DE102008001583A1 - Emulsion polymer, is obtained by polymerizing mixture, where mixture comprises one or multiple monomers from mono-functional methacrylate monomers, styrene or vinyl, and copolymerizable monomer - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung beschreibt ein neuartiges Emulsionspolymerisat enthaltend Aktivatorverbindungen, ein durch ein Redoxinitiatorsystem härtendes Zwei- oder Mehrkomponenten-System mit steuerbarer Topfzeit, welches das neuartige Emulsionspolymerisat umfasst, sowie die Anwendung des Zwei- oder Mehrkomponentensystems.The Invention describes a novel emulsion polymer containing Activator compounds, a cure by a redox initiator system Two- or multi-component system with controllable pot life, which the novel emulsion polymer comprises, as well as the application of the two-component or multi-component system.
Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf Emulsionspolymerisate mit kovalent gebundenen Aktivatoren sowie auf Zwei- oder Mehrkomponentensysteme, bei denen neben dem Emulsionspolymerisat enthaltend die Aktivatorkomponente auch noch zwei Monomere mit unterschiedlichem Anquellvermögen für das Emulsionspolymerisat zum Einsatz gelangen. Zweckmäßig reicht das Anquellvermögen einer ersten Monomerkomponente nicht aus, um die Polymerisation des Zwei- oder Mehrkomponentensystems auszulösen, während das Anquellvermögen einer zweiten Monomerkomponente für das Emulsionspolymerisat ausreichend hoch ist, um die Polymerisation des Systems auszulösen. Die Polymerisation wird erst durch Zugabe dieses Monomerbestandteils mit ausreichend hohem Anquellvermögen ausgelöst. Schließlich bezieht sich die Erfindung auch auf die verschiedenen Anwendungen der Zwei- oder Mehrkomponentensysteme.Especially The invention relates to emulsion polymers with covalent bound activators as well as two- or multi-component systems, in which, in addition to the emulsion polymer containing the activator component also two monomers with different swelling capacity for the emulsion polymer used. expedient the swelling capacity of a first monomer component is sufficient not sufficient to the polymerization of the two- or multi-component system trigger while swelling a second monomer component for the emulsion polymer is sufficiently high to initiate polymerization of the system. The polymerization is only by addition of this monomer triggered with sufficiently high swelling capacity. Finally, the invention also relates to the various Applications of two- or multi-component systems.
Durch Redoxinitiierung härtende Zweikomponentensysteme auf Basis von radikalisch polymerisierbaren Monomeren sind seit langem bekannt. In der Regel geht man so vor, dass einem flüssigen Monomer oder Monomergemisch, das eine Redoxkomponente enthalten kann, vor der Anwendung die fehlenden Redoxsystemkomponenten bzw. alle Redoxsystemkomponenten zugesetzt werden.By Redox initiation curing two-component systems based on Free-radically polymerizable monomers have long been known. As a rule, one proceeds in such a way that a liquid monomer or monomer mixture which may contain a redox component the application the missing redox system components or all redox system components be added.
Daneben werden Systeme beschrieben, die zusätzlich ein im Monomer oder Monomergemisch gelöstes Polymer enthalten. Vor allem von Dentalanwendungen sind weiterhin Systeme bekannt, bei denen flüssiges Monomer, ein Perlpolymerisat und ein Redoxinitiatorsystem vor der Anwendung zu einer hochviskosen Masse gemischt werden.Besides systems are described, which additionally in the monomer or monomer mixture dissolved polymer. Especially In dental applications, systems are still known in which liquid monomer, a bead polymer and a redox initiator system mixed before use to a high-viscosity mass.
Beispielhaft
für eine Vielzahl von Veröffentlichungen zum Thema
seien die
Die
Hierbei handelt es sich einerseits um die Sicherheit der Anwendung. Durch Überlagerung, dass heißt zu lange Lagerung, kann beispielsweise die Konzentration der im Polymer verkapselten Komponente sinken, etwa durch Migration. In der Folge kann die Reaktivität des Systems gegebenenfalls von den Sollwerten abweichen.in this connection On the one hand, it concerns the safety of the application. By overlay, that is too long storage, for example, the concentration the encapsulated in the polymer component, such as by migration. As a consequence, the reactivity of the system may be increased deviate from the nominal values.
Andererseits
ist es bereits an sich schwierig, bei dem in der
Schließlich muss auch bei einem hohen Beladungsgrad und gerade dann die Langzeit-Sicherheit des Beladungsgrades gewährleistet werden.After all also has a high degree of loading and just then the long-term safety the degree of loading can be guaranteed.
Daneben kommt bei vielen Systemen der Anwendungssicherheit eine immer größer werdende Bedeutung zu. Die Bestandteile des Redoxinitiatorsystems, im Wesentlichen also die Aktivatorkomponente und die peroxidische Komponente sind wesentlich für die Geschwindigkeit der Aushärtung des Gesamtsystems. Soweit die beiden genannten speziellen Bestandteile bis zur Härtung getrennt voneinander gelagert werden müssen, besteht immer die Gefahr, dass es durch Fehldosierung einer der beiden Komponenten zu einer nicht erwünschten zu langsamen oder zu schnellen Härtungsreaktion kommt.Besides In many systems of application security is getting bigger becoming increasingly important. The components of the redox initiator system, essentially the activator component and the peroxidic Component are essential to the speed of the Curing of the entire system. As far as the two mentioned special components until hardened separately from each other be stored, there is always the danger that failing to dose one of the two components desired too slow or too fast curing reaction comes.
In Anbetracht des eingangs genannten und diskutierten Standes der Technik war es Aufgabe der Erfindung, neuartige Emulsionpolymerisate zu schaffen, deren Einsatz in Zwei- oder Mehrkomponentensystemen eine hohe Lagerfähigkeit der Systeme gewährleistet. Die Emulsionspolymerisate sollen eine sichere Steuerung der Topfzeit gepaart mit einer möglichst großen Variabilität der miteinander lagerfähigen Bestandteile gestatten. Die Emulsionspolymerisate sollen zudem den Einsatz einer Peroxidkomponente in einem organischen, nicht wässrigen System ermöglichen.In In view of the prior art mentioned and discussed above It was an object of the invention to provide novel emulsion polymers create their use in two-component or multi-component systems ensures high shelf life of the systems. The emulsion polymers are intended to safely control the pot life paired with the greatest possible variability allow the components to be stored together. The Emulsion polymers are also intended to use a peroxide component in an organic, non-aqueous system.
Hinsichtlich des Systems sollen bei Raumtemperatur härtende Zwei- oder Mehrkomponenten-Systeme zur Verfügung gestellt werden, deren Topfzeit in weiten Grenzen einstellbar ist und die trotzdem zu einem definierten Zeitpunkt ohne Energiezufuhr oder äußeren mechanischen Impuls schnell und vollständig aushärten.Regarding of the system should be curing at room temperature two- or Multi-component systems are provided, whose pot life is adjustable within wide limits and which nevertheless at a defined time without energy or external curing mechanical impulse quickly and completely.
Ferner bestand die Aufgabe darin, auch in dünnen Schichten ohne Luftausschluss eine vollständige Aushärtung zu erreichen.Further the task consisted in, even in thin layers without Exclusion of air requires complete curing to reach.
Eine weitere erfindungsgemäß zu lösende Aufgabe besteht darin, geruchliche Belästigungen zu minimieren und bei der Anwendung die Konzentration an Monomer in der Luft unter den für das jeweilige Monomer gültigen Grenzwerten zu halten.A further problem to be solved according to the invention is to minimize odor nuisance and in use the concentration of monomer in the air below the applicable limit for each monomer to keep.
Eine weitere Aufgabe war es, einen großen Variationsbereich der Aktivatorkonzentration zu ermöglichen.A Another task was a wide range of variation allow the activator concentration.
Weiterhin sollte die Topfzeit unabhängig von der Lagerdauer des Zwei- oder Mehrkomponentensystems gemacht werden. So werden Topfzeiten häufig durch eine bestimmte Konzentration an Inhibitoren eingestellt. Nach längerer Lagerung unter ungünstigen Bedingungen können die Inhibitoren teilweise verbraucht sein, so dass die Topfzeit kürzer ist als gewünscht.Farther the pot life should be independent of the storage life of the or multi-component system. So are pot lives often by a certain concentration of inhibitors set. After prolonged storage under unfavorable Conditions, the inhibitors may be partially consumed, so that the pot life is shorter than desired.
Unter anderem war es auch Aufgabe der Erfindung ein System anzugeben, dass dem vorgenannten Spektrum an Eigenschaften in Summe genügen kann und dennoch einfach und sicher handhabbar ist.Under Another object of the invention was to specify a system that the above-mentioned spectrum of properties is sufficient in total can and yet is easy and safe to handle.
Auch die Angabe von Verwendungen für das erfindungsgemäße System war zu leisten.Also the indication of uses for the invention System was to be done.
Ferner bestand die Aufgabe der Erfindung auch darin, die Zahl der Komponenten des Mehrkomponentensystems soweit wie möglich zu reduzieren, nach Möglichkeit also drei oder mehr Mehrkomponentensysteme zu vermeiden und nach Möglichkeit Zweikomponentensysteme einzusetzen.Further The object of the invention was also the number of components of the multicomponent system as much as possible, if possible, three or more multi-component systems to avoid and possibly two-component systems use.
Schließlich war es auch Aufgabe der Erfindung ein System anzugeben, das die Dosiersicherheit der beiden Komponenten im Hinblick auf die Vermischung von Aktivator und Peroxid gewährleistet. Dabei soll das Verhältnis von Aktivator zu Peroxid nach Möglichkeit durch den Anwender nicht abgeändert werden können, um Schwierigkeiten bei der Initiierung der Härtung des Gesamtsystems ausschließen zu können.After all It was also an object of the invention to provide a system that the Metering safety of the two components with regard to mixing guaranteed by activator and peroxide. The ratio should be from activator to peroxide by the user if possible can not be changed to difficulties exclude when initiating the cure of the entire system to be able to.
Die erfindungsgemäßen Aufgaben oder Teilaspekte der erfindungsgemäßen Aufgaben werden gelöst durch ein neuartiges Emulsionspolymerisat erhältlich durch Polymerisation einer Mischung aufweisend
- a) 5 bis 99,9 Gew.-% eines oder einer Mehrzahl von Monomeren mit einer Wasserlöslichkeit < 2 Gew.-% bei 20°C ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus monofunktionellen (Meth)acrylatmonomeren, Styrol und Vinylestern;
- b) 0 bis 70 Gew.-% eines oder einer Mehrzahl mit den Monomeren a) copolymerisierbaren Monomeren;
- c) 0 bis 20 Gew.-% einer oder einer Mehrzahl zweifach oder mehrfach vinylisch ungesättigter Verbindungen;
- d) 0 bis 20 Gew.-% eines oder einer Mehrzahl polarer Monomere mit einer Wasserlöslichkeit > 2 Gew.-% bei 20°C; und
- e) 0,1–95 Gew.-% wenigstens eines Aktivators der Formel I, worin – R1 Wasserstoff oder Methyl ist; – X eine lineare oder verzweigte Alkandiylgruppe mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen ist, die ein oder mehrfach mit Hydroxylgruppen und/oder mit C1-C4 Alkoxygruppen substituiert sein kann; – R2 Wasserstoff oder einen linearen oder verzweigten Alkylrest mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen bedeutet, der gegebenenfalls ein oder mehrfach mit Hydroxylgruppen oder C1-C4-Alkoxygruppen substituiert ist, wobei die Hydroxylgruppen partiell mit (Meth)acrylsäure verestert sein können; – R3, R4, R5, R6 und R7 unabhängig voneinander Wasserstoff oder eine lineare oder verzweigte Alkyl- oder Alkoxygruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen bedeuten, die ein oder mehrfach mit Hydroxylgruppen substituiert sein können; und wobei gegebenenfalls zwei der Reste R3 bis R7 miteinander zu einem fünf- bis siebengliedrigen Ring verbunden sind und gegebenenfalls ein kondensiertes aromatisches Ringsystem mit dem Phenylrest bilden; wobei der Aktivator e) über kovalente Bindungen in das Emulsionspolymerisat eingebaut ist; wobei das Emulsionspolymerisat dadurch erhältlich ist, dass man nach Art einer Kern-Schale-Polymerisation die Bestandteile a) bis e) in einer ersten Stufe als Kern polymerisiert und daran anschließend in wenigstens einer weiteren Stufe als Schale eine Mischung der Bestandteile a) bis d); und wobei die Komponenten a) bis e) zusammen 100 Gew.-% der polymerisierbaren Bestandteile des Emulsionspolymerisats ergeben;
- a) 5 to 99.9 wt .-% of one or a plurality of monomers having a water solubility <2 wt .-% at 20 ° C selected from the group consisting of monofunctional (meth) acrylate monomers, styrene and vinyl esters;
- b) 0 to 70 wt .-% of one or a plurality of monomers copolymerizable with the monomers a) monomers;
- c) 0 to 20 wt .-% of one or a plurality of di- or polyunsaturated vinyl compounds;
- d) 0 to 20 wt .-% of one or a plurality of polar monomers having a water solubility> 2 wt .-% at 20 ° C; and
- e) 0.1-95% by weight of at least one activator of the formula I, wherein - R 1 is hydrogen or methyl; X is a linear or branched alkanediyl group having 1 to 18 carbon atoms which may be monosubstituted or polysubstituted by hydroxyl groups and / or by C1-C4 alkoxy groups; - R 2 is hydrogen or a linear or branched alkyl radical having 1 to 12 carbon atoms, which is optionally substituted one or more times with hydroxyl groups or C 1 -C 4 -alkoxy groups, wherein the hydroxyl groups may be partially esterified with (meth) acrylic acid; - R 3 , R 4 , R 5 , R 6 and R 7 are independently hydrogen or a linear or branched alkyl or alkoxy group having 1 to 8 carbon atoms, which may be monosubstituted or polysubstituted by hydroxyl groups; and where appropriate, two of the radicals R 3 to R 7 are joined together to form a five- to seven-membered ring and optionally form a fused aromatic ring system with the phenyl radical; wherein the activator e) is incorporated into the emulsion polymer via covalent bonds; wherein the emulsion polymer is obtainable by polymerizing the constituents a) to e) in a first stage as a core in the manner of a core-shell polymerization and then, in at least one further stage as shell, mixing the components a) to d) ; and wherein components a) to e) together give 100% by weight of the polymerizable constituents of the emulsion polymer;
Die Schreibweise (Meth)acrylat umfasst hier sowie im gesamten Kontext der Erfindung sowohl Methacrylat, wie z. B. Methylmethacrylat, Ethylmethacrylat usw., als auch Acrylat, wie z. B. Methylacrylat, Ethylacrylat usw., sowie Mischungen aus beiden.The notation (meth) acrylate here as well as in the entire context of the invention comprises both Me thacrylate, such as. As methyl methacrylate, ethyl methacrylate, etc., as well as acrylate, such as. As methyl acrylate, ethyl acrylate, etc., as well as mixtures of the two.
Das Emulsionspolymerisat = Komponente A) ist vorzugsweise im Wesentlichen aus (Meth)acrylatmonomeren sowie Styrol und/oder Styrolderivaten und/oder Vinylestern aufgebaut.The Emulsion polymer = component A) is preferably substantially from (meth) acrylate monomers and styrene and / or styrene derivatives and / or vinyl esters.
Besonders bevorzugt ist der Aufbau aus mindestens 80% Methacrylat- und Acrylatmonomeren, ganz besonders bevorzugt ist der Aufbau aus ausschließlich Methacrylat- und Acrylatmonomeren.Especially the structure is preferably composed of at least 80% methacrylate and acrylate monomers, most preferably, the structure is made exclusively Methacrylate and acrylate monomers.
Beispiele für monofunktionelle Methacrylat- und Acrylatmonomere mit einer Wasserlöslichkeit < 2 Gew.-% bei 20°C (Komponente Aa)) sind in einer nicht vollständigen Aufzählung Methyl(meth)acrylat, Ethyl(meth)acrylat, Propyl(meth)acrylat, Isopropyl(meth)acrylat, n-Butyl(meth)acrylat, Isobutyl(meth)acrylat, tert.-Butyl(meth)acrylat, Hexyl(meth)acrylat, Ethylhexyl(meth)acrylat, Isodecylmethacrylat, Laurylmethacrylat, Cyclohexyl(meth)acrylat, Tetrahydrofurfuryl(meth)acrylat, Isobornyl(meth)acrylat, Benzyl(meth)acrylat, Phenyl(meth)acrylat, Phenylethyl(meth)acrylat, 3,3,5-Trimethylcyclohexyl(meth)acrylat. Methoden zur Bestimmung der Wasserlöslichkeit von organischen Verbindungen sind dem Fachmann geläufig.Examples for monofunctional methacrylate and acrylate monomers with a water solubility <2% by weight at 20 ° C (component Aa)) are in an incomplete Listing of methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, propyl (meth) acrylate, Isopropyl (meth) acrylate, n-butyl (meth) acrylate, isobutyl (meth) acrylate, tert-butyl (meth) acrylate, Hexyl (meth) acrylate, ethylhexyl (meth) acrylate, isodecyl methacrylate, Lauryl methacrylate, cyclohexyl (meth) acrylate, tetrahydrofurfuryl (meth) acrylate, Isobornyl (meth) acrylate, benzyl (meth) acrylate, phenyl (meth) acrylate, Phenylethyl (meth) acrylate, 3,3,5-trimethylcyclohexyl (meth) acrylate. Methods for determining the water solubility of organic Compounds are familiar to the person skilled in the art.
Unter Styrolderivaten versteht man beispielsweise α-Methylstyrol, Chlorstyrol oder p-Methylstyrol. Beispiele für Vinylester sind Vinylacetat und längerkettige Derivate wie Vinylversatat.Under Styrene derivatives are understood as meaning, for example, α-methylstyrene, Chlorostyrene or p-methylstyrene. Examples of vinyl esters are vinyl acetate and longer chain derivatives such as vinyl versatate.
Bevorzugt
werden Methacrylatmonomere, insbesondere Methylmethacrylat, eingebaut,
um eine höhere Glastemperatur zu erreichen, Methacrylate
mit einer C-Zahl > 4
in der Seitenkette und Acrylate, um die Glastemperatur abzusenken.
Vorteilhafterweise werden die Monomeren so kombiniert, dass eine
Glastemperatur über 60°C resultiert, bevorzugt über
80°C und insbesondere über 100°C, wenn
das Emulsionspolymerisat A) durch Trocknung isoliert werden soll.
Die Glastemperaturen werden gemessen nach
Damit ist nicht ausgeschlossen, dass in bestimmten Fällen Glastemperaturen unterhalb Raumtemperatur vorteilhaft sein können. Das kann beispielsweise der Fall sein, wenn die Lösekraft oder das Anquellvermögen der im Zwei- oder Mehrkomponentensystem verwendeten Monomeren niedrig ist, so dass die Anquellung zu lange dauern würde.In order to is not excluded that in certain cases glass transition temperatures below room temperature may be advantageous. That can For example, be the case when the solvent power or Swelling capacity of the two- or multi-component system used monomers is low, so that the swelling too long would take.
Bei bekannter Glastemperatur von Homopolymeren lassen sich die Glastemperaturen der Copolymeren nach folgender Formel von Fox in erster Näherung berechnen: At a known glass transition temperature of homopolymers, the glass transition temperatures of the copolymers can be calculated in a first approximation according to the following formula from Fox:
Dabei bedeuten: Tg die Glastemperatur des Copolymerisats (in K), TgA, TgB, Tgc usw. die Glastemperaturen der Homopolymerisate der Monomere A, B, C usw. (in K). wA, wB, wC usw. stellen die Massenanteile der Monomere A, B, C, usw. im Polymer dar.T g is the glass transition temperature of the copolymer (in K), T gA , T gB , T gc , etc., the glass transition temperatures of the homopolymers of monomers A, B, C, etc. (in K). w A , w B , w C , etc. represent the mass fractions of the monomers A, B, C, etc. in the polymer.
Je höher die Glastemperatur des Polymeren ist, desto größer ist der Anquellwiderstand gegenüber den vor der Anwendung des Systems zugesetzten Monomeren und somit die Topfzeit. Ebenso bewirkt eine steigende Molmasse/ein steigendes Molekulargewicht des Polymerisats im Allgemeinen eine Erhöhung des Anquellwiderstands.ever higher the glass transition temperature of the polymer, the larger is the swelling resistance compared to the before application the system added monomers and thus the pot life. As well causes an increasing molecular weight / molecular weight of the polymer generally an increase in the swelling resistance.
Insofern sind besonders bevorzugte Emulsionspolymerisate A) dadurch gekennzeichnet, dass a) aus ein oder mehreren Methacrylatmonomeren und/oder Acrylatmonomeren besteht. Ganz besonders zweckmäßig ist a) Methylmethacrylat.insofar particularly preferred emulsion polymers A) are characterized in that in that a) one or more methacrylate monomers and / or acrylate monomers consists. Especially useful is a) methyl methacrylate.
Zu Beispielen für die Komponente A b) gehören unter anderem Maleinsäureanhydrid, Itakonsäureanhydrid sowie Ester der Itakon- und Maleinsäure. Ihr Anteil am Emulsionspolymerisat kann bis zu 70 Gew.-% betragen, vorzugsweise sind von 0–30 Gew.-%, insbesondere 0–10 Gew.-% enthalten. Ganz besonders bevorzugt wird auf Komponente A b) verzichtet.To Examples of the component A b) belong to other maleic anhydride, itaconic anhydride and esters of itaconic and maleic acid. Your share of Emulsion polymer may be up to 70 wt .-%, preferably are from 0-30% by weight, in particular 0-10% by weight contain. Most preferably, component A b) is omitted.
Der Einbau höherer Anteile an zweifach und/oder mehrfach ungesättigten Monomeren (Vernetzer = Komponente A c)) beschränkt den erreichbaren Quellungsgrad in der Formulierung und kann auf nanoskaliger Ebene zu einem inhomogen Polymerisat führen. Dies muss nicht in jedem Fall nachteilig sein, wird aber bevorzugt nicht angestrebt. Deshalb wird der Gehalt an mehrfach ungesättigten Monomeren vorzugsweise auf 20 Gew.-%, bezogen auf Komponente A), beschränkt, noch mehr bevorzugt liegt er unter 10 Gew.-%, besonders bevorzugt unter 2 Gew.-%, insbesondere unter 0,5 Gew.-% oder es wird ganz auf mehrfach ungesättigte Monomere verzichtet.The incorporation of higher proportions of di- and / or polyunsaturated monomers (crosslinker = Component A c)) limits the achievable degree of swelling in the formulation and can lead to an inhomogeneous polymer at the nanoscale level. This need not be detrimental in any case, but is preferably not sought. Therefore, the content of polyunsaturated monomers is preferably limited to 20% by weight, based on component A), more preferably less than 10% by weight, more preferably less than 2% by weight, especially less than 0.5 Wt .-% or it is completely dispensed polyunsaturated monomers.
Zu im Rahmen der Erfindung mit Erfolg einsetzbaren mehrfach ungesättigten Monomeren (Vernetzern) gehören unter anderem Ethylenglykoldi(meth)acrylat sowie Diethylenglykoldi(meth)acrylat, Triethylenglykoldi(meth)acrylat und deren höheren Homologe, 1,3- und 1,4-Butandioldi(meth)acrylat, 1,6-Hexandioldi(meth)acrylat, Trimethylolpropandi(meth)acrylat oder (Meth)acrylate von ethoxiliertem Trimethylolpropan, Triallylcyanurat und/oder Allyl(meth)acrylat.To in the context of the invention can be used with success polyunsaturated Monomers (crosslinkers) include, but are not limited to, ethylene glycol di (meth) acrylate and diethylene glycol di (meth) acrylate, triethylene glycol di (meth) acrylate and their higher homologues, 1,3- and 1,4-butanediol di (meth) acrylate, 1,6-hexanediol di (meth) acrylate, trimethylolpropane di (meth) acrylate or (Meth) acrylates of ethoxylated trimethylolpropane, triallyl cyanurate and / or allyl (meth) acrylate.
Der Anquellwiderstand des Emulsionspolymerisats für anquellend wirkende Verbindungen kann auch durch den Einbau polarer Monomere (Komponente A d)), wie Methacrylamid oder Methacrylsäure in das Emulsionspolymerisat gesteuert werden. Dieser steigt mit wachsender Menge Methacrylamid bzw. Methacrylsäure an.Of the Swelling resistance of the emulsion polymer for swelling acting compounds can also by the incorporation of polar monomers (Component A d)), such as methacrylamide or methacrylic acid be controlled in the emulsion polymer. This one comes along increasing amount of methacrylamide or methacrylic acid.
Beispiele für weitere polare Monomere sind Acrylsäure, Acrylamid, Acrylnitril, Methacrylnitril, Itakonsäure, Maleinsäure oder N-Methacryloyloxyethylethylenharnstoff und N-Methacryloylamidoethylethylenharnstoff. Auch N-Methylolacrylamid oder N-Methylolmethacrylamid und deren Ether sind denkbar, sofern ihr Anteil so beschränkt wird, dass trotz Vernetzung der Dispersionsteilchen deren Anquellung hinreichend möglich ist und die Auslösung der Polymerisation nicht beeinträchtigt wird.Examples for further polar monomers are acrylic acid, acrylamide, Acrylonitrile, methacrylonitrile, itaconic acid, maleic acid or N-methacryloyloxyethylethyleneurea and N-methacryloylamidoethylethyleneurea. Also N-methylolacrylamide or N-methylolmethacrylamide and their Ethers are conceivable, if their proportion is so limited that despite crosslinking of the dispersion particles whose swelling sufficient is possible and the initiation of the polymerization is not affected.
Der Anteil an N-Methylolacrylamid oder -methacrylamid sollte 10 Gew.-%, bezogen auf Komponente A), möglichst nicht überschreiten. Bevorzugt ist ein Gehalt unter 5 Gew.-%, besonders bevorzugt unter 2 Gew.-%, insbesondere 0 Gew.-%.Of the Proportion of N-methylolacrylamide or -methacrylamide should be 10% by weight, as far as possible in relation to component A). Preferably, a content below 5 wt .-%, more preferably below 2 wt .-%, in particular 0 wt .-%.
Weitere polare Monomere sind neben anderen Hydroxyethyl(meth)acrylat, Hydroxypropyl(meth)acrylat, Homologe des Alkoxypolyethylenglykolmethacrylat, des Alkoxypolypropylenglykolmethacrylat, des Methacryloyloxypolyethylen- und -polypropylenglykol sowie von Vinyloxypolyethylen- und polypropylenglykol. Alle genannten Monomeren können auch als Mischform von Ethylen- und Propylenglykolwiederholungseinheiten vorliegen. Der Polymerisationsgrad kann 2 bis 150 betragen, bevorzugt 2 bis 25. Alkoxy steht in erster Linie für Methyl-, Ethyl- und Butylreste. Längere Alkylketten, wie z. B. C18, sind auch möglich, aber nicht bevorzugt. Besonders bevorzugt ist ein Methylrest.Further polar monomers include, among others, hydroxyethyl (meth) acrylate, hydroxypropyl (meth) acrylate, Homologs of the alkoxypolyethylene glycol methacrylate, the alkoxypolypropylene glycol methacrylate, of methacryloyloxypolyethylene and polypropylene glycol and of vinyloxypolyethylene and polypropylene glycol. All monomers mentioned can also as a mixed form of ethylene and propylene glycol repeating units available. The degree of polymerization may be 2 to 150, preferably 2 to 25. Alkoxy is primarily methyl, ethyl and butyl radicals. Longer alkyl chains, such as. B. C18, are also possible, but not preferred. Especially preferred is a methyl radical.
Der Anteil der polaren Monomeren hängt in erster Linie von der angestrebten Topfzeit der Formulierung ab, er ist aber auch mit der Glastemperatur des Polymeren verknüpft. Je niedriger die Glastemperatur liegt, desto höher ist der benötigte Anteil an polaren Monomeren, um einen bestimmten Anquellwiderstand zu erreichen. Weiterhin ist der Anteil an polaren Monomeren auf die Lösekraft der in der Formulierung eingesetzten Monomeren B abzustimmen.Of the Proportion of polar monomers depends primarily on the desired pot life of the formulation, but it is also linked to the glass transition temperature of the polymer. The lower the glass transition temperature is higher, the higher the required Proportion of polar monomers to a certain swelling resistance to reach. Furthermore, the proportion of polar monomers the dissolving power of the monomers used in the formulation B to vote.
In der Regel liegt der Anteil an polaren Monomeren im Bereich von 0 und 20 Gew.-%, bevorzugt von 1 bis 10 Gew.-%, besonders bevorzugt von 2 bis 5 Gew.-%, insbesondere von 3 bis 5 Gew.-%, bezogen auf Komponente A). Sind kurze Topfzeiten gewünscht, beispielsweise wenige Minuten, oder ist die Lösekraft der Monomeren in Komponente B) gering, so kann es vorteilhaft sein, den Gehalt auf unter 2% zu beschränken oder ganz auf polare Monomere zu verzichten.In As a rule, the proportion of polar monomers is in the range of 0 and 20% by weight, preferably from 1 to 10% by weight, more preferably from 2 to 5 wt .-%, in particular from 3 to 5 wt .-%, based on the component A). Are short pot lives desired, for example a few Minutes, or is the dissolving power of the monomers in component B) low, it may be advantageous to reduce the content to below 2%. to restrict or completely abstain from polar monomers.
Methacrylamid und Acrylamid sowie Methacrylsäure und Acrylsäure sind besonders wirksam und werden deshalb bevorzugt, wenn lange Topfzeiten angestrebt werden. Besonders bevorzugt ist eine Kombination aus Methacrylamid oder Acrylamid mit Methacrylsäure oder Acrylsäure in den Gewichtsverhältnissen von 3 zu 1 bis 1 zu 3.methacrylamide and acrylamide and methacrylic acid and acrylic acid are particularly effective and are therefore preferred when long Pot lives are desired. Particularly preferred is a combination of Methacrylamide or acrylamide with methacrylic acid or acrylic acid in the weight ratios of 3 to 1 to 1 to 3.
Die im Rahmen der Erfindung mit Erfolg einzusetzende Komponente A e) gehorcht der oben bezeichneten allgemeinen Formel I.The in the context of the invention successfully to be used component A e) obeys the general formula I.
Für die Offenbarung der Erfindung versteht man unter einer linearen oder verzweigten Alkandiylgruppe mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen, einen unverzweigten oder verzweigten Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen, wie z. B. den Methandiyl-(=Methylengruppe), Ethandiyl-, Propandiyl-, 1-Methylethandiyl-, 2-Methylpropandiyl-, 1,1-Dimethylethandiyl-, Pentandiyl-, 2-Methylbutandiyl-, 1,1-Dimethylpropandiyl-, Hexandiyl-, Heptandiyl-, Octandiyl-, 1,1,3,3-Tetramethylbutandiyl-, Nonandiyl-, Isononandiyl-, Decandiyl-, Undecandiyl-, Dodecandiyl- oder Hexadecandiylrest.For the disclosure of the invention is meant a linear or branched alkanediyl group having 1 to 18 carbon atoms, an unbranched or branched hydrocarbon radical having 1 to 18 carbon atoms, such as. The methanediyl (= methylene group), ethanediyl, propanediyl, 1-methylethanediyl, 2-methylpropanediyl, 1,1-dimethylethanediyl, pentanediyl, 2-methylbutanediyl, 1,1-dimethylpropanediyl, hexane diyl, heptanediyl, octanediyl, 1,1,3,3-tetramethylbutanediyl, nonanediyl, isononanediyl, decanediyl, undecanediyl, dodecanediyl or hexadecanediyl.
Unter dem Begriff linearen oder verzweigten Alkylrest mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen versteht man für die Erfindung Reste wie z. B. den Methyl-, Ethyl-, Propyl-, 1-Methylethyl-, 2-Methylpropyl, 1,1-Dimethylethylrest, Pentyl-, 2-Methylbutyl-, 1,1-Dimethylpropyl-, Hexyl-, Heptyl-, Octyl-, oder den 1,1,3,3-Tetramethylbutylrest.Under the term linear or branched alkyl radical having 1 to 8 carbon atoms is meant for the invention radicals such. The methyl, Ethyl, propyl, 1-methylethyl, 2-methylpropyl, 1,1-dimethylethyl, Pentyl, 2-methylbutyl, 1,1-dimethylpropyl, hexyl, heptyl, octyl, or the 1,1,3,3-tetramethylbutyl radical.
Unter dem Begriff linearen oder verzweigten Alkylrest mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen versteht man für die Erfindung Reste mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen wie zuvor beschrieben sowie z. B. den Nonyl-, Isononyl-, Decyl-, Undecy- oder den Dodecylrest.Under the term linear or branched alkyl radical having 1 to 12 carbon atoms For the invention, radicals with 1 to 8 carbon atoms are understood as described above and z. The nonyl, isononyl, decyl, Undecy- or the dodecyl radical.
Unter dem Begriff C1-C4-Alkoxygruppen werden für die Erfindung Alkoxygruppen verstanden, bei denen der Kohlenwasserstoffrest ein verzweigter oder unverzweigter Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen ist, wie z. B. der Methyl-, Ethyl-, Propyl-, 1-Methylethyl-, 2-Methylpropyl oder 1,1-Dimethylethylrest.The term C 1 -C 4 alkoxy groups for the invention are understood to mean alkoxy groups in which the hydrocarbon radical is a branched or unbranched hydrocarbon radical having 1 to 4 carbon atoms, such as. As the methyl, ethyl, propyl, 1-methylethyl, 2-methylpropyl or 1,1-dimethylethyl.
Unter dem Begriff lineare oder verzweigte Alkoxygruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen werden für die Erfindung Alkoxygruppen verstanden, bei denen der Kohlenwasserstoffrest ein verzweigter oder unverzweigter Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen ist, wie z. B. der Methyl-, Ethyl-, Propyl-, 1-Methylethyl-, 2-Methylpropyl, 1,1-Dimethylethylrest, Pentyl-, 2- Methylbutyl-, 1,1-Dimethylpropyl-, Hexyl-, Heptyl-, Octyl-, oder der 1,1,3,3-Tetramethylbutylrest.Under the term linear or branched alkoxy group having 1 to 8 carbon atoms are understood for the invention alkoxy groups, in the hydrocarbon radical is a branched or unbranched Hydrocarbon radical having 1 to 8 carbon atoms, such as. Methyl, ethyl, propyl, 1-methylethyl, 2-methylpropyl, 1,1-dimethylethyl, pentyl, 2-methylbutyl, 1,1-dimethylpropyl, Hexyl, heptyl, octyl, or 1,1,3,3-tetramethylbutyl.
Wie die Formel (I) zeigt handelt es sich bei den möglichen Aktivatorkomponenten A e) allgemein um (meth)acryloyl-funktionalisierte Aminabkömmlinge. Dabei geht man generell bei den Aktivator- oder Beschleunigerkomponenten von modifizierten Aminen, wie 2-N-(Ethylanilino)ethanol oder 2-N-(Ethylanilino)propanol, aus und setzt diese Amine zu polymerisierbaren Beschleuniger-/Aktivatorkomponenten um, vorzugsweise durch Einführung von (Meth)acrylatgruppen. Entsprechend können beispielsweise auch m-Toluidin- sowie Xylidinderivate oder weitere Derivate als Ausgangspunkt zum Erhalt der Aktivator- oder Beschleunigerkomponente eingesetzt werden.As the formula (I) shows the possible Activator components A e) generally (meth) acryloyl-functionalized Aminabkömmlinge. This is generally done with the activator or accelerator components of modified amines such as 2-N- (ethylanilino) ethanol or 2-N- (ethylanilino) propanol, and makes these amines polymerizable Accelerator / activator components, preferably by introduction of (meth) acrylate groups. Accordingly, for example also m-toluidine and xylidine derivatives or other derivatives as Starting point for obtaining the activator or accelerator component be used.
Zu bevorzugt einsetzbaren Aktivator-/Beschleunigerkomponenten A e) gehören unter anderem folgende Verbindungsklassen: N-((Meth)acryloyl(poly)oxyalkyl)-N-alkyl-(o,m,p)-(mono,di,tri,tetra,penta)alkylanilin, N-((Meth)acryloyl(poly)oxyalkyl)-N-(arylalkyl)-(o,m,p)-(mono,di,tri,tetra,penta)alkylanilin, N-((Meth)acryloyl(poly)oxyalkyl)-N-alkyl-(o,m,p)-(mono,di,tri,tetra,penta usw.)alkylnaphthylamin, N-((Meth)acrylamidoalkyl)-N-alkyl-(o,m,p)-(mono,di,tri,tetra,penta)alkylanilin. Beispiele für weitere Amine sind N,N-Dimethylaminoethyl(meth)acrylat, Diethylaminoethyl(meth)acrylat, 3-Dimethylamino-2,2 dimethylpropyl(meth)acrylat, tert.-Butylaminoethyl(meth)acrylat, N-Vinylimidazol und Dimethylaminopropyl(meth)acrylamid. Bevorzugt werden N-((Meth)acryloyloxyethyl)-N-methylanilin, N-((Meth)acryloyloxypropyl)-N-methylanilin, N-((Meth)acryloyloxypropyl)-N-methyl-(o,m,p)-toluidin, N-((Meth)acryloyloxyethyl)-N-methyl-(o,m,p)-toluidin, N-((Meth)acryloylpolyoxyethyl)-N-methyl-(o,m,p)-toluidin. Diese Stoffe werden einzeln oder in Mischung von zwei oder mehreren eingesetzt.To preferably usable activator / accelerator components A e) Inter alia, the following classes of compounds include: N - ((meth) acryloyl (poly) oxyalkyl) -N-alkyl- (o, m, p) - (mono, di, tri, tetra, penta) alkylaniline, N - ((meth) acryloyl (poly) oxyalkyl) -N- (arylalkyl) - (o, m, p) - (mono, di, tri, tetra, penta) alkylaniline, N - ((meth) acryloyl (poly) oxyalkyl) -N-alkyl- (o, m, p) - (mono, di, tri, tetra, penta etc.) alkylnaphthylamine, N - ((meth) acrylamidoalkyl) -N-alkyl- (o, m, p) - (mono, di, tri, tetra, penta) alkylaniline. Examples of further amines are N, N-dimethylaminoethyl (meth) acrylate, Diethylaminoethyl (meth) acrylate, 3-dimethylamino-2,2-dimethylpropyl (meth) acrylate, tert-butylaminoethyl (meth) acrylate, N-vinylimidazole and dimethylaminopropyl (meth) acrylamide. Preference is given to N - ((meth) acryloyloxyethyl) -N-methylaniline, N - ((meth) acryloyloxypropyl) -N-methylaniline, N - ((meth) acryloyloxypropyl) -N-methyl- (o, m, p) -toluidine, N - ((meth) acryloyloxyethyl) -N-methyl- (o, m, p) -toluidine, N - ((meth) acryloylpolyoxyethyl) -N-methyl- (o, m, p) -toluidin. These Substances are used singly or in mixture of two or more.
Besonders vorteilhafte Emulsionspolymerisate für die Zwecke der Erfindung sind methacryloylfunktionalisierte Substanzen, d. h. solche Verbindungen der Formel (I) worin R1 Methyl ist.Particularly advantageous emulsion polymers for the purposes of the invention are methacryloyl-functionalized substances, ie those compounds of the formula (I) in which R 1 is methyl.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kennzeichnen sich die Polymerisate dadurch, dass in der Formel (I) X eine Ethandiyl-, also eine Ethylengruppe -CH2-CH2- ist.In a further preferred embodiment, the polymers are characterized in that in the formula (I) X is an ethanediyl, ie an ethylene group -CH 2 -CH 2 -.
In einer anderen besonders bevorzugten Ausführungsform ist das Emulsionspolymerisat dadurch gekennzeichnet, dass X in der Formel (I) eine hydroxylsubstituierte Propandiylgruppe, nämlich eine 2-Hydroxypropylengruppe -CH2-CH(OH)-CH2- ist.In another particularly preferred embodiment, the emulsion polymer is characterized in that X in the formula (I) is a hydroxyl-substituted propanediyl group, namely a 2-hydroxypropylene group -CH 2 -CH (OH) -CH 2 -.
Weitere bevorzugte Aktivatoren ergeben sich dadurch, dass der Rest R2 in der Formel (I) ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Methyl, Ethyl und 2-Hydroxyethyl.Further preferred activators result from the fact that the radical R 2 in the formula (I) is selected from the group consisting of methyl, ethyl and 2-hydroxyethyl.
Bevorzugt enthält e1) nur eine (Meth)acryloylgruppe. Möglich, wenn auch nicht bevorzugt, ist eine mehrfache Unsättigung durch partielle Veresterung der Hydroxylgruppen in R2 mit (Meth)acrylsäure, die bei der Synthese nicht immer ganz vermieden werden kann. Ein Gehalt an solchen vernetzend wirkenden Strukturen ist unkritisch, solange er die Verwendbarkeit der Emulsionspolymerisate A) in den Zwei- oder Mehrkomponentensystemen nicht beeinträchtigt, beispielsweise durch nicht mehr ausreichende Quellbarkeit des Emulsionspolymerisats in Monomeren aufgrund eines zu hohen Vernetzungsgrades. Typischerweise ist ein Anteil an mehrfach ungesättigtem Aktivatormonomer unter 5 Gew.-% bezogen auf die Polymerzusammensetzung nicht unbedingt prohibitiv, bevorzugt sind unter 3, insbesondere unter 1 Gew.-%. Höhere Gehalte sind allerdings nicht ausgeschlossen. Der Fachmann kann leicht bestimmen, ob das Monomer geeignet ist, indem er beispielsweise prüft, ob ein damit hergestelltes Emulsionspolymerisat A) im Zwei- oder Mehrkomponentensystem die Polymerisation im gewünschten Zeitintervall auslöst und ob die Polymerisation schnell und vollständig abläuft und das Polymerisat die gewünschten Eigenschaften besitzt.Preferably, e1) contains only one (meth) acryloyl group. Possible, although not preferred, is a multiple unsaturation by partial esterification of the hydroxyl groups in R 2 with (meth) acrylic acid, which can not always be completely avoided in the synthesis. A content of such crosslinking structures is not critical, as long as he the usability of the emulsion polymers A) in the two- or Mehrkom Component systems not impaired, for example, by no longer sufficient swellability of the emulsion in monomers due to a high degree of crosslinking. Typically, a proportion of polyunsaturated activator monomer below 5% by weight, based on the polymer composition, is not necessarily prohibitive, preferred are less than 3, in particular less than 1% by weight. Higher contents are not excluded. The person skilled in the art can easily determine whether the monomer is suitable by, for example, checking whether an emulsion polymer A) prepared therewith triggers the polymerization in the desired time interval in the two-component or multicomponent system and if the polymerization proceeds rapidly and completely and the polymer has the desired properties ,
Ebenfalls bevorzugt sich solche Polymerisate als Aktivatoren, bei denen einer der Reste R3 bis R7 Methyl ist während die verbleibenden vier Reste Wasserstoff sind.Also preferred are such polymers as activators in which one of the radicals R 3 to R 7 is methyl while the remaining four radicals are hydrogen.
Außerdem sind solche Polymerisate zweckmäßig, die dadurch gekennzeichnet sind, dass in der Formel (I) zwei der Reste R3 bis R7 Methyl sind während die verbleibenden drei Reste Wasserstoff sind.In addition, those polymers are useful, which are characterized in that in the formula (I) two of the radicals R 3 to R 7 are methyl while the remaining three radicals are hydrogen.
Der Anteil des polymerisierbaren Aktivators A e) in Komponente A) kann zwischen 0,1 und 95 Gew.-% betragen. Vorzugsweise wird er möglichst hoch gewählt, beispielsweise zwischen 5 und 60 Gew.-%, besonders bevorzugt 10–60 Gew.-%, insbesondere 20–50 Gew.-%. Die obere Grenze wird durch das Verhalten des ausgewählten Aktivators bei der Emulsionspolymerisation bestimmt. Der Fachmann wird darauf achten, dass durch einen zu hohen Anteil weder nicht akzeptable Mengen Koagulat gebildet werden, noch zu hohe Restmonomergehalte verbleiben. Es kann auch sein, dass die spezifische Wirksamkeit des Aktivators mit steigender Einbaumenge abnimmt. Da der polymerisierbare Aktivator eine eher teure Monomerkomponente darstellt, wird der Fachmann bestrebt sein, einen Kompromiss zwischen möglichst hoher Einbaumenge und Wirtschaftlichkeit zu finden.Of the Proportion of the polymerizable activator A e) in component A) can between 0.1 and 95 wt .-% amount. Preferably, it is possible high, for example between 5 and 60% by weight, particularly preferably 10-60% by weight, in particular 20-50 Wt .-%. The upper limit is determined by the behavior of the selected one Activator determined in the emulsion polymerization. The expert will take care that by a too high proportion neither not acceptable levels of coagulum are formed, nor too high residual monomer contents remain. It may also be that specific effectiveness of the activator decreases with increasing installation quantity. As the polymerizable Activator is a rather expensive monomer component is the Specialist strive to make a compromise between possible high installation quantity and economic efficiency to find.
Das Emulsionspolymerisat A) ist für die Zwecke der Erfindung als Kern-Schale-Polymer aufgebaut.The Emulsion polymer A) is for the purposes of the invention constructed as a core-shell polymer.
Kern-Schale-Polymer steht hier für ein Polymerisat, das durch eine zwei- oder mehrstufige Emulsionspolymerisation hergestellt wurde, ohne dass der Kern-Schale-Aufbau notwendigerweise gezeigt werden muss, beispielsweise elektronenmikroskopisch. Wird der polymerisierbare Aktivator nur im Kern, also in der ersten Stufe, eingebaut, so trägt ein solcher Aufbau dazu bei, dass der Aktivator bis zur hinreichenden Anquellung nicht für das Peroxid zugänglich ist und somit eine vorzeitige Polymerisation verhindert wird. Eine besondere Ausführungsform der Erfindung bezieht sich darauf, dass die polaren Monomeren auf die Schale beschränkt werden, Kern und Schale, abgesehen vom polymerisierbaren Aktivator im Kern, aber ansonsten gleich aufgebaut sind. In einer anderen Ausführungsform können Kern und Schale sich in der Monomerzusammensetzung wesentlich unterscheiden, was sich beispielsweise auf die jeweilige Glastemperatur auswirkt. In diesem Fall ist es vorteilhaft, wenn die Glastemperatur der Schale oberhalb der des Kerns liegt, vorzugsweise oberhalb 60°C, besonders bevorzugt oberhalb von 80°C, insbesondere oberhalb von 100°C. Zusätzlich können auch in dieser Ausführungsform die polaren Monomeren auf die Schale beschränkt sein. Speziell durch den Kern-Schale-Aufbau werden besonders vorteilhafte Eigenschaften erzielt. Hierzu gehört unter anderem der bessere Schutz des Aktivators gegen vorzeitigen Kontakt mit dem Peroxid durch eine Schale oder eine Mehrzahl von Schalen. Das Aktivatormonomer wird dabei vorzugsweise in den Kern eingebaut. Ebenso kann es darum gehen, die ausgehärteten Polymerisate flexibler zu machen. In solchen Fällen wird der Kern mit relativ niedriger Glastemperatur eingestellt. Die Schale mit höherer Glastemperatur hat dann die Aufgabe, den gewünschten Anquellwiderstand und ggf. die Isolierung als Feststoff zu gewährleisten. Das Gewichtsverhältnis von Kern zu Schale hängt davon ab, wie gut der Aktivator geschützt werden soll oder welche Effekte durch diesen Aufbau erwartet werden. Im Prinzip kann es zwischen 1:99 und 99:1 liegen, d. h. es ist in der Regel unkritisch, solange der Zweck des Emulsionspolymerisats A), die Polymerisation des Zwei- oder Mehrkomponentensystems in der gewünschten Weise zu aktivieren, nicht beeinträchtigt wird.Core-shell polymer here stands for a polymer by a two- or Multistage emulsion polymerization was prepared without the core-shell structure must necessarily be shown, for example electron microscopy. Will the polymerizable activator only built in the core, ie in the first stage, so carries Such a structure that the activator to the sufficient Swelling is not accessible to the peroxide and thus premature polymerization is prevented. A special embodiment The invention relates to the fact that the polar monomers the shell will be confined, core and shell, aside from the polymerizable activator in the core, but otherwise the same structure are. In another embodiment Core and shell differ significantly in monomer composition, which, for example, affects the particular glass transition temperature. In this case, it is advantageous if the glass transition temperature of the shell above the core, preferably above 60 ° C, more preferably above 80 ° C, especially above from 100 ° C. In addition, also in this Embodiment, the polar monomers limited to the shell be. Especially by the core-shell structure are particularly advantageous Achieved properties. This includes, among others, the better Protection of the activator against premature contact with the peroxide through a bowl or a plurality of bowls. The activator monomer is preferably installed in the core. So it may be go to make the cured polymers more flexible. In such cases, the core becomes relatively low in glass transition temperature set. The shell has higher glass transition temperature then the task, the desired swelling resistance and if necessary, to ensure isolation as a solid. The Weight ratio of core to shell depends on it on how well the activator should be protected or which Effects are expected by this structure. In principle it can between 1:99 and 99: 1, d. H. it's usually not critical as long as the purpose of the emulsion polymer A), the polymerization of the two- or multi-component system in the desired Way to activate, is not affected.
Ist beabsichtigt den Aktivator durch die Schale zu schützen, so wird man den Schalenanteil in der Regel auf das notwendige Maß beschränken, um einen hohen Aktivatoranteil im Emulsionspolymerisat zu ermöglichen.is intends to protect the activator through the shell, so you will usually limit the shell content to the necessary level, to allow a high Aktivatoranteil in the emulsion polymer.
Sollen durch den Aufbau besondere Effekte, z. B. eine Flexibilisierung der ausgehärteten Polymersysteme durch ein Kern-Polymer mit niedriger Glastemperatur, erreicht werden, so ist das Kern-Schale-Verhältnis auf die gewünschten Effekte abzustimmen. Meist wird der Fachmann den Schalenanteil zwischen 10 und 50 Gew.-% einstellen, vorzugsweise zwischen 20 und 40 Gew.-%, insbesondere zwischen 25 und 35 Gew.-%.Should by building special effects, such. B. a flexibilization the cured polymer systems by a core polymer be achieved with low glass transition temperature, so the core-shell ratio is up to tune the desired effects. Mostly the expert set the shell proportion between 10 and 50 wt .-%, preferably between 20 and 40 wt .-%, in particular between 25 and 35 wt .-%.
Insofern betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Emulsionspolymerisats, bei welchem man die Bestandteile a) bis e) der Komponente A) in wässriger Emulsion polymerisiert.In this respect, the invention also relates to a process for the preparation of an emulsion according to the invention onspolymerisats, in which the components a) to e) of component A) polymerized in aqueous emulsion.
Die
Emulsionspolymerisation wird dabei in einer dem Fachmann im Allgemeinen
bekannten Art und Weise durchgeführt. Die Durchführung
einer Emulsionspolymerisation ist beispielhaft in
Vorzugsweise wird ein Initiator gewählt, der mit dem polymerisierbaren Aktivator A e) kein Redoxsystem bildet. Geeignet sind beispielsweise Azoinitiatoren wie das Na-Salz der 4,4'-Azobis-(4-cyanovaleriansäure).Preferably an initiator is chosen that is compatible with the polymerizable Activator A e) does not form a redox system. Suitable, for example Azoinitiatoren as the Na salt of 4,4'-azobis- (4-cyanovaleriansäure).
Wird für bestimmte Anwendungen der Feststoff A) benötigt, so kann dieser auf bekannte Weise isoliert werden. Der Feststoff der Komponente A) kann zum Besipiel durch bekannte Verfahren aus der Dispersion gewonnen werden. Hierzu zählen Sprühtrocknung, Gefrierkoagulation mit Abnutschen und Trocknen sowie das Abpressen mittels Extruder. Bevorzugt wird das Polymerisat als Feststoff durch Sprühtrocknung gewonnen.Becomes for certain applications the solid A) is required, so this can be isolated in a known manner. The solid Component A) can for example by known methods the dispersion are obtained. These include spray drying, Frozen coagulation with suction and drying and pressing by means of extruder. The polymer is preferably carried out as a solid Spray drying won.
Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung kann es jedoch auch bevorzugt sein, dass die Komponente A) nicht isoliert wird. Da gewisse Menge Wasser in den angestrebten Anwendungen im Allgemeinen nicht stören, kann Komponente A) auch als wässrige Dispersion dem System zugesetzt werden.For however, the purposes of the present invention may also be preferred be that the component A) is not isolated. Because certain amount Generally do not disturb water in the targeted applications, Component A) may also be used as an aqueous dispersion to the system be added.
Die Molmasse der Komponente A) ausgedrückt als Gewichtsmittel des Molekulargewichts MW kann unter anderem dazu eingesetzt werden, den Anquellwiderstand gegenüber Verbindungen wie Monomeren in gewissem Maße zu beeinflussen. Hohe Gewichtsmittel des Molekulargewichts MW wirken tendenziell erhöhend auf den Anquellwiderstand, während niedrigere Gewichtsmittel des Molekulargewichts MW senkend wirken. Damit ist die erwünschte Topfzeit unter anderem dafür maßgebend, ob der Fachmann eine hohe Molmasse wählt oder eine eher niedrige.The Molar mass of component A) expressed as weight average molecular weight MW can be used, inter alia, the swelling resistance to compounds such as monomers to a certain extent influence. High weight average of Molecular weight MW tends to increase on the Swelling resistance, while lower weight means of Molecular weight MW lowering effect. This is the desired Pot life, among other things, determines whether the Professional chooses a high molecular weight or a rather low one.
Wenn über die Molmasse keine besonderen Effekte erzielt werden sollen, so wird der Fachmann die Molmasse MW in der Regel zwischen 10.000 g/mol und 5.000.000 g/mol, bevorzugt zwischen 50.000 g/mol und 1.000.000 g/mol und ganz besonders bevorzugt zwischen 100.000 g/mol und 500.000 g/mol einstellen. Die Molmasse wird mittels Gelpermeationschromatographie bestimmt. Die Messung erfolgt in THF, als Eichstandard dient PMMA.If over the molecular mass no special effects are to be achieved, so the person skilled in the molecular weight MW is usually between 10,000 g / mol and 5,000,000 g / mol, preferably between 50,000 g / mol and 1,000,000 g / mol and most preferably between 100,000 g / mol and 500,000 g / mol. The molecular weight is determined by gel permeation chromatography certainly. The measurement takes place in THF, PMMA is used as calibration standard.
Der Anquellwiderstand kann auch durch die Wahl der Teilchengröße eingestellt werden. Je größer der Teilchendurchmesser desto geringer ist die Anquellgeschwindigkeit. Ein kleinerer mittlerer Teilchendurchmesser bietet einen höheren Anquellwiderstand für Monomere.Of the Swelling resistance can also be determined by the choice of particle size be set. The larger the particle diameter the lower the swelling rate. A smaller middle one Particle diameter offers a higher swelling resistance for monomers.
Die Primärpartikelgröße der Komponente A) beträgt in der Regel zwischen 50 nm und 2 Mikrometer, bevorzugt zwischen 100 nm und 600 nm und ganz besonders bevorzugt zwischen 150 nm und 400 nm. Die Teilchengröße wird mit einem Mastersizer 2000 Version 4.00 gemessen.The Primary particle size of component A) is usually between 50 nm and 2 microns, preferably between 100 nm and 600 nm and most preferably between 150 nm and 400 nm. The particle size is with measured on a Mastersizer 2000 Version 4.00.
In
einer besonders bevorzugten Abwandlung des Verfahrens der Erfindung
geht man so vor, dass man die Bestandteile a) bis e) für
den Kern und die Bestandteile a) bis d) für die Schale
so wählt, dass im resultierenden Polymerisat die Glastemperatur
TGS mindestens einer Schale größer
als die Glastemperatur TGK des Kerns ist,
wobei die Glastemperaturen TG nach
Noch
eine weitere Verfahrensmodifikation sieht vor, dass man die Bestandteile
a) bis d) für die Schale so wählt, dass im resultierenden
Polymerisat die Glastemperatur TGS mindestens
einer Schale größer als 80, bevorzugt größer
als 100°C ist, wobei die Glastemperatur TGS nach
Die Emulsionspolymerisation ist grundsätzlich diskontinuierlich oder kontinuierlich als Batch- bzw Zulaufpolymerisation möglich. Sie ist auch halbkontinuierlich durchführbar. Zulaufpolymerisation ist bevorzugt. Ebenso ist die Herstellung von A) über eine Miniemulsionspolymerisation möglich. Die genannten Vorgehensweisen sind dem Fachmann allgemein bekannt.The Emulsion polymerization is basically discontinuous or continuously as a batch or feed polymerization possible. It is also semi-continuous feasible. feed polymerization is preferred. Similarly, the preparation of A) is via a Miniemulsion polymerization possible. The procedures mentioned are well known to those skilled in the art.
Gegenstand der Erfindung ist auch ein durch ein Redoxinitiatorsystem härtendes Zwei- oder Mehrkomponenten-System mit steuerbarer Topfzeit umfassend
- A) 0,8–69,94 Gew.-% eines Emulsionspolymerisats wie hierin oben beschrieben
- B) 30–99,14 Gew.-% zweier oder einer Mehrzahl ethylenisch ungesättigter Monomere;
- C) 0,05–10 Gew.-% Peroxide; gegebenenfalls
- D) 0–60 Gew.-% ungesättigte Oligomere; gegebenenfalls
- E) 0–2 Gew.-% eines Polymerisationsinhibitors; und gegebenenfalls
- F) 0–800 Gewichtsteile Hilfs- und Zusatzstoffe; wobei die Summe der Bestandteile A) + B) + C) + D) + E) 100 Gew.-% ergibt und sich die Menge von F) auf 100 Gewichtsteile der Summe A) + B) + C) + D) + E) bezieht, das dadurch gekennzeichnet, dass i) wenigstens ein Bestandteil B'' der Komponente B) für das Emulsionspolymerisat nicht oder nicht ausreichend anquellend wirkt; ii) wenigstens ein Bestandteil B'' der Komponente B) für das Emulsionspolymerisat A) anquellend wirkt, so dass der polymerfixierte Aktivator e) des Polymerisats A) mit der Komponente C) zur Umsetzung gelangen kann; iii) Komponente A) und Bestandteil B' bis zum Einsatz des Systems gemeinsam gelagert werden; und iv) Komponente B'' bis zur Anwendung des Systems von der Komponente A) getrennt gelagert wird.
- A) 0.8-69.94% by weight of an emulsion polymer as described hereinabove
- B) 30-99.14% by weight of two or more ethylenically unsaturated monomers;
- C) 0.05-10% by weight of peroxides; possibly
- D) 0-60% by weight of unsaturated oligomers; possibly
- E) 0-2% by weight of a polymerization inhibitor; and optionally
- F) 0-800 parts by weight of auxiliaries and additives; the sum of the constituents A) + B) + C) + D) + E) being 100% by weight, and the amount of F) being 100 parts by weight of the sum A) + B) + C) + D) + E ), which is characterized in that i) at least one constituent B "of component B) does not act or does not sufficiently swell the emulsion polymer; ii) at least one constituent B "of component B) has a swelling effect for the emulsion polymer A), so that the polymer-fixed activator e) of the polymer A) can react with component C); iii) component A) and component B 'are stored together until use of the system; and iv) component B "is stored separately from component A) until the system is used.
Bei der Komponente A) des erfindungsgemäßen Zwei- oder Mehrkomponentensystems handelt es sich um das oben beschriebene Emulsionpolymerisat mit kovalent eingebautem Aktivator e).at Component A) of the invention or multicomponent system is that described above Emulsion polymer with covalently incorporated activator e).
Das Zwei- oder Mehrkomponentensystem der Erfindung umfasst daneben essentiell eine Komponente B) welche wenigstens zwei verschiedene Bestandteile B' und B'' aufweist. Die Komponente B) zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass
- i) wenigstens ein Bestandteil B'' der Komponente B) für das Emulsionspolymerisat nicht oder nicht ausreichend anquellend wirkt; und
- ii) wenigstens ein Bestandteil B'' der Komponente B) für das Emulsionspolymerisat A) anquellend wirkt, so dass der polymerfixierte Aktivator e) des Polymerisats A) mit der Komponente C) zur Umsetzung gelangen kann.
- i) at least one constituent B "of component B) does not act or does not sufficiently swell the emulsion polymer; and
- ii) at least one component B "of component B) acts swelling on the emulsion polymer A), so that the polymer-fixed activator e) of the polymer A) can be reacted with component C).
Welche Faktoren das Anquellvermögen der Monomeren beeinflussen wurde zum Teil bereits weiter oben bei der Beschreibung des Emulsionspolymerisats angegeben.Which Factors affecting the swelling capacity of the monomers has been partly already above in the description of the emulsion polymer specified.
Grundsätzlich kann eine große Vielfalt von Monomeren, die in gewisser Weise anquellend wirken, für die Erfindung eingesetzt werden. Wichtig ist, dass die eingesetzten Monomere hinsichtlich des Anquellvermögens für die Komponente A) ausgewählt und eingesetzt werden. Hierbei gelingt es dem Fachmann in Kenntnis der vorliegenden Erfindungen mit wenigen Routineversuchen zuverlässig die Komponente B) in solche Monomere, welche der Gruppe B' zugehören und solche Monomere, welche der Gruppe B'' zuzuordnen sind, aufzuteilen. Mit diesem Wissen ausgestattet können dann die Monomeren B' und B'' auf die Komponente A) abgestimmt werden und so kann ein System mit der gewünschten Topfzeit zur Verfügung gestellt werden.in principle can be a great variety of monomers that in some Sage swell, used for the invention. It is important that the monomers used with regard to the swelling capacity selected and used for the component A) become. In this case, the person skilled in the art succeeds in knowing the present Inventions with few routine tests reliably the Component B) in such monomers belonging to the group B ' and to divide those monomers which belong to group B ". The monomers can then be equipped with this knowledge B 'and B' 'to the component A) are tuned and so can a System with the desired pot life available be put.
Als Monomere können grundsätzlich alle Methacrylat- und Acrylatmonomeren und Styrol sowie deren Mischungen eingesetzt werden. Untergeordnete Anteile an anderen Monomeren wie Vinylacetat, Vinylversatat, Vinyloxypolyethylenglykol, Malein- und Fumarsäure und deren Anhydride oder Ester sind möglich, solange die Copolymerisation nicht gestört wird, sind aber nicht bevorzugt. Kriterien für die Auswahl der Monomeren sind deren Lösekraft, Polymerisationsschrumpf, Haftung auf dem Substrat, Dampfdruck, toxikologische Eigenschaften und Geruch. Beispiele für (Meth)acrylate sind Methyl(meth)acrylat, Ethyl(meth)acrylat, Propyl(meth)acrylat, Isopropyl(meth)acrylat, Butyl(meth)acrylat, Isobutyl(meth)acrylat, Hexyl(meth)acrylat, Ethylhexyl(meth)acrylat, Cyclohexyl(meth)acrylat, Tetrahydrofurfuryl(meth)acrylat, Isobornyl(meth)acrylat, Benzyl(meth)acrylat, Phenyl(meth)acrylat, Phenylethyl(meth)acrylat), 3,3,5-Trimethylcyclohexyl(meth)acrylat, Hydroxethyl(meth)acrylat, Hydroxypropyl(meth)acrylat, Methyl- oder Ethyltriglykolmethacrylat, Butyldiglykolmethacrylat, Ethylenglykoldi(meth)acrylat sowie Diethylenglykoldi(meth)acrylat, Triethylenglykoldi(meth)acrylat und deren höheren Homologe, Dipropylenglykoldi(meth)acrylat, Tripropylenglykoldi(meth)acrylat und deren höheren Homologe, 1,3- und 1,4-Butandioldi(meth)acrylat, 1,6-Hexandioldi(meth)acrylat, 1,12-Dodecandioldi(meth)acrylat, Glycerindi(meth)acrylat, Trimethylolpropantri(meth)acrylat, Trimethylolpropandi(meth)acrylat, Tri(meth)acrylat eines ethoxilierten Trimethylolpropan mit 3–10 Mol Ethylenoxid, Di(meth)acrylat eines ethoxilierten Bisphenol-A mit 2–20 Mol Ethylenoxid, bevorzugt 2–10 Mol Ethylenoxid und/oder einem Polyethylenglykoldimethacrylat mit 1–15 Ethylenoxid-Einheiten und Allyl(meth)acrylat. Weitere Beispiele sind (Meth)acrylsäure, (Meth)acrylamid, N-Methylol(meth)acrylamid, Monoester der Malein- und Bernsteinsäure mit Hydroxyethylmethacrylat und der Phosphorsäureester von Hydroxyethyl(meth)acrylat, deren Anteil meist untergeordnet ist.In principle, all methacrylate and acrylate monomers and styrene and mixtures thereof can be used as monomers. Subordinate proportions of other monomers such as vinyl acetate, vinyl versatate, vinyloxypolyethylene glycol, maleic and fumaric acid and their anhydrides or esters are possible as long as the copolymerization is not disturbed, but are not preferred. Criteria for the selection of monomers are their dissolving power, polymerization shrinkage, adhesion to the substrate, vapor pressure, toxicological properties and odor. Examples of (meth) acrylates are methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, propyl (meth) acrylate, isopropyl (meth) acrylate, butyl (meth) acrylate, isobutyl (meth) acrylate, hexyl (meth) acrylate, ethylhexyl (meth) acrylate, cyclohexyl (meth) acrylate, tetrahydrofurfuryl (meth) acrylate, isobornyl (meth) acrylate, benzyl (meth) acrylate, phenyl (meth) acrylate, phenylethyl (meth) acrylate), 3,3,5-trimethylcyclohexyl ( meth) acrylate, hydroxyethyl (meth) acrylate, hydroxypropyl (meth) acrylate, methyl or ethyl triglycol methacrylate, butyl diglycol methacrylate, ethylene glycol di (meth) acrylate and diethylene glycol di (meth) acrylate, triethylene glycol di (meth) acrylate and their higher homologs, dipropylene glycol di (meth) acrylate , Tripropylene glycol di (meth) acrylate and its higher homologues, 1,3- and 1,4-butanediol di (meth) acrylate, 1,6-hexanediol di (meth) acrylate, 1,12-dodecanediol di (meth) acrylate, glycerol di (meth) acrylate, trimethylolpropane tri (meth) acrylate, trimethylolpropane di (meth) acrylate, tri (meth) acrylate of an ethoxylated trimethylolpropane with 3 10 moles ethylene oxide, di (meth) acrylate, an ethoxylated bisphenol-A having 2-20 mols of ethylene oxide, preferably 2-10 moles of ethylene oxide and / or a polyethylene glycol with 1-15 ethylene oxide units and allyl (meth) acrylate. Further examples are (meth) acrylic acid, (meth) acrylamide, N-methylol (meth) acrylamide, monoesters of maleic and succinic acid with hydroxy ethyl methacrylate and the phosphoric acid ester of hydroxyethyl (meth) acrylate, the proportion of which is usually subordinate.
Unter anderem bevorzugt ist für die Komponente B) eine oder eine Mehrzahl von Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Ethyltriglykolmethacrylat, Tetrahydrofururylmethacrylat, Benzylmethacrylat, Isobornylmethacrylat, 1,4-Butandioldimethacrylat, Hydroxypropylmethacrylat, Trimethylolpropantrimethacrylat, Trimethacrylat eines ethoxilierten Trimethylolpropan mit 3–10 Mol Ethylenoxid, Dimethacrylat eines ethoxilierten Bisphenol-A mit 2–10 Mol Ethylenoxid und/oder einem Polyethylenglykoldimethacrylat mit 1–10 Ethylenoxid-Einheiten.Under Another preferred is for component B) one or one Plurality of compounds selected from the group consisting from ethyl triglycol methacrylate, tetrahydrofururyl methacrylate, benzyl methacrylate, Isobornyl methacrylate, 1,4-butanediol dimethacrylate, hydroxypropyl methacrylate, Trimethylolpropane trimethacrylate, trimethacrylate of an ethoxylated Trimethylolpropane with 3-10 moles of ethylene oxide, dimethacrylate an ethoxylated bisphenol-A with 2-10 moles of ethylene oxide and / or a polyethylene glycol dimethacrylate having 1-10 Ethylene oxide units.
Besonders bevorzugt sind (Meth)acrylate mit einem Molekulargewicht oberhalb 140 g/mol, besonders bevorzugt oberhalb 165 g/mol und insbesondere oberhalb 200 g/mol.Especially preferred are (meth) acrylates having a molecular weight above 140 g / mol, more preferably above 165 g / mol and in particular above 200 g / mol.
Methacrylate erhalten gegenüber Acrylaten auch aus toxikologischen Gründen den Vorzug.methacrylates obtained against acrylates also for toxicological reasons the preference.
Neben langen Topfzeiten aufgrund geringer Anquellgeschwindigkeit haben Monomere mit hohem Molekulargewicht noch den Vorteil geringer Emissionen.Next have long pot lives due to low swelling rate High molecular weight monomers still have the advantage of low emissions.
Andererseits steigt ihre Viskosität mit der Molmasse in der Regel an und die Lösekraft für das Emulsionspolymerisat sinkt, so dass, insbesondere wenn Polymere oder Oligomere in nennenswerten Anteilen mit verwendet werden, ein Kompromiss eingegangen werden muss.on the other hand As a rule, its viscosity increases with the molecular weight and the dissolving power for the emulsion polymer decreases, so that, in particular, when polymers or oligomers in appreciable Shares being used to compromise got to.
Das Peroxid C) ist der Partner des Aktivators im Redoxsystem. Sein Anteil beträgt in der Regel zwischen 0,05 und 10 Gew.-%, bevorzugt 0,1 bis 5 Gew.-%. Meist wird ein Anteil von 0,5–5 Gew.-% gewählt, bevorzugt 0,5–3, insbesondere 0,5–2 Gew.-%. Maßgebend für den Peroxidanteil ist, dass bei der vorgesehenen Anwendung eine vollständige Aushärtung in der gewünschten Zeit erfolgt und das ausgehärtete System die auf den Einsatzzweck abgestimmten Eigenschaften aufweist.The Peroxide C) is the partner of the activator in the redox system. His share is usually between 0.05 and 10 wt .-%, preferably 0.1 to 5 wt .-%. Most is a proportion of 0.5-5 wt .-% chosen, preferably 0.5-3, in particular 0.5-2 Wt .-%. Decisive for the Peroxidanteil is that in the intended application, a complete cure done in the desired time and the cured System has the properties tailored to the purpose.
Das Peroxid liegt häufig phlegmatisiert z. B. in Weichmacher oder Wasser oder einem anderen Medium vor. Das Peroxid kann beispielsweise in wässriger Phase vorliegen.The Peroxide is often phlegmatized z. B. in plasticizers or water or another medium. The peroxide can, for example in aqueous phase.
Besonders bevorzugt für die Erfindung liegt der peroxidische Initiator in organischer Phase, beispielsweise einem organischen Lösemittel oder in einem Bestandteil der Komponente B) vor.Especially preferred for the invention is the peroxidic initiator in organic phase, for example an organic solvent or in a component of component B).
Typische Peroxidgehalte dieser Peroxidformulierung liegen bei 20–60 Gew.-%.typical Peroxide contents of this peroxide formulation are 20-60 Wt .-%.
Als Peroxide kommen besonders bevorzugt Dibenzoylperoxid und Dilaurylperoxid in Betracht. Die Peroxide können allein oder in Mischung von zwei oder weiteren nicht einzeln genannten Peroxidverbindungen vorliegen.When Peroxides are most preferably dibenzoyl peroxide and dilauryl peroxide into consideration. The peroxides may be alone or in mixture of two or more non-individually mentioned peroxide compounds are present.
Eine weitere Variante besteht darin, das Peroxid in einem Emulsionspolymerisat zu absorbieren (Komponente C'). In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung besteht Komponente C also aus einem Emulsionspolymerisat enthaltend ein Peroxid (Komponente C'). Das Emulsionspolymerisat der Komponente C' kann gleich oder verschieden aufgebaut sein wie Komponente A, enthält aber keinen polymerisierbaren Aktivator als Comonomer. Typische Peroxidgehalte in Komponente C' liegen unter 20, insbesondere unter 10 Gew.-%.A Another variant is the peroxide in an emulsion polymer to absorb (component C '). In a further embodiment The invention therefore consists of component C of an emulsion polymer containing a peroxide (component C '). The emulsion polymer the component C 'may be the same or different structure as Component A, but contains no polymerizable activator as Comonomer. Typical peroxide levels in component C 'are below 20, in particular less than 10 wt .-%.
Nach Mischung aller Komponenten startet die Polymerisation erst dann, wenn die Polymerteilchen beider Komponenten A und C' angequollen sind.To Mixture of all components, the polymerization starts only then, when the polymer particles of both components A and C 'swelled are.
Dabei ist es in der Regel unkritisch, ob die Emulsionspolymerisate A und C' gleich oder unterschiedlich zusammengesetzt sind, solange sich eine eventuelle Unverträglichkeit nicht nachteilig auswirkt.there As a rule, it is not critical whether the emulsion polymers A and C 'are the same or different, as long as any incompatibility does not adversely affect.
Als Oligomere (Komponente D)) des Systems können ungesättigte Polyester, sowie Polyurethan-(Meth)acrylate basierend auf Polyether-, Polyester-, oder Polycarbonat-diolen, sowie Mischungen derselben eingesetzt werden. Ferner können vinylterminierte Präpolymere auf Basis von Acrylnitril und Butadien eingesetzt werden. Ferner können Epoxid(meth)acrylate und auch sternförmige Copolymerisate eingesetzt werden, wie sie beispielsweise durch Polymerisation von (Meth)acrylaten in Gegenwart von mehrfunktionellen Mercaptanen zugänglich sind.When Oligomers (component D)) of the system can be unsaturated Polyester, as well as polyurethane (meth) acrylates based on polyether, Polyester, or polycarbonate diols, and mixtures thereof be used. Furthermore, vinyl-terminated prepolymers based on acrylonitrile and butadiene. Further can epoxy (meth) acrylates and also star-shaped Copolymers can be used, as for example by polymerization of (meth) acrylates in the presence of polyfunctional mercaptans are accessible.
Vorzugsweise sind die Oligomeren mehrfach ungesättigt.Preferably the oligomers are polyunsaturated.
Es können ferner auch Polymere auf Basis von Polyacrylaten, Polyestern, Polyethern, Polycarbonaten oder den entsprechenden Copolymeren eingesetzt werden. Diese können sowohl gesättigt als auch ungesättigt sein. Das Mischungsverhältnis sowie die Einsatzmenge ist von der angestrebten Anwendung abhängig. Die Polymere bzw. ihr Anteil werden in der Regel so ausgewählt, dass die Viskosität der Mischung nicht negativ beeinflusst wird.It Furthermore, polymers based on polyacrylates, Polyesters, polyethers, polycarbonates or the corresponding copolymers be used. These can be both saturated as well as being unsaturated. The mixing ratio and the amount used depends on the intended application. The Polymers or their proportion are usually selected so that the viscosity of the mixture is not adversely affected becomes.
Die Molmasse der ungesättigten Oligomeren beträgt typischerweise 500 bis 20.000, insbesondere 1.000 bis 5.000 g/mol. Gesättigte Polymere haben typischerweise Molmassen oberhalb 20.000, beispielsweise 50.000–200.000 g/Mol. Es handelt sich in allen Fällen um Gewichtsmittelwerte des Molekulargewichts.The Molar mass of the unsaturated oligomers is typically 500 to 20,000, especially 1,000 to 5,000 g / mol. Saturated polymers typically have molecular weights above 20,000, for example 50,000-200,000 g / mol. It deals in all cases weight average molecular weight.
Der
Polymerisationsinhibitor (Komponente E)) wird optionell für
die Gewährleistung einer ausreichenden Lagerstabilität
der Mischung der Komponenten B), D), E) und F) benötigt.
Die Wirkung der Inhibitoren besteht meist darin, dass sie als Radikalfänger
für die bei der Polymerisation auftretenden freien Radikale
wirken. Für weitere Details wird auf die gängige
Fachliteratur, insbesondere auf das
Geeignete Inhibitoren umfassen u. a. ggf. substituierte Phenole, ggf. substituierte Hydrochinone, wie beispielsweise Hydrochinonmonomethylether (HQME), ggf. substituierte Chinone, ggf. substituierte Brenzcatechine, Tocopherol, tert.-Butylmethoxyphenol (BHA), Butylhydroxytoluol (BHT), Octylgallat, Dodecylgallat, Ascorbinsäure, ggf. substituierte aromatische Amine, ggf. substituierte Metallkomplexe eines aromatischen Amins, ggf. substituierte Triazine, organische Sulfide, organische Polysulfide, organische Dithiocarbamate, organische Phosphite und organische Phosphonate, Phenothiazin und 4-Hydroxy-2,2,6,6-tetramethylpiperidin-1-oxyl.suitable Inhibitors include u. a. optionally substituted phenols, optionally substituted Hydroquinones, such as hydroquinone monomethyl ether (HQME), optionally substituted quinones, optionally substituted catechols, tocopherol, tert-butylmethoxyphenol (BHA), butylhydroxytoluene (BHT), octyl gallate, Dodecyl gallate, ascorbic acid, optionally substituted aromatic Amines, optionally substituted metal complexes of an aromatic amine, optionally substituted triazines, organic sulfides, organic polysulfides, organic dithiocarbamates, organic phosphites and organic Phosphonates, phenothiazine and 4-hydroxy-2,2,6,6-tetramethylpiperidine-1-oxyl.
Ggf. substituierte Hydrochinone und ggf. substituierte Phenole werden bevorzugt eingesetzt. Besonders bevorzugt werden Hydrochinon, Hydrochinonmonomethylether und 4-Methyl-2,6-di-tert-butylphenol.Possibly. substituted hydroquinones and optionally substituted phenols preferably used. Particularly preferred are hydroquinone, hydroquinone monomethyl ether and 4-methyl-2,6-di-tert-butylphenol.
In der Regel sind 0,2 Gew.-% Inhibitor ausreichend, meist liegt der Anteil deutlich niedriger, beispielsweise bei 0,05 Gew.-% oder darunter. Die Topfzeit des Systems nach Zumischung der Komponenten A und C wird erfindungsgemäß über die Anquellung der Komponente A gesteuert. Höhere Anteile als 0,2 Gew.-% Inhibitor, z. B. 1 Gew.-% oder höher, die bei Systemen des Standes der Technik manchmal zur Verlängerung der Topfzeit eingesetzt werden, sind deshalb meist nicht notwendig, sollen aber nicht ausgeschlossen werden. Bevorzugt ist ein Gehalt von maximal 0,2 Gew.-%, insbesondere maximal 0,05 Gew.-%.In As a rule, 0.2% by weight of inhibitor is sufficient; Share much lower, for example at 0.05 wt .-% or below. The pot life of the system after admixture of components A and C is According to the invention via the swelling of Controlled component A. Higher than 0.2% by weight inhibitor, z. B. 1 wt .-% or higher, which in systems of the state the technique sometimes used to extend the pot life, are therefore usually not necessary, but should not be excluded become. Preferred is a content of at most 0.2 wt .-%, in particular at most 0.05% by weight.
Die Formulierung kann neben den beschriebenen Komponenten übliche partikuläre Füllstoffe (Komponente F), wie beispielsweise Titandioxyd, Ruß oder Siliziumdioxyd, Glas, Glasperlen, Glaspulver, Zement, Quarzsand, Quarzmehl, Sand, Korund, Steingut, Klinker, Schwerspat, Magnesia, Calciumkarbonat, Marmormehl oder Aluminiumhydroxyd, mineralische oder organische Pigmente und Hilfsstoffe (Komponente F)) enthalten.The Formulation can be customary in addition to the components described particulate fillers (component F), such as Titanium dioxide, carbon black or silicon dioxide, glass, glass beads, Glass powder, cement, quartz sand, quartz powder, sand, corundum, stoneware, Clinker, barite, magnesia, calcium carbonate, marble powder or Aluminum hydroxide, mineral or organic pigments and auxiliaries (Component F)).
Hilfsstoffe können beispielsweise sein: Weichmacher, Wasser, Verlaufshilfsmittel, Verdickungsmittel, Entschäumer, Haftmittel oder Netzmittel. Vorzugsweise ist neben eventuell für die Phlegmatisierung des Peroxids eingesetzten Weichmacher kein weiterer Weichmacher enthalten.excipients may be, for example: plasticizer, water, leveling agent, Thickeners, defoamers, adhesives or wetting agents. Preferably, besides possibly for the phlegmatization The plasticizer used in the peroxide is no further plasticizer contain.
Die partikulären Füllstoffe weisen üblicherweise einen Korndurchmesser von ca. 0,001 mm bis ca. 6 mm auf.The Particulate fillers usually have a grain diameter of about 0.001 mm to about 6 mm.
Auf ein Gewichtsteil Polymer werden üblicherweise 0 bis 8 Gewichtsteile Füllstoffe eingesetzt.On One part by weight of polymer will usually be 0 to 8 parts by weight Fillers used.
Beim System der Erfindung zeichnet sich auch dadurch aus, dass
- iii) Komponente A) und Bestandteil B' bis zum Einsatz des Systems gemeinsam gelagert werden; und
- iv) Komponente B'' bis zur Anwendung des Systems von der Komponente A) getrennt gelagert wird.
- iii) component A) and component B 'are stored together until use of the system; and
- iv) component B "is stored separately until the application of the system of component A).
Dies bedeutet, dass das Emulsionspolymerisat mit dem verkapselten Aktivator und die nicht anquellende oder nicht ausreichende anquellende Monomerkomponente B') eine lagerstabile Mischung ergeben. Die Polymerisation wird letztlich durch Zugabe des anquellend wirkenden Monomers B'' in die Wege geleitet.This means that the emulsion polymer with the encapsulated activator and the non-swelling or insufficient swelling monomer component B ') give a storage-stable mixture. The polymerization is finally by addition of the swelling acting monomer B '' in guided the ways.
Man hat nun verschiedene Möglichkeiten, wie man das System der Erfindung lagert. So kann es in einer Ausführungsform der Erfindung von Interesse sein, alle Komponenten A) bis F) miteinander zu lagern, mit Ausnahme der Komponente B'').There are now various ways in which to store the system of the invention. So it can be in An embodiment of the invention may be of interest to store all components A) to F), with the exception of component B ").
Eine besonders zweckmäßigen Abwandlung der Erfindung sieht jedoch vor, dass
- v) der Bestandteil B'' der Komponente B) und die Komponente C) bis zur Anwendung des Systems gemeinsam gelagert werden.
- v) component B "of component B) and component C) are stored together until use of the system.
Eine besondere Abwandlung des Zwei- oder Mehrkomponenten-System der Erfindung zeichnet sich dabei dadurch aus, dass
- vi) der Bestandteil B'' der Komponente B) und die Komponente C) bis zur Anwendung des Systems gemeinsam in einem nicht wässrigen System gelagert werden.
- vi) the component B "of component B) and component C) are stored together in a non-aqueous system until the system is used.
Besonders zweckmäßig wird dabei das Peroxid ohne weiteres Lösemittel direkt im Monomer B'' gelagert.Especially expediently, the peroxide is readily available Solvent directly in the monomer B '' stored.
Ein wichtiger Vorteil der Erfindung besteht unter anderem auch darin, dass man in aller Regel mit einem Zweikomponentensystem auskommt.One important advantage of the invention is, inter alia, that you usually get by with a two-component system.
Wie erwähnt ist es besonders zweckmäßig, die Komponenten A), B), C), D), E) und F) zusammenzulagern, mit Ausnahme nur eines Bestandteils der Komponente B), welcher über ein hinreichend hohes Quellvermögen verfügt, um das Emulsionspolymersiat A) soweit anzuquellen, dass die kovalent am Kern des Polymerisats A) gebundene Aktivatorkomponente e) für die Umsetzung mit der Peroxidkomponente C) zur Verfügung steht. Auf diese Weise gelingt es beispielsweise, die Topfzeit in Abhängigkeit eines einzigen Monomeren einzustellen, ohne dass die Härtungszeit des Systems verändert wird. Dies eröffnet den erfindungsgemäßen Systemen ein breites Anwendungsfeld.As mentioned it is particularly appropriate the components A), B), C), D), E) and F) together, with Exception of only one component of component B), which over has a sufficiently high swelling capacity to the emulsion polymer A) so far swell that the covalent at the core of the polymer A) bound activator component e) for the reaction with the peroxide component C) available stands. In this way, it is possible, for example, the pot life in To adjust the dependence of a single monomer, without that the hardening time of the system is changed. This opens up the systems according to the invention a broad field of application.
Erfindungsgemäße Zwei- oder Mehrkomponentensysteme lassen sich mit großem Vorteil in Klebstoffen, Gießharzen, Bodenbeschichtungen, Massen für Reaktivdübel, Dentalmassen oder in Abdichtmassen einsetzen.invention Two- or multi-component systems can be combined with large Advantage in adhesives, casting resins, floor coatings, Masses for reactive dowels, dental materials or in Insert sealing compounds.
Mit den erfindungsgemäßen Zusammensetzungen lässt sich ein breiter Bereich der Konzentration des Aktivators (Variationsbereich) realisieren. Ein besonderer Vorteil liegt darin, dass bei hohen Aktivatorkonzentrationen in Komponente A weniger von A vor der Anwendung zum Zwei- oder Mehrkomponentensystem zugemischt werden muss.With the inventive compositions a wide range of activator concentration (range of variation) realize. A particular advantage is that at high Activator concentrations in component A less of A before use must be added to the two- or multi-component system.
Auch die Möglichkeit zur Variation der Reaktivität ist vorteilhaft. Bei gleich bleibender Zusatzmenge der Komponente A kann die Reaktivität durch verschieden hohe Konzentrationen des Aktivators in A variiert werden.Also the possibility to vary the reactivity is advantageous. With constant addition amount of the component A can increase the reactivity through different concentrations of the activator can be varied in A.
Die Topfzeit der Formulierung aus den Komponenten A), B), C), D), E) und F) kann durch die Anquellkraft der eingesetzten Monomeren in Komponente B) beeinflusst werden. Während Methyl(meth)acrylat eine hohe Anquellkraft besitzt und damit zu relativ niedrigen Topfzeiten führt, erhöhen stärker hydrophobe Monomere, wie beispielsweise 1,4-Butandioldi(meth)acrylat und Monomere mit hohem Molekulargewicht, wie beispielsweise Ethyltrigykol(meth)acrylat in der Regel die Topfzeit.The Pot life of the formulation from components A), B), C), D), E) and F) can by the swelling force of the monomers used in Component B) are influenced. While methyl (meth) acrylate has a high swelling power and thus to relatively low pot life leads, increase more hydrophobic monomers, such as 1,4-butanediol di (meth) acrylate and monomers with high molecular weight, such as ethyltrigycol (meth) acrylate usually the pot life.
Die Erfindung betrifft ein Zwei- oder Mehrkomponentensystem. Dies bedeutet, dass im Sinne eines ”kit of parts” vor der eigentlichen Anwendung des gesamten Systems wenigstens zwei Teilsysteme vorliegen, die zur eigentlichen Anwendungen des Systems miteinander vermischt werden.The The invention relates to a two-component or multi-component system. This means, that in the sense of a "kit of parts" before the actual Application of the entire system, at least two subsystems are present, which mixes with the actual applications of the system become.
Der besondere Vorteil des erfindungsgemäßen Systems besteht dabei darin, dass die Bestandteile des Redoxinitiatorsystems miteinander eine lagerstabile Mischung ausbilden. Insbesondere vorteilhaft ist dabei das Vorliegen der Komponenten A) und C) in einer lagerstabilen wässrigen Phase. Weiterhin kann die eine Mischung mit den Komponenten A) und C) auch noch Teile der Komponente B) umfassen, genauso wie alle weiteren Komponenten D), E) und F), vorausgesetzt, dass der zusammen mit den Komponenten A) und C) aufbewahrte Monomerbestandteil B) nicht in der Lage ist, die Komponente A) in hinreichendem Maße anzuquellen. Die eigentliche Härtung des Gesamtsystems wird dann erst durch Vermischung mit einem geeigneten Monomeren B) erzielt.Of the particular advantage of the system according to the invention consists in that the components of the redox initiator system form together a storage-stable mixture. Especially advantageous is the presence of the components A) and C) in a storage-stable aqueous phase. Furthermore, the one mixture with the Components A) and C) also comprise parts of component B), as well as all other components D), E) and F), provided that that of the monomer component stored together with components A) and C) B) is unable, the component A) to a sufficient extent to swell. The actual hardening of the entire system is then only by mixing with a suitable monomer B) achieved.
Zur Anwendung geht man in der Regel so vor, dass man alle Komponenten A) bis F) des Systems miteinander vermischt. Das Polymerisat A) wird innerhalb eines bestimmten Zeitraums durch das Monomer oder die Monomere B) angequollen. Damit wird die polymerfixierte Aktivatorkomponente A e) für das Peroxid zugänglich und somit die Polymerisationsreaktion gestartet.The application is usually done by mixing all components A) to F) of the system together. The polymer A) is within a certain time by the monomer or the monomers B) swelled. Thus, the polymer-fixed activator component A e) is accessible to the peroxide and thus the polymerization reaction started.
Aus den langen Topfzeiten nach der Mischung der Komponenten ist zu schließen, dass der polymerfixierte Aktivator A e) hinreichend im Polymerteilchen verborgen ist. Überraschend ist der schnelle und starke Temperaturanstieg zu einem bestimmten Zeitpunkt, der zeigt, dass mit dem erfindungsgemäßen Verfahren eine lange Topfzeit eingestellt werden kann, ohne dass die spätere Polymerisation beeinträchtigt wird.Out close the long pot life after mixing the components, that the polymer-fixed activator A e) sufficiently in the polymer is hidden. Surprising is the fast and strong temperature rise at a given time, showing that with the invention Procedure a long pot life can be adjusted without that the subsequent polymerization is impaired.
Das Mischungsverhältnis ist von der angestrebten Anwendung abhängig. Diese bestimmt die eingesetzte Menge der Komponenten A–F. Das Mischungsverhältnis der eingesetzten Komponenten ist bevorzugt so zu wählen, dass eine vollständige Polymerisation des gegebenen Systems erreicht wird. Insbesondere soll zweckmäßig eine ausreichende Menge eines Redoxinitiatorsystems zur Verfügung stehen, wobei der Aktivator zumindest überwiegend in Form eines Emulsionspolymerisats (Komponente A) zur Verfügung gestellt wird.The Mixing ratio is of the intended application dependent. This determines the amount of components used A-F. The mixing ratio of the used Components should preferably be chosen so that a complete Polymerization of the given system is achieved. Especially should suitably a sufficient amount of Redoxinitiatorsystems are available, wherein the activator at least predominantly in the form of an emulsion polymer (component A) is provided.
Da der Anteil des polymerisierbaren Aktivators A e) in Komponente A) in breiten Grenzen gewählt werden kann, besteht auch für die Einsatzmenge der Komponente A) ein breiter Spielraum. So kann der Anteil der Komponente A) zwischen 0,8 und 69,94 Gew.-% betragen, und selbst wiederum 0,1 bis 95 Gew.-% des polymerisierbaren Aktivators enthalten. In der Regel wird die Aktivatormenge auf den eingesetzten Anteil des Peroxids abgestimmt. Das Peroxid ist der Partner des Aktivators im Redoxsystem. Sein Anteil beträgt in der Regel zwischen 0,05 und 10 Gew.-%, bevorzugt 0,1 bis 5 Gew.-%. Meist wird ein Anteil von 0,5–5 Gew.-% gewählt, bevorzugt 0,5–3, insbesondere 0,5–2 Gew.-%. Maßgebend für den Peroxidanteil und den Anteil der Komponente A ist, dass bei der vorgesehenen Anwendung eine im erwünschten Maße vollständige Polymerisation in der gewünschten Zeit erfolgt und das ausgehärtete System die auf den Einsatzzweck abgestimmte Performance leistetThere the proportion of the polymerizable activator A e) in component A) can be chosen within wide limits, also exists for the amount of component A) a broad scope. So can the proportion of component A) is between 0.8 and 69.94% by weight, and again 0.1 to 95% by weight of the polymerizable activator contain. In general, the amount of activator on the used Proportion of peroxide matched. The peroxide is the partner of the Activator in the redox system. His share is usually between 0.05 and 10 wt .-%, preferably 0.1 to 5 wt .-%. Mostly a share from 0.5 to 5% by weight, preferably 0.5 to 3, in particular 0.5-2% by weight. Decisive for the peroxide content and the proportion of component A is that at the intended application to the desired extent complete polymerization in the desired Time is up and the hardened system depends on the purpose coordinated performance
Der Anteil eines ethylenisch ungesättigten Monomeren (Komponente B)) kann zwischen 30 und 99,14 Gew.-% betragen. Vorzugsweise beträgt er 40–94,89 Gew.-%, insbesondere 40–80 Gew.-%. Der Anteil eines Oligomeren bzw. Polymeren (Komponente D) beträgt 0–60 Gew.-%, vorzugsweise 0–40 Gew.-%, insbesondere 0–30 Gew.-%.Of the Proportion of an ethylenically unsaturated monomer (component B)) can be between 30 and 99.14 wt .-%. Preferably he 40-94.89 wt .-%, in particular 40-80 wt .-%. The proportion of an oligomer or polymer (component D) is 0-60 wt .-%, preferably 0-40 wt .-%, in particular 0-30% by weight.
Ferner kann die Mischung zwischen 0 und 800 Gewichtsteile, bezogen auf die Summe von A–D zu 100 Gewichtsteilen, an Füllstoffen, Pigmenten und sonstigen Hilfsstoffen enthalten.Further The mixture can be between 0 and 800 parts by weight, based on the sum of A-D to 100 parts by weight, of fillers, Pigments and other excipients.
Bevorzugte Zwei- oder Mehrkomponenten-Systeme gemäß der Erfindung umfassen
- A) 0,8–69,94 Gew.-% eines Polymerisats wie hierin oben beschrieben mit polymerfixierter Aktivatorkomponente;
- B) 30–99,14 Gew.-% eines oder einer Mehrzahl ethylenisch ungesättigter Monomere;
- C) 0,05–10 Gew.-% Peroxide; gegebenenfalls
- D) 0–60 Gew.-% Oligomere;
- E) 0,01–2 Gew.-% eines Polymerisationsinhibitors; und gegebenenfalls
- F) 0–800 Gewichtsteile Hilfs- und Zusatzstoffe;
- A) 0.8-69.94% by weight of a polymer as described hereinabove with polymer fixed activator component;
- B) 30-99.14% by weight of one or a plurality of ethylenically unsaturated monomers;
- C) 0.05-10% by weight of peroxides; possibly
- D) 0-60% by weight of oligomers;
- E) 0.01-2% by weight of a polymerization inhibitor; and optionally
- F) 0-800 parts by weight of auxiliaries and additives;
Weiters
sind auch Systeme bevorzugt enthaltend 5 bis 45 Gew.-% Komponente
A),
40 bis 94,89 Gew.-% Komponente B),
0,1 bis 5 Gew.-%
Komponente C),
0–40 Gew.-% Komponente D);
0,01–0,2
Gew.-% Komponente E)
und
0 bis 800 Gewichtsteile Komponente
F),
wobei die Summe der Bestandteile A) + B) + C) + D) + E)
100 Gew.-% ergibt und sich die Menge von F) auf 100 Gewichtsteile
der Summe A) + B) + C) + D) + E) bezieht.Furthermore, systems are also preferred containing from 5 to 45 wt .-% of component A),
From 40 to 94.89% by weight of component B),
0.1 to 5% by weight of component C),
0-40% by weight of component D);
0.01-0.2% by weight of component E)
and
0 to 800 parts by weight of component F),
the sum of the constituents A) + B) + C) + D) + E) being 100% by weight, and the amount of F) being 100 parts by weight of the sum A) + B) + C) + D) + E ).
Noch
mehr bevorzugt sind Systeme enthaltend
5 bis 45 Gew.-% Komponente
A),
50 bis 94,50 Gew.-% Komponente B),
0,5 bis 5 Gew.-%
Komponente C),
0 bis 30 Gew.-% Komponente D);
0,01–0,1
Gew.-% Komponente E)
und
0 bis 800 Gewichtsteile Komponente
F),
wobei die Summe der Bestandteile A) + B) + C) + D) + E)
100 Gew.-% ergibt und sich die Menge von F) auf 100 Gewichtsteile
der Summe A) + B) + C) + D) + E) beziehtEven more preferred are systems containing
From 5 to 45% by weight of component A),
From 50 to 94.50% by weight of component B),
From 0.5 to 5% by weight of component C),
0 to 30% by weight of component D);
0.01-0.1% by weight of component E)
and
0 to 800 parts by weight of component F),
the sum of the constituents A) + B) + C) + D) + E) being 100% by weight, and the amount of F) being 100 parts by weight of the sum A) + B) + C) + D) + E )
Besonders bevorzugt beträgt der Gehalt der Komponente D) 0 bis 30 Gew.-%.Especially the content of component D) is preferably 0 to 30 Wt .-%.
In besonders zweckmäßiger Ausgestaltung umfasst die Erfindung ein System, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass Komponente A) und Komponente C) gemeinsam gelagert werden und bis zur Anwendung des Systems wenigstens ein Bestandteil der Komponente B) getrennt von A) und C) gelagert wird, wobei das Quellvermögen des getrennt gelagerten Bestandteils der Komponente B) für das Polymerisat A) so hoch ist, dass der polymerfixierte Aktivator des Polymerisats A) mit der Komponente C) zur Umsetzung gelangen kann.In particularly expedient embodiment comprises the Invention a system which is characterized in that component A) and component C) are stored together and until use the system at least one component of component B) separated from A) and C), wherein the swelling capacity of the separately stored component of component B) for the polymer A) is so high that the polymer-fixed activator of the polymer A) with the component C) can be reacted.
Das System eignet sich grundsätzlich für alle Zwei-Komponentensysteme wie Klebstoffe, Gießharze, Bodenbeschichtungen und sonstige Reaktivbeschichtungen, Abdichtmassen, Imprägniermassen, Einbettmassen, Reaktivdübel, Dentalmassen, Herstellung von künstlichem Marmor oder anderen Kunststeinen, poröse Kunststoffformen für keramische Objekte und ähnliche Anwendungen. Es ist auch geeignet für den Einsatz in ungesättigten Polyesterharzen und deren typischen Anwendungen.The System is basically suitable for all two-component systems such as adhesives, casting resins, floor coatings and others Reactive coatings, sealing compounds, impregnating compounds, Investment materials, reactive dowels, dental materials, production of artificial marble or other artificial stones, porous plastic molds for ceramic objects and similar applications. It is also suitable for use in unsaturated Polyester resins and their typical applications.
Besonders bevorzugt ist die Anwendung des beschriebenen Zwei- oder Mehrkomponentensystems in Klebstoffen, Gießharzen, Bodenbeschichtungen, Massen für Reaktivdübel, Dentalmassen oder Abdichtmassen.Especially preferred is the application of the described two- or multi-component system in adhesives, casting resins, floor coatings, masses for reactive dowels, dental materials or sealing compounds.
In einer Anwendung als Gießharz kann ein hoher Polymeranteil (Komponente A), beispielsweise zwischen 30 und 70 Gew.-%, vorteilhaft sein. Der Anteil des Aktivators in Komponente A kann dann beispielsweise auf 0,1 bis 5 Gew.-% bezogen auf Komponente A beschränkt werden. Die Komponenten B und D zusammengenommen liegen dann zwischen 69,9 und 30 Gew.-%. Der Peroxidanteil beträgt vorzugsweise 0,1 bis 5 Gew.-%.In an application as a casting resin, a high polymer content (Component A), for example between 30 and 70 wt .-%, advantageous be. The proportion of the activator in component A can then, for example, on 0.1 to 5 wt .-% based on component A are limited. Components B and D taken together are then between 69.9 and 30% by weight. The peroxide content is preferably 0.1 to 5% by weight.
Im Bereich hochvernetzter Systeme kann es sinnvoll sein, den Gehalt an Polymer (Komponente A) zu begrenzen und nur als Träger eines Aktivators einzusetzen. Der Anteil der Komponente A ist daher vorzugsweise entsprechend gering und liegt beispielsweise zwischen 1 und 10 Gew.-%. Der Anteil des in Komponente A polymerfixierten Aktivators ist entsprechend hoch zu wählen und kann 10 oder sogar bis zu 60 Gew.-%, in Einzelfällen auch bis zu 95 Gew.-% bezogen auf Komponente A betragen. Die Komponenten B und D zusammengenommen liegen dann zwischen 98,9 und 90 Gew.-%. Der Peroxidanteil beträgt vorzugsweise 0,1 bis 5 Gew.-%.in the Area of highly networked systems, it may be useful to check the salary to limit polymer (component A) and only as a carrier to use an activator. The proportion of component A is therefore preferably correspondingly low and, for example, between 1 and 10 wt .-%. The proportion of polymer-fixed in component A. Activator is accordingly high to choose and can be 10 or even up to 60 wt .-%, in some cases up to 95 wt .-% based on component A. The components B and D taken together are then between 98.9 and 90 wt .-%. Of the Peroxide content is preferably 0.1 to 5 wt .-%.
Die nachfolgenden Beispiele und Vergleichsbeispiele dienen zur weiteren Erläuterung der ErfindungThe The following examples and comparative examples serve to further Explanation of the invention
Herstellung der EmulsionspolymerisatePreparation of the emulsion polymers
Alle Emulsionspolymerisate wurden im Zulaufverfahren hergestellt.All Emulsion polymers were prepared by the feed process.
Die
Vorlage wurde im Reaktionsgefäß 5 min bei 80°C
gerührt. Anschließend wurde der restliche Zulauf 1 über
einen Zeitraum von 3 h und Zulauf 2 über einen Zeitraum
von 1 h zugegeben. Die Zuläufe 1 und 2 wurden vor Zugabe
zur Reaktionsmischung emulgiert. Es wurde demineralisiertes Wasser
verwendet. Die Ansätze sind in Tabelle 1 aufgeführt. Tabelle 1
In Tabelle 1 verwendete Abkürzungen:
- MMA:
- Methylmethacrylat
- MAS:
- Methacrylsäure
- FG:
- Feststoffgehalt
- MMA:
- methyl methacrylate
- MAS:
- methacrylic acid
- FG:
- Solids content
Herstellung einer Monomer-Polymer-Mischung und Bestimmung der AnquellzeitPreparation of a monomer-polymer mixture and determination of the swelling time
20 g (= 40 Gew.-%) des jeweiligen Polymeren (Komponente A) werden in einem Becher (0,2 l) vorgelegt. 30 g (= 60 Gew.-%) eines ethylenisch ungesättigten Monomeren bzw. einer Monomermischung (Komponente B) zugegeben und mit einem Holzspatel solange gerührt bis die Mischung als nicht mehr verarbeitbar angesehen wird. Diese Zeit wird als Anquell- bzw. Topfzeit angegeben.20 g (= 40 wt .-%) of the respective polymer (component A) are in a cup (0.2 l) submitted. 30 g (= 60 wt .-%) of an ethylenically unsaturated Monomers or a monomer mixture (component B) is added and Stir with a wooden spatula until the mixture as is no longer considered processable. This time is called the swelling or pot life indicated.
Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 aufgeführt. Die Versuche ohne Aushärtung zeigen, wie durch Einbau von polaren Monomeren der Anquellwiderstand erhöht werden kann.The Results are listed in Table 2. The experiments without Curing show how by incorporation of polar monomers the swelling resistance can be increased.
Gelierzeitmessung mit dem GELNORM – Gel TimerGelierzeitmessung with the GELNORM - Gel Timer
Gerätebeschreibung:Device Description:
Der
GELNORM-Gel-Timer ist ein automatisches Gerät zur Bestimmung
der Gelierzeit von Reaktionsharzen in Anlehnung an die
Geräteaufbau:Unit design:
- Klemmhalter, Rändelschraube, Messstempel, Mikroschalter, Haltefeder, Reagenzglas, ReagenzglashalterungClamp holder, knurled screw, measuring punch, microswitch, Holding spring, test tube, test tube holder
Durchführung:Execution:
Die in den Versuchen 1–19 (Tabelle 1) erhaltenen Dispersionen wurden aufgetrocknet und der resultierende Feststoff wurde pulverisiert. Dann wurde eine Mischung aus 5 g Pulver und 7,5 g Monomer hergestellt. Die Mischung wurde ca. 1 Min. mit einem Holzspatel gerührt und in ein Reagenzglas 160 mm × ∅ 16 mm (Eigengewicht ca. 10 g) eingefüllt. Das Gesamtgewicht von Reagenzglas und Prüfmischung sollte stets 22 g betragen, um eine gute Reproduzierbarkeit der Messergebnisse zu gewährleisten.The in the experiments 1-19 (Table 1) obtained dispersions were dried up and the resulting solid was pulverized. Then, a mixture of 5 g of powder and 7.5 g of monomer was prepared. The Mixture was stirred for about 1 min. With a wooden spatula and into a test tube 160 mm × ∅ 16 mm (dead weight about 10 g) filled. The total weight of test tube and test mixture should always be 22 g to a good To ensure reproducibility of the measurement results.
Das Reagenzglas inklusive Haltefeder und Prüfmischung wurde in die Halterung des Messkopfes gestellt und gleichzeitig die Haltefeder am Mikroschalter eingehängt. Anschließend wurde der Messstempel in die Mischung eingetaucht und am Klemmhalter befestigt. Danach wurde der Versuch bei Raumtemperatur gestartet.The Test tube including retaining spring and test mixture was placed in the holder of the measuring head and at the same time the retaining spring mounted on the microswitch. Subsequently was the measuring stamp immersed in the mixture and attached to the clamp holder. Thereafter, the experiment was started at room temperature.
Beim
Erreichen des Gelierpunktes wurde die Zeitmessung mittels Mikroschalter
durch das Hochziehen des Reagenzglases gestoppt. Das Gerät
hat eine Ablesegenauigkeit von einer Sekunde. Tabelle 2
In Tabelle 2 verwendete Abkürzungen:
- MMA:
- Methylmethacrylat
- MAS:
- Methacrylsäure
- MAA:
- Methacrylamid
- THFMA:
- Tetrahydrofurfurylmethacrylat
- 1,4-BDDMA:
- 1,4 Butandioldimethacrylat
- HPMA:
- Hydroxypropylmethacrylat
- MMA:
- methyl methacrylate
- MAS:
- methacrylic acid
- MAA:
- methacrylamide
- THFMA:
- tetrahydrofurfuryl
- 1,4-BDDMA:
- 1,4 butanediol dimethacrylate
- HPMA:
- hydroxypropyl methacrylate
Aushärtung von Filmen in dünner Schicht:Curing of films in thinner Layer:
Durchführung: 5 g des jeweiligen Polymeren (Komponente A) werden in einem Becher (0,2 l) vorgelegt und mit unterschiedlichen Mengen MMA versetzt. Die Mischungen wurden mit jeweils 1,3 g BP-50-FT versetzt.Execution: 5 g of the respective polymer (component A) are placed in a beaker (0.2 l) and mixed with different amounts of MMA. The mixtures were each spiked with 1.3 g of BP-50-FT.
Folgende
Mischungsverhältnisse wurden untersucht:
Die erzeugten Mischungen wurden zu Filmen gerakelt. Die Schichtdicke variierte dabei zwischen 0,85 mm und 0,07 mm. Die Aushärtung der Filme erfolgte an Luft und war innerhalb von 60 min vollständig abgeschlossen.The blends produced were doctored into films. The layer thickness varied between 0.85 mm and 0.07 mm. The curing The film was air-exposed and was complete within 60 minutes completed.
Bestimmung der Polymerisationszeiten:Determination of the polymerization times:
Polymerisationsverfahren: Benzoylperoxid BP-50-FT (BP-50-FT ist ein weißes fließfähiges Pulver, Gehalt 50 Masse-% Dibenzoylperoxid, mit einem Phthalsäureester phlegmatisiert) wird in zum Aktivator äquimolaren Mengen mit den Monomeren B und Komponente A gemischt.polymerization: Benzoyl peroxide BP-50-FT (BP-50-FT is a white flowable Powder, content 50% by mass of dibenzoyl peroxide, with a phthalic acid ester phlegmatized) becomes equimolar to the activator mixed with the monomers B and component A.
Alle Polymerisationen wurden im gleichen Mischungsverhältnis, wie schon bei der Bestimmung der Topfzeit beschrieben durchgeführt.All Polymerizations were in the same mixing ratio, as already described in the determination of the pot life.
Die Polymerisationszeit ist definiert als die Zeit, die ein Ansatz vom Polymerisationsstart (Zugabe der Initiatoren), bis zum Erreichen der Polymerisationsspitzentemperatur benötigt. Als Ergebnis werden die benötigte Zeit und die Spitzentemperatur angegeben. Die Messung erfolgt mittels Kontaktthermometer unter Aufzeichnung des Temperaturverlaufs. Lagerversuche von 2-N-ethylanilino-ethylmethacrylat-haltigen Polymerdispersionen in Gegenwart in Gegenwart von Benzoylperoxid Es wurden Kern-Schale Emulsions-Polymerisate wie oben beschrieben im Zulaufverfahren hergestellt, bei denen 2-N-ethylanilino-ethylmethacrylat als aminische Komponente in den Kern eingebaut wurde. Diese dienen als aminische Komponente in einem Monomer-Polymer-System, welches mit einem Peroxid-Amin-Redoxinitiatorsystem ausgehärtet werden kann. Die Emulsionspolymerisate haben die in der Tabelle 3 unten angegebene Zusammensetzung.The Polymerization time is defined as the time that an approach of Start of polymerization (addition of initiators) until reaching the polymerization peak temperature required. As a result the required time and the peak temperature are indicated. The measurement is carried out by means of contact thermometer under recording the temperature profile. Storage tests of 2-N-ethylanilino-ethylmethacrylate-containing Polymer dispersions in the presence in the presence of benzoyl peroxide There were core-shell emulsion polymers as described above prepared in the feed process, in which 2-N-ethylanilino-ethyl methacrylate was incorporated as an amine component in the core. These serve as an amine component in a monomer-polymer system which cured with a peroxide-amine Redoxinitiatorsystem can be. The emulsion polymers have the in the table 3 composition given below.
Die Lagerversuche von Dispersionen in Gegenwart einer Benzoylperoxid-Suspension wurden bei einem Verhältnis 2-N-ethylanilino-ethylmethacrylat: BPO = 1:1 (molar) durchgeführt. Hierzu wurde in einer 100 ml Weithalsflasche soviel Dispersion eingewogen, wie einer Menge von 10 g Pulver entsprechen würde und 7,8 g Benzoylperoxid (20%ig in Wasser) dazu gewogen.The Storage experiments of dispersions in the presence of a benzoyl peroxide suspension were at a ratio of 2-N-ethylanilino-ethyl methacrylate: BPO = 1: 1 (molar). This was done in a 100 ml Wide mouth bottle weighed as much dispersion as a lot of 10 grams of powder and 7.8 grams of benzoyl peroxide (20% in water).
Die Lagerstabilität der Proben wurde täglich visuell geprüft. Ferner wurden die Proben täglich neu aufgerührt, um eine gute Durchmischung mit der BPO-Suspension zu gewährleisten. Die endgültige Beurteilung erfolgte nach Zusatz von MMA, indem Anquellung und Polymerisationsverhalten überprüft wurden.The Storage stability of the samples became daily visual checked. Furthermore, the samples were daily new Stirred to a good mixing with the BPO suspension to ensure. The final assessment was made after addition of MMA, by checking swelling and polymerization behavior were.
Alle Dispersionen waren nach einer Lagerzeit von 42 Tagen unverändert stabil (siehe Tabelle 3).All Dispersions were unchanged after a storage period of 42 days stable (see Table 3).
Für die Lagerversuche von Dispersionen in MMA im Verhältnis Dispersionsfeststoff:MMA 1:3 mit Benzoylperoxid im Verhältnis 1:1 molar zu 2-N(Ethylanilino)-ethylmethacrylat (siehe Tab. 4) wurden in einer 100 ml Weithalsflasche soviel Dispersion eingewogen, wie einer Menge von 5 g Pulver entsprechen würde. Dazu wurden 3,9 g Benzoylperoxid (20%ige Suspension in Wasser) und eine definierte Menge an MMA eingewogen.For the storage experiments of dispersions in MMA in the ratio dispersion solid: MMA 1: 3 with benzoyl peroxide in a ratio of 1: 1 molar to 2-N (ethylanilino) -ethyl methacrylate (see Table 4) were weighed in a 100 ml wide-mouth flask as much dispersion as one Amount of 5 g powder would correspond. This was wur weighed in the 3.9 g of benzoyl peroxide (20% suspension in water) and a defined amount of MMA.
Alle Dispersionen sind innerhalb von 3–4 Stunden polymerisiert (siehe Tabelle 4), d. h. es ist eine Anquellung durch MMA erfolgt, die aminische Komponente wurde freigesetzt und Redox-Polymerisation wurde gestartet.All Dispersions are polymerized within 3-4 hours (see Table 4), d. H. there is a swelling caused by MMA, the amine component was released and redox polymerization was started.
Als
Fazit ergibt sich, dass 2-N-ethylanilino-ethylmethacrylat-haltige,
wässrige Dispersionen mit K/S-Aufbau (Anilinokomponente
im Kern) in Gegenwart von BPO-Suspensionen lagerstabil sind. Bei
Zugabe eines anquellenden Monomeren zum wässrigen System
erfolgt Aushärtung. Tabelle 3: Lagerversuche von wässrigen Dispersionen
mit Benzoylperoxid (wässrige Suspension) im Verhältnis
1:1 (molar) zu Ethylanilinoethylmethacrylat
Lagerung von Dispersionspulvern in verschiedenen MonomerenStorage of dispersion powders in different monomers
Es wurden Dispersionen wie in Tabellen 1 und 2 beschrieben hergestellt. Aus den Dispersionen wurden wie zuvor beschrieben Dispersionspulver gewonnen.It Dispersions were prepared as described in Tables 1 and 2. From the dispersions were as described above, dispersion powder won.
Die Lagerversuche von isolierten Dispersionspulvern in Monomeren wurden bei einem Verhältnis Polymerpulver:Monomer = 1:3 (w/w) durchgeführt. Die Proben wurden täglich geschüttelt und visuell geprüft. Als lager- oder anquellstabil eingestufte Mischungen wurden einer Polymerisationsprüfung unterzogen, indem der zuvor beschriebene Lagertest erneut durchgeführt wurde, allerdings unter Zusatz von BPO (Benzoylperoxid) molar im Verhältnis 1:1 zum Anteil an 2-N-ethylanilino-ethylmethacrylat.The Storage experiments of isolated dispersion powders in monomers were at a ratio of polymer powder: monomer = 1: 3 (w / w) carried out. The samples were shaken daily and visually checked. Classified as storage or swelling stable Mixtures were subjected to a polymerization test, by carrying out the previously described storage test again was, but with the addition of BPO (benzoyl peroxide) molar in Ratio 1: 1 to the proportion of 2-N-ethylanilino-ethyl methacrylate.
Folgende Monomere wurden getestet:
- C13-MA
- = Methacrylsäureester eines Gemisches aus C10-C16-Alkoholen
- C17,4-MA
- = Methacrylsäureester von Talgfettalkohol (Gemisch aus C12-C20-Alkoholen)
- 1,6HDDMA
- = 1,6-Hexadioldimethacrylat
- 1,12DDMA
- = 1,12-Dodecandioldimethacrylat
- PEG400DMA
- = Polyethylenglykol-400 Dimethacrylat
- E4BADMA
- = ethoxyliertes Eisphenol-A Dimethacrylat mit 4 Ethylenoxideinheiten
- TAPTMA
- = ethoxyliertes Trimethylolpropantriacrylat (Sartomer SR 415)
- C13-MA
- = Methacrylic acid ester of a mixture of C 10 -C 16 -alcohols
- C17,4-MA
- = Methacrylic esters of tallow fatty alcohol (mixture of C 12 -C 20 alcohols)
- 1,6HDDMA
- = 1,6-hexadioldimethacrylate
- 1,12DDMA
- = 1,12-dodecanediol dimethacrylate
- PEG400DMA
- = Polyethylene glycol-400 dimethacrylate
- E4BADMA
- = ethoxylated bisphenol A dimethacrylate with 4 ethylene oxide units
- TAPTMA
- = ethoxylated trimethylolpropane triacrylate (Sartomer SR 415)
Im
Ergebnis ist festzuhalten, dass keines der getesteten Dispersionspulver
(Zusammensetzung vergleiche Tabelle 5) in den Monomeren C13-MA,
C17,4-MA, 1,6HDDMA oder 1,12-DDMA innerhalb von 37 Tagen angequollen
ist. Bei Lagerung in PEG400DMA, E4BADMA oder TAPTMA sind die verschiedenen
Dispersionspulver nach unterschiedlich langen Zeiträumen
fest geworden und somit durchgequollen (vergleiche Tabelle 5). Dies
ermöglicht die Lagerung des im Emulsionspolymerisat verkapselten
Aktivators zusammen mit einem Monomeren, wie z. B. C13-MA, C17,4-MA,
1,6HDDMA oder 1,12-DDMA und die Auslösung der Polymerisation
durch ein anderes Monomer wie z. B. PEG400DMA, E4BADMA oder TAPTMA. Tabelle 5: Anquellversuche von Dispersionspulver
mit verschiedenen Monomeren im Verhältnis Dispersionsfeststoff:Monomer
1:3
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- - DIN 16945 [0143] - DIN 16945 [0143]
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