DE3530907C2 - - Google Patents
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- C09D127/02—Coating compositions based on homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Coating compositions based on derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
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Description
Die Erfindung betrifft ein neues härtbares Copolymeres
von Chlortrifluorethylen, einem Fettsäureester und einem
hydroxylhaltigen Allylether sowie die Verwendung der Copolymere
in flüssigen Überzugsmassen.
Polymere von einigen Fluorverbindungen ergaben synthetische
Harze mit guten mechanischen Eigenschaften, und sie weisen
hinsichtlich der Hitzebeständigkeit, der chemischen Beständigkeit
und der Wetterfestigkeit überlegene Eigenschaften
auf. Auf einem Gebiet der breiten Anwendungsmöglichkeiten
für fluorhaltige Polymere oder Fluorharze wurden fortschreitende
Entwicklungen bei der Anwendung der Fluorharze
als Anstrichmittelträger im Hinblick der Ausnutzung
ihrer ausgezeichneten chemischen Beständigkeit und Wetterfestigkeit
zur Herstellung von wartungsfreien Überzügen gemacht.
Für diesen Anwendungszweck haben beispielsweise
Polytetrafluorethylen, Polychlortrifluorethylen und
Copolymere von Vinylidenfluorid Interesse gefunden, und
es wurde die Modifizierung von konventionellen Anstrichmitteln
auf Kunstharzbasis durch Zugabe eines bestimmten
Fluorharzes entwickelt.
Zu Beginn der Entwicklung waren Anstriche auf Fluorharzbasis
fast immer auf Pulverlacke und Dispersionen in Wasser
oder organischen Flüssigkeiten beschränkt, wobei diese
Anstrichmittel bzw. Farben eine Endeinbrennbehandlung bei
hoher Temperatur erfordern, welches Fachkönnen voraussetzt
und nur von Fachleuten durchgeführt werden sollte. Um die
praktischen Anwendbarkeiten von Anstrichmitteln auf Fluorharzbasis
auszudehnen, wurde in neuerer Zeit die Aufmerksamkeit
auf Anstrichmittel auf Fluorharzbasis vom "mit Lösungsmittel
verdünnten Typ" gelenkt, welche keine Endeinbrennbehandlung
erfordern und daher in einfacher Weise an
Ort und Stelle der mechanischen Herstellung oder im Bausektor
eingesetzt werden können.
Zur Gewinnung von Fluorharzen, welche in praktikablen,
organischen Lösungsmitteln löslich und als Träger in
mit Lösungsmittel verdünnten Anstrichmitteln brauchbar
sind, ist es üblicherweise erforderlich, die Kristallinität
der fluorhaltigen Polymere durch bestimmte Maßnahmen
wie durch Copolymerisation, um hierdurch eine innere
Weichmachung zu erreichen, zu reduzieren. Weiterhin
müssen einige Probleme bei der Herstellung eines praxisbezogenen
Anstrichmittels unter Verwendung eines Fluorharzes,
welches löslich gemacht wird, gelöst werden.
Beispielhafte Probleme liegen in der Beibehaltung eines
gewünschten Ausmaßes der Steifigkeit oder des Schermoduls
in dem löslichen Fluorharz, in der Steuerung des Molekulargewichtes
des Fluorharzes im Hinblick auf eine gewünschte
Einstellung der Viskosität des Anstrichmittels und der
Auswahl und Steuerung der Art und Menge der funktionellen
Gruppen, welche in das lösliche Fluorharz eingeführt
werden müssen, um einen härtbaren und auf diese Weise erneut
aufschichtbaren Anstrich zu erhalten. Die Kosten der
Herstellung müssen ebenfalls in Betracht gezogen werden.
Für alle diese Probleme ist es nicht immer einfach, ausgewogene
Lösungen zu erreichen.
In der GB-PS 8 88 014 und in J. Polymer Science,
11, No. 5, (1953) S. 455, ist angegeben, daß ein Copolymeres
aus Chlortrifluorethylen mit einem Fettsäurevinylester
eine hohe Transparenz oder Durchsichtigkeit über
einen breiten Wellenlängenbereich zeigt, hohe Zugfestigkeit
und ausgezeichnete Schlagzähigkeit besitzt und relativ
leicht in organischen Lösungsmitteln durch mäßiges Erwärmen
gelöst werden kann. Falls eine Lösung eines solchen
Copolymeren als Anstrichmittel oder Überzugsmasse verwendet
wird, ist die Herstellung eines harten, transparenten und
glänzenden Überzugsfilmes möglich. Diese Lösung kann, da
das Copolymere nicht härtbar ist, jedoch nicht erneut aufgeschichtet
werden.
Aus der JP-A 59-1 02 962 sind Copolymere, die für Anstriche
vom Lösungstyp geeignet sind, beschrieben, welche neben
einem Vinylester einer Monocarbonsäure wahlweise ein vinylartiges
Monomeres mit einer funktionellen Gruppe und weiterhin
noch ein hiervon verschiedenes vinylartiges Monomeres,
das mit dem anderen Monomeren copolymerisierbar ist, umfassen.
Als Beispiele sind Allylglycidylether aufgeführt. Demgegenüber
wird gemäß der Erfindung jedoch ein Monomeres in
Form eines hydroxylhaltigen Allylethers eingesetzt, wodurch
eine bessere Wetterfestigkeit und bessere Löslichkeiten in
verschiedenen organischen Lösungsmitteln erreicht werden.
Aus der DE-OS 33 03 472 sind carboxylhaltige Fluorpolymere
zur Verwendung in Anstrichmitteln bekannt, bei denen jedoch
Vinylether, u. a. Hydroxyvinylether, deren Hydroxylgruppen
jedoch wenigstens teilweise verestert sind, eingesetzt werden.
Aus der DE-OS 17 45 280 ist eine Beschichtungsmasse bekannt,
bei welcher ein Copolymeres eines Fluorethylens und
eines Allylalkohols Verwendung finden. Weiterhin zeigt die
GB-PS 5 96 943 Copolymere aus CTFE und einem Vinylester, das
zu einem fluorhaltigen Polyvinylalkohol hydrolysiert werden
kann. Die US-PS 26 00 683 zeigt ein Copolymeres aus CTFE,
Vinylacetat und Vinylalkohol. Diese Patentschriften zeigen
teilweise Copolymere, welche Hydroxylgruppen als funktionelle
Gruppen enthalten. In Hochmolekularbericht 1962, Ref.
H 5251/62 ist die Verwendung von Allylethern und Allylglycidylethern
in Comonomeren angegeben.
Diese Patentschriften zeigen jedoch nicht die Verwendung von
hydroxylhaltigen Allylethern mit der Struktur (II), wie sie
gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung
von neuen, härtbaren, fluorhaltigen Copolymeren sowie die
Bereitstellung einer flüssigen Überzugsmasse, welche eine
Lösung eines solchen härtbaren, fluorhaltigen Copolymeren
enthält und bei der praktischen Anwendung leicht zu handhaben
ist und erneut aufgeschichtet werden kann bzw. zur
Wiederbelegung verwendet werden kann.
Es wurde nun gefunden, daß ein hydroxylhaltiger Allylether
leicht mit Chlortrifluorethylen und einem Fettsäureester
unter Bildung eines ternären Copolymeren, welches geeignete
funktionelle Gruppen aufweist, copolymerisiert werden
kann und daß ein solches Copolymeres unter Verwendung
eines geeigneten Härters ausgehärtet werden kann. Dies war
nicht zu erwarten und überraschend, da von hydroxylhaltigen
Allylethern angenommen wurde, daß sie keine radikalische
Copolymerisation mit den bei üblichen Polymeren verwendeten
Monomeren eingehen.
Die Lösung der zuvor genannten Aufgabe besteht daher in dem
neuen Copolymeren, welches durch Copolymerisation von Chlortrifluorethylen
und einem Fettsäureester zusammen mit einem
weiteren Monomeren, welches geeignete funktionelle Gruppen
an das Copolymere liefert, erhalten wurde.
Das erfindungsgemäße, härtbare Copolymere ist dadurch gekennzeichnet,
daß es aus folgenden Struktureinheiten besteht:
25 bis 75 mol-% an ersten, sich wiederholenden Einheiten des
Chlortrifluorethylens;
10 bis 70 mol-% an zweiten, sich wiederholenden Einheiten eines Fettsäureesters der folgenden allgemeinen Formel (I)
10 bis 70 mol-% an zweiten, sich wiederholenden Einheiten eines Fettsäureesters der folgenden allgemeinen Formel (I)
worin R ein Wasserstoffatom oder einen Methylrest darstellt
und R′ einen Alkylrest mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen
bedeutet; und
3 bis 40 mol-% an dritten, sich wiederholenden Einheiten, die von einem durch die eines hydroxylhaltigen Allylethers der folgenden allgemeinen Formel (II)
3 bis 40 mol-% an dritten, sich wiederholenden Einheiten, die von einem durch die eines hydroxylhaltigen Allylethers der folgenden allgemeinen Formel (II)
worin n eine ganze Zahl von 1 bis 6 ist, und daß
die grundmolare Viskositätszahl der Lösung des Copolymeren
in Tetrahydrofuran bei 30°C im Bereich von 0,01 bis 2,0 dl/g liegt.
Wahlweise kann das erfindungsgemäße Copolymere weiterhin
nicht mehr als 20 mol-% an wahlweise, sich wiederholenden
Einheiten enthalten, welche von einem oder mehreren
Monomeren, welche von den zuvorgenannten, unbedingt erforderlichen
Monomeren verschieden sind, abstammen.
Die Mengen der drei unbedingt erforderlichen Komponenten
des Copolymeren sind innerhalb der zuvor genannten, jeweiligen
Bereiche aus folgenden Gründen beschränkt:
Falls die Chlortrifluorethylenmenge zu groß ist, erhält
das Copolymere geringe Löslichkeit in organischen Lösungsmitteln
und außerdem wird es schwierig, das Copolymere mit
hoher Ausbeute herzustellen. Falls die Menge dieser Komponente
zu gering ist, wird das Copolymere hinsichtlich der
chemischen Beständigkeit und der Wetterfestigkeit zu
schlecht. Bevorzugt machen die sich wiederholenden, von
Chlortrifluorethylen abstammenden Einheiten 40-60 mol-%
aus. Das zweite durch die allgemeine Formel (I) dargestellte
Monomere ist ein Vinyl- oder Isopropenylester
einer Fettsäure. Falls die Menge dieses Fettsäureesters
zu groß ist, werden die chemische Beständigkeit und die
Wetterfestigkeit des Copolymeren unzureichend. Falls die
Menge dieser Komponente zu gering ist, wird das Molekulargewicht
des Copolymeren niedrig und es treten einige
Schwierigkeiten bei der Herstellung des Copolymeren
auf. Bevorzugt belaufen sich die von einem Vinyl- oder
Isopropenylester einer Fettsäure abstammenden, sich
wiederholenden Einheiten auf 20-50 mol-%. Falls die
Menge des hydroxylhaltigen Allylethers zu groß ist,
erhält das Copolymere ein niederes Molekulargewicht
und es treten einige Schwierigkeiten bei der Herstellung
des Copolymeren auf. Falls die Menge dieser Komponente
zu niedrig liegt, wird die Neigung des Copolymeren
zur Härtung gering und daher werden seine chemische Beständigkeit,
die Wetterfestigkeit und einige andere
physikalische Eigenschaften unzureichend und eine ein
solches Copolymeres verwendende, flüssige Überzugsmasse
wird schlecht hinsichtlich einer erneuten Aufschichtung
oder einer Wiederbelegung. Bevorzugt macht die Allyletherkomponente
5 bis 30 mol-% aus. Falls die Menge der wahlweise
vorliegenden Komponente 20 mol.-% übersteigt, wird
das Copolymere hinsichtlich Löslichkeit, Transparenz usw.
unzureichend und es treten einige Schwierigkeiten bei der
Herstellung des Copolymeren auf. Bevorzugt beträgt die
Menge der wahlweisen Komponente nicht mehr als 10 mol-%.
Wenn ein erfindungsgemäßes Copolymeres für eine flüssige
Überzugsmasse verwendet werden soll, ist es wesentlich,
die Zusammensetzung des Copolymeren derart einzustellen,
daß die grundmolare Viskositätszahl der Lösung des Copolymeren
in Tetrahydrofuran bei 30°C in den genannten Bereich von
0,01 bis 2,0 dl/g und vorzugsweise in den Bereich von
0,05 bis 0,5 dl/g fällt. Wenn die grundmolare Viskositätszahl
zu hoch ist, sind die Löslichkeiten der Copolymeren
in organischen Lösungsmitteln nicht ausreichend hoch.
Wenn die grundmolare Viskositätszahl zu niedrig liegt, werden
die flüssigen Überzugsmassen hinsichtlich der Verarbeitbarkeit
unzureichend und ergeben keine Überzugsfilme mit
den gewünschten, guten Eigenschaften.
Ein erfindungsgemäßes Copolymeres ist hinsichtlich der
chemischen Beständigkeit und der Wetterfestigkeit ausgezeichnet,
da es in der Molekülkette C-F-Bindungen aufweist
und es zeigt gute Haftung an Stählen, Aluminium
und anderen Metallen, da es eine Esterbindung besitzt.
Weiterhin besitzt ein solches Copolymeres aktive Wasserstoffatome
und kann daher durch Reaktion mit einer Verbindung,
welche eine mit aktivem Wasserstoff reaktionsfähige,
funktionelle Gruppe besitzt, ausgehärtet werden.
Ein erfindungsgemäßes Copolymeres ist in verschiedenen
Arten von organischen Lösungsmitteln löslich. Eine bevorzugte
Verwendung des erfindungsgemäßen Copolymeren
liegt daher in einer flüssigen Überzugsmasse, welche
eine Lösung eines erfindungsgemäßen Copolymeren in einem
organischen Lösungsmittel und einen Härter für das Copolymere,
welcher zu der Lösung zugesetzt wird, enthält.
Eine solche flüssige Überzugsmasse ergibt
einen Überzugsfilm, der hart, transparent und glänzend
ist und die charakteristischen Eigenschaften des erfindungsgemäßen
Copolymeren aufweist. Wenn als Härter ein
Polyisocyanat in der flüssigen Überzugsmasse verwendet
wird, kann das Aushärten des Überzugsfilms bei Zimmertemperatur
erreicht werden, so daß die Überzugsmasse
zum Beschichten von verschiedenen Materialien einschließlich
Holz und Beton brauchbar ist. Durch Verwendung eines
anderen Härtertyps, beispielsweise von Melamin, kann die
flüssige Überzugsmasse zu einem Einbrennlack oder einem
Endanstrichmittel, welches für den Auftrag auf metallischen
Materialien geeignet ist, gemacht werden.
Die Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert;
in der Zeichnung ist:
Fig. 1 ein Diagramm, welches die Art der Änderungen
der Eigenschaften des Schermoduls an einem Beispiel
eines erfindungsgemäßen Copolymeren mit
der Temperatur zeigt, und
Fig. 2 ein Diagramm, welches die Lichtdurchlässigkeitseigenschaften
eines unter Verwendung eines erfindungsgemäßen
Copolymeren hergestellten Überzugsfilms
wiedergibt.
Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen näher
erläutert:
Als fluorhaltige Komponente wird für die fluorhaltigen
Copolymere gemäß der Erfindung immer Chlortrifluorethylen
verwendet. Als zweite Komponente, welche eine Esterbindung
aufweisen muß, sind Vinylester und Isopropenylester von
Fettsäuren alternativ brauchbar. Beispiele von für die
Erfindung geeigneten Fettsäurevinylestern sind Vinylacetat,
Vinylpropionat, Vinyllactat, Vinylbutyrat, Vinylisobutyrat,
Vinylcaproat, Vinylisocaproat, Vinylpivalat
und Vinylcaprylat. Beispiele für geeignete Fettsäureisopropenylester
sind Isopropenylacetat und Isopropenylpropionat.
Bei Verwendung eines Fettsäurevinylesters wird
bevorzugt ein Ester verwendet, in welchem die Alkylgruppe,
R′ in der allgemeinen Formel (I), 1 bis 3 Kohlenstoffatome
besitzt. Bei Verwendung eines Fettsäureisopropenylesters
wird bevorzugt Isopropenylacetat wegen der Einfachheit
der Herstellung eines gewünschten Copolymeren ausgewählt.
Die dritte Komponente, welche dem fluorhaltigen Copolymeren
funktionelle Gruppen liefert, ist ein durch die allgemeine
Formel (II) dargestellter, hydroxylhaltiger Allylether.
Beispiele für brauchbare, hydroxylhaltige Allylether sind:
Ethylenglykolmonoallylether, Diethylenglykolmonoallylether
und Triethylenglykolmonoallylether. Sehr geeignet wird
ein Ether ausgewählt, bei welchem die ganze Zahl n in
der allgemeinen Formel (II) den Wert 1 oder 2 besitzt,
und aus praktischen Gesichtspunkten wird Ethylenglykolmonoallylether
bevorzugt eingesetzt.
Neben den zuvor beschriebenen, unbedingt erforderlichen
Komponenten können wahlweise ein weiteres Monomeres oder
weitere Monomere in das erfindungsgemäße Copolymere unter
der Bedingung eingebaut werden, daß dieses wahlweise Comonomere
oder diese wahlweisen Comonomeren nicht mehr als
20 mol-% des Copolymeren ausmachen. Beispielsweise kann
ein wahlweises Comonomeres aus Acrylaten und Methacrylaten
wie Hydroxyethylacrylat, Hydroxyethylmethacrylat,
Methylmethacrylat und Glycidylmethacrylat, Acrylamiden
wie Acrylamid und N-Methylolacrylamid und Vinylethern
wie Ethylvinylether und Butylvinylether ausgewählt werden.
Hinsichtlich der Reinheit der erfindungsgemäß verwendeten
Monomeren ist eine gaschromatographische Reinheit von 98%
oder höher ausreichend, solange Verunreinigungen, welche
bei den üblichen, radikalischen Polymerisationsreaktionen
störend sind, nicht vorliegen.
Ein erfindungsgemäßes Copolymeres wird durch gemeinsame
Copolymerisation der drei Arten von unbedingt erforderlichen
Monomeren und des gegebenenfalls verwendeten wahlweisen
Monomeren oder der wahlweisen Monomeren in Anwesenheit
eines üblicherweise benutzten, radikalischen Polymerisationsinitiators
erhalten. Die Art der Copolymerisationsreaktion
ist nicht besonders beschränkt. Beispielsweise
kann dies durch Lösungspolymerisation, Emulsionspolymerisation,
Suspensionspolymerisation oder Polymerisation in
der Masse erreicht werden.
Die Copolymerisationsreaktion kann bei Temperaturen im
Bereich von etwa -30°C bis etwa 100°C durchgeführt werden.
Ein geeigneter Temperaturbereich der Copolymerisationsreaktion
beträgt üblicherweise von etwa 0°C bis etwa
70°C. Ein geeigneter Initiator für die radikalische
Polymerisation kann unter öllöslichen Initiatoren für die
radikalische Polymerisation einschließlich organischen
Peroxiden wie Diisopropylperoxydicarbonat, Di-n-propylperoxydicarbonat,
t-Butylperoxypivalat, Di-2-ethylhexylperoxydicarbonat,
Benzoylperoxid, Lauroylperoxid, Propionylperoxid,
Trichloracetylperoxid, Perfluorbutyrylperoxid und
Perfluoroctanoylperoxid, Azoverbindungen wie Azo-bis-isobutyronitril
und Azo-bis-2,4-dimethylvaleronitril und
bestimmten organischen Borverbindungen wie Oxytriethylbor
und Peroxytriethylbor, sowie unter wasserlöslichen
Initiatoren für die radikalische Polymerisation wie Wasserstoffperoxid,
Kaliumpersulfat, Ammoniumpersulfat und
Initiatoren vom Redox-Typ ausgewählt werden.
Als flüssiges Medium für die Copolymerisationsreaktion
kann die Auswahl in geeigneter Weise unter Wasser, Kohlenwasserstoffen
und organischen, fluorhaltigen Verbindungen,
je nach Abhängigkeit der Besonderheiten der
Reaktion, getroffen werden. Gewünschtenfalls kann eine
Mischung von zwei oder drei Arten von Lösungsmitteln
verwendet werden. Im Fall von Copolymerisationsreaktionen
in einem wäßrigen Medium wird üblicherweise ein
konventioneller Emulgator oder Suspensionsstabilisator
verwendet.
Zur Herstellung einer ein erfindungsgemäßes, fluorhaltiges
Copolymeres enthaltenden, flüssigen Überzugsmasse sind eine
Vielzahl von organischen Lösungsmitteln brauchbar. Beispiele
sind cyclische Ether wie Tetrahydrofuran und Dioxan, aromatische
Kohlenwasserstoffe wie Benzol und Toluol, Ester
wie Ethylacetat und Butylacetat, Ketone wie Aceton, Methylethylketon,
Methylisobutylketon und Cyclohexanon, einige
stickstoffhaltige Lösungsmittel wie Dimethylformamid,
Dimethylacetamid und Pyridin und einige halogenhaltige
Lösungsmittel wie 1,1,1-Trichlorethan und Trichlorethylen.
Die Auflösung eines erfindungsgemäßen Copolymeren in einem
beliebigen dieser Lösungsmittel ergibt eine farblose und
transparente Lösung.
Wenn ein Polyisocyanat zu einer das fluorhaltige Copolymere
enthaltenden Lösung zugesetzt wird, und das Lösungsmittel
nach dem Auftrag der Lösung auf eine gewünschte
Oberfläche entfernt wird, tritt die Härtungsreaktion des
Copolymeren mit dem Polyisocyanat auf und schreitet bei
Zimmertemperatur fort. Wenn ein blockiertes Polyisocyanat
verwendet wird, wird die Härtungsreaktion durch Wärmebehandlung
bei einer Temperatur oberhalb der Dissoziationstemperatur
des Polyisocyanates erreicht. In jedem Fall
wird ein vollständig ausgehärteter Überzugsfilm oder Anstrichfilm
erhalten. Ebenfalls ist es möglich, eine andere
Art von Verbindungen mit einer funktionellen Gruppe zu verwenden,
welche als Härter mit dem aktiven Wasserstoff
reagiert. Beispielsweise können Melamin, ein Harnstoffharz
oder eine polybasische Säure oder deren Anhydrid verwendet
werden, obwohl hier für eine Durchführung der Härtungsreaktion
ein Erwärmen oder Erhitzen erforderlich ist.
Neben einem Härter können gewünschte Zusatzstoffe wie Pigmente,
UV-Absorber und/oder Dispersionsstabilisatoren zu
einer Lösung des fluorhaltigen Copolymeren zugesetzt werden.
Beinahe jeder Zusatzstoff, wie er in konventionellen,
mit Lösungsmittel verdünnten Anstrichzusammensetzungen verwendet
wird, zeigt eine gute Dispergierfähigkeit in einer
Lösung des fluorhaltigen Copolymeren.
Die Erfindung wird anhand der folgenden Beispiele näher
erläutert:
Zunächst wurden 38,7 g Vinylacetat (abgekürzt VAc), 30,6 g
Ethylenglykolmonoallylether (EGMAE), 645 ml Wasser, 75 ml
t-Butylalkohol, 0,15 g Methylcellulose, 3,0 g Natriumborat
und 0,75 g Diisopropylperoxydicarbonat (IPP) in
einen 1,4 l Autoklaven aus rostfreiem Stahl, der mit
einem elektromagnetischen Rührer ausgerüstet war, eingefüllt,
und der Ersatz der Gasatmosphäre im Autoklaven
durch Stickstoffgas wurde dreimal wiederholt. Dann wurde
der Autoklav in ein Bad aus Methanol/Trockeneis zum Abkühlen
eingesetzt, und das Gas wurde aus dem Autoklaven
gespült. Danach wurden 87,5 g Chlortrifluorethylen (CTFE)
in den Autoklaven eingeführt, so daß die Molverhältnisse
von CTFE/VAc/EGMAE=50/30/20 waren. Die Temperatur im
Autoklaven wurde allmählich angehoben, und die Reaktion
der radikalischen Copolymerisation wurde während 24 h bei
40°C durchgeführt. Nach der Entfernung des nicht umgesetzten
Anteiles von CTFE aus dem Autoklaven wurde das
Reaktionssystem in Form der Aufschlämmung filtriert, um
ein Copolymeres in Form von feinen Teilchen zu erhalten,
welche mit Wasser gewaschen und getrocknet wurden. Das
Trockengewicht des Copolymerpulvers betrug 91 g.
Die Messung der grundmolaren Viskositätszahl an einer
Lösung dieses Copolymeren in Tetrahydrofuran (THF) bei
30°C ergab 0,33 dl/g. Die Analyse des IR-Absorptionsspektrums
dieses Copolymeren ergab Spitzen bei 3530 cm-1
(-OH), 2870-2990 cm-1 (C-H) und 1760 cm-1 (C=O). Die Thermoanalyse
dieses Copolymerisates durch differentielle Abtastkalorimetrie
(DSC) und die Thermogravimetrie (TG) zeigten,
daß das Copolymere keinen Schmelzpunkt besaß. Durch TG-Analyse
wurde gefunden, daß der Gewichtsverlust des Copolymeren
bei einer Temperatur oberhalb von 250°C begann.
Es wurde eine Lösung durch Auflösen von 40 g des CTFE/VAc/EGMAE-
Copolymeren in einer Mischung von 30 g Toluol und 90 g
Methylisobutylketon hergestellt. Zu dieser Lösung wurden
40 g einer weiteren Lösung zugesetzt, welche durch Auflösen
von 20 g Hexamethylendiisocyanat und 1,5 mg Dibutylzinndilaurat
in einem Gemisch von 40 g Toluol und 40 g
Methylisobutylketon hergestellt worden war. Die erhaltene
Lösung wurde auf eine chromatierte und entfettete Aluminiumplatte
und eine galvanisierte und entfettete Stahlplatte
aufgebracht und bei Zimmertemperatur aushärten gelassen.
Die auf diese Weise gebildeten Überzugsfilme wurden einzeln
den üblichen Untersuchungstests für Anstrichfilme
unterzogen. Die Testeinzelheiten und die Ergebnisse sind
in der folgenden Tabelle I zusammengestellt.
Zunächst wurden 43,0 g VAc, 5,1 g EGMAE, 500 ml t-Butylalkohol
und 1,5 g Benzoylperoxid (BPO) in den in Beispiel 1
verwendeten 1,4 l Autoklaven eingefüllt, und die Gasatmosphäre
im Autoklaven wurde durch Stickstoffgas ersetzt. Dann
wurde der Autoklav zur Verfestigung der Reaktionsteilnehmer
abgekühlt und das Gas wurde aus dem Autoklaven herausgespült.
Danach wurden 60 g CTFE in den Autoklaven eingeführt,
so daß das Molverhältnis CTFE/VAc/EGMAE=48/47/5
war. Die Temperatur im Autoklaven wurde allmählich angehoben,
und die Reaktion der radikalischen Copolymerisation
wurde während 24 h bei 65°C durchgeführt. Nach dem Spülen
des nicht umgesetzten Anteiles von CTFE aus dem Autoklaven
wurde das Reaktionssystem in ein großes Wasservolumen zur
Ausfällung eines pulverförmigen Copolymeren vollständig
eingegossen, das Copolymere wurde durch Filtration abgetrennt
und mit Wasser gewaschen. Das Trockengewicht des
erhaltenen Copolymeren betrug 74 g.
Die Messung der grundmolaren Viskositätszahl an einer
Lösung dieses CTFE/VAc/EGMAE-Copolymeren in THF bei 30°C
ergab 0,24 dl/g. Durch Elementaranalyse wurde gefunden,
daß das Copolymere 4,49% H, 40,70% C und 13,70% Cl enthielt.
Bei der Analyse des IR-Absorptionsspektrums dieses
Copolymeren wurden Spitzen bei 3530 cm-1 (-OH), 2860-3000 cm-1
(C-H) und 1760 cm-1 (C=O) beobachtet.
Es wurde eine Lösung durch Auflösen von 3 g dieses CTFE/VAc/EGMAE-
Copolymeren in 12 g Ethylacetat hergestellt. Zu dieser
Lösung wurden 3,0 g einer weiteren Lösung zugesetzt,
welche durch Auflösen von 0,5 g Hexamethylendiisocyanat
in 9,5 g Ethylacetat hergestellt worden war. Die erhaltene
Lösung wurde auf eine entfettete Glasplatte aufgebracht
und bei Zimmertemperatur aushärten gelassen. Eine
Anzahl von Überzugsfilmproben wurde nach derselben Arbeitsweise
hergestellt und den Tests auf chemische Beständigkeit
bei Zimmertemperatur unterzogen. Zum Vergleich wurden Überzugsfilmproben,
welche aus einem binären CTFE/VAc-Copolymeren
gebildet worden waren, unter denselben Bedingungen
untersucht. Die beim Testen eingesetzten Chemikalien und
die Testergebnisse sind in der Tabelle II zusammengestellt.
In der Tabelle II bedeutet "A" keine Änderung des Aussehens
des untersuchten Überzugsfilms; "B" bedeutet eine geringe
Änderung des Aussehens und "C" bedeutet die Auflösung des
untersuchten Überzugsfilms.
Es wurde ein CTFE/VAc/EGMAE-Copolymeres nach derselben
Arbeitsweise und unter denselben Bedingungen wie in Beispiel
1 jedoch mit der Ausnahme hergestellt, daß die Mengen
der Monomeren variiert wurden. In diesem Fall wurden
32,3 g VAc, 38,3 g EGMAE und 88,2 g CTFE verwendet, so
daß die Molverhältnisse CTFE/VAc/EGMAE 50/25/25 betrugen.
Das Trockengewicht des erhaltenen Copolymeren lag bei 76 g.
Die Messung der grundmolaren Viskositätszahl einer Lösung
dieses Copolymeren in THF bei 30°C ergab 0,31 dl/g. Die Elementaranalyse
dieses Copolymeren ergab einen Gehalt von
3,95% H, 37,83% C und 14,65% Cl.
Eine Mischlösung (Lösung A) von diesem CTFE/VAc/EGMAE -Copolymeren,
Hexamethylendiisocyanat und Dibutylzinndilaurat
wurde in derselben Weise wie in Beispiel 1 hergestellt.
Eine weitere Lösung (Lösung B) wurde durch
Auflösen desselben Copolymeren in demselben Lösungsmittel
ohne Zusatz des Härters hergestellt. Eine Probe
einer Glasfaser wurde mit der Lösung A imprägniert und
bei Zimmertemperatur zur Verdampfung des Lösungsmittels
und zur Aushärtung des Copolymeren stehengelassen. Eine
weitere Probe derselben Glasfaser wurde mit der Lösung B
imprägniert und bei Zimmertemperatur getrocknet. An diesen
beiden Proben wurde die relative Steifigkeit und der
Dämpfungsfaktor mittels eines Torsionspendels nach der
Methode der freien Dämpfung (japanische Norm JIS K 7213,
Methode B) gemessen. Die Ergebnisse sind in der Fig. 1
dargestellt, wobei die ausgezogenen Kurven die mit dem
nicht ausgehärteten Copolymeren (unter Verwendung der
Lösung B) imprägnierte Probe und die gestrichelten Kurven
die mit dem ausgehärteten Copolymeren (unter Verwendung
der Lösung A) imprägnierte Probe darstellen.
Die Kurven der Fig. 1 zeigen deutlich die Einflüsse
des Aushärtens des imprägnierten Copolymeren.
Es wurde eine Anstrichzusammensetzung hergestellt, indem
zunächst 20 g des CTFE/VAc/EGMAE -Copolymeren von Beispiel
3 in einer Mischung von 15 g Toluol und 15 g
Methylisobutylketon hergestellt wurde und dann 10 g
eines feinen Pulvers von Titanoxid zu der Lösung zugesetzt
und das erhaltene Gemisch in einer Kugelmühle
für 1 h behandelt wurde. Das Titanoxidpulver wurde in der
Lösung des Copolymeren gut dispergiert, und der Auftrag
dieser Anstrichmasse auf unterschiedlichen Oberflächen ergab
ausgezeichnete Anstrichfilme.
Zunächst wurden 43,6 g VAc, 5,1 g EGMAE, 700 ml Wasser,
0,1 g Ammoniumperfluoroctanoat, 0,35 g Natriumborat,
0,78 g Natriumdihydrogenphosphat und 1,0 g Kaliumpersulfat
in den in Beispiel 1 verwendeten 1,4 l Autoklaven
eingegeben. Nach derselben Vorbehandlung wie in den vorangegangenen
Beispielen wurden 58,6 g CTFE in den abgekühlten
Autoklaven eingeführt, so daß die Molverhältnisse
CTFE/VAc/EGMAE=47/48/5 betrugen. Die Temperatur im
Autoklaven wurde allmählich angehoben, und die Reaktion
der radikalischen Polymerisation wurde während 24 h bei
55°C durchgeführt. Nach dem Ausspülen des nicht umgesetzten
Anteiles des CTFE aus dem Autoklaven wurde das Reaktionssystem
in Form eines Latex einer Aussalzung mit einer gesättigten
Natriumchloridlösung unterzogen. Der Niederschlag
wurde durch Filtration gewonnen und mit Wasser
gewaschen. Das Produkt dieser Arbeitsweise war ein Copolymeres
in Form eines Pulvers, das nach dem Trocknen
73 g wog.
Die Messung der grundmolaren Viskositätszahl einer Lösung
dieses Copolymeren in THF bei 30°C ergab 1,56 dl/g. Durch
Elementaranalyse wurde gefunden, daß dieses Copolymere
5,00% H, 40,91% C und 13,23% Cl enthielt.
Eine Lösung dieses CTFE/VAc/EGMAE-Copolymeren und von
Hexamethylendiisocyanat in einer Mischung aus Toluol
und Methylisobutylketon wurde auf eine Glasplatte zur
Bildung eines Überzugsfilms aufgebracht. Nach dem Aushärten
bei Zimmertemperatur wurden die Durchlässigkeiten
dieses Überzugsfilms gegenüber sichtbarem Licht und UV-Licht
gemessen. Wie in der Fig. 2 gezeigt, besaß der Überzugsfilm
eine hohe Lichtdurchlässigkeit über einem breiten
Wellenlängenbereich.
Zunächst wurden 10 g Isopropenylacetat (IPAc), 2,0 g EGMAE,
100 ml 1,1,2-Trichlor-1,2,2-trifluorethan (F-113) und 0,3 g
BPO in einen mit einem elektromagnetischen Rührer ausgerüsteten
0,2 l Autoklaven aus rostfreiem Stahl eingefüllt.
Nach derselben Vorbehandlung wie in den vorangegangenen
Beispielen wurden 11,6 g CTFE in den gekühlten Autoklaven
eingeführt, so daß die Molverhältnisse CTFE/IPAc/EGMAE=48/47/5
waren. Die Temperatur im Autoklaven wurde allmählich
angehoben, und die Reaktion der radikalischen Copolymerisation
wurde während 24 h bei 60°C durchgeführt. Das
Reaktionsprodukt war ein pulverförmiges Copolymeres, das
durch Filtration gewonnen und gewaschen wurde. Nach dem
Trocknen des Copolymeren wog es 4,7 g.
Die Messung der grundmolaren Viskositätszahl einer Lösung
dieses Copolymeren in THF bei 30°C ergab 0,35 dl/g. Bei
der Analyse des IR-Absorptionsspektrums dieses Copolymeren
wurden Spitzen bei 3520 cm-1 (-OH) 1950-3010 cm-1
(C-H) und 1740 cm-1 (C=O) beobachtet.
Dieses CTFE/VAc/EGMAE-Copolymere und Hexamethylendiisocyanat
wurden in Ethylacetat in derselben Weise wie in
Beispiel 2 aufgelöst, und die Lösung wurde auf eine Glasplatte
aufgetragen. Nach 3 h bei Zimmertemperatur war der
Überzugsfilm nicht mehr klebrig. Nach Ablauf von 2 Tagen
lag der Überzugsfilm in einem vollständig ausgehärteten
Zustand vor und zeigte gute Beständigkeit gegenüber Chemikalien.
Zunächst wurden 28,4 g VAc, 5,1 g EGMAE, 500 ml F-113
und 1,5 g BPO in den in Beispiel 1 verwendeten 1,4 l
Autoklaven eingefüllt. Nach derselben Vorbehandlung
wie in den vorangegangenen Beispielen wurde 77,3 g
CTFE in den gekühlten Autoklaven eingeführt, so daß
die Molverhältnisse CTFE/VAc/EGMAE=64/31/5 betrugen.
Die Temperatur im Autoklaven wurde allmählich angehoben,
und die Reaktion der radikalischen Copolymerisation wurde
während 24 h bei 65°C durchgeführt. Nach dem Ausspülen des
nicht umgesetzten Anteiles von CTFE aus dem Autoklaven wurde
das durch die Reaktion gebildete Copolymere in derselben
Weise wie in Beispiel 2 ausgefällt und behandelt. Das
Trockengewicht des erhaltenen Copolymeren betrug 25 g.
Die Messung der grundmolaren Viskositätszahl an einer
Lösung dieses Copolymeren in THF bei 30°C ergab 0,13 dl/g.
Die Elementaranalyse zeigte einen Gehalt dieses Copolymeren
von 5,15% H, 37,97% C und 13,47% Cl.
Es wurde eine Lösung durch Auflösen von 3 g dieses CTFE/VAc/EGMAE-
Copolymeren in 12 g Ethylacetat und Zugabe von
0,15 g Hexamethylendiisocyanat hergestellt, und die Lösung
wurde auf eine Glasplatte aufgebracht. Nach 3 h bei
Zimmertemperatur war der Überzugsfilm nicht mehr klebrig,
und das Aushärten des Überzugsfilms war in zwei Tagen abgeschlossen.
Dieser Überzugsfilm war farblos und transparent
und ergab beim Kreuzschnitt-Haftungstest 10 Punkte.
Zunächst wurden 8,6 g Vinylpropionat (VPr), 2,2 g EGMAE,
15 ml t-Butylalkohol, 85 ml Wasser, 0,02 g Methylcellulose,
0,43 g Natriumborat und 0,11 g IPP in den in Beispiel
5 verwendeten 0,2 l Autoklaven eingefüllt. Nach
derselben Vorbehandlung wie in den vorangegangenen Beispielen
wurden 12,5 g CTFE in den gekühlten Autoklaven eingeführt,
so daß die Molverhältnisse CTFE/VAc/EGMAE=50/40/10
betrugen. Die Temperatur im Autoklaven wurde allmählich angehoben,
und die Reaktion der radikalischen Copolymerisation
wurde während 24 h bei 40°C durchgeführt. Das bei der Reaktion
gebildete Copolymere wurde in derselben Weise wie in
Beispiel 1 gewonnen und behandelt. Das Trockengewicht des
erhaltenen Copolymeren betrug 11,7 g.
Die Messung der grundmolaren Viskositätszahl an einer Lösung
dieses Copolymeren in THF bei 30°C ergab 0,40 dl/g.
Bei der Analyse des IR-Absorptionsspektrums dieses Copolymeren
wurden Spitzen bei 3530 cm-1 (-OH), 2890-3020 cm-1
(C-H) und 1750 cm-1 (C=O) beobachtet. Die Thermoanalyse
dieses Copolymeren durch DSC und TG ergab, daß das Copolymere
keinen Schmelzpunkt besaß. Durch TG wurde gefunden,
daß der Gewichtsverlust des Copolymeren bei 240°C begann.
Die Elementaranalyse dieses Copolymeren ergab Gehalte von
4,19% H, 40,74% C und 14,8% Cl.
Durch Auflösen von 10 Gewichtsteilen dieses CTFE/VAc/EGMAE-
Copolymeren in einer Mischung aus Toluol und Methylisobutylketon
und Zugabe von 1 Gewichtsteil Isophorondiisocyanat
wurde eine Lösung hergestellt, und die Lösung wurde auf
eine chromatierte und entfettete Aluminiumplatte aufgebracht.
Nach dem Aushärten bei Zimmertemperatur zeigte
der Überzugsfilm einen guten Glanz und eine hohe Haftfestigkeit.
Zunächst wurden 12,0 g VAc, 2,2 g EGMAE, 100 ml F-113 und
0,3 g BPO in den in Beispiel 5 verwendeten 0,2 l Autoklaven
eingefüllt. Nach derselben Vorbehandlung wie in den
vorangegangenen Beispielen wurden 6,3 g CTFE in den gekühlten
Autoklaven eingeführt, so daß die Molverhältnisse
CTFE/VAc/EGMAE=25/65/10 betrugen. Die Temperatur
im Autoklaven wurde allmählich angehoben, und die Reaktion
der radikalischen Copolymerisation wurde während
24 h bei 65°C durchgeführt. Das bei der Reaktion gebildete,
pulverförmige Copolymere wurde durch Filtration
gewonnen und gewaschen. Nach dem Trocknen wog das Copolymere
8,2 g.
Die Messung der grundmolaren Viskositätszahl an einer
Lösung dieses Copolymeren in THF bei 30°C ergab 0,25 dl/g.
Durch Elementaranalyse dieses Copolymeren ergaben sich
Gehalte von: 5,38% H, 47,15% C und 7,64% Cl.
Durch Auflösen von 10 Gewichtsteilen dieses CTFE/VAc/EGMAE-
Copolymeren in einer Mischung von Toluol und Methylisobutylketon
und Zugabe von 1 Gewichtsteil Xyloldiisocyanat
wurde eine Lösung hergestellt, und diese Lösung
wurde auf eine Glasplatte aufgebracht. Nach dem Aushärten
bei Zimmertemperatur war der Überzugsfilm transparent
und zeigte einen guten Glanz.
Zunächst wurden 7,7 g VAc, 1,1 g EGMAE, 0,7 g Hydroxyethylacrylat
(HEA), 100 ml F-113 und 0,3 g BPO in den in Beispiel
5 verwendeten 0,2 l Autoklaven eingefüllt. Nach derselben
Vorbehandlung wie in den vorangegangenen Beispielen
wurden 12,5 g CTFE in den gekühlten Autoklaven eingeführt,
so daß die Molverhältnisse CTFE/VAc/EGMAE/HEA=50/42/5/3
betrugen. Die Temperatur im Autoklaven wurde allmählich
angehoben, und die Reaktion der radikalischen Copolymerisation
wurde während 24 h bei 65°C durchgeführt. Das bei
der Reaktion gebildete, pulverförmige Copolymere wurde
durch Filtration gewonnen und gewaschen. Nach dem Trocknen
wog das Copolymere 11,2 g.
Die Messung der grundmolaren Viskositätszahl an einer
Lösung dieses Copolymeren in THF bei 30°C ergab 0,22 dl/g.
Die Elementaranalyse dieses Copolymeren ergab Gehalte von:
3,82% H, 39,21% C und 14,28% Cl.
Dieses CTFE/VAc/EGMAE /HEA-Copolymere und als Härter verwendetes
Melamin wurden in einer Mischung aus Toluol und
Methylisobutylketon aufgelöst, und die Lösung wurde auf
einer Aluminiumplatte aufgebracht. Es war möglich, den
Überzugsfilm vollständig durch Erhitzen während 30 min
auf 160°C auszuhärten.
Claims (12)
1. Härtbares Copolymeres, bestehend aus
25 bis 75 mol-% an ersten, sich wiederholenden Einheiten des
Chlortrifluorethylens;
10 bis 70 mol-% an zweiten, sich wiederholenden Einheiten
eines Fettsäureesters der folgenden allgemeinen Formel (I)
worin R ein Wasserstoffatom oder einen Methylrest darstellt
und R′ einen Alkylrest mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen
bedeutet; und
3 bis 40 mol-% an dritten, sich wiederholenden Einheiten eines hydroxylhaltigen Allylethers der folgenden allgemeinen Formel (II) worin n eine ganze Zahl von 1 bis 6 ist, und daß die grundmolare Viskositätszahl der Lösung des Copolymeren in Tetrahydrofuran bei 30°C im Bereich von 0,01 bis 2,0 dl/g liegt.
3 bis 40 mol-% an dritten, sich wiederholenden Einheiten eines hydroxylhaltigen Allylethers der folgenden allgemeinen Formel (II) worin n eine ganze Zahl von 1 bis 6 ist, und daß die grundmolare Viskositätszahl der Lösung des Copolymeren in Tetrahydrofuran bei 30°C im Bereich von 0,01 bis 2,0 dl/g liegt.
2. Copolymeres nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
weiterhin nicht mehr als 20 mol-% an wahlweisen, sich
wiederholenden Einheiten, welche von wenigstens einem
Monomeren in Form von Acrylaten, Methacrylaten, Acrylamiden
oder Vinylethern abstammen, einpolymerisiert vorliegen.
3. Copolymeres nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
die Menge dieser wahlweisen, sich wiederholenden Einheiten
nicht mehr als 10 mol-% beträgt.
4. Copolymeres nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Menge an ersten, zweiten und dritten, sich wiederholenden
Einheiten 40-60 mol-%, 20-50 mol-% bzw. 5-30 mol-%
beträgt.
5. Copolymeres nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der Fettsäureester ein Fettsäurevinylester in Form von
Vinylacetat, Vinylpropionat, Vinyllactat, Vinylbutyrat,
Vinylisobutyrat, Vinylcaproat, Vinylisocaproat, Vinylpivalat
oder Vinylcaprylat ist.
6. Copolymeres nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der Fettsäureester ein Fettsäureisopropenylester in Form
von Isopropenylacetat oder Isopropenylpropionat ist.
7. Copolymeres nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der hydroxylhaltige Allylether Ethylenglykolmonoallylether,
Diethylenglykolmonoallylether oder Triethylenglykolmonoallylether ist.
8. Copolymeres nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Fettsäureester Vinylacetat ist und daß der
hydroxylhaltige Allylether Ethylenglykolmonoallylether
ist.
9. Copolymeres nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Fettsäureester Vinylpropionat ist, und daß der
hydroxylhaltige Allylether Ethylenglykolmonoallylether
ist.
10. Copolymeres nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Fettsäureester Isopropenylacetat ist und daß
der hydroxylhaltige Allylether Ethylenglykolmonoallylether
ist.
11. Copolymeres nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die grundmolare Viskositätszahl im Bereich von
0,05 bis 0,5 dl/g liegt.
12. Verwendung der Copolymere nach einem der Ansprüche 1 bis 11
als flüssige Überzugsmasse in einer Lösung des Copolymeren
in einem üblichen organischen Lösungsmittel und eines üblichen
Härters für das Copolymere.
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