Procedimiento para la obtención de partículas de polímero mediante polimerización en emulsión.

Procedimiento para la obtención de partículas de polímero mediante polimerización de una emulsión,

quecontiene al menos un monómero con insaturación etilénica, al menos un agente auxiliar dispersante, al menos uniniciador de polimerización y agua, estando dispersado en agua el monómero con insaturación etilénica,caracterizado porque la emulsión se dosifica en un espacio de reacción sólo en el caso de una conversión demonómeros con insaturación etilénica de un 1 a un 98 %, bajo formación de gotas discretas, y

- atravesándose el reactor de polimerización por un gas,

- calentándose previamente el gas a temperatura de reacción antes del reactor,

- ascendiendo la temperatura de entrada de gas a 110-200ºC en el espacio de reacción,

- ascendiendo la temperatura de salida de gas a 60 hasta 120ºC, y caracterizado porque el procedimiento depolimerización se lleva a cabo en dos etapas.

Procedimiento para la obtención de partículas de polímero mediante polimerización en emulsión La presente invención se refiere a un procedimiento para la obtención de partículas de polímero mediante polimerización en emulsión de un monómero con insaturación etilénica, dosificándose gotas discretas de una emulsión acuosa de monómeros en una fase gaseosa circundante, y estando dispersado el monómero con insaturación etilénica en las gotas discretas.

La EP 0 467 103 A2 y la DE 39 23 229 dan a conocer procedimientos para la obtención de partículas de polímero redispersables mediante secado por pulverizado de dispersiones de polímero.

En la WO 96/40427 A1 se da a conocer un procedimiento para la obtención de partículas de polímero que absorben agua mediante polimerización por pulverizado. Las partículas de polímero que absorben agua son apropiadas para la obtención de revestimientos de cables, y se obtienen, a modo de ejemplo, mediante polimerización de disoluciones acuosas de un ácido acrílico parcialmente neutralizado.

La WO 2006/024369 A1 y la WO 2006/024370 A1 describen otros procedimientos para la polimerización por pulverizado. Las partículas de polímero obtenidas según el procedimiento se pueden emplear como espesante para líquidos acuosos.

Según la WO 2006/024369 A1 se emplean disoluciones acuosas de un monómero hidrosoluble con insaturación etilénica, provocando los aditivos apropiados que los polímeros obtenidos se dispersen en el disolvente acuoso.

Según la WO 2006/024370 A1 se emplean gotas de un monómero hidrosoluble con insaturación etilénica dispersadas en un disolvente orgánico.

Macromol. Rapid Commun. 22 (2001) 896 describe un procedimiento para la obtención de dispersiones de polímero mediante polimerización a través de radicales de monómeros con insaturación etilénica, que se presentan, en caso dado junto con un disolvente hidrófobo, en un medio acuoso como fase dispersa con un tamaño medio de gotita de menos de 1000 nm (miniemulsión) .

Era tarea de la presente invención la puesta a disposición de un procedimiento mejorado para la obtención de partículas de polímero mediante polimerización en emulsión acuosa.

En especial era tarea de la presente invención poner a disposición un procedimiento simple para la obtención de partículas de polímero fácilmente redispersables.

El problema se solucionó mediante un procedimiento para la obtención de partículas de polímero mediante polimerización de una emulsión, que contiene al menos un monómero con insaturación etilénica, al menos un agente auxiliar dispersante, al menos un iniciador de polimerización y agua, estando dispersado el monómero con insaturación etilénica en agua, caracterizado porque la emulsión se dosifica bajo formación de gotas discretas en un espacio de reacción, y el espacio de reacción está cargado con una fase acuosa calentada.

El monómero con insaturación etilénica, al menos uno, referido a agua, se emplea ventajosamente en una cantidad que es mayor que su solubilidad en agua.

Monómeros con insaturación etilénica preferentes son estireno, acrilonitrilo, butadieno, etileno, cloruro de vinilo, cloruro de vinilideno, éster vinílico, éter vinílico, acrilato y metacrilato.

La cantidad de empleo de agente auxiliar dispersante, referido a la cantidad total de monómero con insaturación etilénica, asciende preferentemente a un 0, 005 hasta un 20 % en peso, de modo especialmente preferente un 0, 01 a un 15 % en peso, de modo muy especialmente preferente un 0, 1 a un 10 % en peso, empleándose ventajosamente emulsionantes como agentes auxiliares dispersantes.

En el procedimiento según la invención se emplean preferentemente iniciadores de polimerización a través de radicales.

Las gotas discretas de emulsión generadas presentan un diámetro medio preferentemente de 1 a 1000 µm, preferentemente 10 a 500 µm, de modo muy especialmente preferente 100 a 200 µm. El diámetro medio es el diámetro medio en volumen y se puede determinar mediante dispersión lumínica.

Respecto a la cantidad total de monómero con insaturación etilénica, la emulsión contiene ventajosamente un 0, 1 a un 15 % en peso, de modo especialmente preferente un 0, 2 a un 10 % en peso, de modo muy especialmente preferente un 0, 5 a un 7 % en peso de un coloide de protección. Mediante el coloide de protección se evita que las partículas de polímero generadas se peguen en el secado que transcurre simultáneamente en el espacio de reacción, en especial a temperaturas de secado que se sitúan por encima de la temperatura de transición vítrea de los polímeros generados.

Coloides de protección apropiados son alcoholes polivinílicos, polivinilacetales, polivinilpirrolidonas, polisacáridos en forma hidrosoluble, como almidón, amilosa, amilopectina, celulosa y sus derivados de carboximetilo, metilo, hidroxietilo, hidroxipropilo, proteínas, como caseína o caseinato, proteína de soja, gelatina, sulfonatos de lignina, polímeros sintéticos, como ácido poli (met) acrílico, copolímeros de (met) acrilatos con unidades de comonómero con funcionalidad carboxilo, poli (met) acrilamida, ácidos polivinilsulfónicos y sus copolímeros hidrosolubles, productos de condensación de formaldehído con compuestos sulfonados aromáticos de un núcleo y de varios núcleos, substituidos y no substituidos, como sulfonatos de melamina-formaldehído, sulfonatos de naftalina-formaldehído y sulfonatos de fenol-formaldehído, copolímeros de ácido estirenomaleico y ácido viniletermaleico.

Coloides de protección preferentes son productos de condensación de formaldehído con compuestos sulfonados aromáticos de un núcleo y de varios núcleos, substituidos y no substituidos, como sulfonatos de melaminaformaldehído, sulfonatos de naftalina-formaldehído y sulfonatos de fenol-formaldehído, alcoholes polivinílicos, polivinilpirrolidonas, polivinilaminas, polivinilformamidas y óxidos de polialquileno.

La polimerización se lleva a cabo en dos etapas, y la emulsión se dosifica en el espacio de reacción sólo con una conversión de monómero con insaturación etilénica de un 1 a un 98 %, de modo especialmente preferente de un 10 a un 75 %, de modo muy especialmente preferente de un 20 a un 50 %, bajo formación de gotas discretas.

La primera etapa de polimerización se puede llevar a cabo en cualquier reactor. Son reactores apropiados, a modo de ejemplo, calderas de agitación, cascadas de calderas de agitación, o bien también reactores tubulares.

En una forma especial de ejecución de la presente invención, la emulsión es una miniemulsión. Las gotas dispersadas en una miniemulsión presentan un diámetro de menos de 1000 nm. Una miniemulsión se produce mediante empleo de fuerzas de cizallamiento elevadas.

Las miniemulsiones se pueden estabilizar mediante adición de preferentemente un 0, 01 aun 20 % en peso, de modo especialmente preferente de un 0, 5 a un 10 % en peso, de modo muy especialmente preferente de un 1 a un 5 % en peso de un compuesto hidrófobo orgánico, referido respectivamente a la cantidad total de monómero con insaturación etilénica.

Compuestos hidrófobos orgánicos preferentes son hidrocarburos alifáticos, alcoholes grasos, acrilatos de alcohol graso y metacrilatos de alcohol graso.

En otra forma especial de ejecución de la presente invención, la emulsión es una microemulsión. Una microemulsión se puede generar mediante adición de una cantidad suficiente de un emulsionantes, a modo de ejemplo agentes tensioactivos catiónicos, aniónicos y/o no iónicos. La cantidad de emulsionante asciende preferentemente a un 1 hasta un 50 % en peso, de modo especialmente preferente un 2 a un 30 % en peso, de modo muy especialmente preferente un 5 a un 20 % en peso, referido respectivamente a la cantidad de microemulsión.

A continuación se explica la invención más detalladamente.

Como monómeros con insaturación etilénica (monómeros E) , en principio entran en consideración todos los compuestos con insaturación etilénica polimerizables a través de radicales. Como monómeros E entran en consideración en especial monómeros con insaturación etilénica polimerizables a través de radicales de manera sencilla, como por ejemplo etileno, monómeros aromáticos vinílicos, como estireno, a-metilestireno, o-cloroestireno o viniltoluenos, ésteres de alcohol vinílico y ácidos monocarboxílicos que presentan 1 a 18 átomos de carbono, como acetato de vinilo, propionato de vinilo, n-butirato de vinilo, laurato de vinilo y estearato de vinilo, éteres vinílicos de alcanoles que presentan en general 1 a 12, preferentemente 1 a 8, y en especial 1 a 4 átomos... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para la obtención de partículas de polímero mediante polimerización de una emulsión, que contiene al menos un monómero con insaturación etilénica, al menos un agente auxiliar dispersante, al menos un iniciador de polimerización y agua, estando dispersado en agua el monómero con insaturación etilénica, caracterizado porque la emulsión se dosifica en un espacio de reacción sólo en el caso de una conversión de monómeros con insaturación etilénica de un 1 a un 98 %, bajo formación de gotas discretas, y

- atravesándose el reactor de polimerización por un gas,

- calentándose previamente el gas a temperatura de reacción antes del reactor,

- ascendiendo la temperatura de entrada de gas .

11. 200ºC en el espacio de reacción,

- ascendiendo la temperatura de salida de gas a 60 hasta 120ºC, y caracterizado porque el procedimiento de polimerización se lleva a cabo en dos etapas.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el monómero con insaturación etilénica es seleccionado a partir del grupo formado por estireno, acrilonitrilo, butadieno, etileno, cloruro de vinilo, cloruro de vinilideno, éster vinílico, éter vinílico, acrilato y metacrilato.

3. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado porque la emulsión, referido a la cantidad total de monómero con insaturación etilénica, contiene al menos un 0, 01 % en peso de agente auxiliar dispersante.

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el agente auxiliar dispersante es un emulsionante.

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el iniciador de polimerización es un iniciador de polimerización a través de radicales.

6. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque las gotas discretas de emulsión presentan un diámetro medio de 1 a 1000 µm.

7. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque la emulsión, referido a la cantidad total de monómero con insaturación etilénica, contiene al menos un 0, 1 a un 15 % en peso de al menos un coloide de protección.

8. Procedimiento según la reivindicación 7, caracterizado porque el coloide de protección es seleccionado a partir del grupo de productos de condensación de formaldehído con compuestos aromáticos sulfonados de un núcleo y de varios núcleos, substituidos y no substituidos, alcoholes polivinílicos, polivinilpirrolidonas, polivinilaminas, polivinilformamidas y óxidos de polialquileno.

9. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque la emulsión es una miniemulsión.

10. Procedimiento según la reivindicación 9, caracterizado porque la miniemulsión, referido a la cantidad total de monómero con insaturación etilénica, contiene al menos un 0, 01 % en peso de un compuesto hidrófobo orgánico.

11. Procedimiento según la reivindicación 10, caracterizado porque el compuesto hidrófobo orgánico es seleccionado a partir del grupo de hidrocarburos alifáticos, alcoholes grasos, acrilatos de alcohol graso y metacrilatos de alcohol graso.

12. Procedimiento según una de las reivindicación 1 a 11, caracterizado porque la emulsión es una microemulsión.

13. Procedimiento según la reivindicación 12, caracterizado porque la microemulsión contiene al menos un 1 % en peso de al menos un emulsionante.

14. Procedimiento según la reivindicación 13, caracterizado porque el emulsionante es seleccionado a partir del grupo de agentes tensioactivos catiónicos, aniónicos y no iónicos.