Residual Monomer Reduction in Polymer Latex Products by Extraction with Supercritical Carbon Dioxide

Abstract

Summary: Extraction of residual monomer from a latex product with supercritical carbon dioxide ((sc)CO2) in a column was studied. Operating conditions were chosen at 35 °C and 100 bar. For reducing the residual styrene level in a polystyrene latex from 104 ppm to 100 ppm and from 104 ppm to 10 ppm, a countercurrent bubble column with latex as continuous and (sc)CO2 as dispersed phase is suggested. Monomer partitioning was demonstrated to be a key parameter in the equipment design. Monomer transport was found to be governed by the shuttle effect, caused by Brownian motion of the latex to and from the H2O/CO2 interface. The drift‐flux approach was followed to determine the column flooding conditions. Small column volumes are obtained. (sc)CO2 is a promising extraction medium for residual monomer reduction in latex products. Performance towards steam stripping is better as the final residual monomer level becomes lower.

Síntese de látices com baixa concentração de compostos orgânicos voláteis (COVs): efeito das técnicas de redução dos COVs nas propriedades dos látexes e das tintas

“…Porém, esta técnica não elimina os COVs não monoméricos, além de formar novos COVs (acetona, terc-butanol e formaldeído) oriundos de reações secundárias [8,12] . A segunda envolve a utilização de processo físico (temperatura, agitação, colunas de separação, vácuo, gás de arraste) para reduzir a concentração dos monômeros e dos outros COVs nos látexes [11,12,15,16] . A escolha da técnica de remoção dos COVs está relacionada com a sua eficiência, o custo envolvido na operação, a disponibilidade de equipamentos e seu efeito nas propriedades do látex e da tinta [9] .…”

“…A utilização de N 2 saturado com vapor de água e vácuo envolve a transferência de massa dos monômeros e dos COVs nas partículas de polímero, na fase aquosa e nas bolhas de N 2 formadas. A eficiência desta técnica depende basicamente da solubilidade dos COVs nas diferentes fases, da difusão destes compostos nas partículas de polímero e das condições de processo (temperatura e vazão de N 2 ) [12,16] . De acordo com Salazar et al [15] a eficiência da técnica física não depende apenas da concentração inicial dos monômeros e dos COVs, mas sim do tempo e das condições de processo utilizadas.…”

Applying the Principles of Green Chemistry to Polymer Production Technology

“…Physical methods include the removal of residual monomer from the polymer by evaporation, by solvent extraction or with the aid of an ion‐exchange resin . Extraction of the residual monomer using supercritical carbon dioxide was reported to give better performance than steam stripping techniques …”

A model for the devolatilization of EPDM rubber in a series of steam stripping vessels

“…1,2 Several physical and chemical processes can be used to separate solvent from polymers. [3][4][5][6] In devolatilization processes, the latex is stripped using steam or gas. 5 Despite the industrial importance of the devolatilization, mathematical models able to predict removal of VOCs from polymer latexes and slurries are rare in the literature.…”