DE2217929B2

DE2217929B2 - Verwendung eines mit Sulfit oder Sulfonsäure modifizierten Melaminharzes als Dispergiermittel für feinteilige, wasserunlösliche Feststoffe

Info

Publication number: DE2217929B2
Application number: DE2217929A
Authority: DE
Inventors: Alois Dr. 8223 Trostberg Aignesberger; Dipl.-Chem. Ulrich 8221 Tacherting Kriele; Horst Dr. 8223 Trostberg Michaud
Original assignee: SKW Trostberg AG
Current assignee: Evonik Operations GmbH
Priority date: 1972-04-13
Filing date: 1972-04-13
Publication date: 1981-04-09
Also published as: US3870671A; DE2217929A1

Description

Die Erfindung betrifft die Verwendung eines mit Sulfit oder Sulfonsäure modifizierten Melaminharzes als Dispergiermittel für feinteüige, wasserunlösliche Feststoffe.

Die Herstellung solcher Kondensationsprodukte wird in der DE-OS 16 71017 beschrieben. Unter den angegebenen Molverhältnissen entstehen mcht-wärmehärtbare, jedoch mit beliebigen Mengen Wasser verdünnbare Harze, deren Molekulargewicht zwischen 5000 und 50 000 liegt

Die nach US-PS 24 07 599 in etwa gleichem Molverhältnis hergestellten und für eine Verwendung in der Textilveredelung empfohlenen Harze sind zwar auch wasserlöslich, aber wärmehärtbar; außerdem besitzen sie, wie sich aus der Viskosität ihrer 50%igen Losung ergibt, ein sehr niedriges Molekulargewicht Ein Molekulargewicht über 5 000 000 zeigen Harze, die nach der Vorschrift der US-PS 27 30516 gewonnen werden und als Verdickungsmittel sowie als Sedimentationsbeschleuniger geeignet sind. Beide Harztypen weisen keine dispergierende Wirkung auf.

Aus der DE-OS 1952 015 sind sulfitmodifizierte Aldehyd-Kondensate des 2,4-piamino-l,3,5-Triazins (Guanamin) bekannt Die verschiedenen, durch Veränderung des Formaldehyd-Bisulfit-Triazin-Verhältnisses ableitbaren Derivate zeigen jedoch lyobipolaren Charakter und eignen sich nur zum Dispergieren hydrophober Pigmente, Fette, etc.

Da die nach DE-OS 16 71 017 hergestellten Harze keine oberflächenaktiven Eigenschaften besitzen, war es überraschend festzustellen, daß sie ausgezeichnete Dispergiermittel für feinteüige, wasserunlösliche Feststoffe sind. Sie besitzen eine große Anwendungsbreite z.B. bei Streichfarben für die Papierindustrie, bei Dispersionsfarben für Fassaden und Innenanstriche, bei Tonschlickern für die Herstellung keramischer Gegenstände, auch bei solchen Tonmineralien, die keine Huminsäuren enthalten und deshalb nur sehr schwierig durch Sodazusatz zu verflüssigen sind.

Eine hervorragende Dispergierwirkung wird bei der Verflüssigung hoher Feststoffgehalte in sehr wenig Flüssigkeit erreicht; auch bei der Naßvermahlung von Feststoffen ist die Verwendung der Harze vorteilhaft, da sie zur Verminderung der Mahldauer und des Energieaufwands führen und mit Schaumbildung nicht zu rechnen ist.

Die Dispergierwirkung besteht in einer Entflockung von Teilchenagglomeraten, wobei infolge Oberflächenadsorption durch Erhöhung des negativen Zetapotenlials eine Stabilisierung der Suspension eintritt. Gemessen WIf d die Dispergjerwirkwng durch Vergleich der Viskpsit&teji der h,ergesteliten Suspensionen, durch Bestimmung der IVfaWejnheit mit dem Grrod,ometer (nach Hegrn&iw) oder durch Ermittlung der Sediment«-

tionsgeschwinijigkeit.

Ihre WirMarokeit entfalten die als Dispergiermittel verwendeten sulfit- und sutfon^äuremodifizierten Melaminharze im schwachsauren, neutralen und alkalischen Gebiet, am ausgeprägtesten im pH-Bereich über pH 6,5, Da die sulfit- oder sulfonsäuremodifiziertea Harze zunächst unter natronalkalischen, danach unter schwefelsauren Bedingungen kondensiert und schließlich wieder durch Natronlauge schwach alkalisch gestellt werden, enthalten sie Anteile an Natriumsulfat Entfernt

is man den Gehalt an Natriumsulfat z. B. durch Dialyse, so wird die dispergierende Wirkung der Harze noch verstärkt

Zur Lösung spezieller Dispergierproblemo'kann sich der Ersatz des, Natriumions z. B.^;/durch Kalium oder

Ammonium, Magnesium, Calcium oder Barium als

zweckmäßig erweisen. Auch Kationen, die sich von organischen Basen wie z.B. Pyridin, Morpholin oder

Triäthanolamin ableiten, besitzen Interesse. Eine Besonderheit weisen die · durch Sulfit oder

Sulfonsäure modifizierten Melaminharze schließlich noch deshalb auf, weil sie ihre Dispergierwirkung auch dort behalten, wo infolge hoher Härtegehalte des verwendeten Wassers selbst bis zu 40° dH, gewisse elektrolytempfindliche Pigmente, wie z.B. Anatas, normalerweise zum Ausflocken neigen.

In Fällen, bei denen die Netzwirkung der Harze unzureichend ist, kann diese durch Zusatz entsprechender handelsüblicher nkhtionogener oberflächenaktiver Mittel wie z.B. Derivaten des Polyäthylenglykols verbessert werden.

Nachfolgend wird die Dispergierwirkung der Harze an einigen Beispielen erläutert:

Beispiel 1

100 Gew.-Teile eines Flugstaubes, wie er bei der Herstellung von Ferrosilicium anfällt und im wesentlichen dadurch gekennzeichnet ist, daß er Über 90 Gew.-% hochdisperse Kieselsäure mit einer nach Sub-Sieve-Sizer ermittelten Oberfläche von 2OmVg und eine Korngröße von 93%<10μιη sowie eine mittlere Korngröße zwischen 0,2 und 0,5 μιη aufweist, werden mit 100 Gew.-Teilen Wasser der deutschen Härte 13^° angeteigt Der hierbei gebildeten krümeli-

gen Masse werden steigende Mengen des als Harz (A) in der DE-OS 16 71017 bezeichneten Lösung zugesetzt Bereits bei einem Zusatz von 0,5% Wirkstoff wird eine breiige Masse gebildet, die sich bei weiterer Zugabe zunehmend verflüssigt Die bestmögliche Verflüssigung

wird bei einer Zugabe von 23% Festharz, auf Suspension bezogen, mit 117- 10- * Pas erhalten.

Beispiel 2

100 Gew.-Teile der in Beispiel 1 genannten wäßrigen Harzlösung werden in einer für Laborzwecke gebräuchlichen Dialysierapparatur 20 Std. in fließefiderii Leitungswasser dialysiert. Die dialysewirksame Fläche beträgt 100 cm². Nach Abbruch der Dialyse ist der Neutralsalzgehalt t\x 98% vom ursprünglichen Gehalt entfernt, während der Gehalt des Kondensationsproduktes nur 1% weniger als der ursprüngliche Gehalt beträgt. Man erhält eine Lösung mit 9,5% Kondensationsprodukt.

a) 60 Gew.-Tejje eines China'Clay, wie er üblicherweise ζμτ Papierschere! eingesetzt wird, d
jnjt4O GewrTTeflejrWilSSfsJ! pit 135"4H 9fl

' - nicht ineßbiir, Jtyich;%ga)je^öjril% qjs
t»onsprod\jjct,g?i?»$P Beispiel 1 (entsprechend von 10 Gewr-Teflen der ?p%igen wlßrigen Lösung) wirderoTopscjjlicJieFVoriSl . 10^' Pas erhalten,
b) Im Parallelversuch wird die dialysjerte Harzlösung eingesetzt, wobei sich bereits nach 1% Festharzzugabe die Viskosität des Schlickers auf 4,2 · 10-' Pas erniedrjgt

Beispiel 3

100 Gew.-Teüe eines durch Soda nur schwierig zu verflüssigenden Tones werden mit so viel Wasser angerührt, daß sich ein dünnflüssiger Schlicker mit einer Ausflußzeit von 10 DIN-sec(6 mm-Düse) bildet

Der gleiche Versuch wird mit einem Zusatz von 0,2% Natriumcarbonat, auf Kaolin bezogen, sowie mit 0,2% des im Beispiel Verwendeten Kondensationsproduktes (Feststoff) wiederholt Die folgende Tabelle zeigt die jeweils zur Erreichung von lODIN-sec Fluidität erforderliche Wassermenge:

Ionen wird wie folgt verfahren;

Je IQ Gew.-Teile des Anftt8$-Pigm^ents werden in 100 Gew,-Teilen_ Wasser von O⁹ dW bzw, in solchen von 40° dH und einem pH-Wert von 4^ dispergiert,
h 5 Parallel hierzu werden zwei Dispergierupgen mit dem diftlysierten Kondensationsprodukt des Beispiels 2 ausgeführt und 2 VoL-Teile der 10%igen Lösung, entsprechend 2% Wirkstoff auf Pigment, bezogen, zugegeben. ·

Die Dispergierwirkung wird durch Bestimmung des Schwebevermögens nach Einfüllen von je 100 g der Suspension- ,in Standzylindern ermittelt Das nach 2stündiger Standzeit bei Raumtemperatur (25° C) in den oberen 10 ml in Schwebe ^gehaltene Pigment in % auf eingewogenes Pigment ergibt die prozentuale Dispergierwirkung.
Folgende Werte werden erbalten;

Prozentuales Dispergiervermögen

0-dH 40° dH

Ohne
Zusatz

Zusatz Zusatz

von von

Natrium- Harz
carbonat

Kaolin (g)	100	100	100
Natriumcarbonat (*»u)	—	0,2	—
Kondensations		; -	0,2
produkt (%)
Wasser (ml)	250	2if	150

Die verflüssigende Wirkung als Dispergiereffekt zeigt sich deutlich in der Einsparung von 40% Wasser, während die üblicherweise als Verflüssigungsmittel verwendete Soda den Wasserbedarf um 16% vermindert

Beispiel 4

Ein an sich in weichem Wasser gut dispergierbares Titandioxidpigment (Anatas) neigt in hartem Wasser zur Flockung. Zum Nachweis der Wirksamkeit des Dispergiermittels gegenüber den wasserhärtebildenden Ohne Zusatz
Mit Zusatz

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Das Beispiel läßt erkennen, daß auch elektrolytempfindliche Pigmente ausreichend durch das genannte Kondensationsprodukt dispergiert werden können.

Beispiel 5

100 Gew.-Teile der nach Beispiel. 2 erhaltenen ca. 10%igen, wäßrigen, dialysierten Harzlösung werden am schwachsauren Kationenaustauscher in die freie Sulfonsäure umgewandelt Die erhaltene Lösung vom pH 3 wird auf einen Gehalt von 28,8% eingeengt und bis zum Erreichen eines pH 7,5 mit Triäthanolamin versetzt

Es werden 10 Gew.-Teile Flammruß in einer Reibschale mit 5 Gew.-Teilen Wasser zu einer pastösen Masse verrieben. Der Vermahlungsgrad ergab sich mit

■»ο dem Grindometer gemessen zu 0—INS (Hegmann), was einer Korngröße von 90—100 μπι entspricht Nach Zugabe von 0,1 Gew.-Teilen der Lösung des 2,2',2"-Tnhydroxy-triäthylammoniumsulfonates tritt beim Verreiben augenblicklich Verflüssigung ein und der Vermahlungsgrad ergibt einen Hegmannwert von 8NS, entsprechend einer Korngröße < 1 μΐη.

Claims

Patentansprüche:

1, Verwendung eines mit Sulfit oder Sulfonsäure modifizierten Melaminharze!! als Dispergiermittel für feinteilige, wasserunlösliche Feststoffe in schwach saurer, neufcaler und alkalischer wäßriger Lösung.

Z Verwendung nach Anspruch 1, wobei die Dispergierung in wäßrigen Lösungen mit Härtegehalten von 0 bis 40° dH erfolgt

3. Verwendung nach den Ansprüchen 1 und 2, wobei das Melaroinharz in Kombination mit einem nichtionogenen Netzmittel eingesetzt wird.