WO2014161817A1 - Verfahren zur reduzierung der restmonomerenmenge in einer wässrigen polymerisatdispersion - Google Patents

Verfahren zur reduzierung der restmonomerenmenge in einer wässrigen polymerisatdispersion Download PDF

Info

Publication number
WO2014161817A1
WO2014161817A1 PCT/EP2014/056459 EP2014056459W WO2014161817A1 WO 2014161817 A1 WO2014161817 A1 WO 2014161817A1 EP 2014056459 W EP2014056459 W EP 2014056459W WO 2014161817 A1 WO2014161817 A1 WO 2014161817A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
polymer dispersion
aqueous polymer
radiation
initiator
aqueous
Prior art date
Application number
PCT/EP2014/056459
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Matthias ZORN
Rüdiger HÄFFNER
Alexandre Terrenoire
Dirk Meckelnburg
Rudolf Schuhmacher
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 WO2014161817A1 publication Critical patent/WO2014161817A1/de

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J10/00Chemical processes in general for reacting liquid with gaseous media other than in the presence of solid particles, or apparatus specially adapted therefor
    • B01J10/02Chemical processes in general for reacting liquid with gaseous media other than in the presence of solid particles, or apparatus specially adapted therefor of the thin-film type
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/08Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor
    • B01J19/12Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor employing electromagnetic waves
    • B01J19/122Incoherent waves
    • B01J19/123Ultra-violet light
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/24Stationary reactors without moving elements inside
    • B01J19/247Suited for forming thin films
    • 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
    • C08F6/00Post-polymerisation treatments
    • C08F6/006Removal of residual monomers by chemical reaction, e.g. scavenging

Definitions

  • the present invention is a process for reducing the amount of residual monomer in an aqueous polymer dispersion, which is characterized in that the aqueous polymer dispersion> 0.01 and ⁇ 1, 0 wt .-%, based on the Automatmonomerenmenge used to prepare the aqueous polymer dispersion, at least one compound is added, which forms under the action of UV radiation radical compounds (UV initiator) and then irradiated the resulting aqueous polymer dispersion with UV radiation.
  • UV radiation radical compounds UV initiator
  • aqueous polymer dispersions contain, in addition to a free-radically initiated aqueous emulsion polymerization of ethylenically unsaturated monomers
  • residual monomers residual monomers
  • UV initiators compounds which form radical compounds under the action of UV radiation
  • WO-A 01/55228 discloses a process for the preparation of low residual monomer poor water-soluble or water-swellable polymers based on acrylamide comprising the steps of a) preparing an aqueous mixture containing water-soluble ethylenically unsaturated monomers, in particular acrylamide and a UV initiator, b) polymerization of water-soluble ethylenically unsaturated monomers; and c) irradiating the resultant dissolved or swollen polymer in an aqueous medium with UV radiation.
  • the aqueous mixtures of acrylamide-containing dissolved or swollen polymers which are obtainable by this process have low residual contents of acrylamide.
  • WO 02/66520 also discloses a process for the preparation of low-monomer-content water-soluble or water-swellable polymers based on acrylamide.
  • the process comprises the steps of a) preparing an aqueous mixture comprising water-soluble ethylenically unsaturated monomers, in particular acrylamide and a UV initiator I and a UV initiator II, b) polymerizing the water-soluble ethylenically unsaturated monomers by irradiation with UV radiation Intensity ⁇ 1000 ⁇ / cm 2 and c) irradiation of the aqueous mixture obtained under b) with UV radiation with an intensity> 1000 ⁇ / cm 2 , wherein the UV initiators are chosen so that UV initiator I substantially in process step b) and UV initiator II are activated substantially in process step c).
  • a process for reducing unreacted ethylenically unsaturated monomers in water-soluble or water-swellable polymers is described in WO 06/7997.
  • the core of the process is the steps of a) applying a UV initiator to the surface of the water-soluble or water-swellable polymer and b) irradiating the polymer thus treated with UV radiation.
  • the UV initiator should be dissolved or dispersed in an aqueous medium containing an organic solvent, especially an alcohol or a polyethylene glycol.
  • the amount of residual monomers in aqueous polymer dispersions can be effectively reduced if the residual monomer-containing aqueous polymer dispersions> 0.01 and 0.1% by weight, based on the total amount of monomers used to prepare the aqueous polymer dispersion, at least one compound is added, which forms under the action of UV radiation radical compounds and then irradiated the resulting aqueous polymer dispersion with UV radiation.
  • the process according to the invention is particularly suitable for reducing the residual monomer amount in aqueous polymer dispersions obtained by free-radical emulsion polymerization of monomers having at least one ethylenically unsaturated group.
  • At least one monoethylenically unsaturated group-containing monomers for the process according to the invention in particular in a simple manner radically polymerizable monomers sizable as the olefins, for example ethylene, vinylaromatic monomers such as styrene, ⁇ -methylstyrene, o-chlorostyrene or vinyltoluenes, esters of vinyl alcohol and monocarboxylic acids having 1 to 18 C atoms, such as vinyl acetate, vinyl propionate, vinyl n-butyrate, vinyl laurate and vinyl stearate, esters of ⁇ , ⁇ -monoethylenically unsaturated mono- and dicarboxylic acids preferably having 3 to 6 carbon atoms, 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 especially Methyl
  • the monomers mentioned in the case of exclusively by the method of free-radical aqueous emulsion polymerization produced aqueous polymer dispersions usually the main monomers, based on the total amount of monomers to be polymerized by the method of free radical aqueous emulsion polymerization (Geticianmono- merenmenge) normally a share ä 50 wt .-%, advantageously> 80 wt .-% and especially advantageously> 90 wt .-% to unite.
  • these monomers have only a moderate to low solubility in water under normal conditions (25 ° C., 1 atm absolute).
  • Monomers having increased water solubility under the above conditions are, for example, ⁇ , ⁇ -monoethylenically unsaturated mono- and dicarboxylic acids and their amides, e.g. Acrylic acid, methacrylic acid, maleic acid, fumaric acid, itaconic acid, acrylamide and methacrylamide, furthermore vinylsulfonic acid and its water-soluble salts, and N-vinylpyrrolidone.
  • ⁇ , ⁇ -monoethylenically unsaturated mono- and dicarboxylic acids and their amides e.g. Acrylic acid, methacrylic acid, maleic acid, fumaric acid, itaconic acid, acrylamide and methacrylamide, furthermore vinylsulfonic acid and its water-soluble salts, and N-vinylpyrrolidone.
  • the abovementioned monomers having an increased water solubility are normally only used as modifying monomers in amounts of ⁇ 50% by weight, preferably ⁇ 20% by weight and particularly preferred
  • Ethylenically unsaturated 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 ethylenically unsaturated double bonds.
  • these are N-alkylolamides of 3 to 10 carbon atoms having ⁇ , ⁇ -monoethylenically unsaturated carboxylic acids, among which N-methylolacrylamide and N-methylolmethacrylamide are very particularly preferred and their esters with 1 to 4 carbon atoms having alkanols.
  • two monomers having vinyl radicals two vinylidene radical-containing monomers and two alkenyl radicals having monomers into consideration.
  • Particularly advantageous are the diesters of dihydric alcohols with ⁇ , ⁇ -monoethylenically unsaturated monocarboxylic acids, among which acrylic and methacrylic acid are preferred.
  • 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, 1,4-butylene glycol diacrylate and ethylene glycol dimethacrylate, 1,2 Propylene glycol dimethacrylate, 1,3-propylene glycol dimethacrylate, 1,3-butylene glycol dimethacrylate, 1,4-butylene glycol dimethacrylate and divinylbenzene, vinyl methacrylate, vinyl acrylate, Allyl methacrylate, allyl acrylate, diallymaleate, diallyl fumarate, methylenebisacrylamide, cyclopentadienyl acrylate or triallyl cyanurate.
  • alkylene glycol diacrylates and dimethacrylates such as ethylene glycol diacrylate, 1,2-propylene glycol diacrylate, 1,3-propylene glycol
  • C 1 -C 8 -hydroxyalkyl methacrylates and acrylates such as n-hydroxyethyl, n-hydroxypropyl or n-hydroxybutyl acrylate and methacrylate, and also compounds such as diacetonacylamide and acetylacetoxyethyl acrylate or methacrylate
  • the abovementioned monomers are generally used in amounts of> 0 and 10% by weight and frequently a 0 and 5% by weight, based in each case on the total monomer amount. polymerized.
  • the free-radically initiated aqueous emulsion polymerization is usually carried out by dispersing the ethylenically unsaturated monomers, generally with concomitant use of dispersing aids, such as emulsifiers and / or protective colloids, in aqueous medium and polymerizing them by means of at least one water-soluble free-radical polymerization initiator.
  • aqueous polymer dispersions in the context of the present specification should also include those aqueous polymer dispersions which have been prepared by a seed, step and gradient procedure familiar to the person skilled in the art.
  • the process of the invention is used in aqueous dispersions of polymers prepared using vinyl acetate and / or vinyl propionate.
  • the aftertreatment according to the invention of an aqueous polymer dispersion for reducing the residual monomer amount is generally carried out after the total amount of monomer in the free radical emulsion polymerization has been converted to 95, but preferably to 98 and more preferably to 99% by weight (main polymerization).
  • the conditions in the main polymerization and in the aftertreatment are generally different.
  • a mono- or Bisacylphosphinoxid a benzophenone, a hydroxy- acetophenone, an arylglyoxylic acid, a triarylphosphine, an arylquinone, a benzil ketal, a silsesquioxane and an organic and / or inorganic peroxide compound.
  • UV initiators which can be used according to the invention can be, for example, UV initiators known to the person skilled in the art, for example those described in Advances in Polymer Science, Volume 14, Springer Berlin 1974 or in KK Dietliker, Chemistry and Technology of UV and EB Research. mulation for Coatings, Inks and Paints, Volume 3; Photoinitiators for Free Radical and Cationic Polymerization, P.K.T. Oldring (Eds), SITA Technology Ltd, London.
  • UV initiators are, for example, mono- or bisacylphosphine oxides, as described in EP-A 7 508, EP-A 57 474, DE-A 196 18 720, EP-A 495 751 or EP-A 615 980, in particular 2,4,6-trimethylbenzoyldiphenylphosphine oxide (Lucirin® TPO from BASF SE), ethyl 2,4,6-trimethylbenzoylphenylphosphinate (Lucirin® TPO L from BASF SE), bis (2,4,6-trimethylbenzoyl) -phenylphosphine oxide (Irgacure® 819 from BASF SE), benzophenones, hydroxyacetophenones, phenylglyoxylic acid and its derivatives or mixtures of these UV initiators.
  • mono- or bisacylphosphine oxides as described in EP-A 7 508, EP-A 57 474, DE-A 196 18 720, EP-A 495 751
  • UV initiators which can be used according to the invention are polymeric UV initiators, such as, for example, the diester of carboxymethoxybenzophenone with polytetramethylglycols of different molecular weight, preferably 200 to 250 g / mol (CAS 515136-48-8), and CAS 1246194-73 -9, CAS 813452-37-8, CAS 71512-90-8, CAS 886463-10-1 or other polymeric benzophenone derivatives, as described, for example, under the trade name Omnipol® BP of the company IGM Resins BV, Waalwijk, the Netherlands or Genopol® BP1 of the company Rahn AG, Switzerland are commercially available.
  • polymeric UV initiators such as, for example, the diester of carboxymethoxybenzophenone with polytetramethylglycols of different molecular weight, preferably 200 to 250 g / mol (CAS 515136-48-8), and CAS 1246194-73 -9, CAS 8134
  • polymeric thioxanthones for example the diesters of carboxymethoxythioxanthones with polytetramethylene glycols of different molecular weight, such as are commercially available, for example, under the trade name Omnipol® TX from IGM Resins BV, Waalwijk, the Netherlands.
  • polymeric .alpha.-aminoketones for example the diesters of carboxyethoxythioxanthone with polyethylene glycols of different molecular weight, such as are commercially available, for example, under the trade name Omnipol.RTM. 910 or Omnipol.RTM. 9210 from IGM Resins BV, Waalwijk, the Netherlands.
  • silsesquioxane compounds having at least one initiating group can be used as UV initiators, as described in US Pat
  • WO-A 2010/63612 there especially from page 2, line 21 to page 43, line 9, which is hereby incorporated by reference in the present disclosure, preferably from page 2, line 21 to page 30, line 5 and in the examples WO-A 2010/63612 described compounds.
  • UV initiators of the phenylglyoxalic acid ester type, such as sesquioxane compounds described in DE-A 19826712, DE-A 19913353 or WO-A 98/33761.
  • inorganic peroxide compounds in particular hydrogen peroxide or peroxodisulfates, such as the mono- or di-alkali metal or ammonium salts of peroxodisulfuric acid, such as, for example, their mono- and di-sodium, potassium or Ammonium salts or all organic peroxide compounds, such as alkyl hydroperoxides, in particular tert-butyl, p-menthyl or Cumylhydroper- oxide, and dialkyl or Diarylperoxide, in particular di-tert-butyl or di-cumyl peroxide are used.
  • hydrogen peroxide or peroxodisulfates such as the mono- or di-alkali metal or ammonium salts of peroxodisulfuric acid, such as, for example, their mono- and di-sodium, potassium or Ammonium salts or all organic peroxide compounds, such as alkyl hydroperoxides, in particular tert-butyl, p-ment
  • 1 - [4- (2-hydroxyethoxy) phenyl] -2-hydroxy-2-methyl-1-propan-1-one, hydrogen peroxide and / or tert-butyl hydroperoxide are particularly advantageously employed as UV initiators.
  • the at least one UV initiator is then advantageously added to the aqueous polymer dispersion for reducing the residual monomer amount, after the total amount of monomer in the free-radical emulsion polymerization amounts to 95% by weight and preferably to
  • the at least one UV initiator is added to the aqueous polymerization medium before and / or during the emulsion polymerization, but only in the case when the free-radical emulsion polymerization is not started and maintained by UV radiation, but by conventional, thermal radical initiators known to the person skilled in the art.
  • the UV initiator is added to the aqueous polymer dispersion only after the main polymerization.
  • the temperature of the polymer emulsion still containing residual monomers during the addition of the at least one UV initiator is not essential and can be in the range of> 0 and
  • the total amount of added at least one UV initiator is> 0.01 and
  • the at least one UV initiator is added to the aqueous polymer dispersion and distributed homogeneously in the aqueous polymer dispersion by mixing.
  • the addition of the at least one UV initiator to the aqueous polymer dispersion is advantageously carried out immediately after the preparation thereof, and without first subjecting it to a separate cooling step.
  • the process according to the invention is advantageously carried out under an inert gas atmosphere, in particular under nitrogen or argon, nitrogen being particularly preferred.
  • the at least one UV initiator-containing aqueous polymer dispersion is irradiated with UV radiation.
  • UV radiation according to DIN 5031, Part 7, the total radiation in the wavelength range> 100 and ⁇ 380 nm understood.
  • sources of radiation therefore all UV radiation sources come into consideration, such as in particular low-pressure mercury, medium pressure, high pressure and ultra high pressure lamps and UV lasers or UV light emitting diodes.
  • mercury vapor medium-pressure lamps are used which have radiation maxima at 186 nm and 254 nm.
  • the irradiation of the aqueous polymer disperison containing the at least one UV initiator is advantageously carried out in such a way that the aqueous polymer dispersion is conducted past at least one UV radiation source.
  • This can be done, for example, in such a way that the aqueous polymer dispersion containing the at least one UV initiator is introduced into a container, at least one UV radiation source is immersed in the aqueous polymer dispersion and the aqueous polymer dispersion in the container moves past the at least one UV radiation source is, for example, by mixing with a stirrer or by pumping.
  • the aqueous polymer dispersant containing the at least one UV initiator is passed over a surface during the UV irradiation.
  • the surface can be arranged horizontally, obliquely or vertically, as for example in suitable UV-translucent double-walled vessels, flat-film reactors, as described for example in EP-A 444530, in particular page 10, Figure 3, or falling film reactors, as described for example in AM Brown, M.-T. Maurette, E. Oliveros, Photochemical Technology, Chapter 4, Photochemical Reactors, John Wiley & Sons.
  • the surface is arranged vertically, as in particular in a falling film reactor.
  • the inventive method is carried out in a falling film reactor.
  • the layer thickness of the aqueous polymer dispersion during irradiation is generally 10 10 mm, advantageously 0,1 0.1 and ⁇ 5 mm, and preferably 0,5 0.5 and ⁇ 3 mm.
  • the temperature of the aqueous polymer dispersion during irradiation in the range> 0 and ⁇ 120 ° C, preferably> 40 and ⁇ 100 ° C and particularly advantageously> 60 and -i 90 ° C.
  • the temperature is advantageously selected such that the aqueous polymer dispersion is not cooled in a separate step after its preparation and before irradiation and the irradiation takes place immediately after its preparation and addition of the at least one UV initiator.
  • the irradiation of the aqueous polymer dispersion advantageously takes place in such a way that the UV radiation at the contact surface with the aqueous polymer dispersion has an energy density in the range> 1 and -i 2000 mW / cm 2 , advantageously> 5 and> 1000 mW / cm 2 and especially advantageously> 10 and ⁇ 100 mW / cm 2 .
  • the aqueous polymer dispersion is conducted past at least one UV radiation source, in particular if the aqueous polymer dispersion is passed over a surface, preferably over a vertical surface such as in a falling film reactor, then the aqueous polymer dispersion is advantageously used with a mass flow> 100 and 1500 kg / m 2 h and especially advantageously> 400 and ⁇ 1000 kg / m 2 h and preferably> 600 and ⁇ 900 kg / m 2 h led past at least one UV radiation source over.
  • an inert gas such as nitrogen or argon or water vapor is passed through the aqueous polymer dispersion or, in the case of a plan film reactor and in particular in the case of a falling film reactor, over the surface of the aqueous polymer dispersion.
  • the irradiation of the at least one UV initiator-containing aqueous polymer dispersion which has a temperature> 60 and -i 90 ° C, in a falling film reactor, wherein the aqueous polymer dispersion with a flow rate of> 600 and ⁇ 900 kg / m 2 h is passed past at least one UV radiation source, wherein the at least one UV radiation source at the contact surface to the aqueous polymer dispersion an energy density of the UV radiation of> 10 and
  • the process according to the invention is advantageously carried out, in particular on a production scale, in such a way that the aqueous polymer dispersion immediately after its preparation (monomer conversion> 95% by weight, advantageously> 98% by weight and especially advantageously> 99% by weight) is transferred without a separate cooling step in an intermediate container (so-called blow down container), while the aqueous polymer dispersion is metered during and / or after the transfer to the intermediate container, the at least one UV initiator and homogeneously distributed in the aqueous polymer dispersion and immediately thereafter aqueous polymer dispersion is subjected to UV irradiation.
  • an intermediate container so-called blow down container
  • the UV irradiation takes place during the transfer of the at least one UV initiator-containing aqueous polymer dispersion from the intermediate container into a storage container, the irradiation capacities (type of UV initiators, areas, number and power of the UV lamps) being so dimensioned be that a single passing through or causes the desired reduction of the residual monomer contents.
  • the reduction of the residual monomers takes place in such a way that the aqueous polymer dispersion containing at least one UV initiator is initially introduced into a container (often blow-down container or the polymerization vessel itself), followed by a partial amount of the aqueous polymer dispersion at one point taken from the container, this is then passed to the at least one UV radiation source over and then the container is fed back to another location.
  • a container often blow-down container or the polymerization vessel itself
  • the removal and the recycling of the subset of the aqueous polymer dispersion take place continuously.
  • it is advantageous if the aqueous polymer dispersion is mixed in the container.
  • This variant of the method is particularly advantageous when only smaller UV irradiation capacities (areas, number and power of the UV lamps) are available.
  • the aqueous polymer dispersions treated according to the invention have low residual monomer contents.
  • the process according to the invention is particularly advantageously suitable for reducing vinyl acetate-containing residual monomers.
  • the polymerization mixture was allowed to react for a further 15 minutes at the polymerization temperature and then 589 g of a 7.5% strength by weight aqueous solution of 2-ethylhexylsulfosuccinate sodium salt (Luminit® I-SC, commercial product from BASF SE ), the polymerization mixture stirred for a further 15 minutes and then cooled the polymerization mixture to 70 ° C from.
  • Luminit® I-SC commercial product from BASF SE
  • the content of methyl methacrylate was 2970 ppm and the content of vinyl acetate was 27530 ppm.
  • the contents of methyl methacrylate and vinyl acetate were generally measured using a gas chromatograph HP 5890 with capillary injection block and a WAX column (30 m, inner diameter:
  • the polymerization mixture was allowed to react for a further 15 minutes at the polymerization temperature and then 414 g of a 10% strength by weight aqueous ammonia solution were added, the polymerization mixture was stirred for a further 15 minutes and then the polymerization mixture was cooled to 70.degree.
  • the content of methyl methacrylate was 950 ppm and the content of 2-ethylhexyl acrylate was 260 ppm.
  • the levels of methyl methacrylate were generally determined as described above.
  • the contents of 2-ethylhexyl acrylate were generally measured with a gas chromatograph HP 5890 with capillary injection block and a fused silica column DB (1.3 m, internal diameter: 0.25 mm, film
  • the content of residual monomers of the aqueous polymer dispersions D1 and D2 were reduced on the one hand by irradiation with a UV immersion lamp and on the other hand by irradiation in a falling film reactor.
  • a mercury vapor medium pressure lamp TQ 150 from Heraeus was immersed in the respective additive-polymer dispersion in a quartz glass immersion tube.
  • the energy density was 17.3 mW / cm 2 .
  • Samples were taken at regular intervals and the monomer contents were determined. The values obtained are shown in Table 1 below.
  • Table 1 Residual monomer contents of methyl methacrylate [MMA], vinyl acetate [VAc] and 2-ethylhexyl acrylate [EHA] as a function of time and the UV initiators used
  • the falling film reactor consisted of a cylindrical glass jacket, in the interior of which a glass cylinder had been melted in on one side.
  • the inner glass tube had an inner diameter of 80 mm and a height of 200 mm.
  • the falling film reactor was arranged vertically with the melt on the underside.
  • a mercury vapor medium pressure lamp TQ 150 from the company Heraeus in a quartz glass tube (with an outer diameter of 60 mm) was located axially centered in the inner glass cylinder.
  • Another inlet connection was located in the lower part of the inner glass shell.
  • the feed connection in the lower part of the outer jacket was connected via a diaphragm dosing pump Vario VAMc Fa.
  • the aqueous polymer dispersion which was treated with UV initiator, was pumped at a delivery rate of 40 kg per hour into the feed connection in the lower part of the outer glass jacket, the aqueous polymer dispersion in the intermediate space between the inner and outer glass jacket from bottom to top flowed to the upper edge of the inner glass shell, from where it flowed evenly over the inner surface of the inner glass cylinder with simultaneous UV irradiation by means of the TQ 150 medium pressure mercury vapor lamp and thereby via the outflow port of the inner glass shell into the heated and stirrable 1, 5 I vessel drained, which was located below the falling film reactor.

Abstract

Verfahren zur Reduzierung der Restmonomerenmenge in einer wässrigen Polymerisatdispersion Verfahren zur Reduzierung der Restmonomerenmenge in einer wässrigen Polymerisatdispersion, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass der wässrigen Polymerisatdispersion mind. 0,01 und ≤ 1,0 Gew.-%, bezogen auf die zur Herstellung der wässrigen Polymerisatdispersion verwendeten Gesamtmonomerenmenge, wenigstens einer Verbindung zugesetzt wird, welche unter Einwirkung von UV-Strahlung Radikalverbindungen ausbildet (UV-Initiator) und daran anschließend die erhaltene wässrige Polymerisatdispersion mit UV-Strahlung bestrahlt.

Description

Verfahren zur Reduzierung der Restmonomerenmenge in einer wassrigen Polymerisatdispersion
Beschreibung
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Reduzierung der Restmonomerenmenge in einer wassrigen Polymerisatdispersion, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass der wässrigen Polymerisatdispersion > 0,01 und ^ 1 ,0 Gew.-%, bezogen auf die zur Herstellung der wässrigen Polymerisatdispersion verwendeten Gesamtmonomerenmenge, wenigstens ei- ner Verbindung zusetzt wird, welche unter Einwirkung von UV-Strahlung Radikalverbindungen ausbildet (UV-Initiator) und daran anschließend die erhaltene wässrige Polymerisatdispersion mit UV-Strahlung bestrahlt.
Wässrige Polymerisatdispersionen enthalten nach ihrer Herstellung durch radikalisch initiierte wässrige Emulsionspolymerisation von ethylenisch ungesättigten Monomeren neben einem
Polymer-Feststoffanteil von 30 bis 75 Gew.-% aufgrund der unvollständigen Polymerisation der eingesetzten ethylenisch ungesättigten Monomeren in der radikalischen Hauptpolymerisation, die meist bis zu einem Monomerenumsatz > 95 Gew.-%, bevorzugt > 98 Gew.-% und insbesondere bevorzugt > 99 Gew.-% geführt wird, noch einen unerwünschten Anteil an nichtpolyme- risierten freien ethylenisch ungesättigten Monomeren ("Restmonomere"). Aus meist toxikologischen Gründen fordert der Markt wässrige Polymersysteme mit einem niedrigen Gehalt an Restmonomeren bei gleichbleibenden Verarbeitungs- und Anwendungseigenschaften.
Neben nichtchemischen Methoden, wie die dem Fachmann geläufige Inertgas- oder Dampf- strippung, stehen unterschiedlichste chemische Methoden, wie beispielsweise in EP-B 3957, EP-B 28348, EP-B 563726, EP-A 764699, EP-A 767180, US-A 4529753, DE-A 3718520, DE-A 3834734, DE-A 4232194, DE-A 19529599, DE-A 19741 187, DE-A 19839199, DE-A19840586, WO 95/33775 beschrieben, zur Absenkung von Restmonomerengehalten wässriger Polymerisatdispersionen zur Verfügung.
Für den Einsatz von Verbindungen, welche unter Einwirkung von UV-Strahlung Radikalverbindungen ausbilden (sogenannte UV-Initiatoren) bei der Herstellung und in der Nachbehandlung von wässrigen Polymerisatdispersionen muss von folgendem Stand der Technik ausgegangen werden.
So offenbart die WO-A 01/55228 ein Verfahren zur Herstellung von restmonomerenarmen wasserlöslichen oder wasserquellbaren Polymeren auf Basis von Acrylamid umfassend die Schritte a) Herstellen einer wässrigen Mischung enthaltend wasserlösliche ethylenisch ungesättigte Monomere, insbesondere Acrylamid sowie einen UV-Initiator, b) Polymerisation der wasserlösli- chen ethylenisch ungesättigten Monomeren und c) Bestrahen des erhaltenen in wässrigem Medium gelösten oder gequollenem Polymeren mit UV-Strahlung. Die nach diesem Prozess zugänglichen wässrigen Mischungen von acrylamidhaltigen gelösten oder gequollenen Polymeren weisen niedrige Restgehalte an Acrylamid auf. Auch die WO 02/66520 offenbart ein Verfahren zur Herstellung von restmonomerenarmen wasserlöslichen oder wasserquellbaren Polymeren auf Basis von Acrylamid. Das Verfahren umfasst die Schritte a) Herstellung einer wässrigen Mischung enthaltend wasserlösliche ethylenisch ungesättigte Monomere, insbesondere Acrylamid sowie einen UV-Initiator I und einen UV-lni- tiator II, b) Polymerisation der wasserlöslichen ethylenisch ungesättigten Monomeren durch Bestrahlung mit UV-Strahlung mit einer Intensität < 1000 μνν/cm2 und c) Bestrahlung der unter b) erhaltenen wässrigen Mischung mit UV-Strahlung mit einer Intensität > 1000 μνν/cm2, wobei die UV-Initiatoren so gewählt werden, dass UV-Initiator I im Wesentlichen in Verfahrensschritt b) und UV-Initiator II im Wesentlichen im Verfahrensschritt c) aktiviert werden.
Ein Verfahren zur Reduzierung von nicht abreagierten ethylenisch ungesättigten Monomeren in wasserlöslichen oder wasserquellbaren Polymeren wird in der WO 06/7997 beschrieben. Kern des Verfahrens sind die Schritte a) Aufbringen eines UV-Initiators auf die Oberfläche des wasserlöslichen oder wasserquellbaren Polymeren und b) Bestrahlung des so behandelten Polyme- ren mit UV-Strahlung. Vor dem Aufbringen auf das Polymer soll der UV-Initiator in einem wässrigen Medium, enthaltend ein organisches Lösungsmittel, insbesondere ein Alkohol oder ein Polyethylenglykol, gelöst oder dispergiert werden.
Der vorliegenden Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, ein neues wirksames Verfahren zur Re- duzierung der Restmonomerenmenge in wässrigen Polymerisatdispersionen bereitzustellen, bei welchem nicht auf Redoxinitiatorensysteme zurückgegriffen werden muss.
Es wurde nun gefunden, dass sich die Menge an Restmonomeren in wässrigen Polymerisatdispersionen wirksam reduzieren lässt, wenn man der Restmonomere enthaltenden wässrigen Polymerisatdispersionen > 0,01 und ^ 1 ,0 Gew.-%, bezogen auf die zur Herstellung der wässrigen Polymerisatdispersion verwendeten Gesamtmonomerenmenge, wenigstens einer Verbindung zusetzt, welche unter Einwirkung von UV-Strahlung Radikalverbindungen ausbildet und daran anschließend die erhaltene wässrige Polymerisatdispersion mit UV-Strahlung bestrahlt. Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich besonders zur Verminderung der Restmonomerenmenge in wässrigen Polymerisatdispersionen, die durch radikalische Emulsionspolymerisation von wenigstens eine ethylenisch ungesättigte Gruppe aufweisenden Monomeren erhalten wurden. Als wenigstens eine monoethylenisch ungesättigte Gruppe aufweisende Monomere kommen für das erfindungsgemäße Verfahren u.a. insbesondere in einfacher Weise radikalisch polymeri- sierbare Monomere in Betracht wie die Olefine, beispielsweise Ethylen, vinylaromatische Monomere wie Styrol, a-Methylstyrol, o-Chlorstyrol oder Vinyltoluole, Ester aus Vinylalkohol und 1 bis 18 C-Atome aufweisenden Monocarbonsäuren, wie Vinylacetat, Vinylpropionat, Vinyl-n-bu- tyrat, Vinyllaurat und Vinylstearat, Ester aus vorzugsweise 3 bis 6 C-Atome aufweisenden α,β-monoethylenisch ungesättigten Mono- und Dicarbonsäuren, wie insbesondere Acrylsäure, 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, Ma- leinsäuredimethylester oder Maleinsäure-di-n-butylester, Nitrile α,β-monoethylenisch ungesättigter Carbonsäuren, wie Acrylnitril sowie C4-8-konjugierte Diene wie 1 ,3-Butadien und Isopren. Die genannten Monomere bilden im Fall von ausschließlich nach der Methode der radikalischen wässrigen Emulsionspolymerisation erzeugten wässrigen Polymerisatdispersionen in der Regel die Hauptmonomeren, die, bezogen auf die Gesamtmenge der nach dem Verfahren der radikalischen wässrigen Emulsionspolymerisation zu polymerisierenden Monomeren (Gesamtmono- merenmenge) normalerweise einen Anteil ä 50 Gew.-%, vorteilhaft > 80 Gew.-% und insbesondere vorteilhaft > 90 Gew.-% auf sich vereinen. In aller Regel weisen diese Monomeren in Was- ser bei Normalbedingungen (25 °C, 1 atm absolut) lediglich eine mäßige bis geringe Löslichkeit auf.
Monomere, die unter den vorgenannten Bedingungen eine erhöhte Wasserlöslichkeit aufweisen, sind beispielsweise α,β-monoethylenisch ungesättigte Mono- und Dicarbonsäuren und deren Amide wie z.B. Acrylsäure, Methacrylsäure, Maleinsäure, Fumarsäure, Itaconsäure, Ac- rylamid und Methacrylamid, ferner Vinylsulfonsäure und deren wasserlösliche Salze sowie N-Vinylpyrrolidon.
Im Fall von ausschließlich nach der Methode der radikalischen wässrigen Emulsionspolymerisa- tion erzeugten wässrigen Polymerisatdispersionen werden die vorgenannten, eine erhöhte Wasserlöslichkeit aufweisenden Monomeren im Normalfall lediglich als modifizierende Monomere in Mengen < 50 Gew.-%, bevorzugt < 20 Gew.-% und insbesondere bevorzugt
< 10 Gew.-%, jeweils bezogen auf die Gesamtmonomerenmenge, einpolymerisiert. Vorteilhaft werden > 0,1 und ^ 10 Gew.-% und insbesondere vorteilhaft > 0,1 und ^ 5 Gew.-% dieser eine erhöhte Wasserlöslichkeit aufweisenden Monomeren, jeweils bezogen auf die Gesamtmonomerenmenge, zur Polymerisation eingesetzt.
Ethylenisch ungesättigte Monomere, die üblicherweise die innere Festigkeit der Verfilmungen der wässrigen Polymerisatdispersionen erhöhen, weisen normalerweise wenigstens eine Epo- xy-, 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,β-monoethylenisch ungesättigten Carbonsäuren, unter denen das N-Methylolacrylamid und das N-Methylolmethacrylamid ganz besonders bevorzugt sind sowie deren Ester mit 1 bis 4 C-Atomen aufweisenden Alkanolen. Daneben kommen auch zwei Vinyl- reste aufweisende Monomere, zwei Vinylidenreste aufweisende Monomere sowie zwei Alkenyl- reste aufweisende Monomere in Betracht. Besonders vorteilhaft sind dabei die Di-Ester zweiwertiger Alkohole mit α,β-monoethylenisch ungesättigten Monocarbonsäuren unter denen die Acryl- und Methacrylsäure bevorzugt sind. Beispiele für derartige zwei nicht konjugierte ethylenisch ungesättigte Doppelbindungen aufweisende Monomere sind Alkylenglykoldiacrylate und - dimethacrylate wie Ethylenglykoldiacrylat, 1 ,2-Propylenglykoldiacrylat, 1 ,3-Propylenglykol- diacrylat, 1 ,3-Butylenglykoldiacrylat, 1 ,4-Butylenglykoldiacrylate und Ethylenglykoldimethacrylat, 1 ,2-Propylenglykoldimethacrylat, 1 ,3-Propylenglykoldimethacrylat, 1 ,3-Butylenglykoldimeth- acrylat, 1 ,4-Butylenglykoldimethacrylate sowie Divinylbenzol, Vinylmethacrylat, Vinylacrylat, Allylmethacrylat, Allylacrylat, Diallymaleat, Diallylfumarat, Methylenbisacrylamid, Cyclopentadi- enylacrylat oder Triallylcyanurat. In diesem Zusammenhang von besonderer Bedeutung sind auch die Methacrylsäure- und Acrylsäure-C1 -C8-Hydroxyalkylester wie n-Hydroxyethyl-, n-Hy- droxypropyl- oder n-Hydroxybutylacrylat und -methacrylat sowie Verbindungen wie Diacetonac- rylamid und Acetylacetoxyethylacrylat bzw. -methacrylat. Die vorgenannten Monomeren werden im Fall von ausschließlich nach der Methode der radikalischen wässrigen Emulsionspolymerisation erzeugten wässrigen Polymerisatdispersionen in der Regel in Mengen > 0 und ^ 10 Gew.- % und häufig ä 0 und ^ 5 Gew.-%, jeweils bezogen auf die Gesamtmonomerenmenge, einpo- lymerisiert.
Die Durchführung von radikalisch initiierten Emulsionspolymerisationen von ethylenisch ungesättigten Monomeren in einem wässrigen Medium zur Herstellung von wässrigen Polymerisatdispersionen ist vielfach vorbeschrieben und dem Fachmann daher hinreichend bekannt [vgl. hierzu Emulsionspolymerisation in Encyclopedia of Polymer Science and Engineering, Vol. 8, Seiten 659 ff. (1987); D.C. Blackley, in High Polymer Latices, Vol. 1 , Seiten 35 ff. (1966); H. Warson, The Applications of Synthetic Resin Emulsions, Kapitel 5, Seiten 246 ff. (1972); D. Diederich, Chemie in unserer Zeit 24, Seiten 135 bis 142 (1990); Emulsion Polymerisation, In- terscience Publishers, New York (1965); DE-A 40 03 422 und Dispersionen synthetischer Hochpolymerer, F. Hölscher, Springer-Verlag, Berlin (1969)]. Die radikalisch initiierte wässrige Emulsionspolymerisation erfolgt üblicherweise dergestalt, dass man die ethylenisch ungesättigten Monomeren, in der Regel unter Mitverwendung von Dispergierhilfsmitteln, wie Emulgatoren und/oder Schutzkolloiden, in wässrigem Medium dispers verteilt und mittels wenigstens eines wasserlöslichen radikalischen Polymerisationsinitiators polymerisiert. Dabei ist es selbstverständlich, dass wässrige Polymerisatdispersionen im Rahmen der vorliegenden Schrift auch solche wässrigen Polymerisatdispersionen umfassen sollen, welche nach einer dem Fachmann geläufigen Saat-, Stufen- und Gradientenfahrweise hergestellt wurden. In vorteilhafter Weise wird das erfindungsgemäße Verfahren bei wässrigen Dispersionen von Polymeren eingesetzt, welche unter Verwendung von Vinylacetat und/oder Vinylpropionat hergestellt wurden. Die erfindungsgemäße Nachbehandlung einer wässrigen Polymerisatdispersion zur Reduzierung der Restmonomerenmenge erfolgt in der Regel nachdem die Gesamtmonomerenmenge in der radikalischen Emulsionspolymerisation zu ä 95, bevorzugt jedoch zu ä 98 und insbesondere bevorzugt zu ä 99 Gew.-% (Hauptpolymerisation) umgesetzt wurde. Die Verhältnisse bei der Hauptpolymerisation und bei der Nachbehandlung sind im Allgemeinen verschieden. So erfolgt während der Hauptpolymerisation bei hoher Konzentration an Monomeren und wachsenden und somit immer hydrophober werdenden Oligomerradikalen der Radikaleintritt in die Dispersionspartikel leicht, während dieser bei der Nachbehandlung zur Reduzierung der Restmonomerenmenge generell aufgrund der geringen Monomerkonzentration und mangels wachsender Oligomerradikale sehr schwierig verläuft.
Im erfindungsgemäßen Verfahren können prinzipiell alle Verbindungen eingesetzt werden, welche unter Einwirkung von UV-Strahlung Radikalverbindungen auszubilden vermögen. Mit Vorteil wird als UV-Initiator ein Mono- oder Bisacylphosphinoxid, ein Benzophenon, ein Hydroxy- acetophenon, eine Arylglyoxylsäure, ein Triarylphosphin, ein Arylchinon, ein Benzilketal, ein Silsesquioxan sowie eine organische und/oder anorganische Peroxidverbindung eingesetzt.
Erfindungsgemäß einsetzbare UV-Initiatoren können beispielsweise dem Fachmann bekannte UV-Initiatoren sein, beispielsweise solche, wie sie in "Advances in Polymer Science", Volume 14, Springer Berlin 1974 oder in K. K. Dietliker, Chemistry and Technology of UV- and EB-For- mulation for Coatings, Inks and Paints, Volume 3; Photoinitiators for Free Radical and Cationic Polymeriza-tion, P. K. T. Oldring (Eds), SITA Technology Ltd, London, genannt sind. Als UV-Initiatoren in Betracht kommen ferner beispielsweise Mono- oder Bisacylphosphinoxide, wie sie in EP-A 7 508, EP-A 57 474, DE-A 196 18 720, EP-A 495 751 oder EP-A 615 980 beschrieben sind, wie insbesondere 2,4,6-Trimethylbenzoyldiphenylphosphinoxid (Lucirin® TPO der BASF SE), Ethyl-2,4,6-trimethylbenzoylphenylphosphinat (Lucirin® TPO L der BASF SE), Bis-(2,4,6-trimethylbenzoyl)-phenylphosphinoxid (Irgacure® 819 der BASF SE), Benzophenone, Hydroxyacetophenone, Phenylglyoxylsäure und ihre Derivate oder Gemische dieser UV-Initiatoren. Als spezifische Beispiele seien genannt Benzophenon, Acetophenon, Acetonaphthochi- non, Methylethylketon, Valerophenon, Hexanophenon, a-Phenylbutyrophenon, p-Morpholino- propiophenon, Dibenzosuberon, 4-Morpholinobenzophenon, 4-Morpholinodeoxybenzoin, p-Di- acetylbenzol, 4-Aminobenzophenon, 4'-Methoxyacetophenon, ß-Methylanthrachinon, tert.-Bu- tylanthrachinon, Anthrachinoncarbonsäureester, Benzaldehyd, α-Tetralon, 9-Acetylphenan- thren, 2-Acetylphenanthren, 10-Thioxanthon, 3-Acetylphenanthren, 3-Acetylindol, 9-Fluorenon, 1 -lndanon, 1 ,3,4-Triacetylbenzol, Thioxanthen-9-οη, Xanthen-9-οη, 2,4-Dimethylthioxanthon, 2,4-Diethylthioxanthon, 2,4-Di-iso-propylthioxanthon, 2,4-Dichlorthioxanthon, Benzoin, Benzoin- iso-butylether, Chloroxanthenon, Benzointetrahydropyranylether, Benzoinmethylether, Benzoi- nethylether, Benzoinbutylether, Benzoinisopropylether, 7-H-Benzoinmethylether, Benz[de]an- thracen-7-οη, 1 -Naphthaldehyd, 4,4'-Bis(dimethylamino)benzophenon, 4-Phenylbenzophenon, 4-Chlorbenzophenon, Michlers Keton, 1 -Acetonaphthon, 2-Acetonaphthon, 1 -Benzoylcyclo- hexan-1 -ol, 2-Hydroxy-2,2-dimethylacetophenon, 2,2-Dimethoxy-2-phenylacetophenon, 2,2-Di- ethoxy-2-phenylacetophenon, 1 ,1 -Dichloracetophenon, 1 -Hydroxyacetophenon, Acetophenon- dimethylketal, o-Methoxybenzophenon, 2-Hydroxy-1 -[4-[[4-(2-hydroxy-2-methyl-propanoyl)- phenyl]methyl]phenyl]-2-methyl-propan-1 -on, 1 -[4-(2-Hydroxyethoxy)-phenyl]-2-hydroxy-2-me- thyl-1 -propan-1 -on, 2-Benzyl-2-dimethylamino-4'-morpholinobutyrophenon, 2-(Dimethylamino)- 1 -(4-morpholinophenyl)-2-(p-tolylmethyl)butan-1 -on, 2-Methyl-1 -(4-methylthiophenyl)-2-morpho- linopropan-1 -οη, Triphenylphosphin, Tri-o-Tolylphosphin, Benz[a]anthracen-7,12-dion, 2,2-Di- ethoxyacetophenon, Benzilketale, wie Benzildimethylketal, Anthrachinone wie 2-Methyl- anthrachinon, 2-Ethylanthrachinon, 2-tert-Butyl-anthrachinon, 1 -Chloranthrachinon, 2-Amyl- anthrachinon und 2,3-Butandion.
Denkbar als erfindungsgemäß einsetzbare UV-Initiatoren sind ebenfalls polymere UV-lnitia- toren, wie beispielsweise der Diester von Carboxymethoxybenzophenon mit Polytetramethyl- englykolen unterschiedlichen Molgewichts, bevorzugt 200 bis 250 g/mol (CAS 515136-48-8), sowie CAS 1246194-73-9, CAS 813452-37-8, CAS 71512-90-8, CAS 886463-10-1 oder weitere polymere Benzophenonderivate, wie sie beispielsweise unter dem Handelsnamen Omnipol® BP der Firma IGM Resins B.V., Waalwijk, Niederlande oder Genopol® BP1 der Firma Rahn AG, Schweiz im Handel verfügbar sind. Denkbar sind ferner auch polymere Thioxanthone, beispielsweise der Diester von Carboxymethoxythioxanthonen mit Polytetramethylenglykolen unterschiedlichen Molgewichts, wie sie beispielsweise unter dem Handelsnamen Omnipol® TX der Firma IGM Resins B.V., Waalwijk, Niederlande im Handel verfügbar sind. Denkbar sind ferner auch polymere α-Aminoketone, beispielsweise der Diester von Carboxyethoxythioxantho- nen mit Polyethylenglykolen unterschiedlichen Molgewichts, wie sie beispielsweise unter dem Handelsnamen Omnipol® 910 oder Omnipol® 9210 der Firma IGM Resins B.V., Waalwijk, Niederlande im Handel verfügbar sind.
Ferner können erfindungsgemäß als UV-Initiatoren Silsesquioxanverbindungen mit mindestens einer initiierend wirkenden Gruppe eingesetzt werden, wie sie beschrieben sind in
WO-A 2010/63612, dort besonders von Seite 2, Zeile 21 bis Seite 43, Zeile 9, was hiermit per Bezugnahme Bestandteil der vorliegenden Offenbarung sei, bevorzugt von Seite 2, Zeile 21 bis Seite 30, Zeile 5 sowie den in den Beispiele der WO-A 2010/63612 beschriebenen Verbindungen.
Geeignet sind aber auch nicht- oder wenig vergilbende UV-Initiatoren vom Phenylglyoxalsäu- reestertyp, wie in DE-A 19826712, DE-A 19913353 oder WO-A 98/33761 beschrieben Sil- sesquioxanverbindungen.
Als erfindungsgemäße UV-Initiatoren können darüber hinaus prinzipiell alle anorganische Peroxidverbindungen, wie insbesondere Wasserstoffperoxid oder Peroxodisulfate, wie die Mono- oder Di-Alkalimetall- oder Ammoniumsalze der Peroxodischwefelsäure, wie beispielsweise de- ren Mono- und Di-Natrium-, -Kalium- oder Ammoniumsalze oder alle organischen Peroxidverbindungen, wie Alkylhydroperoxide, insbesondere tert.-Butyl-, p-Menthyl- oder Cumylhydroper- oxid, sowie Dialkyl- oder Diarylperoxide, wie insbesondere Di-tert.-Butyl- oder Di-Cumylperoxid eingesetzt werden. Mit besonderem Vorteil werden erfindungsgemäß als UV-Initiatoren 1 -[4-(2-Hydroxyethoxy)- phenyl]-2-hydroxy-2-methyl-1 -propan-1 -on, Wasserstoffperoxid und/oder tert.-Butylhydroperoxid eingesetzt.
Der wenigstens eine UV-Initiator wird der wässrigen Polymerisatdispersion zur Reduzierung der Restmonomerenmenge vorteilhaft dann zugegeben, nachdem die Gesamtmonomerenmenge in der radikalischen Emulsionspolymerisation zu ä 95 Gew.-% und bevorzugt jedoch zu
ä 98 Gew.-% oder 99 Gew.-% umgesetzt wurde. Selbstverständlich ist es auch möglich, den wenigstens einen UV-Initiator dem wässrigen Polymerisationsmedium vor und/oder während der Emulsionspolymerisation zuzugeben, aber nur für den Fall, wenn die radikalische Emulsi- onspolymerisation nicht durch UV-Strahlung gestartet und aufrechterhalten wird, sondern durch übliche, dem Fachmann geläufige thermische Radikalinitiatoren. Bevorzugt wird jedoch der UV-Initiator der wässrigen Polymerisatdispersion erst nach der Hauptpolymerisation zugesetzt. Die Temperatur der noch Restmonomere enthaltenden Polymerisatdispersion während der Zugabe des wenigstens einen UV-Initiators ist nicht wesentlich und kann im Bereich von > 0 und
< 120 °C, vorteilhaft > 40 und < 100 °C und insbesondere vorteilhaft > 60 und < 90 °C liegen. Die Gesamtmenge des zugesetzten wenigstens einen UV-Initiators beträgt > 0,01 und
< 1 ,0 Gew.-%, vorteilhaft > 0,01 und < 0,5 Gew.-% und insbesondere vorteilhaft > 0,05 und
-i 0,2 Gew.-%. Vorteilhaft wird der wenigstens eine UV-Initiator der wässrigen Polymerisatdispersion zugesetzt und durch Mischen homogen in der wässrigen Polymerisatdispersion verteilt. Mit Vorteil erfolgt die Zugabe des wenigstens einen UV-Initiators zur wässrigen Polymerisatdis- persion unmittelbar nach deren Herstellung und zwar ohne diese vorher einem separaten Abkühlungsschritt zu unterziehen.
Wie die Verfahren der radikalischen Polymerisation generell, erfolgt auch das erfindungsgemäße Verfahren vorteilhaft unter Inertgasatmosphäre, wie insbesondere unter Stickstoff oder Ar- gon, wobei Stickstoff besonders bevorzugt ist.
Erfindungsgemäß wird die wenigstens einen UV-Initiator enthaltende wässrige Polymerisatdispersion mit UV-Strahlung bestrahlt. Dabei wird unter UV-Strahlung gemäß DIN 5031 , Teil 7, die gesamte Strahlung im Wellenlängenbereich > 100 und ^ 380 nm verstanden. Erfindungsgemäß vorteilhaft liegt die UV-Strahlung im Wellenlängenbereich > 160 und ^ 280 nm. Als Strahlungsquellen kommen daher alle UV-Strahlungsquellen in Betracht, wie insbesondere Quecksilberdampf-Niederdruck-, Mitteldruck-, Hochdruck- und Höchstdrucklampen sowie UV-Laser oder UV-Leuchtdioden. Mit besonderem Vorteil werden jedoch Quecksilberdampf-Mitteldrucklampen eingesetzt, welche Strahlungsmaxima bei 186 nm und 254 nm aufweisen.
Die Bestrahlung der den wenigstens einen UV-Initiator enthaltenden wässrigen Polymerisatdis- perison erfolgt vorteilhaft dergestalt, dass die wässrige Polymerisatdispersion an wenigstens einer UV-Strahlungsquelle vorbei geführt wird. Dies kann beispielsweise derart erfolgen, dass die den wenigstens einen UV-Initiator enthaltende wässrige Polymerisatdisperison in einem Behälter vorgelegt wird, wenigstens eine UV-Strahlungsquelle in die wässrige Polymerisatdispersion getaucht wird und die wässrige Polymerisatdispersion in dem Behälter an der wenigstens einen UV-Strahlungsquelle vorbei bewegt wird, beispielsweise durch Mischen mit einem Rührer oder durch Umpumpen. Mit besonderem Vorteil wird die den wenigstens einen UV-Initiator enthaltenden wässrigen Polymerisatdisperison jedoch während der UV-Bestrahlung über eine Fläche geleitet. Dabei kann die Fläche waagrecht, schräg oder senkrecht angeordnet sein, wie beispielsweise in geeigneten UV-lichtdurchlässigen Doppelmantelgefäßen, Planfilmreaktoren, wie sie beispielsweise in der EP-A 444530, insbesondere Seite 10, Figur 3 beschrieben sind, oder Fallfilmreaktoren, wie sie beispielsweise in A.M. Braun, M.-T. Maurette, E. Oliveros, Photochemical Technology, Chapter 4, Photochemical Reactors, John Wiley & Sons, beschrieben sind. Mit besonderem Vorteil ist die Fläche jedoch senkrecht angeordnet, wie insbesondere in einem Fallfilmreaktor. Mit besonderem Vorteil erfolgt daher das erfindungsgemäße Verfahren in einem Fallfilmreaktor. Wird die den wenigstens einen UV-Initiator enthaltenden wässrigen Polymerisatdisperison über eine Fläche geleitet, so beträgt die Schichtdicke der wässrigen Polymerisatdispersion während der Bestrahlung in der Regel ^ 10 mm, vorteilhaft > 0,1 und ^ 5 mm und bevorzugt > 0,5 und < 3 mm.
Erfindungsgemäß liegt die Temperatur der wässrigen Polymerisatdispersion während der Bestrahlung im Bereich > 0 und ^ 120 °C, vorteilhaft > 40 und < 100 °C und insbesondere vorteilhaft > 60 und -i 90 °C. Im praktischen Betrieb wird die Temperatur vorteilhaft derart gewählt, dass die wässrige Polymerisatdispersion nach ihrer Herstellung und vor der Bestrahlung nicht in einem separaten Schritt abgekühlt wird und die Bestrahlung unmittelbar nach ihrer Herstellung und Zusatz des wenigstens einen UV-Initiators erfolgt. Der Druck während der Bestrahlung kann prinzipiell kleiner, gleich oder größer dem herrschenden Atmosphärendruck (1 atm = 1 ,013 bar absolut) sein, wobei das Arbeiten bei herrschenden Atmosphärendruck bevorzugt ist. Vorteilhaft erfolgt die Bestrahlung der wässrigen Polymerisatdispersion dergestalt, dass die UV- Strahlung an der Kontaktfläche zur wässrigen Polymerisatdispersion eine Energiedichte im Bereich > 1 und -i 2000 mW/cm2, vorteilhaft > 5 und ^ 1000 mW/cm2 und insbesondere vorteilhaft > 10 und < 100 mW/cm2 aufweist. Wird die wässrige Polymerisatdispersion an wenigstens einer UV-Strahlungsquelle vorbei geführt, insbesondere, wenn die wässrige Polymerisatdispersion über eine Fläche, bevorzugt über eine senkrechte Fläche wie in einem Fallfilmreaktor, geleitet wird, so wird der die wässrige Polymerisatdispersion vorteilhaft mit einem Mengenstrom > 100 und ^ 1500 kg/m2h und insbesondere vorteilhaft > 400 und ^ 1000 kg/m2h und bevorzugt > 600 und ^ 900 kg/m2h an der wenigs- tens einen UV-Stahlungsquelle vorbei geleitet.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird während der Bestrahlung ein Inertgas, wie Stickstoff bzw. Argon oder Wasserdampf durch die wässrige Polymerisatdispersion oder im Falle eines Planfilmreaktors und insbesondere im Falle eines Fallfilmreaktors über die Oberfläche der wässrigen Polymerisatdispersion geleitet.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform erfolgt die Bestrahlung der den wenigstens einen UV-Initiator enthaltenden wässrigen Polymerisatdispersion, welche eine Temperatur > 60 und -i 90 °C aufweist, in einem Fallfilmreaktor, wobei die wässrige Polymerisatdispersion mit einem Mengenstrom von > 600 und ^ 900 kg/m2h an wenigstens einer UV-Strahlungsquelle vorbei geleitet wird, wobei die wenigstens eine UV-Strahlungsquelle an der Kontaktfläche zur wässrigen Polymerisatdispersion eine Energiedichte der UV-Strahlung von > 10 und
< 100 mW/cm2 erzeugt und wobei ein Stickstoff- und/oder Wasserdampfstrom über die Oberfläche der wässrigen Polymerisatdispersion geleitet wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird vorteilhaft, insbesondere im Produktionsmaßstab, derart durchgeführt, dass die wässrige Polymerisatdispersion unmittelbar nach ihrer Herstellung (Monomerumsatz > 95 Gew.-%, vorteilhaft > 98 Gew.-% und insbesondere vorteilhaft > 99 Gew.-%) ohne einen separaten Abkühlungsschritt in einen Zwischenbehälter (sogenannter blow down- Behälter) überführt wird, dabei der wässrigen Polymerisatdispersion während und/oder nach der Überführung in den Zwischenbehälter den wenigstens einen UV-Initiator zudosiert und homogen in der wässrigen Polymerisatdispersion verteilt wird und unmittelbar danach die wässri- ge Polymerisatdispersion einer UV-Bestrahlung unterzogen wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt die UV-Bestrahlung beim Überführen der wenigstens einen UV-Initiator enthaltenden wässrigen Polymerisatdispersion vom Zwischenbehälter in einen Lagerbehälter, wobei die Bestrahlungskapazitäten (Art der UV-Initiatoren, Flächen, An- zahl und Leistung der UV-Strahler) so bemessen werden, dass ein einmaliges Durch- bzw. Überleiten die gewünschte Reduzierung der Restmonomerengehalte bewirkt.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform erfolgt die Reduzierung der Restmonomeren dergestalt, dass die wenigstens einen UV-Initiator enthaltende wässrige Polymerisatdispersion in einem Behälter (häufig blow down-Behälter oder das Polymerisationsgefäß selbst) vorgelegt wird, daran anschließend eine Teilmenge der wässrigen Polymerisatdispersion an einer Stelle aus dem Behälter entnommen wird, diese dann an der wenigstens einen UV-Strahlungsquelle vorbei geleitet wird und daran anschließend dem Behälter wieder an anderer Stelle zugeführt wird. Mit besonderem Vorteil erfolgen dabei die Entnahme und die Rückführung der Teilmenge der wässrigen Polymerisatdispersion kontinuierlich. Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn die wässrige Polymerisatdispersion dabei im Behälter gemischt wird. Diese Verfahrensvariante ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn lediglich kleinere UV-Bestrahlungskapazitäten (Flächen, Anzahl und Leistung der UV-Strahler) zur Verfügung stehen. Die erfindungsgemäß behandelten wässrigen Polymerisatdispersionen weisen niedrige Restmonomerengehalte auf. Insbesondere vorteilhaft eignet sich das erfindungsgemäße Verfahren zur Reduzierung von Vinylacetat-haltigen Restmonomeren.
Die Erfindung soll anhand nachfolgender, nicht einschränkender Beispiele erläutert werden.
Beispiele
1 Herstellen der wässrigen Polymerisatausgangsdispersionen 1 .1 Herstellung einer vinylacetathaltigen Polymerisatausgangsdispersion D1
In einem 15 I-Rührkessel ausgestattet mit einem Ankerrührer, Thermoelement, Rückflusskühler sowie Dosiereinrichtungen wurden 1 124 g entionisiertes Wasser zusammen mit 4 g Ascorbin- säure unter Stickstoffatmosphäre auf 85 °C erhitzt. Nach Erreichen der gewünschten Tempera- tur wurden 130 g einer 7 gew.-%igen wässrigen Natriumperoxodisulfat-Lösung der Vorlage zudosiert und für 5 Minuten bei der angegebenen Temperatur gerührt. Daran anschließend wurden zeitgleich beginnend eine Monomeremulsion bestehend aus 1395 g entionisiertem Wasser, 258 g einer 32 gew.-%igen wässrigen Lösung von Natriumlaurylpolyethoxysulfat (Disponil® FES77; Verkaufsprodukt der Firma BASF SE), 37 g einer 45 gew.-%igen wässrigen Lösung von Alkyldiphenyloxiddisulfonat (Dowfax® 2A1 ; Verkaufsprodukt der Firma Dow Chemical), 66 g einer 25 gew.%igen wässrigen Lösung von Natriumhydroxid, 41 g Acrylsäure, 165 g Styrol, 7219 g Methylmethacrylat und 660 g Vinylacetat sowie 342 g einer 7 gew.-%igen wässrigen Natriumperoxodisulfat-Lösung über einen Zeitraum von 3,5 Stunden kontinuierlich mit gleichbleibenden Mengenströmen zudosiert. Daran anschließend ließ man das Polymerisationsgemisch noch 15 Minuten bei Polymerisationstemperatur nachreagieren und gab dann 589 g einer 7,5 gew.-%igen wässrigen Lösung von Sulfobernsteinsäure-2-ethylhexylester-Natriumsalz (Lu- miten® l-SC; Verkaufsprodukt der Firma BASF SE) zu, rührte das Polymerisationsgemisch für weitere 15 Minuten und kühlte dann das Polymerisationsgemisch auf 70 °C ab.
Der Gehalt an Methylmethacrylat betrug 2970 ppm und der Gehalt an Vinylacetat betrug 27530 ppm. Die Gehalte an Methylmethacrylat und Vinylacetat wurden generell mit einem Gaschromatographen HP 5890 mit Kapillareinspritzblock und einer WAX-Säule (30 m, Innendurchmesser:
0,25 mm, Film 0,5 μηη) bei 250 °C bestimmt. Als Trägergas wurde Stickstoff verwendet. Zur Monomerenbestimmung wurde die Probe mit der äquivalenten Menge einer 1 gew.-%igen wässrigen Lösung von 1 ,4-Dioxan p.a. (= innerer Standard) gemischt.
1 .2 Herstellung einer Polymerisatausgangsdispersion D2
In einem 15 I-Rührkessel ausgestattet mit einem Ankerrührer, Thermoelement, Rückflusskühler sowie Dosiereinrichtungen wurden 4809 g entionisiertes Wasser zusammen mit 788 g einer 15 gew.-%igen wässrigen Lösung von Natriumlaurylsulfat (Disponil® SDS 15; Verkaufsprodukt der Firma BASF SE) unter Stickstoffatmosphäre auf 85 °C erhitzt. Parallel wurden eine wässrige Monomerenemulsion, bestehend aus 9426 g entionisiertem Wasser
725 g einer 15 gew.-%igen wässrigen Lösung von Natriumlaurylsulfat
129 g einer 50 gew.-%igen wässrigen Lösung von Acrylamid
230 g Acrylsäure
9031 g Methylmethacrylat
6424 g 2-Ethylhexylacrylat sowie
1470 g einer 1 ,5 gew.-%igen wässrigen Lösung von Natriumperoxodisulfat hergestellt. Nach Erreichen der gewünschten Temperatur von 85 °C wurden 686 g der wässrigen Monome- renemulsion sowie 213 g der 1 ,5 gew.-%igen wässrigen Natriumperoxodisulfat-Lösung der Vorlage zudosiert und für 5 Minuten bei der angegebenen Temperatur gerührt. Daran anschließend wurden zeitgleich beginnend die verbleibenden Mengen der wässrigen Monomeremulsion und der wässrigen Natriumperoxodisulfat-Lösung über einen Zeitraum von 3 Stunden kontinuierlich mit gleichbleibenden Mengenströmen zudosiert. Daran anschließend ließ man das Polymerisationsgemisch noch 15 Minuten bei Polymerisationstemperatur nachreagieren und gab dann 414 g einer 10 gew.%igen wässrigen Ammoniak-Lösung zu, rührte das Polymerisationsgemisch für weitere 15 Minuten und kühlte dann das Polymerisationsgemisch auf 70 °C ab.
Der Gehalt an Methylmethacrylat betrug 950 ppm und der Gehalt an 2-Ethylhexylacrylat betrug 260 ppm.
Die Gehalte an Methylmethacrylat wurden generell wie voran beschrieben bestimmt. Die Gehal- te an 2-Ethylhexylacrylat wurden generell mit einem Gaschromatographen HP 5890 mit Kapillareinspritzblock und einer Fused Silica-Säule DB (1 ,3 m, Innendurchmesser: 0,25 mm, Film
1 μηη) bei 325 °C bestimmt. Als Trägergas wurde Stickstoff verwendet. Zur Monomerenbestim- mung wurde die Probe mit der äquivalenten Menge einer 1 gew.-%igen wässrigen Lösung von 1 ,4-Di-oxan p.a. (= innerer Standard) gemischt.
2 Photochemische Restmonomerenentfernung
Der Gehalt an Restmonomeren der wässrigen Polymerisatdispersionen D1 und D2 wurden zum einen durch Bestrahlen mit einer UV-Tauchlampe und zum anderen durch Bestrahlen in einem Fallfilmreaktor reduziert.
2.1 Restmonomerenentfernung mittels einer UV-Tauchlampe
In einem 2 I-Glasrührgefäß wurden jeweils 1000 g der Polymerisatdispersion D1 bzw. D2 bei 70 °C unter Stickstoffatmosphäre vorgelegt und unter Rühren (50 Umdrehungen pro Minute) mit 1 ,4 g 1 -[4-(2-Hydroxyethoxy)-phenyl]-2-hydroxy-2-methyl-1 -propan-1 -on (Irgacure® 2959; Verkaufsprodukt der Firma BASF SE), bzw. 4,7 g einer 30 gew.-%igen wässrigen Lösung von Wasserstoffperoxid, bzw. 1 ,4 g tert.-Butylhydroperoxid versetzt und für eine Minute gerührt. Daran anschließend wurde eine Quecksilberdampf-Mitteldrucklampe TQ 150 der Fa. Heraeus in einem Quarzglastauchrohr in die jeweilige additivierte Polymerisatdispersion eingetaucht. Die Energiedichte betrug 17,3 mW/cm2. In regelmäßigen Intervallen wurden Proben entnommen und die Monomerengehalte bestimmt. Die dabei erhaltenen Werte sind in nachfolgender Tabelle 1 angegeben. Tabelle 1 : Restmonomerengehalte von Methylmethacrylat [MMA], Vinylacetat [VAc] und 2-Ethylhexylacrylat [EHA] in Abhängigkeit von der Zeit und den eingesetzten UV-Initiatoren
Polymerdispersion UV-Initiator Zeit MMA VAc EHA
[min] [ppm] [ppm] [ppm]
D1 lrgacure® 2959 0 2910 27310 -
20 1440 13610 -
40 890 10870 -
60 170 9130 -
D1 Wasserstoffperoxid 0 2880 26980 -
20 1310 13920 -
40 930 1 1 140 -
60 160 10070 -
D1 tert.-Butylhydroperoxid 0 2930 27190 -
20 1410 12920 -
40 920 10690 -
60 190 9870 -
D2 lrgacure® 2959 0 930 - 230
20 520 - 200
40 470 - 190
60 210 - 170
D2 Wasserstoffperoxid 0 950 - 250
20 490 - 210
40 380 - 200
60 270 - 190
D2 tert.-Butylhydroperoxid 0 890 - 240
20 540 - 220
40 460 200
60 290 - 190
Von Bedeutung ist, dass in dieser Versuchsreihe das Quarztauchrohr jeweils nach der Bestrahlung mit hell- bis dunkelbraunen Abscheidungen und Anbackungen belegt war, welche vor dem nächsten Bestrahlungsversuch entfernt werden mussten.
2.2 Restmonomerenentfernung mittels eines Fallfilmreaktors
Für diese Versuchsreihe wurde ein Fallfilmreaktor der Fa. UV Consulting Peschl, Mainz, genutzt. Dabei bestand der Fallfilmreaktor aus einem zylindrischen Glasmantel, in dessen Inneren ein Glaszylinder einseitig eingeschmolzen war. Das innere Glasrohr hatte einen Innendurchmesser von 80 mm und eine Höhe von 200 mm. Der Fallfilmreaktor war senkrecht angeordnet mit der Schmelznaht auf der Unterseite. Eine Quecksilberdampf-Mitteldrucklampe TQ 150 der Fa. Heraeus in einem Quarzglasrohr (mit einem Außendurchmesser von 60 mm) befand sich axial mittig im inneren Glaszylinder. Des Weiteren befand sich ein Zulaufanschluss im unteren Teil des äußeren Glasmantels und ein Ablaufanschluss im unteren Teil des inneren Glasmantels. Ein weiterer Zulaufanschluss befand sich im unteren Teil des inneren Glasmantels. Der Zulaufanschluss im unteren Teil des äußeren Mantels war über eine Membrandosierpumpe Vario VAMc der Fa. Promient mit einem beheiz- und rührbaren 1 ,5 I-Gefäß verbunden, in welchem die mit dem jeweiligen UV-Initiator versetzte wässrige Polymerdispersion auf einer Temperatur von 70 °C gehalten wurde. Mittels der Membrandosierpumpe wurde nun die zu behandelnde, mit UV-Initiator versetzte wässrige Polymerisatdispersion mit einer Förderleistung von 40 kg pro Stunde in den Zulaufanschluss im unteren Teil des äußeren Glasmantels gepumpt, wobei die wässrige Poylmerisatdispersion im Zwischenraum zwischen inneren und äußeren Glasmantel von unten nach oben bis zur oberen Kante des inneren Glasmantels floss, von wo aus sie gleichmäßig über die innere Oberfläche des inneren Glaszylinders unter gleichzeitiger UV-Bestrahlung mittels der Quecksilberdampf-Mitteldrucklampe TQ 150 nach unten floss und dabei über den Abflussanschluss des inneren Glasmantels in das beheiz- und rührbaren 1 ,5 I- Gefäß abfloss, welches unterhalb des Fallfilmreaktors angeordnet war. Während des Umpump- und Bestrahlungsvorgangs wurde gleichzeitig ein Stickstoffstrom von 2 I pro Minute in den Zulaufanschluss im unteren Teil des inneren Glasmantels geleitet und über eine Entgasungsleitung im oberen Teil des Fallfilmreaktors ausgeschleust. Vor dem Umpump- und Bestrahlungsvorgang wurden jeweils 1000 g der Polymerisatdispersion D1 bzw. D2 bei 70 °C mit 1 ,4 g 1 -[4-(2-Hydroxyethoxy)-phenyl]-2-hydroxy-2-methyl-1 -propan-1 - on, bzw. 4,7 g einer 30 gew.-%igen wässrigen Lösung von Wasserstoffperoxid, bzw. 1 ,4 g tert- Butylhydroperoxid versetzt und für eine Minute gerührt. Der Umpump- und Bestrahlungsvorgang betrug jeweils 20 Minuten. Dabei wurden in regelmäßigen Intervallen Proben entnommen und die Monomerengehalte bestimmt. Die dabei erhaltenen Werte sind in nachfolgender Tabelle 2 angegeben.
Tabelle 2: Restmonomerengehalte von MMA, VAc und EHA in Abhängigkeit von der Zeit und den jeweils eingesetzten UV-Initiatoren
Polymerdispersion UV-Initiator Zeit MMA VAc EHA
[min] [ppm] [ppm] [ppm]
D1 lrgacure® 2959 0 2830 26590 -
10 1 170 10240 -
20 100 7210 -
D1 Wasserstoffperoxid 0 2780 25970 -
10 1090 1 1730 -
20 120 6970 -
D1 tert.-Butylhydroperoxid 0 2870 27210 -
10 1230 12130 -
20 150 9840 -
D2 lrgacure® 2959 0 940 - 240
10 460 - 170
20 190 - 150
D2 Wasserstoffperoxid 0 930 - 230
10 490 - 210
20 250 - 190
D2 tert.-Butylhydroperoxid 0 950 - 250
10 480 - 220
20 230 - 200 Es wurden keine Abscheidungen oder Anbackungen am Quarzglasrohr beobachtet.
Aus den Ergebnissen wird klar ersichtlich, dass sich durch das erfindungsgemäße Verfahren die Restmonomerengehalte in wässrigen Polymerisatdispersionen effektiv reduzieren lassen. Besonders gute Ergebnisse werden bei der Verwendung eines Fallfilmreaktors erhalten.

Claims

Patentansprüche
1 . Verfahren zur Reduzierung der Restmonomerenmenge in einer wässrigen Polymerisatdispersion, dadurch gekennzeichnet, dass der wässrigen Polymerisatdispersion > 0,01 und -i 1 ,0 Gew.-%, bezogen auf die zur Herstellung der wässrigen Polymerisatdispersion verwendeten Gesamtmonomerenmenge, wenigstens einer Verbindung zusetzt wird, welche unter Einwirkung von UV-Strahlung Radikalverbindungen ausbildet (UV-Initiator) und daran anschließend die erhaltene wässrige Polymerisatdispersion mit UV-Strahlung bestrahlt.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass als UV-Initiator ein Mono- oder Bisacylphosphinoxid, ein Benzophenon, ein Hydroxyacetophenon, eine Arylglyoxyl- säure, ein Triarylphosphin, ein Arylchinon, ein Benzilketal, ein Silsesquioxan sowie eine organische und/oder anorganische Peroxidverbindung eingesetzt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als UV-Initiator 1 -[4-(2- Hydroxyethoxy)-phenyl]-2-hydroxy-2-methyl-1 -propan-1 -on, Wasserstoffperoxid und/oder tert.-Butylhydroperoxid eingesetzt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die wässrige Polymerisatdispersion bei der Bestrahlung eine Temperatur > 40 und < 100 °C aufweist.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die wässrige Polymerisatdispersion an wenigstens einer UV-Strahlungsquelle vorbei geführt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichtdicke der wässrigen Polymerisatdispersion während der Bestrahlung < 10 mm beträgt.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die
UV-Strahlung eine Wellenlänge > 160 und < 280 nm aufweist.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die
UV-Strahlung an der Kontaktfläche zur wässrigen Polymerisatdispersion einer Energiedichte > 1 und < 2000 mW/cm2 aufweist.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die wässrige Polymerisatdispersion mit einem Mengenstrom > 100 und ^ 1500 kg/m2h an der wenigstens einen UV-Stahlungsquelle vorbei geleitet wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die
UV-Bestrahlung in einem Fallfilmreaktor erfolgt.
1 1 . Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens einen UV-Initiator enthaltende wässrige Polymerisatdispersion in einem Behälter vorgelegt wird, daran anschließend eine Teilmenge der wässrigen Polymerisatdispersion an einer Stelle aus dem Behälter entnommen wird, diese dann an der wenigstens einen UV-Strahlungsquelle vorbei geleitet wird und daran anschließend dem Behälter wieder an anderer Stelle zugeführt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Entnahme und die Rückführung der Teilmenge der wässrigen Polymerisatdispersion kontinuierlich erfolgt.
13. Verfahren nach Anspruch 1 1 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die wässrige Polymerisatdispersion im Behälter gemischt wird.
14. Wässrige Polymerisatdispersion, erhalten nach einem Verfahren gemäß einem der An- Sprüche 1 bis 13.
PCT/EP2014/056459 2013-04-03 2014-03-31 Verfahren zur reduzierung der restmonomerenmenge in einer wässrigen polymerisatdispersion WO2014161817A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP13162156.7 2013-04-03
EP13162156 2013-04-03

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2014161817A1 true WO2014161817A1 (de) 2014-10-09

Family

ID=48050486

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2014/056459 WO2014161817A1 (de) 2013-04-03 2014-03-31 Verfahren zur reduzierung der restmonomerenmenge in einer wässrigen polymerisatdispersion

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2014161817A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10183464B2 (en) 2014-09-18 2019-01-22 Basf Se Composite article

Citations (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0007508A2 (de) 1978-07-14 1980-02-06 BASF Aktiengesellschaft Acylphosphinoxidverbindungen, ihre Herstellung und ihre Verwendung
EP0057474A2 (de) 1979-03-14 1982-08-11 BASF Aktiengesellschaft Acylphosphinoxidverbindungen, ihre Herstellung und Verwendung
EP0003957B1 (de) 1978-03-03 1982-09-29 Isr Holding S.A.R.L. Verfahren zur Verminderung des Reststyrolgehaltes in einem Polystyrollatex
EP0028348B1 (de) 1979-10-26 1984-04-11 Polysar International S.A. Behandlung von Acrylnitril-Polymer-Dispersionen
US4529753A (en) 1984-04-10 1985-07-16 Polysar Limited Chemical/steam stripping
DE3718520A1 (de) 1987-06-03 1988-12-15 Bayer Ag Emulsionspolymerisate
DE3834734A1 (de) 1988-10-12 1990-04-19 Basf Ag Verfahren zur herstellung von polymerisaten aus olefinisch ungesaettigten monomeren
DE4003422A1 (de) 1990-02-06 1991-08-08 Basf Ag Waessrige polyurethanzubereitungen
EP0444530A1 (de) 1990-02-21 1991-09-04 Dietrich Prof. Dr. Wabner Verfahren und Vorrichtung zur Wasserentgiftung
DE4123889A1 (de) * 1990-09-07 1992-03-12 Sanyo Chemical Ind Ltd Wasseraufnehmende harzzusammensetzung und verfahren zur herstellung dieses wasseraufnehmenden harzes
EP0495751A1 (de) 1991-01-14 1992-07-22 Ciba-Geigy Ag Bisacylphosphine
DE4232194A1 (de) 1992-09-25 1994-03-31 Roehm Gmbh Verfahren zur Verringerung des Restmonomerengehaltes bei der Herstellung von Perlpolymerisaten
EP0615980A2 (de) 1993-03-18 1994-09-21 Ciba-Geigy Ag Härtung von Bisacylphosphinoxid-Photoinitiatoren enthaltenden Zusammensetzungen
WO1995033775A1 (de) 1994-06-03 1995-12-14 Basf Aktiengesellschaft Verfahren zur herstellung einer wässrigen polymerisatdispersion
EP0563726B1 (de) 1992-03-28 1996-07-17 Hoechst Aktiengesellschaft Verfahren zur Verminderung des Restmonomerengehaltes in wässrigen Kunststoffdispersionen auf Polyvinylesterbasis
DE19618720A1 (de) 1995-05-12 1996-11-14 Ciba Geigy Ag Bisacyl-bisphosphine, -oxide und -sulfide
DE19529599A1 (de) 1995-08-11 1997-02-13 Basf Ag Verfahren zur Herstellung einer wäßrigen Polymerisatdispersion
EP0764699A2 (de) 1995-09-22 1997-03-26 Rohm And Haas Company Herstellungsverfahren von verschleissfester Strassenmarkierungsfarbe
EP0767180A1 (de) 1995-10-04 1997-04-09 ELF ATOCHEM ITALIA S.r.l. Emulsion mit niedrigem Gehalt an flüchtigen organischen Verbindungen
WO1998033761A1 (en) 1997-01-30 1998-08-06 Ciba Specialty Chemicals Holding Inc. Non-volatile phenylglyoxalic esters
DE19741187A1 (de) 1997-09-18 1999-03-25 Basf Ag Verfahren zur Verminderung des Restmonomerengehalts in wässrigen Polymerdispersionen
DE19826712A1 (de) 1998-06-16 1999-12-23 Basf Ag Strahlungshärtbare Massen, enthaltend Phenylglyoxylate
DE19839199A1 (de) 1998-08-28 2000-03-02 Basf Ag Verfahren zur Verminderung der Restmonomerenmenge in wässrigen Polymerdispersionen
DE19840586A1 (de) 1998-09-05 2000-03-09 Basf Ag Verfahren zur Verminderung der Restmonomerenmenge in wässrigen Polymerdispersionen
DE19913353A1 (de) 1999-03-24 2000-09-28 Basf Ag Verwendung von Phenylglyoxalsäureestern als Photoinitiatoren
WO2001055228A1 (en) 2000-01-28 2001-08-02 Ciba Specialty Chemicals Water Treatments Limited Polymerisation process
WO2002066520A1 (en) 2001-02-20 2002-08-29 Ciba Specialty Chemicals Water Treatments Limited Polymerisation process
WO2006007997A1 (en) 2004-07-21 2006-01-26 Ciba Specialty Chemicals Water Treatments Limited Method of treating polymers
WO2010063612A1 (en) 2008-12-01 2010-06-10 Basf Se Silsesquioxane photoinitiators

Patent Citations (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0003957B1 (de) 1978-03-03 1982-09-29 Isr Holding S.A.R.L. Verfahren zur Verminderung des Reststyrolgehaltes in einem Polystyrollatex
EP0007508A2 (de) 1978-07-14 1980-02-06 BASF Aktiengesellschaft Acylphosphinoxidverbindungen, ihre Herstellung und ihre Verwendung
EP0057474A2 (de) 1979-03-14 1982-08-11 BASF Aktiengesellschaft Acylphosphinoxidverbindungen, ihre Herstellung und Verwendung
EP0028348B1 (de) 1979-10-26 1984-04-11 Polysar International S.A. Behandlung von Acrylnitril-Polymer-Dispersionen
US4529753A (en) 1984-04-10 1985-07-16 Polysar Limited Chemical/steam stripping
DE3718520A1 (de) 1987-06-03 1988-12-15 Bayer Ag Emulsionspolymerisate
DE3834734A1 (de) 1988-10-12 1990-04-19 Basf Ag Verfahren zur herstellung von polymerisaten aus olefinisch ungesaettigten monomeren
DE4003422A1 (de) 1990-02-06 1991-08-08 Basf Ag Waessrige polyurethanzubereitungen
EP0444530A1 (de) 1990-02-21 1991-09-04 Dietrich Prof. Dr. Wabner Verfahren und Vorrichtung zur Wasserentgiftung
DE4123889A1 (de) * 1990-09-07 1992-03-12 Sanyo Chemical Ind Ltd Wasseraufnehmende harzzusammensetzung und verfahren zur herstellung dieses wasseraufnehmenden harzes
EP0495751A1 (de) 1991-01-14 1992-07-22 Ciba-Geigy Ag Bisacylphosphine
EP0563726B1 (de) 1992-03-28 1996-07-17 Hoechst Aktiengesellschaft Verfahren zur Verminderung des Restmonomerengehaltes in wässrigen Kunststoffdispersionen auf Polyvinylesterbasis
DE4232194A1 (de) 1992-09-25 1994-03-31 Roehm Gmbh Verfahren zur Verringerung des Restmonomerengehaltes bei der Herstellung von Perlpolymerisaten
EP0615980A2 (de) 1993-03-18 1994-09-21 Ciba-Geigy Ag Härtung von Bisacylphosphinoxid-Photoinitiatoren enthaltenden Zusammensetzungen
WO1995033775A1 (de) 1994-06-03 1995-12-14 Basf Aktiengesellschaft Verfahren zur herstellung einer wässrigen polymerisatdispersion
DE19618720A1 (de) 1995-05-12 1996-11-14 Ciba Geigy Ag Bisacyl-bisphosphine, -oxide und -sulfide
DE19529599A1 (de) 1995-08-11 1997-02-13 Basf Ag Verfahren zur Herstellung einer wäßrigen Polymerisatdispersion
EP0764699A2 (de) 1995-09-22 1997-03-26 Rohm And Haas Company Herstellungsverfahren von verschleissfester Strassenmarkierungsfarbe
EP0767180A1 (de) 1995-10-04 1997-04-09 ELF ATOCHEM ITALIA S.r.l. Emulsion mit niedrigem Gehalt an flüchtigen organischen Verbindungen
WO1998033761A1 (en) 1997-01-30 1998-08-06 Ciba Specialty Chemicals Holding Inc. Non-volatile phenylglyoxalic esters
DE19741187A1 (de) 1997-09-18 1999-03-25 Basf Ag Verfahren zur Verminderung des Restmonomerengehalts in wässrigen Polymerdispersionen
DE19826712A1 (de) 1998-06-16 1999-12-23 Basf Ag Strahlungshärtbare Massen, enthaltend Phenylglyoxylate
DE19839199A1 (de) 1998-08-28 2000-03-02 Basf Ag Verfahren zur Verminderung der Restmonomerenmenge in wässrigen Polymerdispersionen
DE19840586A1 (de) 1998-09-05 2000-03-09 Basf Ag Verfahren zur Verminderung der Restmonomerenmenge in wässrigen Polymerdispersionen
DE19913353A1 (de) 1999-03-24 2000-09-28 Basf Ag Verwendung von Phenylglyoxalsäureestern als Photoinitiatoren
WO2001055228A1 (en) 2000-01-28 2001-08-02 Ciba Specialty Chemicals Water Treatments Limited Polymerisation process
WO2002066520A1 (en) 2001-02-20 2002-08-29 Ciba Specialty Chemicals Water Treatments Limited Polymerisation process
WO2006007997A1 (en) 2004-07-21 2006-01-26 Ciba Specialty Chemicals Water Treatments Limited Method of treating polymers
WO2010063612A1 (en) 2008-12-01 2010-06-10 Basf Se Silsesquioxane photoinitiators

Non-Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"Advances in Polymer Science", vol. 14, 1974, SPRINGER
"Emulsion Polymerisation", 1965, INTERSCIENCE PUBLISHERS
"Encyclopedia of Polymer Science and Engineering", vol. 8, 1987, pages: 659 FF
"Photoinitiators for Free Radical and Cationic Polymeriza-tion", SITA TECHNOLOGY LTD
A.M. BRAUN; M.-T. MAURETTE; E. OLIVEROS: "Photochemical Technology, Chapter 4, Photochemical Reactors", JOHN WILEY & SONS
D. DIEDERICH, CHEMIE IN UNSERER ZEIT, vol. 24, 1990, pages 135 - 142
D.C. BLACKLEY, HIGH POLYMER LATICES, vol. 1, 1966, pages 35 FF
F. HÖLSCHER: "Dispersionen synthetischer Hochpolymerer", 1969, SPRINGER-VERLAG
H. WARSON: "The Applications of Synthetic Resin Emulsions", 1972, pages: 246 FF
K. K. DIETLIKER: "Chemistry and Technology of UV- and EB-Formulation for Coatings, Inks and Paints", vol. 3

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10183464B2 (en) 2014-09-18 2019-01-22 Basf Se Composite article

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0059446B1 (de) Verfahren zur Herstellung von Copolymerisaten des Maleinsäureanhydrids
EP1789456B1 (de) Verfahren zur herstellung von polymeren durch sprühpolymerisation
DE4435423A1 (de) Verfahren zur Herstellung einer wäßrigen Polymerisatdispersion
EP1904544A1 (de) Verfahren zur herstellung von emulsionspolymerisaten
DE19840586A1 (de) Verfahren zur Verminderung der Restmonomerenmenge in wässrigen Polymerdispersionen
WO2001068723A2 (de) Verfahren zur herstellung von polyethylen
EP0771328A1 (de) Verfahren zur herstellung einer wässrigen polymerisatdispersion
DE4213965A1 (de) Waessrige polymerisatdispersion
WO2000012569A1 (de) Verfahren zur verminderung der restmonomerenmenge in wässrigen polymerdispersionen
DE102005019398A1 (de) Verfahren zur Herstellung von Fällungspolymeren durch Sprühpolymerisation
EP2035468B1 (de) Verfahren zur herstellung einer wässrigen polymerisatdispersion
EP1511817B1 (de) Strahlungshärtbare wässrige dispersionen
DE3042471C2 (de)
DE2043172A1 (de) Verfahren zur Herstellung von Mischpolymeren
WO1997007143A1 (de) Verfahren zur herstellung einer wässrigen polymerisatdispersion
EP1539826A1 (de) Verfahren zum herstellen von wässrigen polymerdispersionen mit sehr niedrigen restmonomergehalten und deren verwendung
WO2014161817A1 (de) Verfahren zur reduzierung der restmonomerenmenge in einer wässrigen polymerisatdispersion
DE10035119A1 (de) Teilverzweigte Polymere
DE60011699T2 (de) Verfahren zur Herstellung von Polymeren
EP1171476A1 (de) Verfahren der radikalisch initiierten wässrigen emulsionspolymerisation
WO2007020200A1 (de) Verfahren zur herstellung von (meth)acrylsäureestern
DE10223615A1 (de) Verfahren zur Herstellung einer wässrigen Polymerisatdispersion
DE10119330A1 (de) Verfahren zur Herstellung einer wässrigen Polymerdispersion durch radikalische wässrige Emulsionspolymerisation mit einer kontinuierlich hergestellten wässrigen Monomerenemulsion
EP1343828B1 (de) Verfahren zur herstellung einer härtbaren wässrigen polymerdispersion
EP1615960A1 (de) Verfahren zur reduzierung der restmonomerenmenge in wässrigen polymerdispersionen

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 14713858

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 14713858

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1