184133. lajstromszámú szabadalom • Eljárás polimer diszperziók előállítására
184 133 lasztását több tényező korlátozhatja. Így például az adott polimerizációhőmérsékletnek megfelelő összetételű vizes közeg kialakításakor egyes esetekben csak nehezen található olyan vízzel elegyedő második komponens, amely a képződő polimert nem oldja túl nagymértékben (ellenkező esetben ugyanis a képződő polimer jelentős mennyisége nem diszpergált, hanem oldott állapotban lesz jelen). Ha a vizes közeg viszonylag illékony, vízzel elegyedő folyadékot tartalmaz, a reakcióközegek alkalmazási körének kiterjesztése érdekében a vizes közeghez egy további, vízben oldódó komponenst adhatunk, amelynek forráspontja a víz forráspontjával azonos vagy annál nagyobb érték. További komponensként szilárd anyagokat vagy folyadékokat egyaránt alkalmazhatunk. Célszerűen olyan további komponenst adunk a reakcióközeghez, amely kedvezően befolyásolja a reakcióközeg oldási jellemzőit. Annak érdekében azonban, hogy a polimerizációs elegy a polimerizáció hőmérsékletén forrásban legyen, a reakcióközeghez előnyösen mindig adunk megfelelő mennyiségű alacsony forráspontú komponenst. A vizes közeg összetételének megválasztásakor figyelembe kell vennünk azt is, hogy a folytonos fázisban kizárólag vizet vagy víz mellett egyéb anyagokat is tartalmazó diszperziókat kívánunk-e előállítani. Ha a felhasznált vizes közeg vízzel elegyedő folyékonykomponense megfelelően illékony ahhoz, hogy a reakcióelegy a polimerizáció hőmérsékletén forrásban legyen, a vízzel elegyedő folyékony komponenst — szükség esetén— rendszerint desztillációs utón eltávolíthatjuk a kész polimer diszperzióból. Ezzel szemben a diszperzió folytonos fázisából ilyen módon rendszerint nem távolíthatjuk el a magasabb forráspontú, vízzel elegyedő komponenseket. Noha a leírásban és az ígénypontsorozatban a reakcióközeget „vizes közeg -nek nevezzük, ez a megjelölés nem jelenti azt, hogy a reakcióközeg főtömegét minden esetben víz képezi. Sok esetben a reakcióközeg a vízénél lényegesen nagyobb mennyiségben tartalmazhatja a vízzel elegyedő további komponenst vagy komponenseket. A gyakorlatban rendszerint olyan vizes közegeket használunk fel, amelyek a lehető legnagyobb mennyiségben tartalmaznak vizet. Természetesen ügyelnünk kell arra, hogy az így kialakított reakcióközeg a polimerizálandó monomert legalább olyan mértékig oldja, hogy az elegyben a monomer ne képezzen különálló fázist, és ugyanakkor a reakcióközeg ne oldja a képződő polimert. Nyilvánvaló, hogy a vizes közeg összetételét úgy kell megválasztanunk, hogy a monomert a polimerizáció végrehajtásához szükséges koncentrációban oldja; a szabad monomer-koncentráció értékét az elérni kívánt polimerizációsebesség szabja meg. A gyakorlatban a vizes közeg rendszerint 30—70 súly% vizet tartalmaz. A vizes közeg vízzel elegyedő komponensként előnyösen valamely rövidszénláncú alifás alkoholt tartalmazhat. A rövidszénláncú alifás alkoholok kiemelkedően előnyös képviselője a metanol; azonban előnyösen alkalmazhatunk etanolt is. Víz és metanol elegyítésével könnyen kialakíthatók olyan reakcióközegek, amelyek forráspontja a polimerizáció optimális hőmérséklet-tartományába esik, és ugyanakkor a forráspont megfelelő mértékben 7 meghaladja az előállítandó polimer üvegesedési hőmérsékletét. Víz és metanol elegyében a találmány szerinti eljárással igen előnyösen polimerizálhatunk különféle akril- és vinil-monomereket. Az etanol a metanolnál kevésbé előnyösen alkalmazható; az etanol ugyanis a metanolnál nagyobb mértékben fejt ki lánczáró hatást, így etanol jelenlétében nehezen állíthatunk elő nagy molekulasúlyú polimert tartalmazó diszperziókat. Hátrányt jelent az is, hogy az etanol sok polimert jobban old a metanolnál. A találmány szerinti eljárásban azonban előnyösen használhatjuk fel az etanolt akkor, ha a vizes közeghez megfelelő mennyiségű sztirolt is adunk. Ha hosszabb szénláncú alkoholok akrilsavval vagy metakrilsavval képezett észtereit (például lauril-metakrilátot) kívánjuk polimerizálni, vízzel elegyedő komponensként előnyösen acetonitrilt használunk fel. A víznél magasabb hőmérsékleten forró, vízzel elegyedő komponensek közül példaként a butanolt, a 2-metoxi-etanolt, a 2-etoxi-etanolt, az etilénglikolt, a dietilén-glikolt és a tetraetilén-glikolt említjük meg. Ezeket az anyagokat rendszerint viszonylag kis mennyiségben adjuk a vizes közeghez, ezek az anyagok ugyanis számos polimert jól oldanak. A vizes közeg legmegfelelőbb összetételét egyes esetekben előkisérletekkel kell meghatároznunk. A korábban felsorolt követelményeknek minden tekintetben megfelelő vizes közegek kialakítása rendszerint nem ütközik komolyabb nehézségekbe, különösen akkor, ha a kialakítandó polimer T^-értéke nem haladja meg a 60 C°-ot. A találmány szerinti eljárással kialakított polimer részecskék sztérikus stabilizálását a polimerizációs elegyben lévő tömb-kopolimer vagy ojtásos kopolimer biztosítja. Miként már korábban közöltük, ezek a kopolimerek olyan polimer komponenst tartalmaznak, amely a vizes közeggel szolvatálható. A „szolvatálható megjelölésen azt értjük, hogy az adott polimer komponens önmagában (tehát nem a kopolimer másik polimer komponenséhez kötött állapotban) oldható lenne a felhasznált vizes közegben. Ennek megfelelően a szolvatálható polimer komponens láncai szétterülnek a vizes közegben, és a polimer részecskék körül térbeli védőgátat képeznek. A kopolimer a szolvatálható polimer komponensen kívül egy további polimer komponenst is tartalmaz, amely a vizes közeggel nem szolvatálható, ugyanakkor azonban a kialakult polimer részecskékkel kapcsolatba képes lépni. Ez a komponens köti a szolvatálható polimer komponensből kialakuló térbeli védőgátat a polimer részecskék felületéhez. A stabilizáló hatású tömb-kopolimert vagy ojtásos kopolimert különféle módszerekkel juttathatjuk a polimerizációs elegybe. Eljárhatunk például úgy, hogy a tömbkopolimert, illetve az ojtásos kopolimert külön műveletben állítjuk elő, és előre elkészített anyagként adjuk a polimerizációs elegyhez. A tömb-kopolimert vagy ojtásos kopolimert azonban magában a polimerizációs elegyben is kialakíthatjuk a polimerizációs főfolyamat során. Ebben az esetben a polimerizáció beindítása előtt olyan stabilizáló kopolimer-prekurzort adunk a reakcióelegyhez, amely molekuláiban a vizes közeggel szolvatálható poli8 5 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60
