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DE19735225A1 - Controlled production of aqueous polymer dispersion - Google Patents

Controlled production of aqueous polymer dispersion

Info

Publication number
DE19735225A1
DE19735225A1 DE1997135225 DE19735225A DE19735225A1 DE 19735225 A1 DE19735225 A1 DE 19735225A1 DE 1997135225 DE1997135225 DE 1997135225 DE 19735225 A DE19735225 A DE 19735225A DE 19735225 A1 DE19735225 A1 DE 19735225A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
aqueous
polymerization
radical
oxyl
aqueous emulsion
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE1997135225
Other languages
German (de)
Inventor
Michael Dr Fischer
Klemens Dr Mathauer
Bradley Ronald Dr Morrison
Yvon Dr Durant
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BASF SE
Original Assignee
BASF SE
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority to DE19727505A priority Critical patent/DE19727505A1/en
Application filed by BASF SE filed Critical BASF SE
Priority to DE1997135225 priority patent/DE19735225A1/en
Priority to EP98936365A priority patent/EP0991671B1/en
Priority to US09/446,119 priority patent/US6503983B1/en
Priority to DE59807748T priority patent/DE59807748D1/en
Priority to KR19997012260A priority patent/KR20010014185A/en
Priority to PCT/EP1998/003697 priority patent/WO1999000426A1/en
Publication of DE19735225A1 publication Critical patent/DE19735225A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F4/00Polymerisation catalysts

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Polymerisation Methods In General (AREA)

Abstract

Production of aqueous polymer dispersions by radical initiated aqueous emulsion polymerisation of ethylenically unsaturated monomer(s) (I) comprises emulsifying (a) a mixture of (I) with radical initiator(s) and stable N-oxyl radical(s) or (b) a mixture of (I) with compound(s) which decompose on heating to give stable N-oxyl radicals and polymerisation initiating radical partners, with the aid of dispersants to give an aqueous emulsion with a disperse phase mainly comprising droplets with a diameter \} 500 nm, and then polymerising the emulsion at elevated temperature. Also claimed are the aqueous polymer dispersions.

Description

Vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren der radikalisch initiierten wäßrigen Emulsionspolymerisation zur Herstellung einer wäßrigen Polymerisatdispersion, bei dem man wenigstens eine ethylenisch ungesättigte Gruppe aufweisende Verbindungen (Monomere) mittels Dispergiermittel in wäßrigem Medium emulgiert und mittels eines radikalischen Polymerisationsinitiators im Bei­ sein eines N-Oxyl-Radikals (eine Verbindung, die wenigstens eine
The present invention relates to a process of free-radically initiated aqueous emulsion polymerization for the preparation of an aqueous polymer dispersion, in which compounds (monomers) having at least one ethylenically unsaturated group are emulsified by means of dispersants in an aqueous medium and by means of a free-radical polymerization initiator in the presence of an N-oxyl radical ( a connection that has at least one

N - O •
N - O •

Gruppe aufweist) das sich von einem sekundären Amin ableitet, welches keine Wasserstoffatome an den α-C-Atomen trägt (d. h., die N-Oxyl-Gruppen leiten sich von entsprechenden sekundären Aminogruppen ab), unter Ausbildung einer wäßrigen Polymerisat­ dispersion polymerisiert. In dieser Schrift sollen vorgenannte N-Oxyl-Radikale als stabile N-Oxyl-Radikale bezeichnet werden.Has a group) derived from a secondary amine, which has no hydrogen atoms on the α-C atoms (i.e. the N-oxyl groups are derived from corresponding secondary ones Amino groups from), with the formation of an aqueous polymer dispersion polymerizes. In this document, the aforementioned are intended N-oxyl radicals are called stable N-oxyl radicals.

Wäßrige Polymerisatdispersionen sind fluide Systeme, die als disperse Phase in wäßrigem Dispergiermedium Polymerisatteilchen in stabiler (Lagerstabilität in der Regel ≧ 24 h, normalerweise ≧2-3 Tage, meist ≧ 1 Woche) disperser Verteilung befindlich enthalten. Der zahlenmittlere Durchmesser der Polymerisatteilchen beträgt in der Regel 0,01 bis 1 µm.Aqueous polymer dispersions are fluid systems which as disperse phase in aqueous dispersion medium polymer particles in stable (storage stability usually ≧ 24 h, normally ≧ 2-3 days, mostly ≧ 1 week) disperse distribution contain. The number average diameter of the polymer particles is usually 0.01 to 1 µm.

Ebenso wie Polymerisatlösungen beim Verdampfen des Lösungs­ mittels, weisen wäßrige Polymerisatdispersionen beim Verdampfen des wäßrigen Dispergiermediums die Eigenschaft auf, Polymerisat­ filme zu bilden, weshalb wäßrige Polymerisatdispersionen in viel­ facher Weise unmittelbar als Bindemittel, z. B. für Anstrichfarben oder Massen zum Beschichten von Leder, Anwendung finden.Just like polymer solutions when the solution evaporates by means of aqueous polymer dispersions on evaporation of the aqueous dispersion medium, polymer Form films, which is why aqueous polymer dispersions in a lot times directly as a binder, e.g. B. for paints or compositions for coating leather.

Häufig wird das dispers verteilte Polymerisat aber auch durch Koagulation abgetrennt und als Bestandteil in Polymer Blends zur Modifizierung der mechanischen Eigenschaften verwendet. Dazu wird das aus der wäßrigen Polymerisatdispersion abgetrennte Polymeri­ sat beispielsweise mit anderen Thermoplasten und gegebenenfalls den üblichen Zuschlagstoffen wie Farbmittel, Pigmente, Gleit­ mittel, Stabilisatoren oder Füllstoffe, extrudiert. Often, however, the dispersed polymer is also dispersed Coagulation separated and as a component in polymer blends Modification of the mechanical properties used. This will the polymer separated from the aqueous polymer dispersion sat for example with other thermoplastics and if necessary the usual additives such as colorants, pigments, lubricants medium, stabilizers or fillers, extruded.  

Die Herstellung wäßriger Polymerisatdispersionen erfolgt meist durch radikalisch initiierte wäßrige Emulsionspolymerisation von wenigstens eine ethylenisch ungesättigte Gruppe aufweisenden Verbindungen bei unterhalb 100°C liegenden Temperaturen. Dabei werden die zu polymerisierenden Monomeren, die überwiegend nur wenig wasserlöslich sind, ohne größeren Aufwand, z. B. durch übliches Rühren, unter Zusatz von Dispergiermittel im wäßrigen Medium emulgiert und durch die Einwirkung radikalischer Poly­ merisationsinitiatoren polymerisiert.Aqueous polymer dispersions are usually produced by radically initiated aqueous emulsion polymerization of having at least one ethylenically unsaturated group Connections at temperatures below 100 ° C. Here are the monomers to be polymerized, which are predominantly only are hardly water-soluble, without great effort, e.g. B. by usual stirring, with the addition of dispersant in aqueous Medium emulsified and by the action of radical poly polymerization initiators polymerized.

Bei den radikalischen Polymerisationsinitiatoren handelt es sich üblicherweise um in Wasser lösliche Peroxide, Hydroperoxide und/oder Azoverbindungen, die, oberhalb einer bestimmten Temperatur, die in der Regel ≦ 100°C beträgt, in reaktive Radikale zerfallen, die die Polymerisation auslösen.The radical polymerization initiators are usually around water-soluble peroxides, hydroperoxides and / or Azo compounds that, above a certain temperature, which is usually ≦ 100 ° C, break down into reactive radicals, that trigger the polymerization.

Der Begriff Emulsion drückt aus, daß die Monomeren und das Wasser als ein System von zwei nur wenig ineinander löslichen Flüssig­ keiten vorliegt, in dem die Flüssigkeiten in mehr oder weniger feiner Verteilung vorliegen. Die Kennzeichnung wäßrige Emulsion drückt aus, daß die wäßrige Phase die kontinuierliche Phase bildet. Zur Herstellung einer wäßrigen Monomerenemulsion bedarf es normalerweise des Zusatzes von Dispergiermitteln (z. B. Ullmanns Encyklopädie der technischen Chemie, Bd. 10, 4. Auflage, Verlag Chemie, Weinheim (1975), S. 449), die die unmittelbare Vereinigung von zwei zufällig zusammenstoßenden Monomeren­ tröpfchen in der wäßrigen Emulsion unterbinden und die Stabilität der resultierenden wäßrigen Polymerisatdispersion gewährleisten.The term emulsion expresses that the monomers and the water as a system of two liquids that are only slightly soluble in each other in which the liquids are present in more or less fine distribution. The labeling aqueous emulsion expresses that the aqueous phase is the continuous phase forms. Requires for the preparation of an aqueous monomer emulsion it usually involves the addition of dispersants (e.g. Ullmann's Encyclopedia of Technical Chemistry, Vol. 10, 4th edition, Verlag Chemie, Weinheim (1975), p. 449), the immediate Union of two randomly colliding monomers prevent droplets in the aqueous emulsion and stability ensure the resulting aqueous polymer dispersion.

Infolge des geringen Verteilungsaufwandes besteht die bei der radikalischen wäßrigen Emulsionspolymerisation eingesetzte wäßrige Monomerenemulsion üblicherweise hauptsächlich aus Monomerentröpfchen eines Durchmessers < 1 µm.As a result of the low distribution effort, the radical aqueous emulsion polymerization used aqueous monomer emulsion usually mainly Monomer droplets with a diameter <1 µm.

Wie alle radikalisch initiierten Polymerisationen von wenigstens eine ethylenisch ungesättigte Gruppe aufweisenden Verbindungen weist auch das Verfahren der radikalisch initiierten wäßrigen Emulsionspolymerisation den Nachteil auf, daß das Molekular­ gewicht der Polymerketten mit dem Polymerisationsumsatz normaler­ weise nicht zunimmt und daß die Polymerketten des resultierenden Polymerisats in der Regel kein einheitliches Molekulargewicht aufweisen. D.h., das erhältliche Polymerisat ist bezüglich der Eigenschaft Molekulargewicht in der Regel nicht monodispers, sondern weist üblicherweise einen diesbezüglichen Polydispersi­ tätsindex PDI von ≧ 2 auf (PDI = Mw/Mn, mit Mw = gewichts­ mittleres Molekulargewicht und Mn = zahlenmittleres Molekular­ gewicht), was insbesondere auf Abbruchreaktionen infolge irre­ versibler Kombination wachsender freier radikalischer Poly­ merisatkettenenden zurückgeführt wird.Like all radical-initiated polymerizations of compounds having at least one ethylenically unsaturated group, the method of radical-initiated aqueous emulsion polymerization also has the disadvantage that the molecular weight of the polymer chains does not normally increase with the polymerization conversion and that the polymer chains of the resulting polymer generally do not have uniform molecular weight. Ie, the available polymer is usually not monodisperse with regard to the molecular weight property, but usually has a related polydispersity index PDI of ≧ 2 (PDI = M w / M n , with M w = weight average molecular weight and M n = number average molecular weight), which is attributed in particular to termination reactions as a result of an irreversible combination of growing free radical polymer chain ends.

Ein weiterer Nachteil der radikalisch initiierten wäßrigen Emulsionspolymerisation besteht darin, daß ein während der Polymerisation durchgeführter Wechsel der zu polymerisierenden Monomeren in der Regel nicht zu segmentierten Copolymerisaten (Blockpolymerisaten) sondern im Normalfall allenfalls zu disper­ gierten Kern-Schale-Polymerteilchen führt, deren Kern aus der einen und deren Schale aus der anderen Monomerensorte aufgebaut ist, wobei Kern und Schale im wesentlichen nicht chemisch sondern lediglich physikalisch aneinander gebunden sind.Another disadvantage of the radically initiated aqueous Emulsion polymerization is that during the Polymerization carried out change of the to be polymerized Monomers generally do not form segmented copolymers (Block polymers) but usually too disperous gated core-shell polymer particles, the core of which leads from the one and its shell made up of the other type of monomer is, with the core and shell essentially not chemical but are only physically bound to each other.

Aus TRIP Vol. 4, No. 6, June 1996, S. 183 ff, US-A 5,322,912, WO 96/24620, US-A-4,581,429, US-A 5,412,047, EP-A 135 280 sowie aus der älteren Anmeldung DE-A 19602539 ist bekannt, daß die Durchführung von radikalisch initiierten Polymerisationen bei oberhalb 100°C liegenden Temperaturen im Beisein eines stabilen (im wesentlichen nicht initiierend wirkenden) N-Oxyl-Radikals eine gewisse Kontrolle der radikalisch initiierten Polymerisation ermöglicht.From TRIP Vol. 4, No. 6, June 1996, p. 183 ff, US-A 5,322,912, WO 96/24620, US-A-4,581,429, US-A 5,412,047, EP-A 135 280 and from the earlier application DE-A 19602539 it is known that the Implementation of radical initiated polymerizations Temperatures above 100 ° C in the presence of a stable (essentially non-initiating) N-oxyl radical some control of the radical initiated polymerization enables.

Der zugrunde liegende Wirkmechanismus liegt vermutlich darin be­ gründet, daß die stabilen N-Oxyl-Radikale reaktive radikalische Enden einer wachsenden Polymerisatkette bei erhöhten Temperaturen nicht irreversibel terminieren, sondern lediglich vorübergehend blockieren. Daraus resultiert eine Verringerung der stationären Konzentration wachsender freier radikalischer Polymerisatketten­ enden, was die Möglichkeit für einen irreversiblen Abbruch des Kettenwachstums durch Kombination zweier wachsender Polymerisat­ kettenenden verringert. Dies führt im Mittel zu mit dem Poly­ merisationsumsatz (im Idealfall linear) wachsenden Polymerisat­ ketten. Letztes bedingt ein mit dem Polymerisationsumsatz (im Idealfall linear) wachsendes mittleres Molekulargewicht des gebildeten Polymerisats mit einem bei 1 liegenden Polydisper­ sitätsindex.The underlying mechanism of action is probably in it establishes that the stable N-oxyl radicals are reactive radicals Ends of a growing polymer chain at elevated temperatures do not terminate irreversibly, but only temporarily To block. This results in a reduction in stationary Concentration of growing free radical polymer chains end what the possibility for an irreversible termination of the Chain growth through the combination of two growing polymers chain ends reduced. This leads on average to the poly merization conversion (ideally linear) growing polymer chains. The latter depends on the polymerization conversion (in Ideally linear) growing average molecular weight of the formed polymer with a polydisper at 1 sity index.

Gemäß US-A 5,322,912, Spalte 10, Zeile 65 ff kommt als Reaktions­ medium für eine solche kontrollierte radikalisch initiierte Polymerisation auch eine Emulsion in Betracht. Weitergehende Angaben zur Durchführung einer solchen radikalisch initiierten Emulsionspolymerisation macht die US-A 5,322,912 nicht. Das gleiche gilt für die DE-A 19602539. Die US-A 5,412,047 empfiehlt in Spalte 18, Zeilen 54 ff für den Fall, daß die radikalisch initiierte Polymerisation in einem mehrphasigen System erfolgt, wie es bei der radikalisch initiierten wäßrigen Emulsionspoly­ merisation der Fall ist, lediglich, stabile N-Oxyl-Radikale zu verwenden, die in Wasser eine besonders geringe Löslichkeit aufweisen.According to US Pat. No. 5,322,912, column 10, line 65 ff, the reaction is medium for such a controlled radical initiated Polymerization also considered an emulsion. More extensive Information on the implementation of such a radically initiated US Pat. No. 5,322,912 does not make emulsion polymerization. The the same applies to DE-A 19602539. US-A 5,412,047 recommends in column 18, lines 54 ff in the event that the radical initiated polymerization takes place in a multi-phase system, as is the case with the radically initiated aqueous emulsion poly merization is the case, only, stable N-oxyl radicals too  use that in water a particularly low solubility exhibit.

Die Verfügbarkeit einer in einfacher Weise durchzuführenden kontrollierten radikalisch initiierten wäßrigen Emulsionspoly­ merisation zur Herstellung einer wäßrigen Polymerisatdispersion wäre insofern von Vorteil, als sie eine kontrollierte Einstellung des Molekulargewichts des resultierenden, in disperser Verteilung befindlichen, Polymerisats ermöglichen würde. Selbiges bestirnt z. B. Kohäsion und Adhäsion des resultierenden Films der wäßrigen Polymerisatdispersion. Mit zunehmendem Molekulargewicht wächst in der Regel die Kohäsion, ein abnehmendes Molekulargewicht fördert in der Regel die Oberflächenklebrigkeit des Films. Ferner eröff­ net sie den unmittelbaren Zugang zu wäßrigen Dispersionen von maßgeschneiderten Blockcopolymerisaten, da die freien radika­ lischen Polymerisatkettenenden nicht durch Kombination zerstört, sondern lediglich reversibel blockiert werden. D.h., nach Ver­ brauch einer ersten Monomerensorte kann die Polymerisation bei Zusatz weiterer Monomerensorten fortgesetzt werden.The availability of a simple to do controlled radically initiated aqueous emulsion poly merization for the preparation of an aqueous polymer dispersion would be beneficial in that it is a controlled mindset the molecular weight of the resulting, in disperse distribution located, would enable polymer. The same is stoned e.g. B. Cohesion and adhesion of the resulting film of the aqueous Polymer dispersion. With increasing molecular weight grows in usually cohesion, promoting a decreasing molecular weight usually the surface stickiness of the film. Furthermore, open net access to aqueous dispersions of bespoke block copolymers because the free radicals polymer chain ends are not destroyed by combination, but are only reversibly blocked. That is, according to Ver If a first type of monomer is required, the polymerization can be carried out Addition of further types of monomers to be continued.

In Macromolecules 1997, 30, S. 324-326 wird empfohlen, zur Her­ stellung einer wäßrigen Polymerisatdispersion durch kontrollierte initiierte wäßrige Emulsionspolymerisation letztere so zu reali­ sieren, daß man eine vorgebildete wäßrige Polymerisatdispersion (einen sogenannten Saat-Latex) in ein Polymerisationsgefäß vor­ legt und der Vorlage die zu polymerisierenden Monomeren sowie eine hydrophobe Verbindung, die unter der Einwirkung von Wärme in ein stabiles N-Oxyl-Radikal und in einen die Polymerisation initiierenden radikalischen Partner zerfällt, zufügt. Dann über­ läßt man das Reaktionsgemisch bei Raumtemperatur sich selbst, um sowohl den zu polymerisierenden Monomeren als auch der hydro­ phoben Verbindung die Diffusion in die Saat-Polymerisatteilchen zu ermöglichen (Quellung). Nach erfolgter Quellung wird durch Temperaturerhöhung (< 100°C) die Polymerisation unter über­ atmosphärischem Druck durchgeführt. Nachteilig an dieser Ver­ fahrensweise ist, daß sie die Vorabherstellung der vergleichs­ weise komplizierten hydrophoben Verbindung sowie des äußerst langsamen Quellungsprozesses bedarf. Ferner bedarf es unabdingbar der Vorabherstellung eines Saat-Latex.In Macromolecules 1997, 30, pp. 324-326 it is recommended that Her position of an aqueous polymer dispersion by controlled initiated aqueous emulsion polymerization to reali the latter sieren that a preformed aqueous polymer dispersion (a so-called seed latex) in a polymerization vessel sets and the template the monomers to be polymerized as well a hydrophobic compound that under the influence of heat into a stable N-oxyl radical and into one the polymerization initiating radical partner disintegrates, adds. Then over if the reaction mixture is left to stand at room temperature, to both the monomers to be polymerized and the hydro phobic compound diffusion into the seed polymer particles to enable (swelling). After swelling is completed Temperature increase (<100 ° C) the polymerization below atmospheric pressure. A disadvantage of this Ver driving style is that it is the pre-production of the comparative wise complicated hydrophobic compound as well as the extremely slow swelling process is required. It is also essential the pre-production of a seed latex.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung war daher, eine vorteilhafter durchzuführende Verfahrensweise einer kontrollierten radikalisch initiierten wäßrigen Emulsionspolymerisation zur Herstellung wäßriger Polymerisatdispersionen zur Verfügung zu stellen. The object of the present invention was therefore an advantageous one procedure of a controlled radical initiated aqueous emulsion polymerization for production to provide aqueous polymer dispersions.  

Demgemäß wurde ein Verfahren der radikalisch initiierten wäßrigen Emulsionspolymerisation zur Herstellung einer wäßrigen Polymerisatdispersion gefunden, bei dem man wenigstens eine ethylenisch ungesättigte Gruppe aufweisende Verbindungen mittels Dispergiermittel in wäßrigem Medium emulgiert und im Beisein eines stabilen N-Oxyl-Radikals radikalisch polymerisiert, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man aus einem Gemisch, umfassend
Accordingly, a process of free-radically initiated aqueous emulsion polymerization for the preparation of an aqueous polymer dispersion has been found, in which compounds containing at least one ethylenically unsaturated group are emulsified by means of dispersants in an aqueous medium and radically polymerized in the presence of a stable N-oxyl radical, which is characterized in that that one from a mixture comprising

  • a) die wenigstens eine ethylenisch ungesättigte Gruppe auf­ weisenden Verbindungen, wenigstens einen radikalischen Polymerisationsinitiator und wenigstens ein stabiles N-Oxyl-Radikal,
    oder
    a) the at least one ethylenically unsaturated group containing compounds, at least one radical polymerization initiator and at least one stable N-oxyl radical,
    or
  • b) die wenigstens eine ethylenisch ungesättigte Gruppe auf­ weisenden Verbindungen und wenigstens eine Verbindungen, die unter der Einwirkung von Wärme in ein stabiles N-Oxyl-Radikal und in einen die Polymerisation initiierenden radikalischen Partner zerfällt,b) the at least one ethylenically unsaturated group pointing compounds and at least one compounds that under the action of heat in a stable N-oxyl radical and into a radical initiating the polymerization Partner disintegrates,

eine wäßrige Emulsion erzeugt, deren disperse Phase hauptsächlich aus Tröpfchen eines Durchmessers ≦ 500 nm besteht, und die wäßrige Emulsion durch Temperaturerhöhung polymerisiert.produces an aqueous emulsion, the disperse phase mainly consists of droplets with a diameter of ≦ 500 nm, and the aqueous Emulsion polymerized by increasing the temperature.

Als erfindungsgemäß geeignete stabile N-Oxyl-Radikale kommen alle diejenigen in Betracht, die in der EP-A 135 280, der älteren Anmeldung DE-A 19651307, der US-A 5,322,912, der US-A 4,581,429, der WO 96/24620, der US-A 5,412,047 sowie der älteren Anmeldung DE-A 19602539 genannt sind.Suitable stable N-oxyl radicals according to the invention are all those considered in EP-A 135 280, the older Application DE-A 19651307, US-A 5,322,912, US-A 4,581,429, WO 96/24620, US-A 5,412,047 and the earlier application DE-A 19602539 are mentioned.

Solche geeigneten, sich von einem sekundären Amin ableitenden, stabile N-Oxyl-Radikale sind z. B. jene der allgemeinen Formel I
Such suitable, derived from a secondary amine, stable N-oxyl radicals are e.g. B. those of the general formula I.

mit
R1, R2, R5 und R6 = dieselben oder verschiedene gerad- oder verzweigtkettige, gegebenenfalls substituierte Alkylgruppen und
R3 und R4 = dieselben oder verschiedene gerad- oder verzweigtkettige, gegebenenfalls substituierte Alkylgruppen oder
R3CNCR4 = eine, gegebenenfalls substituierte, zyklische Struktur.
With
R 1 , R 2 , R 5 and R 6 = the same or different straight or branched chain, optionally substituted alkyl groups and
R 3 and R 4 = the same or different straight or branched chain, optionally substituted alkyl groups or
R 3 CNCR 4 = an optionally substituted, cyclic structure.

Als Verbindungen I kommen insbesondere jene in Betracht, die in der EP-A 135 280, der älteren Anmeldung DE-A 19651307, der US-A 5,322,912, der US-A 5,412,047, der US-A 4,581,429, der DE-A 16 18 141, CN-A 1052847, US-A 4,670,131, US-A 5,322,960 sowie der älteren Anmeldung DE-A 19602539 genannt sind.Particularly suitable compounds I are those which in EP-A 135 280, the older application DE-A 19651307, the US-A 5,322,912, US-A 5,412,047, US-A 4,581,429, the DE-A 16 18 141, CN-A 1052847, US-A 4,670,131, US-A 5,322,960 and the earlier application DE-A 19602539 are mentioned.

Beispiele dafür sind jene stabilen N-Oxyl-Radikale der allge­ meinen Formel I, bei welchen R1, R2, R5 und R6 für (gleiche oder verschiedene) Methyl-, Ethyl-, n-Propyl-, iso-Propyl-, n-Butyl-, iso-Butyl-, tert.-Butyl-, lineares oder verzweigtes Pentyl-, Phenyl- oder substituierte Gruppen hiervon und R3 und R4 für (gleiche oder verschiedene) Methyl-, Ethyl-, n-Propyl-, iso-Propyl-, n-Butyl-, iso-Butyl-, tert.-Butyl-, lineares oder ver­ zweigtes Pentyl-, substituierte Gruppen hiervon oder gemeinsam mit CNC die zyklische Struktur
Examples of these are those stable N-oxyl radicals of the general formula I in which R 1 , R 2 , R 5 and R 6 represent (same or different) methyl, ethyl, n-propyl, iso-propyl, , n-butyl, iso-butyl, tert-butyl, linear or branched pentyl, phenyl or substituted groups thereof and R 3 and R 4 for (same or different) methyl, ethyl, n-propyl -, Iso-propyl, n-butyl, iso-butyl, tert-butyl, linear or branched pentyl, substituted groups thereof or together with CNC the cyclic structure

mit n gleich einer ganzen Zahl von 1 bis 10 (häufig 1 bis 6), einschließlich substituierter derartiger zyklischer Strukturen, stehen. Als beispielhafte Vertreter seien 2,2,6,6-Tetrame­ thyl-1-oxyl-piperidin, 2,2,5,5-Tetramethyl-1-oxyl-pyrrolidin und 4-Oxo-2,2,6,6-tetramethyl-1-oxyl-piperidin genannt.where n is an integer from 1 to 10 (often 1 to 6), including substituted such cyclic structures, stand. 2,2,6,6-tetrams are exemplary examples thyl-1-oxyl-piperidine, 2,2,5,5-tetramethyl-1-oxyl-pyrrolidine and 4-Oxo-2,2,6,6-tetramethyl-1-oxyl-piperidine called.

Die stabilen N-Oxyl-Radikale lassen sich aus den entsprechenden sekundären Aminen durch Oxidation, z. B. mit Wasserstoffperoxid, herstellen. In der Regel sind sie als Reinsubstanz darstellbar.The stable N-oxyl radicals can be derived from the corresponding secondary amines by oxidation, e.g. B. with hydrogen peroxide, produce. As a rule, they can be represented as pure substances.

Erfindungsgemäß geeignete stabile N-Oxyl-Radikale sind z. B. solche, deren molale Löslichkeit in Wasser bei 25°C und 1 bar ≦10⁻1 mol/kg beträgt. D.h., vorgenannte molare Löslichkeit kann auch ≦ 10⁻3 mol/kg oder ≦ 10⁻4 mol/kg bzw. ≦ 10⁻5 mol/kg oder ≦ 10⁻6 mol/kg betragen. Suitable stable N-oxyl radicals according to the invention are e.g. B. those whose molar solubility in water at 25 ° C and 1 bar ≦ 10⁻ 1 mol / kg. That is, the aforementioned molar solubility can also be ≦ 10⁻ 3 mol / kg or ≦ 10⁻ 4 mol / kg or ≦ 10⁻ 5 mol / kg or ≦ 10⁻ 6 mol / kg.

Zu den erfindungsgemäß geeigneten stabilen N-Oxyl-Radikalen zäh­ len insbesondere carboxylierte, phosphonierte, sulfonierte und/oder hydroxylierte piperidin- oder pyrrolidin-N-Oxyle und Di-N-Oxyle der nachstehenden allgemeinen Formeln II bis IX:
The stable N-oxyl radicals suitable according to the invention include, in particular, carboxylated, phosphonated, sulfonated and / or hydroxylated piperidine- or pyrrolidine-N-oxyls and di-N-oxyls of the following general formulas II to IX:

mit
m = 2 bis 10,
R7, R8, R9 = unabhängig voneinander
With
m = 2 to 10,
R 7 , R 8 , R 9 = independently of one another

mit der Maßgabe, daß wenigstens einer der vor­ handenen Substituenten R7, R8 oder R9 von Wasser­ stoff verschieden und M ein Wasserstoff- oder ein Alkalimetallion (insbesondere K oder Na) ist,
q = eine ganze Zahl von 1 bis 10,
R1', R2', R5', R6' = unabhängig voneinander und unabhängig von R1, R2, R5, R6 dieselben Gruppen wie R1,
R10 = C1- bis C4-Alkyl, -CH=CH2, -C∼CH, -CN,
with the proviso that at least one of the existing substituents R 7 , R 8 or R 9 is different from hydrogen and M ⊕ is a hydrogen or an alkali metal ion (in particular K or Na ),
q = an integer from 1 to 10,
R 1 ' , R 2' , R 5 ' , R 6' = independently of one another and independently of R 1 , R 2 , R 5 , R 6 the same groups as R 1 ,
R 10 = C 1 to C 4 alkyl, -CH = CH 2 , -C∼CH, -CN,

-COOM, -COOCH3 oder -COOC2H5,
R11 = ein organischer Rest, der wenigstens eine pri­ märe, sekundäre (z. B. -NHR1) oder tertiäre Ami­ nogruppe (z. B. -NR1R2) oder wenigstens eine Ammoniumgruppe -NR14R15R16X aufweist, mit X = F, Cl, Br, HSO4 , SO4 , H2PO4 , HPO4 2 der PO4 3 und R14, R15, R16 voneinander unab­ hängige organische Reste (z. B. unabhängig von­ einander und unabhängig von R1 dieselben Gruppen wie R1),
R12 = unabhängig von R11 dieselben Gruppen wie R11 oder -H, -OH, C1- bis C4-Alkyl, -COOM, -C∼CH,
-COO M , -COOCH 3 or -COOC 2 H 5 ,
R 11 = an organic radical which has at least one primary, secondary (e.g. -NHR 1 ) or tertiary amino group (e.g. -NR 1 R 2 ) or at least one ammonium group -N R 14 R 15 R 16 has X , with X = F , Cl , Br , HSO 4 , SO 4 , H 2 PO 4 , HPO 4 2 of PO 4 3 and R 14 , R 15 , R 16 mutually independent organic radicals (e.g. independently of one another and independently of R 1 the same groups as R 1 ),
R 12 = independently of R 11 the same groups as R 11 or -H, -OH, C 1 - to C 4 -alkyl, -COO M , -C∼CH,

hydroxysubstituiertes C1- bis C4-Alkyl (z. B. hydroxyethyl oder hydroxypropyl) oder
R11, R12 = gemeinsam den Sauerstoff einer Carboxylgruppe und
R13 = -H, -CH3 oder
hydroxy substituted C 1 to C 4 alkyl (e.g. hydroxyethyl or hydroxypropyl) or
R 11 , R 12 = together the oxygen of a carboxyl group and
R 13 = -H, -CH 3 or

Vorzugsweise ist R1 = R2 = R5 = R6 = R1' = R2' = R5' = R6' = -CH3.Preferably R 1 = R 2 = R 5 = R 6 = R 1 ' = R 2' = R 5 ' = R 6' = -CH 3 .

Wenn das stabile N-Oxyl-Radikal als funktionelle Gruppen eine saure oder basische Gruppe aufweist, läßt sich die Löslichkeit des N-Oxyl-Radikals im wäßrigen Polymerisationsmedium durch Variation des pH-Wertes desselben einstellen.If the stable N-oxyl radical as a functional group a has acidic or basic group, the solubility of the N-oxyl radical in the aqueous polymerization medium Adjust the pH value of the same.

Als beispielhafte Vertreter erfindungsgemäß geeigneter stabiler N-Oxyl-Radikale seien
4-Hydroxy-2,2,6,6-tetramethyl-1-oxyl-piperidin,
4-Hydroxy-2,6-diphenyl-2,6-dimethyl-1-oxyl-piperidin,
4-Carboxy-2,2,6,6-tetramethyl-1-oxyl-piperidin,
4-Carboxy-2,6-diphenyl-2,6-dimethyl-1-oxyl-piperidin,
3-Carboxy-2,2,5,5-tetramethyl-1-oxyl-pyrrolidin,
3-Carboxy-2,5-diphenyl-2,5-dimethyl-1-oxyl-pyrrolidin und das Natrium- oder Kaliumsalz des Schwefelsäurehalbesters des
4-Hydroxy-2,2,6,6-tetramethyl-1-oxyl-piperidin genannt.
Examples of representatives of stable N-oxyl radicals which are suitable according to the invention are
4-hydroxy-2,2,6,6-tetramethyl-1-oxyl-piperidine,
4-hydroxy-2,6-diphenyl-2,6-dimethyl-1-oxyl-piperidine,
4-carboxy-2,2,6,6-tetramethyl-1-oxyl-piperidine,
4-carboxy-2,6-diphenyl-2,6-dimethyl-1-oxyl-piperidine,
3-carboxy-2,2,5,5-tetramethyl-1-oxyl-pyrrolidine,
3-carboxy-2,5-diphenyl-2,5-dimethyl-1-oxyl-pyrrolidine and the sodium or potassium salt of the sulfuric acid half-ester of
4-Hydroxy-2,2,6,6-tetramethyl-1-oxyl-piperidine called.

Die Herstellung von 3-Carboxy-2,2,5,5-tetramethyl-1-oxyl-pyrroli­ din findet sich z. B. in Romanelli, M.; Ottaviani, M.F.; Martini, G.; Kevan, L., JPCH J: Phys. Chem., EN, 93, 1, 1989, S. 317-322.The preparation of 3-carboxy-2,2,5,5-tetramethyl-1-oxyl-pyrroli din is found e.g. B. in Romanelli, M .; Ottaviani, M.F .; Martini, G.; Kevan, L., JPCH J: Phys. Chem., EN, 93, 1, 1989, Pp. 317-322.

Die Verbindungen (VI) und (VII) können gemäß US-A 4665185 (z. B. Bsp. 7) sowie DE-A 19510184 erhalten werden. Compounds (VI) and (VII) can be prepared according to US-A 4665185 (e.g. Example 7) and DE-A 19510184 can be obtained.  

Weitere geeignete beispielhafte Vertreter sind:
Other suitable representative representatives are:

Selbstverständlich können erfindungsgemäß auch Gemische von stabilen N-Oxyl-Radikalen angewendet werden.Mixtures of stable N-oxyl radicals can be used.

Als erfindungsgemäß in Kombination mit den stabilen N-Oxyl-Radi­ kalen (erfindungsgemäße Variante a)) einzusetzende radikalische Polymerisationsinitiatoren kommen prinzipiell alle diejenigen in Betracht, die in der Lage sind, eine radikalische Polymerisation auszulösen. Es kann sich dabei sowohl um Peroxide, Hydroperoxide als auch um Azoverbindungen handeln. Sie können sowohl öllöslich als auch wasserlöslich sein.As according to the invention in combination with the stable N-oxyl-radi kalen (inventive variant a)) radicals to be used In principle, polymerization initiators all come in Consider that are capable of radical polymerization trigger. It can be both peroxides and hydroperoxides as well as azo compounds. They can both be oil-soluble be water soluble as well.

Beispiele für geeignete radikalische Polymerisationsinitiatoren sind Benzoylperoxid, Peroxodischwefelsäure und ihre Ammonium- und Alkalimetallsalze sowie Wasserstoffperoxid oder Hydroper­ oxide wie tert.-Butylhydroperoxid. Als Azoverbindungen kommt z. B. 4,4'-Azo-bis-cyanovaleriansäure in Betracht. Selbstverständlich können als solche wasserlöslichen, radikalischen Polymerisati­ onsinitiatoren auch kombinierte Systeme, die aus wenigstens einem Reduktionsmittel und wenigstens einem Peroxid und/oder Hydro­ peroxid zusammengesetzt sind (nachfolgend Redoxinitiatoren genannt), verwendet werden.Examples of suitable radical polymerization initiators are benzoyl peroxide, peroxodisulfuric acid and their ammonium and Alkali metal salts as well as hydrogen peroxide or hydroper oxides such as tert-butyl hydroperoxide. As azo compounds such. B. 4,4'-azo-bis-cyanovaleric acid into consideration. Of course can as such water-soluble, radical polymer onsinitiators also combined systems consisting of at least one Reducing agent and at least one peroxide and / or hydro  peroxide (hereinafter redox initiators called) can be used.

Beispiele für solche Kombinationen sind z. B. tert.-Butylhydro­ peroxid/Natriummetallsalz der Hydroxymethansulfinsäure sowie Wasserstoffperoxid/Ascorbinsäure. Häufig umfassen die kombi­ nierten Systeme zusätzlich eine geringe Menge einer im wäßrigen Medium löslichen Metallverbindung, deren metallische Komponente in mehreren Wertigkeitsstufen auftreten kann. Beispiele für
solche Systeme sind z. B. Ascorbinsäure/Eisen(II)-sulfat/Wasser­ stoffperoxid oder Natriumsulfit/Eisen(II)sulfat/Wasserstoff­ peroxid. Selbstverständlich kann in den vorgenannten Systemen anstelle von Ascorbinsäure auch das Natriummetallsalz der Hydroxymethansulfinsäure, Natriumhydrogensulfit oder Natrium­ metallbisulfit eingesetzt werden. Ferner können in den vorgenann­ ten Systemen anstelle von Wasserstoffperoxid tert.-Butylhydro­ peroxid oder Alkalimetallperoxidisulfate und/oder Ammonium­ peroxidisulfate angewendet werden. Anstelle eines wasserlöslichen Eisen(II)-salzes wird vielfach eine Kombination aus wasserlös­ lichen Fe/V-Salzen benutzt.
Examples of such combinations are e.g. B. tert-butyl hydro peroxide / sodium metal salt of hydroxymethanesulfinic acid and hydrogen peroxide / ascorbic acid. Frequently, the combined systems additionally comprise a small amount of a metal compound which is soluble in the aqueous medium and whose metallic component can occur in several valence levels. examples for
such systems are e.g. B. ascorbic acid / iron (II) sulfate / hydrogen peroxide or sodium sulfite / iron (II) sulfate / hydrogen peroxide. Of course, the sodium metal salt of hydroxymethanesulfinic acid, sodium bisulfite or sodium metal bisulfite can also be used in the aforementioned systems instead of ascorbic acid. Furthermore, tert-butyl hydroperoxide or alkali metal peroxydisulfates and / or ammonium peroxydisulfates can be used in the aforementioned systems instead of hydrogen peroxide. Instead of a water-soluble iron (II) salt, a combination of water-soluble Fe / V salts is often used.

Bezogen auf die molare Menge an radikalisch zu polymerisierenden Monomeren beträgt die Menge an im erfindungsgemäßen Verfahren eingesetztem radikalischem Polymerisationsinitiator in der Regel 10⁻6 bis 2 mol-%, meist 10⁻4 bis 1 mol-% und richtet sich in an sich bekannter Weise nach dem gewünschten Molekulargewicht des resultierenden in disperser Verteilung befindlichen Polymerisats.Based on the molar amount of free-radical monomers to be polymerized, the amount of radical polymerization initiator employed in the present process is generally from 10⁻ 6 to 2 mol%, most 10⁻ 4 to 1 mol%, and depends in a manner known per se by the desired molecular weight of the resulting polymer in disperse distribution.

Das molare Verhältnis zwischen stabilen N-Oxyl-Radikalen und radikalischem Polymerisationsinitiator beträgt im Rahmen der erfindungsgemäßen Verfahrensvariante a) normalerweise 0,5 bis 5, bevorzugt 0,8 bis 4.The molar ratio between stable N-oxyl radicals and radical polymerization initiator is within the Process variant a) according to the invention normally 0.5 to 5, preferably 0.8 to 4.

Durch Zugabe von organischen Säuren wie Camphersulfonsäure oder p-Toluolsulfonsäure (US-A 5,322,912) oder durch Zugabe von Dimethylsulfoxid (US-A 5,412,047), 2-Fluorpyridin-1-metho-p-to­ luolsulfonat, 4-3-Indolyl-buttersäure bzw. Indonylessigsäure zum Polymerisationsgemisch kann die Polymerisationsgeschwindig­ keit des erfindungsgemäßen Verfahrens a) in der Regel erhöht werden.By adding organic acids such as camphorsulfonic acid or p-toluenesulfonic acid (US-A 5,322,912) or by adding Dimethyl sulfoxide (US-A 5,412,047), 2-fluoropyridine-1-metho-p-to luenesulfonate, 4-3-indolyl-butyric acid or indonylacetic acid to the polymerization mixture, the polymerization rate can be speed of the method a) generally increased will.

Als Verbindungen, die unter der Einwirkung von Wärme in ein sta­ biles N-Oxyl-Radikal und in einen die Polymerisation initiieren­ den radikalischen Partner zerfallen (im folgenden N-Oxyl-Radikal­ bildner genannt) und sich damit für die erfindungsgemäße Variante b) eignen, kommen z. B. Verbindungen der allgemeinen Formel X
As compounds which, under the action of heat, break down into a stable N-oxyl radical and initiate the polymerization, the radical partner (hereinafter called N-oxyl radical generator) and are therefore suitable for variant b) according to the invention, come z. B. Compounds of the general formula X

in Betracht,
worin R17, R18 und R19 gleich oder verschieden sind und für Wasser­ stoff oder eine Alkyl-(C1- bis C4-), Phenyl-, Cyano- oder Carbon­ säuregruppe oder substituierte Gruppen hiervon stehen.
into consideration
wherein R 17 , R 18 and R 19 are the same or different and represent hydrogen or an alkyl (C 1 - to C 4 -), phenyl, cyano or carboxylic acid group or substituted groups thereof.

Verbindungen der allgemeinen Formel X sind z. B. in der EP-B 135 280 veröffentlicht. Verbindungen dieses Typs sind in einfacher Weise z. B. auch dadurch erhältlich, daß man eine geringe Menge an Monomeren mittels radikalischem Polymerisa­ tionsinitiator im Beisein von Verbindungen I bis IX radikalisch polymerisiert und anschließend das Polymerisationsprodukt durch Umfällen reinigt. Bezogen auf die molare Menge an radikalisch zu polymerisierenden Monomeren beträgt die erfindungsgemäß zu ver­ wendende Menge an N-Oxyl-Radikalbildnern in der Regel 10⁻6 bis 2 mol-%, meist 10⁻4 bis 1 mol-%.Compounds of the general formula X are e.g. B. published in EP-B 135 280. Connections of this type are in a simple manner, for. B. also obtainable by radically polymerizing a small amount of monomers by means of a radical polymerization initiator in the presence of compounds I to IX and then cleaning the polymerization product by reprecipitation. Based on the molar amount of free-radically polymerized monomer is according to the invention to ver-turning amount of N-oxyl radical formers usually 10⁻ 6 to 2 mol%, most 10⁻ 4 to 1 mol%.

Als erfindungsgemäß zu polymerisierende Monomere kommen alle diejenigen wenigstens eine ethylenisch ungesättigte Gruppe auf­ weisenden Verbindungen in Betracht, die üblicherweise im Rahmen radikalischer wäßriger Emulsionspolymerisationen Anwendung finden. Zu diesen Monomeren zählen Olefine, wie z. B. Ethylen, vinylaromatische Monomere wie Styrol, α-Methylstyrol, o-Chlor­ styrol oder Vinyltoluole, Vinyl- und Vinylidenhalogenide wie Vinyl- und Vinylidenchlorid, Ester aus Vinylalkohol und 1 bis 12 C-Atome aufweisenden Monocarbonsäuren wie Vinylacetat, Vinyl­ propionat, Vinyl-n-butyrat, Vinyllaurat sowie im Handel befind­ liche Monomere VEOVA® 9-11 (VEOVA X ist ein Handelsname der Firma Shell und steht für Vinylester von Carbonsäuren, die auch als Versatic® X-Säuren bezeichnet werden), Ester aus Allylalkohol und 1 bis 12 C-Atome aufweisenden Monocarbonsäuren wie Allylacetat, Allylpropionat, Allyl-n-butyrat und Allyllaurat, Ester aus vor­ zugsweise 3 bis 6 C-Atome aufweisenden α,β-monoethylenisch ungesättigten Mono- und Dicarbonsäuren, wie insbesondere Acryl­ säure, Methacrylsäure, Maleinsäure, Fumarsäure und Itaconsäure, mit im allgemeinen 1 bis 12, vorzugsweise 1 bis 8 und ins­ besondere 1 bis 4 C-Atome aufweisenden Alkanolen, wie besonders Acrylsäure- und Methacrylsäuremethyl-, -ethyl-, -n-butyl-, -iso-butyl- und -2-ethylhexylester, Maleinsäuredimethylester oder Maleinsäure-n-butylester, Nitrile α,β-monoethylenisch ungesättig­ ter Carbonsäuren wie Acrylnitril sowie C4-8-konjugierte Diene wie 1,3-Butadien und Isopren.Suitable monomers to be polymerized according to the invention are all those at least one ethylenically unsaturated group of pointing compounds which are usually used in the context of free-radical aqueous emulsion polymerizations. These monomers include olefins, such as. B. ethylene, vinyl aromatic monomers such as styrene, α-methyl styrene, o-chlorostyrene or vinyl toluenes, vinyl and vinylidene halides such as vinyl and vinylidene chloride, esters of vinyl alcohol and monocarboxylic acids containing 1 to 12 carbon atoms such as vinyl acetate, vinyl propionate, vinyl n-butyrate, vinyl laurate and commercially available monomers VEOVA® 9-11 (VEOVA X is a trade name of Shell and stands for vinyl esters of carboxylic acids, which are also known as Versatic® X acids), esters from allyl alcohol and 1 to Monocarboxylic acids containing 12 carbon atoms, such as allyl acetate, allyl propionate, allyl n-butyrate and allyl laurate, esters of α, β-monoethylenically unsaturated mono- and dicarboxylic acids, preferably having 3 to 6 carbon atoms, such as, in particular, acrylic acid, methacrylic acid, maleic acid, Fumaric acid and itaconic acid, with alkanols generally having 1 to 12, preferably 1 to 8 and in particular 1 to 4 carbon atoms, such as, in particular, methyl, ethyl, acrylic acid and methacrylic acid, -n-butyl-, -iso-butyl- and -2-ethylhexyl ester, maleic acid dimethyl ester or maleic acid n-butyl ester, nitriles α, β-monoethylenically unsaturated ter carboxylic acids such as acrylonitrile and C 4-8 conjugated dienes such as 1,3-butadiene and isoprene.

Die genannten Monomeren bilden in der Regel die Hauptmonomeren, die, bezogen auf die Gesamtmenge der einzupolymerisierenden Monomeren, normalerweise einen Anteil von mehr als 50 Gew.-% auf sich vereinen. Monomere, die für sich polymerisiert üblicherweise Homopolymerisate ergeben, die eine erhöhte Wasserlöslichkeit aufweisen, werden im Normalfall lediglich als modifizierende Monomere in Mengen, bezogen auf die Gesamtmenge der zu polymeri­ sierenden Monomeren, von weniger als 50 Gew.-%, in der Regel 0,5 bis 20, vorzugsweise 1 bis 10 Gew.-%, miteinpolymerisiert.The monomers mentioned generally form the main monomers, which, based on the total amount of polymerized Monomers, normally more than 50% by weight to unite. Monomers that polymerize on their own usually Homopolymers result in increased water solubility have, are usually only as modifying Monomers in amounts, based on the total amount of polymeri based monomers, of less than 50 wt .-%, usually 0.5 up to 20, preferably 1 to 10 wt .-%, co-polymerized.

Beispiele für derartige Monomere sind 3 bis 6 C-Atome aufweisende α,β-monoethylenisch ungesättigte Mono- und Dicarbonsäuren und deren Amide wie z. B. Acrylsäure, Methacrylsäure, Maleinsäure, Fumarsäure, Itaconsäure, Acrylamid und Methacrylamid, ferner Vinylsulfonsäure und deren wasserlösliche Salze sowie N-Vinyl­ pyrrolidon.Examples of such monomers are 3 to 6 carbon atoms α, β-monoethylenically unsaturated mono- and dicarboxylic acids and whose amides such as B. acrylic acid, methacrylic acid, maleic acid, Fumaric acid, itaconic acid, acrylamide and methacrylamide, further Vinyl sulfonic acid and its water-soluble salts and N-vinyl pyrrolidone.

Monomere, die üblicherweise die innere Festigkeit der Ver­ filmungen der wäßrigen Polymerisatdispersionen erhöhen, werden in der Regel ebenfalls nur in untergeordneten Mengen, meist 0,5 bis 10 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge der zu polymerisierenden Monomeren, miteinpolymerisiert. Normalerweise weisen derartige Monomere eine Epoxy-, Hydroxy-, N-Methylol-, Carbonyl- 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 sowie deren Ester mit 1 bis 4 C-Atome aufweisenden Alkanolen, unter denen das N-Methylolacrylamid und das N-Methy­ lolmethacrylamid ganz besonders bevorzugt sind, zwei Vinylreste aufweisende Monomere, zwei Vinylidenreste aufweisende Monomere sowie zwei Alkenylreste aufweisende Monomere. Besonders geeignet sind dabei die Di-Ester zweiwertiger Alkohole mit α,β-mono­ ethylenisch ungesättigten Monocarbonsäuren, unter denen wiederum die Acryl- und Methacrylsäure vorzugsweise eingesetzt werden. Beispiele für derartige zwei nicht konjugierte ethylenisch unge­ sättigte Doppelbindungen aufweisende Monomere sind Alkylenglycol­ diacrylate- und -dimethacrylate wie Ethylenglycoldiacrylat, 1,3-Butylenglycoldiacrylat, 1,4-Butylenglycoldiacrylat sowie Propylenglycoldiacrylat, Divinylbenzol, Vinylmethacrylat, Vinyl­ acrylat, Allylmethacrylat, Allylacrylat, Diallylmaleat, Diallyl­ fumarat, Methylenbisacrylamid, Cyclopentadienylacrylat oder Tri­ allylcyanurat. In diesem Zusammenhang von besonderer Bedeutung sind auch die Methacrylsäure- und Acrylsäure-C1-C8-Hydroxyalkyl­ ester wie n-Hydroxyethyl-, n-Hydroxypropyl- oder n-Hydroxybutyl­ acrylat und -methacrylat sowie Verbindungen wie Diacetonacrylamid und Acetylacetoxyethyacrylat bzw. -methacrylat.Monomers, which usually increase the internal strength of the films of the aqueous polymer dispersions, are generally also co-polymerized only in minor amounts, usually 0.5 to 10% by weight, based on the total amount of the monomers to be polymerized. Such monomers normally have an epoxy, hydroxy, N-methylol, carbonyl or at least two non-conjugated ethylenically unsaturated double bonds. Examples of these are N-alkylolamides of α, β-monoethylenically unsaturated carboxylic acids having 3 to 10 carbon atoms and their esters with alkanols having 1 to 4 carbon atoms, among which the N-methylolacrylamide and the N-methylolmethacrylamide are very particularly preferred , two monomers having vinyl residues, two monomers having vinylidene residues and two monomers having alkenyl residues. The di-esters of dihydric alcohols with α, β-mono ethylenically unsaturated monocarboxylic acids are particularly suitable, among which in turn acrylic and methacrylic acid are preferably used. Examples of such two nonconjugated ethylenically unge saturated double bonds are alkylene glycol monomers diacrylate- and dimethacrylates such as ethylene glycol, 1,3-butylene glycol diacrylate, 1,4-butylene glycol diacrylate and propylene glycol diacrylate, divinylbenzene, vinyl methacrylate, vinyl acrylate, allyl methacrylate, allyl acrylate, diallyl maleate, diallyl fumarate, methylenebisacrylamide, cyclopentadienyl acrylate or tri allyl cyanurate. Of particular importance in this context are the methacrylic acid and acrylic acid C 1 -C 8 hydroxyalkyl esters such as n-hydroxyethyl, n-hydroxypropyl or n-hydroxybutyl acrylate and methacrylate, and compounds such as diacetone acrylamide and acetylacetoxyethyacrylate or methacrylate .

Vorzugsweise ist das erfindungsgemäße Verfahren auf die Monomeren Styrol, Vinyltoluol, C1- bis C8-Alkyl(Meth)acrylate, insbesondere n-Butylacrylat, 2 -Ethylhexylacrylat oder Methylmethacrylat, und Acrylnitril sowie auf Monomerengemische anwendbar, die zu wenig­ stens 85 Gew.-% aus vorgenannten Monomeren oder Gemischen der vorgenannten Monomeren zusammengesetzt sind.The process according to the invention is preferably applicable to the monomers styrene, vinyl toluene, C 1 - to C 8 -alkyl (meth) acrylates, in particular n-butyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate or methyl methacrylate, and acrylonitrile and to monomer mixtures which do not contain at least 85% by weight. -% are composed of the aforementioned monomers or mixtures of the aforementioned monomers.

Als erfindungsgemäß geeignete Dispergiermittel eignen sich ins­ besondere die im Rahmen radikalisch initiierter wäßriger Emul­ sionspolymerisationen üblicherweise eingesetzten Emulgatoren. Dies sind z. B. Blockcopolymere von Ethylenoxid und Propylenoxid, ethoxylierte Mono-, Di- und Tri-Alkylphenole (z. B. EO-Grad: 3 bis 50 u. Alkylrest: C4- bis C9), ethoxylierte Fettalkohole (z. B. EO-Grad: 3 bis 50 u. Alkylrest: C8- bis C36), sowie Alkali- und Ammoniumsalze von Alkylsulfaten (z. B. Alkylrest: C8- bis C30), von Schwefelsäurehalbestern ethoxylierter Alkanole (z. B. EO-Grad: 4 bis 30 u. Alkylrest: C12- bis C30) und ethoxylierter Alkylphenole (z. B. EO-Grad: 3 bis 50 u. Alkylrest: C4- bis C15), von Alkyl­ sulfonsäuren (z. B. Alkylrest: C12- bis C35) und von Alkylaryl­ sulfonsäuren (z. B. Alkylrest C9- bis C35). Ferner gehören zur Gruppe der erfindungsgemäß geeigneten Emulgatoren die Sulfo­ succinate (Sulfobernsteinsäureester) von C8- bis C18-Alkanolen so­ wie die wasserlöslichen Salze dieser Sulfosuccinate, insbesondere die Alkalimetallsalze, unter denen das Natriumsalz bevorzugt ist.Particularly suitable dispersants according to the invention are the emulsifiers customarily used in the context of free-radically initiated aqueous emulsion polymerizations. These are e.g. B. block copolymers of ethylene oxide and propylene oxide, ethoxylated mono-, di- and tri-alkylphenols (e.g. EO grade: 3 to 50 and alkyl radical: C 4 - to C 9 ), ethoxylated fatty alcohols (e.g. EO Grade: 3 to 50 and alkyl radical: C 8 to C 36 ), and alkali and ammonium salts of alkyl sulfates (e.g. alkyl radical: C 8 to C 30 ), of sulfuric acid semiesters of ethoxylated alkanols (e.g. EO Degree: 4 to 30 and alkyl radical: C 12 to C 30 ) and ethoxylated alkylphenols (e.g. EO degree: 3 to 50 and alkyl radical: C 4 to C 15 ), of alkyl sulfonic acids (e.g. B. alkyl radical: C 12 - to C 35 ) and alkylaryl sulfonic acids (z. B. alkyl radical C 9 - to C 35 ). The group of emulsifiers suitable according to the invention furthermore includes the sulfosuccinates (sulfosuccinic acid esters) of C 8 -C 18 -alkanols and the water-soluble salts of these sulfosuccinates, in particular the alkali metal salts, among which the sodium salt is preferred.

Weitere geeignete Dispergiermittel sind Verbindungen der all­ gemeinen Formel XI
Other suitable dispersants are compounds of the general formula XI

worin V und W Wasserstoff oder C4- bis C14-Alkyl bedeuten und nicht gleichzeitig Wasserstoff sind, und G und H Alkalimetall­ ionen und/oder Ammoniumionen sein können. Vorzugsweise bedeuten V, W lineare oder verzweigte Alkylreste mit 6 bis 18 C-Atomen oder Wasserstoff und insbesondere mit 6, 12 und 16 C-Atomen, wobei V und W nicht beide gleichzeitig Wasserstoff sind. G und H sind bevorzugt Natrium, Kalium oder Ammoniumionen, wobei Natrium besonders bevorzugt ist. Besonders vorteilhaft sind Verbindungen XI, in denen G und H Natrium, V ein verzweigter Alkylrest mit 12 C-Atomen und W Wasserstoff oder V ist. Häufig werden techni­ sche Gemische verwendet, die einen Anteil von 50 bis 90 Gew.-% des monoalkylierten Produktes aufweisen, beispielsweise Dowfax® 2A1 (Warenzeichen der Dow Chemical Company). Die Verbindungen XI sind allgemein bekannt, z. B. aus der US-A 4,269,749, und im Handel erhältlich. Die Emulgatormenge wird erfindungsgemäß zweck­ mäßig so gewählt, daß in der wäßrigen Phase der zu polymeri­ sierenden wäßrigen Emulsion die kritische Micellbildungskonzen­ tration der verwendeten Emulgatoren im wesentlichen nicht über­ schritten wird. Bezogen auf die in der Emulsion enthaltenen Mono­ meren beträgt die Emulgatormenge in der Regel 0,1 bis 5 Gew.-%. Selbstverständlich können den Emulgatoren Schutzkolloide an die Seite gegeben werden, die die disperse Verteilung der letztlich resultierenden wäßrigen Polymerisatdispersion zu stabilisieren vermögen.wherein V and W are hydrogen or C 4 - to C 14 -alkyl and are not simultaneously hydrogen, and G and H can be alkali metal ions and / or ammonium ions. V, W are preferably linear or branched alkyl radicals having 6 to 18 carbon atoms or hydrogen and in particular having 6, 12 and 16 carbon atoms, where V and W are not both hydrogen at the same time. G and H are preferably sodium, potassium or ammonium ions, with sodium being particularly preferred. Compounds XI in which G and H are sodium, V is a branched alkyl radical having 12 C atoms and W is hydrogen or V are particularly advantageous. Technical mixtures are frequently used which have a proportion of 50 to 90% by weight of the monoalkylated product, for example Dowfax® 2A1 (trademark of the Dow Chemical Company). The compounds XI are generally known, e.g. B. from US-A 4,269,749, and commercially available. The amount of emulsifier is appropriately chosen according to the invention so that the critical micelle formation concentration of the emulsifiers used is essentially not exceeded in the aqueous phase of the aqueous emulsion to be polymerized. Based on the monomers contained in the emulsion, the amount of emulsifier is generally 0.1 to 5% by weight. Of course, protective colloids can be added to the side of the emulsifiers, which are able to stabilize the disperse distribution of the ultimately resulting aqueous polymer dispersion.

Zur Herstellung der erfindungsgemäß erforderlichen wäßrigen Emulsion, deren disperse Phase hauptsächlich aus Tröpfchen eines Durchmessers ≦ 500 nm besteht, wird zweckmäßigerweise zunächst in an sich bekannter Weise aus den Bestandteilen der Emulsion eine herkömmliche wäßrige Emulsion, eine Makroemulsion, erzeugt (z. B. die Monomeren, das stabile N-Oxyl-Radikal, den radikalischen Polymerisationsinitiator, Wasser und den Emulgator unter herkömm­ lichem Rühren miteinander vermischen; oder die Monomeren, einen N-Oxyl-Radikalbildner, Wasser und den Emulgator unter herkömm­ lichem rühren miteinander vermischen; aufgrund des geringen Verteilungsaufwandes besteht die resultierende wäßrige Emulsion hauptsächlich aus Tröpfchen eines Durchmessers ≧ 1000 nm).To produce the aqueous required according to the invention Emulsion, the disperse phase of which consists mainly of droplets Diameter ≦ 500 nm, is expediently first in in a manner known per se from the constituents of the emulsion conventional aqueous emulsion, a macro emulsion, (e.g. the monomers, the stable N-oxyl radical, the radical one Polymerization initiator, water and the emulsifier under convention mix with each other; or the monomers, one N-oxyl radical generator, water and the emulsifier under convention mix together with each other; due to the low Distribution effort consists of the resulting aqueous emulsion mainly from droplets with a diameter ≧ 1000 nm).

Diese kann anschließend zur erfindungsgemäß erforderlichen wäßrigen Emulsion homogenisiert werden (vgl. P.L. Tang, E.D. Sudol, C.A. Silebi und M.S. El-Aasser in Journal of Applied Polymer Science, Vol. 43, S. 1059-1066 [1991]). In der Regel werden dazu Hochdruckhomogenisatoren angewendet. Die Feinver­ teilung der Komponenten wird in diesen Maschinen durch einen hohen lokalen Energieeintrag erzielt. Zwei Varianten haben sich diesbezüglich besonders bewährt. This can then be necessary for the invention aqueous emulsion can be homogenized (see P.L. Tang, E.D. Sudol, C.A. Silebi and M.S. El-Aasser in the Journal of Applied Polymer Science, Vol. 43, pp. 1059-1066 [1991]). Usually high-pressure homogenizers are used. The Feinver In these machines, the components are divided by a achieved high local energy input. There are two variants especially proven in this regard.  

Bei der ersten Variante wird die wäßrige Makroemulsion über eine Kolbenpumpe auf über 1000 bar verdichtet und anschließend durch einen engen Spalt entspannt. Die Wirkung beruht hier auf einem Zusammenspiel von hohen Scher- und Druck-gradienten und Kavita­ tion im Spalt. Ein Beispiel für einen Hochdruckhomogenisator, der nach diesem Prinzip funktioniert, ist der Niro-Soavi Hochdruck­ homogenisator Typ NS1001L Panda.In the first variant, the aqueous macroemulsion is over a Piston pump compressed to over 1000 bar and then by relaxed a narrow gap. The effect here is based on one Interplay of high shear and pressure gradients and Kavita tion in the gap. An example of a high pressure homogenizer, the Working on this principle is the Niro-Soavi high pressure Homogenizer type NS1001L Panda.

Bei der zweiten Variante wird die verdichtete wäßrige Makro­ emulsion über zwei gegeneinander gerichtete Düsen in eine Misch­ kammer entspannt. Die Feinverteilungswirkung ist hier vor allem von den hydrodynamischen Verhältnissen in der Mischkarner abhän­ gig. Ein Beispiel für diesen Homogenisatortyp ist der Microflui­ dizer Typ M 120 E der Microfluidics Corp. In diesem Hochdruck­ homogenisator wird die wäßrige Makroemulsion mittels einer pneu­ matisch betriebenen Kolbenpumpe auf Drücke von bis zu 1200 atm komprimiert und über eine sogenannte "interaction chamber", ent­ spannt. In der "interaction chamber" wird der Emulsionsstrahl in einem Mikrokanalsystem in zwei Strahlen aufgeteilt, die unter 180°C aufeinandergeführt werden. Ein weiteres Beispiel für einen nach dieser Homogenisierungsart arbeitenden Homogenisator ist der Nanojet Typ Expo der Nanojet Engineering GmbH. Allerdings sind bei Nanojet anstatt eines festen Kanalsystems zwei Homogenisier­ ventile eingebaut, die mechanisch verstellt werden können.In the second variant, the compressed aqueous macro emulsion through two opposing nozzles in a mixing chamber relaxed. The fine distribution effect is especially important here depend on the hydrodynamic conditions in the mixing pit gig. An example of this type of homogenizer is the microflui dizer type M 120 E from Microfluidics Corp. In this high pressure The aqueous macroemulsion is homogenized using a pneu matically operated piston pump at pressures of up to 1200 atm compressed and via a so-called "interaction chamber", ent tense. In the "interaction chamber" the emulsion jet is in a microchannel system divided into two beams, the below 180 ° C are brought together. Another example of one The homogenizer working according to this type of homogenization is the Nanojet type Expo from Nanojet Engineering GmbH. However with Nanojet instead of a fixed channel system two homogenizers built-in valves that can be adjusted mechanically.

Neben den ebenda genannten Prinzipien kann die Homogenisierung aber z. B. auch durch Anwendung von Ultraschall (z. B. Branson Sonifier II 450) erzeugt werden. Die Feinverteilung beruht hier auf Kavitationsmechanismen. Der Zerteilungsgrad der im Schallfeld erzeugten wäßrigen Emulsion hängt dabei nicht nur von der ein­ gebrachten Schalleistung, sondern auch noch von anderen Faktoren, wie z. B. der Intensitätsverteilung des Ultraschalls in der Misch­ kammer, der Verweilzeit, der Temperatur und den physikalischen Eigenschaften der zu emulgierenden Stoffe, beispielsweise von der Zähigkeit, der Grenzflächenspannung und dem Dampfdruck ab. Die resultierende Tröpfchengröße hängt dabei u. a. von der Konzen­ tration des Emulgators sowie von der bei der Homogenisierung eingetragenen Energie ab und ist z. B. durch entsprechende Ver­ änderung des Homogenisierungsdrucks bzw. der entsprechenden Ultraschallenergie gezielt einstellbar.In addition to the principles mentioned above, homogenization but e.g. B. also by using ultrasound (e.g. Branson Sonifier II 450) can be generated. The fine distribution is based here on cavitation mechanisms. The degree of division of the sound field generated aqueous emulsion depends not only on the brought sound power, but also by other factors, such as B. the intensity distribution of ultrasound in the mix chamber, the residence time, the temperature and the physical Properties of the substances to be emulsified, for example of Toughness, interfacial tension and vapor pressure. The resulting droplet size depends on a. from the Konzen tration of the emulsifier and of the homogenization registered energy and is z. B. by appropriate Ver Change in the homogenization pressure or the corresponding one Ultrasound energy selectively adjustable.

Die mittlere Größe der Tröpfchen der dispersen Phase der erfindungsgemäß zu verwendenden wäßrigen Emulsion I läßt sich nach dem Prinzip der quasielastischen dynamischen Lichtstreuung bestimmen (der sogenannte z-mittlere Tröpfchendurchmesser dz der unimodalen Analyse der Autokorrelationsfunktion; siehe Beispiele). The average size of the droplets of the disperse phase of the aqueous emulsion I to be used according to the invention can be determined according to the principle of quasi-elastic dynamic light scattering (the so-called z-average droplet diameter d z of the unimodal analysis of the autocorrelation function; see examples).

Erfindungsgemäß betragen die solchermaßen an erfindungsgemäß zu verwendenden wäßrigen Emulsionen ermittelten Werte für dz normalerweise ≦ 500 nm, häufig ≦ 400 nm. Günstig ist erfindungs­ gemäß der dz-Bereich von 100 nm bis 300 nm bzw. von 100 nm bis 200 nm. Im Normalfall beträgt dz der erfindungsgemäß einzu­ setzenden wäßrigen Emulsion ≧ 40 nm.According to the invention, the values for d z determined in this way on aqueous emulsions to be used according to the invention are normally ≦ 500 nm, frequently ≦ 400 nm. According to the invention, the d z range from 100 nm to 300 nm or from 100 nm to 200 nm is favorable Normally, d z of the aqueous emulsion to be used according to the invention is ≧ 40 nm.

Günstig für die Stabilität der Tröpfchengrößenverteilung der erfindungsgemäß einzusetzenden wäßrigen Emulsion ist es, wenn die organische Phase wenigstens eine Verbindung enthält, deren Lös­ lichkeit in Wasser, bezogen auf die gesättigte wäßrige Lösung, bei 25°C und 1 atm im wesentlichen weniger als 0,001 Gew.-% beträgt (gewährleistet reduzierte Ostwaldreifung). Diese wenig­ stens eine Verbindung kann sowohl ein Monomeres als auch ein N-Oxyl-Radikal oder ein N-Oxyl-Radikalbildner sein. Verfügt keiner der genannten Bestandteile des zu polymerisierenden Ge­ misches über vorstehend geforderte geringe Wasserlöslichkeit, empfiehlt es sich, eine nicht radikalisch polymerisierbare organische Verbindung mit entsprechend geringer Wasserlöslichkeit in die organischen Tröpfchen der erfindungsgemäß zu verwendenden wäßrigen Emulsion einzuarbeiten.Favorable for the stability of the droplet size distribution of the The aqueous emulsion to be used according to the invention is when the organic phase contains at least one compound, the sol in water, based on the saturated aqueous solution, at 25 ° C and 1 atm essentially less than 0.001% by weight amounts (ensures reduced Ostwald ripening). This little At least one compound can be both a monomer and a N-oxyl radical or an N-oxyl radical generator. Has none of the components of the Ge to be polymerized mix over the low water solubility required above, it is recommended to use a non-radically polymerizable one organic compound with correspondingly low water solubility into the organic droplets of those to be used according to the invention to incorporate aqueous emulsion.

Beispiele für Monomere, die eine wie vorstehend geforderte geringe Wasserlöslichkeit aufweisen, sind p-tert.-Butylstyrol, Ester aus 3 bis 6 C-Atome aufweisenden α,β-monoethylenisch ungesättigten Carbonsäuren und ≧ 12 C-Atome (in der Regel bis zu 30 C-Atome) aufweisenden Alkanolen wie z. B. Laurylacrylat und Stearylacrylat. Aber auch Ester aus Vinylalkohol oder Allyl­ alkohol und ≧ 9 C-Atome (in der Regel bis zu 30 C-Atome) aufwei­ senden Alkancarbonsäuren, wie z. B. Vinylnonanoat (VEOVA 9), Vinyldecanoat (VEOVA 10), Vinyllaurat und Vinylstearat, sind solche Monomere. Aber auch Makromonomere wie Oligopropenacrylat sind solche Monomere (ganz allgemein sind Makromonomere polymere oder oligomere Verbindungen, die wenigstens eine, meist entstän­ dige, ethylenisch ungesättigte Doppelbindung aufweisen; ihr rela­ tives zahlenmittleres Molekulargewicht sollte für eine Verwend­ barkeit als geringst wasserlösliches Monomeres vorzugsweise nicht mehr als 100 000 betragen; in der Regel wird dieses relative zahlenmittlere Molekulargewicht 1000 bis 50 000 bzw. 2000 bis 50 000 betragen; Makromonomere sind dem Fachmann bekannt; ihre Herstellung ist beispielsweise in Makromol. Chem. 223 (1994) S. 29 bis 46 beschrieben;). Ganz allgemein kommen als geringst wasserlösliche Monomere alle diejenigen in Betracht, deren molale Löslichkeit bei 25°C und 1 atm in Wasser geringer als die ent­ sprechende Löslichkeit von Laurylacrylat ist. Solche Monomeren sind z. B. auch das Methacryloyl-Polybutylacrylat AB-6 und das Methacryloyl-Polystyrol A5-6 der Fa. Toa Gosei Kagaku KK (JP), die beide ein zahlenmittleres relatives Molekulargewicht von 6000 aufweisen. Aber auch Polyol 130 der Hüls AG (ein stereospezi­ fisches, niedrigviskoses Polybutadien (75% 1,4-cis, 24% 1,4-trans, 1% vinyl), dessen dynamische Viskosität bei 20°C 3000 mPa.s beträgt) und Polyol 110 der Hüls AG (ein stereo­ spezifisches, niedrigviskoses Polybutadien (75% 1,4-cis, 24% 1,4-trans, 1% vinyl), dessen dynamische Viskosität bei 20°C 3000 mPa.s beträgt) bilden als Makromonomere mit geringer Wasserlöslichkeit einsetzbare Verbindungen.Examples of monomers that are as required above have low water solubility, are p-tert-butylstyrene, Esters of 3 to 6 carbon atoms having α, β-monoethylenic unsaturated carboxylic acids and ≧ 12 carbon atoms (usually up to 30 C atoms) containing alkanols such as. B. lauryl acrylate and Stearyl acrylate. But also esters from vinyl alcohol or allyl alcohol and ≧ 9 C atoms (usually up to 30 C atoms) send alkane carboxylic acids such. B. vinyl nonanoate (VEOVA 9), Vinyl decanoate (VEOVA 10), vinyl laurate and vinyl stearate such monomers. But also macromonomers such as oligopropene acrylate are such monomers (in general macromonomers are polymers or oligomeric compounds, the at least one, mostly have an ethylenically unsaturated double bond; your rela tives number average molecular weight should be used Availability as the least water-soluble monomer preferably not be more than 100,000; usually this becomes relative number average molecular weight 1000 to 50 000 or 2000 to Amount to 50,000; Macromonomers are known to the person skilled in the art; your Manufacturing is in Makromol, for example. Chem. 223 (1994) Pp. 29 to 46;). Generally come as least Water soluble monomers are considered all those whose molar Solubility at 25 ° C and 1 atm in water less than the ent speaking solubility of lauryl acrylate is. Such monomers are z. B. also the methacryloyl polybutyl acrylate AB-6 and that Methacryloyl polystyrene A5-6 from Toa Gosei Kagaku KK (JP),  both of which have a number average molecular weight of 6000 exhibit. But also Polyol 130 from Hüls AG (a stereospecific fishy, low-viscosity polybutadiene (75% 1,4-cis, 24% 1,4-trans, 1% vinyl), its dynamic viscosity at 20 ° C 3000 mPa.s) and Polyol 110 from Hüls AG (one stereo specific, low-viscosity polybutadiene (75% 1,4-cis, 24% 1,4-trans, 1% vinyl), its dynamic viscosity at 20 ° C 3000 mPa.s) form as macromonomers with less Compounds that can be used in water solubility.

Beispiele für erfindungsgemäß verwendbare nicht polymerisierbare Verbindungen mit geringer Wasserlöslichkeit sind Acronal® A 150 F, ein Poly-n-butylacrylat der BASF AG, dessen 50 gew.-%ige Lösung in Ethylacetat bei 23°C und 1 atm eine Viskosität (bestimmt nach ISO 3219, DIN 53 019, bei 250 s⁻1) von 33 mPa.s aufweist.Examples of non-polymerizable compounds with low water solubility which can be used according to the invention are Acronal® A 150 F, a poly-n-butyl acrylate from BASF AG, whose 50% strength by weight solution in ethyl acetate at 23 ° C. and 1 atm has a viscosity (determined according to ISO 3219, DIN 53 019, at 250 s⁻ 1 ) of 33 mPa.s.

Aber auch PnBa, ein Hochtemperatur(120°C)lösungs(Isopropanol)poly­ merisat des n-Butylacrylats mit einem bei 25°C in Isopropanol bestimmten K-Wert von 24, kommt als solche Ostwaldreifung mindernde Verbindung in Betracht. Der K-Wert ist eine relative Viskositätszahl, die in Analogie zur DIN 53 726 bestimmt wird. Er beinhaltet die Fließgeschwindigkeit des reinen Lösungsmittels relativ zur Fließgeschwindigkeit der 0,1 gew.-%igen Lösung des Polymerisats im selben Lösungsmittel (vgl. auch Cellulosechemie, Vol. 13 (1932), S. 58-64, und Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, Vol. 23, S. 967-968). Der K-Wert ist ein Maß für das mittlere Molekulargewicht eines Polymerisats. Ein hoher K-Wert entspricht dabei einem hohen mittleren Molekular­ gewicht.But also PnBa, a high temperature (120 ° C) solution (isopropanol) poly Merisat the n-butyl acrylate with one at 25 ° C in isopropanol certain K value of 24 comes as such Ostwald ripening reducing connection into consideration. The K value is a relative one Viscosity number, which is determined in analogy to DIN 53 726. He includes the flow rate of the pure solvent relative to the flow rate of the 0.1 wt .-% solution of Polymers in the same solvent (see also cellulose chemistry, Vol. 13 (1932), pp. 58-64, and Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, Vol. 23, pp. 967-968). The K value is a Measure of the average molecular weight of a polymer. A high K value corresponds to a high average molecular Weight.

Mögliche Ostwaldreifung reduzierende Verbindungen sind aber auch Harze wie Kollophoniumharze (vgl. Ullmanns Encycl. Techn. Chem., 4. Auflage (1976), Vol. 12, S. 525-538) und Kohlenwasserstoff­ harze (vgl. Encycl. Polym. Sci. Eng. (1987) Vol. 7, S. 758-782), wie z. B. Kristalex F 85 der Fa. Hercules. Beispielhaft genannt sei Foral® 85 E, ein Glycerinester von hochhydriertem Kollophoniumharz (Erweichungspunkt: 86°C) der Fa. Hercules. Weiter kommen als solche Verbindungen Polystyrole in Betracht (vgl. C.M. Miller et al., J. Polym. Sci.: Part A: Polym. Chem. 32, 2365-2376, 1994).However, connections that reduce the maturation of the Ostwald are also possible Resins such as rosin resins (cf. Ullmanns Encycl. Techn. Chem., 4th edition (1976), vol. 12, pp. 525-538) and hydrocarbon resins (cf. Encycl. Polym. Sci. Eng. (1987) Vol. 7, pp. 758-782), such as B. Kristalex F 85 from Hercules. Exemplary Foral® 85 E, a glycerol ester of highly hydrogenated Rosin resin (softening point: 86 ° C) from Hercules. Continue such compounds are polystyrenes (cf. CM. Miller et al., J. Polym. Sci .: Part A: Polym. Chem. 32, 2365-2376, 1994).

Aber auch sonstige wasserunlösliche, öllösliche Substanzen wie aliphatische und aromatische Kohlenwasserstoffe (z. B. Hexadekan), Filmbildhilfsmittel oder Weichmacher wie Plastilit® 3060 (ein Polypropylenglykol-alkylphenylether Weichmacher) kommen als mög­ liche Ostwaldreifung mindernde Verbindungen (die häufig in Form von Gemischen angewendet werden) in Betracht. But also other water-insoluble, oil-soluble substances such as aliphatic and aromatic hydrocarbons (e.g. hexadecane), Film forming aids or plasticizers such as Plastilit® 3060 (a Polypropylene glycol alkylphenyl ether plasticizers) come as possible Compounds that reduce ripening in the Eastern Forest (which are often in the form of of mixtures are used).  

Bevorzugt enthalten die erfindungsgemäß zu verwendenden wäßrigen Emulsionen, bezogen auf die enthaltenen Monomeren, wenigstens 0,5 Gew.-% an einer wie vorstehend beschriebenen geringstwasser­ löslichen Verbindung.Preferably contain the aqueous to be used according to the invention Emulsions, based on the monomers contained, at least 0.5% by weight of a minimal water as described above soluble connection.

Eine obere Schranke für die in dieser Weise bezogene Menge an enthaltenen, eine geringstfügige Wasserlöslichkeit aufweisenden, Verbindungen besteht nicht. Diese Aussage gilt insbesondere dann, wenn es sich bei selbigen ausschließlich um Monomere handelt. Handelt es sich bei der verwendeten eine geringstfügige Wasser­ löslichkeit aufweisenden Verbindung um kein Monomeres und um keinen N-Oxyl-Radikalbildner, wird deren wie vorstehend bezogener Gehalt jedoch im Normalfall 200 Gew.-% nicht übersteigen und häufig ≦ 100 Gew.-% betragen. Erfindungsgemäße Ausführungsformen sind auch solche, in denen der wie vorstehend bezogene Gehalt an diesen Verbindungen l bis 50 Gew.-% oder 2 bis 30 Gew.-% oder 5 bis 15 Gew.-% beträgt.An upper bound on the amount obtained in this way contained, slightly insoluble in water, There are no connections. This statement applies especially if if they are exclusively monomers. If it is used a slight water Solubilizing compound around no monomer and around no N-oxyl radical generator, the latter is obtained as above However, the content normally does not exceed 200% by weight and often ≦ 100% by weight. Embodiments according to the invention are also those in which the content referred to above these compounds 1 to 50% by weight or 2 to 30% by weight or 5 to 15 wt .-% is.

Die wie vorstehend beschriebenen wäßrigen Emulsionen sind in ein­ fachster Weise dadurch zur Polymerisation zu bringen, daß man sie in einem Polymerisationsgefäß auf die Polymerisationstemperatur erwärmt. Letztere beträgt erfindungsgemäß mit Vorteil < 100°C bis 180°C. Besonders vorteilhaft sind Temperaturen von 120 bis 150°C.The aqueous emulsions as described above are in one most technically to bring to the polymerization by in a polymerization vessel to the polymerization temperature warmed up. According to the invention, the latter is advantageously <100 ° C. to 180 ° C. Temperatures of 120 to 150 ° C. are particularly advantageous.

Vorzugsweise wird die Polymerisation bei einem Druck durchge­ führt, der oberhalb des Dampfdrucks des Polymerisationsgemisches bei der entsprechenden Polymerisationstemperatur liegt. Er kann < 1 bar bis 1000 bar betragen. Mit Vorteil beträgt der Poly­ merisationsdruck 2 bis 20 bar. Ganz besonders vorteilhaft ist ein Polymerisationsdruck von 4 bis 10 bzw. 5 bis 7 bar.The polymerization is preferably carried out at a pressure leads, which is above the vapor pressure of the polymerization mixture at the corresponding polymerization temperature. He can <1 bar to 1000 bar. The poly is advantageous Merization pressure 2 to 20 bar. Is particularly advantageous a polymerization pressure of 4 to 10 or 5 to 7 bar.

In einfacher Weise lassen sich die gewünschten Druckverhältnisse dadurch einstellen, daß man im Polymerisationsreaktor vor dem Aufheizen des Polymerisationsgemisches auf die gewünschte Poly­ merisationstemperatur mittels inerten Gasen wie z. B. Methan, CO2, CO, Ar, He oder N2 einen Vordruck einstellt. In typischer Weise kann ein solcher Vordruck z. B. 3 bis 5 bar betragen. Anschließend wird der geschlossene Polymerisationsreaktor (Druckreaktor) auf die Polymerisationstemperatur gebracht. Üblicherweise erfolgt die Durchführung der erfindungsgemäßen radikalisch initiierten wäßrigen Emulsionspolymerisation unter Ausschluß von molekularem Sauerstoff.In a simple manner, the desired pressure ratios can be set in that, in the polymerization reactor, prior to heating the polymerization mixture to the desired polymerization temperature, using inert gases such as, for. B. methane, CO 2 , CO, Ar, He or N 2 sets a form. Typically, such a form z. B. 3 to 5 bar. The closed polymerization reactor (pressure reactor) is then brought to the polymerization temperature. The free-radically initiated aqueous emulsion polymerization according to the invention is usually carried out with the exclusion of molecular oxygen.

Selbstverständlich kann aber auch im Beisein von molekularem Sauerstoff polymerisiert werden. D.h., der gewünschte Vordruck kann z. B. auch mittels Luft eingestellt werden. Aber auch gas­ förmige Monomere wie Butadien oder Ethylen, gegebenenfalls im Gemisch mit vorgenannten Gasen, können zur Vordruckeinstellung herangezogen werden. Üblicherweise erfolgt die Vordruckeinstel­ lung bei Temperaturen < 100°C. In der Regel wird sie bei Tempe­ raturen von 0°C bis 75°C bzw. 25°C bis 75°C vorgenommen.Of course, but also in the presence of molecular Oxygen are polymerized. That is, the desired form can e.g. B. can also be adjusted by means of air. But also gas shaped monomers such as butadiene or ethylene, optionally in  Mixture with the aforementioned gases, can be used to set the pre-pressure be used. The pre-pressure setting is usually carried out at temperatures <100 ° C. Usually it is at Tempe temperatures from 0 ° C to 75 ° C or 25 ° C to 75 ° C.

Häufig wird bei der erfindungsgemäßen Verfahrensvariante a) die Temperatur der zu polymerisierenden erfindungsgemäßen wäßrigen Emulsion zunächst auf einen Wert von 50°C bis < 100°C eingestellt, um den Zerfall des radikalischen Polymerisationsinitiators aus­ zulösen. Auf die eigentliche Polymerisationstemperatur wird anschließend erwärmt.In process variant a) according to the invention, the Temperature of the aqueous to be polymerized according to the invention Emulsion initially set to a value of 50 ° C to <100 ° C, to disintegrate the radical polymerization initiator to solve. At the actual polymerization temperature then warmed.

Erfindungsgemäß wesentlich ist, daß als Produkt eine pseudo­ lebende wäßrige Polymerisatdispersion erhalten wird. Das heißt, fügt man zu der erhaltenen wäßrigen Polymerisatdispersion neue Monomere (einfach einrühren) und erhöht dann die Temperatur, wird die Polymerisation fortgeführt, ohne daß es des Zusatzes von radikalischem Polymerisationsinitiator bedarf. Die dispergierten Partikel der zuvor erhaltenen wäßrigen Polymerisatdispersion fungieren dabei als Polymerisationsstätten.It is essential according to the invention that the product is a pseudo living aqueous polymer dispersion is obtained. This means, new is added to the aqueous polymer dispersion obtained Monomers (just stir in) and then raise the temperature the polymerization continued without the addition of radical polymerization initiator is required. The dispersed Particles of the previously obtained aqueous polymer dispersion act as polymerization sites.

Auf diese Weise lassen sich so in vergleichsweise kontrollierter Form sowohl statistische, alternierende als auch segmentierte Copolymerisate, insbesondere Zwei- und Dreiblockcopolymerisate, erzeugen. Erforderlich ist lediglich ein in entsprechend häufiger Weise erfolgender Wechsel der zugeführten Monomerenart.This way it can be compared in a more controlled manner Form both statistical, alternating and segmented Copolymers, especially two- and three-block copolymers, produce. All that is required is a correspondingly more frequent one Wise change of the supplied monomer type.

Durch entsprechende Steuerung der Zufuhr an zu polymerisierenden Monomeren können auch Gradientenpolymerisate, d. h., Polymerisate mit zu- oder abnehmendem Comonomergehalt entlang der Polymerisat­ kette hergestellt werden. Bei Dreiblockcopolymerisaten A-Block-B-Block-C-Block können die Blöcke A und C aus gleichen oder ver­ schiedenen Monomeren aufgebaut sein. Die Glasübergangstemperatur der Blöcke kann nach Belieben gewählt werden. Beispielsweise kann die chemische Zusammensetzung der Blöcke A, C so gewählt werden, daß ihre Glasübergangstemperatur ≧ 0°C beträgt. Gleichzeitig kann die chemische Zusammensetzung des Blocks B so gewählt werden, daß dessen Glasübergangstemperatur < 0°C beträgt.By appropriately controlling the feed to be polymerized Monomers can also be gradient polymers, i.e. i.e., polymers with increasing or decreasing comonomer content along the polymer chain can be made. For three-block copolymers A-Block-B-Block-C-Block can blocks A and C from the same or ver different monomers. The glass transition temperature the blocks can be chosen at will. For example the chemical composition of blocks A, C can be chosen so that their glass transition temperature is ≧ 0 ° C. At the same time the chemical composition of block B should be chosen so that whose glass transition temperature is <0 ° C.

Dabei kann der Block B z. B. zu mehr als 70 Gew.-% aus C1- bis C8-(Meth)acrylaten in polymerisierter Form aufgebaut sein. Häufig ist der Block B dabei aus n-Butylacrylat, 2-Ethylhexylacrylat oder deren Gemischen in polymerisierter Form aufgebaut.The block B z. B. more than 70 wt .-% of C 1 - to C 8 - (meth) acrylates in polymerized form. Block B is often composed of n-butyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate or mixtures thereof in polymerized form.

Selbstverständlich können als Comonomere auch solche einpolymeri­ siert werden, die mehr als eine Vinylgruppe aufweisen. Als Ergeb­ nis werden vernetzte Polymerisate erhalten. Erfindungsgemäß be­ sonders vorteilhaft ist die Herstellung von wäßrigen Polymerisat­ dispersionen, deren dispergierte Polymerisatpartikel eine Kern/­ Schale-Morphologie aufweisen. Die Vorteilhaftigkeit resultiert insbesondere aus einer verbesserten Anknüpfung der Schale an den Kern. Erhältlich ist eine Kern/Schale-Morphologie in der Regel dann, wenn mit der Polymerisationsdauer ein Monomerenwechsel vollzogen und gleichzeitig eine Neubildung von dispergierten Polymerisatpartikeln im wesentlichen unterdrückt wird. Vorzugs­ weise werden in den Kern vernetzend wirkende Monomere copoly­ merisiert. Beispielsweise kann der Kern aus Polystyrol oder Poly­ methylmethacrylat oder aus einem Copolymerisat von Styrol und Acrylnitril aufgebaut sein und eine Glasübergangstemperatur ≧ 25°C aufweisen. Die erste Schale kann beispielsweise aus Polybutadien, Poly-n-alkylacrylat wie Poly-n-butylacrylat oder aus Copolymeri­ saten mit einer Glasübergangstemperatur Tg < 0°C bestehen. Daran kann sich eine oder mehrere weitere harte Schalen (z. B. aus Poly­ styrol, Polymethylmethacrylat oder Poly-styrol-acrylnitril-co­ polymerisat) mit einer Tg ≧ 25°C anschließen.Of course, such monomers can also be used as comonomers be siert that have more than one vinyl group. As a result Crosslinked polymers are not obtained. According to the invention  The production of aqueous polymer is particularly advantageous dispersions whose dispersed polymer particles form a core / Have shell morphology. The advantage results in particular from an improved connection of the shell to the Core. A core / shell morphology is usually available then when a change of monomer occurs with the duration of the polymerization completed and at the same time a new formation of dispersed Polymer particles is essentially suppressed. Preferential Monomers which have a crosslinking action are copoly merized. For example, the core made of polystyrene or poly methyl methacrylate or from a copolymer of styrene and Acrylonitrile and a glass transition temperature ≧ 25 ° C exhibit. The first shell can be made of polybutadiene, Poly-n-alkyl acrylate such as poly-n-butyl acrylate or from copolymers Saten exist with a glass transition temperature Tg <0 ° C. That one or more other hard shells (e.g. made of poly styrene, polymethyl methacrylate or poly-styrene-acrylonitrile-co polymer) with a Tg ≧ 25 ° C.

Solche Kern-Schale Polymerisatpartikel können nach ihrer Iso­ lierung als Additive zur Modifizierung anderer Kunststoffe ein­ gesetzt werden.Such core-shell polymer particles can according to their Iso lation as additives for modifying other plastics be set.

Das Molekulargewicht der erfindungsgemäß erhältlichen, in wäßri­ gem Medium dispergiert befindlichen, Polymerisate ist in ein­ facher Weise dadurch einstellbar, daß man zum gewünschten Zeit­ punkt die Polymerisationstemperatur absenkt und so die Blockade der wachsenden Polymerisatkettenenden durch die stabilen N-Oxyl-Ra­ dikale einfriert. In der Regel tritt dies bei unterhalb 100°C liegenden Temperaturen ein. Durch Temperaturerhöhung kann eine solche Blockade rückgängig gemacht werden. Eine andere Möglich­ keit zur Einstellung des Molekulargewichts besteht in der Be­ grenzung der Menge der zu polymerisierenden Monomeren. Eine irre­ versible Molekulargewichtseinstellung gestattet der Zusatz von klassischen Molekulargewichtsreglern wie Estern aus Thioglykol­ säure und 2-Ethylhexanol oder tert.-Dodecylmercaptan. Ihr Zusatz terminiert die wachsenden Polymerisatkettenenden irreversibel und befreit die Polymerisatketten von den stabilen N-Oxyl-Radikalen, die nachfolgend z. B. durch in geeigneter Weise durchzuführende Extraktion eliminiert werden können.The molecular weight of those obtainable according to the invention in aq dispersed in the medium, polymers is in a easily adjustable by having one at the desired time point lowers the polymerization temperature and thus the blockage the growing polymer chain ends through the stable N-oxyl-Ra dical freezes. As a rule, this occurs below 100 ° C lying temperatures. By increasing the temperature, a such blockade can be removed. Another possibility speed to adjust the molecular weight consists in the loading limit the amount of monomers to be polymerized. A crazy one versible molecular weight adjustment allows the addition of classic molecular weight regulators such as esters made of thioglycol acid and 2-ethylhexanol or tert-dodecyl mercaptan. Your addition terminates the growing polymer chain ends irreversibly and frees the polymer chains from the stable N-oxyl radicals, the following z. B. by to be carried out in a suitable manner Extraction can be eliminated.

Erfindungsgemäß sind so in einfacher Weise wäßrige Dispersionen von Polymerisaten erhältlich, deren gewichtsmittleres Molekular­ gewicht Mw gezielt Werte von ≧ 1000 bis 250 000, bzw. ≧ 10 000 bis 250 000 beträgt. Die Polydispersitätsindices des Molekular­ gewichts können < 2, häufig < 1,5 betragen. Im Fall von Block­ copolymerisaten gilt dies auch für die einzelnen Segmente. According to the invention, aqueous dispersions of polymers are thus obtained in a simple manner, the weight-average molecular weight M w of which is specifically from ≧ 1000 to 250,000 or ≧ 10,000 to 250,000. The polydispersity indices of the molecular weight can be <2, often <1.5. In the case of block copolymers, this also applies to the individual segments.

Nach beendeter Polymerisation kann die Teilchengröße der disper­ gierten Polymerisatpartikel z. B. durch chemische Agglomeration oder durch Druckagglomeration vergröbert werden. Anschließend kann die wäßrige Polymerisatdispersion durch Verdampfen von Dispergiermedium aufkonzentriert werden. Es sind so erfindungs­ gemäß wäßrige Polymerisatdispersionen herstellbar, deren Fest­ stoffgehalt, bezogen auf die wäßrige Polymerisatdispersion, 10 bis 50 Vol.-% und bei Bedarf bis zu 75 Vol.-% beträgt.After the polymerization, the particle size of the disper gated polymer particles z. B. by chemical agglomeration or be coarsened by pressure agglomeration. Subsequently can the aqueous polymer dispersion by evaporation of Dispersing medium are concentrated. They are so fictional can be prepared according to aqueous polymer dispersions, the solid substance content, based on the aqueous polymer dispersion, 10 to 50 vol .-% and if necessary up to 75 vol .-%.

Erfindungsgemäß sind wäßrige Polymerisatdispersionen erhältlich, deren dispergierte Polymerisatpartikel aus Polymerisat der nach­ folgenden Struktur bestehen:
According to the invention, aqueous polymer dispersions are available whose dispersed polymer particles consist of polymer of the following structure:

mit
I = Rest des radikalischen Polymerisationsinitiators und = verzweigtes oder lineares Copolymerisat.
With
I = radical of the radical polymerization initiator and = branched or linear copolymer.

Verwendet man einen radikalischen Polymerisationsinitiator, der beim thermischen Zerfall Bruchstücke mit mehr als einer radi­ kalischen Funktionalität entwickelt, sind auch nachfolgende Strukturen möglich:
If you use a radical polymerization initiator that develops fragments with more than one radical functionality during thermal decay, the following structures are also possible:

mit m = 1 bis 4.with m = 1 to 4.

Ähnliche Strukturen sind möglich, wenn mehrwertige stabile N-Oxyl-Radikale verwendet werden, d. h. Verbindungen, die mehr als eine N-Oxyl-Radikalgruppe aufweisen. Similar structures are possible if multivalent stable N-oxyl radicals are used, i.e. H. Connections that more have as an N-oxyl radical group.  

Handelt es sich bei It is

um ein Blockcopolymerisat aus einem hydrophoben und einem hydrophilen Block, sind vorgenannte Strukturen als Dispergiermittel geeignet (vgl. die ältere Anmeldung DE-A 19648029). a block copolymer a hydrophobic and a hydrophilic block, are the aforementioned Structures suitable as dispersants (cf. the older one Application DE-A 19648029).

Ein Nachteil der erfindungsgemäßen radikalisch initiierten wäßrigen Emulsionspolymerisation ist ihre teilweise vergleichs­ weise geringe Reaktionsgeschwindigkeit. Vor diesem Hintergrund kann es zweckmäßig sein, die erfindungsgemäße Verfahrensweise mit einer klassischen radikalisch initiierten wäßrigen Emulsions­ polymerisation zu kombinieren. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, daß man erfindungsgemäß beginnt und anschließend klassisch fortfährt.A disadvantage of the radical initiated according to the invention aqueous emulsion polymerization is partially comparative wise slow response. With this in mind it may be appropriate to carry out the procedure according to the invention with a classic radically initiated aqueous emulsion to combine polymerization. This can be done, for example done that you start according to the invention and then classic continues.

Im diesem Fall wird beispielsweise zum als angemessen erachteten Zeitpunkt radikalischer Polymerisationsinitiator im Überschuß (relativ zur enthaltenen Menge an N-Oxyl-Radikal) zugesetzt. In der Regel wird man dabei den Initiatorzusatz mit einem Monomeren- und gegebenenfalls Emulgatorzusatz begleiten.In this case, for example, is considered to be appropriate Radical polymerization initiator in excess (relative to the amount of N-oxyl radical contained) added. In usually you will add the initiator with a monomer and If necessary, accompany the emulsifier additive.

Die Polydispersität des resultierenden Polymerisats ist dann erhöht. Selbstverständlich kann das erfindungsgemäße Verfahren auch in der Zulauffahrweise gemäß der DE-A 19 628 143 realisiert werden.The polydispersity of the resulting polymer is then elevated. Of course, the method according to the invention can also realized in the feed procedure according to DE-A 19 628 143 will.

BeispieleExamples AllgemeinesGeneral

Die Bestimmung der mittleren Größe der Tröpfchen der dispersen Phase der erfindungsgemäß zu verwendenden wäßrigen Emulsionen so­ wie die Bestimmung der mittleren Größe der in der resultierenden wäßrigen Polymerisatdispersion in disperser Verteilung befindli­ chen Polymerisatteilchen erfolgte in Anwendung des Prinzips der quasielastischen dynamischen Lichtstreuung (bestimmt wurde der sogenannte z-mittlere Durchmesser dz der unimodalen Analyse der Autokorrelationsfunktion). Dazu wurde ein Coulter N4 Plus Particle Analyser der Fa. Coulter Scientific Instruments ver­ wendet (1 bar, 25°C). Die Messungen wurden an verdünnten wäßrigen Emulsionen bzw. Dispersionen vorgenommen, deren Gehalt an nicht­ wäßrigen Bestandteilen 0,01 Gew.-% betrug. Die Verdünnung wurde dabei im Fall der wäßrigen Polymerisatdispersionen mittels Wasser und im Fall der wäßrigen Emulsionen mittels Wasser, das an der nicht wäßrigen Phase gesättigt war, vorgenommen. Letztere Maß­ nahme sollte verhindern, daß mit der Verdünnung eine Änderung der Tröpfchendurchmesser einhergeht. The determination of the average size of the droplets of the disperse phase of the aqueous emulsions to be used according to the invention, as well as the determination of the average size of the polymer particles in disperse distribution in the resulting aqueous polymer dispersion, was carried out using the principle of quasi-elastic dynamic light scattering (the so-called z -mean diameter d z of the unimodal analysis of the autocorrelation function). A Coulter N4 Plus Particle Analyzer from Coulter Scientific Instruments was used (1 bar, 25 ° C). The measurements were carried out on dilute aqueous emulsions or dispersions whose content of non-aqueous constituents was 0.01% by weight. In the case of the aqueous polymer dispersions, the dilution was carried out using water and in the case of the aqueous emulsions using water which was saturated on the non-aqueous phase. The latter measure should prevent a change in the droplet diameter associated with the dilution.

Die Bestimmung der Feststoffgehalte der resultierenden wäßrigen Polymerisatdispersionen erfolgte gravimetrisch in Anlehnung an DIN 53 216 (Trocknungsdauer: 30 min, Trocknungstemperatur: 140°C).Determination of the solids content of the resulting aqueous Polymer dispersions were carried out gravimetrically based on DIN 53 216 (drying time: 30 min, drying temperature: 140 ° C).

Die Molekulargewichte wurden mittels GPC (Gelpermeationschromato­ graphie) ermittelt. Die Eichung erfolgte mittels Polystyrol- Standards, als mobile Phase wurde Tetrahydrofuran gewählt und die Detektion erfolgte anhand des Brechungsindex.The molecular weights were determined by means of GPC (gel permeation chromatography graph) determined. The calibration was carried out using polystyrene Standards, tetrahydrofuran was chosen as the mobile phase and the detection was based on the refractive index.

Zum Nachweis einer Blockstruktur wurden dem Film der wäßrigen Polymerisatdispersion mit einem Ultracut E (Fa. Reichert Jung) bei Raumtemperatur ultradünne Schritte entnommen. Die Schnitte wurden auf Cu-Netzchen übertragen und in OsO4-Dampf kontrastiert (Butadien reagiert mit OsO4). Anschließend wurden im Trans­ missionselektronenmikroskop (TEM) am kontrastierten Schnitt Aufnahmen durchgeführt (die schweren Osmiumkerne fangen die Elektronen ein, die übrigen Atomkerne lassen die Elektronen durch).To detect a block structure, ultrathin steps were removed from the film of the aqueous polymer dispersion using an Ultracut E (from Reichert Jung) at room temperature. The sections were transferred to Cu mesh and contrasted in OsO 4 vapor (butadiene reacts with OsO 4 ). Subsequently, images were taken on the contrasted section in the transmission electron microscope (TEM) (the heavy osmium nuclei capture the electrons, the other atomic nuclei let the electrons pass).

Die Ermittlung der Glasübergangstemperatur Tg erfolgte nach der Differential-Scanning-Calorimetrie-Methode (DSC, midpoint temperature) an den Filmen der wäßrigen Polymerisatdispersion.The glass transition temperature Tg was determined according to the differential scanning calorimetry method (DSC, midpoint temperature) on the films of the aqueous polymer dispersion.

Die Füllung der Polymerisationsgefäße erfolgte vor Beginn der Polymerisation bei 25°C.The polymerization vessels were filled before the start of the Polymerization at 25 ° C.

Herstellung von N-Oxyl-RadikalbildnernProduction of N-oxyl radical formers

  • A) In 750 g Styrol wurden bei 25°C 4,5 g Benzoylperoxidhydrat (25 Gew.-% Wasser), 0,938 g 2,2,6,6-Tetramethyl-1-oxyl­ piperidin (TEMPO) und 1,5 g Camphersulfonsäure (CSA) einge­ rührt. Anschließend wurde das Gemisch auf 135°C erhitzt und 4,5 h bei dieser Temperatur gehalten. Danach wurde das Reak­ tionsgemisch abgekühlt und bei 30°C und reduziertem Druck getrocknet. Anschließend wurde in Toluol aufgenommen und zwei Mal in Methanol umgefällt (bezogen auf Toluol wurde die zehn­ fache Masse Methanol angewendet). Dabei wurden 545 g einer makromolekularen N-Oxyl-Radikalbildners A erhalten. Tabelle 1 weist dessen Mw, Mn und PDI aus.A) 4.5 g of benzoyl peroxide hydrate (25% by weight of water), 0.938 g of 2,2,6,6-tetramethyl-1-oxylpiperidine (TEMPO) and 1.5 g of camphorsulfonic acid were added to 750 g of styrene at 25 ° C. (CSA) stirred in. The mixture was then heated to 135 ° C. and held at this temperature for 4.5 hours. The reaction mixture was then cooled and dried at 30 ° C. and reduced pressure. The mixture was then taken up in toluene and reprecipitated twice in methanol (ten times the mass of methanol was used based on toluene). 545 g of a macromolecular N-oxyl radical generator A were obtained. Table 1 shows its M w , M n and PDI.
  • B) In 208,3 g Styrol wurden bei 25°C 1,29 g Benzoylperoxidhydrat (25 Gew.-% Wasser), 0,938 g TEMPO und 0,32 g CSA eingerührt. Anschließend wurde das Gemisch auf 125°C erhitzt und 6 h bei dieser Temperatur gehalten. Danach wurde das Reaktionsgemisch abgekühlt und bei 25°C in Toluol gelöst. Dann wurde zwei Mal in Methanol umgefällt (bezogen auf Toluol wurde die zehnfache Masse Methanol angewendet). Dabei wurden 63 g eines makro­ molekularen N-Oxyl-Radikalbildners B erhalten. Tabelle 1 weist dessen Mw, Mn und PDI aus.B) 1.29 g of benzoyl peroxide hydrate (25% by weight of water), 0.938 g of TEMPO and 0.32 g of CSA were stirred into 208.3 g of styrene at 25 ° C. The mixture was then heated to 125 ° C. and held at this temperature for 6 h. The reaction mixture was then cooled and dissolved in toluene at 25 ° C. Then it was reprecipitated twice in methanol (ten times the mass of methanol was used based on toluene). 63 g of a macro-molecular N-oxyl radical generator B were obtained. Table 1 shows its M w , M n and PDI.

Tabelle 1 Table 1

VergleichsbeispielComparative example

19,5 g des N-Oxyl-Radikalbildners B wurden mit 84,75 g Styrol, 2,54 g einer 80 gew.-%igen wäßrigen Lösung des Natriumsalzes des Dihexylesters der Sulfobernsteinsäure (Aerosol® MA80 der Fa. Dow Chemical Inc., Emulgatorlösung 1) und 716,1 g Wasser unter Rühren vermischt. Anschließend wurde die erhaltene wäßrige Emulsion in einen gerührten 3 l-Druckkessel gegeben. Mittels molekularem Stickstoff wurde in selbigem ein Vordruck von 5 bar und die wäßrige Emulsion (dz << 500 nm) auf 130°C erhitzt und während 3 h bei dieser Temperatur gehalten. Dann wurden in den Druckkessel 57,59 g Acrylnitril, 29,35 g Styrol und 2,17 g Emulgatorlösung gegeben und das Gemisch weitere 4 h bei 130°C unter entsprechendem Überdruck gerührt. Danach wurde das Reak­ tionsgemisch auf 25°C abgekühlt und analysiert. Es konnte im wesentlichen keine Polymerisatbildung festgestellt werden.19.5 g of the N-oxyl radical generator B were mixed with 84.75 g of styrene, 2.54 g of an 80% strength by weight aqueous solution of the sodium salt of the dihexyl ester of sulfosuccinic acid (Aerosol® MA80 from Dow Chemical Inc., Emulsifier solution 1) and 716.1 g of water mixed with stirring. The aqueous emulsion obtained was then placed in a stirred 3 liter pressure vessel. Using molecular nitrogen, a pre-pressure of 5 bar and the aqueous emulsion (d z << 500 nm) were heated to 130 ° C. in the same and kept at this temperature for 3 hours. Then 57.59 g of acrylonitrile, 29.35 g of styrene and 2.17 g of emulsifier solution were added to the pressure vessel and the mixture was stirred for a further 4 h at 130 ° C. under a corresponding excess pressure. The reaction mixture was then cooled to 25 ° C. and analyzed. Essentially no polymer formation was found.

Beispiel 1example 1

19,5 g des N-Oxyl-Radikalbildners B wurden mit 84,75 g Styrol, 2,54 g Emulgatorlösung 1 und 716,8 g Wasser unter Rühren ver­ mischt. Anschließend wurde das erhaltene Gemisch durch Anwendung von Ultraschall (Branson Sonifier II 450) während 20 min zu einer wäßrigen Emulsion mit dz = 169 nm homogenisiert. Anschließend wurde die erhaltene wäßrige Emulsion in einen gerührten 3 l-Druck­ kessel gegeben. Mittels molekularem Stickstoff wurde in selbigem ein Vordruck von 5 bar eingestellt und dann die wäßrige Emulsion auf 130°C erhitzt und während 3 h bei dieser Temperatur gehalten. Danach wurde eine Probe entnommen und analysiert. Es lag eine stabile wäßrige Polymerisatdispersion vor, die in Tabelle 2 charakterisiert ist. Schließlich wurden in den Druck­ kessel wie im Vergleichsbeispiel 57,59 g Acrylnitril, 29,35 g Styrol und 2,17 g Emulgatorlösung 1 gegeben und das Gemisch weitere 4 h bei 130°C unter entsprechendem Überdruck gerührt. Dann wurde das Reaktionsgemisch auf 25°C abgekühlt. Es wurde eine stabile wäßrige Polymerisatdispersion erhalten, die in Tabelle 2 charakterisiert ist. 19.5 g of the N-oxyl radical generator B were mixed with 84.75 g of styrene, 2.54 g of emulsifier solution 1 and 716.8 g of water with stirring. The mixture obtained was then homogenized by using ultrasound (Branson Sonifier II 450) for 20 minutes to give an aqueous emulsion with d z = 169 nm. The resulting aqueous emulsion was then placed in a stirred 3 liter pressure vessel. Using molecular nitrogen, a pre-pressure of 5 bar was set in the same and then the aqueous emulsion was heated to 130 ° C. and held at this temperature for 3 hours. A sample was then taken and analyzed. A stable aqueous polymer dispersion was present, which is characterized in Table 2. Finally, 57.59 g of acrylonitrile, 29.35 g of styrene and 2.17 g of emulsifier solution 1 were added to the pressure vessel as in the comparative example, and the mixture was stirred for a further 4 h at 130 ° C. under a corresponding excess pressure. Then the reaction mixture was cooled to 25 ° C. A stable aqueous polymer dispersion was obtained, which is characterized in Table 2.

Tabelle 2 Table 2

Beispiel 2Example 2

0,12 g TEMPO, 0,09 g Benzoylproxidhydrat (25 Gew.-% Wasser), 96,51 g Styrol, 4,83 g Hexadekan, 2,54 g Emulgatorlösung 1 und 716 g Wasser wurden unter Rühren vermischt. Anschließend wurde das erhaltene Gemisch durch Anwendung von Ultraschall (Branson Sonifier II 450) zu einer wäßrigen Emulsion mit dz = 188 nm homo­ genisiert. Anschließend wurde die erhaltene wäßrige Emulsion in einen gerührten 3 l-Druckkessel gegeben. Mittels molekularem Stickstoff wurde in selbigem ein Vordruck von 5 bar eingestellt und dann die wäßrige Emulsion auf 130°C erhitzt und während 3 h bei dieser Temperatur gehalten. Dann wurden in den Druckkessel 57,59 g Acrylnitril, 29,35 g Styrol und 2,17 g Emulgatorlösung 1 gegeben und das Gemisch weitere 4 h bei 130°C unter entsprechendem Überdruck gerührt. Dann wurde das Reaktionsgemisch auf 25°C ab­ gekühlt. Es wurde eine stabile wäßrige Polymerisatdispersion er­ halten, die in Tabelle 3 charakterisiert ist. Zusätzlich weist Tabelle 3 das Ergebnis der Analyse an verschiedenen als Funktion der Polymerisationsdauer entnommenen Proben aus.0.12 g of TEMPO, 0.09 g of benzoyl proxy hydrate (25% by weight of water), 96.51 g of styrene, 4.83 g of hexadecane, 2.54 g of emulsifier solution 1 and 716 g of water were mixed with stirring. The mixture obtained was then homogenized by application of ultrasound (Branson Sonifier II 450) to an aqueous emulsion with d z = 188 nm. The aqueous emulsion obtained was then placed in a stirred 3 liter pressure vessel. Using molecular nitrogen, a pre-pressure of 5 bar was set in the same and then the aqueous emulsion was heated to 130 ° C. and held at this temperature for 3 hours. Then 57.59 g of acrylonitrile, 29.35 g of styrene and 2.17 g of emulsifier solution 1 were added to the pressure vessel and the mixture was stirred for a further 4 h at 130 ° C. under a corresponding excess pressure. Then the reaction mixture was cooled to 25 ° C. A stable aqueous polymer dispersion was obtained which is characterized in Table 3. In addition, Table 3 shows the result of the analysis on various samples taken as a function of the polymerization time.

Tabelle 3 Table 3

Beispiel 3Example 3

33 g des N-Oxyl-Radikalbildners A wurden mit 165 g Styrol, 7,07 g einer 35 Gew.-%igen wäßrigen Lösung des Natriumsalzes das Schwefelsäurehalbesters von ethoxyliertem Nonylphenol [EO-Grad: 25] (Emulphor®NPS der BASF Aktiengesellschaft, Emulgatorlösung 2, 1,65 g einer 50 Gew.-%igen wäßrigen Lösung des Natriumsalzes des Dioctylesters der Sulfobernsteinsäure (Lumiten® I-RA der BASF Aktiengesellschaft, Emulgatorlösung 3) und 800 g Wasser unter Rühren vermischt. Anschließend wurde das erhaltene Gemisch durch Anwendung von Ultraschall (Branson Sonifier II 450) zu einer wäßrigen Emulsion mit dz = 185 nm homogenisiert. Anschließend wurde die erhaltene wäßrige Emulsion in einen gerührten 3-l-Druck­ kessel gegeben. Mittels molekularem Stickstoff wurde in selbigem ein Vordruck von 1 bar eingestellt und dann die wäßrige Emulsion auf 130°C erhitzt und während 24 h bei dieser Temperatur gehalten. Danach wurde das Reaktionsgemisch auf 25°C abgekühlt. Es wurde eine stabile wäßrige Polymerisatdispersion erhalten, die in Tabelle 4 charakterisiert ist. Zusätzlich weist Tabelle 4 das Ergebnis der Analyse an verschiedenen als Funktion der Poly­ merisationsdauer entnommenen Proben aus.33 g of the N-oxyl radical generator A were mixed with 165 g of styrene, 7.07 g of a 35% strength by weight aqueous solution of the sodium salt, the sulfuric acid half-ester of ethoxylated nonylphenol [EO grade: 25] (Emulphor®NPS from BASF Aktiengesellschaft, Emulsifier solution 2, 1.65 g of a 50% by weight aqueous solution of the sodium salt of the dioctyl ester of sulfosuccinic acid (Lumiten® I-RA from BASF Aktiengesellschaft, emulsifier solution 3) and 800 g of water were mixed with stirring, and the mixture obtained was then applied homogenized by ultrasound (Branson Sonifier II 450) to form an aqueous emulsion with d z = 185 nm, the resulting aqueous emulsion was then placed in a stirred 3 liter pressure vessel, and a form pressure of 1 bar was set in the same using molecular nitrogen then the aqueous emulsion was heated to 130 ° C. and held at this temperature for 24 hours, after which the reaction mixture was cooled to 25 ° C. A stable aqueous polymer dispersion became obtained, which is characterized in Table 4. In addition, Table 4 shows the result of the analysis on various samples taken as a function of the polymerization time.

VergleichsbeispielComparative example

Wie Beispiel 3, anstelle des N-Oxyl-Radikalbildners A wurden jedoch 33 g Polystyrol verwendet, die durch anionische Polymeri­ sation mittels n-Butyllithium in Cyclohexan in an sich bekannter Weise hergestellt wurden (Mw = 45350, Mw/Mn = 1,15). Bereits nach 2 h Polymerisationsdauer betrug der PDI 2,53 bei Mw = 111930. Nach 7 h Polymerisationsdauer betrug der PDI 4,11.As example 3, but instead of the N-oxyl radical generator A, 33 g of polystyrene were used, which were prepared by anionic polymerization using n-butyllithium in cyclohexane in a manner known per se (M w = 45350, M w / M n = 1 , 15). After a polymerization time of only 2 h, the PDI was 2.53 at M w = 111930. After a polymerization time of 7 h, the PDI was 4.11.

Beispiel 4Example 4

16,4 g des N-Oxyl-Radikalbildners A wurden mit 41 g Styrol, 41 g n-Butylacrylat, 2,05 g Emulgatorlösung 1 und 400 g Wasser unter Rühren vermischt. Anschließend wurde das Gemisch durch Anwendung von Ultraschall (Branson Sonifier II 450) zu einer wäßrigen Emulsion mit dz = 205 nm homogenisiert. Anschließend wurde die erhaltene wäßrige Emulsion in einem gerührten 3 l-Druckkessel gegeben und dort mit 485 g Wasser verdünnt. Mittels molekularem Stickstoff wurde im Druckkessel ein Vordruck von 1 bar einge­ stellt und dann die wäßrige Emulsion auf 130°C erhitzt und während 25 h bei dieser Temperatur gehalten. Danach wurde das Reaktions­ gemisch auf 25°C abgekühlt. Es wurde eine stabile wäßrige Poly­ merisatdispersion erhalten, die in Tabelle 5 charakterisiert ist. Zusätzlich weist Tabelle 5 das Ergebnis der Analyse an ver­ schiedenen als Funktion der Polymerisationsdauer entnommenen Proben aus.16.4 g of the N-oxyl radical generator A were mixed with 41 g of styrene, 41 g of n-butyl acrylate, 2.05 g of emulsifier solution 1 and 400 g of water with stirring. The mixture was then homogenized by using ultrasound (Branson Sonifier II 450) to form an aqueous emulsion with d z = 205 nm. The aqueous emulsion obtained was then placed in a stirred 3 liter pressure vessel and diluted there with 485 g of water. Using molecular nitrogen, a pre-pressure of 1 bar was set in the pressure vessel and the aqueous emulsion was then heated to 130 ° C. and held at this temperature for 25 h. The reaction mixture was then cooled to 25 ° C. A stable aqueous polymer dispersion was obtained, which is characterized in Table 5. In addition, Table 5 shows the result of the analysis on various samples taken as a function of the polymerization time.

Tabelle 5 Table 5

Beispiel 5Example 5

16,4 g des N-Oxyl-Radikalbildners A wurden mit 82 g Vinyltoluol, 2,05 g Emulgatorlösung 1 und 400 g Wasser unter Rühren vermischt. Anschließend wurde das Gemisch durch Anwendung von Ultraschall (Branson Sonifier II 450) zu einer wäßrigen Emulsion mit dz = 194 nm homogenisiert. Anschließend wurde die erhaltene wäßrige Emul­ sion in einen gerührten 3 l-Druckkessel gegeben und dort mit 485 g Wasser verdünnt. Mittels molekularem Stickstoff wurde im Druckkessel ein Vordruck von 2 bar eingestellt und dann die wäßrige Emulsion auf 124°C erhitzt und während 42 h bei dieser Temperatur gehalten. Danach wurde das Reaktionsgemisch auf 25°C abgekühlt. Es wurde eine stabile wäßrige Polymerisatdispersion erhalten, die in Tabelle 6 charakterisiert ist. Zusätzlich weist Tabelle 6 das Ergebnis der Analyse an verschiedenen als Funktion der Polymerisationsdauer entnommenen Proben aus.16.4 g of the N-oxyl radical generator A were mixed with 82 g of vinyl toluene, 2.05 g of emulsifier solution 1 and 400 g of water with stirring. The mixture was then homogenized by using ultrasound (Branson Sonifier II 450) to form an aqueous emulsion with d z = 194 nm. The aqueous emulsion obtained was then placed in a stirred 3 l pressure vessel and diluted there with 485 g of water. Using molecular nitrogen, a pre-pressure of 2 bar was set in the pressure vessel and then the aqueous emulsion was heated to 124 ° C. and held at this temperature for 42 hours. The reaction mixture was then cooled to 25 ° C. A stable aqueous polymer dispersion was obtained, which is characterized in Table 6. In addition, Table 6 shows the result of the analysis on various samples taken as a function of the polymerization time.

Tabelle 6 Table 6

Beispiel 6Example 6

16,4 g des N-Oxyl-Radikalbildners B wurden mit 24,6 g Styrol, 55,76 g n-Butylacrylat, 1,64 g Dicyclopentadienylacrylat, 2,05 g Emulgatorlösung 1 und 400 g Wasser unter Rühren vermischt. Anschließend wurde das Gemisch durch Anwendung von Ultraschall (Branson Sonifier II 450) zu einer wäßrigen Emulsion mit dz = 171 nm homogenisiert. Anschließend wurde die erhaltene wäßrige Emulsion in einen gerührten 3 l-Druckkessel gegeben und dort mit 485 g Wasser verdünnt. Mittels molekularem Stickstoff wurde im Druckkessel ein Vordruck von 2 bar eingestellt und dann die wäßrige Emulsion auf 130°C erhitzt und während 24 h bei dieser Temperatur gehalten. Danach wurde das Reaktionsgemisch auf 25°C abgekühlt. Es wurde eine stabile wäßrige Polymerisatdispersion erhalten, die in Tabelle 7 charakterisiert ist. Zusätzlich weist Tabelle 7 das Ergebnis der Analyse an verschiedenen als Funktion der Polymerisationsdauer entnommenen Proben aus.16.4 g of the N-oxyl radical generator B were mixed with 24.6 g of styrene, 55.76 g of n-butyl acrylate, 1.64 g of dicyclopentadienyl acrylate, 2.05 g of emulsifier solution 1 and 400 g of water with stirring. The mixture was then homogenized using ultrasound (Branson Sonifier II 450) to form an aqueous emulsion with d z = 171 nm. The aqueous emulsion obtained was then placed in a stirred 3 liter pressure vessel and diluted there with 485 g of water. Using molecular nitrogen, a pre-pressure of 2 bar was set in the pressure vessel and then the aqueous emulsion was heated to 130 ° C. and held at this temperature for 24 hours. The reaction mixture was then cooled to 25 ° C. A stable aqueous polymer dispersion was obtained, which is characterized in Table 7. In addition, Table 7 shows the result of the analysis on various samples taken as a function of the polymerization time.

Tabelle 7 Table 7

Beispiel 7Example 7

16,4 g des N-Oxyl-Radikalbildners A wurden mit 82 g Styrol, 2,05 g Emulgatorlösung 1 und 400 g Wasser unter Rühren vermischt. Anschließend wurde das Gemisch durch Anwendung von Ultraschall (Branson Sonifier II 450) zu einer wäßrigen Emulsion mit dz = 211 nm homogenisiert. Anschließend wurde die erhaltene wäßrige Emulsion in einen gerührten 3 l-Druckkessel gegeben und dort mit 485 g Wasser verdünnt. Mittels molekularem Stickstoff wurde im Druckkessel ein Vordruck von 1 bar eingestellt und dann die wäßrige Emulsion auf 130°C erhitzt und während 6 h bei dieser Temperatur gehalten. Im Anschluß daran wurden 38 g Butadien in den Druckkessel gegeben und die Polymerisation weitere 21 h bei 130°C und dem entsprechenden Überdruck fortgesetzt. Danach wurde das Reaktionsgemisch auf 25°C abgekühlt. Es wurde eine stabile wäßrige Polymerisatdispersion erhalten, die in Tabelle 8 charak­ terisiert ist. Zusätzlich weist Tabelle 8 das Ergebnis der Ana­ lyse an einer nach 6 h entnommenen Probe aus. TEM-Aufnamen an mit OsO4 kontrastierten Schnitten des Films der resultierenden wäßrigen Polymerisatdispersion weisen innerhalb der dispergierten Polymerisatteilchen die erwartete Block-Copolymerisatbildung aus.16.4 g of the N-oxyl radical generator A were mixed with 82 g of styrene, 2.05 g of emulsifier solution 1 and 400 g of water with stirring. The mixture was then homogenized by using ultrasound (Branson Sonifier II 450) to form an aqueous emulsion with d z = 211 nm. The aqueous emulsion obtained was then placed in a stirred 3 liter pressure vessel and diluted there with 485 g of water. Using molecular nitrogen, a pre-pressure of 1 bar was set in the pressure vessel and then the aqueous emulsion was heated to 130 ° C. and held at this temperature for 6 hours. Subsequently, 38 g of butadiene were added to the pressure vessel and the polymerization was continued for a further 21 h at 130 ° C. and the corresponding excess pressure. The reaction mixture was then cooled to 25 ° C. A stable aqueous polymer dispersion was obtained, which is characterized in Table 8. In addition, Table 8 shows the result of the analysis on a sample taken after 6 hours. TEM images of sections of the film of the resulting aqueous polymer dispersion contrasted with OsO 4 show the expected block copolymer formation within the dispersed polymer particles.

Tabelle 8 Table 8

Beispiel 8Example 8

11,3 g des N-Oxyl-Radikalbildners B wurden mit 56,50 g Styrol, 1,51 g Emulgatorlösung 1 und 275,4 g Wasser unter Rühren ver­ mischt. Anschließend wurde das Gemisch durch Anwendung von Ultra­ schall (Branson Sonifier II 450) zu einer wäßrigen Emulsion mit dz = 229 nm homogenisiert. Anschließend wurde die erhaltene wäßrige Emulsion in einen gerührten 3 l-Druckkessel gegeben und mittels molekularem Stickstoff in selbigem ein Vordruck von 2 bar eingestellt. Danach wurde die wäßrige Emulsion auf 130°C erhitzt und 4 h bei dieser Temperatur gehalten. Anschließend wurden 38 g Butadien in den Druckkessel gegeben und die Polymerisation wei­ tere 20 h bei 130°C und dem entsprechenden Überdruck fortgesetzt. Danach wurde das Reaktionsgemisch auf 25°C abgekühlt. Es wurde eine stabile wäßrige Polymerisatdispersion erhalten, die in Tabelle 9 charakterisiert ist. Zusätzlich weist Tabelle 9 das Ergebnis der Analysen an nach 4 h und 7 h Polymerisationsdauer entnommenen Proben aus.11.3 g of the N-oxyl radical generator B were mixed with 56.50 g of styrene, 1.51 g of emulsifier solution 1 and 275.4 g of water with stirring. The mixture was then homogenized by using ultrasound (Branson Sonifier II 450) to form an aqueous emulsion with d z = 229 nm. The aqueous emulsion obtained was then placed in a stirred 3 liter pressure vessel and a pre-pressure of 2 bar was set in the same by means of molecular nitrogen. The aqueous emulsion was then heated to 130 ° C. and held at this temperature for 4 hours. Then 38 g of butadiene were added to the pressure vessel and the polymerization was continued for a further 20 h at 130 ° C. and the corresponding excess pressure. The reaction mixture was then cooled to 25 ° C. A stable aqueous polymer dispersion was obtained, which is characterized in Table 9. In addition, Table 9 shows the result of the analyzes on samples taken after 4 h and 7 h of polymerization.

Tabelle 9 Table 9

Beispiel 9Example 9

11,3 g des N-Oxyl-Radikalbildners B wurden mit 56,50 g Styrol, 1,41 g Emulgatorlösung 1 und 275,4 g Wasser unter Rühren ver­ mischt. Anschließend wurde das Gemisch durch Anwendung von Ultra­ schall (Branson Sonifier II 450) zu einer wäßrigen Emulsion mit dz = 229 nm homogenisiert.11.3 g of the N-oxyl radical generator B were mixed with 56.50 g of styrene, 1.41 g of emulsifier solution 1 and 275.4 g of water with stirring. The mixture was then homogenized by using ultrasound (Branson Sonifier II 450) to form an aqueous emulsion with d z = 229 nm.

Danach wurde die erhaltene wäßrige Emulsion in einen gerührten 3 l-Druckkessel gegeben und mittels molekularem Stickstoff in selbigem ein Vordruck von 2 bar eingestellt. Dann wurde die wäßrige Emulsion auf 130°C erhitzt und 4 h bei dieser Temperatur gehalten. Danach wurden 53 g Butadien in den Druckkessel geben und die Polymerisation weitere 20 h bei 130°C und dem entsprechen­ den Überdruck fortgesetzt. Dann wurde mittels molekularem Stick­ stoff ein Druck von 10 bar eingestellt und anschließend auf 4 bar entspannt (dieser Vorgang wurde 9mal wiederholt). Danach wurden 80 g Styrol in den Druckkessel gegeben und die Polymerisation für weitere 4 h bei 130°C und einem Vordruck von 2 bar entsprechenden Überdruck fortgesetzt. Dann wurde das Reaktionsgemisch auf 25°C abgekühl t.Thereafter, the aqueous emulsion obtained was stirred 3 l pressure vessel and in using molecular nitrogen a pre-pressure of 2 bar is set. Then the aqueous emulsion heated to 130 ° C and 4 h at this temperature held. Then 53 g of butadiene were added to the pressure vessel and the polymerization for a further 20 h at 130 ° C and the like the overpressure continued. Then using a molecular stick a pressure of 10 bar and then to 4 bar relaxed (this process was repeated 9 times). After that 80 g of styrene added to the pressure vessel and the polymerization for corresponding for a further 4 h at 130 ° C and a pre-pressure of 2 bar Overpressure continued. Then the reaction mixture was brought to 25 ° C cooled t.

Es wurde eine stabile wäßrige Polymerisatdispersion erhalten, die in Tabelle 10 charakterisiert ist.A stable aqueous polymer dispersion was obtained, which is characterized in Table 10.

Zusätzlich weist Tabelle 10 das Analyseergebnis nach verschiede­ nen Polymerisationsdauern aus.In addition, Table 10 shows the analysis result according to various polymerization times.

Tabelle 10 Table 10

Der Film der erhaltenen wäßrigen Polymerisatdispersion war in Tetrahydrofuran vollständig löslich, was einen allenfalls geringen Vernetzungsgrad auswies.The film of the aqueous polymer dispersion obtained was Completely soluble in tetrahydrofuran, which is at best showed low degree of crosslinking.

Beispiel 10Example 10

16,4 g des N-Oxyl-Radikalbildners B wurden mit 82 g Styrol, 2,05 g Emulgatorlösung 1 und 400 g Wasser unter Rühren vermischt. Anschließend wurde das Gemisch durch Anwendung von Ultraschall (Branson Sonifier II 450) zu einer wäßrigen Emulsion mit dz = 231 nm homogenisiert. Die erhaltene wäßrige Emulsion wurde in einen gerührten 3 l-Druckkessel gegeben und in selbigem mit 485 g Wasser verdünnt. Dann wurde im Druckkessel mittels molekularem Stickstoff ein Vordruck von 1 bar eingestellt und die wäßrige Emulsion auf 130°C erhitzt und 4 h bei dieser Temperatur gehalten. Danach wurden 38 g n-Butylacrylat in den Druckkessel gegeben und die Polymerisation für weitere 2 h bei 130°C und dem entsprechen­ den Überdruck fortgesetzt. Abschließend wurde das Reaktions­ gemisch auf 25°C abgekühlt. Es wurde eine stabile wäßrige Polymerisatdispersion erhalten, die in Tabelle 1 charakterisiert ist. Zusätzlich weist Tabelle 1 das Analysenergebnis nach ver­ schiedenen Polymerisationsdauern aus.16.4 g of the N-oxyl radical generator B were mixed with 82 g of styrene, 2.05 g of emulsifier solution 1 and 400 g of water with stirring. The mixture was then homogenized by using ultrasound (Branson Sonifier II 450) to form an aqueous emulsion with d z = 231 nm. The aqueous emulsion obtained was placed in a stirred 3 liter pressure vessel and diluted in the same with 485 g of water. A pre-pressure of 1 bar was then set in the pressure vessel using molecular nitrogen and the aqueous emulsion was heated to 130 ° C. and held at this temperature for 4 hours. Then 38 g of n-butyl acrylate were added to the pressure vessel and the polymerization was continued for a further 2 h at 130 ° C. and the corresponding excess pressure. Finally, the reaction mixture was cooled to 25 ° C. A stable aqueous polymer dispersion was obtained, which is characterized in Table 1. In addition, Table 1 shows the analysis result after different polymerisation times.

Tabelle 11 Table 11

Beispiel 11Example 11

40 g des N-Oxyl-Radikalbildners B wurden mit 93 g Styrol, 2,66 g Emulgatorlösung 1 und 645,1 g Wasser unter Rühren vermischt. Anschließend wurde das Gemisch durch Anwendung von Ultraschall (Branson Sonifier II 450) zu einer wäßrigen Emulsion mit dz = 200 nm homogenisiert. Die erhaltene wäßrige Emulsion wurde in einen gerührten 3 l-Druckkessel gegeben und in selbigem mit molekularem Stickstoff ein Vordruck von 5 bar eingestellt. Dann wurde die wäßrige Emulsion auf 130°C erhitzt und 2 h bei dieser Temperatur gehalten. Anschließend wurden 118 g n-Butylacrylat, 20,05 g Styrol und 2,76 g Emulgatorlösung 1 ins Druckgefäß ge­ geben und die Polymerisation für weitere 4 h bei 130°C und dem entsprechenden Überdruck fortgesetzt. Abschließend wurde das Reaktionsgemisch auf 25°C abgekühlt. Es wurde eine stabile wäßrige Polymerisatdispersion erhalten, die in Tabelle 12 charakterisiert ist. Zusätzlich weist Tabelle 12 das Analyseergebnis nach 2 h Polymerisationsdauer aus.40 g of the N-oxyl radical generator B were mixed with 93 g of styrene, 2.66 g of emulsifier solution 1 and 645.1 g of water with stirring. The mixture was then homogenized by using ultrasound (Branson Sonifier II 450) to form an aqueous emulsion with d z = 200 nm. The aqueous emulsion obtained was placed in a stirred 3 l pressure vessel and a pre-pressure of 5 bar was set in the same with molecular nitrogen. The aqueous emulsion was then heated to 130 ° C. and held at this temperature for 2 hours. 118 g of n-butyl acrylate, 20.05 g of styrene and 2.76 g of emulsifier solution 1 were then added to the pressure vessel and the polymerization was continued for a further 4 h at 130 ° C. and the corresponding excess pressure. Finally, the reaction mixture was cooled to 25 ° C. A stable aqueous polymer dispersion was obtained, which is characterized in Table 12. In addition, Table 12 shows the analysis result after 2 hours of polymerization.

Tabelle 12 Table 12

Beispiel 12Example 12

35,55 g des N-Oxyl-Radikalbildners B wurden mit 82,65 g Styrol, 2,96 g Emulgatorlösung 1 und 572,15 g Wasser unter Rühren ver­ mischt. Anschließend wurde das Gemisch durch Anwendung von Ultra­ schall (Branson Sonifier II 450) zu einer wäßrigen Emulsion mit dz = 212 nm homogenisiert. Die erhaltene wäßrige Emulsion wurde in einen gerührten 3-l-Druckkessel gegeben und in selbigem mit molekularem Stickstoff ein Vordruck von 5 bar eingestellt. Dann wurde die wäßrige Emulsion auf 130°C erhitzt und 3 h bei dieser Temperatur gehalten. Anschließend wurden 104,9 g n-Butylacrylat, 17,82 g Styrol und 3,07 g Emulgatorlösung 1 ins Druckgefäß ge­ geben und die Polymerisation für weitere 4 h bei 130°C und dem entsprechenden Überdruck fortgesetzt. Dann wurde eine Lösung von 0,45 g Natriumperoxodisulfat in 15 g Wasser ins Druckgefäß ge­ geben und 1,5 h bei 130°C und dem entsprechenden Überdruck nach­ polymerisiert. Abschließend wurde das Reaktionsgemisch auf 25°C abgekühlt. Es wurde eine stabile wäßrige Polymerisatdispersion erhalten, die in Tabelle 13 charakterisiert ist und einen mittels Gaschromatographie bestimmten Restmonomerengehalt von < 100 Gew.-ppm aufwies, was einen nahezu quantitativen Polymerisationsumsatz anzeigte. Zusätzlich weist Tabelle 13 das Analysenergebnis nach 3 und 7 Stunden Polymerisationsdauer aus (während nach 7 h Poly­ merisationsdauer die Molekulargewichtsverteilung noch monomedal war, war sie nach 8,5 h bimodal, mit einem ersten Maximum bei etwa 90 000 g/mol und einem zweiten Maximum bei etwa 600 000 g/mol).35.55 g of the N-oxyl radical generator B were mixed with 82.65 g of styrene, 2.96 g of emulsifier solution 1 and 572.15 g of water with stirring. The mixture was then homogenized using ultrasound (Branson Sonifier II 450) to form an aqueous emulsion with d z = 212 nm. The aqueous emulsion obtained was placed in a stirred 3 liter pressure vessel and a pre-pressure of 5 bar was set in the same with molecular nitrogen. The aqueous emulsion was then heated to 130 ° C. and held at this temperature for 3 hours. 104.9 g of n-butyl acrylate, 17.82 g of styrene and 3.07 g of emulsifier solution 1 were then added to the pressure vessel and the polymerization was continued for a further 4 h at 130 ° C. and the corresponding excess pressure. Then a solution of 0.45 g of sodium peroxodisulfate in 15 g of water was added to the pressure vessel and polymerized for 1.5 h at 130 ° C. and the corresponding excess pressure. Finally, the reaction mixture was cooled to 25 ° C. A stable aqueous polymer dispersion was obtained, which is characterized in Table 13 and had a residual monomer content, determined by gas chromatography, of <100 ppm by weight, which indicated an almost quantitative polymerization conversion. In addition, Table 13 shows the analysis result after 3 and 7 hours of polymerization (while after 7 hours of polymerization the molecular weight distribution was still monomedal, after 8.5 hours it was bimodal, with a first maximum at around 90,000 g / mol and a second maximum at about 600,000 g / mol).

Tabelle 13 Table 13

Claims (2)

1. Verfahren der radikalisch initiierten wäßrigen Emulsions­ polymerisation zur Herstellung einer wäßrigen Polymerisat­ dispersion, bei dem man wenigstens eine ethylenisch unge­ sättigte Gruppe aufweisende Verbindungen mittels Dispergier­ mittel in wäßrigem Medium emulgiert und im Beisein eines stabilen N-Oxyl-Radikals radikalisch polymerisiert, dadurch gekennzeichnet, daß man aus einem Gemisch, umfassend
  • a) die wenigstens eine ethylenisch ungesättigte Gruppe auf­ weisenden Verbindungen, wenigstens einen radikalischen Polymerisationsinitiator und wenigstens ein stabiles N-Oxyl-Radikal,
    oder
  • b) die wenigstens eine ethylenisch ungesättigte Gruppe aufweisenden Verbindungen und wenigstens eine Ver­ bindung, die unter der Einwirkung von Wärme in ein stabiles N-Oxyl-Radikal und in einen die Polymerisation initiierenden radikalischen Partner zerfällt,
eine wäßrige Emulsion erzeugt, deren disperse Phase haupt­ sächlich aus Tröpfchen eines Durchmessers ≦ 500 nm besteht, und die wäßrige Emulsion durch Temperaturerhöhung polymerisiert.
1. A process of free-radically initiated aqueous emulsion polymerization for the preparation of an aqueous polymer dispersion, in which at least one compound having ethylenically unsaturated groups is emulsified by means of a dispersing agent in an aqueous medium and polymerized radically in the presence of a stable N-oxyl radical, characterized in that that one from a mixture comprising
  • a) the at least one ethylenically unsaturated group containing compounds, at least one radical polymerization initiator and at least one stable N-oxyl radical,
    or
  • b) the compounds having at least one ethylenically unsaturated group and at least one compound which, under the action of heat, breaks down into a stable N-oxyl radical and into a radical partner initiating the polymerization,
generates an aqueous emulsion, the disperse phase mainly consists of droplets with a diameter of ≦ 500 nm, and polymerizes the aqueous emulsion by increasing the temperature.
2. Wäßrige Polymerisatdispersion erhältlich nach einem Verfahren gemäß Anspruch 1.2. Aqueous polymer dispersion obtainable by a process according to claim 1.
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