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Suspensionspolymerisation

Der Particle Identity Point der Suspensionspolymerisation

Die Suspensionspolymerisation unterliegt einer Reihe von Einflussgrößen. Die Dispergiermittelkonzentration bestimmt neben einer Reihe anderer Einflussgrößen wie die Scherkraft des Rührers z.B. die Tropfengröße. Das Dispergieren eines Monomers in Wasser erfolgt unter der Einwirkung der Scherkräfte des Rührers und die dadurch entstehenden Turbulenzen. Dabei bildet sich zunächst ein dynamisches Gleichgewicht zwischen den Tropfen der Emulsion aus. Die Tropfen werden zerteilt und koaleszieren wieder. Dieses Gleichgewicht wird ohne Schutzkolloide allein durch die Rührenergie aufrechterhalten. Ein solches instabiles System würde agglomerieren, koaleszieren und bei zunehmendem Polymergehalt schließlich aufrahmen. Mit Schutzkolloiden stellt sich ein turbulenzstabilisiertes Gleichgewicht zwischen Zerteilungs- und Koaleszenzvorgängen ein.

Abb.1
Vereinfachtes Schema der Zerteilungs- und Koaleszenzvorgänge während einer Suspensionspolymerisation

Stellt man Emulsionen verschieden gefärbter Monomere getrennt her, polymerisiert diese nur zu einem geringen Umsatz, vereinigt sie und polymerisiert sie dann gemeinsam zusammen weiter, so ist nach kurzer Zeit in allen Tropfen eine Mischfarbe feststellbar. Mit steigendem Umsatz nimmt aber auch die Viskosität in den Tropfen zu, und dies wirkt dem Stoffaustausch entgegen. Mit zunehmenden Umsatz und damit auch zunehmender Viskosität erwächst der Zerteilung und Koaleszenz der Tröpfchen schließlich ein Widerstand, der diese Vorgänge zum Erliegen bringt. Diesen Zustand nennt man Particle Identity Point oder auch Segregationsumsatz. Das dynamische Gleichgewicht zwischen Zerteilung und Koaleszenz existiert nicht mehr.

Bis zum Particle Identity Point kann auf das zu polymerisierende System verfahrenstechnisch noch Einfluss genommen werden. So kann man noch Initiator zuführen um schneller zu höheren Umsätzen zu gelangen und die Polymerisation zu beschleunigen. Nach Überschreiten des Particle Identity Point haben derartige Änderungen keine nennenswerten Auswirkungen auf das System. Es kann aber die Rührerdrehzahl gesenkt werden, um Kosten zu sparen.

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