DE19506331A1 - Redispergierbare, pulverförmige Kern-Mantel-Polymere, deren Herstellung und Verwendung - Google Patents
Redispergierbare, pulverförmige Kern-Mantel-Polymere, deren Herstellung und VerwendungInfo
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Description
Polymerisate auf Basis von Butadien, Vinylacetat, Vinylchlorid, Vinylidenchlorid
und Acrylsäureestern, die als Zusatzstoff zu hydraulischen Bindemitteln Verwen
dung finden sind bereits aus der Literatur bekannt.
Um flexible, dehnbare Zement-Kunststoff-Verbunde zu erzeugen werden bevor
zugt weiche Polymere mit Glas- bzw. Einfriertemperaturen von unter 0°C ver
wendet. So sind beispielsweise in DE-OS 25 24 064 wäßrige Dispersionen von
Copolymerisaten mit einer Glastemperatur von -15°C bis -75°C beschrieben, die
aus mindestens einem Ester der Acryl- oder Methacrylsäure, Vinylacetat, maxi
mal 1,5 Gew.-% 2-Acrylamido-2-methylpropansulfonsäure und weiteren Mono
meren wie Acrylnitril, Styrol und Vinylchlorid bestehen. Diese Kunststoffdisper
sionen dienen als Klebestoffe in druckempfindlichen Klebestreifen, die gut auf
Harzoberflächen, Papier und Metall haften. Der Nachteil dieser Dispersionen liegt
vor allem in ihrer schlechten Zementverträglichkeit.
Kunststoffdispersionen die durch Emulsionspolymerisation von Estern aus unge
sättigten Carbonsäuren, Styrol oder Vinyltoluol und einer olefinisch ungesättigten
Sulfonsäure auf Basis von Acrylsäure oder Methacrylsäure erhalten werden, sind
aus DE-OS 38 38 294 bekannt. Eine besonders geeignete Kombination ist 2-
Ethylhexylacrylat, Styrol und 2-Acrylamido-2,2-dimethylethansulfonsäure.
Die Polymeren werden in Abmischungen mit Zement, Sand und weiteren Zu
schlagstoffen für Beschichtungen, rißüberbrückende Überzugsmassen und Fu
genmassen verwendet. Die derart hergestellten Baustoffmassen weisen jedoch
eine nur sehr geringe Festigkeit auf.
Aus EP-A1-348 565 sind weiters Dispersionen aus sogenannten Kern-Mantel-
Polymeren auf Basis von Alkylacrylaten oder Alkylmethacrylaten, die freie Car
bonsäuregruppen aufweisen, bekannt.
Der Nachteil dieser Dispersionen, sowie der oben beschriebenen Dispersionen
und aller bisher bekannten Dispersionen aus Polymerisaten mit einer Glastempe
ratur von kleiner als 10°C ist jedoch, daß sie nur schwer und unter Zusatz großer
Mengen an Füllstoffen in Pulverform überführt werden können. Weiters weisen
die so gewonnenen Pulver eine schlechte Redispergierbarkeit in Wasser auf.
Aufgabe der Erfindung war es demnach ein Polymer zu finden, das auf einfache
Weise in ein sowohl im neutralen als auch im sauren oder alkalischen Medium
redispergierbares Pulver überführt werden kann und das sich durch seine ausge
zeichnete Kompatibilität als Zusatzmittel zu hydraulischen Bindemitteln unter
gleichzeitiger Gewährleistung von Festigkeit, Flexibilität und Wasserbeständigkeit
derselben eignet.
Unerwarteterweise konnte diese Aufgabe durch ein Kern-Mantel-Polymer auf Ba
sis von Acrylaten gegebenenfalls in Kombination mit Styrolverbindungen gelöst
werden, die im Kern und im Mantel einen unterschiedlichen Gehalt an einer
ethylenisch ungesättigten Sulfonsäureverbindung aufweisen.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind demnach ein redispergierbares pul
verförmige Kern-Mantel-Polymere die aus
- a) einem Kernpolymerisat aus 80 bis 100 Gew.-% an Monomeren aus der Gruppe der Acrylate gegebenenfalls in Kombination mit Monomeren aus der Gruppe der Styrole und 0 bis 20 Gew.-% an ethylenisch ungesättigter Sulfonsäurever bindung und
- b) einem Mantelpolymerisat aus 60 bis 95 Gew.-% an Monomeren aus der Grup pe der Acrylate gegebenenfalls in Kombination mit Monomeren aus der Gruppe der Styrole und 5 bis 40 Gew.-% an ethylenisch ungesättigter Sulfonsäure verbindung bestehen, wobei der Gehalt an Sulfonsäureverbindung im Mantel über dem Gehalt an Sulfonsäureverbindung im Kern liegt.
Die Gruppe der Acrylate umfaßt dabei Acrylnitril, Acrylsäure, Methacrylsäure,
Acrylamid, Methacrylamid und Acrylsäure- und Methacrylsäureester mit 1 bis 12
C-Atomen im Esterteil. Die Monomeren aus dieser Gruppe können gegebenenfalls
substituiert sein, etwa durch Hydroxy oder Halogen.
Beispiele für solche Monomere sind Methylacrylat, Ethylacrylat, Butylacrylat,
Hexylacrylat, 2-Ethylhexylacrylat, Decylacrylat, n-Dodecylacrylat, Methylmeth
acrylat, Ethylmethacrylat, 2-Chlorethylacrylat, Butylmethacrylat,
Hydroxyethylmethacrylat, Methylolacrylamid und Hydroxypropylmethacrylat.
Bevorzugte Monomere aus der Gruppe der Acrylate sind Acrylsäure- und
Methacrylsäureester mit 1 bis 12 C-Atomen im Esterteil.
Besonders bevorzugt sind solche Ester mit 1 bis 8 C-Atomen im Esterteil.
Das erfindungsgemäße Polymer kann sowohl im Kern als auch im Mantel nur aus
einem Monomeren aus dieser Gruppe aber auch aus einer Kombination aus zwei
oder mehreren dieser Monomeren aufgebaut sein.
Weiters können sowohl für das Kern - als auch für das Mantelpolymerisat zusätz
lich zu den Monomeren aus der Gruppe der Acrylate ein oder mehrere Monomere
aus der Gruppe der Styrole mitverwendet werden. Die Gruppe der Styrole umfaßt
dabei Styrol, sowie substituierte Styrole bzw. Styrolderivate wie beispielsweise
alpha-Methylstyrol, Vinyltoluole wie 2-Methylstyrol, 3-Methylstyrol, 4-Methylsty
rol oder Chlorstyrole wie 2-Chlorstyrol, 3-Chlorstyrol, 2,4-Dichlorstyrol, 2,5-
Dichlor- und 2,6-Dichlorstyrol. Das Kernpolymerisat ist bei dem erfindungsgemä
ßen Polymeren aus 80 bis 100 Gew.-%, bevorzugt aus 90 bis 99,5 Gew.-% an
Monomeren aus der Gruppe der Acrylate gegebenenfalls in Kombination mit
Monomeren aus der Gruppe der Styrole aufgebaut. Das Mantelpolymerisat ist aus
60 bis 95 Gew.-%, bevorzugt aus 75-93 Gew.-% an einem oder mehreren der
oben beschriebenen Monomeren aufgebaut.
Unter ethylenisch ungesättigten Sulfonsäureverbindungen sind Sulfonsäuregrup
pen enthaltende Monomere zu verstehen, die zumindest eine ethylenische Dop
pelbindung aufweisen. Bevorzugt sind dies Verbindungen der Formel I
wobei R eine Acrylat-, Methacrylat-, Vinyl-, Allyl- oder Styrolgruppe bedeutet.
Beispiele dafür sind Vinylsulfonsäure, 4-Styrolsulfonsäure, 3-Sulfopropylacrylat,
3-Sulfopropylmethacrylat, 2-Sulfoethylacrylat, 2-Sulfoethylmethacrylat, 2-
Acrylamidopropansulfonsäure, 2-Acrylamido-2-methyl-1-propansulfonsäure, 2-
Methacrylamido-2-methyl-1-propansulfonsäure. Eine besonders bevorzugte
ethylenisch ungesättigte Sulfonsäureverbindung ist 2-Acrylamido-2-methyl-1-
propansulfonsäure.
Die ethylenisch ungesättigte Sulfonsäureverbindung wird zur Herstellung des
Kernpolymerisates in einer Menge von 0-20 Gew.-%, bevorzugt von 0,5-10
Gew.-% und zur Herstellung des Mantelpolymerisates in einer Menge von 5 bis
40 Gew.-%, bevorzugt von 7-25 Gew.-% neben den bereits erwähnten Monome
ren eingesetzt.
Der Gehalt an Sulfonsäureverbindung im Mantelpolymerisat liegt dabei stets über
dem Gehalt an Sulfonsäureverbindung im Kernpolymerisat.
Die Auswahl der Monomeren, sowie ihre gewichtsmäßige Verteilung erfolgt be
vorzugt so, daß das Kernpolymerisat eine Glastemperatur von etwa -65°C bis
+30°C und das Mantelpolymerisat eine Glastemperatur von über +40°C auf
weist. Bevorzugt sollte die Glastemperatur des Mantelpolymerisates zwischen
-45°C und 0°C und die Glastemperatur des Mantelpolymerisates über +60°C
liegen.
Das Gewichtsverhältnis von Kernpolymerisat zu Mantelpolymerisat liegt in den
erfindungsgemäßen Kern-Mantel-Polymeren zwischen 95 : 5 und 60 : 40.
Die Herstellung der erfindungsgemäßen Polymere erfolgt durch eine 2-stufige
Emulsionspolymerisation in wäßrigem Medium in Gegenwart von Initiatoren, Dis
pergatoren, Emulgatoren sowie gegebenenfalls von Reglern und Schutzkolloiden.
Die Polymerisation wird bevorzugt in Form eines Zulaufverfahrens durchgeführt.
Dabei wird im ersten Schritt eine Monomeremulsion aus den zur Herstellung des
Kernpolymerisates geeigneten Monomeren in Kombination mit den oben erwähn
ten bei der Emulsionspolymerisation üblichen Hilfsstoffen vorbereitet. Ein Teil
dieses Polymerisationsansatzes sowie eine wäßrige Initiatorlösung wird in auf Re
aktionstemperatur erwärmtem Wasser vorlegt und nach Beginn der
Polymerisation die restliche Monomeremulsion einerseits und eine zusätzliche
Initiatorlösung, sowie gegebenenfalls weitere Polymerisationshilfsstoffe
andererseits aus getrennten Vorlagen kontinuierlich zugeführt. Die Zufuhr erfolgt
in einem Zeitraum von etwa 1 bis 4 Stunden bevorzugt von 1,5 bis 2,5 Stunden,
wobei die Reaktionstemperatur in einem Bereich von wenigen Graden konstant
gehalten wird. Anschließend wird das Reaktionsgemisch noch etwa 5 bis 60
Minuten, bevorzugt 10 bis 20 Minuten, in diesem Temperaturbereich gehalten.
Währenddessen wird eine zweite Monomeremulsion mit den zur Herstellung des
Mantelpolymerisates geeigneten Monomeren in Kombination mit den bereits
erwähnten Polymerisationshilfsstoffen zubereitet. Die zweite Monomeremulsion
wird sodann über einen Zeitraum von etwa 20 Minuten bis 2 Stunden, bevorzugt
von etwa 30 Minuten bis 1,5 Stunden, zu dem im 1. Polymerisationsschritt
erhaltenen Latex zugegeben. Zur gleichen Zeit wird wiederum über einen
getrennten Zulauf eine wäßrige Initiatorlösung zulaufen gelassen. Nach beendeter
Zugabe wird das Reaktionsgemisch gegebenenfalls zur Vervollständigung der
Reaktion noch einige Minuten auf Reaktionstemperaturen gehalten, anschließend
auf Raumtemperatur abgekühlt bzw. abkühlen gelassen und der so erhaltene
Latex abfiltriert.
Die Polymerisationstemperatur liegt dabei zwischen etwa 20 und 100°C, vor
zugsweise zwischen etwa 40 bis 90°C. Die Polymerisationstemperatur wird so
eingestellt, daß die zum Einsatz kommenden Initiatoren ausreichend schnell in die
zur Umsetzung benötigten reaktionsfähigen Radikale zerfallen. Die Menge an
radikalbildenden Initiatoren beträgt in jedem Schritt etwa 0,1 bis 1 Gew.-%
bezogen auf die Gesamtmenge der eingesetzten Monomere des jeweiligen
Schrittes. Besonders geeignet sind wasserlösliche anorganische Peroxide, von
denen Peroxodisulfate wie Natrium-, Kalium- oder Ammoniumperoxydisulfat
besonders bevorzugt sind. Gegebenenfalls erfolgt der Einsatz der Initiatoren in
Kombination mit Reduktionsmitteln wie Formaldehydnatriumsulfoxylat,
Natriumhydrogensulfit, Na-pyrosulfit, Na-dithionit, Na-thiosulfat und/oder
Ascorbinsäure, Hydroxylamin oder Hydrazin. Das Reduktionsmittel kann zusätz
lich mit einer als Beschleuniger wirkenden Menge eines Schwermetallsalzes wie
Eisen-, Cobalt-, Cer- oder Vanadylsalzen kombiniert werden. Zur Vervollständi
gung des Umsatzes und zur Senkung der Restmonomerenteile kann auch eine
nachträgliche Zugabe zusätzlicher Mengen an Initiator bzw. kombinierter Systeme
erfolgen. Beispielsweise eignet sich dafür tert. Butylhydroperoxid in Kombination
mit Formaldehydnatriumsulfoxylat.
Das mittlere Molekulargewicht der dispergierten Kern-Mantel-Polymeren ist neben
der Glastemperatur und der Vernetzungsdichte die wichtigste molekulare Einfluß
größe für entscheidende anwendungstechnische Eigenschaften der Produkte wie
z. B. Klebrigkeit, Adhäsion, Viskoelastizität oder Zugfestigkeit. Wenn der ange
strebte Bereich des Molekulargewichtes durch Veränderung der Polymerisation
stemperatur bzw. der Initiatormenge nicht erreicht wird, können zusätzliche, das
Molekulargewicht regelnde Substanzen wie z. B. n-Butylmercaptan, tert. Butyl
mercaptan, n-Dodecylmercaptan, Thioglykol, Thioglykolsäure u. a. in einer Menge
von jeweils bis zu etwa 2 Gew.-% bezogen auf die Gesamtmenge der für den je
weiligen Schritt eingesetzten Monomere verwendet werden. Die Zugabe des
Reglers erfolgt nach Belieben, vorzugsweise wird er jedoch den jeweiligen Mo
nomeremulsionen zugefügt.
Beim erfindungsgemäßen Polymerisationsverfahren können die in der Emulsions
polymerisation üblichen anionischen oder nichtionischen Emulgiermittel oder de
ren verträgliche Gemische eingesetzt werden, vorausgesetzt, daß sie sowohl in
der Wasserphase als auch in der Monomerphase ausreichend löslich sind und
keine störenden Wechselwirkungen mit den Monomeren und anderen Zusätzen
auftreten. Als ionische Emulgatoren werden bevorzugt anionische Tenside ver
wendet. Besonders bewährt haben sich durch Ethoxylierung und Sulfatierung von
C₈-C₁₀ Alkylphenolen hergestellte Emulgiermittel. Sie leiten sich beispielsweise
ab von Nonylphenol, Isononylphenol, Isooctylphenol, Triisobutylphenol und
tritert. Butylphenol und tragen 3 bis 30 Ethylenoxid(EO)einheiten. Weitere
Beispiele für mögliche anionische Emulgatoren sind Alkalimetallsalze von Al
kylsulfonsäure wie z. B. Natriumdodecylsulfonat, Alkylarylsulfonsäuren wie z. B.
Natriumdodecyl-benzolsulfonat so wie ethoxylierte und sulfonierte Fettalkohole
mit einem C₈-C₂₅-Alkylrest und einem Ethoxylierungsgrad von 3 bis 50 wie z. B.
Natriumlaurylalkoholethersulfat mit 3EO-Einheiten. Als nichtionische Emul
giermittel werden bevorzugt Umsetzungsprodukte von C₈-C₁₀ Alkylphenolen
mit 3 bis 30 Mol Ethylenoxid verwendet.
Außerdem sind Ethoxylierungsprodukte von C₁₀-C₂₀ Alkanolen wie z. B. Lau
rylalkoholpolyglykolether und Umsatzprodukte von Polypropylenglykol und
Ethylenoxid geeignet. Bezogen auf die Monomermenge des jeweiligen Schrittes
werden etwa 0,2 bis 5 Gew.-%, bevorzugt 0,5 bis 2 Gew.-% Emulgiermittel pro
Schritt verwendet.
Zur Herstellung der wasserfreien, pulverförmigen Kern-Mantelpolymere wird der
wie oben beschrieben hergestellte Polymerlatex gegebenenfalls mit einem geeig
neten Antibackmittel wie etwa Microsilica, Silikate oder Ca-Carbonat vermischt
und auf einen Feststoffgehalt von etwa 10 bis 50%, bevorzugt 20 bis 40%,
verdünnt. Die freien Säuregruppen können dann gegebenenfalls neutralisiert wer
den. Zur Neutralisation eignen sich Basen wie Ammoniak, Triethylamin, Monoet
hanolamin, Dimethylaminoethanol, sowie Hydroxide oder Carbonate der Alkali- und
Erdalkalimetalle. Bevorzugt werden Hydroxide und Carbonate der Erdalkali
metalle, besonders bevorzugt Ca- oder Mg-hydroxid eingesetzt. Anschließend
erfolgt eine Sprühtrocknung, wodurch die erfindungsgemäßen redispergierbaren
pulverförmigen Kern-Mantel-Polymere erhalten werden.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist demnach ein 2-Stufen-
Verfahren zur Herstellung redispergierbarer, pulverförmiger Kern-Mantel-Polyme
re, das dadurch gekennzeichnet ist, daß
- a) im 1. Schritt eine Monomerenmischung aus 80 bis 100 Gew.-% an Monome ren aus der Gruppe der Acrylate gegebenenfalls in Kombination mit Monome ren aus der Gruppe der Styrole und 0 bis 20 Gew.-% an ethylenisch ungesät tigter Sulfonsäureverbindung zubereitet und durch Emulsionspolymerisation zu dem Kernpolymerisat polymerisiert wird, währenddessen
- b) eine Monomerenmischung aus 60 bis 95 Gew.-% an Monomeren aus der Gruppe der Acrylate gegebenenfalls in Kombination mit Monomeren aus der Gruppe der Styrole und 5 bis 40 Gew.-% an ethylenisch ungesättigter Sulfon säureverbindung zubereitet wird, worauf
- c) die Monomerenmischung aus b) im 2. Schritt der im 1. Schritt erhaltenen Polymeremulsion zugegeben und durch Emulsionspolymerisation zu dem Mantelpolymerisat polymerisiert wird, wodurch eine wäßrige Emulsion eines Kern-Mantel-Polymeren erhalten wird, die
- d) gegebenenfalls nach Neutralisation der freien Säuregruppen, durch Sprühtrocknung in Pulverform gebracht wird.
Die erfindungsgemäßen pulverförmigen Kern-Mantel-Polymere eignen sich als Zu
satzmittel zu hydraulischen Bindemitteln. Sie sind sowohl in neutralen als auch in
sauren oder alkalischen Medien redispergierbar und mit hydraulischen Bindemit
teln wie z. B. Zement, Kalk, Gips oder Anhydrit besonders gut verträglich und
daher in vorteilhafter Weise in Baustoffmassen, die zusätzlich auch noch andere
anorganische und/oder organische Bestandteile wie z. B. Kiesel, Sand, Verstär
kungsfasern enthalten können, einsetzbar. Derartige Baustoffmassen auf Basis
von erfindungsgemäße Polymere enthaltenden hydraulischen Bindemitteln weisen
eine erhöhte Verarbeitbarkeit, Adhäsion, Flexibilität bzw. Elastizität auch bei
niedrigen Temperaturen auf und sind beispielsweise als Reparaturmassen,
Überzugsmassen, Bauklebemassen, Baustoffe, Fugenmassen, Dichtungsmassen,
Straßenbelagsmassen, Zwischenschichten und Ausgleichsschichten geeignet.
Die erfindungsgemäßen Polymere eignen sich besonders gut als Bindemittel in
zementhaltigen Zusammensetzungen. Zur Herstellung derartiger Zusammenset
zungen wird beispielsweise die entsprechende Menge an hydraulischen Bindemit
teln, beispielsweise Zement, bevorzugt Portlandzement vorgelegt und gegebenen
falls mit weiteren Zusätzen wie Sand, Kunststoffasern usw. trocken vorge
mischt.
Danach erfolgt der Zusatz des erfindungsgemäßen redispergierten Kern-Mantel-
Polymeren. Es ist jedoch auch möglich, das erfindungsgemäße Polymere in Pul
verform gemeinsam mit den hydraulischen Bindemittel vorzulegen. Auf die
Menge des hydraulischen Bindemittels bezogen, werden bevorzugt 5 bis 100,
besonders bevorzugt 15 bis 50 Gew.-% des erfindungsgemäßen Kern-Mantel-Po
lymeren, berechnet als Festharze, eingesetzt. Dies entspricht einem Faktor von
Polymer zu anorganischem Bindemittel von 0,05 bis 1,0.
a) Zur Herstellung des Kernpolymerisates wurde eine Monomeremulsion mit der folgenden Zusammensetzung bereitet (Pre-Emulsion 1) | |
DI Wasser (DI . . . . deionisiert)|210 g | |
30%ige Natriumlauryl Sulfat (SLS)-Lösung | 14 g |
25%ige Nonylphenol ethoxyliert, 15 EO (NP15)-Lösung | 18,3 g |
Butylacrylat (BA) | 415 g |
Methylmethacrylat (MMA) | 71,5 g |
2-Acrylamido-2-methyl-1-propansulfonsäure (AM PS) | 5 g |
n-Dodecylmercaptan (nDSH) | 0,6 g |
770 g deionisiertes Wasser wurden in einem 2 l Rundkolben, ausgerüstet mit
mechanischem Rührer, Rückflußkondensator, Thermometer, N₂-Einlaß und
Einlässen für die Initiatorlösung und die Pre-Emulsion, vorgelegt und aufge
wärmt.
Nach Erreichen der Reaktionstemperatur von 82-84°C wurden folgende
Lösungen zugegeben:
Initiatorlösung: Ammoniumpersulfat/DI Wasser 1,1 g//58,0 g
Pre-Emulsion 1 : 30 g.
Initiatorlösung: Ammoniumpersulfat/DI Wasser 1,1 g//58,0 g
Pre-Emulsion 1 : 30 g.
Nach dem Polymerisationsstart (exothermer Peak) wurde die restliche Pre-
Emulsion 1 sowie eine zusätzliche Initiatorlösung aus 1 g Ammoniumpersulfat
in 55 g DI Wasser über einen Zeitraum von 120 Minuten zulaufen gelassen.
Die Temperatur wurde dabei in einen Bereich von 81-83°C gehalten. Im
Anschluß an die Zugabe wurde das Reaktionsgemisch noch 15 Minuten in
diesem Temperaturbereich gehalten.
b) Zur Herstellung des Mantelpolymerisates wurde eine weitere Monomeremulsion mit folgender Zusammensetzung bereitet (Pre-Emulsion 2) | |
DI Wasser|40 g | |
30%ige SLS-Lösung | 2,5 g |
25%ige NP 15-Lösung | 3,9 g |
BA | 29,5 g |
MMA | 100 g |
AMPS | 27 g |
nDSH | 1,3 g |
Die Pre-Emulsion 2 wurde nach den 15 Minuten über einen Zeitraum von 60
Minuten in den den Kernpolymerlatex enthaltenden Kolben zudosiert.
Gleichzeitig wurde über den gleichen Zeitraum eine weitere Initiatorlösung
aus 0,5 g Ammoniumpersulfat in 40 g DI Wasser zulaufen gelassen. Nach
beendeter Zugabe wurde der Kern-Mantel-Polymerlatex weitere 15 Minuten
auf der Reaktionstemperatur gehalten, anschließend auf Raumtemperatur ab
kühlen gelassen und abfiltriert.
Das erhaltene Produkt wies einen Feststoffgehalt von 42% und einen pH-
Wert von 1,2 auf. Die Brookfield-Viskosität betrug (bei 100 rpm) 40 mPa·s.
Die Herstellung des Polymerlatex erfolgte analog Beispiel 1, mit der Ausnahme,
daß AMPS in beiden Pre-Emulsionen durch eine äquimolare Menge an Methacryl
säure (MAA) ersetzt wurde.
Der erhaltene Latex wies einen Feststoffgehalt von 41,5% und einen pH-Wert
von 2,2 auf. Die Brookfield-Viskosität betrug (bei 100 rpm) 34 mPa·s.
Es wurden Random Copolymere 3a) mit AMPS und 3b) mit MAA durch eine ein
stufige Emulsionspolymerisation unter Verwendung der Monomerzusammenset
zung der Kombination von Pre-Emulsion 1 und 2 aus Beispiel 1 und 2 hergestellt.
Es wurden weitere AM PS-enthaltende Kern-Mantel-Polymerisate mit unterschied
lichen Monomeremulsionszusammensetzungen und Kern/Mantel-Gewichtsver
hältnissen analog Beispiel 1 hergestellt.
Die jeweilige Zusammensetzung ist aus Tabelle 1 ersichtlich.
Die Latices aus Beispiel 1 bis 4 wurden mit Antibackmittel (Ca-Carbonat, 5
Gew.-%) vermengt und auf einen Feststoffgehalt von 30% verdünnt. Es wurden
pro Polymerlatex zwei Proben verwendet, wobei jeweils bei einer Probe die
Säuregruppen mit Ca-Hydroxid neutralisiert wurden.
Die Dispersionen wurden dann durch Sprühtrocknung mit einem LAB-PLANT
SD04 Labormaßstab-Sprühtrockner in Pulverform gebracht.
Die so erhaltenen Pulver wurden sodann auf ihre Redispergierbarkeit geprüft.
Dazu wurde 1 g trockenes Pulver in 100 ml DI Wasser gegeben und 5 Minuten
gerührt. Die erhaltene Mischung wurde in eine Sedimentationsrohr (IMOF cone)
überführt. Die Bildung einer Latexphase wurde beobachtet und die Menge an
gebildetem Sediment nach 6 Stunden gemessen um die Wasserredispergierbar
keit zu bestimmen.
Die Ergebnisse sind aus Tabelle 2 ersichtlich.
Zu einer 3 Teile Sand/1 Teil Zement (Italienischer Portlandzement Typ 425) Mi
schung wurden verschiedene Pulver aus Beispiel 5 in einer Menge zugegeben um
ein Polymer/Zement-Verhältnis von 0,10 zu erzielen.
Anschließend wurden Wasser und Entschäumungsmittel (Lumitin IP3108, Fa.
BASF) in einer Menge zugegeben, so daß ein Wasser/Zement-Verhältnis von 0,50
und ein Entschäumer/Zement-Verhältnis von 0,01 erreicht wurde. Mittels eines
Mischers vom Hobarttyp wurde ein Mörtel mit einer Nässedichte von 2,1 kg/dm³
erhalten, der zur Herstellung von 4 × 4 × 16 cm Mörtelbriquettes verwendet
wurde, die auf ihre Druckfestigkeit (DF) Biegefestigkeit (BF) und
Wasserabsorption (WA) (gemessen nach 7 Tagen Wasserkontakt) untersucht
wurden.
Zum Vergleich wurden Proben untersucht, die keinen Polymerzusatz (V1) bzw.
einen kommerziellen Acrylcopolymerlatex (Acryl 60, Fa. Thoro) (V2) ohne Sul
fonsäuremonomere enthielten.
Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 zusammengefaßt.
Claims (11)
1. Redispergierbare, pulverförmige Kern-Mantel-Polymere bestehend aus
- a) einem Kernpolymerisat aus 80 bis 100 Gew.-% an Monomeren aus der Gruppe der Acrylate gegebenenfalls in Kombination mit Monomeren aus der Gruppe der Styrole und 0 bis 20 Gew.-% an ethylenisch ungesättigter Sulfonsäureverbindung und
- b) einem Mantelpolymerisat aus 60 bis 95 Gew.-% an Monomeren aus der Gruppe der Acrylate gegebenenfalls in Kombination mit Monomeren aus der Gruppe der Styrole und 5 bis 40 Gew.-% an ethylenisch ungesättigter Sul fonsäureverbindung,
wobei der Gehalt an Sulfonsäureverbindung im Mantel über dem Gehalt an
Sulfonsäureverbindung im Kern liegt.
2. Polymere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gruppe der
Acrylate Acrylnitril, Acrylsäure, Methacrylsäure, Acrylamid, Methacrylamid
sowie Acrylsäure- und Methacrylsäureester mit 1 bis 12 C-Atomen im
Esterteil umfaßt.
3. Polymere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gruppe der Sty
role Styrol, alpha-Methylstyrol, 2-Methylstyrol, 3-Methylstyrol, 4-Methylsty
rol, 2-Chlorstyrol, 3-Chlorstyrol, 2,4-Dichlorstyrol, 2,5-Dichlorstyrol und 2,6-
Dichlorstyrol umfaßt.
4. Polymere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als ethylenisch un
gesättigte Sulfonsäureverbindung eine Verbindung der Formel I
verwendet wird, in der R eine Acrylat-, Methacrylat-, Vinyl-, Allyl- oder Sty
rolgruppe bedeutet.
5. Polymere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewichtsver
hältnis von Kernpolymerisation zu Mantelpolymerisat zwischen 95 : 5 und 60 : 40
liegt.
6. Polymere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kernpolymeri
sat eine Glastemperatur von -65° bis +30°C und das Mantelpolymerisat ei
ne Glastemperatur von über +40°C aufweist.
7. 2-Stufen-Verfahren zur Herstellung redispergierbarer, pulverförmiger Kern-
Mantel-Polymere, dadurch gekennzeichnet, daß
- a) im 1. Schritt eine Monomerenmischung aus 80 bis 100 Gew.-% an Mono meren aus der Gruppe der Acrylate gegebenenfalls in Kombination mit Mo nomeren aus der Gruppe der Styrole und 0 bis 20 Gew.-% an ethylenisch un gesättigter Sulfonsäureverbindung zubereitet und durch Emulsionspolymeri sation zu dem Kernpolymerisat polymerisiert wird, währenddessen
- b) eine Monomerenmischung aus 60 bis 95 Gew.-% an Monomeren aus der Gruppe der Acrylate gegebenenfalls in Kombination mit Monomeren aus der Gruppe der Styrole und 5 bis 40 Gew.-% an ethylenisch ungesättigter Sulfon säureverbindung zubereitet wird, worauf
- c) die Monomerenmischung aus b) im 2. Schritt der im 1. Schritt erhaltenen Kern-Polymerisatemulsion zugegeben und durch Emulsionspolymerisation zu dem Mantelpolymerisat polymerisiert wird, wodurch eine wäßrige Emulsion eines Kern-Mantel-Polymeren erhalten wird, die
- d) gegebenenfalls nach Neutralisation der freien Sulfonsäuregruppen, durch Sprühtrocknung in Pulverform gebracht wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Neutralisation
der freien Sulfonsäuregruppen Basen wie Ammoniak, Triethylamin, Monoet
hanolamin, Dimethylaminoethanol sowie Hydroxide oder Carbonate der Alkali-
oder Erdalkalimetalle verwendet werden.
9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Neutralisation
der freien Sulfonsäuregruppen Calcium- oder Magnesiumhydroxide oder -car
bonate verwendet werden.
10. Verwendung der Kern-Mantel-Polymeren nach Anspruch 1, als Zusatzmittel
zu hydraulischen Bindemitteln.
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