DE2121393B2 - Vinylchloridpolymerisate und Verfahren zu ihrer Herstellung - Google Patents
Vinylchloridpolymerisate und Verfahren zu ihrer HerstellungInfo
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Description
durchfüiirt und dem Polymerisatioiissystem nach Erreichen
eines Monomerumsatzes von mindestens 50%
Bisphenol A, Hydrochinon oder ein Sulfoxylat eines Formaldehydkondensats in einer Menge von 0,005 bis
0,05 Gewichtsprozent, bezogen auf Monomeres, zusetzt
Es hat sich gezeigt, daß ausschließlich bei Verwendung
der Ölsäure-Sorbitpartialester, wie Sorbitmonooleat,
-trioleat oder -sesquioleat, ausgezeichnete Ergebnisse erzielt werden können. So ist z. B. Sorbitmonolaurat
(siehe Vergleichsversuch N) ungeeignet Die Ölsäure-Sorbitpartialester leiten sich vom Sorbit
oder dessen Anhydrid (Sorbitan) ab und werden vorzugsweise in einer Menge von 0,01 bis 03 Gewichtsprozent,
bezogen auf Monomeres, verwendet Beträgt die Konzentration weniger als 0,01 Gewichtsprozent, so
ist der erzielte Effekt gering, und bei Konzentrationen von Ober 0,5 Gewichtsprozent wird die Polymerisationsgeschwindigkeit
erheblich vermindert
Die erfindungsgemäß verwendeten Ölsäure-Sorbitpartialester entfalten ihre größte Wirksamkeit in Gegenwart
des höheren Fettalkohols und des organischen Reduktionsmittels. Hierbei ist jedoch zu beachten, daß
das organische Reduktionsmittel als Polymerisationsinhibitor wirkt und deshalb erst zu einem späteren Poiymerisationszeitpunkt
zugegeben wird, nämlich dann, wenn der Umsatz mindestens 50% erreicht hat Vorzugsweise
gibt man das organische Reduktionsmittel dem Polymerisationssystem nach beendeter Polymerisation
zu.
Geeignete höhere Fettalkohole mit 8 bis 18 C-Atomen sind z. B. Octanol, Decanol, Lauryl-, Myristyl-,
Cetyl- oder Stearylalkohol. Der Alkohol wird im allgemeinen in einer Menge von 0,03 bis 0,5 Gewichtsprozent,
vorzugsweise 0,03 bis 0,2 Gewichtsprozent, insbesondere 0,03 bis 0,1 Gewichtsprozent, jeweils bezogen
auf Monomeres, verwendet. Eine Alkoholkonzentration unterhalb von 0,03% verursacht nur einen
sehr geringen Effekt, und bei Konzentrationen von über 0,5% wird in vielen Fällen keine weitere entsprechende
Verbesserung der Polymerisateigenschaften erreicht.
Unter den Begriff »Sulfoxylate von Formaldehydkondensaten« fallen u.a. auch die Reaktionsprodukte
der Sulfoxysäure bzw. deren Salze, z. B. Alkalisalze, mit Formaldehyd. Das Reduktionsmittel wird in einer
Menge von 0,005 bis 0,05 Gewichtsprozent, bezogen auf Monomeres, verwendet Bei Konzentrationen von über
0,1 Gewichtsprozent kann die Thermostabilität der Vinylchloridpolymerisate nachteilig beeinflußt werden.
Spezielle Beispiele für Dialkylperoxydicarbonate sind Diisobutyl-, Diisopropyl-, Di-(2-äthylhexyl)-, Dicyclohexyl-
oder Bis-iM-tert-butylcyclohexylJ-peroxydicarbonat.
Zusätzlich zu den vorgenannten, hochaktiven Initiatoren können für die Suspensionspolymerisation
von Vinylchlorid übliche Initiatoren, wie Lauroylperoxid, Benzoylperoxid oder Azo-bis-isobutyronitril verwendet
werden. Die Initiatormenge beträgt nach Maßgabe des gewünschten Polymerisats und der Polymerisationsbedingungen
vorzugsweise höchstens 0,2 Gewichtsprozent, insbesondere höchstens 0,1 Gewichtsprozent,
jeweils bezogen auf Monomeres.
Geeignete Schutzkolloide sind z. B. Polyvinylalkohol, partiell verseiftes Polyvinylacetat mit einem Verseifungsgrad
von mindestens 70%, Polyvinylmethyläther, wasserlösliche Copolymerisate von Polyvinylmethyläther,
Copolymerisate von Maleinsäureanhydrid mit Vinylacetat oder Styrol, partiell verseifte Polyacrylsäureester,
Celluloseäther, wie Methyl-, Hydroxyäthyl-, Hydroxypropylmethyl- oder Carboxymethylcellulose,
Gelatine, Stärke oder Gummi arabicum. Das Schutzkolloid wird vorzugsweise in einer Menge von 0,01 bis
04 Gewichtsprozent bezogen auf Monomeres, verwendet
Als Initiator, Schutzkolioid, Fettalkohol, Ölsäure-Sorbitpartialester
und Reduktionsmittel können jeweils une repräsentative Verbindung oder jeweils Gemische
aus mehreren der vorgenannten Verbindungen verwendet werden. Darüber hinaus können zur Regelung
ίο des Molekulargewichts der Vinylchloridpolymerisate
verschiedene organische Lösungsmittel verwendet werden.
Für die Copolymerisation des Vinylchlorids geeignete Comonomere sind z. B. Vinylester, Vinyläther, Acrylsäurealkylester,
Methacrylsäurealkylester, Maleinsäureanhydrid, Alkylester der Malein- oder Fumarsäuren,
Itaconsäurealkylester, aromatische Vinylverbindungen, Vinylidenhalogenide, Vinylhalogenide mit Ausnahme
von Vinylchlorid oder «-Olefine mit bis zu 4 C-Atomen.
Das Verfahren der Erfindung wird vorzugsweise bei Temperaturen, die für die Suspensionspolymerisation
von Vinylchlorid üblich sind, z. B. 30 bis 700C, durchgeführt
Die Polymerisation kann jedoch auch bei Temperaturen von unter 300C vorgenommen werden.
In diesem Fall wird gleichzeitig ein besonderer Initiator,
wie Trialkylbor oder ein Alkohol, wie Methanol oder Äthanol, verwendet
Die Beispiele erläutern die Erfindung.
Die erfindungsgemäß hergestellten Vinylchloridpoly-Ji) merisate werden nach folgenden Vorschriften geprüft:
Die erfindungsgemäß hergestellten Vinylchloridpoly-Ji) merisate werden nach folgenden Vorschriften geprüft:
t. Weichmacheradsorption
Das Vinylchloridpolymerisat wird mit der zweifachen
Menge Di-(2-äthylhexyl)-phthalat (DOP) versetzt. Das
iri Gemisch wird eine Stunde bei Raumtemperatur stehengelassen
und dann in einem Zentrifugengefäß, das teilweise mit Glaswolle gefüllt ist, eine Stunde bei
3000 U/min zentrifugiert. Hierbei läuft das DOP ab, das Vinylchloridpolymerisat wird anschließend gewogen.
Die adsorbierte DOP-Menge (in %) ergibt sich aus dem Vinylchloridpolymerisatgewicht vor und nach erfolgter
DOP-Adsorption. 2 Färbung
100 Teile Vinylchloridpolymerisat werden mit 50 41J Teilen DOP, 1 Teil Dibutylzinndilaurat und 0,5 Teilen
Cadmiumstearat 30 Minuten bei 1000C vermischt. Dieses Gemisch wird unter Verwendung eines Extruders
mit einem Innendurchmesser von 20 mm bei einer Zylindertemperatur von 1600C und einer Düsentemperatur
von 195°C zu einem Rechteckprofil mit dem Querschnitt 5x10 mm verpreßt. An diesem Prüfmuster
wird die Färbung des Vinylchloridpolymerisats mit dem bloßen Auge bestimmt und mit Zahlen von 0 bis 5 bewertet,
wobei 0 die beste Bewertung und 5 die schlech-T) teste Bewertung bedeuten.
3. Thermostabilität
100 Teile Vinylchloridpolymerisat werden mit 2,5 Teilen Dibutylzinnmaleat und 0,5 Teilen Stearinsäure in
bo 10 Minuten auf einem Walzenstuhl bei 1700C zu einer
0,7 mm dicken Folie verarbeitet. Diese Folie wird in einen Umluftofen von 1850C gehängt. Die Zeit (in min)
bis zum Schwarzwerden der Folie dient als Maß für die Thermostabilität des Vinylchloridpolymerisats.
4. Fischaugen-Effekt
100 Teile des Vinylchloridpolymerisats werden mit 50
Teilen DOP, 2,0 Teilen Dibutylzinndilaurat, 0,8 Teilen
Cetylalkohol, 0,1 Teil Bariumstearat, 0,1 Teil Cadmiumstearat
0,5 Teilen Titandioxid und 0,1 Teil Ruß 7 Minuten auf einem Walzenstuhl von 1500C zu einer 0,2 mm
dicken Folie verarbeitet Die Folie wird mit Licht durchstrahlt und die Anzahl der mit bloßem Auge beobachteten
Fischaugen pro 100 cm2 der Folie wird als Fischaugen-Wert
angegeben.
Vergleichsversuche A bis L
Ein lOOO Liter fassender Edelstahlpolymerisationskessel
wird mit 500 Liter Wasser, 200 g Polyvinylacetat (Verseifungsgrad 81 Molprozent, Durchschnittspolymerisationsgrad
1820), den in Tabelle I angegebenen
Mengen an Cetylalkohol und Sorbitmonooleat sowie
250 kg Vinylchlorid beschickt Nach Zugabe von 37,5 g Diisopropylperoxydicarbonat wird 10 Stunden bei 57°C
polymerisiert Nach Entfernen von nicht umgesetztem Vinylchlorid wird der Polymerisationsansatz 15 Minuten
mit den in Tabelle 1 angegebenen Mengen Bisphenol A in Form einer methanolischen Lösung gerührt
Anschließend wird das Polymerisat entwässert und getrocknet Die Polymerisateigenschaften sind
ebenfalls in Tabelle I zusammengestellt In der Tabelle I bedeuten die Prozentangaben für Cerylalkohol, Sorbitmonooleat
und Bisphenol A jeweils Gewichtsprozent, bezogen auf Vinylchlorid.
Vergleichsversuch | B | C | D | E | F | G | H | I | J | K | L | |
A | 0,01 | 0,2 | 1,5 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0,2 | 0,2 | 0 | 0,2 | |
Cetylalkohol (%) | 0 | 0 | 0 | 0 | 0,003 | 0,05 | 1,0 | 0 | 0,05 | 0 | 0,05 | 0,05 |
Sorbitmonooleat (%) | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0,02 | 0 | 0,02 | 0,02 | 0?i |
Bisphenol A (%) | 0 | |||||||||||
Korngrößen | ||||||||||||
verteilung (%) | 89,2 | 90,3 | 86,3 | 91,5 | 92,0 | 43,5 | 88,5 | 97,8 | 90,3 | 92,0 | 97,8 | |
<250μ | 88,5 | 40,5 | 43,5 | 35,5 | 45,3 | 50,1 | 21,0 | 38,3 | 49,9 | 43,5 | 50,1 | 49,9 |
< 149 μ | 38,3 | 2,9 | 4,5 | 4,0 | 5,0 | 5,9 | 2,3 | 3,6 | 4,0 | 4,5 | 5,9 | 4,0 |
<74μ | 3,6 | 16,3 | 16,5 | 15,9 | 17,8 | 28,9 | - | 17,5 | 30,5 | 16,5 | 28,9 | 30,5 |
DOP-Adsorption (%) | 17,5 | 140 | 110 | 200 | 120 | 43 | - | 120 | 130 | 110 | 43 | 30 |
Fischaugenwert | 120 | 4 | 4 | 3 | 4 | 4 | - | 4 | 3 | 2 | 3 | 1 |
Färbung | 4 | 90 | 90 | 90 | 80 | 80 | _ | 80 | 90 | 80 | 80 | 60 |
Thermostabilität (min) | 80 |
Beispiele 1 bis 8
Ein 1000 Liter fassender Edelstahlpolymerisationskessel wird mit 500 Liter Wasser, 200 g Polyvinylacetat
(Verseifungsgrad 81 Molprozent, Durchschnittspolymerisationsgrad 1820), den in Tabelle II angegebenen
Mengen an Cetylalkohol und Sorbitmonoleat sowie 250 kg Vinylchlorid beschickt. Nach Zugabe von 37,5 g
Diisopropylperoxydicarbonat wird 10 Stunden bei 57°C polymerisiert. Nach Entfernen von nicht umgesetztem
Vinylchlorid wird der Polymerisationsansatz 15 Minuten mit den in Tabelle II angegebenen Mengen Bisphenol
A gerührt. Anschließend wird das Polyvinylchlorid entwässert und getrocknet. Die Polymerisateigenschaften
sind ebenfalls in Tabelle II zusammengestellt. Die Prozentangaben für Cetylalkohol, Sorbitmonooleat und
Bisphenol A bedeuten jeweils Gewichtsprozent, bezogen auf Vinylchlorid.
Tabelle II | Beispiel-Nr. 1 2 |
0,2 0,1 0,02 |
3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
0,2 0,05 0,02 |
99,5 50,1 1,8 |
0,05 0,05 0,03 |
0,05 0,1 0,03 |
0,1 0,05 0,01 |
0,1 0,05 0,04 |
0,5 0,2 0,01 |
0,1 0,2 0,01 |
|
Cetylalkohol (%) Sorbitmonooleat (%) Bisphenol A (%) |
97,8 49,9 4,0 |
33,4 | 96,5 40,8 3,9 |
98,0 47,5 2,9 |
97,0 40,3 3,5 |
97,0 40,3 3,5 |
99,9 58,8 3,0 |
99,8 60,1 2,9 |
Korngrößenverteilung (%) < 250 μ. <149μ <74μ |
30,5 | 12 | 29,5 | 32,3 | 30,3 | 30,3 | 40,0 | 36,8 |
DOP-Adsorption (%) | 30 | 0 | 23 | 20 | 13 | 13 | 9 | 25 |
Fischaugenwert | 1 | 100 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 |
Färbung | 100 | 100 | 90 | 100 | 90 | 100 | 100 | |
Thermostabilität (min) | ||||||||
7 8
Beispiele 9 bis 11 und Vergleichsversuch M
Beispiel 1 wird unter Verwendung der in Tabelle III angegebenen Fcttalkohole anstelle von Cetylalkohol wiederholt.
Die Ergebnisse sind in Tabelle III zusammengestellt.
Beispiel Nr. 9 |
10 | Π | Vergleichs versuch M |
Alkohol Octanol |
Decanol | Myristyl- alkohol |
n-Butanol |
96,9 50,3 4,0 |
98,8 51,0 2,5 |
96,8 46,5 3,0 |
80,5 60,3 12,1 |
35,6 | 30,1 | 31,5 | 20,3 |
25 | 15 | 30 | 250 |
1 | 0 | 1 | 5 |
90 | 100 | 100 | 80 |
Korngrößenverteilung (%)
< 250 [>.
<149μ
< 250 [>.
<149μ
<74μ
DOP-Adsorption (%)
Fischaugenwert
Färbung
Thermostabilität (min)
Fischaugenwert
Färbung
Thermostabilität (min)
Aus Tabelle III geht hervor, daß die Verwendung von
n-Butanol keine Verbesserung der Korngrößenverteilung und der Thermostabilität ergibt. Darüber hinaus
sind die Werte für die DOP-Adsorption und die Färbung des Polyvinylchlorids sogar schlechter als diejenigen
Werte, die bei Abwesenheit von Cetylalkohol erhalten werden.
Beispiel 12
und Vergleichsvcrsuch N
Beispiel ! wird unter Verwendung der in Tabelle IV aufgeführten Ölsäure-Sorbitpartialestcr anstelle von
Sorbitmonooleai wiederholt. Die Ergebnisse sind in Tabelle IV zusammengestellt.
Polymerisatfarbe ist mit Sorbitmonolaurat nicht
möglich.
Beispielen und 14
Beispiel 1 wird unter Verwendung von 0,01% Hydrochinon oder 0,01% Natriumformaldehydsulfoxylat
anstelle von 0,02% Bisphenol A wiederholt. Die Ergebnisse sind in Tabelle V zusammengestellt.
Beispiel Nr.
13 14
13 14
Beispiel 12 Vergleichsversuch N
Sorbitpartialester Sorbit- Sorbit-
trioleat monolaurat
Korngrößenverteilung (%)
<250u 99,0 51,9
< 149 !χ 35.5 23,5
<74μ 1,7 10,0
DOP-Adsorption (%) 29,7 26,5
Färbung 0 3
Thermostabilität (min) >100 80
Tabelle IV zeigt, daß man bei Verwendung von Sorbitmonolaurat
ein Polyvinylchlorid mit außergewöhnlicher Korngrößenverteilung erhält, das einen hohen
Feinkornanteil aufweist Auch eine Verbesserung der Reduktionsmittel
Färbung
Thermostabilität (min)
Thermostabilität (min)
Hydro- Natriumchinon formaldehydsulfoxylat
100
I
100
100
Zu Vergleichszwecken wird die Polymerisation mit jeweils 0,01% Eisen(II)-SuIfat oder Oxalsäure als Reduktionsmittel
wiederholt. Im ersten Fall erhält man beim Trocknen ein gelbgefärbtes und im zweiten Fall
ein blaßrotgefärbtes Polyvinylchlorid.
Beispiele 15 und 16
und Vergleichsversuch O
und Vergleichsversuch O
Beispiel 1 wird wiederholt, jedoch wird das Bisphenol
A im Verlauf der Polymerisation zugegeben. Die Ergebnisse sind in Tabelle Vl zusammengestellt
10
15
16
Vergleichsversuch O
Zeitdauer (Std.) vom Beginn der Polymerisation
bis zur Bisphenol A-Zugabe
bis zur Bisphenol A-Zugabe
Umsatz (%) bei der Bisphenol A-Zugabe
Gesamtpolymerisationszeit (Std.)
Gesamtpolymerisationszeit (Std.)
Korngrößenverteilung (%)
<25Ομ
<!49μ
<74μ
Färbung
Thermostabilität (min)
Färbung
Thermostabilität (min)
7,5
55 11 |
73 10,3 |
41 nach 15 Std. abgebrochen |
98,5 46,6 3,9 |
99,0 51,1 3,5 |
75,9 43,6 4,2 |
0 | 0 | 0 |
90 | 100 | 70 |
Tabelle Vl zeigt, daß bei der Zugabe des Reduktionsmittels nach Erreichen eines Monomerumsatzes von
mindestens 50% keine wesentliche Polymerisationsverzögerung beobachtet wird und daß die Polymerisate
hervorragende Eigenschaften aufweisen. Im Gegensatz dazu wird bei früherer Zugabe des Reduktionsmittels
(Vergleichsversuch O) die Polymerisation beträchtlich verzögert. Selbst 15 Stunden nach Polymerisationsbeginn tritt kein Druckabfall im Polymerisationskessel
ein. Zu diesem Zeitpunkt beträgt der Monomerumsatz lediglich 70%. Darüber hinaus besitzt das so hergestellte
Polyvinylchlorid eine breitere Korngrößenverteilung mit höherem Feinkornanteil und eine geringere
Thermostabilität.
Tabelle VIIa angegebenen Initiatormengen versetzt und bei 57°C polymerisiert. Nach Beendigung der
Polymerisation wird der Polymerisationsansatz mit
21) einer Lösung von 50 g Bisphenol A in 2 Liter Methanol
verrührt. Anschließend wird das Polyvinylchlorid entwässert und getrocknet. Die Ergebnisse sind in Tabelle
VIIa zusammengestellt.
In den Vergleichsbeispielen P bis V werden Cetyl-
In den Vergleichsbeispielen P bis V werden Cetyl-
jo alkohol, Sorbitmonooleat und Bisphenol A weggelassen.
Die verwendeten Initiatormengen und die Ergebnisse sind in Tabelle VIIb zusammengestellt.
In den Tabellen VNa und VIIb bedeuten die Initiator-Prozentangaben
Gewichtsprozent, bezogen auf Vinyl-
r> chlorid. Es werden folgende Abkürzungen verwendet:
Beispiele 17 bis 23 und Vergleichsversuche P bisV In den Beispielen 17 bis 23 wird ein 1000 Liter fassen der Polymerisationskessel aus Edelstahl mit 500 Liter Wasser, 200 g partiell verseiftem Polyvinylacetat, 500 g Cetylalkohol, 75 g Sorbitmonooleat und 250 kg Vinyl chlorid beschickt Dieses Gemisch wird mit den in 45 |
Beispiel Nr. 17 |
OPP Di-(2-äthylhexyl)-peroxydicarbonat BPP Di-(sek.-butyl)-peroxydicarbonat HPP Dicyclohexylperoxydicarbonat BCP Bis-(tert--butylcyclohexyl)- peroxydicarbonat TMVN Azo-bis-2,4,4-trimethylvaleronitril MOVN Azo-bis-4-methoxy-2,4-dimethylvaleronitril ACSP Acetylcyclohexansulfonylperoxid DMVN Azo-bis-2,4-dimethylvaleronitril |
20 |
Tabelle VII a | OPP | BCP | |
0,015 | 18 19 | 0,025 | |
Initiator | 10,5 | BPP HPP | 11,0 |
Initiatormenge (%) | 99,1 45,5 2,5 |
0,015 0,02 | 99,0 44,5 3,5 |
Gesamtpolymerisationszeit (Std.) | 29,9 | 10,0 11,0 | 304 |
Korngrößenverteilung (%) <250μ <149μ <74μ |
40 | 96,8 98,8 50,3 40,6 3,0 4,0 |
20 |
DOP-Adsorption (%) | 0 | 30,0 31,1 | 1 |
Fischaugenwert | 100 | 35 35 | 90 |
Färbung | 1 1 | ||
Thermostabilität (min) | 100 ΊΟ0 | ||
21 21 393 | 22 | Q | U | 12 | R | 23 | 1 | S | I | |
11 | DMVN | BPP | DMVN | HPP | DMVN | Bl | BCP | I | ||
Tabelle Vila (Fortsetzung) | 0,015 | 0,015 | 0,015 | 0,02 | 0,015 | 1 | 0,025 | I | ||
Beispiel Nr. | 8,5 | 10,0 | 84 | 11,0 | 9,5 | I | 11,0 | |||
21 | + MOVN | 1 | ||||||||
Initiator | DMVN +TMVN | 98,9 | 70,6 | 86,9 | 0,015 | 66,9 | 98,0 | + ACSP El | 60,8 | |
Initiatormenge (%) | 0,015 0,015 | 49,1 | 37,8 | 40,1 | 40,8 | 50,0 | 0,015 I | 31,2 | ||
Gesamtpolymerisationszeit (Std.) | 9,0 | 2,9 | 5,0 | 3,0 | 2,0 | 2,0 | I | 4,3 | ||
Korngrößenverteilung (%) | 33,0 | 18,8 | 20,3 | 15,9 | 37,9 | Bl | 16,0 | |||
<250μ | 99,1 | 9 | 107 | 201 | 135 | 25 | I | 233 · | ||
< 149 μ | 46,0 | 0 | 4 | 4 | 4 | 0 | Bl | 4 | ||
<74μ | 3,8 | 100 | 80 | 90 | 80 | > 100 | I | 90 | ||
DOP-Adsorption (%) | 34,0 | 1 | ||||||||
Fischaugenwert | 15 | I | ||||||||
Färbung | 0 | I | ||||||||
Thermostabilität (min) | 100 | + MOVN | + ACSP | |||||||
Tabelle VIl b | 0,015 | 0,015 | ||||||||
Vergleichsversuche | ||||||||||
P | ||||||||||
Initiator | OPP | |||||||||
Initiatormenge (%) | 0,015 | |||||||||
Gesamtpolymerisationszeit (Std.) | 10,5 | |||||||||
Korngrößenverteilung (%) | ||||||||||
<250μ | 77,7 | |||||||||
< 149 μ | 39,8 | |||||||||
<74μ | 2,5 | |||||||||
DOP-Adsorption (%) | 18,0 | |||||||||
Fischaugenwert | 100 | |||||||||
Färbung | 3 | V | ||||||||
Thermostabilität (min) | 90 | DMVN | ||||||||
Tabelle VH b (Fortsetzung) | 0,015 | |||||||||
Vergleichsversuche | 94 | |||||||||
T | ||||||||||
Initiator | DMVN + TMVN | 60,0 | ||||||||
Initiatormenge (%) | 0,015 0,015 | 30,8 | ||||||||
Gesamtpolymerisationszeit (Std.) | 9,0 | 2,1 | ||||||||
Korngrößenverteilung (%) | 15,0 | |||||||||
<250μ | 80,3 | 193 | ||||||||
<149μ | 35,5 | 5 | ||||||||
<74μ | 2,5 | 70 | ||||||||
DOP-Adsorption (%) | 19^ | |||||||||
Fischaugenwert | 300 | |||||||||
Färbung | 4 | |||||||||
Thermostabilität (min) | 80 | |||||||||
Beispiele 24 bis 26
und Vergleichsversuche W bis Y
Ein 1000 Liter fassender Polymerisationskessel aus Edelstahl wird mit 500 Liter Wasser, 125 g Polyvinylacetat
(Verseifungsgrad 80 Molprozent, Durchschniltspolymcrisationsgrad
1820), 75 g Methylcellulosc (Viskosität
der 2prozentigen wäßrigen Lösung bei 20"C 45 cP), den in Tabelle VIII aufgeführten Mengen an
Cetylalkohol und Sorbitmonooleat und 225 kg Vinyl-
Tabcllc VIII
chlorid sowie 25 kg Vinylacetat beschickt. Dieses Gemisch
wird in Gegenwart von 62,5 g Azo-bis-2,4-dimelhylvaleronitril bei 580C polymerisiert. 11 Stunden
nach Polymerisationsbeginn wird der Polymerisationsansatz mit einer Lösung von 50 g Bisphenol A und 25 g
Hydrochinon in 3 Liter Methanol versetzt. Anschließend wird noch 1 Stunde polymerisiert. Die Ergebnisse
sind in Tabelle VIII zusammengestellt. In Tabelle VIII bedeuten die Prozentangaben für Cetylalkohol
und Sorbitmonooleat Gewichtsprozent, bezogen auf Vinylchlorid.
Cetylalkohol (%)
Sorbitmonooleat (%)
Sorbitmonooleat (%)
Korngrößenverteilung (%)
< 250 μ
< 149 μ
< 74 μ
DOP-Adsorption (%)
Färbung
Thermostabilität (min)
Färbung
Thermostabilität (min)
Beispie! Nr. | 25 | 26 | Vcrglcichsvcrsuch | X | Y |
24 | 0,3 | 0,1 | W | 0,3 | 0 |
0,1 | 0,05 | 0,1 | 0 | 0 | 0,05 |
0,05 | 99,8 | 100,0 | 0 | 91,1 | 95,6 |
99,9 | 43,0 | 39,9 | 90,1 | 49,8 | 53,3 |
47,6 | 3,9 | 2,0 | 51,1 | 5,0 | 6,0 |
4,3 | 23,9 | 28,8 | 5,6 | 9,0 | 12,3 |
25,6 | 0 | 0 | 10,1 | 3 | 4 |
0 | 90 | 80 | 4 | 50 | 40 |
80 | 50 | ||||
Claims (4)
1. Verfahren zur Herstellung von Vinylchloridpolymerisaten durch Suspensionspolymerisation
von Vinylchlorid oder eines Monomerengemisches, das zum überwiegenden Teil aus Vinylchlorid besteht
mit radikalischen Katalysatoren in wäßrigem Medium in Gegenwart eines Schutzkolloids, eines
Sorbit- bzw. Sorbitan-Fettsäure-Partialesters und eines gesättigten Alkohols, dadurchgekennzeichnet,
daß man die Polymerisation mit einem Dialkylperoxydicarbonat Azo-bis-2,4-dimethyI-valeronitril,
Azo-bis-2,4,4-trimethylvaleΓonitril, Azobis-4-methoxy-2,4-dimethylvaleronitril
oder Acetylcyclohexansulfonylperoxid als Initiator in Gegenwart eines gesättigten Fettalkohols mit 8 bis 18
C-Atomen und in Anwesenheit eines Sorbit- bzw. Sorbitan-Ölsäure-Partialesters durchführt und dem
Polymerisationssystem nach Erreichen eines Monomerumsatzes von mindestens 50% Bisphenol A,
Hydrochinon oder ein Sulfoxylat eines Formaldehydkondensats in einer Menge von 0,005 bis 0,05
Gewichtsprozent bezogen auf Monomeres, zusetzt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß man den Sorbit- bzw. Sorbitan-Ölsäure-Partialester
in einer Menge von 0,01 bis 0,5 Gewichtsprozent, bezogen auf Monomeres, verwendet.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß man den Fettalkohol in einer Menge
von 0,03 bis 0,2 Gewichtsprozent, bezogen auf Monomeres, verwendet.
4. Vinylchloridpolymerisate, hergestellt nach dem Verfahren der Ansprüche 1 bis 3.
Die bekannte radikalische Suspensionspolymerisation von Vinylchlorid wird vorzugsweise mit monomerenlöslichen
Initiatoren in Gegenwart von Schutzkolloiden, wie Polyvinylalkohol, Celluloseäthern Copolymerisaten
von Maleinsäureanhydrid mit Vinylacetat oder Styrol, Gelatine oder Stärke, durchgeführt. Neben den
klassischen Initiatoren, wie Lauroylperoxid oder Azobis-isobutyronitril,
werden zur Steigerung der Polymerisationsgeschwindigkeit hochaktive Initiatoren, wie
Diaücylperoxydicarbonate, z. B. Diisopropylperoxydicarbonat,
Dicyclohexanperoxydicarbonat, Azo-bis-2,4-dimethylvaleronitril oder Acetylcyclohexansulfonylperoxid,
verwendet. Diese hochaktiven Initiatoren besitzen jedoch den Nachteil, daß sie sich im Verlauf der
Polymerisation schnell zersetzen, so daß man unübersichtliche Zeit-Umsatz-Kurven erhält. Ein weiterer
Nachteil besteht darin, daß die mit diesen Initiatoren hergestellten Vinylchloridpolymerisate Verfärbungen
aufweisen und thermisch weniger stabil sind als die mit niedrigaktiven Initiatoren, wie Lauroylperoxid, hergestellten
Vinylchloridpolymerisate. Darüber hinaus erhält man völlig unvorhersehbare Ergebnisse hinsichtlich
der Korngrößenverteilung, den Geliereigenschaften und dem Weichmacheradsorptionsvermögen der
Vinylchloridpolymerisate. Eine weitere unangenehme Eigenschaft der vorgenannten hochaktiven Initiatoren
äußert sich im Auftreten schuppenförmiger Polymerisatablagerungen an den Kesselwänden während der
Polymerisation, die sich wieder mit dem Kesselinhalt vermischen und im Endprodukt zum Auftreten des sog.
Fischaugen-Effekts führen. Derartige Vinylchloridpolymerisate sind für viele Anwendungszwecke ungeeignet
Verwendet man zur Vermeidung des starken Abfalls der Polymerisationsgeschwindigkeit infolge der raschen
Zersetzung der hochaktiven Initiatoren relativ große Initiatormengen, so kann eine so starke Reaktionsbeschleunigung
eintreten, daß die Polymerisation »durchgeht«. Es liegt auf der Hand, daß unter diesen Bedingungen
eine Steuerung der Endprodukteigenschaften nicht mehr möglich ist
Auch die bekannte Verwendung von höheren Fettalkoholen im Polymerisationssystem bei der PoIymerisation
mit Dialkylperoxydicarbonaten, wie Diisopropylperoxydicarbonat,
die im allgemeinen zu einer Verbesserung der Thermostabilität und der Färbung des Polyvinylchlorids führen, ist für die Herstellung von
Vinylchloridpolymerisaten mit guter Porosität als Ausgangsprodukt
für Weich-PVC ungeeignet, da hierzu sehr große Alkoholmengen erforderlich sind. Dies ist
aus wirtschaftlichen und technologischen Gründen unerwünscht
Aus der GB-PS 11 50488 ist ein Verfahren zur PoIymerisation
von Vinylchlorid in wäßriger Suspension in Gegenwart von Radikalkatalysatoren, Suspensionsstabilisatoren, nicht-ionogenen oberflächenaktiven Mitteln,
wie Sorbitan-Fettsäure-Partialestern, und organischen Lösungsmitteln, z. B. niederen gesättigten Alkoholen,
bekannt. Durch die vorgeschlagene Verfahrensweise lassen sich Polymerablagerungen auf der Innenwandung
des Polymerisationsgefäßes vermeiden oder verringern. Aufgrund der Verwendung niederer Alkohole
als Lösungsmittel gelingt es allerdings nicht die Thermostabilität, Färbung, Korngrößenverteilung, Porosität
und Weichmacheradsorption der Vinylchloridpolymerisate zu verbessern.
Bei dem in der JP-AS 1623/70 beschriebenen Verfahren zur Suspensionspolymerisation von Vinylchlorid
mit Azokatalysatoren in Gegenwart von Formaldehydnatriumsulfoxylat
entstehen zwar Vinylpolymerisate mit erhöhter Thermostabilität. Wegen der Zugabe des
Reduktionsmittels bereits vor der Polymerisation sind jedoch die übrigen genannten Polymereigenschaften
unbefriedigend.
Aufgabe der Erfindung war es daher, ein einfaches und wirtschaftliches Polymerisationsverfahren zu
schaffen, das zu Vinylchloridpolymerisaten mit ausgezeichneten Eigenschaften, insbesondere hinsichtlich
Thermostabilität, Farbe, Korngrößenverteilung, Porosität (Weichmacheradsorption) und Aussehen (Fischaugen-Effekt),
führt. Diese Aufgabe wird durch die Erfindung gelöst.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Vinylchloridpolymerisaten durch Suspensionspolymerisation
von Vinylchlorid oder eines Monomerengemisches, das zum überwiegenden Teil aus Vinylchlorid
besteht, mit radikalischen Katalysatoren in wäßrigem Medium in Gegenwart eines Schutzkolloids,
eines Sorbit- bzw. Sorbitan-Fettsäure-Partialesters und eines gesättigten Alkohols, das dadurch gekennzeichnet
ist, daß man die Polymerisation mit einem Dialkylperoxydicarbonat, Azo-bis-2,4-dimethylvaleronitril,
Azo-bis-2,4,4-trimeihylvaleronitril, Azo-bis-4-methoxy-2,4-dimethyIvaleronitril
oder Acetylcyclohexansulfonylperoxid als Initiator in Gegenwart eines gesättigten
Fettalkohols mit 8 bis 18 C-Atomen und in Anwesenheit eines Sorbit- bzw. Sorbitan-Ölsäure-Partialesters
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