Polymerisation von Ethylen und 1-Olefinen in wässrigen Medien mit ...

1. Einleitung
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Einleitung
Wasser als Reaktionsmedium findet sowohl in der akademischen wie auch in der industriellen
Forschung anhaltend großes Interesse. Dies basiert auf einer Reihe von Eigenschaften, die
Wasser deutlich von organischen Lösungsmitteln unterscheidet. Es ist ökologisch
unbedenklich, da geruchlos und nicht toxisch, preisgünstig, nicht brennbar und kann durch
seine große Wärmekapazität Reaktionswärme effektiv abführen. Weiterhin besitzt es in
Gegenwart oberflächenaktiver Substanzen eine sehr hohe Befähigung zur Micellenbildung,
und hydrophobe Polymere sind in Wasser nicht löslich oder quellbar. Dieses
Eigenschaftsspektrum ermöglicht seinen Einsatz als Reaktionsmedium für die radikalische
Emulsions-, Suspensions- und Dispersionspolymerisation.
Die Emulsionspolymerisation zählt zu den wichtigsten und vielseitigsten
Polymerisationsverfahren überhaupt. 1-6 Über die spezifischen Vorteile des
Polymerisationsverfahrens hinaus eröffnet die Emulsionspolymerisation zusätzlich den
Zugang zu Polymerdispersionen, sogenannten Polymerlatices. Jährlich werden 10 Millionen t
Polymerlatices für verschiedene Anwendungen, wie etwa als Basis für Farben und Lacke,
eingesetzt. Gerade für diese Anwendung ist die Ausbildung von kontinuierlichen
Polymerfilmen aus der Dispersion, bei Verdunsten des Dispersionsmediums, von zentraler
Bedeutung. Daher waren Polymerisationen in dispersen Systemen auch Gegenstand
umfangreicher grundlegender Untersuchungen bezüglich Partikelbildung, -struktur und ihrer
Kontrolle sowie die Strukturbildung aus der Dispersion. 1,5-8
Die industrielle Darstellung von Polymerdispersionen über Emulsionspolymerisation wird
heute ausschließlich mittels freier radikalischer Polymerisation durchgeführt. Die Kontrolle
der Mikrostruktur ist bei dieser traditionellen radikalischen Polymerisation jedoch sehr
beschränkt. Mehr Möglichkeiten diesbezüglich bieten kontrollierte radikalische
Polymerisationstechniken, wie etwa Atom-Transfer-Radikal-Polymerisation (ATRP) oder
RAFT-(reversible addition fragmentation chain transfer)-Polymerisation, die auch die
Darstellung von Polymeren mit enger Molekulargewichtsverteilung oder Blockcopolymeren
ermöglichen können. Auch die kontrollierte Polymerisation mit freien stabilen Radikalen
(CFRP) wird in wässriger Emulsion durchgeführt, um Polymerdispersionen zu gewinnen. 9-14
Andere Polymerisationstechniken als die radikalische Polymerisation, beispielsweise
Polykondensation/Polyaddition oder ionische Polymerisation, wurden ebenfalls in wässrigen
Systemen untersucht und als Syntheseweg zu Polymerdispersionen beschrieben. 15-17