DE102005019384A1 - Polymere für die Dispersion von Pigmenten und Füllstoffen - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Polymer der Formel (I), DOLLAR F1 wobei R·1· bis R·9· sowie die Indices A, B, C, M, N die in Anspruch 1 angegebene Bedeutung aufweisen. Das erfindungsgemäße Polymer eignet sich insbesondere als Dispergiermittel für Pigmente oder Füllstoffe in Lacken.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Polymer, welches als Dispergiermittel verwendet werden kann, ein Verfahren zur Herstellung des Polymers sowie die Verwendung des Polymers als Dispergiermittel, insbesondere für Pigmente und Füllstoffe bspw. in Pigmentpasten sowie Beschichtungszusammensetzungen, wie Farben und Lacken.
  • Um einen homogenen Farbauftrag sowie eine hohe Farbstärke bei Beschichtungszusammensetzungen zu erhalten, müssen Pigmentpartikel, welche in diesen enthalten sind, eine stabile Dispersion ausbilden, also homogen und als möglichst kleine Primärpartikel verteilt sein. Dazu müssen die dispergierten Pigmentpartikel einerseits vom Lösungsmittel gut benetzt sein, zum anderen müssen die Pigmentpartikel an einer Reagglomeration gehindert werden, so dass eine Ausbildung größerer Agglomerate unterdrückt wird, welche im Lösungsmittel schnell absinken würden. Die Oberfläche von Pigmentpartikeln bzw. der in der Beschichtungszusammensetzung verwendeten Füllstoffe kann von sehr polar bis sehr unpolar reichen. Um eine Kompatibilisierung der Partikel mit dem Lösungs- oder Bindemittel zu erreichen, werden daher Dispergiermittel eingesetzt. Diese müssen einerseits mit der Oberfläche des Partikels und andererseits mit dem Lösungsmittel in Wechselwirkung treten können, um die Benetzbarkeit der Partikel zu verbessern und um eine stabile Dispersion ausbilden zu können. Das Dispergiermittel muss daher im Molekül Bereiche aufweisen, die mit dem Lösungs- oder Bindemittel gut verträglich sind. Werden organisch basierten Systeme verwendet, können beispielsweise hydrophobe Strukturen, wie Alkyl-, Polyester- oder Arylgruppen im Molekül des Dispergiermittels vorgesehen sein. In einem wässrigen System ist der kompatibilisierende Abschnitt üblicherweise aus Polyethylenglykolen oder aus polymerisierten Monomeren mit (versalzten) Carbonsäuregruppen aufgebaut. Beispielsweise kann die polare Oberfläche eines anorganischen Pigmentpartikels mit einem Polymer belegt werden, welches polare Abschnitte aufweist, die an die polare Oberfläche des Partikels binden, sowie unpolare Bereiche, welche eine Verträglichkeit mit dem Lösungsmittel herstellen. Polare Bereiche können beispielsweise erzeugt werden, indem im Polymer (tertiäre) Aminogruppen, Phosphorsäureestergruppen oder Carbonsäuregruppen vorgesehen werden. Die polare Oberfläche des Pigmentpartikels wird also mit einer Hülle überzogen, welche im Vergleich zur Oberfläche des Pigmentpartikels unpolarere Eigenschaften aufweist. Die Oberfläche der Pigmentpartikel wird in ihrer Polarität also der des Lösungs- bzw. Bindemittels ähnlicher. Auf diese Weise können die Pigmentpartikel vom Lösungsmittel benetzt und dispergiert werden, so dass sie homogen und fein verteilt vorliegen, nicht auf dem Lösungsmittel aufschwimmen und sich nicht absetzen. Meist umfasst das Polymer auch noch sterisch anspruchsvolle Gruppen, die durch sterische Hinderung die einzelnen Pigmentpartikel an einer Agglomeration hindern.
  • In der EP 1197 536 A2 wird eine Zusammensetzung beschrieben, die als Dispergiermittel für Pigmente verwendet werden kann. Die Zusammensetzung enthält ein Pfropfpolymer, das ein mittleres Molekülgewicht von etwa 5.000–100.000 aufweist und das ein Polymerrückgrat, sowie vom Rückgrat ausgehende anionische und nicht ionische hydrophile Seitenketten umfasst. Im Vergleich zu den Seitenketten weist das Polymerrückgrat hydrophobe Eigenschaften auf und enthält polymerisierte ethylenisch ungesättigte hydrophobe Monomere sowie, bezogen auf das gesamte Gewicht des Polymerrückgrats, in einem Anteil von bis zu 30 Gew.-% polymerisierte ethylenisch ungesättigte Monomere, die funktionelle Gruppen tragen, welche die Bindekraft an Pigmente verstärken können. Die anionischen Seitenketten werden durch hydrophile Makromonomere gebildet, die aus polymerisierten ethylenisch ungesättigten Monomeren hergestellt werden und die, bezogen auf das gesamte Gewicht der anionischen Seitenkette, 2–100 Gew.-% eines polymerisierten ethylenisch ungesättigten sauren Monomers enthalten. Die nicht ionischen Seitenketten werden durch hydrophile ethylenisch ungesättigte Makromonomere gebildet, die Polyalkylenglykole enthalten.
  • In der EP 1 081 169 A1 werden verzweigte Polymere beschrieben, die sich aus folgender Monomerenmischung ableiten:
    • (A) 50 bis 93 Gew.-% wenigstens eines ethylenisch ungesättigten Monomers,
    • (B) 2 bis 25 Gew.-% wenigstens eines ethylenisch ungesättigten Makromonomers mit einem Molekülgewicht von 1.000 bis 20.000, und
    • (C) 5 bis 25 Gew.-% wenigstens eines polymerisierbaren Imidazolderivats,
    wobei die Komponenten (A), (B) und (C) zusammen 100% ergeben, das Polymer ein Molekülgewicht von 15.000 bis 100.000 besitzt und ggf. in Salzform vorliegt. Das Polymer kann als Dispergiermittel für die Herstellung von Farben und Lacken verwendet werden.
  • In der EP 1 293 523 A2 wird eine wasserbasierte Pigmentdispersion beschrieben, die für die Herstellung wässriger Zusammensetzungen für Beschichtungen verwendet werden kann und die ein dispergiertes Pigment, einen wässrigen Träger sowie als Dispergiermittel ein verzweigtes Polymer enthält. Das als Dispergiermittel verwendete Polymer weist ein gewichtsgemitteltes Molekülgewicht von etwa 5.000 bis 100.000 auf und umfasst 20 bis 80 Gew.-% eines hydrophilen Rückgrats und 80 bis 20 Gew.-% makromonomerer Seitenketten. Das Rückgrat besteht, bezogen auf das Gewicht des Rückgrats, zu 70 bis 98 Gew.-% aus polymerisierten ethylenisch ungesättigten Monomeren, die keine Carboxylgruppen enthalten, sowie zu 2 bis 30 Gew.-% aus polymerisierten ethylenisch ungesättigten Monomeren, die eine Carboxylgruppe tragen, wobei zumindest 10 % der Carboxylgruppen mit einem Amin oder einer anorganischen Base neutralisiert sind. Das Rückgrat weist im Vergleich zu den Seitenketten hydrophile Eigenschaften auf. Die Seitenketten bestehen aus Makromonomeren polymerisierter ethylenisch ungesättigter Monomere, die über eine am Makromonomer bereitgestellte ethylenisch ungesättigte Gruppe in das Makromonomer einpolymerisiert sind, wobei die Makromonomere ein Molekülgewicht von 1.000 bis 30.000 aufweisen. Die Monomere des Rückgrats sowie der Makromonomere, die keine Carboxylgruppen enthalten, sind aus der Gruppe von Alkylacrylaten, Alkylmethacrylaten, cycloaliphatischen Acrylaten, Arylacrylaten, Arylmethacrylaten, Styrol, Alkylstyrol, Acrylnitril, Hydroxyalkylacrylaten, Hydroxyalkylmethacrylaten, sowie deren Mischungen ausgewählt. Die ethylenisch ungesättigten Monomere des Rückgrats, welche Carboxylgruppen tragen, sind ausgewählt aus der Gruppe von Acrylsäure sowie Methacrylsäure. Die Alkyl- und Arylgruppen sowie die cycloaliphatischen Gruppen umfassen jeweils 1 bis 12 Kohlenstoffatome. Das Verhältnis von Pigment zu Polymer beträgt bezogen auf das Gewicht zwischen 1/100 und 200/100. Das als Dispergiermittel enthaltene verzweigt Polymer enthält 5 bis 40 Gew.-% eines Monomers, das Hydroxylgruppen trägt. Die wasser basierte Pigmentdispersion weist bei hoher Scherrate (1.000 s–1) eine Viskosität von 10 bis 1.000 mPas auf, gemessen mit einem Rotovisco Viskosimeter.
  • In der EP 0 311 157 A1 wird ein Polymer beschrieben, dass als Dispergiermittel verwendet werden kann. Es ist aufgebaut aus (A) 0 bis 80 mol-% eines Styrolderivats, (B) 0 bis 70 mol-% eines Acrylat- oder Methacrylatderivats, (C) 5 bis 50 mol-% eines Monomers, das eine heterocyclische Gruppe enthält, welche zumindest ein basisches Stickstoffatom im Ring enthält, (D) 0–10 mol-% eines Monomers, das eine Gruppe umfasst, die eine Vernetzung oder Kupplung bewirken können, sowie 0 bis 20 mol-% eines Monomers, das nicht in die Gruppen (A) bis (D) fällt, wobei der Anteil der Monomere aus Gruppe (A) und der Monomere mit einer Acrylatgruppe zumindest 20 mol-% ausmacht.
  • Beschichtungssysteme enthalten meist eine Vielzahl von Komponenten in fester oder flüssiger Phase, wobei die einzelnen Bestandteile aufeinander abgestimmt sein müssen, so dass keine Auftrennung des Systems erfolgt. Weiter ist erwünscht, dass die enthaltenen Pigmente möglichst effektiv genutzt werden, so dass bereits mit geringen Mengen der Farbpaste oder des Lacks eine gute Farbstärke und Deckung erreicht wird. Außerdem muss das Farbsystem eine geeignete Viskosität aufweisen, so dass es sich leicht verarbeiten lässt und eine gleichmäßige Applikation ermöglicht. Für ein bestimmtes System muss daher jeweils individuell ein geeignetes Dispergiermittel für die Pigmentpartikel bzw. Füllstoffe ermittelt werden, um ein möglichst ideales Beschichtungssystem zu erhalten. Obwohl bereits eine ganze Reihe von Dispergiermitteln für den Einsatz in Beschichtungssystemen bekannt ist, besteht daher weiterhin ein Bedarf nach neuen Dispergiermitteln, welche eine weitere Optimierung der Abstimmung von Lacksystemen ermöglichen.
    •
  • Der Erfindung lag daher als erste Aufgabe zu Grunde, ein Polymer zur Verfügung zu stellen, welches als Dispergiermittel bspw. in Farben-, Lack- und anderen Beschichtungssystemen geeignet ist.
  • Diese Aufgabe wird mit einem Polymer der Formel (I) gelöst:
    Figure 00060001
    wobei bedeutet:
    R1: jeweils unabhängig voneinander: H, oder eine Alkylgruppe mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen;
    R2: H, eine Alkylgruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, ein Alkaliion, ein Erdalkaliion, ein Ammoniumion oder der Rest einer beliebigen anderen Base;
    R3: eine Arylgruppe oder eine Aralkylgruppe mit 6 bis 18 Kohlenstoffatomen;
    R4:
    Figure 00060002
    R5: H oder eine Alkylgruppe mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen;
    R6, R7: jeweils unabhängig: H oder Methyl;
    R8, R9: H oder eine beliebige endständige Gruppe;
    a: 0,1 bis 0,9;
    b: 0,9 bis 0,1;
    c: 0,001 bis 0,5;
    m: 1 bis 4;
    n: 1 bis 150.
  • Das erfindungsgemäße Polymer umfasst als Rückgrat eine Kohlenwasserstoffkette, welche seitenständig (versalzte) Carboxylgruppen, Polyether sowie unpolare Aryl- oder Aralkylgruppen trägt. Durch das Verhältnis der mit dem Indices a, b und c gekennzeichneten Wiederholungseinheiten kann daher die Polarität der Hauptkette auf die Oberfläche bspw. eines Pigmentpartikels abgestimmt werden, welches mit dem erfindungsgemäßen Polymer beschichtet werden soll. Für polare Oberflächen kann die Carboxylgruppe der durch den Index a gekennzeichneten Wiederholungseinheit zumindest teilweise in eine Carboxylatgruppe überführt sein, so dass seitenständig zur Hauptkette negative Gruppen erhalten werden, welche als Ankergruppen für die Verankerung des Polymers auf polaren Oberflächen der Pigmentpartikel wirken. Bevorzugt bedeutet die Gruppe R2 daher ein Proton bzw. ein Alkaliion oder ein Ammoniumion, wobei letztere durch eine Neutralisation des Polymers mit einer geeigneten Base, wie einer Alkalibase oder Stickstoffbase eingeführt werden. Es lassen sich aber auch beliebig andere Basen verwenden, die für eine Neutralisation der Carboxylgruppe geeignet sind.
  • Über die mit dem Index b gekennzeichnete Wiederholungseinheit werden über die Gruppe R3 unpolare Gruppen in das Polymer eingeführt. Geeignet sind Arylgruppen oder Aralkylgruppen mit 6 bis 18 Kohlenstoffatomen. Unter einer Aralkylgruppe wird eine Arylgruppe verstanden, welche mit zumindest einer Alkylgruppe oder Alkylengruppe substituiert ist, wie einer Methylgruppe oder einer Methylengruppe. Insbesondere bevorzugt ist R3 eine Phenylgruppe oder eine mit einer oder mehreren Methyl- oder Isobutylgruppen substituierte Phenylgruppe.
  • Über die mit dem Index c gekennzeichnete Wiederholungseinheit werden seitenständig zur Polymerhauptkette langkettige Polyethergruppen angeordnet. Die Polyethergruppen können endständig ein Wasserstoffatom oder eine Alkylgruppe mit 1 bis 8 Kohlen stoffatomen tragen, wobei ein Proton sowie eine Methylgruppe bevorzugt ist. Die Polyetherkette kann mit den Gruppen R6 und R7 seitenständige Methylgruppen tragen. Bevorzugt werden als seitenständige Polyethergruppen Polyethylenoxid und Polypropylenoxid verwendet, wobei Polyethylenoxid besonders bevorzugt ist. Die Kettenlänge wird bevorzugt so gewählt, dass n Werte zwischen 1 und 150, bevorzugt 5 bis 45, insbesondere bevorzugt 10 bis 25 annimmt.
  • Das Polymer besitzt übliche endständige Gruppen R8 und R9, welche durch die Initiierung der radikalischen Polymerisation oder durch Kettenübertragungsreaktionen oder durch Kettenabbruchreaktionen entstehen. Die Gruppen R8 und R9 können bspw. ein Proton sein, eine Gruppe, welche aus einem Radikalinitiator entstanden ist oder bspw. eine schwefelhaltige Gruppe, welche von einem Kettenübertragungsreagenz erzeugt wird.
  • Die Eigenschaften des Polymers kann durch die Anteile der Wiederholungseinheiten mit den Indices a, b und c (a + b + c = 1) eingestellt werden. Dabei wird a im Bereich von 0,1 bis 0,9, b im Bereich von 0,9 bis 0,1 und c im Bereich von 0,001 bis 0,5 gewählt. Bevorzugt betragen die Wertebereiche für die Indices a von 0,1 bis 0,5, b von 0,9 bis 0,4 und c von 0,001 bis 0,25; insbesondere bevorzugt betragen die Wertebereiche für die Indices a von 0,2 bis 0,4, b von 0,8 bis 0,6 und c von 0,001 bis 0,1.
  • Die Gruppen R1 sind, für jede Wiederholungseinheit unabhängig, bevorzugt ein Proton oder eine Methylgruppe.
  • Das Molekülgewicht des erfindungsgemäßen Polymers richtet sich nach der beabsichtigten Anwendung. Vorzugsweise liegt das Molekülgewicht des Polymers im Bereich von 1.000 bis 100.000 u, vorzugsweise 2.000 bis 50.000 u, insbesondere bevorzugt 4.000 bis 20.000 u.
  • Neben den in der Formel (I) gezeigten Wiederholungseinheiten kann das erfindungsgemäße Polymer noch weitere Wiederholungseinheiten aufweisen. Durch diese weiteren Wiederholungseinheiten kann ggf. eine Feinabstimmung des Polymers vorgenommen werden.
  • Das erfindungsgemäße Polymer lässt sich mit üblichen Polymerisationsverfahren herstellen.
  • Gegenstand der Erfindung ist daher auch ein Verfahren zur Herstellung eines Polymers der Formel I, wobei Monomere der Formeln (III) bis (V) im Verhältnis a : b : c radikalisch polymerisiert werden,
    Figure 00090001
    wobei R1, R2, R3, R4, a, b und c die oben angegebene Bedeutung aufweisen.
  • Die radikalische Polymerisation kann an sich in Substanz durchgeführt werden. Dazu werden Teilmengen oder die Gesamtmenge der Ausgangskomponenten vorgelegt und ein üblicher Radikalstarter zugegeben, um die radikalische Polymerisation in Gang zu setzen. Als Radikalstarter können übliche Verbindungen zugesetzt werden, wie Azoverbindungen oder Peroxide. Geeignete Radikalstarter sind bspw. Dibenzoylperoxid oder Azoisobutyronitril, Dilauroylperoxid, tert.-Butylperoxybenzoat, Dicumylperoxid. Ein Start der Radikalreaktion kann aber auch durch energiereiche Strahlung, wie UV-Strahlung oder aber auch durch starkes Erhitzen, ausgelöst werden. Weiter können während der Polymerisation übliche Verbindungen zugefügt werden, um bspw. die gewünschte Kettenlän ge einzustellen. Geeignet werden bspw. Kettenübertragungsreagenzien eingesetzt, wie bspw. Mercaptane, halogenhaltige Kohlenwasserstoffe, Aldehyde, Ketone und Alkohole.
  • Insbesondere für eine Herstellung im industriellen Maßstab wird die Reaktion bevorzugt in einem geeigneten Lösungsmittel, vorzugsweise bei Siedetemperatur unter Rückfluss durchgeführt. Geeignete Lösungsmittel sind bspw. Alkohole wie Methanol, Ethanol oder Isopropanol, Ketone, wie Aceton oder Butanon, Ätherverbindungen, wie Tetrahydrofuran, Diethylether oder Methyl-tert.-butylether, Esterverbindungen, wie Essigsäureethylester oder Butylacetat. Geeignete Lösungsmittel kann der Fachmann durch entsprechende Reihenversuche ermitteln. Das Lösungsmittel kann ggf. auch Wasser enthalten. Die Wassermenge kann dabei zwischen 0 und 50 Gew.-% betragen, bezogen auf die Lösungsmittelmenge.
  • Die Polymerisation kann ansatzweise durchgeführt werden, d. h. die Edukte werden zu Beginn der Reaktion in einem Reaktionsgefäß vorgelegt und die Reaktion durch Zugabe eines Radikalstarters gestartet. Es ist aber auch möglich, die Reaktion im Zulaufverfahren durchzuführen, wobei alle oder ein Teil der Edukte während der Reaktion in das Reaktionsgefäß eingeleitet werden.
  • Nach Abschluss der Polymerisationsreaktion kann das Lösungsmittel abdestilliert werden und das erhaltene Polymer in üblicher Weise weiterverarbeitet werden.
  • Besonders bevorzugt wird das Polymer nach der Herstellung neutralisiert. In diesem Fall entspricht die Gruppe R2 in der Verbindung der Formel (III) einem Proton, das durch Neutralisation durch das entsprechende Basenkation ersetzt wird. Die Neutralisation des Polymers erfolgt mit üblichen basischen Verbindungen, wie (Erd-)Alkalihydroxiden, insbesondere Natronlauge, oder geeigneten Aminoverbindungen. Vorzugsweise erfolgt die Neutralisierung mit wässriger Natronlauge. Anschließend wird das Lö sungsmittel abdestilliert, wobei die Destillation vorzugsweise bei vermindertem Druck durchgeführt wird, um die thermische Belastung des Polymers gering zu halten. Bei der Destillation werden das Lösungsmittel sowie verbliebene Monomere möglichst vollständig entfernt.
  • Neben den bereits genannten Monomeren können im Reaktionsansatz auch noch weitere radikalisch polymerisierbare Monomere zugegeben werden. Geeignet sind bspw. Allylverbindungen, wie Allylether oder Allylacetate bzw. Vinylverbindungen, wie Vinylacetat.
  • Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung des oben beschriebenen Polymers als Dispergiermittel. Wie bereits erläutert, umfasst das erfindungsgemäße Polymer eine Hauptkette, welche in ihrer Polarität auf die Polarität der Oberfläche abgestimmt und aufgebracht werden kann. Weiter umfasst das erfindungsgemäße Polymer langkettige seitenständige Polyetherketten, welche durch sterische Hinderung eine Agglomeration der mit dem erfindungsgemäßen Polymer beschichteten Partikel verhindert; unterstützt wird die Stabilisierung der Dispersion auch durch das Vorliegen von ionischen Gruppen in Monomeren der Formel III, die eine elektrostatische Abstoßung bewirken. Insbesondere eignet sich das erfindungsgemäße Polymer als Dispergiermittel für Pigmente und Füllstoffe. Beispielhafte Pigmente sind TiO2, Fe2O3, BaSO4, Cr2O3, oder auch Glimmerpartikel, welche beispielsweise mit Titandioxid oder Eisenoxid beschichtet sein können, oder auch Aluminiumflakes. Neben anorganischen Pigmenten kann das erfindungsgemäße Polymer auch als Dispergiermittel für organische Pigmente eingesetzt werden, wie bspw. Kupferphthalocyanine, Azopigmente, Chinacridonpigmente oder Diketo-pyrrolo-pyrrol-Pigmente. Weiterhin eignet sich das erfindungsgemäße Polymer auch als Dispergiermittel für Füllstoffe, wie bspw. Bariumsulfat.
  • Im Weiteren wird die Erfindung anhand von Beispielen sowie unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren näher erläutert. Dabei zeigt:
  • 1: eine graphische Darstellung der Ergebnisse einer Sedimentationsprüfung von TiO2, wobei die Prüfung mit oder ohne Zugabe des erfindungsgemäßen Polymers durchgeführt wurde;
  • 2: eine graphische Darstellung der Ergebnisse einer Sedimentationsprüfung von Kupferphthalocyanin, wobei die Prüfung mit oder ohne Zugabe des erfindungsgemäßen Polymers durchgeführt wurde;
  • 3: eine graphische Darstellung der Orientierungsparameter für Iriodin® 225 in einem wässrigen Acrylatlack bei Zugabe des erfindungsgemäßen Polymers;
  • 4: eine graphische Darstellung der Orientierungsparameter für Iriodin® 225 in einem lösemittelhaltigen Polyurethanlack bei Zugabe des erfindungsgemäßen Polymers.
    •
  • Beispiel 1:
  • In einem 1-Liter-Dreihalskolben, welcher mit einem Thermometer, einem Stickstoffanschluss sowie einem Intensivkühler versehen war, wurden 291,8 g Styrol, 603,3 g Methacrylsäure sowie 209,8 g Methoxypolyethylenglykolmethacrylat (1000 g/mol) (MPEG 1000 MA) (50 % in H2O) unter Rühren in Tetrahydrofuran gelöst. Dann wurden 30,2 g Dibenzoylperoxid (75 % in H2O) zugegeben und der Kolbeninhalt unter leichtem Stickstoffstrom auf 65 °C temperiert. Die Mischung wurde für 18 Stunden unter Rückfluss erhitzt. Anschließend wurde auf etwa Raumtemperatur abgekühlt. Unter starkem Rühren wurden portionsweise 73,75 g festes NaOH sowie 1,25 1 entionisiertes Wasser zugegeben. Nachdem der Kolbeninhalt wieder gelöst war, wurde Tetrahydrofuran, Wasser sowie nicht umgesetztes Styrol unter reduziertem Druck abdestilliert. Der Druck wurde dabei so gewählt, dass die Temperatur der Mischung 40 °C nicht überstieg. Die eingeengte Polymerlösung wurde mit Wasser auf einen Feststoffgehalt von ca. 33 Gew.-% eingestellt.
  • Beispiel 2:
  • Zur Prüfung der stabilisierenden Wirkung gegenüber TiO2- und Kupferphthalocyanin-Pigmenten wurde das in Beispiel 1 erhaltene Polymer bei unterschiedlichen Konzentrationen in wässrigen 1 %-igen Pigmentdispersionen verwendet. TiO2 und Kupferphthalocyanin wurden in Wasser mit und ohne Polymerzugabe unter Zugabe von ZrO2-Kugeln in einem Dispergierapparat 30 min lang dispergiert und anschließend die Sedimentation unter Laborbedingungen untersucht. Gemessen wurde dabei die Sedimentationshöhe in Abhängigkeit von der Zeit. Die Ergebnisse für die Sedimentationsuntersuchungen mit TiO2 sind in 1 und die Ergebnisse der Sedimentationsprüfung von Kupferphthalocyanin in 2 dargestellt.
  • Durch die Zugabe des erfindungsgemäßen Polymers konnte die Sedimentation der Pigmente verlangsamt werden. Der Grad der Stabilisierung hängt dabei auch von der Konzentration des Polymers ab.
  • Beispiel 3:
  • Die Beeinflussung der Orientierung von Effektfrequenzen in Lacken wurde am Beispiel von Iriodin® 225 (Merck KGaA, Darmstadt) untersucht. Das Pigment wurde eine Stunde lang bei 800 U/min mit wässrigen Lösungen des in Beispiel 1 erhaltenen Polymers gerührt, wobei Polymerlösungen unterschiedlicher Konzentration (0,5 %, 3 %, 5 % und 10 %, bezogen auf das Pigment) verwendet wurden. Anschließend wurde das Pigment abfiltriert, getrocknet und in einen wasserbasierenden (1K Hydroplast Economy Acrylat lack®, Fa. Klumpp) sowie lösemittelhaltigem Lack (Cerami Clear PU-Klacklack®, Fa. PPG) bei einer Konzentration von 10 Gew.-% bezogen auf den Feststoffgehalt 20 min. bei 1000 U/min eingerührt. Die präparierten Lackproben wurden auf Leneta® Kontrastplatten durch Spritzen bei einer Trockenschichtdicke von 10 ± 5 μm aufgetragen. Zur quantitativen Beurteilung der Orientierung der Pigmentplättchen wurde der Orientierungsparameter L25/L75 verwendet, wobei L25 und L75 farbmetrisch bei den Winkeln 25° und 75° im Kreiselverfahren ermittelt wurden. Je größer und einheitlicher der Orientierungsparameter ist, umso besser ist die horizontale Orientierung der Pigmentteilchen. Im Idealfall bilden die Werte des Orientierungsparameters einen Kreis. Die Ergebnisse der durchgeführten Messungen des Orientierungsparameters sind in den 3 und 4 dargestellt.
  • Aus den 3 und 4 geht hervor, dass die Orientierung der Teilchen eines Perlglanzpigments sowohl in einem wässrigen als auch lösemittelhaltigen Lack effizient durch die Behandlung des Pigments mit dem erfindungsgemäßen Polymer beeinflusst werden kann. Mit der steigenden Konzentration des Polymeren bezogen auf das Pigment wird zunehmend eine horizontale Orientierung der Pigmentteilchen hervorgerufen.

Claims (8)

  1. Polymer mit der Formel (I)
    Figure 00150001
    wobei bedeutet: R1: jeweils unabhängig voneinander: H, oder eine Alkylgruppe mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen; R2: H, eine Alkylgruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, ein Alkaliion, ein Erdalkaliion, ein Ammoniumion oder der Rest einer beliebigen anderen Base; R3: eine Arylgruppe oder eine Aralkylgruppe mit 6 bis 18 Kohlenstoffatomen; R4:
    Figure 00150002
    R5: H oder eine Alkylgruppe mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen; R6, R7: jeweils unabhängig: H oder Methyl; R8, R9: H oder eine beliebige endständige Gruppe; a: 0,1 bis 0,9; b: 0,9 bis 0,1; c: 0,001 bis 0,5; m: 1 bis 4; n: 1 bis 150.
  2. Polymer nach Anspruch 1, mit einem Molekülgewicht im Bereich von 1.000 bis 100.000.
  3. Verfahren zu Herstellung eines Polymers der Formel I, wobei Monomere der Formeln (III) bis (V) im Verhältnis a : b : c radikalisch polymerisiert werden,
    Figure 00160001
    wobei R1, R2, R3, R4, a, b und c die in Anspruch 1 angegebene Bedeutung aufweisen.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei die radikalische Polymerisation in einem Lösungsmittel unter Rückfluss durchgeführt wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, wobei R2 für ein Wasserstoffatom steht und nach der radikalischen Polymerisation eine Base zugegeben wird, um die Carbonsäuregruppe der aus dem Monomeren der Formel (III) entstandenen Wiederholungseinheit in das Carboxylat zu überführen.
  6. Verwendung des Polymers nach einem der Ansprüche 1 oder 2 als Dispergiermittel.
  7. Verwendung nach Anspruch 6 als Dispergiermittel für Pigmente und Füllstoffe.
  8. Beschichtungsmittel, Pasten und/oder Formmassen, enthaltend ein Polymer gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2.
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