CN105764940B - 改性的水溶性聚合物作为交联辅助剂的用途 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及改性的水溶性聚合物作为交联剂的用途，其特征在于，基于改性的水溶性聚合物的总重量，在25至80wt.％的一种或多种水溶性聚合物的存在下，通过a)具有一种或多种环氧、胺、羧酸、羧酸酐和/或硅烷基团的一种或多种烯键式不饱和单体与b)一种或多种与单体a)不同的烯键式不饱和单体的自由基引发的聚合可获得改性的水溶性聚合物。
Description
本发明涉及改性的水溶性聚合物作为交联助剂的用途，可选地与成膜聚合物、环氧组分或者其他硬化剂结合，例如用于涂料(coating)或者粘合剂，如纤维-涂料组合物(fiber-coating composition)、纸-涂料组合物或者用于土木工程的化学产品。
广泛地使用水溶性聚合物，例如聚乙烯醇，尤其作为用于涂料或者粘合剂的添加剂并且特别地作为用于基于烯键式不饱和单体的聚合物的保护性胶体。然而，当在服务内的产品暴露于水时，这种聚合物的高水溶性通常变为明显不利的。为了改善防水性，例如已经将包含水溶性聚合物的组合物与硬化剂或者交联剂结合使用。因此具有异氰酸酯或者醛基的交联剂已经用于在室温下交联聚乙烯醇。在交联之后，产物确实具有改善的防水性，然而这种类型的交联剂是健康担忧的，对于它们的使用需要更高的安全措施。此外，交联反应通常没有完成，所以在延长的时间内，在服务内的产品可能演变为有害化合物。
已知的交联系统进一步包括含环氧的化合物，然而，其仅仅导致在相对高温下交联，例如高于100℃。但是存在多种应用，例如在土木工程中的应用，如瓷砖粘合剂或者均匀的砂浆层(leveling screed)，其中交联反应在室温下进行。可以将胺在室温下另外地添加至交联的含环氧的化合物。按照这种工序，水溶性聚合物的交联是不充分的并且由此获得的产物的防湿性仍然不是完全令人满意的。
将环氧树脂广泛地推荐为交联剂，包括特别地用于保护性胶体稳定的聚合物粉末，至于实例，在WO 2012/177448、US 2012/0329909、US 2012/0329908、US 2012/0329907或者WO 2010/086217中进行了描述。EP 0721004描述了包含成膜官能化的聚合物以及反应性化合物的水可再分散聚合物粉末，其中，所述反应性化合物适合于在官能化的聚合物上交联。US 2001/0024644描述了保护性胶体稳定的聚合物粉末，该聚合物粉末的基础聚合物包含环氧单体单元。EP 0896029讲授了基于水不溶性聚合物以及水溶性聚合物的可交联的聚合物组合物，其中，两种聚合物中的至少一种包含能够与不溶性的有机或无机固体形成共价键的可交联基团。
EP 0885246公开了基于2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸(AMPS)的水溶性聚合物以及作为用于水不溶性聚合物的保护性胶体的N-羟甲基丙烯酰胺溶液(NMA)的用途。然而，这种类型的保护性胶体，趋向于演变为甲醛，并且由于健康原因不赞成此。此外，基于这种单体的保护性胶体是不防水的。EP 0723975描述了在少量的保护性胶体的存在下烯键式不饱和环氧化物的共聚合以及进一步的烯键式不饱和单体的共聚合以及在涂料或者粘合剂中使用这种产物以改善它们的粘合性能。DE-A 102012223620最终讲授了用于成膜聚合物的保护性胶体，通过在水溶性聚合物的存在下可选官能化的烯键式不饱和单体的聚合可获得该保护性胶体。
进一步的问题是上述涂料的不适宜的耐污染性，例如与有颜色的饮料，例如果汁或咖啡接触。
与该背景有关的本发明提出的问题是提供用于制备非常高度耐水的涂料的新措施。甲醛演变的交联助剂在此应当是可避免的。即使没有添加常规使用的交联剂，该交联助剂应当是可交联的，但是理想地还应当是与常规使用的交联剂相容的并且以有利的方式在这种常规使用的交联剂的影响下进行交联。此外，交联助剂应当导致在服务内的产品具有改善的耐污染性，例如在有颜色的饮料方面，如果汁或者咖啡，和/或在服务内的产品允许容易地或完全地从其中去除污渍。应当理想地不出现所有的或者仅仅降低程度的引言问题。
出乎意料地，通过将以某种方式已经被改性的水溶性聚合物用作交联助剂解决了问题。
因此本发明提供了改性的水溶性聚合物作为交联剂的用途，其特征在于，基于改性的水溶性聚合物的总重量，在25至80wt％的一种或多种水溶性聚合物的存在下，通过以下的自由基引发的聚合可获得所述改性的水溶性聚合物：a)带有一种或多种环氧、胺、羧酸、羧酸酐和/或硅烷基团的一种或多种烯键式不饱和单体，以及
b)不同于所述单体a)的一种或多种烯键式不饱和单体。
带有一种或多种环氧、胺、羧酸和/或羧酸酐的烯键式不饱和单体优选具有1至20个碳原子、更加优选1至10个碳原子，其可以是直链或支链、开链或环状排列的。带有胺基的烯键式不饱和单体可以考虑伯胺、仲胺或叔胺。
带有一种或多种环氧基团(环氧-官能化的单体)的烯键式不饱和单体的实例是丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)或者烯丙基缩水甘油醚；给出的特别优选是丙烯酸缩水甘油酯和甲基丙烯酸缩水甘油酯；并且甲基丙烯酸缩水甘油酯是最优选的。
带有一种或多种胺基(胺-官能化的单体)的烯键式不饱和单体的实例是甲基丙烯酸2-二甲基氨基乙酯、甲基丙烯酸2-叔丁基氨基乙酯、烯丙基N-(2-氨基乙基)氨基甲酸酯盐酸盐(allyl N-(2-aminoethyl)-carbamate hydrochloride)、烯丙基N-(6-氨基己基)氨基甲酸酯盐酸盐(allyl N-(6-aminohexyl)carbamate hydrochloride)、烯丙基N-(3-氨基丙基)盐酸盐(allyl N-(3-aminopropyl)hydrochloride)、烯丙胺或者乙烯基吡啶。
具有一种或多种羧酸基团(羧基-官能化的单体)的烯键式不饱和单体的实例是烯键式不饱和单羧酸或二羧酸，优选丙烯酸、甲基丙烯酸、富马酸和马来酸；富马酸或者马来酸的单酯，如二乙基酯或二异丙基酯。马来酸酐是带有羧酸酐基团(羧酸酐-官能化的单体)的烯键式不饱和单体的一个实例。
带有一种或多种硅烷基团(硅烷-官能化的单体)的烯键式不饱和单体的实例是通式R1SiR2 0-2(OR3)1-3的烯键式不饱和硅化合物，其中R1是CH2＝CR4-(CH2)0-1或CH2＝CR4CO2(CH2)1-3，R2是C1-C3烷基、C1-C3烷氧基或者卤素，优选Cl或Br，R3是支链或者无支链的，可选取代的1至12个碳原子的烷基，优选1至3个碳原子，或者2至12个碳原子的酰基，其中R3可以可选地被醚基中断，并且R4是H或者CH3。
优选的硅烷-官能化的单体是γ-丙烯酰氧基丙基三(烷氧基)硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三(烷氧基)硅烷、α-甲基丙烯酰氧基甲基三(烷氧基)硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基-丙基甲基二(烷氧基)硅烷；乙烯基硅烷如乙烯基烷基二(烷氧基)硅烷和乙烯基三(烷氧基)硅烷，烷氧基基团是例如甲氧基、乙氧基、甲氧基乙二醇醚部分、乙氧基乙二醇醚部分、甲氧基丙二醇醚部分和/或乙氧基丙二醇醚部分。优选的含硅烷单体的实例是3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基甲基二甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基甲基二乙氧基硅烷、乙烯基三丙氧基硅烷、乙烯基三异丙氧基硅烷、乙烯基三(1-甲氧基)异丙氧基硅烷、乙烯基三丁氧基硅烷、乙烯基三乙酰氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基甲基三甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷、乙烯基三氯硅烷、乙烯基甲基二氯硅烷、乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷、三乙酰氧基乙烯基硅烷、烯丙基乙烯基三甲氧基硅烷、烯丙基三乙酰氧基硅烷、乙烯基二甲基甲氧基硅烷、乙烯基二甲基乙氧基硅烷、乙烯基甲基二乙酰氧基硅烷、乙烯基二甲基乙酰氧基硅烷、乙烯基异丁基二甲氧基硅烷、乙烯基三异丙基氧基硅烷、乙烯基三丁氧基硅烷、乙烯基三己氧基硅烷、乙烯基甲氧基二己氧基硅烷、乙烯基三辛氧基硅烷、乙烯基二甲氧基辛氧基硅烷、乙烯基甲氧基二辛氧基硅烷、乙烯基甲氧基二月桂氧基硅烷、乙烯基二甲氧基月桂氧基硅烷以及聚乙二醇改性的乙烯基硅烷。
最优选的硅烷官能化的单体是乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基甲基二甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基甲基二乙氧基硅烷、乙烯基三(1-甲氧基)异丙氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基丙基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二甲氧基硅烷以及甲基丙烯酰氧基甲基三甲氧基硅烷以及它们的混合物。
有用的硅烷官能化的单体进一步包括通式CH2＝CR5-CO-NR6-R7-SiR8n-(R9)3-m的含硅烷基团的(甲基)丙烯酰胺，其中n＝0至4，m＝0至2，R5是H或者甲基，R6是H或者1至5个碳原子的烷基；R7是1至5个碳原子的亚烷基或者二价有机基团，其中通过氧原子或者氮原子将碳链中断，R8是1至5个碳原子的烷基，R9是1至40个碳原子的烷氧基，可以利用另外的杂环将它们各自取代。其中单体包含2个或更多个R5或R9基团，这些可以是相同或不同的。
这类(甲基)丙烯酰胺基烷基硅烷的实例是：3-(甲基)丙烯酰胺基丙基三甲氧基硅烷、3-(甲基)丙烯酰胺基-丙基三乙氧基硅烷、3-(甲基)丙烯酰胺基丙基三(β-甲氧基-乙氧基)硅烷、2-(甲基)丙烯酰胺基-2-甲基丙基三甲氧基-硅烷、2-(甲基)丙烯酰胺基-2-甲基乙基三甲氧基硅烷、N-(2-(甲基)丙烯酰胺基乙基)氨基丙基三甲氧基硅烷、3-(甲基)丙烯酰胺基丙基三乙酰氧基硅烷、2-(甲基)丙烯酰胺基-乙基三甲氧基硅烷、1-(甲基)丙烯酰胺基甲基三甲氧基-硅烷、3-(甲基)丙烯酰胺基丙基甲基二甲氧基硅烷、3-(甲基)丙烯酰胺基丙基二甲基甲氧基硅烷、3-(N-甲基(甲基)丙烯酰胺基)丙基三甲氧基硅烷、3-((甲基)丙烯酰胺基甲氧基)-3-羟基丙基三甲氧基硅烷、3-((甲基)丙烯酰胺基甲氧基)丙基三甲氧基硅烷、N,N-二甲基-N-三甲氧基甲硅烷基丙基-3-(甲基)丙烯酰胺基丙基氯化铵以及N,N-二甲基-N-三甲氧基甲硅烷基丙基-2-(甲基)丙烯酰胺基-2-甲基丙基氯化铵。
均基于改性的水溶性聚合物的总重量，所述单体a)优选地以0.5至60wt％、更加优选地1至30wt％以及最优选地2至20wt％的量使用。
单体b)优选地选自包括乙烯基酯、(甲基)丙烯酸酯、乙烯基芳香烃(vinylaromatic)、烯烃、1,3-二烯和卤乙烯的组。(甲基)丙烯酸酯和乙烯基芳香烃是特别优选的单体b)。
有用的乙烯基酯包括，例如，具有1至22个碳原子、特别地1至12个碳原子的羧酸的乙烯基酯。给出的优选是乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、丁酸乙烯酯、2-乙基己酸乙烯酯、月桂酸乙烯酯、豆蔻酸乙烯酯、棕榈酸乙烯酯、硬脂酸乙烯酯、花生酸乙烯酯(vinyl arachidate)、乙酸1-甲基乙烯基酯、新戊酸乙烯酯以及具有9至11个碳原子的α-支链单羧酸的乙烯基酯，例如VeoVa9R或VeoVa10R(确定的商品名)。乙酸乙烯酯是特别优选的。
有用的丙烯酸酯或者甲基丙烯酸酯包括，例如，具有1至22个碳原子，特别是1至15个碳原子的支链或无支链醇的酯。优选的甲基丙烯酸酯或者丙烯酸酯是丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸丙酯、丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸正丁酯、丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸叔丁酯、丙烯酸2-乙基己基酯、丙烯酸月桂基酯、丙烯酸肉豆蔻基酯、丙烯酸硬脂基酯、丙烯酸棕榈基酯、甲基丙烯酸月桂基酯、甲基丙烯酸肉豆蔻基酯、甲基丙烯酸硬脂基酯或甲基丙烯酸棕榈基酯。给出的特别优选是丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸叔丁酯或丙烯酸2-乙基己基酯。
给出的用作乙烯基芳香烃的优选是苯乙烯、甲基苯乙烯和乙烯基甲苯。优选的卤乙烯是氯乙烯。优选的烯烃是乙烯、丙烯，同时优选的二烯是1,3-丁二烯或者异戊二烯。
均基于改性的水溶性聚合物的总重量，所述单体b)优选地以5至73wt％、更加优选地10至65wt％以及特别地20至60wt％的量使用。
可选地，也可以将不同于所述单体a)和b)的一种或多种烯键式不饱和单体c)用于自由基引发的聚合，用于制备改性的水溶性聚合物。
单体c)的实例是烯键式不饱和甲酰胺和甲腈，优选丙烯酰胺和丙烯腈；富马酸和马来酸的二酯，如二乙基酯和二异丙基酯，烯键式不饱和磺酸和/或它们的盐，优选乙烯基磺酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸。进一步的实例是预交联的共聚单体如多烯键式不饱和单体，例如邻苯二甲酸二烯丙酯、己二酸二乙烯酯、马来酸二烯丙酯、甲基丙烯酸烯丙酯、或者氰脲酸三烯丙酯，或者后交联的共聚单体，例如丙烯酰胺基乙醇酸(AGA)、甲基丙烯酰胺基乙醇酸甲酯(MAGME)、N-羟甲基-丙烯酰胺(NMA)、N-羟甲基甲基丙烯酰胺、N-羟甲基烯丙基氨基甲酸酯、烷基醚如N-羟甲基丙烯酰胺、N-羟甲基甲基丙烯酰胺、以及N-羟甲基烯丙基氨基甲酸的异丁氧基醚或者酯。同样合适的是具有羟基或CO基团的单体，例如甲基丙烯酸的羟基烷基酯以及丙烯酸的羟基烷基酯如羟基乙基丙烯酸酯、甲基丙烯酸羟基乙基酯、丙烯酸羟基丙基酯、甲基丙烯酸羟基丙基酯、丙烯酸羟基丁基酯或者甲基丙烯酸羟基丁基酯，以及化合物如二丙酮丙烯酰胺或者乙酰基乙酰氧基乙基丙烯酸酯或者乙酰基乙酰氧基乙基甲基丙烯酸酯。
均基于改性的水溶性聚合物的总重量，所述单体c)优选地以0.1至10wt％、并且更加优选地以0.1至5wt％的量使用。最优选是不使用任何单体c)。
水溶性聚合物通常在20℃至90℃之间的温度下以及在3至12之间的pH下，特别地在3至9之间的pH下，具有至少10g/l的在水中的溶解度。
有用的水溶性聚合物包含，例如，包括乙烯醇、乙烯基吡咯烷酮、乙烯基缩醛、烯键式不饱和羧酸、丙烯酰胺、乙烯基磺酸、烯键式不饱和胺或铵化合物的单元的聚合物或者其他聚合物如水溶形式(water-soluble form)的多糖、蛋白质、木质素磺酸盐或者甲醛磺酸盐。
优选的水溶性聚合物是聚乙烯醇；聚乙烯醇缩醛；聚乙烯基吡咯烷酮；水溶形式的多糖如淀粉(直链淀粉和支链淀粉)、纤维素和它们的羧甲基、甲基、羟基乙基和/或羟基丙基衍生物、糊精和环糊精；蛋白质如酪蛋白或酪蛋白酸，大豆蛋白，明胶；木质素磺酸盐；合成聚合物如聚(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸酯与羧基官能化的共聚单体单元的共聚物、聚(甲基)丙烯酰胺、聚乙烯基磺酸以及它们的水溶性共聚物；三聚氰胺甲醛磺酸盐、萘甲醛磺酸盐、甲酚甲醛磺酸盐、苯乙烯-马来酸共聚物以及乙烯基醚-马来酸共聚物。
优选的聚乙烯醇进一步包括含有疏水单体单元的聚乙烯醇，例如乙酸乙烯酯与疏水的共聚单体的水解共聚物，该疏水的共聚单体如乙酸异丙烯基酯、新戊酸乙烯酯、乙基己酸乙烯酯、5或9至11个碳原子的饱和α-支链单羧酸的乙烯基酯、二烷基马来酸酯和二烷基富马酸酯如马来酸二异丙酯和富马酸二异丙酯、氯乙烯、乙烯基烷基醚如乙烯基丁基醚、烯烃如乙烯和癸烯。基于特定的聚乙烯醇的总重量，疏水的单体单元的比例优选地在从0.1至10wt％的范围内。
聚乙烯醇还可以考虑阳离子型聚乙烯醇或者阴离子型聚乙烯醇。阳离子型保护性胶体是具有阳离子电荷的聚合物；阴离子型保护性胶体是具有阴离子电荷的聚合物。
阳离子型聚乙烯醇的实例是包含阳离子单体单元的聚合物，优选具有季铵基团、锍基团(sulfonium group)和鏻基团(phosphonium group)的单体单元。给予优选的是乙酸乙烯酯与一种或多种阳离子共聚单体的水解共聚物，其选自包括烯丙基烷基卤化铵、(甲基)丙烯酰氧基烷基卤化铵、(甲基)丙烯酰胺基烷基卤化铵、(甲基)丙烯酸氨基烷基酯和氨基烷基-(甲基)丙烯酰胺的组，其中烷基基团可以包含1至4个碳原子。优选的阳离子共聚单体选自包括二烯丙基二乙基氯化铵(DADEAC)、(3-甲基丙烯酰氧基)丙基三甲基氯化铵(MPTAC)、(3-甲基丙烯酰氧基)乙基三甲基氯化铵(METAC)、(3-甲基丙烯酰胺基)丙基三甲基氯化铵(MAPTAC)、甲基丙烯酸2-二甲基氨基乙酯或者3-二甲基氨基丙基-甲基丙烯酰胺(在pH≤5下的DMAEMA或者DMAPMA是质子化了的种类)的组并且特别是二烯丙基二甲基氯化铵(DADMAC)。最优选的单体c)是二烯丙基二甲基-氯化铵(DADMAC)、二烯丙基二乙基氯化铵(DADEAC)、(3-甲基丙烯酰氧基)丙基三甲基氯化铵(MPTAC)、(3-甲基丙烯酰氧基)-乙基三甲基氯化铵(METAC)、(3-甲基丙烯酰胺基)丙基三甲基氯化铵(MAPTAC)。例如，在EP1724288A1中或者在E.W.Flick,Water-Soluble Resins-an Industrial Guide,NoyesPublications,Park Ridge,N.J.,1991中，描述了阳离子型聚乙烯醇的制备。
均基于阳离子型聚乙烯醇的总重量，阳离子共聚单体的比例优选地是按重量计0.01％至30％、更加优选地按重量计1％至15％、还更加优选地按重量计1％至10％并且最优选按重量计1％至5％。
阴离子型聚乙烯醇的实例是包含阴离子单体单元的聚合物，优选具有硫酸、磺酸、磷酸、膦酸和羧基基团或者它们的各自的盐的单体单元。特别优选的阴离子单体单元具有磷酸、膦酸或者特别是磺酸或者羧基基团。给予优选的是乙酸乙烯酯与一种或多种阴离子共聚单体的水解共聚物，其选自包括乙烯基磺酸酯/盐、烯丙基磺酸酯/盐、烯键式不饱和单羧酸或二羧酸、富马酸和马来酸的单酯的组。给出的特别优选是乙烯基磺酸酯/盐和烯键式不饱和单羧酸或二羧酸。特别优选的是乙烯基磺酸酯/盐、2-甲基-2-丙烯-1-磺酸、烯丙基磺酸酯/盐、丙烯酸、甲基丙烯酸、富马酸、马来酸、富马酸或马来酸的单乙基酯或单异丙基酯、或者前面提到的酸的盐。最优选的是乙烯基磺酸酯/盐。例如，在WO06122705A中描述了阴离子型聚乙烯醇的制备。
均基于阴离子型聚乙烯醇的总重量，阴离子共聚单体的比例优选是按重量计0.01％至30％、更加优选按重量计1％至20％、还更加优选按重量计1％至15％以及最优选按重量计1％至10％。
给出的优选是部分水解的或完全水解的具有80至100mol％的水解水平的聚乙烯醇，特别是部分水解的具有80至95mol％的水解水平的聚乙烯醇。水解水平是指乙烯基醇单元与各自的水溶性聚合物c)的乙烯基醇和乙烯基酯单元的总和的摩尔比。
聚乙烯醇具有优选0.4至30mPas、更加优选0.4至15mPas、甚至更加优选0.5至10mPas、以及最优选0.8至6mPas的粘度(通过方法在20℃下至4％水溶液中的DIN 53015测定的)。
通过将部分或完全水解的聚乙烯醇部分地或全部地缩醛化可获得聚乙烯醇缩醛。通过标准方法制备聚乙烯醇缩醛，例如，在DE-A 10140131中，如描述的，通过利用醛来缩醛化提及的聚乙烯醇。给出的优选是来自具有1至15个碳原子的脂族醛的组的醛，特别是甲醛、乙醛、丙醛以及最优选丁醛或者丁醛和乙醛的混合物。使用的芳族醛可以是，例如，苯甲醛或它们的衍生物。可以经由使用的醛的量调节聚乙烯醇缩醛的缩醛化水平。这是因为，由于缩醛几乎发生全部的转化，所以可以通过简单的化学计量测定添加的量。
特别优选的水溶性聚合物是聚乙烯醇，包括特别是阳离子型聚乙烯醇或者阴离子型聚乙烯醇。
为了通过链增长加成聚合制备改性的水溶性聚合物，使用的水溶性聚合物优选在25至80wt％、更加优选在30至70wt％并且最优选在35至60wt％，所有均基于改性的水溶性聚合物的总重量。
在用于制备改性的水溶性聚合物的所述聚合期间，通常，水溶性聚合物与单体a)和/或b)和/或可选的c)的单体单元接技。接枝应理解为意指，烯键式不饱和单体的单元经由共价键连接至水溶性聚合物。
基于改性的水溶性聚合物的所述单体a)、b)和可选c)的聚合物单元具有优选10nm至200nm、更加优选30nm至180nm以及最优选40nm至130nm的体积平均粒径(如使用BeckmanCoulter LS 13320(PIDS)测定的)。这些颗粒尺寸在交联的改性的水溶性聚合物至基底的较强的粘附方面是特别有利的。
改性的水溶性聚合物是可获得的，例如，通过在一种或多种水溶性聚合物的存在下使本发明的烯键式不饱和单体进行乳液聚合。因此优选地不发生悬浮聚合。聚合温度优选地是在40℃至100℃之间，更加优选地在60℃至90℃之间。也可以在超大气压力下，通常在5巴至100巴之间进行气体共聚单体如乙烯、1,3-丁二烯或氯乙烯的共聚合。在聚合期间pH优选地是在2至11之间。当使用带有环氧的单体a)时，在聚合期间的pH优选地是在4至9之间，更加优选在4至8之间并且最优选在6至7之间。可以以已知的方式使用有机和无机酸两者、碱或者缓冲液来确定pH，至于实例，通过添加盐酸、氨水或者碱土金属和/或碱金属氢氧化物，例如氢氧化钠水溶液。
通常在水中进行聚合，可选地与一种或多种有机溶剂混合，如1至7个碳原子的醇。醇的实例是甲醇、乙醇、丙醇、丁醇或者戊醇。基于有机溶剂和水的组合的重量，水的比例优选是≥50wt％，更加优选≥90wt％并且最优选100wt％。
可以引发聚合，例如，借助于单体可溶性引发剂，特别是水溶性引发剂或其它氧化还原引发剂组合，常用于乳液聚合工艺；优选地，避免氧化还原引发剂组合。水溶性引发剂的实例是过氧化氢、叔丁基过氧化物、叔丁基过氧化氢、过氧焦磷酸钾(potassiumperoxodiphosphate)、叔丁基过氧新戊酸酯(tert-butyl peroxopivalate)、过氧化氢异丙苯(cumene hydroperoxide)、单过氧化氢异丙基苯、偶氮二异丁腈。单体可溶性引发剂的实例是二乙酰过氧二碳酸酯，二环己基过氧二碳酸酯、过氧化二苯甲酰(dibenzoylperoxide)或优选碱金属或碱土金属或铵盐，如过二硫酸(peroxydisulfuric acid)的钠、钾以及铵盐。
特别通过使用过二硫酸或者它们的盐作为引发剂进一步增强改性的水溶性聚合物和/或它们在服务内的产品的防水性。
均基于单体的总重量，列举的引发剂通常以0.1至5.0wt％、优选地0.2至2.0wt％的量使用。
基于引发剂的总重量，最初装入优选≥20wt％、更加优选≥30wt％、还更加优选≥40wt％以及还仍更加优选≥50wt％的引发剂，同时引发剂的剩余部分在聚合期间计量加入。在聚合期间计量加入的引发剂的总重量的比例是优选≤80wt％、更加优选≤60wt％以及仍更加优选≤10wt％。最优选，在聚合期间不计量加入引发剂，即，在初始进料中完全包含引发剂。在完成单体添加时，然而，可以添加另外的量的引发剂以完成聚合。以本发明的方式，初始进料的引发剂和/或计量的引发剂同样地用作改善改性的水溶性聚合物和/或它们在服务内的产品的防水性。此外，以这样的方式，改性的水溶性聚合物的颗粒尺寸或粘度是可控制的。
有用的氧化还原引发剂包括由列举的引发剂和还原剂形成的组合。有用的还原剂包括，例如，碱金属和铵的亚硫酸盐和亚硫酸氢盐，如亚硫酸钠，次硫酸的衍生物如锌或碱金属的甲醛次硫酸盐，如羟基甲烷亚磺酸钠、和抗坏血酸。所有均基于单体的总重量，还原剂的量通常是在0.001至0.03wt％、优选0.001至0.015wt％的范围内。
可以将水溶性聚合物全部地或部分地计量加入，或者优选全部地初始装入。所有均基于全部使用的水溶性聚合物的量，初始装入的水溶性聚合物的比例优选地不小于50wt％、更加优选地不小于60wt％并且最优选不小于80wt％。
在已经最初装入或计量加入单体a)和b)的总共使用量的≤60wt％、优选≤50wt％、更加优选≤40wt％并且最优选≤30wt％时，将已经最初装入或计量加入优选≥50wt％、更加优选≥60wt％、还更加优选≥70wt％以及最优选≥80wt％的全部使用的水溶性聚合物的量。
可以以它们的全部将所述单体a)和b)最初装入或者特别地充分计量加入。基于单体a)和b)总共使用量的总重量，计量加入的单体a)和b)的比例优选是0至20wt％，特别是0至10wt％，同时将剩余的单体a)和b)在聚合期间的随后步骤中计量加入，特别是在其中已经将全部使用的水溶性聚合物的≥50wt％、优选≥60wt％、更加优选≥70wt％以及最优选≥80wt％的量最初装入或者计量加入的步骤。可以单独地进行计量添加(按照时间和/或位置)。
分别地，所述单体b)以及特别是a)或者水溶性聚合物的优选的计量添加以及初始装入对于改善改性的水溶性聚合物的交联特性或者对于提高它们在服务内产品的防水性是特别有用的。
在聚合期间可以另外存在乳化剂。当在乳化剂存在下进行聚合时，它们的量优选在基于单体a)和b)的重量的1至5wt％的范围内。给出的优选是在没有乳化剂的情况下聚合。乳化剂的实例是阴离子型、阳离子型、两性型、可聚合型或非离子型乳化剂，如阴离子表面活性剂，特别是具有8至18个碳原子的链长的烷基硫酸盐/酯，在疏水部分具有8至18个碳原子并且具有高达40个环氧乙烷或者环氧丙烷单元的烷基或者烷基芳基醚硫酸盐/酯，具有8至18个碳原子的烷基或者烷基芳基磺酸盐/酯、磺基琥珀酸与一元醇或者烷基酚的酯和单酯、或者非离子型表面活性剂，如具有8至40个环氧乙烷单元的烷基聚乙二醇醚或者烷基芳基聚乙二醇醚。
为了控制分子量和/或粘度，在聚合期间可以使用链转移剂。当使用链转移剂时，基于待聚合的所述单体a)以及可选b)，通常以0.01至5.0wt％之间的量使用它们，并且将它们单独地计量加入，或者与反应组分预混合地计量加入。链转移剂的实例是正十二烷硫醇、叔十二烷硫醇、巯基丙酸、巯基丙酸甲酯、异丙醇和乙醛。
改性的水溶性聚合物优选地存在于水中或者水和有机溶剂的混合物中，特别地以5％至60％、优选10％至50％并且更加优选15％至45％的固体含量。改性的水溶性聚合物的粘度极大地取决于用于制备它们所使用的水溶性聚合物，允许制备在非常宽范围内的粘度的改性的水溶性聚合物。
改性的水溶性聚合物的水分散体或者水溶液因高水平的稳定性而著名。这表明，例如，通过利用超速离心机(来自Beckman Coulter的OptimalL-100k)在根据DIN50014的标准条件下以40000转/分进行离心一小时，它本身不能将水溶液形式的改性的水溶性聚合物分离成聚合物相和乳浆-与已知的烯键式不饱和单体的保护性胶体稳定的聚合物不同。
为了制备固体形式、特别是粉末形式的改性的水溶性聚合物，分散体或者溶液形式的改性的水溶性聚合物可以是以已知的方式不含水和任何溶剂，例如使用沉淀、蒸馏或者干燥，特别是通过流化床干燥、冷冻干燥或者喷雾干燥。改性的水溶性聚合物优选是在不添加干燥助剂的情况下干燥，即，在用于制备改性的水溶性聚合物的聚合结束之后优选地不添加上述的水溶性聚合物，并且特别地在干燥期间不添加水溶性聚合物。分散体优选是喷雾干燥的。在常用的喷雾干燥设备中进行这种喷雾干燥，并且使用一种、两种或多种材料的喷嘴或者利用旋转盘可以影响雾化。通常选择的出口温度是在45℃至120°的范围内，优选60℃至90℃。
从而可获得水稀释形式或者水可再分散粉末形式的改性的水溶性聚合物。
为了通过改善抗粘连性(抗阻塞性，blocking resistance)来增强可储存性，可以将获得的粉末添加防粘剂(抗结剂，antiblocking agent)。基于改性的水溶性聚合物的干重，粉末形式的改性的水溶性聚合物优选地包含2至10wt％的防粘剂。然而，特别优选避免防粘剂的添加。防粘剂的实例是具有优选在10nm至100μm的范围内的颗粒尺寸的碳酸钙、碳酸镁、滑石、石膏、二氧化硅、高岭土、偏高岭土、煅烧高岭土、硅酸盐。
在一个优选的实施方式中，一种或多种改性的水溶性聚合物作为交联剂组合物的成分而存在，该交联剂组合物另外地包含来自包括基础聚合物、环氧组分、硬化剂和添加剂的组中的一种或多种组分。
为了制备交联剂组合物，以常规用于本发明的现有技术领域的方式，将改性的水溶性聚合物与交联剂组合物的进一步的组分混合。
基础聚合物是基于一种或多种烯键式不饱和单体，例如如选自包括上述的单体a)、b)和c)的组，优选相同的单体，更加优选和最优选如上所述的。这种基础聚合物也称为成膜聚合物。
作为基础聚合物有用的均聚物或共聚物的实例是乙酸乙烯酯均聚物、乙酸乙烯酯与乙烯的共聚物、乙酸乙烯酯与乙烯以及一种或多种进一步的乙烯基酯的共聚物、乙酸乙烯酯与乙烯和丙烯酸酯的共聚物、乙酸乙烯酯与乙烯和氯乙烯的共聚物、苯乙烯-丙烯酸酯共聚物、苯乙烯-1,3-丁二烯共聚物。
给出的优选是乙酸乙烯酯均聚物；乙酸乙烯酯与1至40wt％的乙烯的共聚物；乙酸乙烯酯与1至40wt％的乙烯以及1至50wt％的一种或多种进一步的共聚单体的共聚物，该共聚单体来自以下的组：在羧酸部分具有1至12个碳原子的乙烯基酯，如丙酸乙烯酯、月桂酸乙烯酯、具有5至13个碳原子的α-支链羧酸的乙烯基酯，如VeoVa9R、VeoVa10R、VeoVa11R；乙酸乙烯酯、1至40wt％的乙烯以及优选1至60wt％的具有1至15个碳原子的支链或无支链的醇的丙烯酸酯，特别是丙烯酸正丁酯或者丙烯酸2-乙基己酯的共聚物；以及包含30至75wt％的乙酸乙烯酯，1至30wt％的月桂酸乙烯酯或者具有5至13个碳原子的α-支链羧酸的乙烯基酯，以及1至30wt％的具有1至15个碳原子的支链或无支链醇的丙烯酸酯，特别是丙烯酸正丁酯或丙烯酸2-乙基己酯的共聚物，其可以各自进一步包含1至40wt％的乙烯；包含乙酸乙烯酯、1至40wt％的乙烯以及1至60wt％的氯乙烯的共聚物；需承担的附带条件是该聚合物可以各自进一步包含列举量的列举共聚单体，并且特别地以wt％为单位的加和总是高达100wt％。
还给出的优选是(甲基)丙烯酸酯聚合物，如丙烯酸正丁酯或丙烯酸2-乙基己酯的共聚物或者甲基丙烯酸甲酯与丙烯酸正丁酯和/或丙烯酸2-乙基己酯以及可选乙烯的共聚物；具有来自丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸2-乙基己酯的组中的一种或多种单体的苯乙烯-丙烯酸酯共聚物；具有来自丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸2-乙基己酯并且可选乙烯的组中的一种或多种单体的乙酸乙烯酯-丙烯酸酯共聚物；苯乙烯-1,3-丁二烯共聚物；需承担的附带条件是该聚合物可以各自进一步地包含列举量的列举共聚单体，并且特别地以wt％为单位的加和总是高达100wt％。
选择用于共聚单体的单体和/或重量分数，通常以便获得-50℃至+50℃、优选-30℃至+40℃的玻璃化转变温度Tg。聚合物的玻璃化转变温度Tg通过差示扫描量热法(DSC)以已知的方式进行量化。经由Fox等式Tg还是可提前估计的。根据Fox T.G.,Bull.Am.PhysicsSoc.1,3,page 123(1956)：1/Tg＝x1/Tg1+x2/Tg2+...+xn/Tgn，其中xn代表单体n的质量分数(wt％/100)并且Tgn代表单体n的均聚物的玻璃化转变温度(以开氏度为单位)。在Polymer Handbook 2nd Edition,J.Wiley&Sons,New York(1975)中报道了均聚物的Tg值。
通过自由基引发的烯键式不饱和单体的聚合可获得基础聚合物，至于实例，在DE-A 102006050336中进行了描述，优选通过在水介质中的乳液聚合方法。
例如，基础聚合物可以是乳化剂稳定的或者优选保护性胶体稳定的。有用的保护性胶体包括，例如，上述的水溶性聚合物，或者本发明的改性的水溶性聚合物。通过实例的方式以上所列举了有用的乳化剂。优选地在保护性胶体的存在下影响用于制备基础聚合物的乳液聚合方法，更加优选没有改性的水溶性聚合物的情况。在保护性胶体稳定的基础聚合物中，保护性胶体和基础聚合物通常是并排地(side by side)存在。
聚合通常产生水分散体形式的基础聚合物。为了制备水可再分散粉末形式的基础聚合物，将水分散体干燥，可选在添加干燥助剂之后，例如上述的水溶性聚合物，优选改性的水溶性聚合物。上面描述的用于干燥改性的水溶性聚合物的方法可以在此得以应用。通常，基于分散体的聚合物成分，以3至30wt％的总量使用干燥助剂。给出的优选是使用基于聚合物含量的5至20wt％。
还优选使用作为交联助剂的聚合物共混物。聚合物共混物包含一种或多种改性的水溶性聚合物以及一种或多种基础聚合物，特别是一种或多种保护性胶体稳定的基础聚合物。各自基于聚合物共混物的干重，优选的聚合物共混物包含优选2至95wt％、更加优选5至50wt％以及最优选5至30wt％的改性的水溶性聚合物。各自基于聚合物共混物的干重，优选的聚合物共混物还包含优选5至98wt％、更加优选50至95wt％以及最优选70至95wt％的保护性胶体稳定的基础聚合物。聚合物共混物优选水分散体的形式并且更加优选水可再分散粉末的形式。
改性的水溶性聚合物是以各种方式合并在聚合物共混物中的。例如，可以将保护性胶体稳定的基础聚合物以及改性的水溶性聚合物各自以固体形式混合或者各自以水溶液形式混合。进一步地还可以将固体形式的保护性胶体稳定的基础聚合物或改性的水溶性聚合物混合，并且无论哪种是以固体形式，该两种组分的另一种是指水溶液的形式。优选地，在干燥之前和/或在干燥期间，将改性的水溶性聚合物，特别是以它们的水溶液形式，添加至含水的保护性胶体稳定的基础聚合物分散体。
环氧组分是，例如，带有环氧基团的合成树脂，通常是具有两个或更多个环氧基团，特别是两个末端环氧基团的聚醚。环氧组分常规是缩聚物，特别是多羟基单体醇和氯以及环氧官能化单体的缩聚物。环氧化合物在本质上可以是脂肪族、芳脂族或者芳香族的。环氧组分优选地不具有任何自由基可聚合的基团，如烯键式不饱和基团。实例是双酚A类型的环氧化合物，即，双酚A和环氧氯丙烷或者甲基环氧氯丙烷的缩合产物。还适合的是基于双酚F的环氧化合物，其通常包含双缩水甘油基氧基苯基甲烷的混合物。进一步的实例是脂肪族的环氧化合物如脂肪族多元醇的缩水甘油醚，特别是丁基二缩水甘油醚或者三羟甲基丙烷三缩水甘油醚；脂环族环氧树脂如乙烯基环己烷二氧化物、二环戊二烯二氧化物和3,4-环氧-6-甲基环己基甲基；以及杂环的环氧化合物如异氰尿酸三缩水甘油酯。这些类型的环氧树脂是商业可获得的，例如作为EpiloxR树脂的双酚A和双酚F类型。优选双酚A类型和双酚F类型的环氧树脂并且特别优选脂肪族多元醇的缩水甘油醚。
所有均基于改性的水溶性聚合物的干重，以优选2至70wt％、更加优选4至50wt％的量使用环氧组分。
还给出的优选是具有环氧组分的共混物作为交联助剂的用途。这些类型的共混物包含一种或多种改性的水溶性聚合物、一种或多种环氧组分以及可选地一种或多种基础聚合物，特别是一种或多种保护性胶体稳定的基础聚合物。优选的具有环氧组分的共混物包含优选5至70wt％、更加优选5至50wt％以及最优选10至50wt％的改性的水溶性聚合物；优选5至90wt％，更加优选5至70wt％并且最优选10至70wt％的环氧组分；可选地0至95wt％并且优选5至90wt％的保护性胶体稳定的基础聚合物，条件是特别在wt％上各自基于具有环氧组分的共混物的干重并且加和总计高达100wt％。具有环氧组分的共混物优选是水分散体的形式并且更加优选水可再分散粉末的形式。
通过以各种方式将共混物的个别成分混合可获得具有环氧组分的共混物。例如，环氧组分、改性的水溶性聚合物以及可选的基础聚合物各自以固体形式或者各自以水溶液的形式用于混合是可使用的。对于具有环氧组分的共混物中的一种或多种组分以固体形式，同时剩余的组分以水溶液的形式用于混合，还进一步地是可以的。优选地使用作为纯物质的环氧组分。优选地，在通过链增长加成聚合制备基础聚合物之后将改性的水溶性聚合物和/或环氧组分混合，并且更加优选地在干燥含水的基础聚合物分散体之前和/或在干燥含水的基础聚合物分散体期间。
硬化剂促进改性的水溶性聚合物和/或可选的环氧组分的交联并且使得所述交联能够以更高的交联速率发生，甚至在相对较低的温度下。优选的硬化剂选自包括胺和硅烷，特别是氨基硅烷或环氧硅烷的组。
优选的胺具有两个或更多个氨基基团，例如脂肪族聚胺、聚氧基亚烷基胺、聚亚乙基亚胺、氨基硅烷和它们的缩合产物、氨基官能化的聚乙烯醇。特别优选的胺是脂肪族聚胺，其以商品名称AnquamineR/EpilinkR或EpiloxR硬化剂是可获得的，或者聚氧基亚烷基胺，其以商品名称JeffamineR是可获得的，或者聚亚乙基亚胺，其以商品名称Polyimin是可获得的。
还给出的优选是氨基硅烷和它们的缩合产物。有用的氨基硅烷包括，例如，以商品名称GeniosilR可获得的那些，如N-(2-氨基乙基)(3-氨基丙基)三甲氧基硅烷(GeniosilGF 91)、(3-氨基丙基)三乙氧基硅烷(Geniosil GF 93)、N-(2-氨基乙基)(3-氨基丙基)甲基二甲氧基硅烷(Geniosil GF 95)。
优选的环氧硅烷是(3-缩水甘油氧基丙基)三甲氧基硅烷并且特别是(3-缩水甘油氧基丙基)三乙氧基硅烷。
硬化剂共混物优选是水分散体的形式并且更加优选水可再分散粉末的形式。
优选地调整硬化剂的量与改性的水溶性聚合物的单体单元a)以及硬化剂的官能化基团的摩尔比，特别是硬化剂的氨基基团或环氧基团。因此，还特别优选的是使用在这种定量比中的改性的水溶性聚合物和硬化剂，其中单体单元a)与硬化剂的官能化基团的摩尔比是在0.5至2.0的范围内。
通过以各种方式将它们的个别成分混合可获得可硬化的共混物。硬化剂是可合并的，例如，作为纯物质或者施加至载体，如碳酸钙、硅酸盐或者沸石，或者以封装的形式，例如在有机或无机封装材料中。优选地将硬化剂作为纯物质使用。例如，将硬化剂、改性的水溶性聚合物、可选的环氧组分以及可选的基础聚合物以固体形式相互混合或者以水溶液形式相互混合。还进一步地可以将以固体形式的硬化剂共混物中的一种或多种组分混合，同时剩余的组分是水溶液的形式。优选地，将硬化剂以及硬化剂共混物的进一步的成分仅仅在它们应用之前进行混合，优选地在它们应用之前立即混合。特别优选的是添加硬化剂至包含改性的水溶性聚合物和环氧组分和/或基础聚合物，特别是保护性胶体稳定的基础聚合物的水分散体。
为了改善性能特性，交联剂组合物、聚合物共混物、具有环氧组分的共混物或者硬化剂共混物可以包含进一步的添加剂，例如填料、颜料、增塑剂、泡沫稳定剂、阻燃剂、疏水剂(hydrophobicizing agent)、油类或者进一步的聚合物，如聚氨酯或者聚硅氧烷。因此可以以常用的量包含这些类型的添加剂，基于特定的组合物或者共混物的干重，例如在0.1至90wt％，优选在2至50wt％并且更加优选在2至10wt％。最优选，不包含添加剂。
为了作为交联助剂使用，通常以液体或浆料的形式，特别是作为含水混合物，将改性的水溶性聚合物和/或交联剂组合物、聚合物共混物、具有环氧组分的共混物或者硬化剂共混物施加至基底。通常在将聚合物成膜的期间发生交联。交联应理解为意指，特别是改性的水溶性聚合物的单体单元a)与聚合物以及可选添加的施加组合物的其他成分反应或者与基底反应，以形成网状物。
可以在非常广泛的温度下，例如在2℃至200℃下，更加优选在15℃至160℃下，有利地影响改性的水溶性聚合物的交联。当改性的水溶性聚合物的交联在没有硬化剂下发生时，用于此的温度优选地是在90℃至200℃的范围内，并且更加优选地在130℃至160℃的范围内。在低于30℃的温度下交联通常需要几天，例如一周。高于100℃，特别是高于125℃，交联需要几分钟，例如1至10分钟并且特别是2至5分钟。
本发明的交联剂在使用交联剂的典型领域中是可使用的，通常作为交联剂用于涂料或粘合剂是有用的，如同，例如，用于编织的或非编织的纺织品、纤维或纸。给出的特别优选是作为交联剂在制造纸涂料中使用，特别地用于热的和喷墨的纸，或者用于涂覆有机和无机纤维。
对于改性的水溶性聚合物的可能用途进一步地是在用于土木工程的化学产品中，可选地与矿物粘合剂结合，如水泥(波特兰水泥、铝酸盐水泥、火山灰水泥、铸造厂水泥、镁氧水泥、磷酸盐水泥)、石膏和水玻璃，在制造土木工程粘合剂中，特别是瓷砖粘合剂以及集成的热绝缘粘合剂、抹灰、油灰化合物、砂浆底层(floor screed)、均染化合物(均染剂，leveling compound)、密封化合物(密封剂，sealing compound)、面砖勾缝料(jointingmortar)、底漆、水蒸汽阻挡物和涂漆。
本发明的改性的水溶性聚合物出乎意料地交联至具有耐土壤特性(soil-resistant property)以及具有期望的防水性的产物中。相关联地，相应地降低了来自交联产物的水溶性成分的可萃性，抵制外观的风化。交联的改性的水溶性聚合物因非常低水平的吸水性(water imbibition)而著名。改性的水溶性聚合物不含斑点；剪切稳定和储存稳定(shear and shelf stable)；在未交联状态下是水再分散性的；并且在交联之后是防水的。有利地，使用本发明的改性的水溶性聚合物作为交联助剂使得可以避免使用有害的硬化剂(如甲醛演变的硬化剂)。
随后的实施例用于进一步地说明本发明：
改性的水溶性聚合物的制备
固体含量：
根据DIN EN ISO 3251在干燥箱中在150℃下20min来测定
粘度：
在20℃下根据DIN 53015在4％的水溶液中测定。
布氏粘度：
在调节至23℃之后，通过使用纺锤1或2在20转/分下，利用布氏粘度计测定。对于每个测量，记录使用的特定的纺锤、溶剂和固体含量。
体积平均粒径：
使用Beckmann Coulter BeckmanCoulter LS 13320(PIDS)测定。
实施例1(Ex.1)：
在搅拌下加热至80℃之前，将具有3.0升的容量以及氮气氛的恒温的实验室反应器初始地进料有1002g的20％聚乙烯醇水溶液(Mowiol 4-88，商品名称Kuraray，粘度4mPas，水解水平88)以及1196g的水(包含1.1g的过二硫酸钾(KPS))。在达到80℃时，将由113g的丙烯酸丁酯以及113g的苯乙烯形成的单体混合物以连续的方式在70分钟的时期内计量加入至反应器中。在完成单体混合物的添加时，将来自单独的容器的75.3g的甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)以连续的方式在30分钟的时期内添加至反应器中。在完成GMA的添加时，将得到的反应混合物在一小时的时期内冷却直至室温。在冷却阶段期间，将每次4g的叔丁基过氧化氢(tert-butyl hydroperoxide)(在水中10％)以及4g的抗坏血酸(在水中10％)的两个批次添加以完成聚合。
因此获得的聚合物分散体具有20.2％的固体含量、pH 7、147mPa.s的布氏粘度(纺锤1)以及87nm的体积平均粒径。
实施例2(Ex.2)：
在搅拌下加热至80℃之前，将具有3.0升的容量以及氮气氛的恒温的实验室反应器初始地进料有752g的20％聚乙烯醇水溶液(Mowiol 4-88)以及1396g的水(包含0.8g的过二硫酸钾(KPS))。在达到80℃时，将由137.8g的丙烯酸丁酯以及137.8g的苯乙烯形成的单体混合物以连续的方式在85分钟的时期内计量加入至反应器中。在完成单体混合物的添加时，将来自单独的容器的75.3g的甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)以连续的方式在30分钟的时期内添加至反应器中。在完成GMA的添加时，将得到的反应混合物在一小时的时期内冷却直至室温。在冷却阶段期间，将每次4g的叔丁基过氧化氢(在水中10％)以及4g的抗坏血酸(在水中10％)的两个批次添加以完成聚合。
因此获得的聚合物分散体具有20.1％的固体含量、pH 7、56mPa.s的布氏粘度(纺锤1)以及80nm的体积平均粒径。
实施例3(Ex.3)：
在搅拌下加热至80℃之前，将具有3.0升的容量以及氮气氛的恒温的实验室反应器初始地进料有1002g的20％聚乙烯醇水溶液(Mowiol 4-88)以及1196g的水(包含1.1g的过二硫酸钾(KPS))。在达到80℃时，将由144.5g的丙烯酸丁酯、144.5g的苯乙烯以及15g的乙烯基三乙氧基硅烷形成的单体混合物以连续的方式在70分钟的时期内计量加入至反应器中。在完成单体混合物的添加时，将聚合继续一小时。在那之后，将得到的反应混合物在一小时的时期内冷却直至室温。在冷却阶段期间，将每次4g的叔丁基过氧化氢(在水中10％)以及4g的抗坏血酸(在水中10％)的两个批次添加以完成聚合。
因此获得的聚合物分散体具有20.1％的固体含量、pH 5、160mPa.s的布氏粘度(纺锤1)以及89nm的体积平均粒径。
比较例4(CEx.4)：
在搅拌下加热至80℃之前，将具有3.0升的容量以及氮气氛的恒温的实验室反应器初始地进料有502.6g的20％聚乙烯醇水溶液(Mowiol 4-88)以及1595g的水(包含0.8g的过二硫酸钾(KPS))。在达到80℃时，将由137.8g的丙烯酸丁酯以及137.8g的苯乙烯形成的单体混合物以连续的方式在85分钟的时期内计量加入至反应器中。在完成单体混合物的添加时，将来自单独的容器的75.3g的甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)以连续的方式在30分钟的时期内添加至反应器中。在完成GMA的添加时，将得到的反应混合物在一小时的时期内冷却直至室温。在冷却阶段期间，将每次4g的叔丁基过氧化氢(在水中10％)以及4g的抗坏血酸(在水中10％)的两个批次添加以完成聚合。
因此获得的聚合物分散体具有20.3％的固体含量、pH 7、32mPa.s的布氏粘度(纺锤1)以及110nm的体积平均粒径。
基于改性的水溶性聚合物的聚合物膜的再分散性能的测试：
将(比较)实施例的分散体各自施加至玻璃板；在施用以下干燥条件之后获得0.2mm厚度的聚合物膜：
-24h RT：
在根据DIN50014的标准条件下干燥24小时；
-24h RT，3min 150℃：
在根据DIN50014的标准条件下干燥24小时；然后在干燥箱中在150℃下另外地干燥3分钟。
将因此获得的聚合物膜用于再分散性测试，通过在标准条件下根据DIN50014，每次吸移一个水滴至处于测试中的聚合物膜的均质点上，并且在与水滴接触60秒之后，利用指尖将相同的点摩擦直至在该点处的膜或者再分散于水中或者如果不发生再分散，则分裂成碎片。
根据以下等级方案评估聚合物膜的再分散性：
等级1：通过温和的摩擦，膜是立即再分散的，或者甚至自动地再分散；
等级2：通过摩擦，膜是再分散的；
等级3：通过强有力的摩擦，膜仅仅是部分再分散的；无再分散的碎片保持；
等级4：即使通过延长的强有力的摩擦，膜是无再分散性的，取而代之分裂成碎片。
表1：来自改性的水溶性聚合物的聚合物膜的再分散性：
a)基于改性的水溶性聚合物的干重，以wt％为单位的聚乙烯醇的含量。
该测试表示，与比较例4的聚合物膜相比，在室温下干燥一天的本发明的聚合物膜在室温下是容易地再分散于水中。然而，当在升高的温度下干燥时，甚至本发明的聚合物膜不再是任何显著程度地再分散性的，尽管它们具有高含量的水溶性聚合物。
基于改性的水溶性聚合物和硬化剂的再分散性能的测试：
在标准条件下根据DIN50014，每次将50g的(比较)实施例的聚合物分散体各自与在表2中报道的特定硬化剂的量混合。然后将因此获得的混合物各自施加至玻璃板；在施用以下的干燥条件之后，获得0.2mm厚度的聚合物膜：
-1w RT：
在根据DIN50014的标准条件下干燥1周；
-1w RT，3min 150℃：
在根据DIN50014的标准条件下干燥1周；然后在干燥箱中在150℃下另外地干燥3分钟。
根据以上定义的方案在1至4的规模上将因此获得的聚合物膜分等级用于再分散性。在表2中总结了测试结果。
表2：来自改性的水溶性聚合物和硬化剂的聚合物膜的再分散性：
a)来自Huntsman的聚醚胺；
b)来自瓦克化学(Wacker Chemie)的(3-缩水甘油氧基丙基)三乙氧基硅烷)
硬化剂通常导致改性的水溶性聚合物的更强烈/更快的交联。对于实施例1的聚合物以及Jeffamine T-403的测试结果表明了，通过另外地使用硬化剂，甚至仅仅在室温干燥之后，可获得不透水的聚合物膜。
聚合物分散体(基础聚合物)的制备：
在加热至70℃之前，将具有12升容量的聚合器皿初始地进料有2230g的水、2380g的20％聚乙烯醇的水溶液(具有88mol％的水解水平以及4mPas的粘度)、10g的硫酸亚铁铵(在水中1％)以及1050g的丙烯酸丁酯和617g的苯乙烯。然后，在每种情况下，将叔丁基过氧化氢(在水中0.1％)和Brüggolit(羟基甲烷亚磺酸钠；在水中0.15％)连续地以10g/h的添加速率计量加入。一旦聚合开始，内部温度明显地增加，将由1950g的丙烯酸丁酯和1150g的苯乙烯组成的剩余的单体混合物连续地以885g/h的增加速率在3.5h内计量加入。在聚合开始三小时之后，引发剂的添加速率在1h内连续地升高至60g/h。进行聚合直至没有进一步的聚合热量被释放。为了除去残余的单体，在降温至30℃之后，利用10g的叔丁基过氧化氢(在水中10％)和20g的Brüggolit(在水中10％)完成聚合。
获得的分散体具有53.7％的固体含量、680mPas的布氏粘度(纺锤2)、4.3的pH以及800nm的Dw颗粒大小直径。在通过250μm筛尺寸的筛子筛选之后，获得2g的筛残余物。游离的残余单体含量是<100ppm。
聚合物粉末的制备：
比较粉末1(CPowder 1)：
将90wt％的基础聚合物的分散体与10wt％(固体/固体)的Mowiol4/88聚乙烯醇(具有88Mol％的水解水平以及4mPas的粘度)混合，并且利用水稀释至250mPas的粘度。通过两介质喷嘴将分散体喷射分配。使用的雾化组分是在4巴下的压缩空气，同时利用在125℃下的经加热的空气同时地将形成的液滴干燥。将获得的干燥粉末与10wt％的商业可获得的防粘剂(碳酸钙镁和水合硅酸镁的混合物)混合。
比较粉末2(CPowder 2)：
除了使用80wt％的基础聚合物的分散体(固体/固体)以及将分散体另外地与10wt％的Epilox P 13-31(来自Leuna-Harze的基于三羟甲基丙烷的三缩水甘油基醚)混合之外，与CPowder 1相同。
粉末3：
除了将Mowiol 4/88聚乙烯醇替代为来自实施例1的改性的水溶性聚合物的对应量(固体/固体)之外，与CPowder 1相同。
粉末4：
除了使用80wt％的基础聚合物的分散体(固体/固体)以及将分散体另外地与10wt％的Epilox P 13-31(来自Leuna-Harze的基于三羟甲基丙烷的三缩水甘油基醚)混合之外，与粉末3相同。
来自聚合物粉末的膜的强度的测试：
断裂强度的测定：
通过添加水，每次将50g的(比较)粉末转化成具有50％的固体含量的再分散体。可选地将特定的再分散体与以在表3中报道的量的Jeffamine T-403硬化剂混合。在标准条件下依据DIN50014，将一些特定的再分散体施加至玻璃板并且干燥一周以获得0.2mm厚度的聚合物膜。
然后将特定的聚合物膜存储在21℃的水中三天，并且随后进行DIN5304拉伸测试。在表3中详细列举了测试结果。
耐污染性的测定：
如在标题“断裂强度的测定”下所描述的，制造聚合物膜。利用咖啡和/或红浆果汁将特定的干燥的聚合物膜吸移，然后在标准条件(DIN50014 23/50)下存储过夜。此后，利用在23℃的温水洗涤聚合物膜并且如下视觉上地进行评估：
+++没有可见的污点；
++几乎没有可见的污点；
-可见的污点。
在表3中总结了结果。
经填充的模制品(molding)的稳定性：
将50g的特定的(比较)粉末与沙子(BCS 413，平均粒径130微米)以1:2的重量比混合并且与以在表3中报道的数量的硬化剂共混。然后混合水，再分散(比较)粉末。将因此获得的模制组合物引入至模具(长/宽/高＝10cm/1cm/4mm)中并且进行干燥。将因此获得的模制品存储在室温下的水中并且7天后评估稳定性，如下：
稳定的：在水存储之后模制品在尺寸上保持稳定；
分解的：在水存储之后模制品被分解成碎片。
在随后的表的“稳定性”列中列出了测试的结果。
没有添加硬化剂的比较粉末1给出了最坏的结果(表3)。将具有环氧化合物和胺硬化剂的所述粉末改性确实改善了聚合物膜的断裂强度以及模制材料的稳定性，但是仍没有耐污染性(表3：CPowder 2)。本发明的粉末3和4导致具有期望的断裂强度和稳定性的模制材料，而且导致耐污染模制品。
表3：基于改性的水溶性聚合物、基础聚合物和可选硬化剂的聚合物膜的测试：
*：Jeffamine T-403：来自Huntsman的聚醚胺。
Claims (13)
1.改性的水溶性聚合物作为交联剂的用途，其特征在于，基于所述改性的水溶性聚合物的总重量，在25至80wt％的一种或多种水溶性聚合物的存在下，通过以下的自由基引发的聚合可获得所述改性的水溶性聚合物：
a)带有一个或多个环氧基、胺基、羧酸基团、羧酸酐基团和/或硅烷基团的一种或多种烯键式不饱和单体，以及
b)不同于所述单体a)的一种或多种烯键式不饱和单体。
2.根据权利要求1所述的改性的水溶性聚合物作为交联剂的用途，其特征在于，一种或多种单体a)选自包括以下的组：丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、烯丙基缩水甘油醚；甲基丙烯酸2-二甲基氨基乙酯、甲基丙烯酸2-叔丁基氨基乙酯、烯丙基N-(2-氨基乙基)-氨基甲酸酯盐酸盐、烯丙基N-(6-氨基己基)氨基甲酸酯盐酸盐、烯丙基N-(3-氨基丙基)盐酸盐、烯丙胺或乙烯基吡啶；丙烯酸、甲基丙烯酸、富马酸和马来酸；富马酸的单酯；马来酸的单酯和马来酸酐。
3.根据权利要求1所述的改性的水溶性聚合物作为交联剂的用途，其特征在于，一种或多种单体a)选自包括通式R1SiR2 0-2(OR3)1-3的烯键式不饱和硅化合物的组，其中R1是CH2＝CR4-(CH2)0-1或CH2＝CR4CO2(CH2)1-3，R2是C1-C3烷基、C1-C3烷氧基或卤素，R3是支链或无支链的、可选取代的具有1至12个碳原子的烷基或具有2至12个碳原子的酰基，其中，R3可以可选地被醚基中断，并且R4是H或CH3；以及
通式CH2＝CR5-CO-NR6-R7-SiR8n-(R9)3-m的含硅烷基团的(甲基)丙烯酰胺，其中n＝0至4，m＝0至2，R5是H或甲基，R6是H或1至5个碳原子的烷基；R7是碳链被氧原子或氮原子中断的二价有机基团或具有1至5个碳原子的亚烷基，R8是1至5个碳原子的烷基，R9是1至40个碳原子的烷氧基，它们可以各自被另外的杂环取代。
4.根据权利要求1所述的改性的水溶性聚合物作为交联剂的用途，其特征在于，基于所述改性的水溶性聚合物的总重量，以0.5至60wt％的量使用所述单体a)。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的改性的水溶性聚合物作为交联剂的用途，其特征在于，一种或多种单体b)选自包括乙烯基酯、(甲基)丙烯酸酯、乙烯基芳香烃、烯烃和卤乙烯的组。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的改性的水溶性聚合物作为交联剂的用途，其特征在于，基于所述改性的水溶性聚合物的总重量，以5至73wt％的量使用所述单体b)。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的改性的水溶性聚合物作为交联剂的用途，其特征在于，一种或多种水溶性聚合物选自包括蛋白质、木质素磺酸盐、甲醛磺酸盐、水溶形式的多糖以及包含来自包括以下的组的一种或多种单元的聚合物：乙烯基醇单元、乙烯基吡咯烷酮单元、乙烯基缩醛单元、乙烯基磺酸单元、丙烯酰胺单元和/或烯键式不饱和羧酸和/或烯键式不饱和胺或铵化合物的单元。
8.根据权利要求1至4中任一项所述的改性的水溶性聚合物作为交联剂的用途，其特征在于，一种或多种水溶性聚合物选自包括以下的组：聚乙烯醇；聚乙烯醇缩醛；聚乙烯基吡咯烷酮；水溶形式的多糖；蛋白质；木质素磺酸盐；聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、丙烯酸酯与羧基官能化的共聚单体单元的共聚物、甲基丙烯酸酯与羧基官能化的共聚单体单元的共聚物、聚丙烯酰胺、聚甲基丙烯酰胺、聚乙烯基磺酸；三聚氰胺甲醛磺酸盐、萘甲醛磺酸盐、甲酚甲醛磺酸盐、苯乙烯-马来酸共聚物以及乙烯基醚-马来酸共聚物。
9.根据权利要求1至4中任一项所述的改性的水溶性聚合物作为交联剂的用途，其特征在于，利用一种或多种引发剂来引发所述聚合，并且基于用于所述聚合的所有所述引发剂的总重量，在所述聚合开始之前最初装入≥20wt％的引发剂并且将剩余部分的所述引发剂在所述聚合期间计量加入。
10.根据权利要求1至4中任一项所述的改性的水溶性聚合物作为交联剂的用途，其特征在于，基于使用的水溶性聚合物的总量，在所述聚合开始之前最初装入至少50wt％的所述水溶性聚合物。
11.根据权利要求1至4中任一项所述的改性的水溶性聚合物作为交联剂的用途，其特征在于，基于使用的单体a)和b)的总量，在所述聚合开始之前最初装入0至20wt％的所述单体a)和b)并且将剩余的单体a)和b)在所述聚合期间计量加入。
12.根据权利要求1至4中任一项所述的改性的水溶性聚合物作为交联剂的用途，其特征在于，一种或多种改性的水溶性聚合物作为交联剂组合物的成分存在，所述交联剂组合物另外包含来自包括基础聚合物、环氧组分、硬化剂和添加剂的组中的一种或多种组分。
13.根据权利要求1至4中任一项所述的改性的水溶性聚合物作为交联剂的用途，其特征在于，所述交联剂用于在土木工程中使用的化学产品，用于涂料或粘合剂。
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