CS195225B1 - Emulsion of oil in water based on unsaturated silanes - Google Patents

Description

Vynález sa týka emulzie typu olej vo vode na báze nenasýtených silanov s prídavkom esterov kyseliny ftalovej , pripravenej emulgácíou za použitia emulgátora a/alebo stabilizátora, vhodnej ako promótor adhézie, zvlášť pre polyesterové živice.

Za účelem zlepšenia adhézie medzi povrchom plniva a plastom používajú sa na úpravu fázového rozhrania rôzne promotory adhézie, hlavne karbofunkčné deriváty kremíka substituované v poloheoC,^ , y a podobne, ktoré je možno znázorniť obecným vzorcom

v ktorom znamená X alkyl a R je organická funkčná skupina, napr. aminoalkyl, vinyl, alyl, fenyl, metakryl, merkaptoalky1 a podobne. Aj keď sú známe rôzne spôsoby naná-šenia týchto zlúčenín na povrch plnív, z, pohľadu priemyselnej aplikácie má najväčší význam použitie vodných roztokov, pretože tu odpadá nevýhodná práca s organickými rozpúšťadlami, ktoré sú často toxické a horľavé»

Hydrolýzou týchto zlúčenín, ktorá sa môže znázorniť reakčnou schémou R-Sí/0X/3 + 3 H20->R-Si/OH/3 + 3 XOH, je možné pripraviť roztoky, ktoré sa použi* vajú priamo k úprave plnív alebo príprave' rôznych lubrikácií a pojidiel, hlavne v prípade sklenených vlákien. Hydrolýzou vzniknuté silantríoly sú nestabilné a kondenzujú na príslušné pólysiloxany, ktoré je možno znázorniť obecným vzorcom

kde n je celé číslo 0,1 alebo 2. V prípade trialkoxysilanov, ktoré za normálnych podmienok nepodliehajú hydrolýze»sa táto prevádza za použitia rôznych katalyzátorov.

Nevýhody spojené s prítomnosťou homogénneho katalyzátora, ktorý ovplyvňuje polykon-denzáciu,odstránilo riešenie podlá čs. autorského osvedčenia č. 183 491, ktoré používa heterogénny katalyzátor, vymieňač iónov a hydrolýzu uskutočňuje v jednofázovom systéme. NSR patent č. 2 225 143 tento problém zas riešil tým spôsobom, že vzniknuté silanoly extrahoval z vodného roztoku do organického rozpúšťadla. USA patent č. 3 922 436 odstraňuje vplyv hydrolýzy prípravou nových silanov so zvýšenou odolnosťou voči hydrolýze a aplikuje ich vo forme emulzie adaptáciou postupu podlá britského patentu č. 1 009 908. Nevýhoda tohto spôsobu však spočívá v tom, že tieto nové zlúčeniny je možné použiť len v špeciálnych prípadoch zlepšenia adhézie, predovšetkým v rôznych kaučukových sýstémoch. V prípade aplikácie promótorov adhézie uvedenými spôsobmi do rôznych lubrikácií, pojidiel a

podobne však všetky tieto metódy viac alebo menej zlyhávajú, hlavne z dôvodu, že vplyv na kondenzáciu silanolov majú aj rôzne zložky týchto systémov. Z toho vyplýva, že tieto metódy sú vhodné pri aplikácii promótorov adhézie, ako finiš úprava silikátových tkanin pre výstuž plastov, farbenie tkanín, úprava prírodného kremičitého alebo vápencového piesku, kaolínu a podobne. Nevýhody týchto metód aplikácie promótorov adhézie do viaczložkových systémov odstraňuje riešenie podlá čs. autorského osvedčenia č. 187 720, ktoré popisuje vodou rieditelnú emulziu zmesi epoxidovej živice a silanu, ako promótor adhézie. Toxi-: cita epoxidových živíc, hlavne v styku s po- · kožkou je známa a práve styku pokožky pri manipulácii s lubr iká.ciami, pojidlami a pod. je sa ťažko vyvarovať. V prípade formulácii rôznych vodou rieditelných lubrikácií, š líci náterovýoh hmôt, tmelov, lepidiel a pod. s obsahom rôznych látok a prísad, ktoré sami o sebe vykazujú toxické účinky, je riešenie iným spôsobom>než sa popisuje v popise vynálezu k čs. autorskému osvedčeniu Č. 187 72O> prakticky bezpredmetné, pretože koncentrácia promótorov adhézie je rádové nižšia. V prípade systémov, hlavne na báze rôznych latexo’ ktoré nevykazujú uvedenú toxicitu, spôsob za použitia epoxidových živíc zapríčiňuje pri priemyselnej aplikácii nemalé problémy. Krátky styk s pokožkou zvyčajne nie je škodlivý, no pri ďalšom a častejšom pôsobení dochádza u citlivých osôb k vzniku akútnych exémov na miestach priameho pôsobenia.

Tieto kontaktné dermatózy často potom spôsobujú alergickú p reci 11ivelos ť osôb, čo spôsobuje, že pracovníci musia byť prevedení na iné pracovisko alebo nesmú prichádzať do priameho styku so zložkami, ktoré u nich spôsobili vznik exémov.

Vynález rieši problémy zlepšenia adhézie tým spôsobom, že aplikuje promotory adhézie na báze nenasýtených silanov vo forme emulzie typu olej vo vode pripravené emulgáciou za použitia emulgátora a/alebo stabilizáto- .· ra, vhodné ako promótor adhézie, zvlášť pre polyesterové živice tak, že olejová fáza sa skladá zo zmesi 30 až 98 7 hmot. esteru kyseliny ftalovej obecného vzorca

v ktorom R znamená alkylskupinu s 1 až 10 atómami uhlíka al.ebo alyl a 2 až 70 % hmot. nenasýteného trialkoxysilanu obecného vzorca

alebo CH2=CH/CH2/nSi/X/3 , v ktorých predstavuje Y -H alebo -CH3, X je -OCH^, -OC2H5 alebo -OC2H4OCH3, ra je celé číslo 1 až 3 a n celé číslo 0 alebo 1.

Emulzie sú hrubodisperzné sústavy, pričom sa najčastejšie vytvárajú z dvojice kvapalín, z ktorých jedna má polárny charakter a druhá je nepolárná. Emulzia ne-polárnej kvapaliny v polárnej je označovaná ako typ olej vo vode. Vznik stabilnej emulzie podmieňuje prítomnosť tretieho komponentu, tzv. emulgátora alebo stabilizátora. Eraul-gátor sa adsorbuje na rozhraní obidvoch kvapalín a vytvára pružný film, ktorý zabraňu je splývaniu jednotlivých kvapiek pri ich .zrážkach pri Brownovom pohybe. Stabilizátor znižuje povrchové napätie medzi obidvoma fázami, Čím sa zníži povrchová energia, čo umožňuje vznik emulzie. Z dôvodu, že emulgátor určuje typ emulzie, je nutné podlá vynálezu, aby sa získal typ olej vo vode, použiť emulgátory rozpustné v polárnych rozpúšťadlách. Príprava emulzie sa môže prevádzať pomocou známych dispergačných a kondenzačných metód za použitia mechanickej' energie /rýchlobežné mieŠadlá, koloidné mlyny, mixéry/ ultrazvuku, zmenou teploty a Weimarnovou metódou výmenou rozpúšťadla.

Podlá zvoleného spôsobu môžu byť emulgátory a/alebo stabilizátory pridávané priamo do zmesi esteru a silanu a/alebo do vody. V prípade úpravy sklenených, minerálnych a iných textilných vlákien je možné k emulziám pridávať rôzne textilné prípravky, ktoré umožňujú textilné a technologické spracovanie. Výhoda použitia emulzií ako promótorov adhézie vo vode rieditelných systémov spočíva nielen v zlepšení adhézie blokovaním polykondenzácie ale aj v znížení až zabránení toxicity samotných silanov. Vynález je ďalej objasnený formou príkla -dov, koncentrácie sú uvádzané v hmotnost-ných Přikladl

Zloženie oleja,- 50 g /50 Z/ - metakryloxypropyltrimetoxy-s i 1 an 50 g /50 %/ dibutylftalát K olejú sa pridalo 15 g etylénoxidované- ho nonylfenolu /11 molov viazaného etyléno-xidu, HLB = 13,7/ a miešalo sa a emulgovalo pridávaním do 300 ml vody pomocou mixéra. Hodnota HLB udáva hydro f ilno-1ipof í Inú rovnováhu emulgátora, ktorá závisí od pomeru polárnych a nepolárných skupín v molekule. Priemerná veľkosť častíc emulzie sa pohybovala v rozmedzí 0,2 až 1,5 ^um. Príklad 2

Zloženie olej a 10 g /16,3 7»l - metakryloxypropyltrietoxy- s i 1 an 60 g /83,7 %./ d inony lf talát V 1000 ml vody pod rýchlobežným miešad- lom sa rozpustili 2 g etylénoxidovaného oktylfenolu s HLB = 9,5. Za miešania sa pridal olej za vzniku stabilnej emulzie s priemernou velkostou častíc 2 až (4 /im. Príklad3

Zlomenie oleja 5 g /20 Z/ ¢( - metakryloxymetyltrietoxy-s i 1 an 20 g /80 %/.dialylftalát V 500 ml vody pod miešadlom sa rozpustilo 3 g etylénoxidovaného nonylfenolu s HLB s 13,5. K oleju sa pridalo 5 g etanolu a pridal sa za intenzívneho miešania do vody. Vznikla stabilná emulzie s priemernou veľkosťou častíc 0,5 až 1 <ura.

Príklad 4

Zloženie oleja 20 g /66,6 %/ vinyltrimetoxysilan 10 g /33,4 %/ dimetylftalát V 500 ml vody sa rozpustili 2 g kazeínu a 1 g laurylamidoetylpyridiniumchloridu a za intenzívneho miešania sa olej pridal, do vody za vzniku emulzie s priemernou veľkosťou častíc 3 až 6 /im.

Príklad 5

Zloženie oleja 10 g /25 Z/ vinyl - tris/j*-- metoxyetoxy/-s i 1 an 30 g /75 Z/dibutylftalát K oleju sa pridalo 2,5 g emulgátora ako v príklade 1 a po premiešaní sa olej • emulgoval v koloidnom mlyne vodou o teplote 35 až 40 °C do objemu 3000 ml. Vzniknutá emulzia mala priemernú velkost častíc 0,5 až 1 ^ura.

Príklad 6

Zloženie oleja 2 g /2 Z/ aly11r i e toxys ilan 98 g /98 Z/ didecylftalát V 500 ml vody sa rozpustilo 20 g alkyl-polyglykoléteru, získaného oxyetyláciou vyššieho mastného alkoholu o počte atómov uhlíka C j q až Cso 4 molmi etylénoxidu. K tomuto roztoku v mixéry sa pomaly pridal olej. Kmeňová emulzia sa doplnila vodou na objem 1000 ml a vložia do sedimentač-ného valca. Stabilita bola sledovaná vizuálne a bola väčšia ako 40 hodín.

Príklad 7

Zloženie olej a 30 g /30 Z/ j*- akryloxypropyltrimetoxy-silan 70 g /70 TJ dioktylftalát

Postup prípravy emulzie amnožstvo ten-zidu ako v príklade 6. Emulzia je biela, rovnomerná s priemernou velkostou častíc 1 až 3 <um.

Príklad 8

Podobne ako príklad 7, s tým rozdielom, že sa k príprave oleja použije f- metakryl·-oxypropyltris/ y~metoxyetoxy/s ilan. Príklad 9

Fyzikálnochemický princíp javu zlepše nia adhézie za použitia emulzií podlá vynálezu nie je celkom objasnený. Autori vynálezu predpokladajú, že k hydrolýze a interakcii s povrchom plniva dochádza "in situ" pri ich tepelnom spracovaní sušením. Sílantríol v stave zrodu sa vyznačuje najvyššou afinitou k povrchu a okamžite kondenzuje medzi sebou a hydroxylovými skupinami silikátu, čo sa prakticky prejavuje lepšou odolnosťou väzby silan - silikát pri stárnutí plastu, než pri použití známych spôsobov zlepšenia adhézie. Uvedené emulzie je zvlášť výhodné používať do priamych lubrikácií na úpravu sklenených vlákien pre výstuž nenasýtených polyesterových živíc. Typické, známe zloženie polyvinyl-acetátových Lubrikácií možno vyjadriť receptúrou .

Zloženie lubrikácie koncentrácia

Í7J polyvinylacetát /50 %/ 2-10 mazadlo 0,05 - 0,1 antistatikum 0,1 - 0,3 zmáčadlo 0 - 0,05 olej esteru a silanu . 0,2 - 0,8 emulgátor 0,01 - 0,05 voda zbytok do 100

Emulzie pripravené podlá príkladov sa použili k príprave lubrikácií ich zmiešaním s lubrikačnými surovinami po ich rozpustení vo vode v otvorenej nádobe a doplnení vodou na požadovaný objem. Sklenené vlákna sa použili k výrobe polyesterových sklo laminátov s obsahom 65 Z skla. Medza pevnosti v ohybe sa -pohybovala v rozmedzí 1 100 až 1300 MPa, pokles pevnosti po umelom stárnutí 2 h varom vo vode 3 až 7 Z. Okrem týchto aplikácií je možné emulzie používať aj pri fomulácii rôznych vodou rieditelných náterových hmôt, tmelov, lepidiel a podobne, čím sa dosiahne zlepšenie adhézie filmotvor-ného povlaku k anorganickému povrchu.

Claims (1)

1. .PREDMET VYNÁLEZU Emulzia typu olej vo vode na báze nenasýtených silanov pripravená emulgáciou za použitia emulgátora a/a 1ebo s tabi 1 i -zátora, vhodná ako promótor adhézie, zvlášť pre polyesterové živice, vyznačujúca sa tým, že olejová fáza sa skladá zo zmesi 30 až 98 Z hmot. esteru kyseliny ftalovej obecného vzorca

   v ktorom R znamená alkylskupinu ts 1 až 10 atómami uhlíka alebo alyl a 2 až 70 Z hmôt. nenasýteného trialkoxysilanu obecného vz o r c a

   alebo ~ . CH2=CH/CH2/nSi/X/3 v ktorých predstavuje Y -H alebo -CH3, X je -OCH3, -OC2H5 alebo -OC2H4OCH3, m je celé číslo 1 až 3 a n celé číslo 0 alebo 1. "