DE202004021261U1

DE202004021261U1 - Polymerisierungsinitiatorsystem

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Publication number: DE202004021261U1
Application number: DE200420021261
Authority: DE
Original assignee: Temsa International Inc
Current assignee: Temsa International Inc
Priority date: 2003-04-17
Filing date: 2004-04-15
Publication date: 2007-06-06
Anticipated expiration: 2014-04-16
Also published as: EP1620473A2; EP1620473B1

Abstract

Polymerisierungsinitiatorsystem, umfassend einen wasserlöslichen Behälter und einen wasserlöslichen Azo-Initiator innerhalb des Behälters.

Description

Die Erfindung betrifft ein Polymerisierungsinitiatorsystem und ein Verfahren zur Herstellung eines Polymers.
In jüngster Zeit wurde eine Anzahl von relativ neuen und sehr wirkungsvollen, wasserlöslichen organischen Initiatoren für die Polymerisierung von Monomeren in einem im Wesentlichen wässrigen Medium den Herstellung von Polymeren zur Verfügung gestellt. Diese Initiatoren, wie beispielsweise wasserlösliche Azo-Initiatoren, sind üblicherweise teuer.
Die Initiatoren sind üblicherweise verfügbar als kristalline wasserlösliche Pulver. Wässrige Lösungen der Initiatoren sind nicht so stabil wie das trockene Pulver, und Vorratslösungen, die für einen beliebigen Zeitraum bereit gehalten werden, müssen unter kalten Bedingungen gelagert werden. Als Alternative wurde vorgeschlagen, den Initiator dem Polymerisierungssystem als ein trockenes Pulver zuzugeben.
Die trockenen Pulver als solche sind toxisch und irritierend für die Haut, Augen und/oder die Lungen. Man muss deshalb ausreichende Sorgfalt walten lassen, um strenge Sicherheitsmaßnahmen während aller Handhabungsschritte mit dem Produkt, während des Transportes in das Lager oder zu einer Fabrik zu gewährleisten, so dass in keinem Fall Personal dem Staub ausgesetzt wird, der sich inhärent aus solchen kristallinen Initiatoren bildet. Abgesehen von den Gesundheitsgefahren ist darüber hinaus ein kumulativer Verlust von teurem Material festzustellen infolge der Behandlung des Pulvers zu verschiedenen Zeitpunkten bei der Übermittlung des Initiators.
Als eine Alternative wurde vorschlagen, den Initiator in Form von Granulen zu verwenden. Gemäß EP-A-0 668 098 besteht jedoch ein großes Risiko, und die Befürchtung, dass sich die Qualität während der Granulierung mittels eines normalen Granulierungsverfahrens verschlechtert wegen der schädlichen Zersetzungseigenschaften vieler Initiatoren wie beispielsweise Azo-Verbindungen. Darüber hinaus führen normale Granulierungsverfahren zu Granulen, wobei sich die Bildung von Staub nicht ausreichend verhindern lässt.
Um dieses Problem anzugehen, schlägt die EP-A-0 668 098 ein besonderes Verfahren vor, das eine ausgesuchte Ausrüstung zur Herstellung von Granulen mit einer spezifi schen durchschnittlichen Teilchengröße von 0,01–30 mm, vorzugsweise 1,8–5 mm notwendig macht. Dieser Ansatz hinterlässt eine Anzahl von Aspekten bei der Herstellung von wasserlöslichen Niedrigvolumenspezialitätsinitiatoren mit inhärenten Sicherheitsproblemen bei der multiplen Handhabung von der Herstellung des Initiators bis zum tatsächlichen Übertrag in den Reaktor, in dem das Polymer hergestellt wird. Darüber hinaus berücksichtigt dieser Ansatz nicht die Wirtschaftlichkeit der Produktion der endgültigen Form des Produktes, da das Erfordernis einer bestimmten Ausrüstung und spezieller Verfahrensbedingungen einen kostensteigernden Effekt für den Initiator hat.
Es verbleibt eine Notwendigkeit, Alternativen für bekannte Initiatorzufuhr-/-abgabesysteme und und/oder Verfahren zur Polymerisierung, umfassend die Zugabe eines Initiatorabgabesystems, bereitrustellen. Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine solche Alternative bereitzustellen.
Es ist insbesondere ein Ziel der Erfindung, eines oder mehrere der oben identifizierten Probleme anzugehen.
Ganz besonders zielt die vorliegende Erfindung darauf ab, ein relativ einfaches und sicheres Verfahren und/oder ein Initiatorabgabesystem bereitzustellen, das es dem Hersteller des Initiators ermöglicht, den Initiator von der unmittelbaren Herstellungseinheit bis zum Endbenutzer zu transferieren, ohne dass es zu einer unpassenden humanen Aussetzung mit dem Initiator bei verschiedenen Transportstufen bis zur Übertragung in das Polymerisierungsreaktionssystem kommt.
Es wurde gefunden, dass es möglich ist, in geeigneter Weise einen Initiator einem Polymerisierungssystem, wie beispielsweise einem im Wesentlichen wässrigen Polymerisierungssystem, um eine Polymerisierungsreaktion auszulösen, zuzugeben, der in einem besonderen Behälter gehalten wird.
Dem entsprechend betrifft die vorliegende Erfindung ein Polymerisierungsinitiatorsystem, umfassend einen Initiator – insbesondere eine Azo-Verbindung – in einem Behälter, wobei der Behälter und der Initiator beide in einem Polymerisierungssystem löslich sind, wie beispielsweise eine flüssige Mischung umfassend die zu polymerisierende Verbindung oder Verbindungen und gegebenenfalls andere Bestandteile, die in der Polymerisierung zum Einsatz kommen, wie beispielsweise ein Katalysator, ein Emulgator und dergleichen. Der Initiator ist üblicherweise eine feste Verbindung, vorzugsweise in Form eines Pulvers oder Granulats.
Ganz besonders betrifft die Erfindung ein Polymerisierungsinitiatorsystem, umfassend einen wasserlöslichen Behälter und einen wasserlöslichen Azo-Initiator, der in dem Behälter enthalten ist.
Der Behälter und der Initiator sind so ausgewählt, dass sie sich in dem Polymerisierungssystem auflösen. Es wurde festgestellt, dass die Polymerisierung in geeigneter Weise in Gegenwart eines Materials, aus dem der Behälter gemacht ist, durchgeführt werden kann.
Die Erfindung stellt ein zweckmäßiges System zur Abgabe eines wasserlöslichen organischen Polymerisierungsinitators und/oder Katalysators zu einer Vielzahl von Polymerisierungsverfahren bereit, wobei die Monomeren von verschiedener Art sein können, um üblicherweise wasserlösliche Polymere herzustellen, vorzugsweise durch wässrige Emulsionspolymerisierung oder wässrige Lösungspolymerisierung.
Die Erfindung ist geeignet, einen Bereich von Polymeren bereitzustellen, die sich in einer großen Zahl verschiedener industrieller Einsatzgebiete einsetzen lassen einschließlich der Konsumenten-Industrien, beispielsweise bei der Verarbeitung von Papier, Textilien, Adhäsivstoffen, der Wasserbehandlung, Nahrungsmittelprodukten usw.
Es wurde festgestellt, dass ein erfindungsgemäßes System besonders geeignet ist als Substitut für bekannte Polymerisierungsinitiatorsysteme zur Abgabe eines Initiators in einem Verfahren, bei dem der Initiator direkt in das Polymerisierungssystem in einer abgemessenen Menge eingebracht wird, wie beispielsweise eine Polymerisierungsverfahren zur Herstellung von wasserlöslichen oder emulgierbaren Polymeren, insbesondere ein solches Verfahren bei dem es gewünscht wird, dass die Menge an verbleibendem Monomer in dem Endpolymerprodukt extrem gering ist.
Das System ist ganz besonders brauchbar zur Verwendung in einer wässrigen Emulsionspolymerisierung. Es wurde dabei festgestellt, dass das System sich ausreichend schnell auflöst und die Polymerisierung durch den Initiator in ausreichendem Maße initiiert wird. Es wurde weiterhin gefunden, dass bei einem erfindungsgemäßen System das Material, aus dem der Behälter hergestellt wurde, im Wesentlichen in der wässrigen Bulk-Phase verbleibt. Es wurde festgestellt, dass typischerweise nur Spurenmengen, falls überhaupt feststellbar, des Materials, aus dem der Behälter hergestellt wurde, in die Monomerphase (innerhalb der Micellen, in denen die Polymerisierung stattfindet) hineinwandern und in dem Endprodukt enden. Somit wurde festgestellt, dass es möglich ist, ein Polymer herzustellen, ohne inakzeptable Rückstände des wasserlöslichen Materials, aus dem der Behälter hergestellt ist.
Es wurde festgestellt, dass das erfindungsgemäße System in zweckmäßiger Weise in ein Polymerisierungssystem durch einen üblichen Operator eines chemischen Betriebes ohne irgendein besonderes Training, verbunden mit einem geringen Risiko dem (gefährlichen) Initiator ausgesetzt werden, während der Verwendung des Polymerisierungssystems eingetragen werden kann.
Die Staubbildung kann nahezu vollständig vermieden werden oder zumindest zu einem großen Ausmaß im Vergleich zum Einsatz des Initiators ohne den Behälter.
Der Initiator kann in zweckmäßiger Weise sehr genau verwendet werden, ohne dass es zu einem beträchtlichen Verlust an Initiator wegen einer Staubbildung oder durch Verschmutzung während der Verwendung des Polymerisierungssystems kommt.
Der Ausdruck wasserlöslich, wie hier definiert, ist eine Substanz (wie beispielsweise der Azo-Initiator oder der Behälter), die in dem Polymerisierungssystem, unter den Reaktionsbedingungen in dem System für den das Polymerisierungsiniationssystem beabsichtigt ist, vorliegt, löslich ist, insbesondere in einem wässrigen Polymerisierungssystem. Vorzugsweise ist die Wasserlöslichkeit einer Substanz mindestens 0,1 g/100 g Wasser bei 40°C, bevorzugter bei mindestens 1 g/100 g Wasser bei 40°C, noch bevorzugter mindestens 4 g/100 g Wasser bei 40°C.
Der Behälter kann eine beliebige Form haben. Er kann beispielsweise die Form einer Schachtel, Röhre oder Kapsel haben. Vorzugsweise ist der Behälter ein Beutel oder dergleichen.
Vorzugsweise wird der Behälter aus einem wasserlöslichen Polymer hergestellt. Das Polymer wird vorzugsweise so ausgewählt, dass es eine geringe Wechselwirkung mit oder nachteilige Wirkung auf das polymere Material hat, das durch die Polymerisierung nach der Initiierung durch das Polymerisierungsinitiationssystem hergestellt wird.
Bevorzugte Beispiele geeigneter wasserlöslicher Polymere schließen ein Polyvinylalkohole (PVAs) und Cellulosepolymere, insbesondere wasserlösliche Cellulosederivate. Der Fachmann weiß, wie er geeignete Derivate auszuwählen hat, ausgehend von allgemeinem Kenntnisstand und der Information, die in der vorliegenden Beschreibung und den Ansprüchen offenbart wird.
Ganz besonders bevorzugt ist ein Behälter, der einen Polyvinylalkohol als Hauptbestandteil, aus dem der Behälter hergestellt ist, umfasst, oder er besteht im Wesentlichen aus einem Polyvinylalkohol.
Der Behälter, wie beispielsweise ein Beutel, kann in einer beliebigen Weise hergestellt worden sein. Es wurden sehr gute Ergebnisse mit einem extrudierten Behälter erhalten, wie beispielsweise einem extrusionsgeblasenen Beutel, und mit einem geformten Behälter, wie beispielsweise einem Beutel, der aus einem geformten Film hergestellt wurde.
Geeignete Behälter können in beliebiger Weise hergestellt sein und sind im Handel erhältlich, beispielsweise von Aquafilm Ltd., Hartelsbury, Großbritannien (beispielsweise L330^TM) oder Innopac, Winston-Salem, North-Carolina, U.S.A. (beispielsweise EF-220^TM).
Die Größe des Behälters kann in geeigneter Weise derart ausgewählt werden, ausgehend von der Initiatormenge, den dieser aufnehmen muss, allgemeinem Kenntnisstand und der in der vorliegenden Beschreibung und den Ansprüchen offenbarten Information.
Der Initiator ist eine Verbindung, die dazu in der Lage ist, eine Polymerisierungsreaktion auszulösen, insbesondere eine Verbindung, die unter Reaktionsbedingungen mindestens ein Radikal bildet und somit eine Polymerisierung starten kann, wie beispielsweise der Polymerisierung eines Monomers, das mindestens eine Vinylgruppe aufweist.
Der Azo-Initiator ist eine Azo-Verbindung, umfassend einen -N=N-Teil. Vorzugsweise ist die Verbindung eine organische Verbindung.
Die Verbindung zersetzt sich üblicherweise nach Auflösung in einem Polymerisierungssystem, beispielsweise durch Zufuhr von Wärme – üblicherweise unter der Bildung von Stickstoff und zwei freien Radikalen. Die freien Radikale sind dazu in der Lage, als ein Initiator für eine radikalische Polymerisierung, wie beispielsweise einer Vinylpolymerisierung, zu wirken.
Vorzugsweise wird die Azo-Verbindung durch die Formel I wiedergegeben. (R¹R²YC)-N=N-(CZR³R⁴).(2/n)HX^n– Formel Iworin
R¹, R², R³ und R⁴ jeweils das gleiche oder eine unterschiedliche, gegebenenfalls substituierte Alkyl- oder Cycloalkylgruppe bedeuten, vorzugsweise ein C₁-C₆-Alkyl oder C₃-C₆-Cycloalkyl, noch bevorzugter Methyl oder Ethyl;
Y und Z stehen jeweils für die gleiche oder eine unterschiedliche Gruppe, wiedergegeben durch die Formel
worin R⁵ ein Wasserstoffatom ist oder eine gegebenenfalls substituierte Alkyl-, Allyl- oder Phenyl-Gruppe, wobei im Falle eines Alkyls oder Allyls das Alkyl oder Allyl jeweils vorzugsweise C₁-C₆ ist und wobei im Falle eines Phenyls die Phenylgruppe vorzugsweise Tolyl, Xylyl oder Cumyl ist,
wobei R⁶ für Wasserstoff steht oder eine gegebenenfalls substituierte Alkyl- oder Cycloalkyl-Gruppe, vorzugsweise Wasserstoff oder C₁-C₆-Alkyl oder C₃-C₆-Cycloalkyl,
wobei R⁷ eine gegebenenfalls substituierte Alkylengruppe ist, vorzugsweise C₁-C₆-Alkylen, noch bevorzugter mit eins bis drei Kohlenstoffatomen, darüber hinaus noch bevorzugter mit eins bis drei Hydroxylgruppen,
wobei R⁸ ein Wasserstoffatom ist oder eine Hydroxyalkylgruppe, vorzugsweise ein Wasserstoffatom oder eine C₁-C₆-Hydroxyalkylgruppe,
und X ist ein Anion, n steht für die Valenz, vorzugsweise ein einwertiges Anion (n = 1), noch bevorzugter Chlorid, Bromid oder Acetat.
Sehr gute Ergebnisse wurden mit einer Verbindung erhalten, die der Formel I entsprach, wobei Y und Z jeweils durch die Formel II wiedergegeben werden, insbesondere wobei R¹ bis R⁴ jeweils unabhängig voneinander Methyl oder Ethyl sind und wobei R⁵ und R⁶ Wasserstoff oder Methyl sind.
Von diesen Verbindungen wird ein Salz von 2,2'-Azobis(2-amidinopropan), insbesondere ein Dihydrochloridsalz (Formel IV), ganz besonders bevorzugt.
Sehr gute Ergebnisse wurden mit einer Verbindung erhalten, die der Formel I entsprach, wobei Y und Z jeweils durch die Formel III wiedergegeben werden, wobei R¹ bis R⁴ jeweils unabhängig voneinander Methyl oder Ethyl sind, wobei R⁷ eine Ethylgruppe und R⁸ vorzugsweise ein Wasserstoffatom oder Methyl ist.
Von diesen Verbindungen wird ein Salz von 2,2'-Azobis[2-(2-imidazolin-2-yl)-propan], insbesondere ein Dihydrochloridsalz (Formel V) ganz besonders bevorzugt.
Andere geeignete Azo-Initiatoren schließen Azo-Verbindungen ein, die durch die folgende Formel wiedergegeben werden [O-(C=O)-A-(CR⁹(CN))-N=N-(CR¹⁰(CN))-B-(C=O)-O]^2–.(2/n)Yⁿ Formel VI worin A und B ein gleiches oder ein unterschiedliches, nicht-substituiertes oder substituiertes Alkylen darstellen, vorzugsweise mit eins bis sechs Kohlenstoffatomen, und
R⁹ und R¹⁰ stehen jeweils für eine gleiche oder unterschiedliche, gegebenenfalls substituierte Alkylgruppe, vorzugsweise mit eins bis sechs Kohlenstoffatomen.
Y ist ein einwertiges oder zweiwertiges Kation, und n steht für die Valenz von Y;
wobei Y vorzugsweise ein Alkalimetall ist – insbesondere Natrium oder Kalium-, ein Erdalkalimetall – insbesondere Magnesium, Calcium oder Barium-, oder Ammonium und bevorzugter Natrium oder Kalium.
Aus praktischen Gründen, beispielsweise wie bei den Formeln I oder VI gezeigt, ist der Azo-Initiator vorzugsweise symmetrisch, d.h. die Gruppen zu jeder Seite des -N=N- sind vorzugsweise identisch (in den genannten Formeln: R¹=R³, R²=R⁴, Y=Z, entsprechend R⁹=R¹⁰ und A=B).
Die Substituenten für die gegebenenfalls substituierten Kohlenwasserstoffgruppen bei den vorstehenden Formeln können aus der Gruppe ausgewählt sein, die besteht aus Halogenatomen, Hydroxyl und dergleichen. Vorzugsweise ist zumindest die Mehrzahl der gegebenenfalls vorhandenen Substituenten Hydroxyl.
Sehr gute Ergebnisse wurden erhalten mit einem Initiator, bei dem im Wesentlichen alle der gegebenenfalls substituierten Kohlenwasserstoffgruppen nicht substituiert waren.
Der Initiator in dem Behälter, beispielsweise einem Beutel, ist üblicherweise ein Feststoff und vorzugsweise hat er Partikelform. Es kann als Pulver, Kristalle, Körnchen vorliegen oder es kann eine Mischung aus beliebigen derselben sein. Die Teilchen können relativ klein sein, d.h. mit einer Zahlenmittel-Partikelgröße von bis zu etwa 1,5 mm, insbesondere von bis zu etwa 1 mm – oder relativ groß, beispielsweise mit einer Zahlenmittel-Partikelgröße von größer als 1 mm, insbesondere mehr als etwa 1,5 mm bis zu 5 mm oder darüber.
Die Initiatorpartikel können eine beliebige Gestalt haben, wie beispielsweise beschrieben in EP-A-0 689 098 oder dem darin beschriebenen Stand der Technik. Keine besondere Aufmerksamkeit ist erforderlich, um sicher zu stellen, dass die Teilchen in besonderem Maße kugelförmig sind, um zu vermeiden, dass in die Umwelt Staub ausgesetzt wird. In dieser Hinsicht liegt ein weiterer Vorteil der Erfindung darin, dass die geometrischen Eigenschaften und die Bruchfestigkeit der Form, in der der Initiator in dem Behälter zu Anfang vorliegt, nicht besonders wichtig sind, um erfolgreich das Aussetzen mit Staub zu vermeiden.
Aus praktischen Gründen wird der Initiator in dem Behälter vorzugsweise in der Form eines Initiators bereitgestellt, der nach dessen Herstellung (und Trocknung) üblicherweise die Form eines kristallinen Materials, umfassend mikrokristalline Partikelchen und makrokristalline Partikelchen, aufweist.
Der den Initiator umfassende Behälter kann in beliebiger Weise verschlossen oder versiegelt sein mit einem Siegel, einem Verschluss oder mittels Wärmeversiegelung. Ganz besonders brauchbar ist unter anderem das Einpacken mit einer wasserlöslichen Versiegelung, beispielsweise einem wasserlöslichen Band oder ein Packband, eine Versiegelung, die durch Verkleben mit einem wasserlöslichen Klebemittel gebildet wird, oder eine Versiegelung, die durch Wärmeversiegelung gebildet wird. Sehr gute Ergebnisse wurden erhalten mit einer wasserlöslichen Verpackung, beispielsweise einem Band. Hierzu wurde festgestellt, dass es sich um eine leichte und zufriedenstellende Art der Versiegelung des Behälters, insbesondere eines Beutels, handelt. Darüber hinaus kann das Einpacken eingesetzt werden, ohne dass irgendeine weitere Behandlung notwendig ist, die zu weiteren physiko-chemischen Veränderungen in dem Material führen kann, beispielsweise die unerwünschte Bildung von unlöslichen Teilchen in dem Verpackungsmaterial oder dem Behältermaterial. Ganz besonders brauchbar ist eine Versiegelung aus einem wasserlöslichen Polyvinylalkohol.
Der Behälter mit dem Initiator kann alleine oder zusammen mit einem oder mehreren anderen Behältern in einem Außenbehälter verpackt sein, wie beispielsweise einem Polymerbeutel, beispielsweise ein Polyethylenbeutel oder dergleichen.
Vorzugsweise wird der Außenbehälter mit einer Kennzeichnung versehen, die die spezifische Menge des darin enthaltenen Initiators angibt und bevorzugter mit einem Analysezertifikat.
Die Initiatormenge in dem Behälter kann in weiten Grenzen variiert werden. Aus Handhabbarkeitsgründen wird es bevorzugt, dass der Behälter 1 g bis 25 kg hält, vorzugsweise 100 g bis 10 kg, noch bevorzugter 500 g bis 5 kg des Initiators. Vor zugsweise ist der Initiator in einer abgemessenen Menge unter Angabe einer Toleranz vorhanden. Die Toleranz wird vorzugsweise durch den Endverbraucher angegeben und diese hängt von dem Polymerisierungssystem ab.
Üblicherweise ist der Initiator der in dem Behälter aufgenommene Hauptbestandteil. Vorzugsweise stellt der Initiator etwa 75 Gew.-% bis 100 Gew.-% des Behälterinhalts bereit, noch bevorzugter 90–99,9 Gew.-% des Behälterinhalts, darüber hinaus noch bevorzugter etwa 95–99 Gew.-% des Behälterinhalts.
Gegebenenfalls umfasst das System einen oder mehrere Additive, die üblicherweise wasserlöslich sind. Bevorzugte Beispiele dieser Additive umfassen Antischaummittel und Verdünnungsmaterialien.
Die Antischaummittel können vorhanden sein, um das Schäumen während der Auflösung des Polymerisierungsinitiatorsystems zu unterdrücken. Geeignete Antischaummittel sind im Stand der Technik bekannt und umfassen beispielsweise Foam-Stopper^TM (Harlow chemicals).
Das Polymerisierungsinitiatorsystem kann ein Verdünnungsmaterial umfassen. Dies ist üblicherweise ein billiges Material, das nicht die Polymerisierung in nicht akzeptabler Weise beeinträchtigt. Es kann sich beispielsweise um eine Material handeln, das bei der Herstellung des Initiators eingesetzt wurde, beispielsweise Ammoniumchlorid.
Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines Polymers, wobei ein Initiator in einem Behälter einem Polymerisierungssystem – vorzugsweise eine Flüssigkeit wie beispielsweise eine Emulsion – zugegeben wird und der Initiator und Behälter sich in dem Polymerisierungssystem auflösen.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung eines Polymers umfasst üblicherweise

– Hinzugabe eines Behälters, der in einer Flüssigkeit, in der die Polymerisierung ausgeführt werden soll, löslich ist, wobei der Behälter einen Initiator, insbesondere einen Azo-Initiator umfasst,
– Auflösen des Behälters und des Initiators,
– Vermischung der Flüssigkeit mit mindestens einer zu polymerisierenden (beispielsweise einem Monomer) Verbindung und gegebenenfalls weitere Bestandteile für die Ausführung der Polymerisierung, und
– Polymerisierung des Monomers.

Im Prinzip kann die Zugabe des Behälters vor, während oder nach der Zugabe beliebiger anderer Bestandteile für die Polymerisierung zu der Flüssigkeit ausgeführt werden. Es wird jedoch vorgezogen, zunächst mindestens das oder die Monomer(en) der Flüssigkeit zuzugeben und, soweit diese zum Einsatz kommen, der Emulgator/die Emulgatoren vor Zugabe des Behälter. Noch bevorzugter wird der Behälter zugegeben, nachdem im Wesentlichen alle anderen Bestandteile der Flüssigkeit zugegeben wurden.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren ist sehr geeignet für die Lösungs- oder Emulsions-Polymerisierung.
Sehr gute Ergebnisse wurden erhalten mit einem Verfahren, bei dem die Flüssigkeit Wasser oder ein wässriges Medium umfasst, insbesondere in einer Emulsionspolymerisierung als die Phase, in der Emulgator/die Emulgatoren und das Monomer/die Monomeren dispergiert sind.
Im Prinzip kann eine erfindungsgemäßes Verfahren ein beliebiges Polymerisierungsverfahren sein, bei dem ein Initiator diese initiiert, inbesondere eine beliebige Radikalpolymerisierungsreaktion wie beispielsweise einer Radikalpolymerisierung in einer wässrigen Emulsion.
Geeignete Reaktionsbedingungen sind allgemein im Stand der Technik bekannt und werden umfassend erläutert in beispielsweise Handelsbroschüren bezüglich der Initiatoren, wissenschaftlichen Veröffentlichungen und der Patentliteratur.
Für die vorliegende Erfindung wurde festgestellt, dass sie in besonderer Weise geeignet ist, mindestens ein Monomer zu polymerisieren, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Acrylsäure, Acrylamid, Acrylestern (beispielsweise Ethylacrylat), Vinylacetat, Acetonitril und Styren. Sehr gute Ergebnisse wurden erhalten mit der Polymerisierung von Acrylsäure und/oder Acrylamid.
Es wurde weiterhin festgestellt, dass die vorliegende Erfindung sehr geeignet ist bei einer Anwendung, die ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus wässriger Polymerisierung von Acrylamid zur Verwendung als Flockungsmittel, der Copolymerisierung von Acrylamid mit Acrylsäure, der Herstellung von kationischen Polymeren, der Herstellung von Polymeremulsionen und der Herstellung von festen anionischen Acrylpolymeren.
Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin die Verwendung eines Polymerisierungsinitiatorsystems als Initiator einer Polymerisierungsreaktion, insbesondere einer Emulsionspolymerisierungsreaktion.
Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin die Verwendung eines Polymerisierungsinitiatorsystems zur Verminderung der Staubbildung beim Eintrag eines Initiators in ein Polymerisierungssystem.
Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin die Verwendung eines Polymerisierungsinitiatorsystems zur Verminderung von Gesundheitsrisiken.
Die vorliegende Erfindung betrifft darüber hinaus ein Verfahren zur Herstellung eines Polymerisierungsinitiatorssystems wie in der vorliegenden Beschreibung und den Ansprüchen definiert, wobei der Initiator und gegebenenfalls Additive in einen Behälter eingebracht werden, gefolgt von einer Versiegelung des Behälters.
Die Initiatormenge und gegebenenfalls diejenige der Additive wird üblicherweise von den Kunden angegeben (wie beispielsweise dem Hersteller des mit Hilfe des Systems herzustellenden Polymers). Folglich ist es ein erfindungsgemäßer Aspekt, ein angepasstes Initiatorabgabesystem bereitzustellen.
Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Handhabung eines Polymerisierungsinitiatorsystems, wie in der vorliegenden Beschreibung und den Ansprüchen beschrieben, wobei das System von einer Polymerisierungsinitiatorsystemherstellungsstelle zu einer Polymerherstellungsstelle transferiert wird und integral in einen Polymerisationsreaktor eingeführt wird. Das System verbleibt vorzugsweise während des gesamten Transfers geschlossen.
Die Erfindung wird nun durch die folgenden Beispiele näher erläutert.
Beispiel 1
Ein 12" × 10" PVA-Beutel (L330^TM Aquafilm Ltd.) wurde mit 2,2'-Azobis(2-amidinopropan)dihydrochlorid befüllt (V-50^TM Wako Chemicals, GmbH, Neuss, Deutschland) und durch Einpacken mit einem wasserlöslichen Polyvinylalkoholband um die Öffnung herum versiegelt. Das Gewicht des PVA-Beutels (das ist der PVA-Gehalt) war etwa 0,4 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Initiators.
Es wurde eine Polymerisierungsmischung durch Zugabe einer Acrylamid/Acrylsäure-Mischung (90:10 Mol auf Mol) zu Wasser (in Abwesenheit eines Emulgators) auf eine Endkonzentration von 5 Gew.-% Monomer pro kg Wasser hergestellt und der Beutel mit dem Initiator wurde zugegeben. Die Wassermenge in der Mischung war ausreichend, um eine Initiatorkonzentration nach Auflösung des Beutels und des Initiators von 0,05 Gew.-% zu erhalten. In dem erhaltenen Acrylamid/Acrylsäure-Polymer wurde ein PVA-Gehalt von nur wenigen ppm festgestellt.

Claims

Polymerisierungsinitiatorsystem, umfassend einen wasserlöslichen Behälter und einen wasserlöslichen Azo-Initiator innerhalb des Behälters.
Polymerisierungsinitiatorsystem gemäß Anspruch 1, wobei der wasserlösliche Behälter ein Beutel ist.
Polymerisierungsinitiatorsystem gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der Behälter aus einem wasserlöslichen Polymer besteht.
Polymerisierungsinitiatorsystem gemäß Anspruch 3, wobei das wasserlösliche Polymer ein wasserlösliches Cellulosepolymer oder Polyvinylalkohol ist.
Polymerisierungsinitiatorsystem gemäß Anspruch 3 oder 4, wobei der Behälter ein extrudierter Behälter ist.
Polymerisierungsinitiatorsystem gemäß irgendeinem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Azo-Initiator ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Verbindungen, wiedergegeben durch die Formel (R¹R²YC)-N=N-(CZR³R⁴).(2/n)HX^n– Formel Iwobei R¹, R², R³ und R⁴ jeweils die gleiche oder eine unterschiedliche Alkylgruppe oder Cycloalkylgruppe darstellen, Y und Z jeweils die gleiche oder verschiedene Gruppe darstellen, wiedergegeben durch die Formel

R⁵ ist ein Wasserstoffatom oder eine gegebenenfalls substituierte Alkyl-, Allyl- oder Phenylgruppe, R⁶ ist ein Wasserstoffatom oder eine gegebenenfalls substituierte Alkyl- oder Phenylgruppe, R⁷ ist eine gegebenenfalls substituierte Alkylengruppe, R⁸ ist ein Wasserstoffatom oder eine Hydroxyalkylgruppe, X ist ein Anion, wobei n für dessen Wertigkeit steht, und X ist vorzugsweise ein einwertiges Anion, bevorzugter Chlorid, Bromid oder Acetat.
Polymerisierungsinitiatorsystem gemäß Anspruch 6, wobei der Azo-Initiator 2,2'-Azobis(2-amidinopropan), 2,2'-Azobis[2-(2-imidazolin-2-yl)propan] oder ein Salz davon ist.
Polymerisierungsinitiatorsystem gemäß irgendeinem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Menge an Azo-Initiator in dem Behälter in einem Bereich von 1 g bis 25 kg ist, vorzugsweise von 100g bis 10 kg.
Polymerisierungsinitiatorsystem gemäß irgendeinem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Behälter mindestens eine Komponente aufweist, die ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Anti-Schaumbildnern und Verdünnungsmaterialien.