203376. lajstromszámú szabadalom • Eljárás alfa, béta telítetlenségű monomernyomok eltávolítására vizes karboxilsav észter diszperziókból
1 HU 203 376 B 2 A találmány tárgya eljárás vizes polimer latexek a, ß telítetlenségű monomer nyomainak eltávolítása morfolinnal és ciklodextrinnel létrehozott reakcióval. Ismeretes, hogy az a, ß telítetlenségű karboxilsav észtere, így a legtöbb monomer, szabad gyökös mechanizmussal nem polimerizál 100%-osan vizes emulziós polimerizációs rendszerekben. A polimer latexek tehát a reagálatlan monomer maradék következtében kellemetlen szagúak, egyes esetekben mérgezőek. Vannak eljárások (4 301264 sz. US A-beli szabadalmi leírás), melyek a maradék monomerek utópolimerizációját további iniciátor hozzáadásával segítik elő. így a főrcakció utáni monomerkoncentráció kb. 1%-ról 0,2- 0,3%-ra (2000-3000 ppm) csökkenthető. Ez a koncentrációcsökkentés azonban bizonyos esetekben nem elegendő. A hivatkozott szabadalmi leírásban pl. az akrilnitril koncentráció 0,55%-ról 0,14%-ra csökkenthető. Az egészségügyi követelmények azonban a polimer latexek akrilnitril tartamát 20-30 ppm-re (0,002-0,003%) maximálják. Más eljárások az utóreakciót a hozzáadott iniciátoron, vagy iniciátorokon kívül monomerek hozzáadásával teszik teljessé (4 272 425 sz. USA-beli szabadalmi leírás). Az eljárás hátránya, hogy az akkor alkalmazható előnyösen, ha a komonomer maradéka (pl. butadicn) könnyen eltávolítható, pl. desztillációval. Akrilát monomerek eltávolítására ismeretesek olyan reakciók, melyekben a maradék monomereket nem tercier, bázikus N atomot tartalmazó vegyülettel reagáltatják (1 355 709 sz. angliai szabadalmi leírás). Az eljárás hátránya, hogy a maradék monomerkoncentráció nem csökken 100 ppm. alá. Azt találtuk, hogy amennyiben a vizes polimer latex a, ß telítetlenségű monomermaradékát morfolinnal és ciklodextrinnel kezeljük, a monomermentesítés kvantitatívvá válik, a polimer latex végső monomerkoncentrációja <300 ppm. Kísérleteink során megállapítottuk, hogy az alkalmazott ciklodextrin a morfolinos reakciót a vizes fázisban kismértékben oldódó monomerek esetében különösen előnyösen befolyásolja. A latexben lévő ciklodextrin a monomerek vízoldékonyságát ugyanis növeli, így a főreakció után jelenlévő, főleg a polimer részecskékben abszorbeálódó monomerek vízoldékonysága megnő, és a monomerben és vízben egyaránt oldódó morfolin és a monomer egymás között reakciója felgyorsul, melyhez a ciklodextrin oldékonyságnövelő hatása nagymértékben hozzájárul. Ismeretes továbbá az a, ß, yciklodextrinek zárványkomplex képző hatása is. Feltételezhető, hogy a ciklodextrin végül is a monomer és morfolin addukttal zárványkomplexet képez csakúgy, mint a még nyomokban jelenlévő monomerrel is. Ez a zárványképzés teszi lehetővé azt, hogy a rendszerben a monomemyomokat nem várt mértékben eltávolítsák. Egészségvédelmi szempontokat figyelembe véve meg kell említenünk, hogy a jelenlévő monomemyomok eltávolítása azért lényeges, mert egészségre káros a hatásuk. A képződött morfolinos addukt, illetve a zárványkomplex tenziója jóval alacsonyabb, mint a monomeré. Belátható tehát, hogy a keletkezett kis tenziójú termék azáltal nem káros az egészségre, miután nem jut be a légtérbe. A találmány szerinti eljárás a, ß telítetlenségű monomerek polimerizációjával előállított vizes polimer latexek monomermentesítésére vonatkozik, melyeknél úgy járunk el, hogy az utópolimerizáció végén 100 tömegrész polimer latexhez 0,2-0,8 tömegrész morfolint, és 0. 05-0,8 tömegrész ciklodextrint adagolunk, majd az adalékolt latexet 60-80 °C-on kezeljük legfeljebb 2 óra hosszáig. A találmány szerinti eljárás főbb előnyei a következők: a) A monomermentesített latex teljesen szagtalan, egészségkárosító hatása megszűnt, ennek következtében a latexek zárt téri felhasználása is megengedett. b) Az adalékolás következtében a latexek egyes tulajdonságai javulnak, pl. amennyiben festék, vagy tömítőmassza kötőanyagául alkalmazzák, előnyösen növekszik töltőanyagfelvételi tulajdonsága. c) Más eljárásokkal szemben kis energia- és költségigényű. A találmány szerinti eljárást a következő kiviteli példákkal mutatjuk be: 1. példa Butil-akrilát/akrilnitril kopolimer latexet az 1. táblázat szerinti összetételben állítunk elő: 1. táblázat Összetevők tömegrész BA 55 AN 45 AA 3 VÍZ 100 KíSíOg 0,4 Arkopal N 230' 1,5 Disponil SUS 87" 1,5 nonil-fenil-poliglikoléter (Hoechst) szulfoborostyánkősav-zsíralkoholészter.Na só (Henkel) A latex monomerkoncentrációja: BA = 0,41%, AN = = 0,21%. A példa szerinti 100 tömegrész latexhez 0,7 tömegrész morfolint és 0,07 tömegrész ciklodextrint keverünk. A latexet 70 'C-on 30,60 és 90 percig kezeljük. A maradék monomertartalom csökkenését a 2. táblázat szemlélteti. 2. táblázat monomer koncén tráció/ppm kezelés 30 60 90 perc monoelőtt mermentesítő reakció után BA 4000 100 70 40 AN 2000 60 40 20 2. példa Az 1. példa szerint előállított latex 100 tömegrészéhez 0,7 tömegrész morfolint keverünk és 70 °C-on 4 óra hosszáig kezeljük. A monomermentesítésnél ciklodextrint nem alkalmazunk. A monomerkoncentráció csökkenést a 3. táblázat szemlélteti. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
