DE1082736B

DE1082736B - Verfahren zur Herstellung gut streichbarer Dispersionen von Polyvinylestern

Info

Publication number: DE1082736B
Application number: DEF27824A
Authority: DE
Inventors: Dr Karl-Heinz Kahrs; Dr Anton Staller
Original assignee: Hoechst AG
Current assignee: Hoechst AG
Priority date: 1959-02-28
Filing date: 1959-02-28
Publication date: 1960-06-02
Also published as: NL248858A; BE588147A; GB943207A; CH398087A

Description

Gegenstand des deutschen Patents 901 936 ist ein Verfahren zur Herstellung gut streichbarer Dispersionen von Polyvinylestern mit hohem Molekulargewicht, wobei die Polymerisation der Vinylester in einer polyvinylalkoholischen Flotte in Gegenwart von nichtionogenen Emulgatoren durchgeführt wird. Als nichtionogene Emulgatoren kommen dabei hauptsächlich Oxäthylierungsprodukte von höhermolekularen Alkoholen und Alkylphenolen zum Einsatz.

Außer einer guten Streichbarkeit, die durch ausreichende Homogenität und Glätte dieser Dispersionen bedingt ist, müssen die Dispersionen für viele Anwendungszwecke, z. B. als Anstrichmittel, Beschichtungsmassen oder Klebstoffe, auch noch eine geeignete Konsistenz besitzen. Infolge des starken Abfallens der Latexviskosität von Polymerdispersionen bei schon geringem Verdünnen besteht in der Technik ein großes Bedürfnis nach Dispersionen möglichst hoher Latexviskosität, um bei der Einstellung der Fertigprodukte einen tunlichst weiten Konsistenzbereich zur Verfügung zu haben.

Bei Verwendung der im Hauptpatent 901936 als hauptsächlich geeignet genannten Oxäthylierungsprodukte der höhermolekularen Alkohole bzw. der Alkylphenole erhält man im allgemeinen Dispersionen mit mittlerer Latexviskosität.

Im Verlaufe der weiteren Ausgestaltung der im Hauptpatent beschriebenen Erfindung wurde nun gefunden, daß unter den nichtionogenen oberflächenaktiven Substanzen, die bei der Herstellung von gut streichbaren Polyvinylesterdispersionen bzw. Dispersionen von Mischpolymerisaten aus Vinylestern untereinander oder mit anderen Monomeren, wie Acrylsäure-, Maleinsäure-, Fumarsäure- oder Itaconsäureestern, Einsatz finden können, wasserlösliche hochmolekulare oxäthylierte PoIyalkylenoxyde besonders geeignet sind. Die erhaltenen Dispersionen zeichnen sich durch eine stark erhöhte Latexviskosität aus.

Aus der Reihe der erfindungsgemäß zu verwendenden hochmolekularen oxäthylierten Polyalkylenoxyde seien beispielsweise Oxäthylierungsprodukte des Polypropylenoxyds von der allgemeinen Formel

HO(C₂H₄O)₀ · (C₃H₆O)₆ · (C₂H₄O), · H

genannt, wobei α und c ganze Zahlen zwischen 30 und 80 und b im allgemeinen ganze Zahlen zwischen 20 und 50 bedeuten. Der Oxäthylgehalt der Produkte beträgt vorteilhafterweise 70 bis 80%, und das Molekulargewicht liegt vorzugsweise zwischen etwa 4000 und 10000. Der neue Emulgatortyp ist im Vergleich zu den klassischen Emulgatoren, die aus einem hydrophilen und einem hydrophoben Anteil aufgebaut sind, durch die Anwesenheit mindestens zweier hydrophiler Komponenten neben einer hydrophoben Komponente charakterisiert. Diese Produkte können auch in Kombi-Verfahren zur Herstellung

gut streichbarer Dispersionen

von Polyvinylestern

Zusatz zum Patent 901 936

Anmelder:

Farbwerke Hoechst Aktiengesellschaft vormals Meister Lucius & Brüning,

Frankfurt/M., Brüningstr. 45

Dr. Karl-Heinz Kahrs, Frankfurt/M.,

und Dr. Anton Staller, Frankfurt/M.-Unterliederbach,

sind als Erfinder genannt worden

nation mit den im Hauptpatent genannten nichtionogenen Emulgatoren verwendet werden.

Die folgenden Beispiele zeigen die viskositätserhöhende Wirksamkeit der erfindungsgemäß einzusetzenden Emulgatoren im Vergleich zu einem Alkylphenolpolyglykoläther an einigen Ausführungsformen.

Beispiel 1

In einem mit Rührer, Thermometer, Rückflußkühler und Zulaufgefäß für das Monomere versehenen Reaktionsgefäß werden in 39 Gewichtsteilen einer 5,l%igen wäßrigen Lösung von Polyvinylalkohol mit einer Viskosität von 38 Centipoisen und einem pn-Wert von etwa 6 0,4 Gewichtsteile eines Kondensationsproduktes von Nonylphenol mit 30MoI Äthylenoxyd (Molekulargewicht etwa 1500) gelöst. Nach Erwärmen auf 67 bis 7O⁰C wird der ρπ-Wert der Flotte mit Ameisensäure auf 3 eingestellt und unter Rühren als Aktivator 0,17 Gewichtsteile 35°/_oiges Wasserstoffsuperoxyd zugegeben.

Im Verlaufe von etwa 2 Stunden werden dann 35 Gewichtsteile Vinylacetat gleichmäßig unter Rühren und bei Rückflußtemperatur zugegeben. Die Temperatur steigt während der ersten 30 Minuten auf 80 bis 85° C, verbleibt über den ganzen Polymerisationsablauf auf dieser Höhe und erreicht nach Beendigung des Monomerenzulaufs eine Spitze von etwa 9O⁰C. Nach dem Abkühlen liegt eine stabile und gut streichbare Dispersion mit einem Feststoffgehalt von etwa 50% und einem Gehalt an Restmonomeren von unter 1 % vor. Ihre

009 528/299

Latexviskosität beträgt .215 Poisen, gemessen mit dem Höppler-Viskosimeter bei 20°C.

Beispiel 2

Ansatzmengen und Reaktionsbedingungen, wie bei Beispiel 1 beschrieben. An Stelle des dort eingesetzten Alkylphenolpolyglykoläthers wird als Emulgator jedoch ein oxäthyliertes Polypropylenoxyd mit einem mittleren Molekulargewicht von etwa 4800 und einer OH-Zahl von 23,5 verwendet.

Es wird eine ebenfalls stabile und gut streichbare Dispersion mit einem Restmonomerengehalt von unter 1 % erhalten, deren Latexviskosität mit etwa 2400 Poisen jedoch um eine Zehnerpotenz höher liegt als diejenige des nach Beispiel 1 erhaltenen Produktes.

Beispiel 3

Die Versuchsdurchführung erfolgt, wie im Beispiel 1 beschrieben, jedoch unter Verwendung eines oxäthy-Herten Polypropylenoxyds mit einem mittleren Molekulargewicht von etwa 6800 und einer OH-Zahl von 16,5. Die erhaltene stabile und glatt streichbare Dispersion hat pastöse Konsistenz, die im Höppler-Gerät nicht mehr zahlenmäßig erfaßbar ist. Der Gehalt an Restmonomeren beträgt unter 1 °/₀.

Das Diagramm gibt die Veränderung der Latexviskosität der nach den Beispielen 1, 2 und 3 erhaltenen Dispersionen in Abhängigkeit vom Verdünnungsgrad wieder. Es ist daraus ersichtlich, daß die Polymerisation in Gegenwart von oxäthylierten Polypropylenoxyden zu Dispersionen mit stark erhöhter Latexviskosität führt, die auch beim Verdünnen mit Wasser noch relativ gegeben ist. Der gewünschte Viskositätsbereich kann durch Verwendung von oxäthylierten Polypropylenoxyden mit verschiedenem Molekulargewicht eingestellt werden, wobei die Latexviskosität der Dispersionen mit dem Molekulargewicht des verwendeten Emulgators ansteigt.

Beispiel 4

In einer wie im Beispiel 1 beschriebenen Apparatur wird als Flotte folgende wäßrige Lösung eingesetzt; 100 Gewichtsteile Wasser, 4,8 Gewichtsteile eines Polyvinylalkohol mit einer Viskosität von 15 bis 20 Centipoisen in 4%iger Lösung, 2,0 Gewichtsteile Emulgator, wie im Beispiel 1 beschrieben, 3,0 Gewichtsteile Isopropylalkohol.

Der pH-Wert der Flotte liegt bei etwa 5. Die Lösung wird auf etwa 67 bis 70° C erwärmt und mit 0,3 Gewichtsteilen Kaliumpersulfat als Aktivator versetzt. Im Verlaufe von etwa 100 bis 130 Minuten läßt man dann ein Gemisch aus 70 Gewichtsteilen Vinylacetat und 30 Gewichtsteilen Acrylsäurebutylester unter Rühren zulaufen. Die Temperatur steigt auf etwa 80 bis 85° C ίο an und erreicht nach Beendigung des Monomerenzulaufs und Aufhören des Rückflusses schließlich ein Maximum von etwa 90° C. Die Dispersion ist stabil, weist unter 1% Restmonomeres auf und besitzt bei 20° C eine Latexviskosität von 850 Centipoisen.

Beispiel 5

Ansatzmengen und Reaktionsbedingungen wie bei Beispiel 4, jedoch unter Ersatz des dort verwendeten Emulgators durch das im Beispiel 3 erwähnte oxäthylierte Polypropylenoxyd mit einem mittleren Molekulargewicht von etwa 6800 und der OH-Zahl 16,5. Die Dispersion besitzt mit etwa 1600 Centipoisen etwa die doppelt so hohe Latexviskosität wie die nach Beispiel 4 -erhaltene. Neben einer sehr guten Streichfähigkeit weist sie ebenfalls nur noch einen Restmonomerengehalt von unter l°/₀ auf.

Claims

Patentansprüche:

1. Weitere Ausgestaltung des Verfahrens zur Herstellung gut streichbarer wäßriger Polyvinylester-Dispersionen gemäß Patent 901 936, dadurch ge kennzeichnet, daß man die Polymerisation in einer polyvinylalkoholischen Flotte in Gegenwart von Oxäthylierungsprodukten von Polyalkylenoxyden durchführt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Polyvinylester unter sich oder zusammen mit anderen Monomeren, wie Estern der Acryl-, Malein-, Fumar- oder Itakonsäure, mischpolymerisiert werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als oxäthylierte Polyalkylenoxyde Umsetzungsprodukte von Äthylenoxyd mit Polypropylenoxyd verwendet werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen