NO319043B1 - Fremgangsmate for fremstilling av polymerpartikler, skumbare polymerpartikler samt anvendelse derav - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte for fremstiling av polymerpartikler inneholdende en vinylarenmonomer ved suspensjonspolymerisasjon, skumbare polymerpartikler samt anvendelse derav.

Partikler som inneholder en slik polymer og skummemiddel er generelt kjent som skumbare polymerpartikler. En velkjent type av skumbare polymerpartikler er skumbart polystyren. Skumbad polystyren fremstilles i kommersiell måle-stokk ved suspensjonspolymerisasjon. Skummemidlet er vanligvis et lavtkokende hydrokarbon, som f.eks. et C3.Cs hydrokarbon, spesielt pentanisomerer. Det skumbare polystyren anvendes for å lage skum artikler som produseres ved skumming av polystyrenpartiklene. Ved skummeprosessen frigis hydrokarbon-skummemidlet og kan slippe ut i miljøet. Slike utslipp er ansett uønsket og man søker å finne måter til å unngå slike utslipp. En måte er gjenvinne eller brenne det avgitte hydrokarbon. En ytterligere måte er å redusere mengden av hydrokarbon-skummemiddel i de skumbare polymerpartikler.

I US-A-5.096.931 beskrives skumbart polystyren inneholdende polystyren, en liten mengde av en polar polymer, noe vann og en redusert mengde av hydrokarbon-skummemiddel. Selv om innholdet av hydrokarbon-skummemiddel er blitt redusert må et slikt middel fremdeles være tilstede for å oppnå tilfredsstillende skumming.

GB-A-1.106.143 lærer en prosess for fremstilling av vann-skumbare poly-styrenpartikler ved at man ved kraftig mekanisk omrøring blander styrenmonomer, vann og et emuleringsmiddel med en friradikal initiator for å oppnå en emulsjon inneholdende små vanndråper. Deretter oppslemmes emulsjonen i en vandig fase og den oppnådde suspensjon underkastes polymerisasjon. For å oppnå en tilfredsstillende skumming er visse mengder av organiske skummemidler inkludert.

I forsøk på å verifisere fortrinnene ved læren i det ovennevnte GB-patent-skrift ble det funnet at de fint dispergerte små vanndråper oppnådd i den første emulsjon hadde tendens til å flyte sammen og danne større dråper under polymerisasjonen. Ved et forsøk i GB-A-1.106.143 er det bekreftet at dråper større enn 40 u.m bevirker utilfredsstillende skumartikler etter skumming. Kraftig omrøring er tydelig nødvendig i denne kjente prosess for å skape og opprettholde de fint dispergerte små vanndråper. Det er imidlertid ved kommersiell drift vanskelig å foreta omrøring med slik høy energitilførsel.

Det vil følgelig være ønskelig hvis de små vanndråpers tendens til å flyte sammen kunne reduseres.

Det ble overraskende funnet at de små vanndråpers tendens til å vokse kunne reduseres ved å danne en viskøs vannholdig emulsjon før fullstendig poly-merisering av vinylarenmonomeren ved suspensjonspolymerisasjon. Dette gjør det videre mulig å foreta mindre kraftig omrøring når vannet i den (delvis polymeri-serte) vinylarenmonomer emulgeres. Røringen kan gjennomføres med en energi-tilførsel ekvivalent med eller mindre enn tilsvarende 500 omdreininger pr. minutt for en 70 I reaktor, endog ved en energitilførsel ekvivalent med eller mindre enn tilsvarende 350 omdreininger pr. minutt for en 70 liters reaktor.

Følgelig, tilveiebringer den foreliggende oppfinnelse en fremgangsmåte for fremstilling av polymerpartikler inneholdende en vinylarenpolymer ved suspensjonspolymerisasjon, hvor fremgangsmåten omfatter: a) forpolymerisering av vinylarenmonomerer til en omdannelsesgrad på 20 til 70%, basert på vinylarenmonomeren, til å gi en forpolymerisert masse, idet denne forpolymeriserte masse ytterligere inneholder vann emulgert deri og et emulgeringsmiddel; b) den forpolymeriserte masse oppslemmes i et vandig medium til å gi suspenderte smådråper; og c) vinylarenmonomeren i de suspenderte smådråper polymeriseres til fullstendig monomeromdannelse til å gi suspenderte polymerpartikler. d) de oppnådde polymerpartikler separeres fra den vandige blanding og skummes til å gi forekspanderte partikler.

Videre omfatter foreliggende oppfinnelse skumbare polymerpartikler,

hvor de omfatter en polymer av en vinylarenmonomer, vann i form av smådråper og et emulgeringsmiddel, idet mengden av vann er fra 8,6 til 15 vektprosent, basert på den totale vekt av polymerpatriklene.

Foreliggende oppfinnelse angår videre anvendelse av de forekspanderte partiklene fremstilt som beskrevet i det foregående for fremstilling av skumartikler.

En forpolymerisert masse er forskjellige fra en blanding av polymerisert vinylaren og vinylarenmonomer ved at den første har en monomodal molekylvekt-fordeling, mens den siste generelt vil ha en bimodal fordeling. For mange anven-delser vil det sistnevnte være en ulempe ved at de fysiske egenskaper av materialet vil variere over et videre område. For å oppnå en monomodal fordeling for en blanding av polymerisert vinylaren, og vinylarenmonomer vil prosessbetingelsene måtte styres meget strikt. Dette er ikke attraktivt for kommeriselle operasjoner.

Det antas at de gode resultater oppnådd ved fremgangsmåten i henhold til den foreliggende oppfinnelse skyldes dannelsen av den viskøse forpolymeriserte masse hvori vann er blitt emulgert før vinylarenet suspenderes i et vandig medium for suspensjonspolymerisasjon. De små emulgerte vanndråper er gjort mindre mobile, slik at det er liten tendens for dem til å flyte sammen eller å vandre inn i det vandige suspensjonsmedium.

Den foreliggende fremgangsmåte er i stand til å gi polymerpartikler med tilfredsstillende skumbarhetsegenskaper, og som ikke inneholder et organisk skummemiddel. Fremgangsmåten blir derfor foretrukket gjennomført i vesentlig fravær av et C3-C6 hydrokarbonskummemiddel. Med vesentlig fravær menes i en mengde mindre enn 0,5 vektprosent basert på mengden av vinylarenmonomer, foretrukket mindre enn 0,25 vektprosent, mer foretrukket i fullstendig fravær av slike skummemidler.

I en ytterligere utførelsesform av oppfinnelsen blir de oppnådde polymerpartikler separert fra den vandige blanding og eventuelt skummet til å gi forskum-mede partikler som eventuelt behandles videre til å gi skumartikler.

Dannelsen av den viskøse, forpolymeriserte masse gjennomføres foretrukket ved massepolymerisasjon av vinylarenmonomeren til den ønskede grad. Emulgeringen av vann i utgangsmonomeren kan oppnås på forskjellige måter. Med en utførelsesform omrøres vannet, et emulgeringsmiddel og vinylarenmonomeren for å danne en emulsjon som deretter underkastes forpolymerisasjon til den ønskede omdanningsgrad for å gi en forpolymerisert masse. Ved en ytterligere utførelsesform blir vinylarenmonomeren først underkastet forpolymerisasjon og deretter tilsettes vann og emulgeringsmiddel til den «delvis» forpolymeriserte vinylarenblanding og vannet emulgeres. En tredje utførelsesform omfatter forpolymerisasjon av vinylarenmonomer i nærvær av emulgeringsmiddel og deretter tilsettes vannet som skal emulgeres. En fjerde utførelsesform fremstilles emulgeringsmidlet in situ i nærvær av vann og deretter tilsettes vinylarenmonomer til det oppnådde emulgeringsmiddel.

Emulgeringsmidlene er foretrukket forlikelige (oppløselige) med vinylarenet. Emulgeringsmidlet kan velges fra et bredt område av forbindelser. Foretrukket er emulgeringsmidlet av den type som gir vann-i-olje emulsjoner. Emulgeringsmidlet kan være et ikke-ionisk, et anionisk eller kationisk overflateaktivt middel.

Egnede emulgeringsmidler inkluderer ikke-ioniske overflateaktive midler som sorbitankarboksylater, sorbitol eller mannitolkarboksylater, glykol eller glyce-rolkarboksylater, alkanolamider, alkylfenoler og dialkyletere. Hvilke som helst av disse emulgeringsmidler kan inneholde en polyalkoksykjede med et 1 til 20 ok-syalkylengrupper, som f.eks. oksyetylen eller oksypropylengrupper. Egnede anioniske emulgeringsmidler inkluderer salter av langkjedede (Cs-Cgo) kaboksylsyrer, langkjedet (Cs-so) alkylsulfonsyre, alkylarylsulfonsyre, sulforavsyre. Kationet i disse emulgeringsmidler kan passende være en ammoniumkomponent eller et alkalimetall- eller jordalkalimetall-ion. Egnede kationiske oveflateaktive midler kan velges fra fettaminer med høy molekylvekt, ammonium- eller andre nitrogenderivater av langkjedede karboksylsyrer. De anioniske og kationiske emulgeringsmidler kan inneholde en polyoksyalkylgruppe. Gode resultater er blitt oppnådd med bisalkyl-sulfosuccinater, sorbitol- C8-2o-karboksylater og/eller Ca-20-alkylxylensulfonater. Foretrukket er metallsaltene av bis(2-etylheksyl)-sulforavsyre.

Mengden av emulgeringsmiddel som anvendes er i noen grad avhengig av mengden av vann som skal emulgeres. Passende er mengden av emuleringsmiddel fra 0,01 til 5 vektprosent, basert på mengden av vinylarenmonomer i emulsjonen. Foretrukne områder er fra 0,1 til 3, mer foretrukket fra 0,2 til 1,5 vektprosent.

Mengden av vann som skal emulgeres og som i noen grad bestemmer den ønskede mengde av emulgeringsmiddel, kan velges innenfor vide grenser. Passende er mengden av vann fra 1 til 20 vektprosent, basert på vekten av vinylarenmonomer og vann. Godt skumbare partikler kan oppnås når det emulgeres fra 3 til 15 vektprosent vann. Under 1 vektprosent kan skumbarheten være for lav, mens ved meget høye vanninnhold kan partiklene gi skumartikler som kan stå i fare for å falle sammen.

En elektrolytt kan inkluderes i vannet som skal emulgeres. Egnede elektro-lytter er alkalimetall- og jordalkalimetallsalter, men andre uorganiske salter kan like godt anvendes. Elektrolytten kan føre til en nedsettelse av størrelsen av smådrå-pene, og kan forbedre vann i oljekarakteren av ioniske overflateaktive midler. Det kan derfor være fordelaktig å anvende en vannfase med fra 0,5 til 5 vektprosent elektrolytt, basert på mengden av vann, særlig når det anvendes et ionisk emulgeringsmiddel. Foretrukne salter er alkalimetallhalogenider, som NaCI og KCI.

Forpolymerisasjonstrinnet kan gjennomføres på en hvilken om helst kjent

måte. Dette inkluderer fri radikal polymerisasjon og termisk radikal polymerisasjon. Termisk polymerisasjon kan gjennomføres ved å oppvarme emulsjonen til en temperatur på 120 til 150°C. Når den ønskede omdannelse er blitt oppnådd nedsettes temperaturen. Hvis forpolymerisasjonstrinnet gjennomføres ved termisk radikal

polymerisasjon med vann som allerede er tilstede, må forpolymerisasjonen gjen-nomføres ved forhøyet trykk. Hvis forpolymerisasjonstrinnet gjennomføres ved termisk radikal polymerisasjon før vann tilsettes, avkjøles den forpolymeriserte masse generelt før vann tilsettes. Dette gjør at i de fleste tilfeller er det foretrukket å forpolymerisere ved fri radikal polymerisasjon ved hjelp av en eller flere fri-radikalinitiatorer. Av de samme grunner gjennomføres polymerisasjonstrinnet c) foretrukket ved fri-radikal polymerisasjon forpolymerisasjon ved hjelp av fri-radikal polymerisasjon kan gjennomføres ved å tilsette en initiator til vinylaren/vannemul-sjonen og begynne polymerisasjonen ved oppvarming til 40-140°C. Forpolymerisasjonen i trinn a) gjennomføres foretrukket ved oppvarming til 40-120°C. Polymerisasjonen i trinn c) gjennomføres foretrukket ved oppvarming til 60-140°C. Fri-radikal polymerisasjonen gjennomføres passende ved et trykk på 0,5 til 5 bar, foretrukket fra 0,7 til 1,5 bar, mer foretrukket ved atmosfæretrykk. De videre pro-sessbetingelser er velkjente for den fagkyndige på området. Mest foretrukket blir det endelige trinn med polymerisasjon i trinn c) gjennomført ved forhøyet trykk og ved en temperatur på 110-140°C for ytterligere å redusere mengden av monomer tilstede i sluttproduktet.

Optimale omdannelsesgrader for den forpolymeriserte masse kan variere for forskjellige monomerer. Passende varierer omdannelsen mellom 20 og 70% av vinylarenmonomeren.

Hvis omdannelsen er høyere enn 70% kan viskositeten av den forpolymeriserte masse være så høy at det kan opptre håndteringsproblemer. Dette kan kom-plisere oppslemmingen av den forpolymeriserte masse i den vandige fase eller emulgeringen av vann inn i den forpolimeriserte masse. Hvis forpolymerisasjons-graden er under 20%, vil de suspenderte smådråper ha tendens til å være usta-bile. I dette tilfelle vil det bli innlemmet uønsket store mengder av vandig suspensjonsmedium med stor dråpestørrelse. Dette vil føre til skumsammenfalling under skummingen. Foretrukket varierer omdannelsen melllom 30 og 60%.

For å forbedre skummeegenskapene av de endelige polymerpartikler er det foretrukket å ha tverrbindingsmiddel tilstede under polymerisasjonen. Tverrbindingsmidlet kan tilsettes i trinn a) og/eller i trinn c). Foretrukket tilsettes det tverr-bindende middel i trinn a). Passende velges tverrbindingsmidlet fra gruppen av forbindelser med minst to olefiniske dobbeltbindinger. Eksempler på slike forbindelser inkluderer divinylbenzen, oc, co-alkadiener, f.eks. isopren, diesteren av akrylsyre eller metakrylsyre med en diol, som butandiol, pentandiol eller heksandiol. Fortrukket for sin forlikelighet med vinylarenet er divinyl-benzen.

For å oppnå en betydelig tverrbindingsvirkning bør mengden av tverrbindingsmiddel ikke være for liten. På den annen side, hvis mengden av tverrbindingsmiddel er for høy ville skumbarheten av de endelige partikler bli forringet. Et passende område er fra 0,01 til 5 vektprosent, foretrukket fra 0,01 til 1,5 vektprosent, basert på mengden av vinylarenmonomer. Mest foretrukket anvendes fra 0,01 til 0,5 vektprosent tverrbindingsmiddel.

Det er videre funnet å være fordelaktig å polymerisere vinylarenmonomeren i nærvær av en polyfenyleneter. Nærværet av polyfenyleneter reduserer sjansen for at skum materialet vil falle sammen under avkjøling. Egnede polyfenyletere er beskrevet i EP-A-350137, EP-A-403023 og EP-A-391499. Polyfenyleneteren kan tilsettes i trinn a) og/eller i trinn c). Foretrukket tilsettes polyfenyleneteren i trinn a). Polyf eny lenete rf orbindelsen er foretrukket tilstede i en mengde mellom 1 og

30 vekt%, basert på mengden av vinylaren.

Etter forpolymerisasjonstrinnet oppslemmes den forpolymeriserte masse i et vandig medium. Volumforholdet mellom vandig suspensjonsmedium og den

forpolymeriserte masse kan variere innen vide grenser, som forstått av en fagkyn-dig på området. Egnede volumforhold inkluderer 1:1 til 1:10 (forpolymerisert masse: vandig fase). Det optimale forhold bestemmes ut fra økonomiske betraktning-er.

Det vandige medium kan inneholde ett eller flere konvensjonelle stabiliseringsmidler, som polyvinylalkohol, gelatin, polyetylenglykol, hydroksyetylcellulose, karboksymetylcellulose, polyvinylpyrrolidon, polyakrylamid, men også salter av poly (met) akrylsyre, fosfonsyre eller (pyro) fosforsyre, meleinsyre, etylendiamintetraeddiksyre o.l., som vil være klart for den fagkyndige på området. Egnede salter inkluderer ammonium-, alkalimetall- og jordalkalimetallsaltene. Et fordelaktig eksempel på et slikt salt er trikalsiumfosfat. Foretrukket er stabiliseringsmidlet basert på akrylsyre og/eller metakrylsyre, eventuelt i kombinasjon med akrylsyreamid. Mengden av stabiliseringsmiddel kan passende variere fra 0,05 til 1, foretrukket fra 0,15 til 0,6 vektprosent, basert på vekten av det vandige medium.

Av de samme grunner som gjelder for forpolymerisasjonstrinnet a), gjen-nomføres polymerisasjonstrinnet c) fordelaktig ved hjelp av fri-radikal polymerisasjon ved hjelp av en eller flere fri-radikal initiatorer.

Polymerisasjonen kan ytterligere forbedres ved å øke stabiliteten av suspensjonen. En slik stabilitetsøkning kan bevirkes ved innlemmelse av en polar polymer inn i den forpolymeriserte masse i tillegg til det allerede tilstedeværende emulgeringsmiddel. Eksempler på slike polymerer er polyvinylalkohol, gelatin, polyetylenglykol, hydroksyetylcellulose, karboksymetylcellulose, polyvinylpyrrolidon, polyakrylamid, men også salter av poly-(met-)akrylsyre, fosfonsyre eller (pyro-) fosforsyre, maleinsyre, etylendiamintetraeddiksyre. Egnede salter inkluderer ammonium-, alkalimetall- og jordalkalimetallsaltene. Foretrukket er den stabiliserende polare polymer basert på akrylsyre og/eller metakrylsyre, eventuelt i kombinasjon med akrylsyreamid. Innlemmelsen kan gjennomføres ved å blande den polare polymer med den forpolymeriserte masse, men den kan også innlemmes in situ ved å blande den tilsvarende polare monomer med vinylarenmonomeren og vann og polymerisere den polare monomer til å gi den ønskede polare polymer. Deretter kan den polare polymer suspenderes sammen med de andre komponenter i den forpolymeriserte masse. En ytterligere måte for å innlemme den polare polymer er å tilsette den tilsvarende polare monomer til den forpolymeriserte masse og deretter polymerisere monomerene til å gi den polare polymer. Mengden av polar polymer er passende fra 0,1 til 10 vektprosent, basert på emulgert vann.

Fri-radikal inititatoren kan velges fra de konvensjonelle initiatorer for fri-radikal styrenpolymerisasjon. De inkluderer spesielt organiske peroksyforbindelser, som peroksider, peroksykarbonater og perestere. Kombinasjoner av peroksyforbindelser kan også anvendes. Typiske eksempler på de egnede peroksyinitiato-rer er C6-C2o acylperoksider som dekanoylperoksid, benzoylperoksid, oktanoylpe-roksid, stearylperoksid, 3,5,5-trimetylheksanoylperoksid, perester av C2-C18 syrer og C1-C5 alkylgrupper, som t-butylperbenzoat, t-butylperacetat, t-bityl-pervivalat, t-butylperisobutyrat og t-butyl-peroksylaurat og hydroperoksider og dihydrokarbyl (C3-C10) peroksider, som diisopropylbenzenhydroperoksid, di-t-butylperoksid, di-kumylperoksid eller kombinasjoner derav.

Radikal initiatorer forskjellige fra peroksyforbindelser er ikke utelukket. Et passende eksempel på en slik forbindelse er a,a'-azobisisobutyronitril. Mengden av radikal-initiator er passende fra 0,01 til 1 vektprosent, basert på vekten av vinylarenmonomeren. Prosessen initieres passende ved oppvarming av reaksjons-blandingen til forhøyet temperatur, f.eks. i området fra 40 til 140°C.

Polymerisasjonsprosessen kan passende gjennomføres i nærvær av et kjedeoverføringsmiddel. Den fagkyndige på området vil innse at disse kjedeover-føringsmidler kan velges fra merkaptaner, som C2-Ci5-alkylmerkaptaner, f.eks. n-dodecylmerkaptan, t-dodecylmerkaptan, n-butylmerkaptan eller t-butylmerkaptan. Foretrukket er aromatiske forbindelser som pentafenyletan, og spesielt dimeren av a-metylstyren.

Den foreliggende oppfinnelse har gjort det mulig for den fagkyndige å frem-stille vann-skumbare partikler som inneholder vann som skummemiddel. Følgelig tilveiebringer den foreliggende oppfinnelse, som nevnt i det foregående, skumbare polymerpartikler omfattende en polymer av en vinylarenmonomer, vann i form av smådråper, og et emulgeringsmiddel, hvori mengden av vann er i området fra 8,6 til 15 vektprosent, basert på den totale vekt av polymerpartiklene. Polymerpartiklene behøver ikke å inneholde C3-C6 hydrokarbon-skummemiddel. Dette betyr at hydrokarbon-skummemidlet kan være tilstede i en mengde mindre enn 0,5 vektprosent basert på den totale mengde av polymerpartikler, foretrukket mindre enn 0,25 vektprosent, mer foretrukket i fullstendig fravær av slike skummemidler.

Polymerpartiklene kan videre inneholde flere tilsetningsmidler eller over-trekk i effektive mengder. Slike tilsetningsmidler inkluderer fargestoffer, fyllstoffer, stabiliseringsmidler, flammehemmende forbindelser, kjerndannende midler, anti-statiske forbindelser og smøremidler. Av særlig interesse er overtrekksblandinger inneholdende glyserol- eller metallkarboksylater. Slike forbindelser reduserer par-tiklenes tendens til å agglomerere. Egnede karboksylater er glyserolmono-, di-og/eller tristearat og sinkstearat. Eksempler på slike tilsetningsmiddelblandinger er omhandlet i GB-A-1.409.285. Overtrekksblandingen avsettes på partiklene ved hjelp av kjente metoder, f.eks. ved hjelp av tørrbelegging i en båndskrueblander eller ved hjelp av en slurry eller oppløsning i en lett fordampbar væske.

Partiklene har fordelaktig en gjennomsnittsdiameter på 0,1 til 6 mm, foretrukket fra 0,4 til 3 mm.

De skumbare partikler kan forhåndsskummes ved hjelp av varm luft eller ved å anvende (overopphetet) damp tii å gi oppskummede eller for-oppskummede partikler. Slike partikler har en redusert densitet, f.eks. fra 800 til 30 kg/m<3>. Det innses at for å fordampe vannet inkludert i partiklene for å bevirke skumming må temperaturen være høyere enn den som anvendes for C3-C6 hydrokarbon-skummemidler som har et lavere kokepunkt enn vann. Skumming kan også bevirkes ved oppvarming i olje eller ved hjelp av mikrobølger.

Oppfinnelsen skal illustreres ytterligere ved hjelp av de etterfølgende eksempler.

Eksempel 1

I en 2 liters autoklav ble en mende styren blandet med 0,4 vektprosent, basert på styren, av dibenzoylperoksid og 0,15 vektprosent, basert på styren av tert-butylperoksybenzoat sammen med natriumbis (2-etylheksyl)-sulfosuccinat (solgt under handelsnavnet «AOT») under nitrogen med en omrøringstakt på 300 omdreininger pr. minutt. Blandingen ble deretter polymerisert ved oppvarming til 90°C i 100 min. Omdannelsesgraden av styren var omtrent 55%. Vann inneholdende 0,9 vektprosent natriumklorid ble sakte tilsatt til den forpolymeriserte masse under omrøring med 800 omdreininger pr. min. Omrøringen ble fortsatt i 5 min. I en 6,4 liters autoklav, ble den således oppnådde emulsjon suspendert i vann inneholdende 0,4 vektprosent hyroksyetylcellulose solgt under handelsnavnet

«NATROSOL» 250G av det hollandske selskap «AQUALON». Vektforholdet mellom vann og forpolymerisert masse var omtrent 3:1. Polymerisasjonsreaksjonen ble fortsatt ved 90°C i 5 timer. Nitrogentrykket ble økt til 4 bar og temperaturen ble økt til 125°C. Suspensjonen ble opprettholdt ved disse betingelser i ytterligere 5 timer for å fullstendiggjøre polymerisasjonen. Polymerkornene ble separert fra vannfasen og vasket med vann. Vanninnholdet i disse kom, basert på mengden av polystyren, vann og emulgeringsmiddel, ble bestemt ved hjelp av TGA (termisk gravimetrisk analyse). Kornene ble skummet i varm luft med 130° i en 500 ml glassbeholder ved hjelp av en varmluftpistol. Resultatene er anført i tabell 1 her-under. Skumbarheten er uttrykt som forholdet mellom skumvolum av komene i forhold til volum av kornene før skummingen.

Sammenliqninqseksempel

I en 2 liters autoklav ble 900 g styren blandet med 0,4 vektprosent, basert på styren, av dibenzoylperoksid og 0,15 vektprosent, basert på styren av tert-butylperoksybenzoat sammen med 20 g natirum bis(2-etylheksyl) sulfosuccinat (solgt under handelsnavnet «AOT») under nitrogen med en omrøringstakt på 300 omdreininger pr. min. 100 g vann inneholder 0,9 vektprosent natirumklorid ble sakte tilsatt under omrøring ved 800 omdreininger pr. min. Omrøringen ble fortsatt i 5 min. I en 6,4 liters autoklav, ble den således oppnådde blanding suspendert i 3 liter vann inneholdende 0,4 vektprosent hydroksyetylcellulose solgt under handelsnavnet «NATROSOL» 250G. Vektforholdet mellom vann og den styrenholdige masse var omtrent 3:1. Det ble iakttatt at det ikke kunne ses noen separate smådråper. Dette skyldes antagelig det faktum at det var blitt dannet en olje-i-vann emulsjon. Polymerisasjonsreaksjonen ble fortsatt ved 90°C. Etter omtrent 2 timer satte rørestaven i reaktoren seg fast. Når reaktoren ble åpnet ble det funnet at emulsjonen hadde forandret seg til en fast, hvit klump og vann.

Eksempel 2

I en 6 liters beholder ble 3.600 g styren blandet med 0,4 vektprosent, basert på styren, av dibenzoylperioksid og 0,15 vektprosent, basert på styren, av tert-butylperoksybenzoat sammen med 40 g natrium bis(2-etylheksyl)sulfosuccinat (solgt under handelsnavnet «AOT») under nitrogen ved en omrøringstakt på 300 omdreininger pr. min. Blandingen ble deretter polymerisert ved oppvarming til 90°C i 100 min. Omdannelsesgraden av styren var omtrent 55%. 400 g vann inneholdende 0,9 vektprosent natriumklorid ble sakte tilsatt under omrøring ved 800 omdreininger pr. min. Omrøringen ble fortsatt i 5 min. I en 10 liters autoklav ble den således oppnådde emulsjon oppslemmet i 4 liter vann inneholdende 0,4 vektprosent hydroksyetylcellulose solgt under handelsnavnet «NATROSOL» 250G. Vektforholdet mellom suspensjonsvann og for-polymerisert masse var omtrent 1:1. Polymerisasjonsreaksjonen ble fortsatt ved 90°C i 5 timer under omrøring med 350 omdreininger pr. min. Nitrogentrykket ble hevet til 4 bar og temperaturen ble hevet til 125°C. Suspensjonen ble opprettholdt under disse betingelser i ytterligere 5 timer for å fullstendiggjøre polymerisasjonen. Polymerkornene ble separert fra vannfasen og vasket med vann.Vanninnholdet i disse kom, basert på mengden av polystyren, vann og emulgeringsmiddel, ble bestemt ved hjelp av TGA. Kornene ble skummet i varm luft i en 500 ml glassbeholder ved hjelp av en varmluftpistol. Resultatene er angitt i den etterfølgende tabell 2.

Eksempel 3

I en 2 liters autoklav ble 900 g styren blandet med 0,4 vektprosent, basert på styren, av dibenzoylperoksid og 0,15 vektprosent, basert på styren, av tert-butyl-peroksybenzoat sammen med 10,0 g sorbitantristearat (solgt under handelsnavnet «SPAN» 65) under nitrogen med en omrøringstakt på 300 omdreininger pr. min. Blandingen ble deretter polymerisert ved oppvarming til 90°C i 100 min. Omdannelsesgraden av styren var omtrent 55%. 100 g vann inneholdende 0,9 vektprosent natriumklorid ble sakte tilsatt under omrøring med 800 omdreininger pr. min. Omrøringen ble fortsatt i 5 min. I en 6,4 liters autoklav ble den således oppnådde emulsjon oppslemmet i 3 liter vann inneholdende 0,4 vektprosent hydroksyetylcellulose solgt under handelsnavnet «NATROSOL» 250G. Vektforholdet mellom vann og forpolymerisert masse var omtrent 3:1. Polymerisasjonsreaksjonen ble fortsatt ved 90°C i 5 timer. Nitrogentrykket ble økt til 4 bar og temperaturen ble økt til 125°C. Suspensjonen ble opprettholdt under disse betingelser i ytterligere 5 timer for å fullstendiggjøre polymerisasjonen. Polymerkornene ble separert fra vannfasen og vasket med vann. Vanninnholdet i disse kom, basert på mengden av polystyren, vann og emulgeringsmiddel ble bestemt ved hjelp av TGA. Kornene ble skummet i varm luft i en 500 ml glassbeholder ved hjelp av en varmluftpistol. Resultatene er anført i tabell 2 i det følgende.

Eksempel 4

I en 2 liters autoklav ble 900 g styren blandet med 0,4 vektprosent, basert på styren, av dibenzoylperoksid og 0,15 vektprosent, baset på styren, av tert-butylperoksybenzoat sammen med 10,0 g sorbitanmonooleat (solgt under handelsnavnet «SPAN» 80) under nitrogen med en omrøringstakt på 300 omdreininger pr. min. Blandingen ble deretter polymerisert ved oppvarming til 90°C i 100 min. Omdannelsesgraden av styren var omtrent 55%. 100 g vann inneholdende 0,9 vektprosent natriumklorid ble sakte tilsatt under omrøring ved 800 omdreininger pr. min. Omrøringen ble fortsatt i 5 min. I en 6,4 liters autoklav ble den således oppnådde emulsjon oppslemmet i 3 liter vannn inneholdende 0,4 vektprosent hydroksyetylcellulose solgt under handelsnavnet «NATROSOL» 250G. Vektforholdet mellom vann og forpolymerisert masse var omtrent 3:1. Polymerisasjonsreaksjonen ble fortsatt ved 90 °C i 5 timer. Nitrogentrykket ble hevet til 4 bar og temperaturen ble hevet til 125 °C. Suspensjonen ble opprettholdt under disse betingelser i ytterligere 5 timer for å fullstendiggjøre polymerisasjonen. Polymerkornene ble separert fra vannfasen og vasket med vann. Vanninnholdet i disse korn, basert på mengden av polystyren, vann og emulgeringsmiddel ble bestemt ved hejelp av TGA. Kornene ble skummet i varm luft i en 500 ml glassbeholder ved hjelp av en varmluftpistol. Resultatene er anført i tabell 2 senere.

Eksempel 5

I en 2 liters autoklav ble 900 g styren blandet med 10,0 g natrium bis(2-etylheksyl)sulfosuccinat (solgt under handelsnavnet «AOT»). Blandingen ble oppvarmet til 60°C. 99 g destillert vann, 1 g akrylsyre og 0,03 g kaliumpersulfat ble sakte tilsatt til blandingen under omrøring ved 800 omdreininger pr. min. Omrø-ringen ble fortsatt i 5 min. Den oppnådde emulsjon ble oppvarmet til 60°C i 3 timer for å la akrylsyren polymerisere, under omrøring ved 800 omdreininger pr. min.

Til denne blanding ble det tilsatt 0,4 vektprosent dibenzoylperoksid, basert på styren, og 0,15 vektprosent tert-butylperoksybenzoat, basert på styren, og temperaturen ble hevet til 90°C. Denne temperatur ble opprettholdt i 100 min. Omdannelsesgraden av styren var omtrent 55%. I en 6,4 liters autoklav ble den således oppnådde emulsjon suspendert i 3 liter vann inneholdende 0,4 vektprosent hydroksyetylcellulose solgt under handelsnavnet «NATROSOL» 250G. Volumforholdet mellom suspensjonsvann og forpolymerisert masse var omtrent 3:1. Polymerisasjonsreaksjonen ble fortsatt ved 90°C i 5 timer under omrøring ved 350 omdreininger pr. min. Nitrogentrykket ble hevet til 4 bar og temperaturen ble hevet til 125°C. Suspensjonen ble opprettholdt under disse betingelser i ytterligere 5 timer for å fullstendiggjøre polymerisasjonen. Polymerkornene ble separert fra vannfasen og vasket med vann. Vanninnholdet i disse korn, basert på mengden av polystyren, vann og emulseringsmiddel, ble bestemt ved hjelp av TGA. Kornene ble skummet i varm luft i en 500 ml glassbeholder ved hjelp av en varmluftpistol. Resultatene er anført i tabell 2 senere.

Eksempel 6

I en 2 liters autoklav ble 900 g styren blandet med 0,45 g divinylbenzen, 0,4, vektprosent dibenzoylperoksid, basert på styren, og 0,15 vektprosent tert-butylperoksybenzoat, basert på styren, og 10,0 g natrium bis(2-etylheksyl) sulfosuccinat (solgt under handelsnavnet «AOT»). Blandingen ble oppvarmet til 90°C i 100 min. og omrørt ved 300 omdreininger pr. min. 100 g destillert vann inneholdende 0,9 vektprosent natriumklorid ble sakte tilsatt under omrøring ved 800 omdreininger pr. minutt. Omrøringen ble fortsatt i 5 min. Omdannelsesgraden av styren var omtrent 55%. I en 6,4 liters autoklav ble den således oppnådde emulsjon oppslemmet i 3 liter vann inneholdende 0,4 vektprosent hydroksyetylcellulose solgt under handelsnavnet «NATROSOL» 250G. Polymerisasjonsreaksjonen ble fortsatt ved 90°C i 5 timer under omrøring ved 350 omdreininger pr. min. Nitrogentrykket ble hevet til 4 bar og temperaturen ble hevet til 125°C. Suspensjonen ble opprettholdt under disse betingelser i ytterligere 5 timer for å fullstendiggjøre polymerisasjonen. Polymerkornene ble separert fra vannfasen og vasket med vann. Vanninnholdet i disse kom, basert på mengden av polystyren, vann og emulgeringsmiddel, ble bestemt ved hjelp av TGA. Komene ble skummet i varm luft i en 500 ml glassbeholder ved hjelp av en varmluftpistol. Resultatene er angitt i den etterfølgende tabell 2.

Claims (11)

1. Fremgangsmåte for fremstilling av polymerpartikler inneholdende en vinylarenpolymer ved supsensjonspolymerisasjon, karakterisert ved at den omfatter: a) forpolymerisering av vinylarenmonomerer til en omdannelsesgrad på 20 til 70%, basert på vinylarenmonomer, til å gi en forpolymerisert masse, idet denne forpolymeriserte masse ytterligere inneholder vann emulgert deri og et emulgeringsmiddel, b) den forpolymeriserte masse oppslemmes i et vandig medium til å gi suspenderte smådråper; c) vinylarenmonomeren i de suspenderte smådråper polymeriseres til fullstendig monomeromdannelse til å gi suspenderte polymerpartikler; og eventuelt d) de oppnådde polymerpartikler separeres fra den vandige blanding og skummes til å gi forekspanderte partikler.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at vann, et emulgeringsmiddel og vinylarenmonomeren omrøres for å danne en emulsjon som deretter underkastes forpolymerisasjon til ønsket omdannelsesgrad for å gi den forpolymeriserte masse.

3. Fremgangsmåte ifølge hvilket som helst av kravene 1 til 2, karakterisert ved at vinylarenmonomeren først underkastes forpolymerisasjon i nærvær av emulgeringsmiddel, og deretter tilsettes vann til den forpolymeriserte vinylarenblanding og vannet emulgeres.

4. Fremgangsmåte ifølge hvilket som helst av kravene 1til 3, karakterisert ved at emulgeringsmidlet er valgt fra bisalkylsulfosuccina-ter, sorbitols-20-karboksylater og C8-20-alkylexylensulfonater.

5. Fremgangsmåte ifølge hvilket som helst av kravene 1 til 4, karakterisert ved at mengden av emulgeringsmiddel er fra 0,01 til 5 vektprosent basert på mengden av vinylarenmonomer.

6. Fremgangsmåte ifølge hvilket som helst av kravene 1 til 5, karakterisert ved at mengden av vann som anvendes i trinn a) er fra 1 til 20 vektprosent, basert på vekten av vann og vinylarenmonomer.

7. Fremgangsmåte ifølge hvilket som helst av kravene 1 til 6, karakterisert ved at forpolymerisasjonstrinnet a) og polymerisasjonstrinnet c) gjennomføres ved hjelp av fri-radikal polymerisasjon.

8. Fremgangsmåte ifølge hvilket som helst av kravene 1 til 7, karakterisert ved at polare polymerer innlemmes i den forpolymeriserte masse.

9. Fremgangsmåte ifølge hvilket som helst av kravene 1 - 8, karakterisert ved at fornettingsmiddel er tilstede under polymerisasjonen.

10. Skumbare polymerpartikler, karakterisert ved at de omfatter en polymer av en vinylarenmonomer, vann i form av smådråper og et emulgeringsmiddel, idet mengden av vann er fra 8,6 til 15 vektprosent, basert på den totale vekt av polymerpatriklene.

11. Anvendelse av de forekspanderte partiklene, fremstilt ifølge krav 1 for fremstilling av skumpartikler.