CH314651A - Verfahren zur Herstellung einer wässerigen Dispersion eines hochmolekularen, organischen Stoffes - Google Patents

Description

  



  Verfahren zur Herstellung einer wässerigen Dispersion eines hochmolekularen, organischen Stoffes
Die Erfindung bezieht scih auf ein Verfahren zur Herstellung von wässerigen Dis  persionen    wasserunlöslieher, fester,   hoehmole-      kularer, organischer    Stoffe, zum Beispiel   l'olymerisaten    und Polykondensaten. Das er  findtngsgemässee    Verfahren eignet sieh insbesondere zur Herstellung wässeriger   Disper-    sionen von Polyäthylen.



   Nach dem erfindungsgemässen Verfahren können solche wässerige Dispersionen hergestellt werden, aus denen man Schichten, Folien, Anstriche und dergleichen herstellen kann, die keinerlei   unerwünsehte    Beimengungen   besit. zen. Die    Folien und Schichten, die bisher aus Dispersionen und Pulvern solcher hochmolekularer Stoffe, insbesondere Poly  iithylen,    hergestellt wurden, sind regelmässig durch Stoffe, zum Beispie durch Zusätze, welche das Dispergieren erleichtern sollen, verunreinigt. Durch solche Verunreinigungen können die Qualitäten, welche die reinen Stoffe besitzen, wesentlich herabgesetzt werden.

   So sind zum Beispiel die aus Polyäthylen gebildeten Sehiehten und Folien bei weitem nieht so widerstandsfest gegen   ehemische    Angriffe und nicht so dicht gengenüber Wasserdampf, wenn sie durch   Emulgiermit. tel    oder Lösungsmittel verunreinigt sind, die   nach-    träglieh nicht mehr ausgetrieben werden   kön-    nen.



   Das erfindungsgemässe Verfahren zum Herstellen einer wässerigen Dispersion eines wasserunlösliehen, festen, hochmolekularen, organischen Stoffes ist dadurch gekennzeiehnet, dass man diesen Stoff fein zerkleinert und ihn in Gegenwart mindestens einer was   serlöslichen, bei Zimmertemperatur flüssigen,    organisehen Verbindung mit einem unter 200 C liegenden Siedepunkt, die ein Nichtlöser für den genannten   hoehmolekularen    Stoff ist, und die mit letzterem nicht reagiert, in Wasser dispergiert.



   Als wasserlösliche,   organisehe,    bei Zimmertemperatur flüssige Verbindungen mit einem Siedepunkt unter   2W C, die Nichtloser für    den hochmolekularen Stoff sind und die mit letzterem nicht reagieren, können zum Beispiel ein-oder mehrwertige Alkohole, halogenierte oder   aminierte Alkohole,    Ketone, or  ganisehe Säuren    oder deren Ester, Äther, Amine, ferner heteroeyelische Verbindungen in Frage kommen. Bei Verwendung von Poly äthylen als hoehmolekularem Stoff kommen beispielsweise Äthanol,   Propylamin, y-Chlor-      propylalkohol, Essigsäureäthylester, Äthylgly- kol und Isopropylalkohol in Betracht.   



   Zur Herstellung der Dispersion wird der feste hochmolekulare Stoff, also zum Beispiel Polyäthylen, in feinzerkleinerte, vorzugsweise pulverige Form gebracht. Zur Herstellung eines solehen Pulvers sind verschiedene Verfahren bekannt. Vorzugsweise erfolgt die   Pul-      verisierung    des   Polyäthylens    nach einem von den Erfindern entwiekelten Verfahren, das darin besteht, dass man den   hoehmolekularen    Stoff zunächst in einem Lösungsmittel, in dem er nur bei erhöhter Temperatur lösbar ist, bei erhöhter Temperatur löst, die erhaltene Lösung dann auf eine Temperatur abkühlt, bei der scih ein Gel bildet, hierauf das Gel zu einem Pulver zerkleinert., aus dem mau gegebenenfalls noch das   Lösungsmittel aus-    treibt.

   Zur Herstellung eines lösungsmittelfreien   Polyäthylenpulvers nach diesem    Verfahren kann man beispielsweise so vorge. hen, dass man das Polyäthylen in einem Lösungsmittel mit einem Siedepunkt unter 200  C bei einer Temperatur oberhalb   65     C löst, die so erhaltene   Losung zwecks    Bildung eines Gels s   untel    50  C abkühlt und nach   Pulverisierung    des Gels das Lösungsmittel aus diesem austreibt.



   Bei der Herstellung einer wässerigen Poly  äthylendispersion    empfiehlt es sich,   zunäehst    ein Gewichtsverhältnis von   Polyät. hylenpulver    zu Wasser von etwa 1 : 3 bis   1 :      5    zu wählen.



  Naehdem zusammen mit der erwähnten wasserlösliehen, organischen Verbindung eine wässerige Paste hergestellt ist, kann sie weiter mit Wasser verdünnt werden, und zwar sogar so weit, dass sie   spritzfähig    wird. Die Verdünnung ist um so leichter möglieh, je feinkörniger das Polyäthylen ist. Die Dispersion kann zur Herstellung von Überzügen oder Schichten auf festen Körpern in beliebiger Weise aufgebracht werden, beispielsweise durch Aurspaehteln, Aufstreichen, Tauehen, Spritzen.



  Um zu verhindern, dass die trocknende Paste von der Oberfläche abfällt, können anorganisehe Füllstoffe, wie inertes Tonerdegel oder   Blähglimmer beigemengt    werden. Sie haben eine verfestigende Wirkung und steigern die Haftfähigkeit der Schicht auf Metalloberflächen.



   Nach dem Aufbringen der Dispersion kann sie in an sieh   bekannter-Weise    auf eine Temperatur gebracht werden, die oberhalb der Schmelztemperatur des   Polyäthylens    liegt, und bei der die zur Dispergierung zugesetzte   organiselie    Verbindung abgetrieben wird. Bei dieser   Temperatur sehmelzen oder    sintern die Polyäthylenkorner zu einer homogenen   Sehicht    zusammen, während das in der Dispersion enthaltene Wasser und die darin enthaltene organische Verbindung verdampfen.



  Es verbleibt daher eine reine   Polyäthylen-      schieht,    die alle wertvollen Eigenschaften des Polyäthylens besitzt.



      Beispiel I   
Man pulverisiert Polyäthylen in bekannter   Weise. 250    Teile des erhaltenen, eine Kör  nung    kleiner DIN 100 (0, 0 mm Masehenweite des   Prüfsiebes)      a. ufweisenden Pulvers werden    in einen Rührbehälter vorgelegt. Unter beständigem   Umrühren    wird eine aus 700 Teilen Wasser,   25    Teilen Äthanol und   26    Teilen Propylamin hergestellte Misehung langsam zugegeben. nach einer Mischdauer von etwa 3 bis 5 Minuten hat sich eine beständige Paste gebildet, die durch einfaehes weiteres Verdünnen mit Wasser auf die zur Verarbeitung erforderliehe Konsistenz gebracht wird.



      Beispiel II   
Man pulverisiert Polyäthylen in bekannter Weise. 200 Teile des so erhaltenen Pulvers, dessen Korner kleiner DIN 80 (Maschenweite des Prüfiebes 0,075 mm) sind, gibt man in einen schellarbeitenden   Durehlaufmiseher    und fügt ein Gemiseh aus   765    Teilen Wasser, 51 Teilen   y-Chlorpropylalkohol    und 30 Teilen Essigsäureäthylester zu. Die entstehende Paste kann sodann   kontinuierlieh    ausgefahren werden.



   Beispiel. III
Man zerkleinert Polyäthylen von einem Molekulargewicht oberhalb   14000 zu einem    Pulver mit einer Körnung kleiner DIN 60 nach   Prüf sieb DIN 1171. 1000 g    dieses   Pul-      vers, 2200 g Wasser, 200    g   Äthylglykol    und   15    g   Tixoton     (Markenprodukt    ;

   inertes Ton  erdegel)    werden in einem gebräuchlichen   Planeten-Rührwerk    bei nieht zu hoher Um  drehungsgeschwindigkeit.    so lange   gemiseht,    bis eine konsistente Paste erreieht ist.   Zweck-    mässig lässt man das so erhaltene Produkt mehrere Stunden stehen, damit der Benet  zungsprozess    vollkommen ablaufen kann. Will man zum Beispiel ein eisernes Fass mit dieser Paste behandeln, so verdünnt man sie zweckmässig unmittelbar vor Arbeitsbeginn mit so viel Wasser, dass sie sich gut aus einer    r    normalen Spritzpistole verarbeiten lässt. Die    autgetragene Schicht haftet aue. h ausgetrock-    net gut auf dem Metall und fällt nicht ab.



     Einfaches Ausheizen genügt,    um eine homo  gene hoehglänzende Sehieht    zu erzeugen. Die Schicht wird glasig und in ihrem Aussehen emailleartig, wenn. man sie unmittelbar nach dem   Ausheizen mit    Wasser   abschreckt.   



   Während übliehes   Polyäthylenpulver    die Eigensehaft hat, mit Wasser allein auch bei   stärkstem    Rühren keine stabile Dispersion za bilden, besitzt, wie überraschenderweise   ge-      funden    wurde, ein   Polyäthylenpulver,    welches aus einer durch Dispergieren von übliehem   Polyäthylenpulver    in Wasser in Gegenwart einer wasserlösliehen, organisehen   Verbin-    dung der oben umschriebenen Art erhaltenen Dispersion hergestellt wurde, indem man diese Dispersion bei einer Temperatur unterhalb des Sehmelzpunktes des   Polyäthylens,

      zum Beispiel bei etwa   100     oder etwas oberhalb   100     (bei Anwendung von Unterdruck bei entsprechend niedrigeren Temperaturen) troeknete, die Eigenschaft, mit Wasser ohne weiteres zu einer brauchbaren Dispersion angerührt werden zu können. Dies ist deshalb überrasehend, weil bei der Verdampfung des Wassers mindestens ein sehr grosser Teil der genannten wasserlöslichen organischen Verbindung ebenfalls ausgetrieben wird.



   Zur Herstellung einer wässerigen Poly  äthylendispersion nach    dem   erfindungsge-      mässen    Verfahren kann mit Vorteil auch wie folgt vorgegangen werden : Man überführt zunächst das Polyäthylen gemäss dem oben erwähnten, von den Erfindern entwickelten Zerkleinerungsverfahren in ein   gepulvertes    Gel und dispergiert dieses Gel in einer wasserlösliehen,   organisehen    Verbindung der oben beschriebenen Art. Dann trennt man die   flüs-      sige Phase zum grössten Teil    wieder ab, zum Beispiel mechanisch mittels Vakuum-Filter oder Zentrifuge. Dieser Teil steht zur weiteren Verwendung wieder zur Verfügung.

   Alsdann wird das mit dem restlichen Teil der genannten Verbindung vermischte Polyäthylen in Wasser dispergiert.



   Beispiel   IV       450    Teile Polyäthylen vom   Molekularge-    wicht 14000 werden in   1500    Teilen Heptan bei   75  gelost    und die Lösung auf etwa 20  abgekühlt. Das dadurch erzeugte Gel bringt man mit 2100 Teilen Essigsäureäthylester in ein Rührgefäss. Sodann rührt man so lange, bis das Gel zerteilt ist und setzt die Mischung einem Ultraschall aus, der die Zerteilung bzw.



  Dispergierung des   Polyäthylens    weiter bewirkt. Die erhaltene Dispersion wird auf einer   Sepa. rationszentrifuge-in flüssige    und   konsi-    stente Teile zerlegt. Der feste, das Polyäthylen in fein zerkleinerter Form enthaltende   Rüek-    stand wird in einer Mischung von 30 Teilen Isopropylalkohol und   3000'Teilen Wasser    in einem einfachen Rührwerk dispergiert.



      Beispiel V   
In 100 Teilen Benzin vom Siedepunkt 120 bis   140     C löst man bei 75  C 18 Teile Poly äthylen   vom Molekulargewieht    unter 14000.



  Die erhaltene Losung wird zum Erkalten   ge-    bracht, wodurch sie als Gel erstarrt. Auf je   100    Gewichtsteile dieses Gels werden   100    Ge  wichtsteile    Isopropylalkohol in   einen, Schnell-    mischer vorgelegt und das Gel darin fein dispergiert.. Die so erhaltene Dispersion wird von einer Filteranlage so weit abgesaugt, bis der auf dem Filter verbleibende Teil eine Konzentration von etwa 60 Gewichtsprozent Poly äthylen erreicht hat. Dieses Konzentrat wird mit weiteren   50    Teilen Methylalkohol, bezogen auf   100    Gewichtsteile des Konzentrats, angerührt und ergibt eine Paste, die dann mit Wasser   angeriihrt    eine wässerige Dispersion ergibt.  



      PATENTANSPB. UCE   
Verfahren zum Herstellen einer wässerigen Dispersion eines wasserunlöslichen, festen, hochmolekularen,   organisehen Stoffes,    da 

**WARNUNG** Ende DESC Feld konnte Anfang CLMS uberlappen**.

Claims (1)

1. **WARNUNG** Anfang CLMS Feld konnte Ende DESC uberlappen **. mässig lässt man das so erhaltene Produkt mehrere Stunden stehen, damit der Benet zungsprozess vollkommen ablaufen kann. Will man zum Beispiel ein eisernes Fass mit dieser Paste behandeln, so verdünnt man sie zweckmässig unmittelbar vor Arbeitsbeginn mit so viel Wasser, dass sie sich gut aus einer r normalen Spritzpistole verarbeiten lässt. Die autgetragene Schicht haftet aue. h ausgetrock- net gut auf dem Metall und fällt nicht ab.

   Einfaches Ausheizen genügt, um eine homo gene hoehglänzende Sehieht zu erzeugen. Die Schicht wird glasig und in ihrem Aussehen emailleartig, wenn. man sie unmittelbar nach dem Ausheizen mit Wasser abschreckt.

   Während übliehes Polyäthylenpulver die Eigensehaft hat, mit Wasser allein auch bei stärkstem Rühren keine stabile Dispersion za bilden, besitzt, wie überraschenderweise ge- funden wurde, ein Polyäthylenpulver, welches aus einer durch Dispergieren von übliehem Polyäthylenpulver in Wasser in Gegenwart einer wasserlösliehen, organisehen Verbin- dung der oben umschriebenen Art erhaltenen Dispersion hergestellt wurde, indem man diese Dispersion bei einer Temperatur unterhalb des Sehmelzpunktes des Polyäthylens,

   zum Beispiel bei etwa 100 oder etwas oberhalb 100 (bei Anwendung von Unterdruck bei entsprechend niedrigeren Temperaturen) troeknete, die Eigenschaft, mit Wasser ohne weiteres zu einer brauchbaren Dispersion angerührt werden zu können. Dies ist deshalb überrasehend, weil bei der Verdampfung des Wassers mindestens ein sehr grosser Teil der genannten wasserlöslichen organischen Verbindung ebenfalls ausgetrieben wird.

   Zur Herstellung einer wässerigen Poly äthylendispersion nach dem erfindungsge- mässen Verfahren kann mit Vorteil auch wie folgt vorgegangen werden : Man überführt zunächst das Polyäthylen gemäss dem oben erwähnten, von den Erfindern entwickelten Zerkleinerungsverfahren in ein gepulvertes Gel und dispergiert dieses Gel in einer wasserlösliehen, organisehen Verbindung der oben beschriebenen Art. Dann trennt man die flüs- sige Phase zum grössten Teil wieder ab, zum Beispiel mechanisch mittels Vakuum-Filter oder Zentrifuge. Dieser Teil steht zur weiteren Verwendung wieder zur Verfügung.

   Alsdann wird das mit dem restlichen Teil der genannten Verbindung vermischte Polyäthylen in Wasser dispergiert.

   Beispiel IV 450 Teile Polyäthylen vom Molekularge- wicht 14000 werden in 1500 Teilen Heptan bei 75 gelost und die Lösung auf etwa 20 abgekühlt. Das dadurch erzeugte Gel bringt man mit 2100 Teilen Essigsäureäthylester in ein Rührgefäss. Sodann rührt man so lange, bis das Gel zerteilt ist und setzt die Mischung einem Ultraschall aus, der die Zerteilung bzw.

   Dispergierung des Polyäthylens weiter bewirkt. Die erhaltene Dispersion wird auf einer Sepa. rationszentrifuge-in flüssige und konsi- stente Teile zerlegt. Der feste, das Polyäthylen in fein zerkleinerter Form enthaltende Rüek- stand wird in einer Mischung von 30 Teilen Isopropylalkohol und 3000'Teilen Wasser in einem einfachen Rührwerk dispergiert.

   Beispiel V In 100 Teilen Benzin vom Siedepunkt 120 bis 140 C löst man bei 75 C 18 Teile Poly äthylen vom Molekulargewieht unter 14000.

   Die erhaltene Losung wird zum Erkalten ge- bracht, wodurch sie als Gel erstarrt. Auf je 100 Gewichtsteile dieses Gels werden 100 Ge wichtsteile Isopropylalkohol in einen, Schnell- mischer vorgelegt und das Gel darin fein dispergiert.. Die so erhaltene Dispersion wird von einer Filteranlage so weit abgesaugt, bis der auf dem Filter verbleibende Teil eine Konzentration von etwa 60 Gewichtsprozent Poly äthylen erreicht hat. Dieses Konzentrat wird mit weiteren 50 Teilen Methylalkohol, bezogen auf 100 Gewichtsteile des Konzentrats, angerührt und ergibt eine Paste, die dann mit Wasser angeriihrt eine wässerige Dispersion ergibt.

   PATENTANSPB. UCE Verfahren zum Herstellen einer wässerigen Dispersion eines wasserunlöslichen, festen, hochmolekularen, organisehen Stoffes, da durch gekennzeichnet, dass man diesen Stoff fein zerkleinert und ihn in Gegenwart mindestens einer wasserlöslichen, bei Zimmertem- peratur flüssigen, organischen Verbindung mit einem unter 200' C liegenden Siedepunkt, die ein Niehtlöser für den genannten hochmolekularen Stoff ist und die mit letzterem nicht reagiert, in Wasser dispergiert.

   TJNTER. ANSPBÜCHE 1. Verfahren nach Patentansprueh, dadurch gekennzeichnet, da als hochmolekula- rer organischer Stoff Polyäthylen benutzt wird.

   2. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeiehnet, dass das Zerkleinern des hoehmolekularen Stoffes in der Weise erfolgt, dass man diesen zunächst bei erhöhter Temperatur in einem Lösungsmittel, in dem er nur bei erhöhter Temperatur lösbar ist, löst, die erhaltene Lösung dann auf eine Temperatur abkühlt, bei der sich ein Gel bildet, und das Gel hierauf zu einem Pulver zerklei- nert.

   3. Verfahren nach Unteransprüehen 1 und 2 dadureh gekennzeiehnet, dass für die Zerkleinerung des Polyäthylens ein Lösungsmittel mit einem Siedepunkt nter 200 C verwendet wird, dass das Polyäthylen in demselben bei einer Temperatur oberhalb 65 C gelost und die Lösung zwecks Bildung eines Gels auf unter 50 C abgekühlt wird, und dass aus dem zu einem Pulver zerkleinerten Gel das Lö sungsmittel ausgetrieben wird.