 35 mg of cobalt (II) acetate tetrahydrate are introduced with stirring. To this was added a solution made from 13.5 g of oxygen-free MMA, 51 mg of columns and 240 mg of 1-bromoethylbenzene. The aqueous emulsion formed was heated to a reaction temperature of 90 ° C. in the absence of light within 11 minutes. After 10 minutes the emulsion was completely coagulated. In the watery Phase, no dispersed polymer particles could be detected.

Claims

Patentansprüche claims
Verfahren der radikalisch initiierten wässrigen Emulsionspolymerisation zur Herstellung einer wässrigen Polymerisat- dispersion, bei dem wenigstens eine, wenigstens eine ethylenisch ungesättigte Gruppe aufweisende, chemische Verbindung (Monomer) in wässrigem Medium dispers verteilt und mittels wenigstens eines radikalischen Polymerisations - initiators im Beisein wenigstens einer metallorganischen Verbindung polymerisiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine metallorganische Verbindung einerseits das nachfolgende Strukturmerkmal der allgemeinen Formel I,Method of free-radically initiated aqueous emulsion polymerization for producing an aqueous polymer dispersion, in which at least one chemical compound (monomer) having at least one ethylenically unsaturated group is dispersed in an aqueous medium and by means of at least one free-radical polymerization initiator in the presence of at least one organometallic compound is polymerized, characterized in that the at least one organometallic compound on the one hand has the following structural feature of the general formula I,
mit: With:
Me •= Metallion,Me • = metal ion,
= entweder eine kovalente Bindung oder eine ein- bis dreiatomige kovalente, überbrückende Kette, wobei die an die Glieder der Kette gebundenen Atome nicht mitgezählt werden und= either a covalent bond or a one to three atom covalent bridging chain, the atoms bound to the links of the chain are not counted and
= eine kovalente Bindung zu einem Nachbaratom,= a covalent bond to a neighboring atom,
aufweist und andererseits so beschaffen ist, daß bei einer Temperatur von 20 °C und einem Druck von 1 bar (absolut) ihre Löslichkeit entweder in saurem, basischem und/oder neutralem Wasser größer ist als ihre Löslichkeit in Styrol.has and on the other hand is such that at a temperature of 20 ° C and a pressure of 1 bar (absolute) their solubility in acidic, basic and / or neutral water is greater than their solubility in styrene.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine metallorganische Verbindung eine Verbindung der allgemeinen Formel II, Process according to Claim 1, characterized in that the at least one organometallic compound is a compound of the general formula II,
ist, mit:is with:
R1, R2, R3, R4 = unabhängig voneinander -H, -CO2M1, mit M1 gleich -H, Alkalimetall, Ammonium oder - (CH2CH20-)rnM2, mit M2 gleich -H, Alkalimetall oder Ammonium und m gleich 1 bis 1000, -PO-jHM1, -P03M3M4, mit M3 und M4 unabhängig voneinander gleich Alkalimetall oder Ammonium, Ci- bis Ci2-Alkyl oder substituiertes Alkyl, in welchem bis zu vier H-atome des Alkylrestes durch -OM1, -SM1,-C02M1, -NH2, ein quarternier- tes Stickstoffatom, -SOsM1 und/oder -OSO-3M1 ersetzt sind, oder -CH20- (CH2CH20-)mM2, außerdemR 1 , R 2 , R 3 , R 4 = independently of one another -H, -CO 2 M 1 , with M 1 equal to -H, alkali metal, ammonium or - (CH 2 CH 2 0-) rn M 2 , with M 2 equal to -H, alkali metal or ammonium and m equal to 1 to 1000, -PO-jHM 1 , -P0 3 M 3 M 4 , with M 3 and M 4 independently of one another equal to alkali metal or ammonium, Ci to Ci 2 alkyl or substituted Alkyl in which up to four H atoms of the alkyl radical are replaced by -OM 1 , -SM 1 , -C0 2 M 1 , -NH 2 , a quaternized nitrogen atom, -SOsM 1 and / or -OSO- 3 M 1 are, or -CH 2 0- (CH 2 CH 2 0-) mM 2 , furthermore
R1 und/oder R3 unabhängig von R2 und R4 -CN sein können, sowieR 1 and / or R 3 can be independent of R 2 and R 4 -CN, and
R2 und R4 gemeinsam mit den sie tragenden, durch eine kovalente Bindung direkt verbundenen C-Atomen unabhängig von R1 und R3 einen aliphatisch gesättigten, einen aliphatisch teilweise ungesättigten oder einen aromatisch gesättigten Ring bilden können, der zusätzlich 1 bis 3 Heteroatome, ausgewählt aus der Gruppe umfassend N, 0, S und P, enthalten kann, wobei die Anzahl der Ringatome 5 bis 10 beträgt, undR 2 and R 4 together with the carbon atoms carrying them, which are directly connected by a covalent bond, independently of R 1 and R 3, can form an aliphatically saturated, an aliphatically partially unsaturated or an aromatically saturated ring which additionally contains 1 to 3 heteroatoms, selected from the group comprising N, 0, S and P, where the number of ring atoms is 5 to 10, and
R5, R6, R7, R8 - unabhängig voneinander -H, -F, -Cl, -Br, -J, -N02, -CHO, -SM1, -OM1, -S03M**-, -CO2M1 , -CN, -SCN, -PO-3HM1, -P03M3M4, -OS03M**-, -OPOsHM1, -OP03M3M4, -NR^R11, mit R10 und R11 unabhängig voneinander gleich -H oder Cι~ bis Cε-Alkyl, -SiR12R13R14, mit R12, R13 und R14 unabhängig voneinander gleich Cι~ bis C6-Alkyl oder Cι~ bis C6-Alkoxy, -OR15, -SR15, -C02R15, -P03HR15, -P03R15R16, mit R15 und R16 unabhängig voneinander gleich Cι~ bis C3-Alkyl sowie C2- bis C6-Alkyl, in welchem bis zu vier H-Atome desR 5 , R 6 , R 7 , R 8 - independently of one another -H, -F, -Cl, -Br, -J, -N0 2 , -CHO, -SM 1 , -OM 1 , -S0 3 M ** -, -CO 2 M 1 , -CN, -SCN, -PO- 3 HM 1 , -P0 3 M 3 M 4 , -OS0 3 M ** -, -OPOsHM 1 , -OP0 3 M 3 M 4 , - NR ^ R 11 , with R 10 and R 11 independently of one another the same -H or Cι ~ to Cε-alkyl, -SiR 12 R 13 R 14 , with R 12 , R 13 and R 14 independently from one another are C 1 -C 6 -alkyl or C 1 -C 6 -alkoxy, -OR 15 , -SR 15 , -C0 2 R 15 , -P0 3 HR 15 , -P0 3 R 15 R 16 , with R 15 and R 16 independently of one another are identical to C 1 -C 3 -alkyl and C 2 - to C 6 -alkyl, in which up to four H atoms of the
Alkylrestes durch -OM1, -SM1, -CO2M1, -NH2, ein quarternisiertes Stickstoffatom, -S03M**- und/ oder -OS03M**- ersetzt sind, -CH20- (CH2CH20-)mM2, Ci- bis Cio-Alkyl, in welchem wenigstens die Hälfte der C-Atome durch wenigstens einenAlkyl radical are replaced by -OM 1 , -SM 1 , -CO 2 M 1 , -NH 2 , a quaternized nitrogen atom, -S0 3 M ** - and / or -OS0 3 M ** -, -CH 2 0- ( CH 2 CH 2 0-) m M 2 , Ci- to Cio-alkyl, in which at least half of the C atoms by at least one
Substituenten aus der Gruppe umfassend -OM1, -SM1, -CO2M1, -NH2, ein quarternisiertes Stickstoffatom, -SO-3M1 und -OSO-3M1 ersetzt sind, C2- bis Cio-Alkenyl, in welchem bis zu drei H- Atome durch -OM1, -SM1, -CO2M1, -NH2, ein quarternisiertes Stickstoffatom, -S03M**- und/oder -OS0M-*- ersetzt sind, außerdemSubstituents from the group comprising -OM 1 , -SM 1 , -CO 2 M 1 , -NH 2 , a quaternized nitrogen atom, -SO- 3 M 1 and -OSO- 3 M 1 are replaced, C 2 - to Cio-alkenyl , in which up to three H atoms are replaced by -OM 1 , -SM 1 , -CO 2 M 1 , -NH 2 , a quaternized nitrogen atom, -S0 3 M ** - and / or -OS0M - * -, Moreover
zwei der Reste R5, R6, R7 und R8, die von be- nachbarten C-Atomen getragen werden, gemeinsam mit den sie tragenden C-Atomen und unabhängig von den anderen Resten einen aliphatisch gesättigten, einen aliphatisch teilweise ungesättigten oder einen aromatisch gesättig- ten Ring bilden können, der zusätzlich 1 bis 3two of the radicals R 5 , R 6 , R 7 and R 8 , which are carried by neighboring C atoms, together with the C atoms carrying them and independently of the other radicals, an aliphatically saturated, an aliphatically partially unsaturated or one aromatically saturated ring that can additionally 1 to 3
Heteroatome, ausgewählt aus der Gruppe umfassend N, 0, S und P, enthalten kann, wobei die Anzahl der Ringatome 5 oder 6 beträgt, sowieHeteroatoms, selected from the group comprising N, 0, S and P, may contain, wherein the number of ring atoms is 5 or 6, as well
die beiden Reste R7 und/oder die beiden Restethe two radicals R 7 and / or the two radicals
R8, jeweils mit den diese Reste tragenden C- Atomen, eine 5- oder 6-atomige kovalente, überbrückende Kette bilden können, wobei die an die Glieder der Kette gebundenen Atome nicht mitgezählt werden,R 8 , in each case with the C atoms carrying these residues, can form a 5- or 6-atom covalent, bridging chain, the atoms bound to the links of the chain not being counted,
R9 = -H,R 9 = -H,
-.-.- = entweder eine kovalente Bindung oder eine bis zu dreiatomige kovalente, überbrückende-.-.- = either a covalent bond or an up to three atom covalent, bridging
Kette, wobei die an die Glieder der Kette gebundenen Atome nicht mitgezählt werden,Chain, whereby the atoms bound to the links of the chain are not counted,
Me = Metallion,Me = metal ion,
L = Lewisbase und p = 0 , 1 oderL = Lewis base and p = 0, 1 or
2 .2nd
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Me reversibel in wenigstens zwei Oxidationsstufen auftreten kann.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that Me can occur reversibly in at least two oxidation levels.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Me ausgewählt ist aus der Gruppe umfassend Fe2+, Fe3+, Ru2+, Ru3+, Cr+, Cr3+, Mo2+, Mo3+, W+, W3+, Cθ2+, Co3+, Re+, Re3+, V2+, V+, Mn2+, Mn3+, Zr2+, Zr3+, Zr4+, Ti2+, Ti3+, Ti +, Ce2+, Ce3+.4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that Me is selected from the group comprising Fe 2+ , Fe 3+ , Ru 2+ , Ru 3+ , Cr + , Cr 3+ , Mo 2+ , Mo. 3+ , W + , W 3+ , Cθ 2+ , Co 3+ , Re + , Re 3+ , V 2+ , V + , Mn 2+ , Mn 3+ , Zr 2+ , Zr 3+ , Zr 4 + , Ti 2+ , Ti 3+ , Ti + , Ce 2+ , Ce 3+ .
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß L ausgewählt ist aus der Gruppe umfassend Was- ser, Tetrahydrofuran, Dioxan, Pyridin, Ammoniak, primäre5. The method according to any one of claims 2 to 4, characterized in that L is selected from the group comprising water, tetrahydrofuran, dioxane, pyridine, ammonia, primary
Amine, sekundäre Amine, tertiäre Amine, Trialkyl-, Trialk- oxy- , Triaryl- und Triaryloxyphosphin.Amines, secondary amines, tertiary amines, trialkyl, trialk oxy, triaryl and triaryloxyphosphine.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn- zeichnet, daß eine Teil- oder die Gesamtmenge der wenigstens einen, das Strukturmerkmal der allgemeinen Formel I enthaltenden metallorganischen Verbindung dem wässrigen Medium vor, mit und/oder nach den Monomeren zugesetzt wird.6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that a part or the total amount of at least one, the structural feature of the general formula I containing organometallic compound is added to the aqueous medium before, with and / or after the monomers .
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Teil- oder die Gesamtmenge der wenigstens einen, das Strukturmerkmal der allgemeinen Formel I enthaltenden metallorganischen Verbindung im wässrigen Medium vor, während und/oder nach der Monomerenzugabe in situ er- zeugt wird.7. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that a partial or the total amount of at least one, the structural feature of the general formula I containing organometallic compound in the aqueous medium before, during and / or after the monomer addition in situ- is fathered.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß als radikalischer Polymerisationsinitiator wenigstens eine Verbindung der allgemeinen Formel III,8. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that as a radical polymerization initiator at least one compound of general formula III,
eingesetzt wird, mit:is used with:
X = einem Element aus der Gruppe umfassend -Cl, -Br, -J, -OR20, mit R20 gleich Cι~ bisX = an element from the group comprising -Cl, -Br, -J, -OR 20 , with R 20 equal to Cι ~ bis
C2o-Alkyl, in dem bis zu einem Drittel der H- Atome unabhängig voneinander durch -Cl, -Br und -J ersetzt sein können, -SR21, -SeR21, -OC(=0)R21, -OP(=0)R21, -OP(=0) (OR1)2, -OP(=0)OR21, -ON(R21)2, -SC(=S)N(R21)2 -SC(=S)R21, mit R21 gleich -Aryl oder Ci- bis C2o-Alkyl und im Fall von -ON(R21)2 die beidenC 2 o-alkyl, in which up to one third of the H atoms independently of one another by -Cl, -Br and -J can be replaced, -SR 21 , -SeR 21 , -OC (= 0) R 21 , -OP (= 0) R 21 , -OP (= 0) (OR 1 ) 2 , -OP (= 0 ) OR 21 , -ON (R 21 ) 2 , -SC (= S) N (R2 1 ) 2 -SC (= S) R 21 , with R 21 equal to aryl or Ci- to C 2 o-alkyl and im Case of -ON (R 21 ) 2 the two
Gruppen R21 mit dem sie tragenden N-Atom gegebenenfalls einen 5- oder 6-gliedrigen hetero- cyclischen Ring bilden, undGroups R 21 with the N atom carrying them optionally form a 5- or 6-membered heterocyclic ring, and
R17, R18, R19 = unabhängig voneinander -H, -Cl, -Br, -J,R 17 , R 18 , R 19 = independently of one another -H, -Cl, -Br, -J,
-C02H, -CN, -C02R21, Cx- bis C20-Alkyl, das gegebenenfalls substituiert sein kann, C3- bis C8-Cycloalkyl, das gegebenenfalls substituiert sein kann, -Aryl, das gegebenenfalls substi- tuiert sein kann, -Aralkyl, das gegebenenfalls substituiert sein kann oder Heterocyclyl, das gegebenenfalls substituiert sein kann.-C0 2 H, -CN, -C0 2 R 21 , C x - to C 20 alkyl, which may optionally be substituted, C 3 - to C 8 cycloalkyl, which may optionally be substituted, aryl, which may or may not be substituted - Tuiert, -Aralkyl, which may optionally be substituted or heterocyclyl, which may optionally be substituted.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß X -Cl, -Br oder -J ist.9. The method according to claim 8, characterized in that X is -Cl, -Br or -J.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das molare Verhältnis der wenigstens einen metallorganischen Verbindung, welche das Strukturmerkmal der allgemeinen Formel I enthält, zu dem wenigstens einen Polymerisationsinitiator 0,00001 zu 1 bis 10 zu 1 beträgt.10. The method according to any one of claims 1 to 9, characterized in that the molar ratio of the at least one organometallic compound which contains the structural feature of the general formula I to the at least one polymerization initiator is 0.00001 to 1 to 10 to 1.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das molare Verhältnis der Monomeren zu der we- nigstens einen metallorganischen Verbindung, welche das11. The method according to any one of claims 1 to 10, characterized in that the molar ratio of the monomers to the at least one organometallic compound which the
Strukturmerkmal der allgemeinen Formel I enthält, > 1 beträgt.Structural feature of the general formula I contains> 1.
12. Wässrige Polymerisatdispersion, enthaltend wenigstens eine metallorganische Verbindung, welche das Strukturmerkmal der allgemeinen Formel I enthält.12. Aqueous polymer dispersion containing at least one organometallic compound which contains the structural feature of the general formula I.
13. Wässrige Polymerisatdispersion, erhältlich nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11.13. Aqueous polymer dispersion obtainable by a process according to one of claims 1 to 11.
14. Verwendung einer wässrigen Polymerisatdispersion gemäß Anspruch 12 oder 13 als Klebstoff, als Bindemittel oder zur Herstellung einer Schutzschicht. 14. Use of an aqueous polymer dispersion according to claim 12 or 13 as an adhesive, as a binder or for producing a protective layer.
5. Metallorganische Verbindung, welche das nachfolgende Strukturmerkmal der allgemeinen Formel I aufweist,5. organometallic compound which has the following structural feature of the general formula I,
mit With
Me = Metallion,Me = metal ion,
= entweder eine kovalente Bindung oder eine ein- bis dreiatomige kovalente, überbrückende Kette, wobei die an die Glieder der Kette gebundenen Atome nicht mitgezählt werden und= either a covalent bond or a one to three atom covalent bridging chain, the atoms bound to the links of the chain are not counted and
eine kovalente Bindung zu einem Nachbaratom. a covalent bond to a neighboring atom.
EP00920548A 1999-04-01 2000-03-23 Method for radical aqueous emulsion polymerization Withdrawn EP1171476A1 (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19914953 1999-04-01
DE19914953A DE19914953A1 (en) 1999-04-01 1999-04-01 Radical-initiated emulsion polymerisation for production of aqueous polymer dispersions, for use e.g. as adhesives, carried out in presence of special metal-organic compound which is more soluble in water than in styrene
PCT/EP2000/002566 WO2000059954A1 (en) 1999-04-01 2000-03-23 Method for radical aqueous emulsion polymerization

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP1171476A1 true EP1171476A1 (en) 2002-01-16

Family

ID=7903311

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP00920548A Withdrawn EP1171476A1 (en) 1999-04-01 2000-03-23 Method for radical aqueous emulsion polymerization

Country Status (6)

Country Link
US (1) US6747102B1 (en)
EP (1) EP1171476A1 (en)
JP (1) JP2002541274A (en)
CA (1) CA2365457A1 (en)
DE (1) DE19914953A1 (en)
WO (1) WO2000059954A1 (en)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB0111341D0 (en) * 2001-05-10 2001-07-04 Bp Chem Int Ltd Novel polymerisation catalysts
US7749934B2 (en) * 2005-02-22 2010-07-06 Rohm And Haas Company Protected catalytic composition and its preparation and use for preparing polymers from ethylenically unsaturated monomers
US20100256329A1 (en) * 2007-06-08 2010-10-07 The University Of Tokyo Stereoselective alternating copolymerization of epoxide with carbon dioxide
JP2009215529A (en) * 2008-02-14 2009-09-24 Keio Gijuku Method for producing polycarbonate resin
DE102014206220A1 (en) * 2014-04-01 2015-10-01 Tesa Se Process for plasma-initiated bonding
CN104230995B (en) * 2014-08-06 2016-06-01 海门鼎诚鞋业有限公司 A kind of have mixed ligand containing manganese one dimensional polymers and its preparation method
EP3394859B1 (en) * 2015-12-23 2023-06-28 Henkel AG & Co. KGaA Polymer emulsion as binder for conductive composition
CN109715750B (en) * 2016-09-22 2021-11-05 巴斯夫涂料有限公司 Coating composition curable by condensation and/or addition reaction
JP7363819B2 (en) * 2018-12-26 2023-10-18 Jsr株式会社 Composition for forming conductive coating film and method for producing substrate

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3472876A (en) * 1967-08-18 1969-10-14 Shell Oil Co Olefin epoxidation
US4680352A (en) * 1985-03-01 1987-07-14 E. I. Du Pont De Nemours And Company Cobalt (II) chelates as chain transfer agents in free radical polymerizations
ATE76880T1 (en) 1985-12-03 1992-06-15 Commw Scient Ind Res Org PROCESS FOR OLIGOMERIZATION.
US5312871A (en) 1993-07-27 1994-05-17 Carnegie Mellon University Free radical polymerization process
GB9316525D0 (en) * 1993-08-09 1993-09-22 Zeneca Ltd Free radical polymerisation process
AUPM930494A0 (en) 1994-11-09 1994-12-01 Commonwealth Scientific And Industrial Research Organisation Polymerization in aqueous media
US5763548A (en) 1995-03-31 1998-06-09 Carnegie-Mellon University (Co)polymers and a novel polymerization process based on atom (or group) transfer radical polymerization
FR2755441B1 (en) 1996-11-07 1998-12-24 Atochem Elf Sa PROCESS FOR CONTROLLED RADICAL (CO) POLYMERIZATION OF (METH) ACRYLIC, VINYLIC, VINYLIDENIC AND DIENE MONOMERS IN THE PRESENCE OF AN RH, CO OR IR COMPLEX
AUPO669697A0 (en) 1997-05-08 1997-06-05 Unisearch Limited Polymerisation reactions under miniemulsion conditions

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO0059954A1 *

Also Published As

Publication number Publication date
US6747102B1 (en) 2004-06-08
DE19914953A1 (en) 2000-10-05
WO2000059954A1 (en) 2000-10-12
CA2365457A1 (en) 2000-10-12
JP2002541274A (en) 2002-12-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0771328B1 (en) Method of producing an aqueous polymer dispersion
DE842407C (en) Process for the production of polymers
EP0567811B1 (en) Process for producing an aqueous polymer dispersion
DE602005006238T2 (en) PROCESS FOR RADICAL EMULSION POLYMERIZATION USING WATER-SOLUBLE ALKOXYAMINES
EP0614922B1 (en) Process for the preparation of an aqueous polymer dispersion
DE4435423A1 (en) Uniform redn. of residual concn. of different monomers in aq. polymer dispersion
EP0567819B1 (en) Aqueous polymer dispersion
DE4419518A1 (en) Aq copolymer dispersions with low free monomer content
WO2000014123A1 (en) Method for reducing the quantity of residual monomers in aqueous dispersions of polymers
DE1520119B2 (en) Process for the preparation of a stable dispersion of an addition polymer in an organic liquid
EP2291413A1 (en) Method for preparing an aqueous polymer dispersion
DE19505039A1 (en) Process for the preparation of emulsifier-free aqueous polymer dispersions
WO1999028357A1 (en) Method for selective hydrogenation of ethylene unsaturated double bonds in polymerizates
EP1171476A1 (en) Method for radical aqueous emulsion polymerization
WO2004022609A1 (en) Method for the production of aqueous polymer dispersions containing very few residual monomers and use thereof
EP0124759B1 (en) Process to produce aqueous copolymer dispersions, and their applications
EP1340774B1 (en) Process for preparing an aqueous thermohardening polymer dispersion
EP1511782B1 (en) Method for producing an aqueous polymer dispersion
EP1758940A1 (en) Method for the production of aqueous polymer dispersions
EP0876404B1 (en) Process for preparing an aqueous polymer dispersion by the method of radical aqueous emulsion polymerization
EP0850956A2 (en) Process for preparing aqueous polymer dispersions by radical aqueous emulsionspolymerisation
DE19920553A1 (en) Production of polymers in a liquid medium used as adhesive or binder or in protective coating
DE19757494A1 (en) Aqueous polymer dispersions production with minimal coagulation
EP1615960A1 (en) Method for the reduction of the residual monomer content in aqueous polymer dispersions
WO1996021687A1 (en) Method of producing copolymers containing aldehyde groups

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

17P Request for examination filed

Effective date: 20010901

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AT BE CH CY DE DK ES FI FR GB GR IE IT LI LU MC NL PT SE

RBV Designated contracting states (corrected)

Designated state(s): DE FR GB IT NL

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION HAS BEEN WITHDRAWN

18W Application withdrawn

Effective date: 20050503