PROCEDIMIENTO PARA LA PRODUCCION DE LATEXES ESTABILIZADOS CON POLI (ALCOHOLES VINILICOS).

Procedimiento para la producción de composiciones de polvos poliméricos redispersables en agua a partir de dispersiones poliméricas estabilizadas con poli(alcoholes vinílicos),

que se preparan mediante polimerización en emulsión a unas temperaturas situadas no por encima de 140ºC y desecación de las dispersiones poliméricas estabilizadas con poli(alcoholes vinílicos) que se han obtenido de esta manera, mediante una desecación en capa turbulenta, una desecación por congelación o una desecación por atomización, caracterizado porque se polimeriza en ausencia de un agente emulsionante, y como agentes iniciadores se emplean exclusivamente los agentes iniciadores o las combinaciones de agentes iniciadores y de redox solubles en agua, que son habituales para la polimerización en emulsión, y por lo menos un 60% de la conversión química total de la polimerización transcurre a una temperatura de 100ºC a 140ºC y la temperatura de reacción se aumenta hasta una temperatura diana de por lo menos 120ºC

Procedimiento para la producción de latexes estabilizados con poli(alcoholes vinílicos).

El invento se refiere a un procedimiento para la producción de composiciones de polvos poliméricos redispersables en agua a partir de dispersiones poliméricas estabilizadas con poli(alcoholes vinílicos).

Unos polímeros constituidos sobre la base de ésteres vinílicos, cloruro de vinilo, monómeros (met)acrilatos, estireno, butadieno y etileno se emplean, sobre todo en forma de sus dispersiones acuosas o de polvos poliméricos redispersables en agua, en numerosas y variadas utilizaciones, por ejemplo como agentes de revestimiento o agentes adhesivos para los más diferentes substratos. Para la estabilización de estos polímeros, se emplean coloides protectores o, con menor frecuencia, compuestos de bajo peso molecular, activos superficialmente. Como coloides protectores se emplean por regla general poli(alcoholes vinílicos).

Estos productos encuentran utilización en particular como agentes aglutinantes en materiales adhesivos y pegamentos que fraguan por medios hidráulicos, tal como en pegamentos para baldosas constituidos sobre la base de cemento o yeso.

La producción de los polvos dispersables se efectúa por ejemplo mediante una desecación por atomización o una desecación por congelación (liofilización) de latexes acuosos. Como material de partida sirven unas dispersiones, que se producen mediante una polimerización en emulsión. Para la estabilización se emplean en este caso predominantemente poli(alcoholes vinílicos). En el caso de la polimerización en emulsión se ponen en libertad en este contexto considerables cantidades de calor, que se deben entregar por evacuación a través del medio acuoso a las paredes del reactor y luego al medio refrigerante allí situado. La polimerización en emulsión se distingue, en comparación con las polimerizaciones en masa o por disolución, por un mejor comportamiento de transferencia del calor. A pesar de todo, a causa de la enorme cantidad de energía hay que establecer restricciones cronológicas durante la producción, con el fin de no dejar que la temperatura de polimerización suba por encima del valor previamente establecido por falta de evacuación del calor. Unas temperaturas situadas por encima de 100ºC no se prevén usualmente, puesto que esto, a causa del punto de ebullición del agua, puede suceder solamente en reactores resistentes a la presión. Además, la temperatura de polimerización ejerce una considerable influencia sobre las propiedades macromoleculares del producto y por consiguiente también sobre las propiedades técnicas de aplicaciones. En la mayor parte de los casos, estas propiedades son modificadas negativamente por los pesos moleculares que descienden con una temperatura creciente.

En el documento de solicitud de patente alemana DE 103 35 958 A1 se describe un procedimiento para la producción de latexes poliméricos, que inicia la polimerización a una temperatura Ts y la termina a una temperatura Te. Es esencial para el invento la utilización de agentes iniciadores solubles en aceites. Las dispersiones descritas son usualmente estabilizadas por agentes emulsionantes, y en esta forma no son apropiadas para la producción de polvos dispersables.

El documento DE 198 03 098 A1 se refiere a un procedimiento para la preparación de polímeros muy finamente divididos, llevándose a cabo la polimerización, después de la actuación de altas fuerzas de cizalladura, de acuerdo con el procedimiento de polimerización en microsuspensión o microemulsión, y polimerizándose en la presencia de un radical N-oxilo estable, para realizar el control del peso molecular.

Subsistía por lo tanto la misión de desarrollar un procedimiento más rentable, que evacue de una manera eficiente el calor de polimerización y conduzca a unas dispersiones, que sean apropiadas para la producción de polvos redispersables.

El problema planteado por esta misión se pudo resolver mediante el recurso de que se desarrolló un procedimiento, que permite una polimerización a unas temperaturas más altas, pero sin mostrar una influencia negativa sobre las propiedades de los productos.

Es objeto del invento un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1.

Sorprendentemente, en el caso del procedimiento conforme al invento se obtienen unos polímeros que poseen unos pesos moleculares sólo ligeramente más bajos, pero que a pesar de todo conducen a unas propiedades técnicas de aplicaciones muy valiosas. No se necesita, como ocurre en el caso del documento DE 103 35 958 A1, una guía y un tipo especiales del agente iniciador, sino que se puede trabajar de un modo conocido.

En particular, se pueden utilizar los usuales agentes iniciadores solubles en agua, puesto que los agentes iniciadores solubles en aceites son menos eficientes en la polimerización en emulsión usualmente a causa del mal transporte a través de la fase acuosa. La gran ventaja se muestra por lo tanto en el hecho de que el procedimiento conforme al invento hace posible una producción esencialmente más rentable de los deseados productos, sin mermas en su calidad ni en su productividad.

Sorprendentemente, se encontró también que, a unas temperaturas situadas por encima de 140ºC con poli(alcoholes vinílicos) como estabilizadores, no se obtiene ninguna dispersión o respectivamente se obtienen unas dispersiones muy inestables.

Como causa original para este efecto sorprendente hay dos explicaciones posibles. A unas temperaturas por encima de 140ºC puede tener lugar también en sistemas tamponados una saponificación del poli(alcohol vinílico), que usualmente está saponificado parcialmente, para dar un poli(alcohol vinílico) completamente saponificado. Este último estabiliza manifiestamente peor, tal como resulta habitual para un experto en la especialidad. Además, a estas temperaturas, según sea el tipo del poli(alcohol vinílico) utilizado, se puede alcanzar el punto de enturbiamiento. La segunda explicación es que junto a este punto el poli(alcohol vinílico) precipita total o parcialmente desde la fase acuosa y ya no está a disposición para la estabilización. Ambos efectos pueden aparecer también en combinación, puesto que los poli(alcoholes vinílicos) completamente saponificados presentan en general un punto de enturbiamiento más bajo que los parcialmente saponificados.

A unas temperaturas situadas por debajo de 100ºC se prolonga considerablemente, por el contrario, el período de tiempo de funcionamiento para la etapa de polimerización, de manera tal que esta región de temperaturas es menos bien adecuada por motivos de rentabilidad en funcionamiento.

La capacidad de enfriamiento K se puede describir por la ecuación (1). Ella es proporcional a la ΔT y al coeficiente de transmisión del calor Ü así como a una constante W que, entre otras cosas, contiene también las capacidades de calor. La ΔT se calcula de acuerdo con la ecuación (2). El procedimiento conforme al invento permite, condicionado por el mayor valor de la ΔT entre la temperatura del reactor Tr y la temperatura del agua de refrigeración Tk, un mejor transporte de calor al medio que evacua el calor.

Unos ésteres vinílicos apropiados para el polímero de base son los de unos ácidos carboxílicos con 1 a 15 átomos de C. Los ésteres vinílicos preferidos son acetato de vinilo, propionato de vinilo, butirato de vinilo, 2-etil-hexanoato de vinilo, laurato de vinilo, acetato de 1-metil-vinilo, pivalato de vinilo y ésteres vinílicos de ácidos monocarboxílicos ramificados en posición α con 9 a 13 átomos de C, por ejemplo VeoVa9R o VeoVa10R (nombres comerciales de la entidad Resolution Europe BV, Hoogvliet, Holanda).

Es especialmente preferido el acetato de vinilo.

Ésteres de ácido metacrílico o ésteres de ácido acrílico, que son apropiados para el polímero de base, son unos ésteres de alcoholes no ramificados o ramificados con 1 a 15 átomos de C, tales como acrilato de metilo, metacrilato de metilo, acrilato de etilo, metacrilato de etilo, acrilato de propilo, metacrilato de propilo, acrilato de n-butilo, metacrilato de n-butilo, acrilato de 2-etil-hexilo y acrilato de norbornilo. Se prefieren el acrilato de metilo, el metacrilato de metilo, el acrilato de n-butilo y el acrilato de 2-etil-hexilo.

Unas olefinas...

1. Procedimiento para la producción de composiciones de polvos poliméricos redispersables en agua a partir de dispersiones poliméricas estabilizadas con poli(alcoholes vinílicos), que se preparan mediante polimerización en emulsión a unas temperaturas situadas no por encima de 140ºC y desecación de las dispersiones poliméricas estabilizadas con poli(alcoholes vinílicos) que se han obtenido de esta manera, mediante una desecación en capa turbulenta, una desecación por congelación o una desecación por atomización, caracterizado porque se polimeriza en ausencia de un agente emulsionante, y como agentes iniciadores se emplean exclusivamente los agentes iniciadores o las combinaciones de agentes iniciadores y de redox solubles en agua, que son habituales para la polimerización en emulsión, y por lo menos un 60% de la conversión química total de la polimerización transcurre a una temperatura de 100ºC a 140ºC y la temperatura de reacción se aumenta hasta una temperatura diana de por lo menos 120ºC.

2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque por lo menos un 70% de la conversión química total de la polimerización transcurre a una temperatura de 100 a 140ºC.

3. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque por lo menos un 80% de la conversión química total de la polimerización transcurre a una temperatura de 100 a 140ºC.

4. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 ó 3, caracterizado porque los homo- o copolímeros empleados se escogen entre el conjunto que contiene homopolímeros de acetato de vinilo, copolímeros de acetato de vinilo con etileno, copolímeros de acetato de vinilo con etileno y con uno o varios otros ésteres vinílicos adicionales, copolímeros de acetato de vinilo con etileno y con ésteres de ácido acrílico, copolímeros de acetato de vinilo con etileno y con cloruro de vinilo, copolímeros de estireno y ésteres de ácido acrílico, y copolímeros de estireno y 1,3-butadieno.