CH384116A

CH384116A - Verfahren zur Herstellung wässeriger Emulsionen bzw. Dispersionen

Info

Publication number: CH384116A
Application number: CH8222559A
Authority: CH
Inventors: Rudolf Dr Endres
Original assignee: Hoechst Ag
Priority date: 1958-12-27
Filing date: 1959-12-22
Publication date: 1964-11-15
Also published as: GB937492A

Description

Verfahren zur Herstellung wässeriger Emulsionen bzw. Dispersionen
Wässerige Emulsionen bzw. Dispersionen von filmbildenden Stoffen, wie Kunststoffen, Kunst- und Naturharzen, Cellulosederivaten oder deren Gemi- schen werden unter Mitverwendung von Emulgatoren hergestellt. Diese Emulgatoren sind je nach Konstitution mit dem Filmbildner mehr oder weniger gut verträglich und beeinflussen daher in erheblichem Masse die Homogenität und damit die Verarbeitbarkeit und den Verlauf der Emulsion bzw. Dispersion.

Normalerweise verbleiben die Emulgatoren nach dem Auftrocknen der Emulsionen bzw. Dispersionen in dem sich bildenden Film und wirken sich vor allem durch ihre Wasserlöslichkeit bzw. Hydrophilie ungünstig auf das innere Gefüge des Films aus, insofern, als sie die Wasseraufnahme des Films erhöhen und dessen Wasserfertigkeit vermindern.

Unter den bekannten und gebräuchlichen Emulgatoren befinden sich Polymerisate oder auch Mischpolymerisate z. B. auf Basis Carbonsäuren oder deren Salze wie Polyacrylsäure oder Polymethacrylsäure und deren Salze oder Derivate oder auch auf der Basis Butadien oder Styrol, copolymerisiert mit einer Säure wie Maleinsäure und übergeführt in Salze. Diese Verbindungen beeinflussen, vor allem, wenn sie in Form wasserlöslicher Salze vorliegen, die Wasserempfindlichkeit der unter ihrer Mitverwendung erhaltenen Dispersionsfilme in äusserst ungünstiger Weise. Sie können deshalb auch nur in geringen Mengen angewandt werden, und ihr Emul giervermögen ist deshalb in vielen Fällen beschränkt, die Stabilität der Emulsionen begrenzt.

Alle diese Nachteile werden durch das erfindungsgemässe Verfahren vermieden, nach welchem wässrige Emulsionen bzw. Dispersionen von filmbildenden Stoffen derart hergestellt werden, dass als Emulgatoren Salze von säuregruppenhaltigen, hochpolymeren Mischpolymerisaten aus säuregruppenfreien und säuregruppenhaltigen Monomeren eingesetzt werden, in denen das Verhältnis der säuregruppenfreien zu den säuregruppenhaltigen Monomeren innerhalb der Grenzen von 97 Mol zu 3 Mol und 70 Mol: 30 Mol liegt.

Das zweckmässigste Verhältnis hängt jeweils von der Konstitution der Monomeren, der Mischpolymerisate, ferner von der Natur der salzbildenden Gruppe ab. Als besonders günstig hat sich ein Copolymerisat VinylacetatlCrotonsäure, worin das Molverhältnis 95 : 5 /o beträgt, erwiesen. Als Salze hochpolymerer säuregrappentragender Stoffe können beispielsweise verwendet werden die Alkali-, Alkylamin und vorzugsweise die Ammoniumsalze von säure gruppenhaitigen Mischpolymerisaten.

Als Alkylamine für diesen Zweck kommen alle zur Salzbildung fähigen Amine mit Alkylgruppen von einer Kettenlänge von etwa 1-10 C-Atomen in Frage; vorzugsweise jedoch Methylamin, Dimethylamin, Äthylamin, Diäthylamin, Dibutylamin und Diisobutylamin.

Als Beispiel für ein säurengruppenhaltiges polymerisierbares Monomeres sei beispielsweise Crotonsäure genannt. Säuregruppenfreie polymerisierbare Monomere im Sinne dieser Erfindung sind vorzugsweise Vinylverbindungen, insbesondere Vinylester, wie Vinylacetat, Vinylpropionat und Vinylbutyrat oder Styrol. Einen besonders vorteilhaften erfinderischen Effekt zeigen Mischpolymerisate aus Crotonsäure und Vinylacetat oder Styrol.

Die Menge des zuzusetzenden Emulgators kann je nach der Natur der Salze und der polymeren Stoffe innerhalb weiter Grenzen schwanken; sie überschreitet normalerweise den Anteil an bisher gebräuchlichen Emulgatoren erheblich. So kann z. B. das
Verhältnis Mischpolymerisat zum emulgierten bzw. dispergierten Bindemittel gegebenenfalls bis 1 : 2 Gewichtsteile und noch höher festgesetzt werden. Dies ist dadurch möglich, dass die beschriebenen Salze der Mischpolymerisate sehr nahe an der Grenze der
Wasserlöslichkeit liegen, und dass sie selbst als Filmbildner eingesetzt werden können. Durch diese Eigenschaften werden die Homogenität und die Stabilität der Emulsionen bzw. Dispersionen günstig beeinflusst, die Verarbeitbarkeit und der Verlauf verbessert, ferner die Wasserfestigkeit und der Glanz des Films erhöht. Weiter wird die Kältefestigkeit der Emulsionen bzw.

Dispersionen verbessert.

Die mit Hilfe der beschriebenen Salze von Mischpolymerisaten hergestellten Emulsionen und Dispersionen lassen sich weitgehend mit andern Emulsionen und Dispersionen mischen. Es können den Dispersionen auch andere Stoffe, wie wasserlösliche Cellulosederivate, Stärke, Kasein, Wachse, Paraffine usw. einemulgiert bzw. zugesetzt werden. Ferner lassen sich Pigmente und Füllstoffe leicht und in hohem Anteil einarbeiten, wobei die gute Wasserwischfestigkeit des Anstrichfilms praktisch nicht vermindert wird.

Beispiel 1
Zu 70 Gewichtsprozent einer 500/eigen wässrigalkoholischen Lösung des Ammoniumsalzes eines Mischpolymerisates auf der Basis Vinylacetat Crotonsäure (Verhältnis Vinylacetat-Crotonsäure 95 : 5 Mol) werden 90 Gewichtsteile Wasser, 90 Gewichtsteile eines Polyvinylacetates niederen Polymerisationsgrades und 20 Gewichtsteile Dibutylphthalat eingetragen, das Gemisch auf 70-80 C erwärmt und bei dieser Temperatur so lange gerührt, bis sich eine homogene Dispersion gebildet hat. Die Dispersion hinterlässt nach dem Auftrocknen einen klaren, zähen, haftfesten Film von sehr guter Wasserwischfestigkeit.

Beispiel 2
In 100 Gewichtsteilen einer 50 0/o igen wässrigalkoholischen Lösung des Mischpolymerisates auf Basis Vinylacetat-Crotonsäure (Verhältnis Vinylacetat-Crotonsäure 95 : 5 Mol) werden 10 Gewichtsteile Kolophonin eingetragen, das Gemisch auf etwa 800 C erwärmt und bei dieser Temperatur so lange gerührt, bis eine homogene Dispersion entstanden ist. Die viskose Dispersion wird mit 170 Gewichtsteilen Wasser bis zur Streichkonsistenz verdünnt und hinterlässt nach dem Auftrocknen einen klaren, glänzenden, sehr haftfesten Film.

Beispiel 3
In 100 Gewichtsteilen einer 500/eigen wässrigalkoholischen Lösung eines Mischpolymeris ates auf Basis Vinylacetat-Crotonsäure (Verhältnis Vinyl acetat- Crotonäure 95 : 5 Mol) werden 1 Gewichtsteil Ammoniak conc., 30 Gewichtsteile eines Phenol Formaldehydharzes und 100 Gewichtsteile Wasser eingetragen, das Gemisch auf etwa 800 C erwärmt und so lange bei dieser Temperatur gerührt, bis eine homogene Dispersion entstanden ist. Nach dem Auf trocknen hinterlässt die Dispersion einen glänzenden
Film, der bei etwa 180 C 15 Minuten eingebrannt, zäh-hart wird und eine ausgezeichnete Wasserfestig keit aufweist.

Beispiel 4
In 70 Gewichtsteilen einer 250/eigen wässrigen Lösung des Ammoniumsalzes eines Mischpolymerisates auf Basis Vinylacetat-Crotonsäure (90:10 Mol) werden 90 Gewichtsteile Wasser und 60 Gewichtsteile eines Polyvinylacetates mittleren Polymerisationsgrades eingetragen, das Gemisch auf etwa 85 bis 90" C erwärmt und so lange bei dieser Temperatur gerührt, bis eine homogene Dispersion entstanden ist. Die Dispersion hinterlässt nach dem Auftrocknen einen zäh-elastischen Film von guter Wasserwischfestigkeit.

Beispiel 5
In 25 Gewichtsteilen einer 250/obigen wässrigen Lösung des Ammoniumsalzes eines Mischpolymerisates auf Basis Vinylacetat-Crotonsäure (Verhältnis Vinylacetat-Crotonsäure 70 : 30 Mol) werden 75 Gewichtsteile Wasser, 20 Gewichtsteile Dibutylphthalat und 70 Gewichtsteile eines Polyvinylacetates niederen Polymerisationsgrades eingetragen. Das Gemisch wird auf etwa 80" C erwärmt und so lange gerührt, bis eine homogene Dispersion entstanden ist, die nach dem Auftrocknen einen klaren, zähen, elastischen, gut wasserwischfesten Film hinterlässt.

Beispiel 6
In 70 Gewichtsteilen einer 500/oigen wässrigalkoholischen Lösung des Ammoniumsalzes eines Mischpolymerisates auf Basis Vinylacetat-Croton- säure (Verhältnis Vinylacetat-Crotonsäure 95 : 5 Mol) werden 82 Gewichtsteile Wasser, 0,5 Gewichtsteile Ammoniak conc., 60 Gewichtsteile eines Polyvinylacetates niederen Polymerisationsgrades und 60 Gewichtsteile einer Schmelze aus 100 Gewichtsteilen Polyvinylacetat hohen Polymerisationsgrades und 50 Gewichtsteilen Dibutylphthalat eingetragen, das Gemisch auf 80-9Oo C erwärmt und unter Rühren bei dieser Temperatur belassen, bis eine homogene Dispersion entstanden ist. Die Dispersion hinterlässt nach dem Auftrocknen einen klaren, zähen, haftfesten Film von guter Wasserwischfestigkeit.

Beispiel 7
In 50 Gewichtsteilen einer 500/oigen wässrigalkoholischen Lösung des Ammoniumsalzes eines Mischpolymerisates auf Basis Vinylacetat-Crotonsäure (Verhältnis Vinylacetat-Crotonsäure 95 : 5 Mol) werden 82 Gewichtsteile Wasser, 0,5 Gewichtsteile Ammoniak conc., 20 Gewichtsteile Dibutylphthalat und 90 Gewichtsteile eines Polyvinylacetates niederen Polymerisationsgrades eingetragen, das Gemisch auf 80-90 C erwärmt und so lange gerührt, bis eine homogene Dispersion entstanden ist. In diese Dispersion werden nach dem Abkühlen auf 200 C 0,5 Gewichtsteile Ammoniak conc. und 100 Gewichtsteile einer feindispersen Polyvinylacetat Dispersion, die auf dem üblichen Wege hergestellt wurde, eingerührt. Es entsteht eine Dispersion, die nach dem Auftrocknen einen klaren, glänzenden, zäh-elastischen, gut wasserfesten Film hinterlässt.

Mit normalen Pigmenten pigmentiert, ergibt die Dispersion eine Anstrichfläche, die sich sehr gut verarbeitet, sehr gut verläuft und einen glänzenden, gut wasserfesten Anstrichfilm hinterlässt. Der aus der Dispersion erhaltene Film zeigt nach einer 24stündigen Wasserlagerung eine Wasseraufnahme von etwa 60/0. Eine nach dem üblichen Verfahren hergestellte Polyvinylacetat-Dispersion ergibt dagegen einen Film, der nach 24stündiger Wasserlagemng eine Wasseraufnahme von etwa 250/a aufweist.

Beispiel 8
In 50 Gewichtsteilen einer wässrig-alkoholischen Lösung des Ammoniumsalzes eines Mischpolymerisates auf Basis Vinylacetat-Crotonsäure (Verhältnis Vinylacetat-Crotonsäure 95 : 5 Mol) werden 70 Gewichtsteile Wasser und 50 Gewichtsteile einer Nitrocelluloselösung folgender Zusammensetzung eingerührt:
30 Gewichtsteile Nitrocellulose, mittelviskos, butanolfeucht,
20 Gewichtsteile Äthylacetat,
10 Gewichtsteile Methoxy-butylacetat,
35 Gewichtsteile Toluol.

Es entsteht eine homogene Dispersion, in die anschliessend 50 Gewichtsteile einer feindispersen, auf dem üblichen Wege gewonnenen Polyvinylacetat Dispersion eingemischt werden. Die so hergestellte Dispersion hinterlässt einen klaren, zähen, elastischen Film. Mit Pigmenten angerieben, wird eine Dispersionsfarbe erhalten, deren Film sich durch guten Verlauf, guten Glanz und hohe Wasserfestigkeit auszeichnet.

Claims

PATENTANSPRUCH Verfahren zur Herstellung wässriger Emulsionen bzw. Dispersionen von filmbildenden Stoffen, dadurch gekennzeichnet, dass als Emulgatoren Salze von säuregruppenhaltigen, hochpolymeren Mischpolymerisaten aus säuregruppenfreien und säuregruppenhaltigen Monomeren eingesetzt werden, in denen das Verhältnis der säuregruppenfreien zu den säuregruppenhaltigen Monomeren innerhalb der Gren zen von 97 Mol zu 3 Mol und'70 Mol: 30 Mol liegt.

UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass Zusatzstoffe, z. B. Weichmacher, Lösungsmittel, Stärke, Kasein, Wachse, Paraffine, mit einemulgiert oder nachträglich zugesetzt werden.

2. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass ein Emulgator verwendet wird, der als säuregruppenfreies Monomeres Vinylacetat enthält.

3. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass ein Emulgator verwendet wird, der als säuregruppenfreies Monomeres Vinylpropionat enthält.

4. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass ein Emulgator verwendet wird, der als säuregruppenhaltiges Monomeres Crotonsäure enthält.

5. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass ein Emulgator verwendet wird, der als salzbildende Base Ammoniak enthält.

6. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass ein Emulgator verwendet wird, der als salzbildende Basen Alkylamine mit Kohlenwasserstoffketten von 1-10 C-Atomen und mit mindestens einem zur Salzbildung mit organischen Säuren fähigen Stickstoffatom enthält.

7. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass ein Emulgator verwendet wird, der als salzbildende Base Alkalihydroxyd enthält.

8. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass ein Copolymerisat VinylacetatlCro- tonsäure, worin das Molverhältnis 95 : 5 /e beträgt, verwendet wird.