Kinetische und reaktionstechnische Untersuchungen zur kontinuierlichen schnellen Emulsionscopolymerisation

In dieser Arbeit wird der Aufbau einer Technikumsanlage zur kontinuierlichen schnellen Emulsionscopolymerisation beschrieben. Die Anlage besteht aus einem gewickelten Teflonschlauch, welcher mit statischen Teflonmischern bestückt werden kann. Dabei stellt sich die Anordnung der Mischer als essenzieller Faktor für die optimale Gestaltung der Anlage heraus. Überraschenderweise zeigt sich, dass die anhaltende Turbulenz des Fluids nach Verlassen eines statischen Mischers für die Optimierung der Anlage wesentlich relevanter ist, als die Mischer selbst. Dieses Phänomen wird in der Literatur als Memoryeffekt bezeichnet und ist bisher nur in wenigen Fällen untersucht worden. Um den Memoryeffekt und dessen Vor- bzw. Nachteile zu bestimmen und einzuordnen, werden verschiedene Reaktoren mit und ohne Memoryeffektausnutzung über dimensionslose Kennzahlen charak-terisiert und verglichen. Dabei wird einerseits die Auswirkung der Sekundärströmung auf den Memoryeffekt untersucht und anderseits die Optimierung von Wärmedurchgang, Durchmischung, Umsatz, Druckabfall und Volumennutzung über diesen veranschaulicht. Der konstruierte Reaktor gewährleistet ein schnelles Aufheizen und eine gute Durchmischung in der frühen Phase der Reaktion und ist in Bezug auf Herstellung, Reinigung und Kosten optimiert. Des Weiteren wird eine Hypothese zum Mechanismus der kontinuierlichen schnellen Emulsionscopolymerisation von Ethylacrylat und Methacrylsäure formuliert, welcher überraschenderweise dem einer Miniemulsion entspricht, obwohl die üblicherweise nötigen Vorraus-setzungen für eine solche nicht vorliegen. Es wird auf die besondere Bedeutung spontaner Emulsion und die hohe Reaktionsgeschwindigkeit verwiesen, um den Mechanismus zu begründen und dies anhand empirischer Daten plausibilisiert.