CS232169B1 - Polyaminakrylátová tvrdidla pro epoxidové vodné systémy - Google Patents

Abstract

Vynález se týká polyaminakrylátových tvrdidel, použitelných zejména pro epoxidové vodné disperzní tmely a nátěrové hmoty. Tvrdidla se připravují smísením 20 až 40 % vodné disperze kopolymeru kyseliny akrylové a/nebo methakrylové, alkylesterů těchto kyselin o počtu uhlíků v alkylové skupině 2 až 8 a vinylických monomerů, především styrenu, o specifikovaném poměru těchto složek s ekvivalentním množstvím až šestinásobkem ekvivalentního množství, vztaženo na obsah karboxylových skupin kopolymeru, polyaminů obsahujících dvě primární aminoskupiny a/nebo jejich kondenzačních produktů se sloučeninami typu fenolu a jeho alkylderivátů o počtu uhlíků v alkylu 1 až 9 β s formaldehydem v mol. poměru 0,8 až 2:1: 0,8 až 1,1 za případného přídavku až 50 % hmot. vody, vztaženo na množství vody v disperzi kopolymeru.

Description

ŠŇUPÁREK JAROMÍR ing. CSc., RAJDL JOSEF, ÚSTÍ NAD LABEM

HÁJKOVÁ BOHUSLAVA RNDr., PARDUBICE, (54) Polyaminakrylátová tvrdidla pro epoxidové vodné systémy

Vynález se týká polyaminakrylátových tvrdidel, použitelných zejména pro epoxidové vodné disperzní tmely a nátěrové hmoty.

Tvrdidla se připravují smísením 20 až 40 % vodné disperze kopolymeru kyseliny akrylové a/nebo methakrylové, alkylesterů těchto kyselin o počtu uhlíků v alkylové skupině 2 až 8 a vinylických monomerů, především styrenu, o specifikovaném poměru těchto složek s ekvivalentním množstvím až šestinásobkem ekvivalentního množství, vztaženo na obsah karboxylových skupin kopolymeru, polyaminů obsahujících dvě primární aminoskupiny a/nebo jejich kondenzačních produktů se sloučeninami typu fenolu a jeho alkylderivátů o počtu uhlíků v alkylu 1 až 9 β s formaldehydem v mol. poměru 0,8 až 2:1: 0,8 až 1,1 za případného přídavku až 50 % hmot. vody, vztaženo na množství vody v disperzi kopolymeru.

232 169

Vynález se týká vodných polyaminakrylátových tvrdidel pro vytvrzování epoxidových pryskyřic ve formě vodných disperzí a technických produktů na jejich bázi, zejména epoxidových disperzních tmelů a nátěrových hmot·

Epoxidové vodné disperze nacházejí v posledních letech stále širší možnosti využití v technické praxi, a to především v oblasti výroby nátěrových hmot a tmelů, neboť ve značně míře přispívají k řešení ekologických problémů a vyhovují aktuálním požadavkům na snížení spotřeby organických rozpouštědel· Přitom si zachovávají prakticky všechny podstatné vlastnosti rozpouštšálových typů epoxidových nátěrových hmot a tmelů, včetně vysoké adheze i k narušeným kovovým podkladům. Tvrdidla používaná pro vytvrzování vodných disperzí epo-. xidových pryskyřic jsou obvykle ve vodě buč zcela rozpustná, nebo alespoň snadno dispergovatelná. Výhodnější jsou zejména takové typy, které mají současně i účinky tenzidů a stabilizátorů disperzí a umožňují proto přípravu vodných disperzí i bezprostředně před aplikací pouhým rozmícháním směsi pryskyřice, tvrdidla a vody. Lze je však použít i pro disperze již * ·>

předem připravené. Značným nedostatkem epoxidových vodných disperzí s přídavkem tvrdidel však je, že výsledné vlastnosti z nich připravených nátěrových filmů jsou závisle na velikosti částic disperze. Při překročení určité velikosti částic totiž nemůže dojít k potřebné homogenizaci pryskyřice s tvrdidlem, pryskyřičná složka se rovnoměrně nevytvrdíja tím vznikají v nanesených nátěrových vrstvách defekty. Kromě toho tvrdost takových nátěrových filmů je relativně nízká ve

232 169 srovnání s tvrdostí filmů získaných ze stejných složek rozpuštěných v organických rozpouštědlech nebo obsažených v bezrozpouštědlovém systému a podstatně zhoršené jsou.i ostatní vlastnosti vyplývající ze stupně zesilováni pryskyřice a z konverze tvrdidla, zejména odolnost proti obrusu, proti působení vody a elektrolytů apod. Pokud se epoxidové vodné disperze připravují předem, je nutno vždy použít přídavku tenzidů, obvykle neionogenního typu, jejichž přítomnost v disperzi může rovněž nepříznivě ovlivnit konečné vlastnosti vytvrzených kompozic, a to především nasákavost vodou, lepivost povrchu, případně i zákal.

i

Pro vytvrzování epoxidových pryskyřic ve formě vodných disperzí se používají převážně tvrdidla na bázi polyaminů, případně chemicky modifikovaných, s přídavkem tenzidů (jap. pat. č. 5 ÍO96 327, 5 2001 200, 5 2019 729, 5 4008 635). Alifatické polyarainy jsou ve vodě dobře rozpustné, nemají však na vytvořené disperze stabilizační účinek (jap. pat. č.

2036 128, pat. NSR č. 2 739 219, 2 934 485, pat. NDR č.

126 160). Uplatňují se i polyarainy cykloalifatické, které sice výhodně snižují viskozitu epoxidových kompozic a omezují tvorbu zákalu, avšak současně snižují i povrchovou tvrdost nátěrů a omezují ředitelnost disperzí vodou (brit. pat. č.

030 058, belg. pat. č. 843 138). Podstatou dalšího typu tvrdidel jsou aminoamidy organických kyselin, popřípadě modifikované akrylátovými nebo akrylátmaleinátovými kopolymery (jap. pat. o. 5 1100 128, 5 2018 738, 5 2045 673, pat. NSR č.

849 123, brit. pat. č. 2 002 529, belg. pat. č. 840 427). ^ěkteré z nich mají vedle funkce tvrdidel i účinky tenzidů, avšak většinou způsobují tvorbu zákalu v nátěrových vrstvách a snížení jejich tvrdosti. 2řejmóu nevýhodou je také jejich relativně nízké aminové číslo, takže k dostatečnému vytvrzení pryskyřice se musí přidávat ve větším množství. Vzhledem k tomu, že tato tvrdidla sama o sobě nemají filmotvorné vlastnosti, každé jejich předávkování vede nutně ke zhoršení schopnosti zpracovávané kompozice vytvářet nátěrový film.

232 169

Tyto uvedené nedostatky ve značné míře odstraňuje předložený vynález, jehož předmětem jsou polyaminakrylátová tvrdidla pro epoxidové vodné systémy, zsjréna pro epoxidové disperzní tmely a nátěrové hmoty· Podstata vynálezu spočívá v tom, že tato tvrdidla se připravují smísením a následnou reakcí 20 až 40% vodné disperze kopolymeru na bázi 10 až 30 % hmot. kyseliny akrylové a/nebo methakrylové_z 20 až 60 % hmot. alkylesterů těchto kyselin o počtu uhlíkových atomů v álkylové skupině 2 až 8 a 20 až 55 % hmot. vinylických monomerů, s výhodou styrenu, s ekvivalentním množstvím až šestinásobkem ekvivalentního množství, vztaženo na obsah karboxylových skupin kopolymeru, polyaminů obsahujících dvě primární aminoskupiny a/nebo jejich kondenzačních produktů se sloučeninami typu fenolu a jeho alkylderivátů o počtu uhlíkových atomů v alkylovém řetězci 1 až 9 a formaldehydem v mol. poměru 0,8 až 2 í 1 : 0,8 až 1,1 za případného přídavku až 50 % hmot. vody, icfcaženo na množství vody v disperzi kopolymeru.

Tvrdidla podle vynálezu mají ve srovnání s dosud známými typy tvrdidel pro vodné systémy epoxidových pryskyřic některé přednosti. Již samotná tvrdidla mají filmotvorné vlastnosti, takže neomezují, ale naopak podporují u jimi vytvrzovaných epoxidových disperzí schopnost tvorby nátěrového filmu. Současně mají i vlastnosti tenzidů a zahušíovadel, přičemž jejich účinnost je taková,*že poskytují stabilní disperze již krátkým zamícháním výchozích složek. Typem použitých monomerů pro přípavu vodných disperzí akrylových kopolymerů lze v širokém rozsahu měnit vlastnosti těchto kopolymerů|a tím ovlivňovat i výsledné vlastnosti nejen z nich připravených tvrdidel, ale i vytvrzených epoxidových kompozic. Další výhodou je také možnost řízení konzistence disperzí, což má velký význam zejména pro stabilitu disperzí s obsahem pevných částic, např. práškových pigmentů a plniv, práškových nátěrových hmot apod.

Z polyaminů jsou pro přípravu tvrdidel podle vynálezu vhodné typy alifatické, cykloalifatické i somatické, které

232 169 obsahují dvě primární aminoskupiny. Přítomnost sekundárních aminoskupin přitom není na závadu. Jako alifatické polyaminy se nejlépe uplatňují polyalkylenpolyaminy, hlavně diethylentriamin, dipropylentriamin, triethylentetramin a tetráethylenpentarain. Z cykloalifatických diaminů lze použít např. methylenbis (cyklohexylamin) , methylenbis(methylcyklohexylamin) aj·, jako diaminy aromatické např. isomei^ fenylendiaminu. Kromě samotných polyaminů se mohou použít také jejich kondenzační produkty s fenolem nebo-s jeho alkylderiváty o počtu uhlíkových atomů v alkylové skupině 1 až 9 a s formaldehydem, připravené kondenzací uvedených tří složek v mol. poměru 0,8 až 2 : 1 : 0,8 až 1,1. Přitom formaldehyd může obsahovat i malý podíl vyšších aldehydů, např. acetaldehydu. Z uvedených kondenzačních produktů jsou vhodné především typy na bázi směsí fenolů s krezoly nebo krezolů s nonylfenolem zhruba ve hmot· poměru 1:1.

Vlastnosti tvrdidel lzě řídit nejen jejich složením, tj. typem použitých monomerů pro přípravu disperzního kopolyméru a dalších složek, ale při stejném složení i postupem přídavku složek k vodné disperzi kopolyméru. Tento postup ovlivňuje i výslednou konzistenci tvrdidel, a to zejména v případě neutralizace disperzního kopolyméru polyaminalkylfenolformalde· hydovými kondenzačními produkty. Vytvrzovací rychlost tvrdidel Se řídí jednak typem použitého polyaminů, jednak množstvím přítomného kondenzačního produktu a jednak také obsahem vody v tvrdidle nebo ve vytvrzované epoxidové disperzi a samozřejmě i teplotou.

Příklad 1

25% vodná disperze kopolyméru na bázi 25 % hmot. kyseliny akrylové, 25 % hmot. ethylakrylátu a 50 % hmot. styrenu, o čísle kyselosti kopolyméru 195 mg KOH/g 100 hmot. dílů

232 169

Diethylentriamin Destilovaná voda hmot. dílů 28 hmot. dílů

Samotné tvrdidlo nanesené na podklad vytváří po zaschnutí tuhý nátěrový film. Přídavkem 100 hmot. dílů diepoxidové pryskyřice o mol. hmotnosti 370 se prostým zamícháním získá vodná disperze neomezeně ředitelná vodou, ktqrá vytváří nátěrový film s mírnou opalescencí. Kompozice vytvrzená v bloku má tvarohovitý vzhled a v mikripórech obsahuje uzavřenou vodnou 'fázi o

Příklad 2

40# vodná disperze kopolymeru na bázi 30 % hmot. styrenu, 48 % hmot. ethylakrylátu, 2 % hmot. butylakrylátu a 20 % hmot. kyseliny akrylové o čísle kyselosti kopolymeru 155 mg KOH/g 100 hmot. dílů

Směs tetraethylenpentaminu, fenylendiaminu a methylenbis(cyklohexylmethylaminu) ve hmot. poměrů 1:1:1 25 hmot. dílů

Tvrdidlo má tixotropní konzistenci a vlastnosti tenzidu a koloidního stabilizátoru.

PříklaqL 3

27% vodná disperze kopolymeru na bázi 15 % hmot. kyseliny methakrylové, 50 % hmot. ethylakrylátu*, 5 % hmot. methylmethakrylátu, % hmot. styrenu a 1 % hmot. vinylacetátu, o čísle kyselosti kopolymeru 98 mg KOH/g 75 hmot. dílů

Diethylentriamin 5 hmot. dílů

Kondenzační produkt těch. trikresolu, diethylentriarainu a formaldehydu v mol. poměru : 1 : 0,9 o sušině 97 % hmot. 12,5 hmot. dílů

Voda 57,5 hmot. dílů

Tvrdidlo je vhodné pro vytvrzování epoxidových disperzí

PŘEDMĚT VYNÁLEZU

232 169

Claims (1)

1. 232 169

   Polyaminakrylátová tvrdidla pro epoxidové vodné systémy, zejména pro epoxidové disperzní tmely a nátěrové hmoty, připravitelná smísením 20 až 40% vodné disperze kopolymeru na bázi 10 až 30 % hmot. kyseliny akrylové a/nebo methakrylové, 20 až 60 % hmot. alkylesterů těchto kyselin o počtu uhlíkových atomů v alkylové skupině 2 až 8 a 20 až 55 % hmot. vinylických monomerů, s výhodou styrenu, s ekvivalentním množstvím až šestinásobkem ekvivalentního množství, vztaženo na obsah karboxylových skupin kopolymeru, pólyaminů obsahujících 2 primární aminoskupiny a/nebo jejich kondenzačních produktů se sloučeninami typu fenolu a jeho alkylderivátů o počtu uhlíkových atomů v alkylovém řetězci 1 až 9 a forraaldehydem v mol. poměru 0,8 až 2 : 1 : 0,8 až 1,1 za případného přídavku až 50 % hmot. vody, vztaženo na množství vody v disperzi kopolymeru.

   Vytiskly Moravské tiskařské závody, Cena: 2 40 Kčs provoz 12, tř.Lidových milicí 3, Olomouc