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Stabilisierte wäßrige Emulsionen Die Erfindung betrifft wäßrige Emulsionen
für Überzüge auf Basis von organischen Polymeren in feinverteilter Form, die gegen
Gefrieren beständig sind.
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Seit kurzem hat sich die Bedeutung wäßriger Überzugsmittel vom Emulsionstyp
zu einem solchen Ausmaß entwickelt, daß sie ein wichtiger Ersatz für die herkömmlichen
Überzugsmittel vom Lösungsmitteltyp sind, die zum Decken und Neuanstreichen von
Innenwänden verwendbar sind. Die Tatsache, daß die Schutz- und Dekorationsüberzugsmittel
auf Wasserbasis frei von Lösungsmittelgeruch, leicht anwendbar, nicht feuergefährlich
und im Verbrauch wirtschaftlich sind, hat wesentlich zu ihrer Gängigkeit beim Verbraucher
beigetragen.
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Derartige Emulsionen sind aber gegen Gefrieren empfindlich. Nach Auftauen
hat die Überzugsmischung die Fließfähigkeit verloren und kann nicht mehr mit befriedigendem
Ergebnis durch Bürsten aufgebracht werden. Die gefrorene Menge bedeutet einen totalen
Verlust. Obwohl geheizte Lagerhäuser und geheizte Beförderungsmittel eine Lösung
bedeuten könnten, so ist diese doch innerhalb des heutzutage üblichen ausgedehnten
Verteilungssystems mit beträchtlichen, jedoch auf Grund vorliegender Erfindung vermeidbaren
Schwierigkeiten verbunden. Es wurde nämlich gefunden, daß hier bestimmte Stabilisatoren
Abhilfe schaffen.
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Es hat zwar an Bestrebungen, Wasserfarben durch Zusatz von Stabilisatoren
gefrierfest zu machen, nicht gefehlt. Maßnahmen hierin sind aber unbrauchbar, wenn
hierdurch anderweitige Anforderungen an Wasserfarben beeinträchtigt werden, insbesondere
die Widerstandsfähigkeit der Anstriche gegen feuchte Luft, gegen den Abrieb usw.
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Bekannte Stabilisatoren als Zusatz zu Wasserfarben sind: Salze höherer
Fettsäuren, Umsetzungsprodukte von Äthylenoxyd, oberflächenaktive Mittel, anionische
und nichtanionische Substanzen, Alkylenamine, Aminosäuren usw., welche insbesondere
als Netzmittel bekannt sind. Die hiermit hergestellten Überzüge erweichen demgemäß
leicht unter dem Einfluß von Feuchtigkeit, lassen sich abwaschen, werden leicht
fleckig bzw. haben eine geringe Abriebfestigkeit.
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Die Erfindung betrifft stabilisierte, gefrierbeständige, wäßrige Emulsionen
für Überzüge auf Basis von Styrol-Butadien- oder Butadien-Acrylsäurenitril-Mischpolymerisaten,
die dadurch gekennzeichnet sind, daß sie als Stabilisator 0,1 bis 15 °/o einer Verbindung
der Formel RNH - CH(CH3) - CH, - COOM worin R ein aliphatischer Kohlenwasserstoffrest
mit 8 bis 18 Kohlenstoffatomen und M Natrium oder Kalium ist, enthalten.
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Stoffe der gemäß vorliegenden Erfindung verwendeten Art sind bisher
nicht als Stabilisatoren bekannt. Sie zeigen ihre günstige Wirkung schon beim Zusatz
in außerordentlich geringen Mengen, ohne zu den oben angegebenen Nachteilen zu führen.
Darüber hinaus bringen sie auch neue eigenartige Effekte, wie z. B. ihre fungizide
Wirkung.
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Die erfindungsgemäß verwendbaren Stabilisatoren können als am Stickstoff
aliphatisch substituierte ß-Aminobutyrate klassifiziert und strukturell durch die
Formel RNHCH(CH3)CHZCOOM dargestellt werden. In dieser Formel ist R ein aliphatischer
Kohlenwasserstoffrest mit 8 bis 18 Kohlenstoffatomen und M ein Alkali, wie Natrium
oder Kalium oder ein äquivalenter Rest. Diese Verbindungen können durch hier nicht
beanspruchte Additionsreaktion primärer aliphatischer Amine mit Krotonsäure und
nachfolgender Neutralisation mit einer geeigneten Base hergestellt werden. Beispiele
von Aminen, welche zur Herstellung der erfindungsgemäßen Stabilisatoren verwendet
werden können, sind: Octylamin, Decylamin, Dodecylamin, Tetradecylamin, Hexadecylamin,
Octadecylamin, Octadecenylamin, Octadecadienylamin, Octadecatrienylamin und Mischungen
dieser Substanzen, die durch Ammonolyse, Dehydratisierung
und Hydrierung
der aus der Hydrolyse von natürlich vorkommenden Glyceridölen, wie Kokosnußöl, Talg,
Sojabohnenöl usw. stammenden Fettsäuren erhalten werden. Diese letzteren Mischungen
sind allgemein als Kokosamin, Talgamin und Sojaamin bekannt. Im folgenden sind unter
der Bezeichnung »Soja«-, »Kokon«-, »Talg«- usw. die Kohlenwasserstoffreste zu verstehen,
die in den entsprechenden natürlichen Ausgangsmaterialien als Gemische vorhanden
sind.
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Die oben beschriebene nicht beanspruchte Umsetzung des primären aliphatischen
Amins mit Krotonsäure ist eine einfache Additionsreaktion und ergibt die entsprechende
N-substituierte ß-Aminobuttersäure. Um die erfindungsgemäß verwendbaren Stabilisatoren
herzustellen, wird die Säure mit einer geeigneten Base, wie Natriumhydroxyd oder
Kaliumhydroxyd, neutralisiert. Solche Amine sind auch N-Bis-(2-hydroxyäthyl)-soyaamin,
N-Talg-N,N'-tris-(2-hydroxyäthyl)-trimethylendiamin und N-substituiertes Trimethylendiamin.
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Beispiele der erfindungsgemäß verwendbaren Stabilisatoren sind: Natrium-N-kokos-ß-aminobutyrat,
Kalium-N-kokos-ß-aminobutyrat, Natrium-N-dodecylß-aminobutyrat, Kalium-N-dodecyl-ß-aminobutyrat,
Natrium-N-soya-ß-aminobutyrat, Kalium-N-soyaß-aminobutyrat, Natrium-N-talg-ß-aminobutyrat,
Kalium-N-talg-ß-aminobutyrat, die Salze der N-Kokosß - aminobuttersäure und N -Bis
- (2 - hydroxyäthyl)-soyaamin und die Salze der N-Kokos-ß-aminobuttersäure und N-Talg-N,N',N'-tris-(2-hydroxyäthyl)-trimethylendiamin.
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Erfindungsgemäß werden 0,10 bis 15010 Stabilisierungsmittel,
bezogen auf die Latexfestbestandteile, verwendet. Vorzugsweise werden 0,20 bis 2,000/,
verwendet. Größere Mengen zu verwenden ist nicht notwendig.
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Anstrichlatizes, die erfindungsgemäß bedeutsam sind, haben einen Teilchendurchmesser
der dispergierten Phase von ungefähr 0,04 bis ungefähr 0,20 Mikron.
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Der pH-Wert der wäßrigen Phase ist 7,5 bis 11, vorzugsweise 8,5 bis
10,5, und der Wassergehalt beträgt nicht mehr als ungefähr 65 °/a, gewöhnlich von
45 bis 5501, des Gesamtgewichtes des Emulsionsanstrichlatex.
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Zur Zeit werden als Anstrichlatizes Mischpolymerisate und ternäre
Polymerisate, die aus monoolefinischen Substanzen, wie Styrol und Acrylsäurenitril,
und aliphatischen konjugierten Diolefinen, wie Butadien, bestehen, verwendet. Der
Begriff »Anstrichlatex« umfaßt das Produkt einer einzigen Emulsionspolymerisation
oder eine Mischung von zwei oder mehr Emulsionspolymerisationsprodukten.
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Die Mischung von Emulsionsprodukten, die als Anstrichlatex verwendet
werden, muß fähig sein, einen kontinuierlichen Film aus der das dispergierte Polymerisat
enthaltenden Phase zu bilden. Hierbei ist es unwesentlich, ob die Emulsionsanstriche
pigmentiert oder klar sind.
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Es hat sich auch gezeigt, daß das Natrium- oder Kalium-N-kokos-ß-aminobutyrat
oder das Aminsalz von N-Kokos-ß-aminobuttersäure zusätzlich auch als Fungizide,
Bakterizide oder zur Verhinderung von Schimmel wirken.
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Der überraschende und neue Effekt wird durch folgende Beispiele belegt:
Beispiel 1 a) 200 Teile einer Emulsion mit 450/, Mischpolymerisat, wovon 60 Gewichtsteile
aus Styrol und 40 Gewichtsteile aus Butadien stammen, wurden bei -23°C gefroren
und dann so lange, bis der Latex 21'C hatte, bei einer Temperatur von 21
° C aufgetaut. Nachdem der Latex eine Temperatur von 21'C
erreicht hatte,
erhöhte sich die Viskosität, und der Latex koagulierte und war nicht mehr als Filmüberzug
verwendbar.
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b) 200 Teile des gleichen Emulsionsmischpolymerisates wurden mit 0,45
Teilen Natrium-N-kokosß-aminobutyrat versetzt. Die Probe wurde fünfmal hintereinander
bei -23'C gefroren und bei 21'C
aufgetaut. Sie zeigte keine sichtbare Änderung
in der Viskosität oder Emulsionsstabilität. Aus ihr ließ sich ein durchsichtiger,
kontinuierlicher Überzug herstellen. Beispiel 2 a) 200g einer anderen Emulsion mit
48°/o Mischpolymerisat, wovon 67 Gewichtsprozent aus Styrol und 33 Gewichtsprozent
aus Butadien stammen, wurden, wie im Beispiel] beschrieben, Gefrier-und Tautemperaturen
unterworfen. Nachdem die Temperatur 21 ° C erreicht war, waren die physikalischen
Eigenschaften der Emulsion so, daß diese für eine weitere Emulsionsanstrichbildung
völlig ungeeignet war.
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b) 200 g der gleichen Emulsion wurden mit 1,44 g Natrium-N-kokos-ß-aminobutyrat
gemischt und wie im Beispiel 1 fünfmal abwechselnd Gefrier- und Taubedingungen unterworfen.
Danach war der Latex nicht sichtbar beschädigt und immer noch für eine Farbe auf
Wasserbasis ausgezeichnet brauchbar.
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Auch Versuche mit dem entsprechenden Kaliumsalz ergaben im wesentlichen
den gleichen Erfolg.