CS250439B1

CS250439B1 - Aqueous dispersions of acrylic copolymers

Info

Publication number: CS250439B1
Application number: CS797385A
Authority: CS
Inventors: Frantisek Juracka; Jindrich Klugar; Alois Kastanek; Alena Pivonkova
Original assignee: Frantisek Juracka; Jindrich Klugar; Alois Kastanek; Alena Pivonkova
Priority date: 1985-11-06
Filing date: 1985-11-06
Publication date: 1987-04-16

Abstract

Účelem řešení je výrazné zlepšení lepivých vlastností těchto disperzí sestávajících z dispergovaného polymerního pojivá, vody, iniciátorů polymerace, emulgátorů a případně dalších aditiv v kombinacích s tvrdšími typy disperzí. Dosáhne se toho tím, že jako nový typ polymerního pojivá tyto disperze obsahují 40 až 65 % hmot. kopolymeru, připraveného emulzní kopolymerací 2-ethylakrylátu, butylakrylátu, ethylakrylátu, kyseliny akrylové, methakrylamidu a přídavku dodecylmerkaptanu.The purpose of the solution is to significantly improve the adhesive properties of these dispersions consisting of a dispersed polymer binder, water, polymerization initiators, emulsifiers and possibly other additives in combinations with harder types of dispersions. This is achieved by the fact that, as a new type of polymer binder, these dispersions contain 40 to 65 wt. % of a copolymer prepared by emulsion copolymerization of 2-ethyl acrylate, butyl acrylate, ethyl acrylate, acrylic acid, methacrylamide and the addition of dodecyl mercaptan.

Description

Vynález se týká vodných disperzí akrylových kopolymerů, které se uplatňují zejména v obalové technice k modifikaci lepivých vlastností technických pásek a dále k plastifikaci disperzí, které vytvářejí křehký film.The invention relates to aqueous dispersions of acrylic copolymers which are used in particular in packaging to modify the adhesive properties of technical tapes and to plasticize dispersions which form a brittle film.

Akrylové kopolymery vykazují dobrou odolnost vůči povětrnostním podmínkám, odolnost náhlým teplotním změnám a chemickou stálost, především vůči alkáliím. Vodné disperze akrylových kopolymerů jsou připravovány emulzní kopolymerací různých esterů kyseliny akrylové a methakrylové, těchto kyselin a případně dalších komponent, jako styrenu, akrylonitrilu apod., jako například viz pat. jap. 50 098 688, číslo 51 103 955 a 52 074 624.Acrylic copolymers exhibit good weathering resistance, resistance to sudden temperature changes and chemical stability, especially to alkali. Aqueous dispersions of acrylic copolymers are prepared by emulsion copolymerization of various esters of acrylic and methacrylic acid, these acids and optionally other components, such as styrene, acrylonitrile and the like, such as see U.S. Pat. me p. Nos. 50 098 688, Nos. 51 103 955 and 52 074 624.

Tyto vodné disperze akrylových kopolymerů v převážné většině obsahují monomery, které zhoršují pracovní prostředí při přípravě a při manipulaci s výchozími surovinami. Disperze používané ke zvýšení lepivosti značně snižují koheze filmů a zároveň i tepelnou odolnost.These aqueous dispersions of acrylic copolymers mostly contain monomers that impair the working environment in the preparation and handling of the starting materials. The dispersions used to increase tackiness considerably reduce film cohesion and heat resistance.

Uvedené nedostatky odstraňuje předložený vynález, jehož předmětem jsou vodné disperze na bázi akrylových kopolymerů vhodné zejména k plastifikaci disperzí vytvářejících křehké filmy a k modifikaci lepivých vlastností letchnických pásek a sestávající z dispergovaného polymerního pojivá, vody, iniciátorů polymerace, emulgátorů a případně dalších aditiv. Podstata tohoto vynálezu spočívá v tom, že jako dispergované polymerní pojivo obsahují 40 až 65 % hmot. kopolymerů připraveného emulzní kopolymerací 25 až 60 hmot. dílů 2-ethylhexylakrylátu, 10 až 60 hmot. dílů butylakrylátu, 5 až 40 hmot. dílů ethylakrylátu, 2 až 7 hmotnostních dílů kyseliny akrylové, 0,5 až 5 hmot. dílů methakrylamidu a 0,1 až 2 hmot. díly dodecylmerkaptanu.[0007] The present invention is directed to aqueous acrylic copolymer dispersions suitable in particular for plasticizing brittle film dispersions and for modifying the adhesive properties of aviation tapes and consisting of dispersed polymeric binder, water, polymerization initiators, emulsifiers and optionally other additives. The present invention is characterized in that they contain from 40 to 65% by weight of dispersed polymeric binder. % of copolymers prepared by emulsion copolymerization of 25 to 60 wt. parts by weight of 2-ethylhexyl acrylate, 10 to 60 wt. % of butyl acrylate, 5 to 40 wt. 2 to 7 parts by weight of acrylic acid, 0.5 to 5 parts by weight of ethyl acrylate; parts of methacrylamide and 0.1 to 2 wt. parts of dodecyl mercaptan.

Předností disperzí podle předloženého vynálezu je především to, že přítomnost dodecylmerkaptanu výrazně zvyšuje jejich lepivé vlastnosti v kombinacích s tvrdšími typy disperzí. Zároveň tyto disperze mají příznivý vliv na schopnost smáčení povrchů, na které jsou aplikovány. Jsou velmi dobře mísitelné s ostatními typy disperzí a nezpůsobují rozsazování během skladovacího procesu.In particular, the dispersions of the present invention have the advantage that the presence of dodecyl mercaptan significantly increases their tack properties in combination with harder types of dispersions. At the same time, these dispersions have a beneficial effect on the wetting ability of the surfaces to which they are applied. They are very miscible with other types of dispersions and do not cause deposition during the storage process.

Jako povrchově aktivní látky, emulgátory, se s výhodou používají 30- až 33% vodné roztoky, jako například ethoxylované nonylfenoly, alkylpolyethylenglykolethery, soli esterů kyseliny sulfojantarové apod. Takovéto látky zabezpečují stabilitu výchozí emulze monomerů a přispívají ke stabilitě konečné disperze kopolymerů akrylových monomerů. Zajišťují dostatečnou polymerační rychlost i velikost částic, nízkou pěnivost disperze a zvyšují snášenlivost s různými komponenty při formulacích.As surfactants, emulsifiers, preferably 30-33% aqueous solutions such as ethoxylated nonylphenols, alkylpolyethylene glycol ethers, salts of sulfosuccinic acid esters and the like are used. Such agents provide stability to the starting monomer emulsion and contribute to the stability of the final acrylic monomer copolymer dispersion. They ensure sufficient polymerization rate and particle size, low foaming of the dispersion and increase compatibility with various components in the formulations.

Jako iniciační systém se osvědčuje nejčastěji v emulzní kopolymerací používaný redoxní systém peroxodisíran draselný nebo amonný a disiřičitan sodný nebo draselný v hmotnostním poměru 1 : 0,4 až 0,6 a v množství 0,02 až 0,8 hmotnosti směsi monomerů.The redox system of potassium or ammonium peroxodisulfate and sodium or potassium metabisulfite in a weight ratio of 1: 0.4 to 0.6 and in an amount of 0.02 to 0.8 by weight of the monomer mixture has proved to be the initiator system most frequently used in emulsion copolymerization.

Vodné disperze akrylových kopolymerů podle vynálezu jsou mléčné kapaliny, lehce tekoucí, nezpěněné s viskczitou 20 až 200 mPa . s, v tenké vrstvě v procházejícím světle průsvitné, pravidelně schnoucí v transparentní bezbarvý, silně lepivý film. Velikost částic disperze je menší než 0,3 ^m.The aqueous dispersions of acrylic copolymers of the invention are milk liquids, slightly flowing, not foamed with a viscosity of 20 to 200 mPa. with, in a thin layer in the transmitted light translucent, regularly drying in a transparent colorless, strongly sticky film. The particle size of the dispersion is less than 0.3 µm.

Předmět vynálezu je dále doložen následujícími příklady provedení.The invention is further illustrated by the following examples.

Příklad 1Example 1

Do reaktoru se předloží 15 hmot. dílů destilované vody, obsahující 0,009 hmot. dílů rozpuštěného FeSCh. 7H2O. Reaktor se vyhřeje na 55 °C a vypláchne dusíkem. V 60 hmot. dílech destilované vody se rozpustí 0,4 hmot. dílů polyvinylalkoholu (Mowiolu 4-88} a 7 hmot. dílů alkylf enolpolyethylenglykolethersulfátu (Fenopon EP 110) a v roztoku se zemulguje homogenní směs monomerů sestávající z 50 hmot. dílů 2-ethylhexylakrylátu, 18 hmot. dílů butylakrylátu, 24,9 hmot. dílů ethylakrylátu, 5 hmot. dílů kyseliny akrylové, 2 hmot. díly methakrylamidu a 0,1 hmot. dílu dodecylmerkaptanu. K emulzi se přidají 2 hmot. díly ethoxylovaného nonylfenolu (Disponil NP 20) a emulze se mícháním zhomogenizuje. Ve 3 hmot. dílech vody se rozpustí 0,35 hmot. dílů peroxodisíranu amonného a ve 3 hmot. dílech vody se připraví roztok dvojsiřičitanu draselného. K předehřáté vodě v reaktoru se začne současně za míchání přikapávat uvedená emulze monomerů a roztok iniciátorů tak, aby byla udržena v reaktoru teplota 55 až 60 ^CC a aby byly jak emulze, tak i roztoky iniciátorů dávkovány pravidelně a v odpovídajícím poměru. Po ukončení příkapu se zvýší teplota v reaktoru na 70 ^CC a zvolna se přikape roztok 0,1 hmot. dílu peroxodisíranu amonného v 0,5 hmot. dílech vody a disperze se míchá při teplotě 70 °C po dobu 1 hodiny a při 80 °C ještě 1 hodinu a pak se ochladí na 25 až 30 °C a zvolna se přidá 0,7 hmot. dílu 12% roztoku čpavku. Disperze se pak homogenizuje 30 minut mícháním.15 wt. parts of distilled water containing 0.009 wt. parts of dissolved FeSCh. 7H2O. The reactor is heated to 55 ° C and purged with nitrogen. In 60 wt. 0.4 parts by weight of distilled water are dissolved. parts of polyvinyl alcohol (Mowiol 4-88} and 7 parts by weight of alkylphenolpolyethylene glycol ether sulfate (Fenopon EP 110) and a homogeneous monomer mixture consisting of 50 parts by weight of 2-ethylhexyl acrylate, 18 parts by weight of butyl acrylate, 24.9 parts by weight are emulsified in solution. ethyl acrylate, 5 parts by weight of acrylic acid, 2 parts by weight of methacrylamide and 0.1 parts by weight of dodecyl mercaptan, 2 parts by weight of ethoxylated nonylphenol (Disponil NP 20) are added to the emulsion and the emulsion is homogenized by stirring. 0.35 parts by weight of ammonium peroxodisulfate was dissolved, and a potassium bisulfite solution was prepared in 3 parts by weight of water, and the monomer emulsion and initiator solution were added dropwise to the preheated water in the reactor while maintaining a temperature of 55 to 55 ° C. 60 ^° C and that both emulsions and initiator solutions are dosed regularly and in appropriate proportions. in a 70 [ ^deg.] C. reactor and slowly add dropwise a solution of 0.1 part by weight of ammonium persulfate in 0.5% by weight. parts of water and the dispersion were stirred at 70 ° C for 1 hour and at 80 ° C for 1 hour and then cooled to 25-30 ° C and slowly added 0.7 wt. % of a 12% ammonia solution. The dispersion is then homogenized by stirring for 30 minutes.

Získaná disperze je mléčná kapalina, bez koagulátu a má následující vlastnosti:The dispersion obtained is a milk liquid, without coagulate and has the following properties:

sušina — 54,5 % hmot. pH — 4 konzistence výtokovým pohárkem —dry matter - 54.5 wt. pH - 4 consistency spout cup -

- 35 s/4 mm/20 °C- 35 sec / 4 mm / 20 ° C

Příklad 2Example 2

Postupuje se jako v příkladě 1, s tím rozdílem, že do reaktoru se předloží 7 hmot. dílů destilované vody, obsahující 0,004 hmot. díly rozpuštěného FeSOi. 7ΗζΟ a vyhřeje se na 80 °C. Emulze monomerů sestávající z 25 hmot. dílů 2-ethylhexylakrylátu, 60 hmot.The procedure is as in Example 1, except that 7 wt. parts of distilled water containing 0.004 wt. parts of dissolved FeSO 3. 7 ° and heated to 80 ° C. A monomer emulsion consisting of 25 wt. parts by weight of 2-ethylhexyl acrylate, 60 wt.

0 5 dílů butylakrylátu, 5 hmot. dílů ethylakrylátu, 3 hmot. dílů kyseliny akrylové, 5 hmot. dílů methakrylamidu a 2 hmot. dílů dodecylmerkaptanu se disperguje v roztoku 0,5 hmot. dílů polyvinylalkoholu (Mowiol 4-88} a 3,8 hmot. dílu nonylfenolpentaethylenglykolethersulfátu sodného (Disponil ÁES 60) ve 40 hmot. dílech destilované vody a k vytvořené stálé emulzi se přidá 3,5 hmot. dílů ethoxylovaného nonylfenolu (Disponil NP 20) a emulze se zhomogenizuje mícháním. Dávkuje se do reaktoru současně a v odpovídajících objemových proporcích s roztoky iniciátorů 0,62 hmot. dílu peroxodisíranu amonného ve 3,5 hmot. dílech destilované vody a 0,24 hmot. dílu dvojsiřičitanu sodného ve stejném objemu vody. Reakční teplota během příkapu se udržuje na 78 + 2 ^C’C. Po ukončení príkapu se disperze míchá při téže teplotě ještě 1 hodinu a přidá se roztok 0,2 hmot. dílu peroxodisíranu amonného v 0,5 hmot. dílu vody a míchá se další 1 hodinu pří stejné teplotě, načež se obsah reaktoru ochladí na 25 až 30 °C a přidá se 0,8 hmot. dílu 12% roztoku čpavku.5 parts of butyl acrylate, 5 wt. parts by weight of ethyl acrylate, 3 wt. parts by weight of acrylic acid, 5 wt. parts of methacrylamide and 2 wt. parts of dodecyl mercaptan is dispersed in a solution of 0.5 wt. parts of polyvinyl alcohol (Mowiol 4-88} and 3.8 parts by weight of sodium nonylphenolpentaethylene glycol ether sulfate (Disponil AES 60) in 40 parts by weight of distilled water and 3.5 parts by weight of ethoxylated nonylphenol (Disponil NP 20) and emulsion were added Charge into the reactor simultaneously and in appropriate proportions with the initiator solutions 0.62 parts by weight of ammonium persulfate in 3.5 parts by weight of distilled water and 0.24 parts by weight of sodium bisulfite in the same volume of water. it is maintained at 78 + 2 ^{° C} during the dropwise addition. After completion of the dropwise addition, the dispersion is stirred at the same temperature for 1 hour and a solution of 0.2 parts by weight of ammonium persulphate in 0.5 parts by weight of water is added and stirred for a further 1 hour. at the same temperature, after which the reactor contents were cooled to 25-30 ° C and 0.8 pbw of a 12% ammonia solution was added.

Získaná mléčná disperze má následující vlastnosti:The obtained milk dispersion has the following properties:

sušina — 64,5 % hmot. pH — 3,5 konzistence výtokovým pohárkem — — 45 s/4 mm/20 °Cdry matter - 64.5 wt. pH - 3.5 consistency spout cup - - 45 sec / 4 mm / 20 ° C

Příklad 3Example 3

Postupuje se stejným postupem jako v příkladech 1 a 2, s tím rozdílem, že do reaktoru se předloží 21,5 hmot. dílu vody s obsahem 0,012 hmot. dílu FeSCM . 7H2O a vyhřeje se na 80 °C. Emulze se připraví dispergací směsi monomerů sestávající z 25 hmot. dílů 2-ethylhexylakrylátu, 34,5 hmot. dílu butylakrylátu, 36 hmot. dílů ethylakrylátu, hmot. díly kyseliny akrylové, 0,5 hmot. dílu methakrylamidu a 0,6 hmot. dílu dodecylmerkaptanu v roztoku 0,6 hmot. dílu polyvinylalkoholu (Mowiol 4-88) a 3 hmot. dílů disodné soli parciálního ethoxylovaného esteru kyseliny sulfojantarové (Disponil SUS 87) ve 130 hmot. dílech vody. K homogenní emulzi se pak přidají 4 hmot. díly alkylarylpolyethylenglykoletheru (Disponil AAP 43) a emulze se zhomogenizuje. 0,1 hmot. dílu peroxodisíranu amonného ve 2 hmot.The same procedure as in Examples 1 and 2 was followed except that 21.5 wt. % of water containing 0.012 wt. of FeSCM. 7H2O and heated to 80 ° C. The emulsion is prepared by dispersing a monomer mixture consisting of 25 wt. parts by weight of 2-ethylhexyl acrylate, 34.5 wt. % of butyl acrylate, 36 wt. parts by weight of ethyl acrylate; parts by weight of acrylic acid, 0.5 wt. % of methacrylamide and 0.6 wt. % of dodecyl mercaptan in a solution of 0.6 wt. % polyvinyl alcohol (Mowiol 4-88) and 3 wt. parts by weight of the partial ethoxylated sulfosuccinic ester disodium salt (Disponil SUS 87) in 130 wt. parts of water. 4 wt. parts of alkylarylpolyethylene glycol ether (Disponil AAP 43) and the emulsion was homogenized. 0.1 wt. % of ammonium persulfate in 2 wt.

dílech vody se společně s emulzí pravidelně dávkují v odpovídajících objemech do reaktoru, přičemž teplota reagující disperze se udržuje na 85 až 90 °C. Dopolymeraci zajistí příkap 0,1 hmot. dílu peroxodisíranu amonného v 0,5 hmot. dílu vody. Po ochlazení se upraví pH přídavkem 0,5 hmot. dílu 12% roztoku čpavku.parts of water, together with the emulsion, are regularly metered in appropriate volumes into the reactor while maintaining the temperature of the reacting dispersion at 85 to 90 ° C. A drop of 0.1 wt. % of ammonium persulfate in 0.5 wt. water. After cooling, the pH is adjusted by adding 0.5 wt. % of a 12% ammonia solution.

Homogenní mléčná disperze má následující vlastnosti.The homogeneous milk dispersion has the following properties.

sušina — 40 % hmot. pH — 3,8 konzistence výtokovým pohárkem — — 28 s/mm/20 °Cdry matter - 40 wt. pH - 3.8 consistency of spout cup - - 28 s / mm / 20 ° C

Příklad 4Example 4

Do 13,3 hmot. dílu vody v reaktoru, obsahující 0,008 hmot.dílu FeSOd . 7H₂O, vyhřáté na 65 °C se přidává pravidelným proudem emulze připravená z homogenní směsi monomerů sestávající z 60 hmot. dílů 2-ethylhexylakrylátu, 10 hmot. dílů butylakrylátu, 20,6 hmot. dílu ethylakrylátu, 7 hmot. dílů kyseliny akrylové, 1 hmot. dílu methakrylamidu a 1,4 hmot. dílu dodecylmerkaptanu, dispergované ve vodném roztoku 80 hmot. dílů vody, 0,4 hmot. dílu polyvinylalkoholu (Mowiol 4-88} a 4 hmot. dílů nonylfenolpentaethylenglykolethersolfátu sodného (Etoxon AF 5), k níž se nakonec přidá 1 hmot. díl nonylfenolpentaethylenglykoletheru (Slovafol 905) a v náležitých objemových proporcích roztoky iniciátorů sestávající z 0,35 hmot. dílu peroxodisíran amonný ve 3 hmot. dílech vody a 0,14 hmot. dílu disiřičitan sodný ve 3 hmot. dílech vody. Teplota v reaktoru se udržuje během příkapu na 70 + + 2 °C. Po ukončení příkapu se teplota uďržuje na 70 °C ještě další 2 hodiny. Po jedné hodině míchání se přidá roztok 0,15 hmot. dílu peroxodisíranu amonného v 0,5 hmot. dílu vody a po ochlazení disperze na 25 “C se pH upraví příkapem 0,8 hmot. dílů 12% roztoku čpavku.Up to 13.3 wt. % of water in the reactor containing 0.008 parts by weight of FeSO4. 7H ₂ O, heated to 65 ° C, is added with a regular stream of emulsion prepared from a homogeneous monomer mixture consisting of 60 wt. parts by weight of 2-ethylhexyl acrylate, 10 wt. parts of butyl acrylate, 20.6 wt. 7 parts by weight of ethyl acrylate; parts by weight of acrylic acid, 1 wt. % of methacrylamide and 1.4 wt. % of dodecyl mercaptan dispersed in an aqueous solution of 80 wt. parts of water, 0.4 wt. 4 parts by weight of polyvinyl alcohol (Mowiol 4-88) and 4 parts by weight of sodium nonylphenolpentaethylene glycol ether (Etoxone AF 5), to which is finally added 1 part by weight of nonylphenolpentaethylene glycol ether (Slovafol 905) and initiator solutions of 0.35 parts by volume. ammonium peroxodisulphate in 3 parts by weight of water and 0.14 parts by weight of sodium metabisulphite in 3 parts by weight of water The temperature in the reactor is maintained at 70 + 2 ° C during the dropwise addition. After stirring for one hour, a solution of 0.15 parts by weight of ammonium persulfate in 0.5 parts by weight of water was added and after cooling the dispersion to 25 ° C, the pH was adjusted dropwise with 0.8 parts by weight of 12% ammonia solution.

Mléčná, homogenní disperze má tyto vlastnosti:The milk homogeneous dispersion has the following characteristics:

sušina — 51,2 % hmot. pH. - 4 konzistence výtokovým pohárkem — — 30 s/4 mm/20 °C.dry matter - 51.2 wt. pH. - 4 consistency spout cup - - 30 s / 4 mm / 20 ° C.

Claims

Aqueous dispersions based on acrylic copolymers, particularly suitable for plasticizing dispersions forming brittle films and for modifying the adhesive properties of technical tapes, consisting of dispersed polymer binder, water, polymerization initiators, emulsifiers and optionally other additives, characterized in that they contain as dispersed polymer binder 40 % to 65% by weight

OF THE INVENTION copolymers prepared by emulsion copolymerization of 25 to 60 parts by weight of 2-ethylhexyl acrylate, 10 to 60 parts by weight of butyl acrylate, 5 to 40 parts by weight of ethyl acrylate, 2 to 7 parts by weight of acrylic acid, 0.5 to 5 parts by weight of methacrylamide parts by weight of dodecyl mercaptan.

Severography, n. P., Plant 7, Most

Price 2,40 Kčs