HU213309B

HU213309B - Method for preparing an oil-in-water type uniform dispersion of liquid droplets and for preparing polymer beads of uniform particle size

Info

Publication number: HU213309B
Application number: HU907175A
Authority: HU
Inventors: Kiyoto Ando; Hiroshi Arataki; Hiroshi Maeda; Eiji Miyata; Seiji Sudo
Original assignee: Mitsubishi Chem Corp
Priority date: 1989-11-16
Filing date: 1990-11-16
Publication date: 1997-05-28
Also published as: EP0432508A3; US5061741A; CA2030078A1; CA2030078C; KR0148361B1; KR910021415A; DE69018392T2; DE69018392D1; EP0432508A2; HUT59337A; EP0432508B1; HU907175D0

Description

A találmány tárgya: eljárás folyadékcseppek „olaj a vízben” típusú, egyenletes diszperziójának és ebből egyenletes szemcseméretű polimer gyöngyöknek az előállítására. Közelebbről a találmány tárgya: eljárás egyenletes méretű folyadékcseppek „olaj a vízben” típusú diszperziójának hatékony és megbízható előállítására, továbbá polimerizációs eljárás egyenletes szemcseméretü polimer gyöngyök előállítására.

Sztirol/divinil-benzol kopolimer részecskéket széles körben alkalmaznak mátrix gyöngyként ioncserélő gyanták számára. Ilyen kopolimer részecskék előállítására szokásosan azt az eljárást alkalmazzák, hogy előre meghatározott mennyiségű monomert és vizet polimerizációs iniciátorral és a diszperziót stabilizáló szerrel együtt polimerizációs reaktorba töltenek, és keveréssel a monomer folyadékcseppjeit szétoszlatják a vízben, majd a polimerizáció hőmérsékletén szuszpenziós polimerizációt hajtanak végre.

Ezzel a módszerrel azonban a vízben diszpergált monomercseppek mérete rendszertelenné válik. Ez tehát azzal a hátránnyal jár, hogy a polimerizáció eredményeként nyert kopolimer részecskék méreteloszlása széles lesz. Ezért kerestünk olyan eljárást, amely a lehető legegyenletesebb szemcseméretű kopolimert eredményez, akár a keverés mértékének beállításával, akár alkalmasabb diszperzió-stabilizátor kiválasztásával. Keveréssel azonban igen nehéz egyenletes méretű és igen szűk méreteloszlású folyadékcsepp-diszperziót készíteni.

Ennek alapján a polimerizáció előtt olyan eljárást javasoltunk, amely külön berendezésben készíti el az egyenletes méretű monomer-folyadékcseppeket tartalmazó, „olaj a vízben” típusú diszperziót, majd ezt a diszperziót tölti a polimerizáló reaktorba a szuszpenziós polimerizáció elvégzése céljából.

Tipikus eljárásként említhető ilyen célú, „olaj a vízben” típusú diszperzió készítésére például a 3 922 255 sz. USA-beli szabadalmi leírás szerinti módszer, amely szerint fölfelé irányuló fúvóka szolgál a monomer bevezetésére a vízzel töltött reaktor alsó részén. így a fúvókéból a vízbe kilépő folyadékcseppek diszpergálódnak a vízben.

Olyan eljárás is ismertes, amelyben a fúvókéból kilépő monomeráramot mechanikus rezgésnek teszik ki, és a cseppek ettől diszpergálódnak (4 444 961. sz. US A-beli szabadalmi leírás).

Ha ezzel a módszerrel készítünk „olaj a vízben” típusú diszperziót, egységes méretű monomerrészecskéket kaphatunk. Ahhoz azonban, hogy ez a módszer iparilag is alkalmazható legyen, sok nyílást kell alkalmazni a folyadék folyamatos és hatékony kivezetésére a diszperzió előállítása során.

Ha csak néhány nyílást alkalmazunk, nincs probléma. Ha azonban a nyílások száma nagy, és igen sűrűn helyezkednek el, a nyílásokat tartalmazó lemez közepe táján a nyílásokból kilépő hidrofób folyadékáram, vagyis a monomeráramok egymás felé hajlanak, így az egyes nyílásokból a vízbe kilépő monomer nehezen alkot cseppeket állandó körülmények között, ezért a folyadékcseppeket nehéz egyenletes méretben előállítani.

Szokás például olyan, egyenletesen perforált lemezt használni, amelyen a nyílások az egész felületen egyenletesen oszlanak szét (3. ábra). Ebben az esetben a nyílások sűrűségének határt kell szabni. Az egyenletes méretű cseppek előállítása céljából tehát a termelékenység jelentős csökkenésével kell fizetni, ami kétségessé teszi ennek az eljárásnak az ipari alkalmazhatóságát.

A találmány célja olyan eljárást kidolgozni, amely egyenletes méretű, hidrofób folyadékcseppek folyamatos és megbízható előállítására alkalmas még nagyszámú nyílás alkalmazása esetén is, javítva ezáltal a termelékenységet az „olaj a vízben” típusú diszperzió előállítására szolgáló berendezésben.

Konkrétan a találmány azon a felismerésen alapul, hogy ha a perforált lemezen a hidrofób folyadék kivezetését szolgáló fúvókákat gyűrűsen helyezzük el a lemez középpontja körül, míg ott perforáció nincs, vagyis a füvókák nem az egész lemezen egyenletesen helyezkednek el, akkor kiváló diszperziót lehet hatékonyan előállítani anélkül, hogy a kilépő hidrofób folyadékáramok egymás felé hajlanának a nyílások közelében. Ez lehetővé teszi nagyszámú nyílás elhelyezését, ami javítja a diszperzió előállításának termelékenységét.

A találmány tárgya tehát olyan eljárás egyenletes méretű folyadékcseppek „olaj a vízben” típusú diszperziójának előállítására, amelyben diszperzió-stabilizátort tartalmazó, folytonos közeget képező, felfelé mozgó vizes fázisba a vizes fázisénál kisebb sűrűségű, hidrofób folyadékot lövellünk sok nyílást tartalmazó perforált lemezen keresztül, alulról fölfelé olyan sebességgel, amelynél a hidrofób folyadék a vizes közegben folyadékcseppeket képez. Ehhez a perforált lemezen a nyílások sokasága gyűrű alakban helyezkedik el.

A találmány továbbá olyan polimerizációs eljárásra is vonatkozik, amely egyenletes szemcseméretű polimer gyöngyöket eredményez azáltal, hogy polimerizálható monomerből egyenletes méreteloszlású, „olaj a vízben” típusú diszperziót képez a fenti módszerrel, és ezt a diszperziót viszi tovább a polimerizációs lépésbe.

A találmány részletes leírása, hivatkozva az előnyös megvalósításokra, az alábbi:

A mellékelt rajzok:

1(1). és 1(2). ábra két különböző, lehetséges készülék oldalnézetét mutatja, amelyben a találmány szerint a diszperzió előállítható.

A 2. ábra felülnézetben mutatja a gyűrű alakban elhelyezett perforációt a fenti készülék perforált lemezén.

A 3. és 4. ábra az egyenletesen elhelyezett nyílások elrendezését mutatja a perforált lemezen, az összehasonlító kísérletek számára.

Az ábrákon a számjelzések jelentése a következő:

1: a készülék külső háza, 2: a kész diszperzió kilépési helye, 3: a monomer bevezetési helye, 4: a perforált lemez, 5: a folyadék kilövellésére szolgáló nyílások,

6: a vizes közeg bevezetési helye.

Folyadékcseppek „olaj a vízben” típusú diszperziójának készítésére a találmány szerinti eljárásban a vizes közeg általában víz, amely különféle vízoldható adalékanyagokat is tartalmazhat, így szükség esetén szervetlen sókat. A vizes fázis diszperzió-stabilizátort tartalmaz,

HU 213 309 Β amely lehet hagyományos típusú, így karboxi-metil-cellulóz, poli(vinil-alkohol), zselatin, keményítő vagy hasonló. A diszperzió-stabilizátort rendszerint 0,001 és 1 tömeg% közötti mennyiségben, előnyösen 0,03-0,1 tömeg%-ban használjuk a hidrofób folyadék mennyiségéhez viszonyítva.

A másik fázisként alkalmazott hidrofób folyadék általában olyan szerves folyadék, amely vízzel nem elegyedik, és amely folyadékcseppeket tud képezni a vizes fázisban. Az ilyen hidrofób folyadék oldékonysága vízben például legfeljebb 1% lehet 25 °C-on. A hidrofób folyadék sűrűsége feltétlenül kisebb legyen, mint a vizes közegé. Általában a hidrofób folyadék előnyös relatív sűrűsége a vizes fázishoz képest 0,7-0,95. A sűrűségek az egyes fázisokba bevitt, oldható anyagokkal beállítható. Ilyen anyagokat az adott felhasználási célnak megfelelően lehet választani. Különösen, ha a találmány szerinti eljárással készült diszperziót egyenletes szemcseméretű polimer gyöngyök előállítására szolgáló polimerizációra használjuk, a hidrofób folyadék polimerizációs iniciátort tartalmazó, polimerizálható monomer.

A polimerizálható monomer lehet például sztirol és divinil-benzol keveréke vagy egy (met)akrilát és divinil-benzol keveréke. A polimerizálható monomer tartalmazhat még kis mennyiségű egyéb monomert is, így akrilnitrilt vagy másik akrilátot. Bizonyos esetekben ez a polimerizálható monomer iners szerves oldószerrel, így oktánnal, heptánnal vagy toluollal lehet keverve, sőt tartalmazhat olajban oldódó polimert, így polisztirolt is.

A polimerizációs iniciátor lehet olajban oldódó, szokásos polimerizációs iniciátor, így benzoil-peroxid vagy azo-bisz(izobutiro-nitril). A polimerizációs iniciátort a monomer komponenshez képest általában 500-3000 ppm, előnyösen 500-10 000 ppm mennyiségben alkalmazzuk.

A találmány szerinti eljárást „olaj a vízben” típusú diszperzió előállítására részletesen arra a speciális esetre írjuk le, amelyben sztirolt és divinil-benzolt tartalmazó monomert diszpergálunk vízben szuszpenziós polimerizáció céljából, a mellékelt rajzok alapján. Világossá kell azonban tenni, hogy a jelen találmány nem korlátozódik erre a speciális esetre, amelyben a hidrofób folyadék sztirolt és divinil-benzolt tartalmazó monomer.

Az 1(1). és 1(2). ábra két különböző megvalósítását mutatja a diszperzió találmány szerinti előállítására használt berendezésnek oldalnézetből. A 2. ábra felülnézetben szemléltei a folyadékkilövellő nyílások elrendezését a fenti készülék perforált lemezén. A 3. és 4. ábra az összehasonlító példákhoz használt, perforált lemezek nyílásainak elrendezését mutatja felülnézetből.

Az ábrákon a számjelzések jelentése a következő:

1: a készülék külső háza, 2: a kész diszperzió kilépési helye, 3: a monomer bevezetési helye: 4: a perforált lemez, 5: a folyadék kilövellésére szolgáló nyílások, 6: a vizes közeg bevezetési helye.

Az 1 tartály diszperziót előállító terének felső részén a 2 kivezetés szolgál a kész diszperzió eltávolítására úgy, hogy a berendezésben képződő, „olaj a vízben” típusú diszperzió folyamatosan ürül ki a rendszerből. Ezt a diszperziót rendszerint a polimerizációs reaktorba visszük át, ahol polimerizáljuk.

A másik, alsó részen található a 3 monomer bevezető csonk és a 6 bevezetés a vizes közeg számára. A 3 bevezetés elülső végéhez csatlakozik a 4 perforált lemez az 5 nyílásokkal, ahol a monomer kilövellődik. Az 5 nyílások vízszintesek, hogy a monomer-kibocsátás függőlegesen fölfelé történjék.

A találmány értelmében az szükséges, hogy a 4 perforált lemezen az 5 nyílások gyűrű alakban helyezkedjenek el, ahogy azt a 2. ábra mutatja. Ha ugyanis a nyílások a lemez egész felületén egyenletesen elosztva helyezkednének el, ahogy a 3. ábrán látható, a kilövellőnyílások számának növekedtével, ami a termelékenység fokozása érdekében történik, a monomercseppecskék egyre inkább kilengenének a nyílások közelében, amikor a vizes közegbe kikerülő monomer cseppek kialakulnak. Ezért így nehéz volna egyenletes diszperziót készíteni. A találmány értelmében tehát a kilövellőnyílásokat gyűrű alakban helyezzük el anélkül, hogy a perforált lemez középső részén nyílások lennének. így elegendő mennyiségű vizes fázis tud a folyadékcseppek között elfolyni a kialakuló monomercseppek áramának mindkét oldalán (a perforált lemez külső és belső kerülete mentén), és amennyire csak lehet, kiküszöbölődik a folyadékcseppek kilengése a kilövellőnyílások közelében. A találmány szerint tehát az 5 kilövellőnyílások sűrűbben helyezhetők el. Következésképpen a folyadékcseppek több nyíláson keresztül léphetnek ki.

Az 5 kilövellőnyílások általában úgy helyezkednek el gyűrű alakban, hogy a perforált lemez középső, nyílásmentes részének sugara 1,5-25-szöröse legyen a gyűrűs zóna szélességének, ahol a kilövellőnyílások helyezkednek el. A 2. ábrán tehát a b/a arány előnyösen 0,6 és 0,96 között legyen. A nyílások mérete a folyadékcseppek kívánt nagyságától függ. Az egyes nyílások átmérője általában 0,01-0,4 mm.

Ipari berendezésben az 5 nyílások száma 100 és 100 000 közé esik, előnyösen 500 és 20 000 között van. Ilyen esetben a perforált lemez átmérője 5-200 cm, előnyösen 10-100 cm.

A nyílások egymástól bizonyos távolságra helyezkednek el. így a folyadékcseppek képződését nem befolyásolják károsan a szomszédos kilövellő folyadékáramok. Ha a szomszédos nyílások közötti távolság legalább hatszorosa a folyadékcseppek kívánt átmérőjének, az egymás mellett kilövellő áramok nem zavarják egymást számottevően.

A vizes fázis 6 bevezető csonkján keresztül visszük be a vizes közeget a berendezésbe. Ez a diszperziókészítő tér alatt csatlakozik. Előnyösebb, ha a 6 bevezető csonk a perforált lemez közepe közelében van úgy, hogy ne takarja el a kilövellőnyílásokat. Ezáltal a folyadékcseppeket egyenletesen lehet kialakítani, még ha az 5 nyílások számát tovább növeljük is. Speciális módszerként említhető az 1 (2). ábrán látható megoldás, ahol a vizes közeg bevezető csonkja a perforált lemez közepe fölött helyezkedik el, a perforált lemezhez közel, így a belépő vizes fázis a perforált lemez felé áramlik tovább, vagyis a perforált lemez felületéhez képest sugárirányban halad.

HU 213 309 Β

Ebben az esetben a vizes közeg bevezető csonkjának elülős vége és a perforált lemez közötti távolság általában a nyílások átmérőjének 20-500-szorosa. Ellenkező esetben az is lehetséges, hogy a vizes közeg bevezető csonkja közvetlenül a perforált lemez középső részénél helyezkedik el, ott, ahol nincsenek nyílások (erről nincs ábra), és a vizes fázis innen fölfelé áramlik.

A vizes fázist olyan mennyiségben vezetjük be, hogy pótolja a felfelé áramló folyadékcseppeket kísérő vizes fázis mennyiségét, olyan áramlási sebességgel, hogy károsan ne befolyásolja a folyadékcseppek képződését a hidrofób folyadék kilövellési pontja közelében.

Hogy a folyadékcseppek „olaj a vízben” típusú, egyenletes diszperzióját alakítsuk ki ebben a diszperziókészítő berendezésben, szokásosan diszperzióstabilizátort tartalmazó vizes fázist töltünk be a készülék 1 tartályába, majd előre meghatározott mennyiségű vizes fázist vezetünk be folyamatosan a 6 bevezető csonkon keresztül, miközben polimerizációs iniciátort tartalmazó monomert lövellünk be folyamatosan a 4 perforált lemez 5 nyílásain keresztül, amelyek a 3 monomer bevezető csonk elülső végéhez csatlakoznak. így monomer folyadékcseppek képződnek a vizes közegben, „olaj a vízben” típusú diszperziót alakítva ki. A keletkezett diszperzió felfelé áramlik a készülékben, és folyamatosan ürül a felső részben elhelyezett 2 kivezetésen keresztül, amely a kész diszperzió elvételére szolgál.

Folyadékcseppek egyenletes, „olaj a vízben” típusú diszperziójának mindegyik előállítási módszerénél és a polimerizációs eljárásban is a bevitt hidrofób folyadék mennyiségét a kívánt diszperzió töménységétől függően határozzuk meg. Ez általában a vizes közeg térfogatának 0,1-0,7-szerese, előnyösen 0,3-0,5-szöröse. Amikor tehát a vizes fázist és a hidrofób folyadékot bevisszük, mindkét bevezető csőben szabályozni kell az áramlási sebességeket úgy, hogy a két anyag aránya változatlan legyen. A hidrofób folyadék belövellt áramának dimenzió nélküli Reynolds-száma (Re) 20 és 1000 között, előnyösen 30-300 legyen. Ezt a Reynolds-számot úgy kapjuk, hogy a hidrofób folyadék g/cm³-ben mért (P) sűrűségének (ha a hidrofób folyadék polimerizálható monomer, a folyadék polimerizációs iniciátort és más segédanyagokat is tartalmaz), a hidrofób folyadék cm/sban mért átlagos (u) belövellési sebességének és a belövellőnyílás (d) belső átmérőjének szorzatát elosztjuk a hidrofób folyadék (μ) viszkozitásával Pas-ban, vagyis lOPud

Re =μ

A találmány szerint a vizes közeg és a hidrofób folyadék hőmérsékletét általában előnyös azonos szinten tartani. Ez a hőmérséklet célszerűen alacsony, nevezetesen 0-40 °C, előnyösen 10-30 °C.

A találmány szerinti eljárással készült, „olaj a vízben” típusú diszperziókban a hidrofób folyadékcseppek egyenletes méretűek.

A találmány szerinti eljárás nemcsak a fent említett, szuszpenziós polimerizációhoz való diszperziók készítésére alkalmazható, hanem olyan, „olaj a vízben” típusú diszperziók előállítására is, amelyeket határfelületen lejátszódó kémiai reakciók kivitelezésére használunk a vizes fázis és a szerves oldószer között vagy olyan „olaj a vízben” típusú diszperziók előállítására, amelyekben a szerves oldószerből kívánunk egy alkotót a vizes közeggel kivonni.

A találmány szerinti eljárással készített, „olaj a vízben” típusú diszperzióban a folyadékcseppek mérete általában 30-3000 mikrométer, előnyösen 50-1000 μπι.

A találmány tárgya továbbá olyan polimerizációs eljárás, amelynek során folyadékcseppek „olaj a vízben” típusú, egyenletes diszperzióját állítjuk elő a fent említett, „olaj a vízben” típusú diszperziók készítésére szolgáló módszerrel, polimerizációs iniciátort tartalmazó, polimerizálható monomert alkalmazva hidrofób folyadékként, majd a diszperziót a szokásos polimerizációs eljárásnak vetjük alá. A találmány tehát polimerizációs eljárást is magában foglal, egyenletes részecskeméretű polimer gyöngyök készítésére. Ennek során polimerizálható monomer egyenletes méretű cseppjeivel diszperziót készítünk olyan berendezésben, amelynek felső részén kivezetés van a kész diszperzió számára, alsó részén pedig egy-egy bevezetés található a monomer, illetve a vizes közeg bevitelére, a diszperzió folyamatos elvételével a felső kivezetésen keresztül, amely diszperzió polimerizációs reaktorba kerül ezután, olyan körülmények között, hogy a diszperzióban lévő, egyenletes méretű monomer cseppek ne károsodjanak a polimerizáció hőmérsékletén. Ennek során diszperzáló-stabilizátort tartalmazó vizes közeget vezetünk be folyamatosan a berendezésbe az egyenletes cseppméretü monomer diszperzió kialakítása céljából. Ehhez a berendezést megtöltjük vizes fázissal, amely folytonos fázist képez, és fölfelé mozog, majd a felső kivezetésen keresztül folyamatosan kilép a rendszerből; a berendezés alsó részén levő monomerbevezetés elülső vége perforált lemezhez csatlakozik, amelyen gyűrű alakban sok nyílás helyezkedik el a monomer kilövellése céljából; a polimerizációs iniciátort tartalmazó polimerizálható monomer a perforált lemez nyílásain keresztül, függőlegesen fölfelé kilövelődik a készülékbe.

A találmány szerinti polimerizációs eljáráshoz a polimerizálható monomer egyenletes méretű diszperziójának készítésére a fent részletesen leírt eljárást lehet alkalmazni, vagyis a találmány szerinti, folyadékcseppek egyenletes, „olaj a vízben” típusú diszperziójának előállítására szolgáló módszert.

A találmány szerinti eljárással készült, „olaj a vízben” típusú, egyenletes diszperzió úgy, ahogy van, bevihető a polimerizációs reaktorba, olyan körülmények között, hogy a diszpergált folyadékcseppek ne menjenek tönkre. Ezután a polimerizáció hőmérsékletére felmelegítve lejátszatható a szuszpenziós polimerizáció, amelyben egyenletes méretű polimer részecskéket (gyöngyöket) nyerhetünk.

A találmány szerinti polimerizációs eljárásban polimerizációs lépésként különféle szokásos módszereket alkalmazhatunk. Erre a polimerizációs lépésre előnyösen használhatjuk a 3 922 255 és 4 444 961 számú USA-beli szabadalmi leírásokban közölt, ismert eljárásokat. Eze4

HU 213 309 Β két az USA-beli szabadalmi leírásokat használjuk fel összehasonlításként.

A találmány szerinti polimerizációs lépést továbbá célszerű enyhe keveréssel lejátszani, hogy a monomer folyadékcseppecskéit össze ne törjük.

A polimerizáció hőmérséklete általában 60-90 °C, a polimerizációs idő rendszerint 5-20 óra.

A találmány szerinti polimerizációs eljárásban a monomer folyadékcseppek diszperziójának előállítására mechanikus rázóberendezést is alkalmazhatunk a perforált lemezhez, így a rezgést a kilövellt monomeráramnak adjuk át. Ez a rezegtetés azonban nem szükségképpen kell a találmány szerinti diszpergálási eljáráshoz. Sőt, ha a perforált lemezen a nyílások száma nagy, vagyis a nyílások egymáshoz közel helyezkednek el, a kilövellt monomeráram turbulenciája, illetve billegése fordulhat elő, és a rezgés nem szükségképpen adódik át.

A találmányt részletesebben az alábbi példák szemléltetik. Világossá kell azonban tenni, hogy ezek a speciális példák semmiképpen nem korlátozzák a találmány hatályát.

1. példa

Kísérletet végzünk az 1(1). ábrán feltüntetett konstrukciójú diszperziókészítő berendezésben, a 2. ábrán bemutatott perforált lemez alkalmazásával.

A 4 perforált lemez külső átmérője 100 mm, az 1 berendezés palástjának belső átmérője 0,3 m, magassága 0,4 m. A 4 perforált lemezen az 5 kilövellőnyílások átmérője 0,08 mm, és gyűrű alakban helyezkednek el, amely gyűrű belső átmérője 70 mm, külső átmérője 90 mm, szélessége tehát 10 mm. A nyílások egymástól való távolsága legalább 2 mm, a nyílások teljes száma pedig 751.

0,1% poli(vinil-alkoholt) tartalmazó vizes közeggel teletöltjük a berendezés 1 főtartályát. Az 5 nyílásokon keresztül sztirol monomert lövellünk be 150 cm/s áramlási sebességgel (Reynolds-szám: Re = 121).

A berendezés 1 főtartályának belsejében a bevitt monomer és a vizes fázis hőmérsékletét működés közben 20 és 25 °C között tartjuk.

A folyadékcseppek kialakult, egyenletes diszperzióját folyamatosan kivezetjük a 2 kimeneten keresztül, amely a folyadékcseppek egyenletes diszperziójának ürítésére szolgál.

Az így kapott folyadékcseppek átlagos részecskemérete 0,26 mm, amely méret az átlaghoz képest ±10%-on belül van a térfogat 70%-ában.

2. példa

Kísérletet végzünk az 1(2). ábrán látható konstrukciójú diszperziókészítő berendezésben, az 1. példában leírt eljárással.

A vizes közeg bevezetésére szolgáló 6 cső belső átmérője 15 mm, és a cső a perforált lemez közepénél helyezkedik el, 5 mm távolságra a perforált lemez felületétől. Ha a vizes közeget ugyanolyan áramlási sebességgel vezetjük be, mint az 1. példában, a kialakuló folyadékcseppek egyenletessége olyan mértékben javul, hogy az átlaghoz képest ±10%-on belüli eltérések a térfogat 85%-át teszik ki.

1. összehasonlító példa

A diszperziót ugyanolyan körülmények között készítjük, mint az 1. példában, de a 3. ábrán bemutatott konstrukciójú perforált lemezt alkalmazunk (a kilövellőnyílások száma azonos az 1. példabelivel). Az így nyert, „olaj a vízben” típusú diszperzióban a folyadékcseppek között az átlagos részecskemérettől ±10%-on belüli eltérésűek a térfogat 60%-át teszik ki csupán.

2. összehasonlító példa

A diszperziót ugyanolyan körülmények között készítjük, mint az 1. példában, de a 4. ábrán bemutatott konstrukciójú perforált lemezt alkalmazzuk (a nyílások koncentrikusan helyezkednek el, sűrűségük a külső kerület felé haladva csökken, és a kilövellőnyílások teljes száma 562). Az így nyert, „olaj a vízben” típusú diszperzióban a folyadékcseppek között az átlagos részecskemérettől ±10%-on belüli eltérésűek a térfogat 62%-át teszik ki.

3. példa

A kísérletet ugyanúgy végezzük, mint a 2. példában, azzal az eltéréssel, hogy sztirol monomer helyett 88,5 tömeg% sztirolt, 10,5 tömeg% 56%-os tisztaságú (etil-vinil-benzolt tartalmazó) divinil-benzolt és 1 tömeg% benzoil-peroxidot tartalmazó elegyet használunk hidrofób folyadékként. Az így kapott folyadékcseppek átlagos részecskemérete 0,26 mm, és az átlagos részecskemérettől ±10%-on belül eltérő részecskék a térfogat 85%-át teszik ki. Az így kapott, a 2 kivezetésen kiáramló folyadékcseppeket keverővei felszerelt polimerizáló reaktorba visszük be. A polimerizációt 8 órán át végezzük 80 °C-on, enyhe keverés közben, hogy a folyadékcseppek részecskeméret-eloszlását ne változtassuk meg. A polimerizáció után a polimer részecskéket szűréssel nyerjük ki. Átlagos szemcsemérete 0,24 mm. A polimer szemcsék az átlagos mérettől ±10%-on belül eltérő része a teljes térfogat 84%-át teszi ki.

4. példa

A 2. példa szerint járunk el, de az 5 kilövellőnyílásokon kiáramló sztirol áramlási sebessége 180 cm/s (Reynolds szám: Re =146). Az így kapott folyadékcseppek átlagos részecskemérete 0,27 mm, és azok a folyadékcseppek, amelyeknek mérete az átlagos részecskeméret ±10%-án belül van, a térfogat 84%-át teszik ki.

5. példa

A 3. példa szerint járunk el, de a folyadékcseppek kialakításához és a polimerizációhoz 8,3 tömeg% 56%-os tisztaságú (etil-vinil-benzolt tartalmazó) divinil-benzolt, 50,2 tömeg% sztirolt, 40,9 tömeg% izooktánt és 0,6 tömeg% benzoil-peroxidot tartalmazó keveréket alkalmazunk.

Az így kapott polimer részecskék átlagos szemcsemérete 0,25 mm, és azok a részecskék, amelyeknek mérete az átlagos szemcseméret ±10%-án belül van, a térfogat 77%-át teszik ki.

Claims

SZABADALMI IGÉNYPONTOK

1. Eljárás folyadékcseppek „olaj a vízben” típusú, egyenletes diszperziójának előállítására, azzaljellemezve, hogy a folytonos fázist alkotó, diszperzió-stabilizátort tartalmazó vizes közeget alulról felfelé áramoltatjuk egy tartályon (1) keresztül, és eközben a diszpergált fázist képező, víznél kisebb sűrűségű hidrofób folyadékot a tartály (1) alján elrendezett olyan perforált lemez (4) nyílásain (5) keresztül lövelljük felfelé mutató irányban felfelé áramoltatott vizes közegbe, amely perforált lemezen (4) a kilövellő nyílások (5) gyűrű alakban vannak elrendezve.
2. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a vizes közeget a bevezető csőnek (6) a perforált lemez (4) közepe közelében elrendezett csőcsonkján át vezetjük le folytonos áramban a tartályba (1).
3. A 2. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a vizes közeget olyan, a perforált lemez (4) közepe felett elrendezett csőcsonkon keresztül áramoltatjuk be, amelyből a vizes közeg a perforált lemez (4) felé áramlik és ezáltal az áramlás a perforált lemez felületén sugárirányú.
4. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a vizes közeget a perforált lemez (4) alatt elhelyezett csőcsonkon keresztül vezetjük be a tartályba (1).
5. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a vizes közeget a perforált lemez (4) felett, annak közepénél elrendezett csőcsonkon át vezetjük be a folyadéktérbe.
6. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy olyan perforált lemezt (4) alkalmazunk, amelyen a középső, gyűrű alakban elrendezett kilövellőnyílást (5) nem tartalmazó rész () sugara (l,5-25)-ször akkora, mint a kilövellőnyílásokat (5) tartalmazó gyűrű alakú rész szélessége.
7. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy olyan perforált lemezt (4) alkalmazunk, amelyen az egyes nyílások (5) átmérője 0,01-0,4 mm.
8. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy olyan perforált lemezt (4) alkalmazunk, amelyen a szomszédos nyílások (5) közötti távolság legalább hatszorosa a kilövellőnyílásokon (5) át kilépő hidrofób folyadék által képezett folyadékcseppek átmérőjének.
9. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy olyan perforált lemezt (4) alkalmazunk, amelynek átmérője 5-200 cm, a kilövellőnyílások (5) száma pedig 100 és 100 000 között van.
10. A 3. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a vizes közeget bevezető csővezeték (6) bevezető csonkját a perforált lemez (4) nyílásai (5) átmérőjének (20-500)-szorosát kitevő távolságra rendezzük el a perforált lemez (4) közepe felett.
11. Az 1. igénypont szerinti eljárás folyadékcseppek „olaj a vízben” típusú, egyenletes diszperziójának előállítására, azzal jellemezve, hogy a vizes közeg fő komponesekként vizet és diszperzió-stabilizátort tartalmaz.
12. Az 1. igénypont szerinti eljárás folyadékcseppek „olaj a vízben” típusú, egyenletes diszperziójának előállítására, azzal jellemezve, hogy a diszperzió-stabilizátort a karboxi-metil-cellulóz, a poli(vinil-alkohol), a zselatin és a keményítő közül választjuk.
13. Az 1. igénypont szerinti eljárás folyadékcseppek „olaj a vízben” típusú, egyenletes diszperziójának előállítására, azzal jellemezve, hogy a diszperzió-stabilizátort a hidrofób folyadékhoz viszonyítva 0,001 és 1 tömeg% közötti mennyiségben alkalmazzuk.
14. Az 1. igénypont szerinti eljárás folyadékcseppek „olaj a vízben” típusú, egyenletes diszperziójának előállítására, azzal jellemezve, hogy a hidrofób folyadék fő komponensekként polimerizálható monomert és polimerizációs iniciátort tartalmaz, továbbá tartalmaz inért szerves oldószert és olajban oldódó polimert is.
15. Az 1. igénypont szerinti eljárás folyadékcseppek „olaj a vízben” típusú, egyenletes diszperziójának előállítására, azzal jellemezve, hogy a hidrofób folyadék alkalmazott térfogata (0,l-0,7)-szerese a vizes közeg térfogatának.
16. Az 1. igénypont szerinti eljárás folyadékcseppek „olaj a vízben” típusú, egyenletes diszperziójának előállítására, azzal jellemezve, hogy a hidrofób folyadék belövellésének áramlási sebessége az alábbi képlettel számítható, dimenzió nélküli Reynolds-számmal (Re) kifejezve 20 és 1000 közé esik:

lOPud

Re =μ ahol P a hidrofób folyadék sűrűsége (g/cm³), u a hidrofób folyadék átlagos belövellési sebessége (cm/s), d a perforált lemezen lévő belövellőnyílások átmérője (cm), μ a hidrofób folyadék viszkozitása (Pás).
17. Az 1. igénypont szerinti eljárás folyadékcseppek „olaj a vízben” típusú, egyenletes diszperziójának előállítására, azzal jellemezve, hogy a polimerizálható monomer fő komponensként sztirolt és divinil-benzolt tartalmazó monomerelegy.
18. A 14. igénypont szerinti eljárás folyadékcseppek „olaj a vízben” típusú, egyenletes diszperziójának előállítására, azzaljellemezve, hogy a polimerizációs iniciátor benzoil-peroxid vagy azo-bisz(izobutironitril).
19. A 14. igénypont szerinti eljárás folyadékcseppek „olaj a vízben” típusú, egyenletes diszperziójának előállítására, azzal jellemezve, hogy a polimerizációs iniciátort a monomer komponenshez viszonyítva 500-30 000 ppm mennyiségben alkalmazzuk.
20. A 14. igénypont szerinti eljárás folyadékcseppek „olaj a vízben” típusú, egyenletes diszperziójának előállítására, azzal jellemezve, hogy a vizes közeg és a hidrofób folyadék hőmérséklete lényegében azonos.
21. A 14. igénypont szerinti eljárás folyadékcseppek „olaj a vízben” típusú, egyenletes diszperziójának előállítására, azzal jellemezve, hogy a vizes közeg és a hidrofób folyadék hőmérséklete lényegében azonos, és olyan érték, amely mellett a polimerizáció nem tud megindulni.
22. Az 1. igénypont szerinti eljárás folyadékcseppek „olaj a vízben” típusú, egyenletes diszperziójának előállítására, azzal jellemezve, hogy mind a vizes közeg, mind a hidrofób folyadék hőmérséklete 0 és 40 °C közé esik.

HU 213 309 Β
23. Az 1. igénypont szerinti eljárás folyadékcseppek „olaj a vízben” típusú, egyenletes diszperziójának előállítására, azzal jellemezve, hogy a hidrofób folyadék vizes közeghez viszonyított sűrűsége 0,7-0,95.
24. Polimerizációs eljárás egyenletes szemcseméretű polimer gyöngyök előállítására oly módon, hogy egyenletes cseppméretű diszperziót képezünk a polimerizálható monomerből olyan berendezésben, amelynek felső részén kivezetés van, alsó részén bevezetések a monomer és a vizes közeg számára, a felső kivezetésen folyamatosan lép ki a diszperzió, és bekerül a polimerizációs reaktorba olyan körülmények között, hogy a diszperzióban lévő, egyenletes méretű monomer cseppek ne szakadozzanak szét, de ne is aggregálódjanak, a monomer pedig olyan körülménynek között polimerizálódj ék, hogy a diszperzióban lévő, egyenletes méretű monomer cseppek ne károsodjanak a polimerizáció hőmérsékletén, azzal jellemezve, hogy diszperzió-stabilizátort tartalmazó vizes közeget folyamatosan bevezetünk egy olyan, az egyenletes cseppméretű monomer diszperzió készítésére szolgáló berendezésbe, amelynek a tartályában (1) a vizes közeg a teljes űrtartalmat kitölti, folytonos fázist alkot, felfelé áramlik, és folyamatosan eltávozik a felső kivezetésen (2) keresztül; az alsó részen a monomer bevezetőcső (3) elülső vége olyan perforált lemez (4), amelyen számos kilövellönyílás (5) helyezkedik el gyűrű alakban; polimerizációs iniciátort tartalmazó polimerizációs monomert lövellünk be a berendezésbe a perforált lemezen (4) keresztül, függőleges irányban felfelé.
25. A 24. igénypont szerinti eljárás egyenletes szemcseméretü polimer gyöngyök előállítására, azzal jellemezve, hogy az egyenletes cseppméretű monomer diszperzió képzésére olyan berendezést alkalmazunk, amelyben a vizes közeget bevezető cső (6) csonkja a perforált lemez (4) közepének közelében helyezkedik el úgy, hogy a kilövellőnyílásokat (5) nem takarja el.
26. A 24. igénypont szerinti eljárás egyenletes szemcseméretű polimer gyöngyök előállítására, azzal jellemezve, hogy az egyenletes cseppméretű monomer diszperzió képzésére szolgáló berendezésben a polimerizálható monomer térfogata (0, l-0,7)-szerese a vizes közeg térfogatának.
27. A 24. igénypont szerinti eljárás egyenletes szemcseméretű polimer gyöngyök előállítására, azzal jellemezve, hogy az egyenletes cseppméretű monomer diszperzió képzésére szolgáló berendezésben a polimerizálható monomer belövellésének áramlási sebessége az alábbi képlettel számítható, dimenzió nélküli Reynoldsszámmal (Re) kifejezve 20 és 1000 közé esik:

lOPud

Re =μ ahol P a polimerizációs iniciátort és más komponenseket tartalmazó, polimerizálható monomer sűrűsége (g/cm³), u a polimerizálható monomer átlagos belövellési sebessége (cm/s), d a perforált lemezen lévő kilövellőnyílások átmérője (cm), μ a polimerizálható monomer viszkozitása (Pás).
28. A 24. igénypont szerinti eljárás egyenletes szemcseméretű polimer gyöngyök előállítására, azzal jellemezve, hogy a polimerizálható monomer fő komponensként sztirolt és divinil-benzolt tartalmazó monomer elegy.
29. A 24. igénypont szerinti eljárás egyenletes szemcseméretü polimer gyöngyök előállítására, azzal jellemezve, hogy a polimerizációs iniciátor benzoil-peroxid vagy azo-biz(izobutironitril).
30. A 24. igénypont szerinti eljárás egyenletes szemcseméretű polimer gyöngyök előállítására, azzal jellemezve, hogy az alkalmazott polimerizációs iniciátor mennyisége a monomer komponens mennyiségéhez képest 500 és 30 000 ppm között van.
31. A 24. igénypont szerinti eljárás egyenletes szemcseméretű polimer gyöngyök előállítására, azzal jellemezve, hogy a vizes közeg és a polimerizálható monomer hőmérséklete lényegében azonos, és olyan érték, amely mellett a polimerizáció nem tud megindulni.
32. A 31. igénypont szerinti eljárás egyenletes szemcseméretű polimer gyöngyök előállítására, azzal jellemezve, hogy az egyenletes cseppméretű monomer diszperzió képzésére szolgáló berendezésben mind a vizes közeg, mind a polimerizálható monomer hőmérséklete 0 és 40 °C közé esik.
33. A 24. igénypont szerinti eljárás egyenletes szemcseméretű polimer gyöngyök előállítására, azzal jellemezve, hogy a polimerizálható monomer vizes közeghez viszonyított sűrűsége 0,7-0,95.
34. A 24. igénypont szerinti eljárás egyenletes szemcseméretű polimer gyöngyök előállítására, azzal jellemezve, hogy az egyenletes cseppméretű monomer diszperzió vizes közege fő komponensekként vizet és diszperzió-stabilizátort tartalmaz.
35. A 24. igénypont szerinti eljárás egyenletes szemcseméretű polimer gyöngyök előállítására, azzal jellemezve, hogy az egyenletes cseppméretű monomer diszperzióhoz a diszperzió-stabilizátort a karboxi-metil-cellulóz, a poli(vinil-alkohol), a zselatin és a keményítő közül választjuk.
36. A 24. igénypont szerinti eljárás egyenletes szemcseméretű polimer gyöngyök előállítására, azzal jellemezve, hogy az egyenletes cseppméretű monomer diszperzióhoz a diszperzió-stabilizátort a monomerhez viszonyítva 0,001 és 1 tömeg% közötti mennyiségben alkalmazzuk.