DE202016006882U1

DE202016006882U1 - Verfilmbare Dispersionen mit tert-Butyl(meth)acrylat

Info

Publication number: DE202016006882U1
Application number: DE202016006882.3U
Authority: DE
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 2016-11-10
Filing date: 2016-11-10
Publication date: 2016-11-23
Anticipated expiration: 2026-11-11
Also published as: DE202017000703U1; DE202017000702U1

Abstract

Verfilmbare Dispersion enthaltend a) Polymere aus a1) 1 bis 100 Gew.-% tert-Butyl(meth)acrylat, a2) 0 bis 99 Gew.-% mit diesem copolymerisierbaren Monomer oder Monomeren und a3) 0 bis 20 Gew.-% mit diesem copolymerisierbaren weiterem Monomer oder weiteren Monomeren, wobei die Summe aus a1), a2) und a3) 100 Gew.-% ergibt.

Description

Die Erfindung betrifft verfilmbare Dispersionen enthaltend Polymere (Homo- bzw. Copolymere) a) aus a1) tert-Butyl(meth)acrylat, also tert-Butylacrylat und/oder tert-Butylmethacrylat, a2) ggf. mit diesem copolymerisierbaren Monomer oder Monomeren und a3) ggf. mit diesem copolymerisierbaren weiterem Monomer oder weiteren Monomeren.
Verfilmbare Dispersionen, insbesondere für Anstriche, Binder, Lacke, Klebstoffe, Druckfarben, Drucktinten sowie für Beschichtungen in der Bauindustrie, Elektronik, in der Automobilindustrie und im industriellen Bereich, enthaltend Polymere auf der Basis von (Meth)acrylsäure-Monomeren, sind bekannt. Dennoch besteht weiterhin ein Bedarf an alternativen verfilmbaren Dispersionen mit niedriger Mindestfilmbildungstemperatur, sehr guter Haftung auf Oberflächen, sehr guten mechanischen Eigenschaften und Verarbeitungseigenschaften und sehr guter Benetzbarkeit von Oberflächen, insbesondere von Oberflächen im Bereich der Baustoffe, beispielsweise Gebäudefassaden oder Mauerwerk, sowie aus Kunststoff, beispielsweise aus Polyethylen, Polypropylen und Polyethylenterephthalat, aus Glas oder aus Papier, für eine Vielzahl von unterschiedlichsten Anwendungsgebieten.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind verfilmbare Dispersionen, insbesondere für Anstriche, Binder, Lacke, Klebstoffe, Druckfarben, Drucktinten, z. B. für Beschichtungen für Gebäude, elektronische Bauteile und im Automobilbau, enthaltend Polymere a) aus

a1) 1 bis 100 Gew.-% tert-Butyl(meth)acrylat (TB(M)A),
a2) 0 bis 99 Gew.-% mit diesem (also TB(M)A)) copolymerisierbaren Monomer oder mit diesem copolymerisierbaren Monomeren und
a3) 0 bis 20 Gew.-% mit diesem (also TB(M)A)) copolymerisierbaren weiterem Monomer oder mit diesem copolymerisierbaren weiteren Monomeren, wobei die Summe aus a1), a2) und a3) 100 Gew.-% ergibt.

Das Polymer der verfilmbaren Dispersionen enthält dabei mindestens 1 Gew.-% und höchstens 100 Gew.-%, bevorzugt höchstens 80 Gew.-%, an tert-Butyl(meth)acrylat.
tert-Butyl(meth)acrylat weist die folgende Formel auf:
Es kann nach bekannten Verfahren, z. B. durch Umsetzung von Isobuten mit Acrylsäure und/oder Methacrylsäure oder durch Umsetzung von tert-Butanol mit Acrylsäurechlorid und/oder Methacrylsäurechlorid unter Einsatz einer Base wie z. B. Pyridin, hergestellt werden; ist also ein Acrylat (R = H) bzw. Methacrylat (R = CH₃) von tert-Butanol; siehe z. B. WO 2016/156410 A1 (BASF SE), WO 2002/10110 A2 (BASF AG) bzw. J. Heyboer und A. J. Staverman, Recueil des traveaux chimiques des Pays-Bas, Band 69, Seite 787ff. (1950).
Die erfindungsgemäßen verfilmbaren Dispersionen zeichnen sich durch eine niedrige Mindestfilmbildungstemperatur, sehr gute Haftung auf Oberflächen, und eine sehr gute Benetzbarkeit von Oberflächen, insbesondere von Oberflächen im Bereich der Baustoffe, beispielsweise Gebäudefassaden oder Mauerwerk, sowie aus Kunststoff, beispielsweise aus Polyethylen, Polypropylen oder Polyethylenterephthalat, aus Glas oder aus Papier aus. Der Gehalt an tert-Butyl(meth)acrylat in den verfilmbaren Dispersionen führt zu einer verstärkten Absenkung der Mindestfilmbildungstemperatur (gegenüber der Glastemperatur), nach der Verfilmung zu einer verbesserten mechanischen Stabilität, einer verbesserten Witterungsbeständigkeit, einer verbesserten Hydrolysebeständigkeit und einer erhöhten Hydrophobie. Die Absenkung der Mindestfilmbildungstemperatur ist also mit tert-Butyl(meth)acrylat-Polymerdispersionen ohne weitere Additive möglich. Somit kann auf den Zusatz von potentiell volatilen organischen Komponenten zum Teil bzw. komplett verzichtet werden.
Die in den verfilmbaren Dispersionen enthaltenen Polymere a) enthalten a1) 1 bis 100 Gew.-%, bevorzugt 5 bis 80 Gew.-%, besonders bevorzugt 10 bis 70 Gew.-% und insbesondere 15 bis 60 Gew.-%, tert-Butyl(meth)acrylat, a2) 0 bis 99 Gew.-%, bevorzugt 19,9 bis 94,9 Gew.-%, besonders bevorzugt 29,9 bis 89,9 Gew.-% und insbesondere 39,8 bis 84,8 Gew.-%, Monomer/e und a3) 0 bis 20 Gew.-%, bevorzugt 0,1 bis 20 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,1 bis 10 Gew.-% und insbesondere 0,2 bis 5 Gew.-%, weitere/s Monomer/e, wobei die Summe aus a1), a2) und a3) 100 Gew.-% ergibt.
Die Monomere a2), mit denen tert-Butyl(meth)acrylat copolymerisiert werden kann, sind insbesondere ausgewählt aus sonstigen C₁- bis C₂₀-Alkyl(meth)acrylaten, Vinylestern von bis zu 20 C-Atome enthaltenden Carbonsäuren, Vinylaromaten mit bis zu 20 C-Atomen, ethylenisch ungesättigten Nitrilen, Vinylhalogeniden, Vinylethern von 1 bis 10 C-Atome enthaltenden Alkoholen, aliphatischen Kohlenwasserstoffen mit 2 bis 8 C-Atomen und ein oder zwei Doppelbindungen oder Mischungen dieser Monomeren. Zu nennen sind z. B. (Meth)acrylsäurealkylester mit einem C₁-C₁₀-Alkylrest, wie Methylmethacrylat, Methylacrylat, n-Butylacrylat, Isobutylacrylat, Ethylacrylat und 2-Ethylhexylacrylat. Insbesondere sind auch Mischungen der (Meth)acrylsäurealkylester geeignet. Vinylester von Carbonsäuren mit 1 bis 20 C-Atomen sind z. B. Vinyllaurat, Vinylstearat, Vinylpropionat, Versaticsäurevinylester und Vinylacetat. Als vinylaromatische Verbindungen kommen Vinyltoluol, a- und p-Methylstyrol, a-Butyl-styrol, 4-n-Butylstyrol, 4-n-Decylstyrol und vorzugsweise Styrol in Betracht. Beispiele für Nitrile sind Acrylnitril und Methacrylnitril. Die Vinylhalogenide sind mit Chlor, Fluor oder Brom substituierte ethylenisch ungesättigte Verbindungen, bevorzugt Vinylchlorid und Vinylidenchlorid. Als Vinylether zu nennen sind z. B. Vinylmethylether oder Vinylisobutylether. Bevorzugt werden Vinylether von 1 bis 4 C-Atome enthaltenden Alkoholen. Als Kohlenwasserstoffe mit 2 bis 8 C-Atomen und ein oder zwei olefinischen Doppelbindungen seien Ethylen, Propylen, Butadien, Isopren und Chloropren genannt. Als Hauptmonomere bevorzugt sind insbesondere C₁- bis C₈-Alkylacrylate, C₁- bis C₈-Alkylmethacrylate, Vinylaromaten, insbesondere Styrol, und deren Mischungen. Ganz besonders bevorzugt sind Methylacrylat, Methylmethacrylat, Ethylacrylat, n-Butylacrylat, n-Hexylacrylat, Octylacrylat und 2-Ethylhexylacrylat, Styrol sowie Mischungen dieser Monomere. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Copolymer um ein Polyacrylat. Unter Polyacrylat soll ein Copolymer verstanden werden, welches insgesamt zu mindestens 50 Gew.-%, vorzugsweise zu mindestens 70 Gew.-%, aus C₁- bis C₂₀-Alkyl(meth)acrylaten aufgebaut ist; der Gehalt des tert-Butyl(meth)acrylats im Polymer beträgt dabei mindestens 1 Gew.-% (diese Gewichtsangaben sind auf das Copolymer bezogen). Das/Die Monome/re a2) kann/können in Mengen bis 99 Gew.-% in den Polymeren a) enthalten sein.
Als weitere Monomere a3), mit denen tert-Butyl(meth)acrylat copolymerisiert werden kann, kommen neben den vorstehenden Monomeren a2) folgende Monomere in Betracht: Monomere mit Hydroxygruppen, insbesondere Hydroxyalkyl(meth)acrylate, (Meth)acrylamid, Glycidyl(meth)acrylat oder (Meth)acrylnitril; genannt seien auch vernetzende Monomere mit mindestens zwei reaktiven Gruppen, vorzugsweise ethylenisch ungesättigten, polymerisierbaren Gruppen, z. B. Allyl(meth)acrylat, Diacrylate, wie Butandioldiacrylat. Insbesondere erwähnt seien Monomere mit Säuregruppen oder Säureanhydridgruppen (kurz Säure-Monomere), z. B. Monomere mit Carbonsäure, Sulfonsäure oder Phosphonsäuregruppen. Bevorzugt sind Carbonsäuregruppen oder deren Anhydride. Genannt seien z. B. Acrylsäure, Methacrylsäure, Itaconsäure, Maleinsäure, Maleinsäureanhydrid oder Fumarsäure. Insbesondere erwähnt seien ferner (Meth)acrylat-Monomere mit Carbamat-Funktionen, z. B. Carbamatpropylacrylat, Carbamatpropylmethacrylat, Carbamatethylacrylat und Carbamatethylmethacrylat. Die weiteren Monomere a3) können in Mengen von im Allgemeinen 0 bis 20 Gew.-%, bevorzugt von 0,1 bis 20 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,1 bis 10 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt 0,2 bis 5 Gew.-%, im Polymer a) enthalten sein.
Die Glasübergangstemperatur des Polymers a) bzw. des aus der Monomermischung durch Polymerisation entstandenen Polymers a) beträgt vorzugsweise –90 bis 200°C, besonders bevorzugt –30 bis 150°C. Die Glasübergangstemperatur lässt sich durch Differential Scanning Calorimetrie (s. z. B. ASTM 3418/82, sog. ”midpoint temperature”) bestimmen.
Bevorzugt weisen die erfindungsgemäß verwendeten Polymere a) ein gewichtsmittleres Molekulargewicht Mw im Bereich von etwa 1000 bis 2000000, bevorzugt 1500 bis 1000000 und insbesondere 2000 bis 500000 auf. Die Molmassenbestimmung kann dabei durch Gelpermeationschromatographie mit einem Standard, wie Polymethylmethacrylat, erfolgen.
Die Herstellung der Polymere erfolgt vorzugsweise durch Emulsionspolymerisation oder Suspensionspolymerisation oder Miniemulsionspolymerisation oder Kombinationen davon. Hierbei werden ethylenisch ungesättigte Verbindungen (Monomere) in einem flüssigen Medium, wie insb. Wasser, polymerisiert, wobei ionische und/oder nichtionische Emulgatoren und/oder Schutzkolloide bzw. Stabilisatoren als grenzflächenaktive Verbindungen zur Stabilisierung der Monomertröpfchen bzw. Mizellen und der später aus den Monomeren gebildeten Polymerteilchen verwendet werden. Bei der Emulsionspolymerisation können Phasentransferhilfsmittel mitverwendet werden.
Die erfindungsgemäßen verfilmbaren Dispersionen enthalten vorzugsweise ein Lösungsmittel b), wie insbesondere Wasser. Das Lösungsmittel stellt das Polymerisationsmedium dar. Der Gehalt an Lösungsmittel, insb. Wasser, in den erfindungsgemäßen verfilmbaren Dispersionen enthaltend Polymere a) aus tert-Butyl(meth)acrylat a1) und ggf. damit copolymerisierbaren Monomer/en a2) und ggf. damit copolymerisierbaren weiteren/m Monomer/e a3), liegt im Allgemeinen bei bis zu 85 Gew.-%, besonders bei bis zu 80 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Dispersion. Bevorzugt liegt der Gehalt an Lösungsmittel bei mindestens 30 Gew.-%, besonders bevorzugt bei mindestens 40 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der verfilmbaren Dispersion.
Die erfindungsgemäßen verfilmbaren Dispersionen können neben den Polymeren a) als weitere Bestandteile c) bis zu 35 Gew.-%, besonders 1 bis 30 Gew.-%, ein oder mehrere Additive, wie Detergenzien, Stabilisatoren, Benetzungsmittel, Rheologiemodifizierer, Füllstoffe, Pigmente, Farbstoffe, Fungizide, Dispergierhilfsmittel, Gleitmittel, Adhäsionspromotoren, UV-Absorber, Extender und/oder Lichtstabilisatoren, enthalten. Die Auswahl geeigneter Verbindungen ist dem Fachmann bekannt.
Gegenstand der Erfindung sind also auch verfilmbare Dispersionen enthaltend

a) 15 bis 70 Gew.-%, besonders 19 bis 59 Gew.-%, Polymere a),
b) 30 bis 85 Gew.-%, besonders 40 bis 80 Gew.-%, Lösungsmittel und
c) 0 bis 35 Gew.-%, besonders 1 bis 30 Gew.-%, Additiv/e, wobei die Summe aus a), b) und c) 100 Gew.-% ergibt.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch die Verwendung der verfilmbaren Dispersionen zur Herstellung von Anstrichen, Bindern, Lacken, Klebstoffen, Druckfarben und Drucktinten.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist weiterhin die Verwendung der verfilmbaren Dispersionen in Beschichtungen in der Bauindustrie, z. B. für Gebäude, Elektronik, z. B. für elektronische Bauteile, in der Automobilindustrie, z. B. für Automobile.
Die Aufbringung der erfindungsgemäßen verfilmbaren Dispersionen auf eine Oberfläche erfolgt nach dem Fachmann bekannten Methoden, beispielsweise durch Aufsprühen, Tauchen oder Streichen.
Die erfindungsgemäßen verfilmbaren Dispersionen zeichnen sich aus durch eine niedrige Mindestfilmbildungstemperatur, hohe Hydrolysestabilität, eine sehr gute Haftung auf Oberflächen, und eine sehr gute Benetzbarkeit von Oberflächen, insbesondere Oberflächen im Bereich der Baustoffe, beispielsweise Gebäudefassaden und Mauerwerk, sowie aus Kunststoff, beispielsweise aus Polyethylen, Polypropylen oder Polyethylenterephthalat, aus Glas oder aus Papier.
Für viele Anwendungen ist die Reduzierung der Mindestfilmbildungstemperatur von Bedeutung. Durch die Verwendung der erfinderischen verfilmbaren Dispersionen kann die Mindestfilmbildungstemperatur bei gleicher Glasübergangstemperatur um 3 bis 10°C reduziert werden. Somit kann auf den Zusatz von potentiell volatilen organischen Komponenten zum Teil bzw. komplett verzichtet werden.
Die erfindungsgemäßen verfilmbaren Dispersionen zeichnen sich ferner nach der Verfilmung durch eine gute mechanische Stabilität, eine sehr gute Witterungsbeständigkeit und eine erhöhte Hydrophobie aus.
Die erfindungsgemäßen verfilmbaren Dispersionen können auf alle Arten von festen Oberflächen aufgebracht werden, insbesondere auf Oberflächen im Bereich der Baustoffe, Oberflächen aus Kunststoff aus Glas oder aus Papier. Die Oberflächen können dabei sowohl hart als auch flexibel sein.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2016/156410 A1 [0006]
WO 2002/10110 A2 [0006]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

J. Heyboer und A. J. Staverman, Recueil des traveaux chimiques des Pays-Bas, Band 69, Seite 787ff. (1950) [0006]
ASTM 3418/82 [0011]

Claims

Verfilmbare Dispersion enthaltend a) Polymere aus a1) 1 bis 100 Gew.-% tert-Butyl(meth)acrylat, a2) 0 bis 99 Gew.-% mit diesem copolymerisierbaren Monomer oder Monomeren und a3) 0 bis 20 Gew.-% mit diesem copolymerisierbaren weiterem Monomer oder weiteren Monomeren, wobei die Summe aus a1), a2) und a3) 100 Gew.-% ergibt.
Verfilmbare Dispersion nach Anspruch 1 enthaltend a) Polymere aus a1) 5 bis 80 Gew.-% tert-Butyl(meth)acrylat, a2) 19,9 bis 94,9 Gew.-% mit diesem copolymerisierbaren Monomer oder Monomeren und a3) 0,1 bis 20 Gew.-% mit diesem copolymerisierbaren weiterem Monomer oder weiteren Monomeren, wobei die Summe aus a1,) a2) und a3) 100 Gew.-% ergibt.
Verfilmbare Dispersion nach Anspruch 1 enthaltend a) Polymere aus a1) 10 bis 70 Gew.-% tert-Butyl(meth)acrylat, a2) 29,9 bis 89,9 Gew.-% mit diesem copolymerisierbaren Monomer oder Monomeren und a3) 0,1 bis 10 Gew.-% mit diesem copolymerisierbaren weiterem Monomer oder weiteren Monomeren, wobei die Summe aus a1), a2) und a3) 100 Gew.-% ergibt.
Verfilmbare Dispersion nach Anspruch 1 enthaltend a) Polymere aus a1) 15 bis 60 Gew.-% tert-Butyl(meth)acrylat, a2) 39,8 bis 84,8 Gew.-% mit diesem copolymerisierbaren Monomer oder Monomeren und a3) 0,2 bis 5 Gew.-% mit diesem copolymerisierbaren weiterem Monomer oder weiteren Monomeren, wobei die Summe aus a1), a2) und a3) 100 Gew.-% ergibt.
Verfilmbare Dispersion nach einem der Ansprüche 1 bis 4 enthaltend a) 15 bis 70 Gew.-% Polymere gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, b) 30 bis 85 Gew.-% Lösungsmittel und c) 0 bis 35 Gew.-% Additiv/e, wobei die Summe aus a), b) und c) 100 Gew.-% ergibt.
Verfilmbare Dispersion nach einem der Ansprüche 1 bis 5 enthaltend a) 19 bis 59 Gew.-% Polymere gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, b) 40 bis 80 Gew.-% Lösungsmittel, c) 1 bis 30 Gew.-% Additiv/e, wobei die Summe aus a), b) und c) 100 Gew.-% ergibt.
Verfilmbare Dispersion nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, wobei es sich bei dem Lösungsmittel b) um Wasser handelt.
Verfilmbare Dispersion nach einem der drei vorhergehenden Ansprüche, wobei es sich bei dem oder den Additiv/en c) um Detergenzien, Stabilisatoren, Benetzungsmittel, Rheologiemodifizierer, Füllstoffe, Pigmente, Farbstoffe, Fungizide, Dispergierhilfsmittel, Gleitmittel, Adhäsionspromotoren, UV-Absorber, Extender und/oder Lichtstabilisatoren handelt.
Verwendung einer verfilmbaren Dispersion nach einem der Ansprüche 1 bis 8 zur Herstellung von Anstrichen, Bindern, Lacken, Klebstoffen, Druckfarben und Drucktinten.