DE1092192B - Leichtfluessige, beim Lagern nicht gelierende Loesungen und Dispersionen eines nicht gehaerteten chlorsulfonierten Polyaethylens - Google Patents
Leichtfluessige, beim Lagern nicht gelierende Loesungen und Dispersionen eines nicht gehaerteten chlorsulfonierten PolyaethylensInfo
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Description
Die Erfindung betrifft leichtflüssige, beispielsweise als Überzugsmassen verwendbare Lösungen und Dispersionen
von nicht gehärteten chlorsulfonierten Polyäthylenen,
die beim Lagern nicht gelieren.
Kalandrierbare Überzugsmassen aus ungesättigten chlorsulfonierten Polyäthylenen, einem Härter und
Polyoxyäthylenglykol sind bereits bekannt. Das PoIyoxyäthylenglykol
soll in dieser Masse ein Anhaften der Zubereitung an den Walzen des Kalanders vermeiden.
Es ist auch bekannt, aus den Massen durch Zugabe von Toluol unmittelbar vor der Aufbringung
der Masse eine hochviskose Lösung herzustellen, wodurch die Verarbeitung erleichtert werden soll. Die
Masse kann außerdem Salicylsäure enthalten.
Es wurde nun gefunden, daß leichtflüssige Lösungen und Dispersionen eines nicht gehärteten, chlorsulfonierten
Polyäthylens in bzw. mit einem Verdünnungsmittel und einem Härtungsmittel die als Überzugsmassen,
Farben, Lackfarben, Emails, Klarlacke, Klebemittel, Leime und Kitte verwendbar sind, beim
Lagern dann nicht gelieren, wenn sie einen einwertigen aliphatischen Alkohol und gegebenenfalls zusätzlich
eine organische Säure enthalten.
In Abwesenheit von gelverhindernden Zusätzen ist die Lagerbeständigkeit von Überzugsmassen, welche
ungehärtete halogensulfonierte Kohlenwasserstoffpolymere enthalten, verhältnismäßig gering. In den nichtinhibierten
Massen beginnt sich ein Gel zu bilden, welches zu einer mindestens teilweisen Härtung des
Polymeren führt.
Um daher leichtflüssige Lösungen und Dispersionen zu erhalten, die beim Lagern nicht gelieren, werden
erfindungsgemäß als gelverhindernde Zusätze oder Antigelmittel einwertige aliphatische Alkohole zugesetzt.
Beispiele hierfür sind: Methanol, Äthanol, Isopropanol, n- und Isobutanol, n-Octanol und höhere
aliphatische einwertige Alkohole, welche in dem für das ungehärtete chlorsulfonierte Polyäthylen verwendeten
Lösungsmittel genügend löslich sind. Butylalkohol oder Isopropylalkohol werden wegen ihrer
hohen Löslichkeit in aromatischen Lösungsmitteln und ihrem verhältnismäßig hoch liegenden Siedepunkt bevorzugt
verwendet. Ungesättigte Alkohole, z. B. AUyI- oder Methallylalkohole, können auch verwendet
werden, sind aber wegen ihres Geruchs nicht besonders erwünscht. Die obere Grenze des Alkoholzusatzes
bestimmt sich hauptsächlich durch das Aufnahmevermögen der Lösung für den betreffenden Alkohol. Es
soll nicht mehr Alkohol verwendet werden, als sich in dem Kohlenwasserstofflösungsmittel löst. Methanol
und Äthanol z. B. können in einer Toluollösung zu nicht mehr als 5 Teilen je 100 Teile Lösung in einer
Lösung verwendet werden, die 20% eines chlorsulfonierten Äthylenpolymeren enthält. Bei den anderen,
Leichtflüssige,
beim Lagern nicht gelierende Lösungen und Dispersionen eines nicht gehärteten
chlorsulfonierten Polyäthylens
Anmelder:
E. I. du Pont de Nemours and Company, Wilmington, Del. (V. St. A.)
Vertreter: Dr.-Ing. W. Abitz, Patentanwalt,
München 27, Gaußstr. 6
Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 24. Februar 1953
V. St. v. Amerika vom 24. Februar 1953
Ralph Henry Sudekum, Wilmington, Del. (V. St. A.),
ist als Erfinder genannt worden
oben besonders genannten Alkoholen können bis zu 20 Teilen je 100 Teile Lösung verwendet werden.
Zusätzlich zum Alkohol können auch geeignete organische Säuren als Antigelmittel verwendet werden,
z. B. Essig-, Zitronen-, Phthal-, Adipin-, Malein- oder Salicylsäure. Diese Säuren verhindern nicht, daß die
festen Filme gehärtet werden. Die Kombination von Säure und Alkohol ergibt eine synergistische Verstärkung
der Antigelwirkung, wenn 50 bis 100 Teile Alkohol je 100 Teile Polyäthylen sowie 1 bis 2 Teile Säure
enthalten sind. Die Konzentration der als gelverhindernder Zusatz verwendeten Säure liegt in den Grenzen
zwischen 1 und etwa 5 Teilen je lOO Teile Lösung des Polyäthylens.
Die erfindungsgemäßen Lösungen werden hergestellt, indem man einerseits eine Lösung von ungehärtetem
chlorsulfoniertem Polyäthylen in einem geeigneten Lösungsmittel herstellt und andererseits den gelverhindernden
Zusatz für das ungehärtete chlorsulfonierte Polyäthylen zusammen mit Zubereitungsmitteln dispergiert,
worauf man aus Lösung und Dispersion ein homogenes Gemisch herstellt.
Man kann auch eine Dispersion des chlorsulfonierten Polyäthylens herstellen, die einen Gelinhibitor enthält.
Diese Dispersion kann Härter und andere Zubereitungsmittel enthalten und analog der oben beschriebenen
Lösung hergestellt sein. Durch Verwendung
009 630/432
einer Dispersion kann man einen dickeren und schwereren Überzug oder Film des Polymerisats in einer
Aufbringung herstellen, was eine erhebliche Ersparnis an Zeit und Arbeit bedeutet. Die Dispersion wird vorzugsweise
in einem Medium hergestellt, welches das Polymerisat nicht löst, aber quellen läßt. Mit so hergestellten
Dispersionen kann man größere Mengen des Polymerisats aufbringen, als wenn man Dispersionen
verwendet, in denen das Polymere nicht quillt.
Die so hergestellten Lösungen und Dispersionen können vor ihrer Verwendung lange Zeit gelagert
werden, ohne daß das chlorsulfönierte Polyäthylen geliert.
Wenn die Überzugsmasse in Form eines Filmes aufgebracht wird, verdampft das enthaltene Lösungsmittel,
die Wirksamkeit des Gelinhibitors geht verloren, und das im Film enthaltene chlorsulfonierte
Polyäthylen reagiert chemisch mit den vorhandenen Härtern unter Bildung eines gehärteten Polymeren.
Die Reihenfolge, wie man Lösungsmittel, Gelinhibitor, Härter und Bindemittel mit dem chlorsulfonierten
Polyäthylen mischt, ist nicht wesentlich.
Das erfindungsgemäß verwendete chlorsulfonierte Polyäthylen kann in beliebiger Weise hergestellt
werden, z. B. kann festes Äthylenpolymerisat durch Behandlung mit Chlor und Schwefeldioxyd chlorsulfoniert
werden. Es ist bekannt, daß diese chlorsulfonierten Polyäthylene durch Behandlung mit einem Vernetzungsmittel,
vorzugsweise in Gegenwart von Zubereitungsmitteln, vulkanisiert oder gehärtet werden
können.
Die erfindungsgemäßen Lösungen und Dispersionen enthalten Mittel, welche die Härtung unter den Bedingungen
beschleunigen, die nach Aufbringung der Überzugsmasse herrschen. Wenn der Überzug oder
Film bei etwa Raumtemperatur gehalten wird und die Härtung des chlorsulfonierten Äthylenpolymeren etwa
bei dieser Temperatur erfolgen soll, ist es oft erwünscht, die Härtungszeit durch Zusatz besonders
wirksamer oder »Über«-beschleuniger abzukürzen. Wenn der aufgebrachte Überzug oder Film andererseits
höheren Temperaturen unterworfen werden soll, kann man, wenn gewünscht, langsamer wirkende Beschleuniger
verwenden.
Als Härtungssysteme werden in den oben beschriebenen Lösungen und Dispersionen im allgemeinen diejenigen
verwendet, die für die Herstellung der festen chlorsulfonierten Polyäthylene brauchbar sind. Neben
bekannten können auch andere geeignete Härtersysteme angewendet werden. Man kann verschiedene Bleiverbindungen
verwenden, wie Bleioxyd, basisches Bleicarbonat und unter verschiedenen Handelsbezeichnungen
erhältliche Produkte, welche dreibasisches Bleimaleat oder dreibasisches Bleisulfat usw. enthalten.
Man kann weiter Magnesiumoxyd, Polyoxime sowie solche organische Härtersysteme verwenden, in
denen die chlorsulfonierten Polyäthylene durch Bildung von Sulfonamidogruppen mit Verbindungen, wie
aliphatischen und aromatischen Amiden und Amino-, Hydroxyl- und Mercaptogruppen enthaltenden Verbindungen,
gehärtet werden. Dreibasisches Bleimaleat ist eines der bevorzugt verwendeten Härter, da man bei
seiner Verwendung Produkte in jeder beliebigen Farbe herstellen kann, die gute Lagerungsbeständigkeit besitzen,
und die aus diesen Massen hergestellten Filme eine gute Wetterfestigkeit besitzen und sehr wasserunempfindlich
sind. Bleioxyd und die organischen Polyoxime andererseits werden hauptsächlich verwendet,
wenn die Massen in dunklen Farben gewünscht werden. Die Menge der Härter kann in weiten Grenzen
variieren. Sie hängt von den im Produkt gewünschten Eigenschaften ab. Für Bleiverbindungen
liegt der bevorzugte Bereich zwischen 20 und 40 Teilen je 100 Teile chlorsulfonierten Polyäthylens, während
für die organischen Vernetzungsmittel und die anderen anorganischen Verbindungen 15 bis 45 Teile je
100 Teile des Polymeren verwendet werden.
Man kann viele der für die Härtung von halogensulfonierten Elastomeren bekannten Beschleuniger
verwenden, beispielsweise Mercaptobenzthiazol oder
ίο Benzthiazyldisulfid. Diese Verbindungen werden in
Mengen von 1 bis 3 Teilen je 100 Teile des chlorsulfonierten Polyäthylens verwendet. Man verwendet
diese Beschleuniger für diejenigen Massen, die getrocknet und deren chlorsulfoniertes Polyäthylen bei
Temperaturen zwischen 125 und 160° C gehärtet werden soll. Man kann auch Überbeschleuniger verwenden,
z.B. Diphenylguanidin (DPG), Natriumacetat, Pyridin oder Morpholin. Diese Überbeschleuniger
erlauben die Herstellung von Überzugsmassen,
ao Farben, Kitten u. dgl., welche bereits bei Raumtemperatur härten. DPG ist für diesen Verwendungszweck
besonders gut geeignet und kann, ebenso wie die anderen Überbeschleuniger, in Mengen zwischen 0,1
und 2 Teilen je 100 Teile der Lösung des chlorsulfonierten Polyäthylens verwendet werden.
Man kann jedes für das nichtgehärtete chlorsulfonierte Polyäthylen geeignete Lösungsmittel verwenden,
aromatische Kohlenwasserstoffe, deren Siedebereich zwischen dem des Toluols und Xylols liegt,
werden jedoch bevorzugt, weil sie Massen ergeben, die mit ungefähr richtiger Geschwindigkeit trocknen und
verhältnismäßig untoxisch sind. Wenn die Überzugsmasse nicht entflammbar sein soll, werden Chlorkohlenwasserstoffe,
wie Tetrachlorkohlenstoff, oder andere halogenierte oder halofluorierte Kohlenwasserstoffe
verwendet. Massen, die 20% eines chlorsulfonierten Äthylenpolymeren in Toluol enthalten, werden bevorzugt
verwendet, obwohl man auch bis zu 25% verwenden kann. Lösungen von halogensulfonierten
Äthylenpolymeren haben eine hohe Verträglichkeit für alkylsubstituierte Kohlenwasserstoffe, so daß man
pigmentierte Dispersionen in Kohlenwasserstoffen, wie Schwer- oder Lackbenzin, verwenden kann. Man kann
in pigmentierten Dispersionen auch Ester, wie Isobutylacetat, Isopropylacetat und Methylamylacetat,
Ketone, wie Methyläthylketon, Diisobutylketon und Methylisobutylketon, und Alkohole, wie n-Butylalkohol,
Isobutylalkohol und Isopropylalkohol, verwenden.
Außer anderen Zusätzen, wie z. B. Füllstoffen, Farbstoffen und Dispergierungsmitteln, können auch
Feuerschutzmittel verwendet werden. Antimontrioxyd eignet sich besonders gut für diesen Zweck. Es macht
die auf entflammbaren Stoffen oder Glasfasern aufgetragenen chlorsulfonierten Polyäthylene feuerbeständig,
wenn es mindestens zu 10 Teilen auf 100 Teile des chlorsulfonierten Äthylenpolymeren
vorhanden ist. Durch Erhöhung der Antimontrioxydmenge
auf etwa 50 Teile je 100Teile chlorsulfonierten Polyäthylens ist die Feuerbeständigkeit so erhöht,
daß ein nicht unterstützter Film aus einer solchen Masse die Verbrennung nicht fördert. Größere
Antimontrioxydmengen als 50 Teile je 100Teile Polyäthylen
scheinen lediglich als Füllstoff zu wirken. Der bevorzugte Bereich liegt infolgedessen zwischen 10
und 50 Teilen Antimontrioxyd auf 100 Teile chlorsulfonierten Polyäthylens, wenn man feuerbeständige,
nicht unterstützte Filme herstellen will. Mit den erfindungsgemäßen Lösungen und Dispersionen können
Farben, Farblacke, Klarlacke. Kitte u. dgl. hergestellt
werden, um weiße, blaue, schwarze oder sonstwie gefärbte Überzugsmassen zu erhalten. Diese Gemische
sind insbesondere für das Überziehen eines Substrates geeignet, welches Biegungsbeanspruchungen
unterworfen ist, z. B. Geweben, Kautschuk oder Gummibereifungen. Die Überzugsmassen haften fest
an Geweben und natürlichen und synthetischen Elastomeren, insbesondere wenn diese letztgenannten vor
Aufbringung der Überzugsmasse schwach geschwabbelt werden.
Die Lösungen und Dispersionen gemäß der Erfindung können auf jede beliebige Fläche aufgebracht werden.
Der entstandene Film kann bei Raumtemperatur oder in einem Ofen oder in einer sonstwie geeigneten Vorrichtung
bei höherer Temperatur getrocknet werden. Wie oben ausgeführt wurde, erfolgt im wesentlichen
keine Härtung des chlorsulfonierten Polyäthylens, solange nicht das Lösungsmittel oder bei Verwendung
einer Dispersion das Dispergierungsmittel verdampft ist. Die überzogenen Filme können auch höheren ao
Temperaturen unterworfen werden, z. B. durch Anwendung strahlender Wärme oder Einbringung in
einen Ofen, um das Abdampfen des Lösungsmittels bzw. des Dispergierungsmittels zu beschleunigen und
das Härten des chlorsulfonierten Polyäthylens abzukürzen.
Man kann mit den erfindungsgemäßen Lösungen und Dispersionen auch nicht unterstützte Filme herstellen,
indem man die Überzugsmasse auf eine Oberfläche aufbringt oder auf diese auffließen läßt. Diese
wird dann vorzugsweise durch einen beheizten Ofen geführt, um das Lösungs- bzw. Dispergierungsmittel
zu entfernen und das substituierte Polyäthylen zu härten, worauf man den so entstandenen Film von der
Unterlage abstreift.
Ebenso kann man die Überzugsmassen auf die Oberfläche gehärteter natürlicher oder synthetischer
Elastomere aufbringen und härten, oder man kann auch die Überzugsmasse auf nicht gehärtete natürliche
oder synthetische Elastomere, wie Kautschuk, Neopren, 1,3-Butadien-acrylnitril, 1,3-Butadienstyrol
und ähnliche Polymere oder Copolymere, aufbringen und die Verdampfung des Lösungsmittels und/oder
die Härtung des chlorsulfonierten Polyäthylens gleichzeitig mit dem Härten der Elastomere in einer Presse,
Form oder ähnlichen Anordnung durchführen.
Die in Tabelle I zusammengestellten Beispiele 2 bis 9 dienen der Erläuterung der Erfindung. In ihnen
bedeuten, falls nichts Gegenteiliges festgestellt ist, »Teile« Gewichtsteile.
Weiße Farbe, die der Vorschrift des Beispiels 1 der Tabelle I entspricht, wurde bei Raumtemperatur in
einem verschlossenen Gefäß gelagert. Nach 14 Tagen hatte diese nicht erfindungsgemäße Masse sich in ein
irreversibles Gel umgewandelt. Eine dem Beispiel 3 der Tabelle I entsprechende Farbe, die n-Butanol und
Adipinsäure enthält und unter den gleichen Bedingungen bei Raumtemperatur gelagert war, gelierte
selbst nach einem Jahre nicht.
Die Dispersionen gemäß Tabelle II sind mit und ohne gelverhindernde Zusätze hergestellt. Die nicht
erfindungsgemäßen Dispersionen gemäß Beispiel 1 bis 6 müssen jedoch sofort verwendet werden, da sie
bald gelieren.
Tabelle I Farben Beispiel
5
5
Chlorsulfoniertes Polyäthylen
Dreibasisches Bleimaleat ....
Dreibasisches Bleimaleat ....
Hydriertes Holzharz
Mercaptobenzthiazol
Ca-carbonat, sulfoniert
Ca-carbonat, ausgefällt
TiO2
Lackbenzin
Isopropanol
n-Butanol
Adipinsäure
Schwerbenzin
Antimontrioxyd
Toluol
Aluminiumpulver
MgO
Ruß
Phthalsäureanhydrid
Xylol
Methanol
Methyläthylketon
Methallylalkohol
Blei(II)-oxyd
Feststoffe, %
100
20
12
75
400
27,0
26,7
100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
20 | 20 | 20 | — | 40 | — |
5 | 5 | 2,5 | 10 | 5 | 2,5 |
2 | 2 | 1 | 2 | 2 | 2 |
60 | |||||
50 | 25 | — | 10 | — | 30 |
50 | 50 | — | — | — | — |
— | — | 100 | 75 | 50 | — |
100 | 100 | — | — | —· | — |
2 | 2 | 2 | — | 2 | 2 |
— | — | — | — | — | 100 |
— | 10 | — | — | — | — |
400 | 400 | 400 | 400 | 400 | 400 |
— | — | 50 | — | 25 | — |
— | — | — | — | — | 20 |
2 | |||||
— | — | — | — | 50 | — |
— | — | — | — | — | 25 |
— | — | — | — | — | 75 |
25 | |||||
24,5 | 23,0 | 25,9 | 24,0 | 25,8 | 26,5 |
100
— — — —
25 100
50
400
100
1,3
165
165
330
*) Die Feststoffe wurden in einer Kautsdiukmühle vermisdit und dann in Toluol gelöst.
7 8
Tabelle II Dispersionen von chlorsulfoniertem Polyäthylen *)
2 | 3 | Beispiel | 4 | 5 | 6 | 100 | |
1 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | — | |
100 | 90 | 60 | — | — | — | 60,0 | |
70 | — | — | 60 | 50 | 50 | 76,0 | |
— | 200 | — | 240 | 117 | 100 | — | |
200 | — | 200 | — | — | — | 50 | |
— | — | — | — | — | — | 2 | |
•—- | — | — | — | — | — | 35,4 | |
— | 25,7 | 27,7 | 25,0 | 37,5 | 40,0 | ||
27,0 | |||||||
Chlorsulfoniertes Polyäthylen
Dioxan **)
Methylethylketon **)
VM & P Schwerbenzin
Lackbenzin
ßutylalkohol
Adipinsäure
Feststoffe, %
100
*) Hergestellt in einem Schnellmischer, z. B. einem Waring-Mischer.
**) Quellmittel
Tabelle III Massen zum Überziehen von Stoffen, Gummi und Leder
Chlorsulfoniertes Polyäthylen
Chlorsulfoniertes Polyäthylen (25% in Toluol) Chlorsulfoniertes Polyäthylen (20% in Toluol)
Methyläthylketon
VM & P Schwerbenzin
Butylalkohol
Adipinsäure
Methanol
Magnesiumoxyd
Dreibasisches Bleimaleat
Hydriertes Holzharz
Ausgefälltes Ca-carbonat
VM & P Schwerbenzin
Mercaptobenzthiazol
TiO2
Antimontrioxyd
Natriumacetat
Feststoffe, %
Viskosität bei 25° C, Brookfield, Poise
100
60,0
76,0
50,0
20
2,5
2,5
80
25
36,3
57,5
57,5
100
60,0
49,3
50
2
49,3
50
2
20
2,5
20
80
20
80
2
15
15
40,3
400
100 2
20 5
2 25 10
29,1 45,0
500
75
25 20
2,5 60 100 2
30
0,1
26,4
5,2
Claims (2)
1. Leichtflüssige, beim Lagern nicht gelierende, als Überzugsmassen, Farben, Lackfarben, Emails,
Klarlacke, Klebmittel, Leime, Kitte, verwendbare Lösungen und Dispersionen eines nicht gehärteten
chlorsulfonierten Polyäthylens in bzw. mit einem Verdünnungsmittel und einem Härtungsmittel,
dadurch gekennzeichnet, daß sie außerdem einen einwertigen aliphatischen Alkohol enthalten.
2. Massen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie zusätzlich eine organische Säure
enthalten.
In Betracht gezogene Druckschriften: USA.-Patentschrift Nr. 2 507 699;
Merkblatt »Retarder W« in Du Pont, Rubber Chemicals Colors and Neopren (1950), S. 123, oben;
Kittel, Farben-, Lack- und Kunststoff lexikon
(1952), S. 77, Stichwort »Antimonoxyd«; Schaeffer, Chemikalienkunde (1951), S. 89.
© 009 630/432 10.60
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