zum Directory-modus

Polyacrylsäure

Technische Synthese

Warnung
Acrylsäure neigt in Abwesenheit von Sauerstoff zur spontanen, wegen der frei werdenden Reaktionswärme explosionsartigen Polymerisation und sollte daher nicht unter Inertgas gelagert werden. Man kann sie mit Hydrochinonmonomethylether stabilisieren. Das Monomer ist stark korrosiv, giftig und ätzend. Die Lagerung sollte in Edelstahlbehältern erfolgen. Wichtig ist auch die Einhaltung einer Lagertemperatur von 15-20 °C, also oberhalb der Kristallisationstemperatur von 13,5 °C. Bei Kristallisation wird in die Kristalle kein Stabilisator eingebaut, es findet also eine Entmischung statt. Beim Auftauen der Kristalle kann daher spontane Polymerisation eintreten.

Lösungspolymerisation

Polyacrylsäure wird überwiegend durch radikalische Polymerisation in wässriger Lösung hergestellt, wobei man Polymere mit mittleren Molmassen von 20.000 bis 50.000 g/mol erhält. Dabei wird eine 40 %ige Lösung des Monomers in entionisiertem Wasser unter Stickstoff polymerisiert. Bei 65 °C wird ein Redox-Initiatorsystem (0,6-2 % K2S2O8/Na2S2O5 im Stoffmengenverhältnis 1:1) zugegeben und zweieinhalb Stunden lang bei 75 °C gerührt. Das fertige Produkt wird als Lösung gekühlt. Zur Darstellung hochmolekularer Produkte wird wegen der hohen Viskosität des Produkts eine nur 15 %ige Monomerlösung eingesetzt. Die Reaktion wird bei 40 bis 50 °C mit Fentons Reagenz (Fe2+/H2O2 ) gestartet. Zur Erhöhung der Reaktionsgeschwindigkeit wird NaCl zugesetzt. Das dabei entstehende Gel wird zur Entfernung des anhaftenden Wassers mit Methanol oder Aceton extrahiert, filtriert, getrocknet und granuliert. Die Molmasse kann durch Zusatz von Methanol oder von Isopropanol geregelt werden.

So funktioniert Fentons Reagenz

"Fällungs"polymerisation

Dieses Verfahren unterscheidet sich von der klassischen Fällungspolymerisation, da in Lösung polymerisiert und die Fällung durch den Zusatz von Methanol eingeleitet wird. Dabei werden Molmassen von 7 bis 10 · 10 6 g/mol erreicht. Die Reaktion wird in wässriger Lösung mit 10 bis 20 Gewichtsprozent NaCl bei 40 bis 50 °C mit dem Redox-Initiatorsystem K2S2O8/Na2S2O5 während 8 Stunden durchgeführt. Dann wird die Polyacrylsäure mit überschüssiger Natronlauge neutralisiert, Methanol zugesetzt und der Niederschlag abgetrennt.

Inverse Emulsionspolymerisation

Bei der inversen Emulsionspolymerisation ist eine wässrige Phase, in der die Reaktion stattfindet, in organischem Medium, z.B. Hexan, mittels eines geeigneten Tensids (z.B. ethoxyliertes Octylphenol) emulgiert. Es wird mit Redox-Initiator-Systemen gearbeitet, die sich in der organischen Phase lösen. Nach einem Start bei 20 °C wird drei Stunden lang bei 75 °C polymerisiert. Danach wird das Produkt durch azeotrope Destillation entwässert und fällt in Form von porösen Körnern an. Die mittlere Molmasse liegt hier bei 3-5 · 10 6 g/mol.

Verarbeitung

Polymerisate mit niedrigen Molmassen werden als wässrige Lösungen in den Handel gebracht, hochmolekulare Produkte, die schwer handhabbare hochviskose Lösungen ergeben, müssen schonend getrocknet werden, z.B. durch Gefriertrocknung oder Fällung mit organischen Lösemitteln. Auch thermische Verfahren sind möglich, vor allem, wenn Stabilisatoren wie Cyanamid, Guanidin, Harnstoff etc. eingesetzt werden. Das Wiederauflösen von Festprodukten ist wegen der Gefahr der Klumpenbildung nicht unproblematisch. Oft werden auch Bakterizide und Fungizide zugegeben.

Seite 6 von 8