DE2754733B2 - Verfahren zur Herstellung eines in Wasser dispergierbaren filmbildenden Materials - Google Patents
Verfahren zur Herstellung eines in Wasser dispergierbaren filmbildenden MaterialsInfo
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Description
Ri O
I Il
X-C
R3
N-R2-N-R4
CH-
20
25
30
enthält, worin
oder eine organische Gruppe mit 1 bis 8 3S
Kohlenstoffatomen bedeutet,
R2 und R* die gleich oder verschiedenen sein
können, eine organische Gruppe mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen bedeuten,
sehe Gruppe mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen bedeutet,
bedeutet, und wenn X eine Bindung bedeutet, das an Ri gebundene Kohlenstoffatom
und das benachbarte Kohlenstoffatom, an das Wasserstoff gebunden ist, einen Teil der Hauptkette bilden
können und
yö einen Säurerest darstellt Μ
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Butadienpolymerisat oder -mischpolymerisat
weiterhin nicht mehr als 0,2 Mol, je 100 g des Polymeren, einer Gruppe der Formel
R1 O
X-C C
X-C C
55
60
N-R5-OH
— CH-C
Il
ο
ο
enthält, worin Ri und X wie in Anspruch 1 definiert
b5 sind und Rs eine organische Gruppe mit 1 bis 20
Kohlenstoffatomen bedeutet
3. Verwendung des nach den Ansprüchen 1 und 2 erhaltenen filmbildenden Materials in wäßrigen
Anstrichmitteln.
Die Erfindung betrifft die Herstellung eines in Wasser dispergierbaren filmbildenden Materials, das aus einer
Emulsion mit einer feinen Teilchengröße besteht abgeleitet von einem Butadienpolymerisat oder -mischpolymerisat
mit einem niedrigen Polymerisationsgrad.
Anstriche auf Wasserbasis werden in Typen einer wäßrigen Lösung und Emulsion eingeteilt Da diese
Anstriche Wasser als Verdünnungsmittel verwenden, besitzen sie den Vorteil, daß sie Keine Toxizität und
keine Entflammbarkeit aufweisen und billiger sind als Anstriche auf der Grundlage von organischen Lösungsmitteln.
Herkömmliche Anstriche vom Typ einer wäßrigen Lösung, die Harze mit hohen Molekulargewichten
enthalten, sind für praktische Zwecke aufgrund ihrer hohen Viskosität nicht verwendbar. Demgemäß können
lediglich Harze mit relativ niedrigem Molekulargewicht verwendet werden und somit besitzen Oberzugsfilme,
bzw. überzogene Filme, die aus derartigen Anstrichen vom Typ einer wäßrigen Lösung, die Harze mit
niedrigem Molekulargewicht enthalten, hergestellt sind, eine geringe Härte, schlechte physikalische und
chemische Eigenschaften hinsichtlich Wasserbeständigkeit und chemischer Beständigkeit
Demgemäß finden Anstriche vm Typ einer wäßrigen Lösung nur begrenzt Anwendung und es wurden bisher
keine Anstriche auf Wasserbasis entwickelt, die durch übliche Überzugsmethoden, wie Sprühen, zum Überziehen
verwendet werden können und Überzugsfilme mit überlegenen Eigenschaften durch Härtung bei Raumtemperatur
ergeben.
Andererseits besitzen Anstriche auf Wasserbasis vom Emulsionstyp den Vorteil, daß Harze mit hohem
Molekulargewicht verwendet werden können. Solche Anstriche können aufgrund ihrer niedrigen Viskosität in
hohen Konzentrationen verwendet werden. Da jedoch oberflächenaktive Mittel bei der Herstellung der
Emulsion verwendet werden, besitzen sie den Nachteil, daß· Überzugsfilme eine geringe Wasserbeständigkeit
und geringen Glanz aufweisen.
Ziel der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur Herstellung eines neuen in Wasser dispergierbaren
filmbildenden Materials zu schaffen, das gute Trocknungseigenschaften bei Raumtemperatur besitzt und
Überzugsfilme mit hohem Glanz und überlegenen Eigenschaften ergibt
Das obige Ziel der Erfindung wird durch ein Verfahren zur Herstellung eines filmbildenden Materials
erreicht, bei dem man ein Monomeres mit einer radikal polymerisierbaren äthylenisch ungesättigten
Gruppe in Anwesenheit eines Radik&linitiators mit einem Butadienpolymerisat oder -mischpolymerisat, das
nicht mehr als 50 Gewichtsprozent einer Mischpolymerisatkomponente enthält, mit einem zahlenmittleren
Molekulargewicht von 500 bis 5000.oder einer Mischung
derselben pfropfpolymerisiert, das dadurch gekennzeichnet
ist, daß man die Pfropfpolymerisation in wäßriger Lösung oder wäßriger Dispersion in Gegenwart
eines Butadienpolymerisats oder -mischpolymerisats durchführt, das 0,05 bis 03 Mol, je 100 g des
Polymeren, einer basischen Gruppe der allgemeinen Formel
denen sauren Gruppe, wobei die saure Gruppe durch die Formel
R1
XC
X-C
Il
R3
N-R2-N-R4
CH-C
Il
ο
ο
10
(ΙΠ)
— CH-C
II.
ο
ο
„θ oder
15
20
enthält, worin Ri ein Wasserstoffatom, ein Halogenatom
oder eine organische Gruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen bedeutet, R2 und Rs, die gleich oder
verschieden sind, eine organische Gruppe mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen bedeuten, Rt ein Wasserstoffatom
oder eine organische Gruppe mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen bedeutet, X ein Wasserstoffatom oder eine
Bindung darstellt und wenn X eine Bindung bedeutet, das an Ri gebundene Kohlenstoffatom und das
benachbarte Kohlenstoffatom, an das Wasserstoff gebunden ist, einen Teil der Hauptkette bilden können
und y9 einen Säurerest darstellt.
Das basische Gruppen enthaltende niedrige Butadienpolymerisat oder -mischpolymerisat kann ferner
nicht mehr als 0,2 Mol, je 100 g des Polymeren, einer
Gruppe der Formel
R, O
X-C C
N-R5-OH
(Π)
— CH-C
40
45
50
enthalten, worin Ri und X wie vorstehend definiert sind
und Rs eine organische Gruppe mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen bedeutet.
Das basische Gruppen enthaltende niedrige Butadienpolymerisat
oder -mischpolymerisat, das bei der Erfindung verwendet wird, ist in der DE-OS 26 16 591
beschrieben. Diese Verbindung kann hergestellt werden, indem man (A) ein organisches Polymerisat
(Dicarbonsäure-modifiziertes Butadienpolymerisat oder -mischpolymerisat), bestehend aus (a) einem
niedrigen Butadienpolymerisat mit einem Molekulargewicht von 300 bis 10 000, einem niedrigen Butadienmischpolymerisat,
das nicht mehr als 50 Gewichtsprozent einer Mischpolymerisatkomponente enthält, oder b5
einer Mischung derselben und (b) einer an dieses niedrige Butadienpolymerisat und/oder Mischpolymerisat
über eine Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindung gebun-Ri O
I Il
XC-C-O-R6
— CH-C —OH
— CH-C —OH
Il
ο
ο
ausgedrückt werden kann, worin Ri und X wie
vorstehend definiert sind und Re ein Wasserstoffatom oder eine organische Gruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen
bedeutet,
und in einer Menge von 0,05 bis 0,7 Mol je 100 g des Harzes enthalten ist, mit (B) einer Diaminverbindung
der aligemeinen Formel
H2N-R2-N
(V)
R4
worin R2 und R3, die gleich oder verschieden sein
können, und eine organische Gruppe mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen bedeuten und R4 ein Wasserstoffatom
oder eine organische Gruppe mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen darstellt, umsetzt, um ein die
basische Gruppe und eine ungesättigte Gruppe enthaltendes harzartiges Material zu bilden, und dann
die basische Gruppe mit einer Säure neutralisiert
Die obige Reaktion kann in Anwesenheit eines wäßrigen Mediums oder eines organischen flüssigen
Mediums durchgeführt werden.
Bei der Herstellung des harzartigen Materials gemäß Formel (II) kann eine alkoholische Aminverbindung der
allgemeinen Formel
H2N-R5-OH
(VI)
worin R5 eine organische Gruppe mit 1 bis 20
Kohlenstoffatomen bedeutet, zusammen mit der Diaminverbindung der Formel (V) verwendet werden.
Das niedrige Butadienpolymerisat oder -mischpolymerisat, das bei der Erfindung verwendet wird, besitzt
ein zahlenmittleres Molekulargewicht von 500 bis 5000 und ist bei Raumtemperatur flüssig oder halbfest. Das
niedrige Mischpolymerisat enthält bis zu 50 Gewichtsprozent einer Mischpolymerisatkomponente. Beispiele
für verwendbare Mischpolymerisatkomponenten sind konjugierte Diolefine, wie Isopren, 2,3-Dimethylbutadien
und Piperylen und äthylenische Unsättigungen enthaltende Monomere, insbesondere aliphatische oder
aromatische Monomere, wie Isobutylen, Diisobutylen, Styrol, Λ-Methylstyrol, Vinyltoluol und Divinylbenzol.
Es-kann auch eine Mischung des niedrigen Butadienpolymerisats
und des niedrigen Butadienmischpolymerisats, das eine derartige Mischpolymerisatkomponente
enthält, bei der Erfindung verwendet werden.
Das Polymerisat oder Mischpolymerisat mit niedrigem Polymerisationsgrad kann nach bekannten Methoden
gebildet werden. Eine typische Methode umfaßt die anionische Polymerisation von Butadien mit oder ohne
einem Mischpolymerisat in einer Menge von nicht mehcals 50 Molprozent bei 0 bis 100°C in Anwesenheit einer
Alkalimetall- oder organischen Alkalimetallverbindung ■als Katalysator und führt gewöhnlich zu einem
Polymerisat, das ca. 25 bis 80 Gew.-% einer 1,2-Doppelbindung
und ca. 20 bis 75 Gew.-% einer 1,4-Doppelbindung
enthält Zur Kontrolle des Molekulargewichts und um ein niedriges Polymerisat mit heller Farbe mit
reduziertem Gelgehalt zu erhalten, ist es zweckmäßig, ein Kettenübertragungspolymerisationsverfahren anzuwenden,
wobei man eine organische Alkalimetallverbindung, wie Benzylnatrium, als Katalysator und eine eine
Alkylarylgruppe enthaltende Verbindung, wie Toluol, als Kettenübertragungsmittel verwendet, was gewöhnlich
ein Polymeres mit ca. 5 bis ca. 75% einer 1 ^-Doppelbindung und ca. 20 bis 40% einer 1,4-Doppelbindung
ergibt (US-PS 37 89 090), oder man verwendet eine »Lebendpolymerisationsmethode«, die in einem
Tetrahydrofuranlösungsmittel durchgeführt wird, wobei man eine mehrkernige aromatische Verbindung, wie
Napth'alin, als Aktivator und ein Alkalimetall, wie Natrium, als Katalysator verwendet, wobei man
gewöhnlich ein Polymeres erhält, das ca. 90 Gew.-% einer 1,2-Doppelbindung ca. 10 Gew.-% einer 1,4-Doppelbindung
enthält (japanische Patentpublikationen Nr. 17485/67 und 27432/68); oder man verwendet ein
Verfahren, bei dem ein aromatischer Kohlenwasserstoff, wie Toluol oder Xylol, als Lösungsmittel und eine
Dispersion eines Metalls, wie Natrium, in einem organischen Lösungsmittel als Katalysator verwendet
werden und das Molekulargewicht des Polymeren durch Zugabe eines Äthers, wie Dioxan, kontrolliert wird
(diese Methode ergibt gewöhnlich ein Polymerisat, das ca. 90% einer 1,2-Doppelbindung und ca. 10% einer
1,4-Doppelbindung enthält) (japanische Patentpublikationen Nr. 7446/57,1245/58 und 10188/59).
Mit Hilfe der vorstehend beschriebenen Polymerisationsmethoden können ein niedriges Polymeres oder
niedrige Mischpolymerisate, die einen überwiegenden Anteil an einer 1 ^-Doppelbindung oder sowohl eine
1,2-DoppelÖindung als auch eine 1,<!-Doppelbindung
enthalten, gewonnen werden. Diejenigen, bei denen zumindest 40% der Doppelbindungen der Butadieneinheit
eine 1 ^-Doppelbindung sind, werden bevorzugt.
Es ist möglich, teilweise oxidierte Produkte zu
verwenden, indem man Luft in das erhaltene niedrige Butadienpolymerisat oder -mischpolymerisat in Anwesenheit
eines Trockners, wie eines Metallnaphthenats, einbltst
Weiterhin können durch Zugabe einer Sauerstoff enthaltenden Verbindung, wie Kohlendioxid, Wasser,
Alkohole oder organische Säuren, zu der Reaktionsmischung vor dem Abbrechen der Polymerisation bei der
vorgenannten Herstellung der niedrigen Polymerisate oder Mischpolymerisate Polymerisate oder Mischpolymerisate
erhalten werden, die eine funktionell Gruppe, wie eine Hydroxyl- oder Carboxylgruppe,
enthalten, die an den Enden der Polymeren-Kette eingeführt ist. Diese Polymerisate oder Mischpolymerisate
können verwendet werden.
Das verwendete niedrige Butadienpolymerisat oder die verwendeten niedrigen Butadienmischpolymerisate
besitzen ein Molekulargewicht von 500 bis 5000, und der Gehalt der Mischpolymerisatkomponente in dem
niedrigen Mischpolymerisat beträgt vorzugsweise 5 bis 30 Gewichtsprozent, insbesondere 10 bis 25 Gewichtsprozent.
Die Einführung von sauren Gruppen kann durchgeführt werden, indem man eine herkömmliche Methode
ίο verwendet, die die Zugabe von Maleinsäure, Maleinsäureanhydrid
Citraconsäure, Citraconsäureanhydrid etc. bei einer Temperatur von ca. 100 bis 300" C umfaßt
(japanische Patentpublikation Nr. 11195/71). Es kann
auch vorzugsweise eine Methode verwendet werden, bei der eine Gelierung verhindert wird, indem man die
Umsetzung in Anwesenheit von Phenylendiamin, Pyrogallol oder Naphthol durchführt (DE-OS
23 62 534).
Die Menge der sauren Gruppe der Formel Hi oder IV beträgt 0,05 bis 0,7 Mol, vorzugsweise 0,075 bis 0,150
Mol je 100 g des Harzes. 1st die Menge der sauren Gruppe geringer als 0,05 Mol je 100 g Harz, so wird
durch Umsetzung des Polymerisats (A) mit der Diaminverbindung (B) mit oder ohne der Alkohclaminverbindung
(VI) und Neutralisation des erhaltenen Harzes mit einer Säure ein Produkt erhalten, das eine
geringe Wasserlöslichkeit besitzt Ist die Menge der sauren Gruppe größer als 0,5 Mol so besitzt das
erhaltene neutralisierte Harz eine zu hohe Wasserlöslichkeit und daher weisen Überzugsfilme, die hieraus
hergestellt sind, eine geringe Wasserbeständigkeit auf.
Beispiele für die Diaminverbindung der Formel V sind 1,1-Dimethyläthylendiamin,
1,1 -Diäthyläthylendiamin,
1,1-Dimethylpropylendiamin,
1,1 -Diäthylpropylendiamin,
1,1 -Dibutylpropylendiamin,
1 -Methylnthylendiamin,
1 -Äthyläthylendiamin,
1-Methylpropylendiamin,
1 -Äthylpropylendiamin,
1-Hydroxyäthyläthylendiamin und
1 -Hydroxyäthylpropylendiamin.
Mischungen dieser Amine können auch verwendet werden.
Beispiele für die Diaminverbindung der Formel V sind 1,1-Dimethyläthylendiamin,
1,1 -Diäthyläthylendiamin,
1,1-Dimethylpropylendiamin,
1,1 -Diäthylpropylendiamin,
1,1 -Dibutylpropylendiamin,
1 -Methylnthylendiamin,
1 -Äthyläthylendiamin,
1-Methylpropylendiamin,
1 -Äthylpropylendiamin,
1-Hydroxyäthyläthylendiamin und
1 -Hydroxyäthylpropylendiamin.
Mischungen dieser Amine können auch verwendet werden.
Beispiele für das primäre Amin der Formel VI sind Monoäthanolamin, Monopropanolamin, Monomethanolamin
und MonobutEüoistnün.'
Das saure Gruppen enthaltende organische Polymerisat (A) wird mit der Diaminverbind (B) der Formel V mit
oder ohne der Alkoholaminverbindung der Formel Vl umgesetzt. Diese Umsetzung ist eine Imidisierungsreaktion
zwischen der sauren Gruppe und der primären Aminogruppe.
Die Diaminverbindung und die Alkoholaminverbindung können gleichzeitig oder getrennt mit der
Komponente (A) umgesetzt werden. Die Gesamtmenge der Diaminverbindung und der etwaigea Alkoholaminverbindung
ist vorzugsweise im Hinblick auf die saure Gruppe der Komponente (A) äquimolar. Es ist auch
möglich, die Amlnverblndung im Oberschuß zu verwenden und den Überschuß nach der Umsetzung
abzudestillieren. Das Verhältnis zwischen der Diaminverbindung und der Alkoholaminverbindung kann
innerhalb eines breiten Bereichs variiert werden. Die Menge der Diaminverbindung beträgt gewöhnlich 0,05
bis 0,5, vorzugsweise 0,1 bis 0,25 Mol je 100 g des Harzes. Die Menee der Alkoholaminverbiridune beträft
gewöhnlich nicht mehr als 0,2 Mol, vorzugsweise 0,01 bis 0,1 Mol je 100 g des Harzes.
Die Imidisierungsreaktion zwischen dem Polymerisat mit der an dieses über eine Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindung
gebundenen sauren Gruppe (Komponente A) und der Diaminverbindung der Formel (V) und/oder der
Alkoholaminverbindung der Formel VI wird bei einer Temperatur von 50 bis 300° C, vorzugsweise 100 bis
2000C durchgeführt. Da die Umsetzung eine irreversible Reaktion ist, ist es nicht speziell erforderlich, das
gebildete Wasser aus dem Reaktionssystem abzudestillieren.
Die Imidisierungsreaktion kann in Anwesenheit oder Abwesenheit eines Lösungsmitteis durchgeführt werden.
Diese Umsetzung ergibt ein Harz mit einer Amidogruppe und einer sekundären oder einer tertiären
Aminogruppe mit einer Seitenkette der folgenden Formel
R1 O
X-C
N-R2-N
w ri I
R3
K.4
(VD)
thyläther, Diäthylenglykoldimethyläther, Diacetonalko· hol oder 4-Methoxy-4-methyl-pentanon-(2) zu verwenden,
um die Wasserlöslichmachung zu erleichtern, die Stabilität der wäßrigen Lösung zu erhöhen, die
Fließfähigkeit des Harzes zu verbessern und die Glattheit des erhaltenen Filmüberzugs zu verbessern.
Um das Harz in dem obigen Medium zu lösen oder zu dispergieren, sind sämtliche Mittel für die Mischung von
filmbildenden Bestandteilen mit einem üblicherweise bei der Herstellung von Anstrichen verwendeten Medium
geeignet. Dies kann beispielsweise bewirkt werden, indem man einen herkömmlichen Typ eines mit
ungesättigte Gruppe enthaltende Monomere, das bei der Erfindung verwendet wird, enthält gewöhnlich 1 bis
24 Kohlenstoffatome und besitzt einen Q-Wert von zumindest ca. 0,1. Der Q-Wert, der im allgemeinen die
Radikalpolymerisierbarkeit eines eine Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung
enthaltenden Monomeren kennzeichnet, wird in der in japanischer Sprache erschienenen Publikation »Journal of the Society of
Organic Synthetic Chemistry«, Band 28, Nr. 12, 1970, Seite 1188 beschrieben.
Beispiele des Monomeren sind Verbindungen der
Beispiele des Monomeren sind Verbindungen der
25
Formel CH2=C-COOR;
30
und ggf. einer | Seitenkette der | N-R6 | — C | Forme |
Ri | O | O | ||
X —( | -C V |
|||
-OH | ||||
-CH- | ||||
worin Ri', ein Wasserstoffatom oder eine Methylgruppe
bedeutet und R2' eine organische Gruppe mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen bedeutet,
wie Methyl(meth)acrylat, Butyl(meth)acry!at, Methoxybutyl(meth)acrylat,
Diäthylaminoäthyl(meth)acrylat, Äthylenglykoldi(meth) acj-ylat und Styrol oder Styrolde-(VIII)
rivate der allgemeinen Formel
CH==CH
Die Wasserlöslichmachung des erhaltenen Harzes wird durch Neutralisation desselben mit 0,2 bis 2,0 Mol,
vorzugsweise 0,5 bis 1,0 Mol, je Mol der Gruppe der Formel (VII), einer Mineralsäure, wie Salzsäure oder
Schwefelsäure, oder einer wasserlöslichen organischen Säure, wie Ameisensäure, Essigsäure oder Propionsäure,
bewirkt.
Diese Wasserlöslichmachung ergibt eine Gruppe der Formel
Ri
X—-C-
X—-C-
Il
c
c
55
N-R2-N-R4 OX)
— CH-C H
Il
ο
ο
Bei der Wasserlöslichmachung des Harzes gemäß der •Erfindung ist es bevorzugt, 10 bis 100 g, je 100 g Harz,
eines organischen Lösungsmittels, das in Wasser löslich ist und das Harz lösen kann, wie Äthylcellösolve,
Propylcellosolve, Butylcellosolve, Äthylenglykoldime-(R3),
worin η eine ganze Zahl von 1 bis 4 bedeutet, R3' ein
Wasserstoffatom, eine Alkylgruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen, eine Vinylgruppe oder ein Halogenatom
bedeutet, wie «-Methylstyrol, Vinyltoluol oder
Divinylbenzol. Zwei oder mehrere dieser Monomeren können als Mischung verwendet werden. ·
Die Menge des vorstehend erläuterten radikal polymerisierbaren äthylenisch ungesättigten Monomeren
beträgt vorzugsweise 20 bis 500 Gew.-Teile, insbesondere 80 bis 200 Gew.-Teile je 100 Gew.-Teile
des basische Gruppen enthaltenden Butadienpolymerisats oder -mischpolymerisats.
Vorteilhafterweise wird die Polymerisation in Anwesenheit eines organischen oder anorganischen Radikalinitiators
bei einer Reaktionstemperatur von 20 bis 200° C, vorzugsweise 60 bis 1000C, durchgeführt Das
radikal polymerisierbare Monomere kann der wäßrigen Lösung vom Auslaß zugegeben werden, oder tropfenweise
während der Reaktion zugegeben werden.
Beispiele .für Radikalinitiatoren sind organische Initiatoren, wie Benzoylperoxid, Cumolhydroperoxid,
Azo-bis-isobutyronitril und Di-tert-butylperoxid, und
anorganische Initiatoren, wie Ammoniumpersulfat, Kaliumpersulfat und Natriumpersulfat.
Auf diese Weise kann eine wäßrige Emulsion mit Teilchen mit einer sehr feinen Teilchengröße von
beispielsweise weniger als 1 Mikron erhalten werden. Diese Emulsion besitzt ohne die Notwendigkeit eines
oberflächenaktiven Mittels eine gute Lagerungsstabilität Da das Polymerisat dieser Emulsion mit Sauerstoff
an Luft gehärtet wird, um einen unlöslichen, unschmelzbaren Überzugsfilm zu ergeben, kann es ein Träger sein,
der Merkmale besitzt, die in herkömmlichen Anstrichen auf Wasserbasis nicht vorhanden waren. Wird die
Emulsion als ein an der Luft trocknender Anstrich auf Wasserbasis verwendet, so besitzt sie gute Trocknungseigenschaften und ergibt einen Überzugsfilm, der Glanz
und überlegene Härte. Adhäsion und Wasserbeständigkeit besitzt Der Überzugsfilm besitzt auch eine
Korrosionsbeständigkeit, da das Harz im allgemeinen alkalisch ist
Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung. ' Die Anteile an 1,2- und 1,^Doppelbindungen, die in
dem Polybutadien enthalten sind, und die Wasserbeständigkeit und« Korrosionsbeständigkeit der Überzugsfilme,
die in den folgenden Beispielen gezeigt werden, wurden nach den folgenden Methoden gemessen:
1.) Anteil der Doppelbindungen
Gemessen gemäß der Morero-Methode unter Verwendung eines Infrarotspektrums [»Kobunshi«, Band
13, Seite 252, 1964]. Nach dieser Methode beträgt die Gesamtheit der beiden Doppelbindungstypen nicht
notwendigerweise 100%.
2.) Wasserbeständigkeit "
Eine Probe wurde in reines Wasser von 400C gemäß
JIS K-5400 eingetaucht und die Zeit (Tage) bestimmt, bis ein anormaler Zustand, wie beispielsweise eine Blasenbildung,
auftrat.
3.) Korrosionsbeständigkeit
Gemäß JIS K-5400 wurde eine 5%ige wäßrige Natriumchloridlösung auf einen Überzugsfilm gesprüht,
der einen Schnitt enthielt, und nach 300 Stdn. wurde die max. Rostbreite gemessen, die sich von dem Schnitteil
her entwickelt hat
a) Man beschickte einen 30-1-Autoklav mit 1 Mol
Benz>lnatrium, 4 Mol Toluol und 151 η-Hexan in
einem Stickstoffstrom. Nach Einstellung der Temperatur des Autoklaveninneren auf 30° C führte
man in den Autoklav im Verlauf von 2 Stdn. 101 Butadien ein, wobei man die Temperatur weiterhin
bei 30° C hielt Dann fügte man 200 ml Methanol zu, um die Polymerisation abzubrechen. Man fügte
1 kg Terraalba zu, rührte die Mischung kräftig und filtrierte ab, um eine alkalifreie klare Polymerenlösung
zu erhalten. Das nicht umgesetzte Butadien, Toluol und η-Hexan wurden aus der Polymerenlösung
abdestilliert und ergaben ein Polybutadien mit einer Jodzahl von 450, einem 1,2-Bindungsgehalt
von 68% und einem zahlenmittleren Molekulargewicht von 2000.
b) Man beschickte einen 2-1-Autoklav mit 1000 g
dieses Polybutadiene, 150 g Maleinsäureanhydrid, 300 g Xylol und 2 g Antigen 3C und man setzte
diese in einem Stickstoffstrom bei 190°C während 8
40
45 Stdn. um. Man destillierte das nicht umgesetzte Maleinsäureanhydrid und Xylol unter vermindertem
Druck, um maleinisiertes flüssiges Polybutadien mit einer Säurezahl von 70 zu ergeben.
c) Man beschickte einen 2-1-Trennkolben mit 1000 g
des maleinisierten Polybutadiens, 200 g Butylcellosolve,
91,3 g 1,1-Dimeihylpropylendiamin und
21,8 g Monoäthanolamin und erhitzte diese 5 Stdn. auf 140cC, um eine Butylcellosolvelösung von
Polybutadien mit einer tertiären Aminogruppe und einer Hydroxylgruppe zu ergeben. Die Lösung
besaß eine Feststoffkonzentration von 83,0 Gew.-%. Zu 120,5 g der Lösung fügte man 25 g
Essigsäure und man fügte reines Wasser zu, um eine wäßrige Lösung mit einer Feststoffkonzentration
von 20 Gew.-% herzustellen. Diese wäßrige Lösung war klar und stabil mit einer sehr niedrigen
Viskosität.
d) Die wäßrige Lösung wurde gleichmäßig unter Rühren mit 2 g Kobaltnaphthenat und 1 g tert-Butylhydroperoxid
gemischt Man fügte 200 g Methylmethacrylat zu und erhitzte unter Rühren die Mischung auf 80° C, worauf eine Wärmebildung
beobachtet wurde. Man kühlte die Mischung auf Raumtemperatur ab und bestimmte den Gehalt an
nicht flüchtigen Bestandteilen zu 42,9%. Es wurde somit bestätigt, daß die Reaktion bis zu einem
Ausmaß von fast 100% vorangeschritten war. Das erhaltene Produkt war eine Emulsion von sehr
feinen Teilchen.
e) Man fügte entionisiertes Wasser zu der Emulsion, um deren Gehalt an nicht flüchtigen Bestandteilen
auf 36% einzustellen. Dann mischte man 100 g der Emulsion mit 29 g Titandioxid und dispergierte sie
gleichmäßig mit einem Hochgeschwindigkeitsrotationsmischer.
Der erhaltene Anstrich wurde in einer Dicke von 24 Mikron auf einer Platte aus Schmiedeeisen unter
Verwendung eines 120,2 μηι Applikators aufgetragen.
Der Überzugsfilm härtete vollständig in ca. 1 Std. bei Raumtemperatur aus.
Eine Woche danach wurden die Eigenschaften des Überzugsfilms gemessen. Er erwiee sich als ein
Überzugsfilm mit einer Bleistifthärte HB, einer Du Pont-Kerbschlagzähigkeit von 50 cm, einem Erichsen-Wert
von 7 mm, einer Wasserbeständigkeit von 5 Tagen, einer annehmbaren Alkalibeständigkeit nach
Eintauchen in wäßrige NaOH während 5 Stdn. und einem guten Glanz.
a) Man ersetzte die Luft in einem 35-1-AutokIav aus
rostfreiem Stahl, der mit einem Rührer ausgestattet war, durch Stickstoff und fügte 8,1 kg Butadien, 161
Toluol, 152 g Dioxan und 200 g einer Natriumdispersion zu. Man setzte diese während 2 Stdn. bei
80° C um. Der Katalysator wurde mit Wasser zerstört und die Reaktionsmischung mit Salzsäure
neutralisiert Man entfernte gebildetes NaQ aus dem Reaktionsprodukt durch V/aschen mit Wasser
und destillierte Toluol unter vermindertem Druck ab. Auf diese Weise erhielt man ein Polybutadien in
einer Ausbeute von 86% bezogen auf das eingesetzte Monomere. Das erhaltene Polybuta-
dien besaß ein zahlenmittleres Molekulargewicht von 820, eine Jodzahl von 420, einen Vinylgruppengehalt
von 55%, einen trans-Gruppengehalt von 17%, einen cis-Gruppengehalt von 15% und eine
Viskosität von 7 Poise (bei 25° C).
b) Man beschickte einen 6-1-Autoklav mit 2 kg des
Polybutadiens, 1 kg Xylol und 330 g Maleinsäureanhydrid und setzte diese 5 Stdn. bei 2000C um.
Man destillierte Xylol und nicht umgesetztes Maleinsäureanhydrid unter vermindertem Druck ι ο
ab, um ein maleinisiertes Polybutadien mit einer Säurezahl von 80 zu ergeben.
c) Man beschickte einen 500-ml-Trennkolben mit
Rückflußkühler mit 100 g des maleinisierten Polybutadiens, 93 g 1,1-Diäthylpropylendiamin und
4,3 g Monoäthylamin. Diese rührte man 2 Stdn. bei 150° C, um Polybutadien mit einer tert.-Aminogruppe
und einer Hydroxylgruppe zu synthetisieren. Dann fügte man 20 g Butylcellosolve und 3 g
Mangannaphthenat in Form einer gleichmäßigen Mischung zu. Diese wurde dann neutralisiert uhd
mit einer wäßrigen Essigsäurelösung verdünnt, um eine wäßrige Lösung mit einer niedrigen Viskosität
und einer Feststoffkonzentration von 20% herzustellen. .
d) Zu der wäßrigen Lösung fügte man 0,5 g Ammoniumpersulfat
zu und rührte die Mischung bis sie gleichmäßig wurde. Dann erhöhte man unter fortgesetztem Rühren die Temperatur der Lösung
auf 75° C. Man fügte eine Mischung von 100 g n-Butylmethacrylat und 100 g Styrol tropfenweise
zu der wäßrigen Lösung. Nach der Zugabe wurde die Lösung während ca. 1 Std. gerührt und auf
Raumtemperatur abgekühlt Die erhaltene Emulsion war gleichmäßig und änderte sich nicht einmal
nach Ablauf von 3 Monaten. Die Emulsion besaß einen Gehalt an nicht flüchtigen Bestandteilen von
42,0%.
e) Danach wurden 100 g der Emulsion mit entionisiertem Wasser verdünnt, bis der Gehalt an unlöslichen
Bestandteilen 35% betrug. Man fügte 30 g Titandioxid und 1 g Strontiumchromat zu und knetete 10
Stdn. unter Verwendung einer Kugelmühle mit der Emulsion. Der erhaltene Anstrich wurde in einer
Dicke von 22 Mikron durch Bürstenauftrag aufgebracht Der Oberzugsfilm trocknete in ca. 35
Min. bei Raumtemperatur und besaß einen guten Glanz.
50
a) Man beschickte einen 20-1-Autoklav mit 1,0 Mol
Benzylnatrium, i0 Mol Toluol und 151 Benzol in
einem Stickstoffstrom. Dann stellte man die Temperatur auf 300C ein und beschickte den
Autoklav mit 101 Butadien im Verlauf von 4 Stdn, während man die Temperatur bei 30° C hielt Der
Katalysator wurde mit Wasser zersetzt und der Katalysaytorrückstand durch Waschen mit Wasser
entfernt Danach destillierte man Toluol, Benzol und nicht umgesetztes Butadien ab, um ein
Polybutadien mit einer Jodzahl von 420, einem 1,2-Bindungsgehalt von 58% und einem zahlenmittleren
Molekulargewicht von 1000 zu ergeben.
b) Man beschickte einen 2-1-Autoklav mit 1000 g dieses Polybutadiens, 165 g Maleinsäureanhydrid,
300 g Xylol und 2 g einer Verbindung der Formel
NH
H3C-C —CH3
H
H
und setzte diese 8 Stdn. bei 190° C in einem Stickstoffstrom um. Danach destillierte man Xylol
und nicht umgesetztes Maleinsäureanhydrid unter verminderten! Druck ab, um ein maleinisiertes
Polybutadien mit einer Säurezahl von 80 und einer Viskosität von 1200 Poise (bei 25° C) zu ergeben.
c) Man beschickte einen 2-1-Trennkolben, der mit
einem Rückflußkühler ausgestattet war, mit 100 g des maleinisierten Polybutadiens, 16,6 g 1,1-Diäthyiäthylendiamin
und 20 g Diäthylenglykoldimethyläther und erhitzte diese 2 Stdn. bei 130° C, um
ein Polybutadien mit einer tertiären Aminogruppe und einer Imidogruppe zu ergeben. Es wurde dann
neutralisiert und mit einer wäßrigen Essigsäurelösung verdünnt, um eine wäßrige Lösung mit einem
Feststoffgehalt von 20 Gew.-% herzustellen.
d) Danach mischte man 500 g der wäßrigen Lösung mit 3 g tert-Butylhydroperoxid, 2 g Kobaltnaphthenat,
120 g n-Butylmethacrylat und 40 g Äthylenglykoldimethacrylat und setzte 2 Stdn. bei 90° C
um. Die erhaltene Emulsion besaß einen Gehalt an nicht flüchtigen Bestandteilen von 39,4%.
e) Die Emulsion wurde mit 200 g Titandioxid mit Hilfe eines Homomischers gemischt Der erhaltene
Anstrich wurde in einer Dicke von 25 Mikron auf einer Platte aus Schmiedeeisen, mit Zinkphosphat
mit einem 120,2 μπι Applikator aufgebracht. Der
Überzugsfilm trocknete in ca. 30 Min. Bei Raumtemperatur und besaß überlegenen Glanz.
Eine Woche danach wurden die Eigenschaften des Überzugsfilms gemessen. Es zeigte sich, daß dieser
eine Bleistifthärte H, eine Du Pont-Kerbschlagzähigkeit von mehr als 50 mm, einen Erichsen-Wert
von mehr als 9 mm, eine Wasserbeständigkeit von mehr als 3 Tagen und eine Korrosionsbeständigkeit
von 24 Stdn. besaß.
a) Man stellte eine wäßrige Lösung mit einem Feststoffgehalt von 20% in der gleichen Weise wie
in Beispiel 1, a) bis c) her, mit der Ausnahme, daß man zu handelsüblichen Polybutadien der 1,2-Bindungsgehalt
90%, zahlenmittleres Molekulargewicht 1000) als Ausgangspolybutadien verwendete.
b) Zu 1000 g dieser wäßrigen Lösung fügte man 1 g Kobaltnaphthenat, 1,5 g Kaliumpersulfat 100 g
n-Butylmethacrylat und 50 g Diäthylaminoäthylacrylat und setzte diese unter Rühren der Mischung
derart, daß diese gleichmäßig wurde, 3 Stdn. bei 70° C um. Die erhaltene Emulsion besaß einen
Gehalt an nicht flüchtigen Bestandteilen von 30,2%.
c) Die Emulsion wurde mit 210 g Titandioxid mit Hilfe einer Dreiwalzen-Mühle geknetet Die erhaltene
Mischung wurde auf eine Platte aus Schmiedeeisen unter Verwendung einer Bürste als Überzug
aufgebracht, um einen Überzugsfilm mit einer Dicke von 20 Mikron zu bilden. Der Überzugsfilm
härtete in ca. 1 Std. bei Raumtemperatur vollständig
und besaß überlegenen Glanz.
Claims (1)
1. Verfahren zur Herstellung eines filmbildenden Materials, wobei man ein Monomeres mit einer s
radikal polymerisiuibaren äthylenisch ungesättigten
Gruppe in Anwesenheit eines Radikalinitiators mit einem Butadienpolymeren oder einem Butadienmischpolymerisat,
das nicht mehr als 50 Gewichts.-% einer Mischpolymerisat-Komponente
enthält, mit jeweils einen zahlenmittleren Molekulargewicht von 500 bis 5000 oder einer Mischung
derselben pfropfpolymerisiert, dadurch gekennzeichnet,
daß man die Pfropfpolymerisation in wißriger Lösung oder Dispersion in is
Gegenwart eines Butadienpolymerisats oder -mischpolymerisats durchführt, das 0,05 bis 0,5 Mol, je 100 g
Polymeres oder Copolymeres, einer basischen Gruppe der allgemeinen Formel
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