DE2153282A1 - Weichmacher für Vinylacetat-Polymerisate - Google Patents
Weichmacher für Vinylacetat-PolymerisateInfo
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Description
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BANKHAUS H. AUFHÄUSER
BANKHAUS H. AUFHÄUSER
3-7206/MA 1464- =
CIBA-GEIGT A. G., CH-4-002 Basel / Schweiz
Weichmacher für Vinylacetat-Polymerisate
Die vorliegende Erfindung "betrifft Weichmacher für Vinylacetat-Polymerisate
oder -Mischpolymerisate.
Urfindungegemäß wird eine Zusammensetzling bereitgestellt, die
ein Vinylacetat-Polymerisät oder -Mischpolymerisat und 10 Ms
100 Gew.-% eines Polyesters, der sich von einer zweibasischen Säure oder einem Anhydrid mit 4- bis 10 Kohlenstoffatomen pro
Molekül, einem Mono-, Di- oder PoIy-alkylenglykol mit einem Molekulargewicht
von bis zu 1000 und einem aliphatischen Alkohol, der 2 bis 11 Kohlenstoffatome enthält, ableitet,auf das Gewicht des
Polymerisats bezogen,enthält.Die Polyestermenge beträgt vorzugsweise
40 bis 80 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Polymerisats.
Der Polyester kann durch Umsetzen der Säure oder des Säureanhydrids mit einem Glykol und einem Alkohol hergestellt werden.
Es kann ein Unterschuß oder ein Überschuß des alykols oder des Alkohols angewandt werden. Wenn ein Glykol-UnterschuB verwendet
wird, kann dieser 0 bis 10 Molprozent unterhalb der theoretischen Menge liegen und wenn mit einem Alkohol-Unterschuß gearbeitet
wird, kann dieser 0 bis 50 Molprozent unterhalb.der theoretischen
Menge liegen. Wenn ein Überschuß von dem Glykol und
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BAD ORIGfNAL
BAD ORIGfNAL
dem Alkohol angewandt wird, kann dieser Überschuß 20 Molprozent
über der theoretischen Menge liegen. ./. ■■'--. Vr'
Der Polyester kann ebenfalls durch Umesterung erhalten werden, z.B. durch Erhitzen eines Dialkylesters, einer Dicarbonsäuren U
mit einem Glykol in Gegenwart eines Katalysators. ·. ■ :-■■-..
Der Polyester sollte mit dem Vinylacetat-Polymerisat oder-Mischpolymerisat
verträglich oder im wesentlichen verträglich sein. Das Molekulargewicht des Polyesters kann in geeigneter Weise
250 bis 3OOO, vorzugsweise jedoch 350 bis 15ΟΟ betragen.
Beispiele für Säuren oder Säureanhydride, die mit Vorteil ein-"
gesetzt werden können, sind Bernsteinsäure, Glutarsäure ocJex
Adipinsäure oder Mischungen dieser Säurmoder Phthalsäureanhydrid.
Eine Mischung von Bernsteinsäure, Glutarsäure und Adipinsäure ist besonders bevorzugt und eine Mischung, die geeigneterweise
eingesetzt werden kann, ist eine im Handel erhältliche Mischung, die etwa 21 Gew.-% Bernsteinsäure, 45 Gew.-% Glutarsäure
und 3 4 Gew.-% Adipinsäure enthält.
Das Alkylenglykol ist vorzugsweise ein Äthylenglykol, z.B. ein
Mono-, Di-, Tri- oder Polyäthylenglykol, z.B. Polyäthylenglykol
mit einem mittleren Molekulargewicht von bis zu 500, z.B. 175
bis 225.
Der Alkohol ist vorzugsweise ein Alkohol, der 3 bis 6 Kohlenstoff
atome im Molekül enthält, z.B. η-Butylalkohol oder Isobutylalkohol.
■
Beispiele von Weichmachern, die eingesetzt werden können, sind diejenigen, die sich von den im folgenden angegebenen Materialien
ableiten:
a) 4 Mol Phthalsäureanhydrid, 4,4 Mol n-Butanol und 2,1 Mol
Äthylenglykol.
b) 4 Mol Phthalsäureanhydrid, 4,4 Mol n-Butanol und 2,1 Mol Diäthylenglykol.
c) 4 Mol Phthalsäureanhydrid, 4,4 Mol n-Butanol und 2,1 Mol
20 9819/1086
Triethylene!ykol.
d) 4 Mol Phthalsäureanhydrid, 4,4 Mol ii-Butanol und 2,1 Mol Po-1-yäthylenglykol
Kit einem Molekulargewicht von 200.
e) 4 Mol einer Mischung von Adipinsäure, Glutarsäure und Bernsteinsäure
(mit einer ungefähren Zusammensetzung von 21 Gew.-% Bernsteinsäure, 45 Gew.-% Glutarsäure und 34 Gew.-% Adipinsäure),
3,59 Mol Äthylenglyköl und 1,28 Mol Isobutanol.
f) 4 Mol einer Mischung von Adipinsäure, Glutarsäure und Bernsteinsäure
(mit einer ungefähren Zusammensetzung von 21 Gew,-% Bernsteinsäure, 45 Gew.-% Glutarsäure und 34 Gew.-% Adipinsäure),
3559 Mol' Polyäthylenglykol mit einem Molekülargewicht
von 200 und 1,28 Mol Isobutanol.
g) 4 Mol einet- Mischung von Adipinsäure, Glutarsäure und Bernsteinsäure
(mit einer ungefähren Zusammensetzung von 21 Gew.- % Bernsteinsäure, 45 Gew.-% Glutarsäure und 34 Gew.-% Adipinsäure),
3j 76 Mol -Polyäthylenglykol mit einem Molekulargewicht
200 und 1,24 Mol Isobutanol.
Das Vinylacetatpolymerisat kann durch die Polymerisation von 100 % monomerem Vinylacetat hergestellt werden oder kann durch eine
Polymerisation einer Mischung, die einen Hauptanteil"Vinylacetat
und einen kleineren Anteil von eimern oder mehreren Comonomeren,
wie z.B. einem Maleat, einem Acrylat oder Äthylen, erhalten werden. Ein Beispiel für ein Vinylacetatpolymerisat ist das im Handel
unter dem Namen "Vinamul 9800" erhältliche Polymerisat.
Die vorliegende Erfindung betrifft ebenfalls ein Verfahren zur Herstellung eines weichgemachten Vinylacetatpolymerisats oder
-Mischpolymerisats, das darin besteht, daß man den Weichmacher unter Rühren zu einer Emulsion des. Polymerisats gibt.
Der Weichmacher wird bequemerweise zu einer Emulsion des Polymerisats
gegeben und die Mischung wird heftig unter Anwendung einer Eomogenisiereinrichtung (Silverson homogeniser) gerührt, so
daß man eine freifließende Dispersion erhält.
Vinylacetatpolymerisate, die mit den erf indungsge,mäßen Polyestern
weichgemacht sind, können für Oberflächenüberzüge, schmelzbare
2 0 9 8 19/1086 U ^
Zwischenschichten, Klebstoffe, Bindemittel für Fasern und nichtgewobene
Gewebe, Bindemittel für Glasfasern, Sperrschichten für bitumenhaltige Fußbodenbeläge, für Linoleum und Lederappreturen,
verwendet werden.
Erfindungsgemäß weichgemachte Vinylacetatpolymerisate sind den
Polymerisaten, die mit Di-n-butylphthalat. dem üblicherweise angewandten
Weichmacher für Polyvinylacetat,/überlegen! Z.B. ist
der Verdunstungsverlust wesentlich geringer und es ergibt sich eine Verbesserung der Lösungsmittelextraktionsbeständigkeit.
Die folgenden Beispiele sollen die vorliegende Erfindung weiter erläutern, ohne sie jedoch zu beschränken. Gewichtsteile stehcr.
dabei in der gleichen Beziehung zu Teilen wie Kilogramm zu Litern. Teile und Prozentteile sind auf das Gewicht bezogen.
a) Ein Vierliter-Rundkolben wurde mit einem Rührer, einem Stickstof
feinlaß, einem Thermometer und einem dampferhitzten vertikalen
Kondensor, der mit einem Wasserabscheider oder einem wassergekühlten
Kühler versehen war, bestückt. Die Wärme wurde mit Hilfe eines elektrischen Heizmantels zugeführt.
In den Kolben gab man 592 Teile Phthalsäureanhydrid, 582 Teile
Polyäthylenglykol mit einem Molekulargewicht von 200, 326 Teile n-Butanol, 100 Teile Xylol und 1,3 Teile eines Zinn(ll ^Oxyd-Katalysators.
Der Kolben wurde anfänglich mit. Stickstoff gespült und die anschließende Reaktion wurde unter einem langsamen Stickst
off strom durchgeführt.
Die Reaktionsmasse wurde unter Rühren im Verlaufe von 8 Stunden
auf 2000C erhitzt und dann während weiterer 8 bis 16 Stunden bei
einer Temperatur von etwa 2000C umgesetzt, bis der Säurewert der
Reaktionsmischung weniger als 5 mg Kaliumhydroxyd pro g betrug.
Etwa 72 Teile des bei der Reaktion gebildeten Wassers wurden mit Hilfe des Wasserabscheiders gesammelt.
Die Vorrichtung wurde dann zur Verwendung für eine Vakuumdestil-
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BAD OftlÖfNÄL
lation modifiziert. Der dampferwärmte Kondensor wurde durch einen
Destillationskopf ersetzt, der mit einem Thermometer versehen und mit einem wassergekühlten Kühler verbunden war. Der letztere wurde
mit einem Vakuumanschluß und einem Aufnahmegefäß verbunden.
Das Lösungsmittel wurde zunächst entfernt und das Produkt wurde dann während weiterer 4 Stunden "bei 5 Dun Hg auf 160°C erhitzt.
Die Reaktionsmasse wurde dann abgekühlt, dann wurden 12 Teile Aktivkohle zugesetzt und das Produkt 2 Stunden "bei 900C und 20
mm Hg erwärmt. Das Material wurde schließlich unter Anwendung eines Büchner-Trichters im Vakuum filtriert. Man erhielt 112? Teile
eines klaren flüssigen Produktes mit einem Molekulargewicht von 550. Die Ausbeute betrug 92 % der Theorie. Der Säurewert betrug
0,49 nig Kaliumhydroxyd pro Gramm und der Hydroxylwert betrug
7,0 mg Kaliumhydroxyd pro Gramm. Die Viskosität betrug 7,91 Stokes bei 25°0.
b) 55 Teile des in Beispiel 1 a) hergestellten PoDytsters wurden
langsam zu 100 Teilen einer Polyvinylacetat-Emulsion, die 50 Teile
Polyvinylacetat enthielt, gegeben. Die Emulsion wurde heftig mit Hilfe einer Homogenisiereinrichtung (Silverson homogeniser)
gerührt, bis man eine freifließende Dispersion erhalten hatte, die auf eine saubere Glasplatte gegossen wurde, so daß man «inen
Film mit einer Dicke im nassen Zustand von 0,51 mm (0,020 inches) erhielt. Der gegossene Film wurde nach 24-stündigem Stehenlassen
hinsichtlich der Klarheit bewertet und zeigte sich als gut.
Beispiele 2 bis 4
Die in der Tabelle I angegebenen Polyester wurden im wesentlichen
in gleicher Weise wie in Beispiel 1 a) beschrieben hergestellt und wie in Beispiel 1 b) angegeben zu Polyvinylacetat gegeben.
Die Klarheit des erhaltenen Films war in ,jedem Fall sehr
gut.
2098 19/1086
O CD
Beispiel | Polyester | Säurewert ms/KOH/g |
Hydroxylwert mg/KOH/g |
Molekular gewicht |
Viskosität Stoke/25°C |
2 | Phthalsäureanhydrid (4 Mol) Ithylenglykol (2,1 Mol) n-Butanol (4,4 Mol) |
0,35 | 15 | 350 · | 6,47 |
( 3 | Phthalsäureanhydrid (4 Mol) Diäthylenglykol (2,1 Mol) n-Butanol (4,4 Mol; |
0,1 | vernachlässig- bar |
350 | 8,26 |
4 | Phthalsäureanhydrid (4 Mol) Triäthylenglykol (2,1 Mol) n-Butanol (4,4 Mol) |
0,5 | ti | 580 | 10,15 |
Ol GJ ΓΟ
Beisp.iel5
Lin Polyester wurde aus 4 Mol einer Mischung von Adipinsäure,
Glutarsäure und Bernsteinsäure (ungefähre Zusammensetzung 21 Gew.-% Bernsteinsäure, 45 Gew.-% Glutarsäure und 34 Gew.-% Adipinsäure),
3,59 Mol A'thylenglykol und 1,28 Mol Isobutanol mit einem Molekulargewicht von 770 hergestellt, wobei man einen Polyester
mit einem Säurewert von 8,9 mg Kaliumhydroxyd pro Gramm, einem Hydroxylwert von -6 mg Kaliumhydroxyd pro Gramm und einer
Viskosität von 24,36 Stoke "bei 25°C erhielt. Diesem Material wurde,
wie in Beispiel 1 angegeben, Polyvinylacetat zugesetzt, wobei man eine sehr gute Klarheit erzielte.
Ein Polyester mit einem Molekulargewicht von 1500 wurde aus 4 Mol eiixLr Mischung von Adipinsäure, Glutarsäure und Bernsteinsäure
(mit der ungefähren Zusammensetzung der in Beispiel 5 angegebenen
Mischung), 3*59 Mol Polyäthylenglykol mit einem Molekulargewicht
von 200 und 1,28 Mol Isobutanol hergestellt. Der Säurewert betriig 12,9 mg Kaliumhydroxyd pro Gramm und der Hydro·*·
xylwert war vernachlässigbar. Die Viskosität betrug bei 25°C 1*1,11 Stoko, Dieses Material wurde, wie in Beispiel 1 beschrieben,
zu Polyvinylacetat gegeben und die erhaltene Klarheit war sehr gut.
Beispiele 7 bis 21
Jeder der in der folgenden Tabelle II angegebenen Polyester wurde
aus 4 Mol einer Mischung von Adipinsäure, Glutarsäure und Bernsteinsäure (mit einer ungefähren Zusammensetzung von 21 Gew.-%
Bernsteinsäure, 45 Gew.-% Glutarsäure und 3^ Gew.-% Adipinsäure)
zusammen mit den in der zweiten Spalte der Tabelle angegebenen Molmengen Glykol und Alkohol hergestellt.
Jeder Polyester wurde, wie in Beispiel 1 angegeben, zv. Polyvinylacetat
zugesetzt, wobei sich eine sehr gute Klarheit ergab.
209819/1086 BAD ORIQJNAl.
ro ο co οο
Beispiel | Beaktionsteilnehmer | Säurewert mg/KOH/g |
Hydroxylwert mg/KOH/g |
Viskosität cs/25°C |
Molekularge wicht |
7 | Äthylenglykol (4,1 Mol) Isobutanol (1,16MoI) |
1,1 | rn s: |
1307 | 750 |
8 . | Ithylenglykol (3,84 Mol) Isobutanol (1,22 Mol) |
28 | 2314 | 890 | |
9 | Polyäthylenglykpl 200 (4,1 Mol) Isobutanol (1,16 Mol) |
6,4 | 96 | 629 | 750 |
10 | Polyäthylenglykol 200 (3,76 Mol) Isobutanol (1,24 Mol) |
1,3 | 6d | 1161 | 980 |
11 | Polyäthylenglykol 200 (3,42 Mol) Isobutanol (1,28 Mol) |
2,0 | ■ 32 | 2045 | 1125 |
: ;12 | Polyäthylenglykol 200 (3,13 Mol) Isobutanol (0,58 Mol) |
66,4 | -3,0 | 3291 | 950 |
·13 | Polyäthylenglykol 200 (3,42 Mol) Isobutanol (0,64 Mol) |
38,1 | 2,0 | 5041 | 1200 |
14 | Polyäthylenglykol 200 (3,76 Mol) Isobutanol (0,58 Mol) |
19,6 | 9,0 | 6939 | 1350 |
15 | Polyäthylenglykol 200 (3,93 Mol) Isobutanol (0,58 Mol) |
16,9 | 21 | 5401 | 1230 |
16 | Polyäthylenglykol 200 (4,1 Mol) Isobutanol (0,58 Mol) |
10,8. | 31 | 4430 | 1150 |
17 | Polyäthylenglykol 200 (2,85 Mol) Isobutanol (2,84 Mol) |
8,0 | .. 15 | 412 | 750 |
Ca) N) OO
Tabelle II (Fortsetzung)
ro ο co
Beispiel | Reaktionsteilnehmer | Säurewert mg/KOH/g |
Hydroxylwert mg/KOH/g |
Viskosität cs/25°C |
Molekular gewicht |
18 | 1,2-Propylenglykol (2,85 Mol) Isotmtanol (2,84 Mol) |
1,0 | 18 | 1010 | 645 |
19 | 1,3-Butylenglykol (2,85 Mol) Isobutanol (2,84 Mol) |
5,8 | 15 | 323 | 640 |
20 | 1,2-Propylenglykol (2,85 Mol) Linevol 79* C2,84 Mol) |
0,6 | 25 | 124 | 550 |
21 | Ithylenglykol (3,59 Mol) Linevol 79* (1,28 Mol) |
1,4 | 9,0 | Peststoff P'60-70°0 |
925 |
* Linevol 79 ist ein Produkt der Shell Chemical Company, das im wesentlichen
aus geradkettigen primären Alkoholen mit 7 "bis 9 Kohlenstoffatomen "besteht.
Beispiel 22
Ein Polyester mit einem Molekulargewicht von 1600 wurde aus
1 Mol Dimethylsebacat und 0,75 Mol Polyäthylenglykol mit einem
Molekulargewicht von 400 hergestellt. Die Umesterungsreaktion
wurde durch Erhitzen der Reaktionsteilnehmer in Gegenwart von ' Dibutylzinnoxyd als Katalysator zunächst bei 150 bis 1800C während
3 Stunden und dann während einer Stunde bei 150°C bei einem
Druck von 2 mm Hg durchgeführt. Der Säure wert betrug 2,0 mg Kaliumhydroxyd pro Gramm und der Hydroxylwert betrug 1,0 mg Kaliumhydroxyd
pro Gramm. Die Viskosität ergab sich bei 250C zu
1400 Centistoke. Der Polyester wurde, wie in Beispiel 1 beschrieben, zu Polyvinylacetat gegeben und die Klarheit, die sich dabei
ergab, war sehr gut.
Vergleichsboispiel
Dieses Beispiel zeigt, daß der Verdunstungsverlust aus einer erfindungsgemäß
weichgemachten Polyvinylacetat-Filmzusammensetzung wesentlich geringer ist als der eines weichgemachten Polyvinylacetat-Films,
der entweder Di-n-butylphthalat oder Diisobutylphthalat
als Weichmacher enthält.
Jeder Weichmacher wurde in einem handelsüblichen Polyvinylacetat-Homopolymerisat
(Vinamull 9800) mit Hilfe eines Hochgeschwindig- ψ keitsmischer dispergiert, so daß sich eine Menge von 33 Teilen
des Weichmachers pro 100 Teile des Polymerisats ergab. Aus der weichgemachten Emulsion wurden 0,51 mm (0,020 inches) (naß)
dicke Filme mit Hilfe einer Rakel auf Silikonabziehpapier aufgegossen.
Hach dem Trocknen während 24 Stunden wurden hantelförmige
Streifen aus den Filmen ausgeschnitten, so daß man zusammengesetzte
Polyvinylacetat/Papier-Teststücke erhielt. Diese Materialien wurden gewogen und dann in einen ringförmigen Verdunstun^sofen,durch
den ein konstanter Strom frischer Luft geführt wurde, und der bei 600C gehalten wurde, während 24 Stunden eingebracht.
Verschiedene Proben des Trägerpapiers wurden ebenfalls in den Ofen eingebracht, um den Verdunstungsverlust des Papiers
alleine zu bestimmen. Nach dem Zurückwiegen der abgefüllten Proben erfolgte eine Korrektur mit Hinsicht auf den Verlust des
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Trägerpapiers. Die in der Tabelle III angegebenen -Ergebnisse zeigen den Verdunstungsverlust als Prozentsatz des ursprünglichen
Gewichtes des weichgemachten Films.
Weichmacher - · | Verdunstungsverlust Gew.-% |
Diisobutylphthalat | 17 A |
Di-n-butylphthalat | 13,2 |
Beispiel 1 | 5,2 |
11 2 | Λ,Ο |
"5 | 1,0 . |
11 6 | 1,4 |
7 | 1,6 |
" 8 | 1,5 |
9 | 2,4 |
11 10 | 1,1 |
»ι ΛΛ | 1,0 |
12 | 1,4 |
" 13 | 1,9 |
« 14 | 2,1 |
•ι 15 " | 1,5 |
"16 | • 1,3 |
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Claims (6)
1. Zusammensetzung, dadurch gekennzeichnet, dass sie
ein Vinylacetat-Polymerisat oder -Mischpolymerisat/und 10 "bis
100 Gew.-%, "bezogen auf das Gewicht des Polymerisats, eines
Polyesters, der durch die Reaktion einer zweibasischen Säure
oder eines Anhydrids mit 4- his 10 Kohlenstoffatomen pro Molekül mit einem Mono-, Di- oder PoIy-alkylenglykol mit einem Molekulargewicht von "bis zu 1000 und mit einem aliphatischen Alkohol
mit 2 "bis 11 Kohlenstoffatomen, hergestellt wurde, enthält.
W
2. Zusammensetzung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Polyester ein Molekulargewicht von 350 "bis
1500 aufweist.
3. Zusammensetzung gemäß Anspruch 1 oder.2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Säure, von der sich der Polyester ableitet, eine Mischung von Bernsteinsäure, Glutarsäure oder Adipinsäure
ist.
4. Zusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 1 "bis 3»
dadurch gekennzeichnet, daß das Alkylenglykol, von dem sich der
Polyester ableitet, Polyäthylenglykol mit einem durchschnittli-
I chen Molekulargewicht von 175 bis 225 ist.
5» Zusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Alkohol, von dem sich der Polyester ableitet, η-Butyl alkohol oder I sobutyl alkohol ist.
6. Zusammensetzung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge, in der der Polyester vorhanden ist, 40 bis 80 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht
des Vinylacetatpolymerisats, beträgt. ■
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