Kontinuierliche Emulsionspolymerisation feinteiliger Latices

Die Emulsionspolymerisation ist schon mehr als ein Jahrhundert alt. Das steigende Bewusstsein lösemittelbasierte Farben, Beschichtungen und Klebstoffe durch wasserbasierte zu ersetzen, spiegelt die große Bedeutung der Emulsionspolymerisation wider. Besonders die erste Phase der Emulsionspolymerisation, die Partikelbildungsphase, lässt sich vergleichsweise schlecht reproduzieren. Deshalb wurde schon frühzeitig die Saattechnologie entwickelt. Dabei werden Partikel in Form eines feinteiligen Polymerlatex vorgelegt. Im industriellen Bereich werden die feinteiligen Latexdispersionen üblicherweise im Chargenbetrieb erzeugt. Ziel der vorliegenden Arbeit war es, ein kontinuierliches Verfahren zu entwickeln und zu untersuchen, bei dem im stationären Zustand ein eng verteilter Polymerlatex erhalten wird. Deshalb ist für die Generierung des Latex ein Reaktorkonzept mit einer engen Verweilzeitverteilung gewählt worden. Ein Reaktorkonzept, welches dieser Anforderung entspricht ist der Taylor-Couette-Reaktor. Für die Untersuchungen wurde eine freie radikalische Polymerisation in Emulsion mit anionischen Emulgatoren und Ammoniumperoxodisulfat als Initiator durchgeführt wobei Styrol/Acrylsäure als Monomersystem verwendet wurde. Es kann gezeigt werden, wie die Partikelbildungsphase mit einem verminderten Monomeranteil durchgeführt wird, um dann im Anschluss das restliche Monomer als Präemulsion über die Reaktorlänge verteilt zu dosieren. Es wurde untersucht wie sich ein verminderter Massenanteil des Monomers auf die Partikelanzahl auswirkt. Die hohe Emulgator- und Initiatorkonzentration sowie die niedrige Monomerkonzentration während der Partikelbildung sind dabei die entscheidenden Faktoren. Eine weitere Einflussgröße, die das Verfahren im Taylor-Couette-Reaktor erst ermöglicht hat, ist die Beschaffenheit der Präemulsion, die im Verlauf des Verfahrens dosiert wird. Mit der Ausarbeitung einer speziellen Dosierstrategie ist es gelungen einen kontinuierlichen Prozess zu erarbeiten, mit dem feinteilige Dispersionen erhalten werden, die den Produkten aus der Semibatch-Fahrweise nahezu entsprechen.