DE3622566C1 - - Google Patents
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Description
ίο (A) Polymere von einem Perfluoralkylrest enthaltenden Acryl- oder Methacrylmonomeren der For
mel
in der R Wasserstoff oder Methyl bedeutet, π eine ganze Zahl von 1 bis 11 ist und Rf einen geradkettigen
oder verzweigten Perfluoralkylrest mit 1 bis 21 Kohlenstoffatomen bedeutet;
(B) Copolymere aus einem radikalisch polymerisierbaren Monomeren und 1 Gewichtsprozent oder
mehr, bezogen auf das Copolymer, eines einen Perfluoralkylrest enthaltenden Acryl- oder Methacrylmonomeren
der Formel (1);
(C) Polymere aus mindestens einem Fluorolefin, das ausgewählt ist unter Tetrafluorethylen, Chlortrifluorethylen,
Vinylfluorid und/oder Vinylidenfluorid, und mindestens einem ungesättigten Monomeren,
das ausgewählt ist unter Alkylvinylethern, alicyclischen Vinylethern, Hydroxyalkylvinylethern, alicyclisehen
Hydroxyvinylethern, Olefinen, Halogenolefinen, ungesättigten Carbonsäuren, deren Estern und/
oder Vinylcarboxylaten, wobei die Polymeren (C) in einem organischen Lösungsmittel löslich sind und
ein Gewichtsmittel des Molekulargewichts von 5000 bis 120 000 und einen Fluorgehalt von 1 bis 60
Gewichtsprozent aufweisen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem einen Perfluoralkylrest enthaltenden
Acryl- oder Methacrylmonomeren der Formel (1) um ein Monomer handelt, in dem η eine ganze
Zahl von 1 bis 4 ist und R/einen geradkettigen oder verzweigten Perfluoralkylrest mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen
bedeutet.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem einen Perfluoralkylrest enthaltenden
Acryl- oder Methacrylmonomeren der Formel (1) um mindestens ein Monomer aus der Gruppe
Perfluormethyl-methyl-acrylat, Perfluorisononylmethyl-methacrylat, 2-Perfluoroctylethyl-acrylat und
2-Perfluoroctylethyl-methacrylat handelt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Copolymer (B) mindestens
10 Gewichtsprozent des einen Perfluoralkylrest enthaltenden Acryl- oder Methacrylmonomeren der For-
40 mel(l) enthält.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das als Dispersionsstabilisator
verwendete Polymer durchschnittlich mindestens 0,1 Mol polymerisierbare Doppelbindungen pro Mol des
Polymeren aufweist.
6. Verwendung der nach dem Verfahren eines der Ansprüche 1 bis 5 erhältlichen Dispersionen zur Hersteilung
von Beschichtungen.
Beschreibung
Fluorhaltige Polymere, wie sie z. B. in derJP-A-1 36 662/1983 beschrieben sind, eignen sich zur Herstellung
so von Überzügen, die im Vergleich zu aus anderen organischen Polymeren gebildeten Überzügen geringe intermolekulare
Kräfte, einen niedrigen Brechungsindex sowie ein hohes Maß an Wetterfestigkeit, wasser- und ölabweisender
Beschaffenheit, nicht-klebriger Beschaffenheit, fleckenabweisender Beschaffenheit und chemischer Stabilität
aufweisen. Von derartigen fluorhaltigen Polymeren mit hervorragenden Anwendungseigenschaften besitzen
solche, die in organischen Lösungsmitteln bei Raumtemperatur löslich sind, zusätzliche Eigenschaften, die
ein leichtes und wirtschaftliches Aufbringen von Überzügen gestatten. Fluorhaltige Polymere mit derartigen
Eigenschaften werden im allgemeinen durch Lösungspolymerisation hergestellt. Wenn bei diesem Verfahren
fluorhaltige Monomere in einer Menge, die zur Bildung von Polymeren, die diese Eigenschaften in vollem
Umfang aufweisen, verwendet werden, neigen die Polymeren zur Bildung von Überzügen, die in bezug auf
andere Eigenschaften, wie Beständigkeit gegenüber Erweichung unter Wärmeeinfluß, Haftung auf Substraten,
Härte, Schlagfestigkeit und ähnliche thermische und mechanische Eigenschaften, beeinträchtigt sind, insbeson- $,
dere bringen fluorhaltige Polymere, die durch Lösungspolymerisation hergestellt worden sind, Schwierigkeiten
bei der Herstellung von Überzügen, die sowohl die Eigenschaften, die dem Fluoratom zugeschrieben werden, als
auch die bei derartigen Überzügen erforderlichen Eigenschaften aufweisen, mit sich. Ferner sind fluorhaltige
Monomere wesentlich teurer als die üblicherweise verwendeten polymerisierbaren Vinylmonomeren. Demzufolge
besteht ein Bedürfnis, die vorgesehenen Ergebnisse mit einem möglichst geringen Gehalt an fluorhaltigen
Monomeren zu erreichen.
Aufgabe der Erfindung ist es, stabile Dispersionen von Vinylpolymeren bereitzustellen, die selbst bei niedrigerem
Gehalt an fluorhaltigen Monomeren Überzüge ergeben, die geringe intermolekulare Kräfte aufweisen, sich
sowohl in bezug auf chemische Stabilität, Nichtklebrigkeit, Wetterfestigkeit, Wasserabweisung, ölabweisung
und Schmutzabweisung als auch in bezug auf ihre thermischen und mechanischen Eigenschaften, einschließlich
Wärmebeständigkeit, Haftung auf dem Substrat, Härte und Schlagfestigkeit hervorragend verhalten und einen
geringen Brechungsindex besitzen.
Gegenstand der Erfindung sind das in Anspruch 1 gekennzeichnete Verfahren zur Herstellung von stabilen
Dispersionen von Vinylpolymeren und die Verwendung der nach diesem Verfahren erhältlichen Dispersionen
zur Herstellung von Beschichtungea
Der Ausdruck "Perfluoralkylrest" bedeutet einen Rest, der durch Substitution sämtlicher Wasserstoffatome an
geradkettigen oder verzweigten Kohlenwasserstoffresten entsteht
Erfindungsgemäß wird mindestens ein Polymer, das unter den vorstehend beschriebenen Polymeren (A), (B)
und/oder (C) ausgewählt ist, als Dispersionsstabilisator verwendet Die erfindungsgemäße Verwendung des
Dispersionsstabilisators führt aus folgenden Gründen zu einer Dispersion von Polymeren, die zur Bildung von
Überzügen führt, die sowohl die den Fluoratomen zuzuschreibenden Eigenschaften als auch die bei derartigen
Überzügen im wesentlichen erforderlichen Eigenschaften aufweisen. Die kontinuierliche Phase des aus der
erfindungsgemäßen Dispersion gebildeten Überzugs besteht im wesentlichen aus dem Dispersionsstabilisator
(d. h. den aus dem fluorhaltigen Monomeren gebildeten Polymeren). Somit weist die Oberfläche des Überzugs
vorwiegend die den Fluoratomen zuzuschreibenden Eigenschaften auf, wie hervorragende Wetterfestigkeit,
Wasserabweisung, ölabweisung und Schmutzabweisung, Nichthaftung und geringen Brechungsindex. Außerdem
dienen die Polymerteilchen der Dispersion dazu, die bei Überzügen erforderlichen thermischenn und
mechanischen Eigenschaften zu verstärken. Da ferner die Fluoratome nur in der kontinuierlichen Phase (Dispersionsstabilisator)
vorhanden sind und im Innern der Polymerteilchen der Dispersion nicht vorhanden sein
müssen, zeigt die erfindungsgemäße Dispersion die den Fluoratomen zuzuschreibenden Eigenschaften in vergleichbarer
Weise wie Überzüge, die aus herkömmlichen Lösungen von durch Lösungspolymerisation erhaltenen
fluorhaltigen Polymeren erzielbar sind, selbst wenn die erfindungsgemäße Dispersion im Vergleich zu der
Lösung einen wesentlich geringeren Anteil an fluorhaltigen Monomeren aufweist Besonders wichtig ist der
Vorteil, daß die erfindungsgemäße Dispersion die Überzugsbildung in besonders kostengünstiger Weise gestattet
Wie bereits erwähnt, handelt es sich beim erfindungsgemäß verwendeten Dispersionsstabilisator um mindestens
ein Polymer aus der vorstehenden Gruppe (A) bis (C).
Nachstehend wird das Polymer (A) näher beschrieben.
Als Perfluoralkylreste enthaltende Acryl- oder Methacrylmonomere der Formel (1) können beliebige bekannte
Produkte verwendet werden, sofern sie unter die Formel (1) fallen. Unter diesen Monomeren werden solche
bevorzugt, in denen π eine ganze Zahl von 1 bis 4 darstellt und R/ einen geradkettigen oder verzweigten
Perfluoralkylrest mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen bedeutet. Beispiele für derartige Fluormonomere sind Perfluormeihylmethyl-acrylat,
Perfluormethylmethyl-methacrylat, Perfluorpropylmethyl-acrylat, Perfluorpropyimethyl-methacrylat,
Perfluorpropylpropyl-acrylat, Perfluorpropylpropyl-methacrylat, Perfluoroctylundecyl-acrylat,
Perfluoroctylundecyl-methacrylat, Perfluorisononylmethyl-acrylat, Perfluorisononylmethyl-methacrylat,
2-Perfluoroctylethyl-acrylat, 2-Perfluoroctylethyl-methacrylat, 2-Perfluorisononyletyl-acrylat und 2-Perfluorisononylethyl-methacrylat.
Unter diesen Monomeren werden Perfluormethylmethyl-acrylat, Perfluorisononylmethyl-methacrylat,
2-Perfluoroctylethyl-acrylat und 2-Perfluoroctylethyl-methacrylat bevorzugt. Diese Monomeren
können allein oder als Gemisch von mindestens zwei dieser Produkte verwendet werden.
Das Polymer (A) läßt sich beispielsweise herstellen, indem man das Monomer der Formel (1) in Gegenwart
eines radikalischen Polymerisationsinitiators polymerisiert. Beispiele für derartige radikalische Polymerisationsinitiatoren
sind Azoinitiatoren, wie 2,2'-Azobisisobutyronitril und 2,2'-Azobis-(2,4-dimethylvaleronitril), sowie
Peroxidinitiatoren, wie Benzoylperoxid, Laurylperoxid und tert-Butylperoctoat Der Polymerisationsinitiator
wird in einer Menge von 0,2 bis 10 Gewichtsteilen und vorzugsweise von 0,5 bis 5 Gewichtsteilen pro 100
Gewichtsteile des zu polymerisierenden Monomeren verwendet. Die Polymerisationsreaktion wird erfindungsgemäß
vorzugsweise in einem organischen Lösungsmittel durch Lösungspolymerisation durchgeführt. Als organische
Lösungsmittel können verschiedene bekannte Lösungsmittel verwendet werden, z. B. Kohlenwasserstoffe,
fluorhaltige Kohlenwasserstoffe, Alkohole, Ester, Ketone, Glykolether und Ether. Die Lösungsmittel
können allein oder im Gemisch aus mindestens zwei derartiger Lösungsmittel in verschiedenen Mischungsverhältnissen
verwendet werden. Die Reaktionstemperatur und der Reaktionsdruck werden je nach Art des zu
verwendenden Polymerisationsinitiators, nach Art des zu verwendenden Lösungsmittels und der Reaktionsart in
entsprechender Weise festgelegt. Vorzugsweise wird die Reaktionstemperatur im Bereich von 60 bis 160°C
gewählt. Die Reaktion läßt sich im allgemeinen in 1 bis 15 Stunden beenden. Das Polymer (A) kann auch durch
Polymerisation des Monomeren der Formel (1) in einem wäßrigen Medium, Entfernen des Wassers vom
erhaltenen Polymeren und Lösen des Polymeren im organischen Lösungsmittel hergestellt werden.
Vorzugsweise weist das Polymer (A) ein Gewichtsmittel des Molekulargewichts von etwa 5000 bis etwa
100 000 (Zahlenmittel des Molekulargewichts etwa 1000 bis etwa 60 000) und vorzugsweise von etwa 5000 bis
stv/u 50 000 uUf. Dei PcWmsren mit einem Molekulargewicht vr*n w**nicfi»r alc ptwa ^fioo ict *>5 wnhrcpVipinliph cn
daß sich eine unzureichende Stabilität der Polymerteilchen in der Dispersion ergibt und es zu Agglomerationsund
Sedimentationserscheinungen kommt, während Polymere mit einem Molekulagewicht über etwa 100 000
dazu neigen, die Viskosität der Dispersion deutlich zu erhöhen, so daß die Dispersion schwer handhabbar wird.
Nachstehend wird das unter (B) aufgeführte Copolymer (kurz "Polymer (B)" näher erläutert.
Das Polymer (B) enthält als Copolymerisationskomponente mindestens etwa 1 Gewichtsprozent und Vorzugsweise
mindestens 10 Gewichtsprozent des Monomeren der Formel (1). Beispiele für Monomere, die mit dem
Monomeren der Formel (1) copoiymerisierbar sind, sind Produkte, die durch Radikalpolymerisation polymerisierbar
sind (nachstehend als "radikalisch polymerisierbare Monomere" bezeichnet). Es sind eine Reihe von
Beispielen für derartige Produkte bekannt Hierzu geboren Acryl- und Methacrylmonomere, wie Acrylsäure und
Methacrylsäure; Ν,Ν-Dimethylaminoethylacrylat oder -methacrylat und Ν,Ν-Diethylaminoethylacrylat oder
-methacrylat; Ci_]8-Alkylacrylate oder -methacrylate, wie Methylacrylat, Ethylacrylat, Propylacrylat, Isopropylacrylat,
Butylacrylat, Hexylacrylat, Octylacrylat, Laurylacrylat, Methylmethacrylat, Ethylmethacrylat, Propylmethacrylat,
Isopropylmethacrylat, Butylmethacrylat, Hexylmethacrylat, Octylmethacrylat und Laurylmethacrylat;
C2-8-Kydroxyalkylacrylate oder -methacrylate, wie Hydroxyethylacrylat, Hydroxyethylmethacrylat, Hydroxypropylacrylat
und Hydroxypropylmethacrylat
Diese radikalisch polymerisierbaren Acryl- oder Methacrylmonomeren können allein oder im Gemisch aus
mindestens zwei dieser Bestandteile verwendet werden. Ggf. kann das Acryl- oder Methacrylmonomer teilweise
ίο oder vollständig durch andere radikalisch polymerisierbare Monomere ersetzt werden, z. B. durch Styrol, c-Methylstyrol,
Vinyltoluol und ähnliche vinylaromatisch^ Verbindungen, Acrylnitril, Methacrylnitril, Crotonsäure,
Maleinsäure, Maleinsäureanhydrid und dergL
Das Polymer (B) läßt sich beispielsweise durch Copolymerisation des Monomeren der Formel (1) mit dem
radikalisch polymerisierbaren Monomeren in Gegenwart eines radikalischen Polymerisationsinitiators herstellen.
Diese Monomeren werden in solchen Mengen verwendet, daß das Monomer der Formel (1) mindestens etwa
1 Gewichtsprozent und vorzugsweise etwa 10 Gewichtsprozent des erhaltenen Polymeren ausmacht. Die Art
und Menge des zu verwendenden radikalischen Polymerisationsinitiators und die übrigen Polymerisationsbedingungen
sind die gleichen, die bei der Herstellung des Polymeren (A) angewandt werden.
Vorzugsweise weist das Polymer (B) ein Gewichtsmittel des Molekulargewichts von etwa 5000 bis etwa 100 000 (Zahlenmittel des Molekulargewichts etwa 1000 bis etwa 60 000) und vorzugsweise von etwa 5000 bis etwa 50 000 auf. Bei Polymeren mit einem Molekulargewicht von weniger als etwa 5000 ist es wahrscheinlich, daß sich eine unzureichende Stabilität der Polymerteilchen in der Dispersion ergibt und es zu Agglomerationsund Sedimentationserscheinungen kommt, während Polymere mit einem Molekulagewicht von mehr als etwa 100 000 dazu neigen, die Viskosität der Dispersion deutlich zu erhöhen, so daß die Dispersion schwer handhabbar wird.
Vorzugsweise weist das Polymer (B) ein Gewichtsmittel des Molekulargewichts von etwa 5000 bis etwa 100 000 (Zahlenmittel des Molekulargewichts etwa 1000 bis etwa 60 000) und vorzugsweise von etwa 5000 bis etwa 50 000 auf. Bei Polymeren mit einem Molekulargewicht von weniger als etwa 5000 ist es wahrscheinlich, daß sich eine unzureichende Stabilität der Polymerteilchen in der Dispersion ergibt und es zu Agglomerationsund Sedimentationserscheinungen kommt, während Polymere mit einem Molekulagewicht von mehr als etwa 100 000 dazu neigen, die Viskosität der Dispersion deutlich zu erhöhen, so daß die Dispersion schwer handhabbar wird.
Nachstehend wird das Polymer (C) näher erläutert
Insbesondere enthält das Polymer (C) als wesentlichen Bestandteil ein Fluorolefin und als Copolymerisationskomponente
mindestens ein ungesättigtes Monomer aus der Gruppe Alkylvinylether, alicyclische Vinylether,
Hydroxyalkylvinylether, alicyclische Hydroxyvinylether, Olefine, Halogenolefine, ungesättigte Carbonsäuren,
Ester davon und Vinylcarboxylate. Das Polymer (C) weist ein Gewichtsmittel des Molekulargewichts von 5000
bis 120 000 (Zahlenmittel des Molekulargewichts 1000 bis 60 000) und vorzugsweise von 5000 bis 50 000 und
einen Fluorgehalt von 1 bis 60 Gewichtsprozent und vorzugsweise 10 bis 50 Gewichtsprozent auf. Das Polymer
(C) ist in organischen Lösungsmitteln bei Raumtemperatur löslich.
Die andere wesentliche Komponene des Polymeren (C) ist mindestens eines der Fluorolefine Tetrafluorethylen,
Chlortrifluorethylen, Vinylfluorid und/oder Vinylidenfluorid.
Nachstehend sind Beispiele für die Copolymerisationskomponente aufgeführt: Alkylvinylether, wie Ethylvinylether,
Isobutylvinylether und n-Butylvinylether; alicyclische Vinylether, wie Cyclohexylvinylether und Derivate
davon; Hydroxyalkylvinylether, wie Hydroxybutylvinylether; alicyclische Hydroxyvinylether, wie Hydroxycyclohexylvinylether;
Olefine und Halogenolefine, wie Ethylen, Propylen, Isobutylen, Vinylchlorid und Vinylidenchlorid;
Vinylcarboxylate, wie Vinylacetat und Vinyl-n-butyrat; ungesättigte Carbonsäuren, wie Acrylsäure,
Methacrylsäure und Crotonsäure, sowie Ester davon, wie Ci_i8-Alkylacrylate oder Methacrylate, z. B. Methylacrylat,
Ethylacrylat, Propylacrylat, Isopropylacrylat, Butylacrylat, Hexylacrylat, Octylacrylat, Laurylacrylat,
Methylmethacrylat, Ethylmethacrylat, Propylmethacrylat, Isopropylmethacrylat, Butylmethacrylat, Hexylmethacrylat,
Octylmethacrylat und Laurylmethacrylat, Cj-e-Hydroxyalkylacrylate oder -Methacrylate, ζ. Β. Hydroxyethylacrylat,
Hydroxyethylmethacrylat, Hydroxypropylacrylat und Hyroxypropylmethacrylat, Ν,Ν-Dimethylaminoethylacrylat
oder -methacrylat, Ν,Ν-Diethylaminoethylacrylat oder -methacrylat. Von diesen Ethern
werden Alkylvinylether, alicyclische Vinylether, Hydroxyalkylvinylether, alicyclische Hydroxyvinylether, Olefine
und Halogenolefine bevorzugt. Diese ungesättigten Monomeren können allein oder in Form von Gemischen aus
mindestens zwei dieser Bestandteile verwendet werden. Ggf. können die Monomeren teilweise durch andere
radikalisch polymerisierbare Monomere, wie Styrol, a-Methylstyrol, Vinyltoluol und ähnliche vinylaromatische
Verbindungen, Acrylnitril und Methacrylnitril, ersetzt werden. Es können auch andere Monomere verwendet
werden, unter Einschluß von Derivaten der vorerwähnten Monomeren, wie Carboxylgruppen enthaltende
Fluorolefine, Glycidylgruppen enthaltende Vinylether und Carboxylgruppen enthaltende Vinylether.
Polymere (C) mit einem Fluorgehalt von weniger als 1 Gewichtsprozent besitzen nicht in vollständigem
Umfang die erforderlichen Eigenschaften, während Polymere (C) mit einem Fluorgehalt von mehr als 60
Gewichtsprozent eine verminderte Löslichkeit in organischen Lösungsmitteln aufweisen.
Das Polymer (C) läßt sich beispielsweise durch Copolymerisation von Fluorolefinen mit dem ungesättigten
Monomeren in Gegenwart eines radikalischen Polymerisationsinitiators herstellen. Diese Monomeren werden
in solchen Mengen verwendet, daß das Fluoratom 1 bis 60 Gewichtsprozent des erhaltenen Polymeren darstellt.
öü !n bezug auf Art und Menge des zu verwer.dsr.der! PclyrrieriEationEinitiators und in bezug auf Hie ijhrigen
Polymerisationsbedingungen gelten die bezüglich der Herstellung des Polymeren (A) gemachten Angaben,
Das Polymer (C) weist ein Gewichtsmittel des Molekulargewichts von 5000 bis 120 000 (Zahlenmittel des
Molekulargewichts 1000 bis 60 000) auf. Bei Polymeren mi; einem Molekulargewicht von weniger als 5000
besteht die Gefahr einer unzureichenden Stabilität der Polymerteilchen in der Dispersion und der Bildung
vonAgglomerations- und Sedimentationserscheinungen, während Polymere mit einem Molekulargewicht von
mehr als 120 000 zu einer verminderten Löslichkeit im organischen Lösungsmittel und zu einem erheblichen
Anstieg der Viskosität der Dispersion neigen.
Beispiele für die Polymeren (C) sind Hydroxylgruppen enthaltende Fluorolefin-vinylether-Copolymere. die in
organischen Lösungsmitteln löslich sind und im folgenden als "Lumiflon"® bezeichnet werden.
Die erfindungsgemäß als Dispersionsstabilisatoren verwendeten Polymeren (A), (B) und (C) können mindestens
eine polymerisierbare Doppelbindung im Molekül aufweisen. Die Doppelbindung kann beispielsweise
durch Polymerisation von Acrylsäure, Methacrylsäure oder ähnlichen Carboxylgruppen enthaltenden Monomeren
als Copolymerisationskomponente und Umsetzung der Carboxylgruppe des erhaltenen Copolymeren mit
Glycidylacrylat, Glycidylmethacrylat, Allylglycidylether oder ähnlichen ungesättigten, Glycidylgruppen enthaltenden
Monomeren eingeführt werden, die Einführung der Doppelbindung kann auch vorgenommen werden,
indem man ein Glycidylgruppen enthaltendes Copolymer herstellt und die Glycidylgruppen des Copolymeren
mit dem ungesättigten Carboxylgruppen enthaltenden Monomeren umsetzt.
Es sind weitere Kombinationen möglich, z. B. von Säureanhyriden mit Hydroxylgruppen, Säureanhydriden mit
Mercaptangruppen und Isocyanaten mit Hydroxylgruppen. Die allgemeinen Bedingungen für die Additionsreaktion
zwischen derartigen Kombinationen von reagierenden Gruppen sind bekannt. Selbstverständlich hängt
die Reaktionstemperatur von der Kombination der reagierenden Gruppen und der Gegenwart eines Katalysators
ab.
Die Reaktion führt zur Bildung des Polymeren (A), (B) oder (C) mit durchschnittlich mindestens 0,1 Mo! einer ,5
polymerisierbaren Doppelbindung pro 1 MoI des Polymeren. Erfindungsgemäß müssen die Polymeren (A) bis
(C) nicht ausnahmslos mit poiymerisierbaren Doppelbindungen versehen sein. Die so gebildete Doppelbindung
erzeugt eine kovalente Bindung zwischen dem Dispersionsstabilisator und dem die Teilchen bildenden Polymeren.
Dabei werden Verbesserungen in bezug auf die Lagerstabilität und die mechanische Stabilität der Dispersion
erzielt.
Die Polymeren (A) bis (C) können allein oder im Gemisch aus mindestens zwei dieser Bestandteile, die sich in
bezug auf Copolymerzusammensetzung und Molekulargewicht unterscheiden, verwendet werden. Ggf. kann
eine geringe Menge an anderen Dispersionsstabilisatoren gleichzeitig eingesetzt werden, z. B. mit Butylgruppen
veretherte Melamin-Formaldehyd-Harze, Alkydharze und übliche Acrylharze, die das Monomer der Formel (1)
nicht als Copolymerisationskomponente enthalten.
Wird die erfindungsgemäße Dispersion unter Verwendung der Polymeren (A) oder (B) als Dispersionsstabilisator
hergestellt, so erweisen sich die daraus hergestellten Überzüge als ausgezeichnet in bezug auf Schmutzabweisung,
Kratzfestigkeit, Wasserabweisung, ölabweisung und nichthaftender Beschaffenheit aufgrund der niedrigen
Oberflächenspannung, besitzen einen niedrigen Brechungsindex und erweisen sich günstig in bezug auf
ihre Beständigkeit gegen Erweichung unter Wärmeeinwirkung, Haftung am Substrat, Härte, Schlagfestigkeit
und Zugfestigkeit.
Bei Verwendung des Polymeren (C) als Dispersionsstabilisator erhält man Vinylpolymere von beachtlicher
Wetterfesigkeit, chemischer Beständigkeit, Beständigkeit gegen Erweichung unter Wärmeeinwirkung, Haftung
am Substrat, Härte, Schlagfestigkeit und Zugfestigkeit. Erfindungsgemäß werden das oder die radikalisch
polymerisierbaren Monomeren in der organischen Flüssigkeit in Gegenwart des vorstehend beschriebenen
Dispersionsstabilisators polymerisiert.
Während die durch Polymerisation gebildeten Polymerteilchen der Dispersion in der bei der Polymerisation
verwendeten organischen Flüssigkeit nicht in wesentlichem Umfang gelöst werden, gehen der Dispersionsstabilisator
und das radikalisch polymerisierbare Monomer in der organischen Flüssigkeit, die als gutes Lösungsmittel
Beispiele für derartige organische Flüssigkeiten sind aliphatische Kohlenwasserstoffe, wie Hexan, Heptan und
Octan; aromatische Kohlenwasserstoffe, wie Benzol, Toluol und Xylol; Lösungsmittel vom Alkohol-, Ether-,
Ester- and Ketontyp, wie Isopropylalkohol, n-Butylalkohol, Isobutylalkohol, Octylalkohol, Cellosolve® (Ethylglykol),
Butylceüosolve® (Butylglykol), Dicthylenglykolmonobutylether, Methylisobutylketon, Diisobutylketon, Ethylacylketon,
Ethylhexylketon, Methylhexylketon, Ethylbutylketon, Ethylacetat, Isobutylacetat, Acylacetat, Hexylacetat
und 2-Ethylhexylacetat Diese organischen Flüssigkeiten können allein oder im Gemisch aus zwei oder
mehr dieser Bestandteile verwendet werden. Bevorzugte Beispiele hierfür sind Lösungsmittel, die vorwiegend
aus alipathischen Kohlenwasserstoffen bestehen, die in geeigneter Weise mit aromatischen Kohlenwasserstoffen
und Lösungsmitteln vom Alkohol-, Ether-, Ester- oder Ketontyp kombiniert sind.
Das Polymer (A) mit einem hohen Molekulargewicht und das Polymer (B) mit einem hohen Molekulargewicht
und einem Gehalt an einer großen Menge des Monomeren der Formel (1) können beim Auflösen im vorgenannten
Lösungsmittel Schwierigkeiten bereiten. Sofern dies der Fall ist, kann das Lösungsmittel ganz oder teilweise
durch gute Lösungsmittel, wie Trichlortrifluorethan, m-Xylolhexafluorid und Tetrachlorhexafluorbutan, ersetzt
werden.
Hinsichtlich der in der organischen Flüssigkeit in Gegenwart des Dispersionsstabilisators zu polymerisierenden
Monomeren gibt es keine speziellen Beschränkungen, sofern es sich um ungesättigte, radikalisch polymerisierbare
Monomere handelt Es sind eine Reihe von geeigneten Monomeren bekannt Nachstehend sind typische
Beispiele hierfür aufgeführt
(I) Acrylate und Methacrylate, ζ. B. Q-ig-Alkylacrylate oder -methacrylate, wie Methytecrylat, Ethylacrylat,
Propylacrylat, Isopropylacrylat, Butylacrylat, Hexylacrylat, Octylacrylat, Laurylacrylat, Methylmethacrylat,
Ethylmethacrylat, Propylmethacrylat, Isopropylmethacrylat, Butylmethacrylat, Hexylmethacrylat,
Octylmethacrylat und Laurylmethacrylat; Glycidylacrylat oder -methacrylat; C2_8-Alkenylacrylate oder
-methacrylate, wie Allylacrylat oder -methacrylat; C2-g-HydroxyaIkylacrylate oder -methacrylate, wie Hydroxyethylacrylat
oder -methacrylat, Hydroxypropylacrylat oder -methacrylat; und C3_jg-Alkenyloxyalkylacrylate
oder -methacrylate, wie Allyloxyethylacrylat oder -methacrylat;
(II) vinylaromatische Verbindungen, wie Styrol, a-Methylstyrol, VmyltoluoL p-Chlorstyrol und Vinylpyridin:
(III) α,/7-ethylenisch ungesättigte Säuren, wie Acrylsäure, Methacrylsäure und Itaconsäure;
(IV) weitere Verbindungen, wie Acrylnitril, Methacrylnitril, Methylisopropenylketon, Vinylacetat, Vinylpropionat
und Vinylpivalat.
Selbstverständlich können für das Polymer (C) auch Monomere der Formel (1) und/oder Fluorolefine verwendet
werden.
Die Polymerisation des oder der Monomeren wird unter Verwendung eines radikalischen Polymerisationsinitiators
durchgeführt. Beispiele für geeignete radikalische Polymerisationsinitiatoren sind Azoinitiatoren, wie
2,2'-Azobisisobutyronitril und 2,2'-Azo-bis-(2,4-dimethylvaleronitril), und Peroxidinitiatoren, wie Benzoylperoxid,
Laurylperoxid und tert.-Butylperoctoat. Der Polymerisationsinitiator wird in einerMenge von 0,2 bis 10
Gewichtsteilen und vorzugsweise von 0,5 bis 5 Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteile des oder der zu polymerisierenden
Monomeren verwendet.
Die Menge des Dispersionsstabilisators kann je nach dessen Art stark variieren, beträgt aber 5 bis 80
Gewichtsprozent und insbesondere 10 bis 60 Gewichtsprozent, bezogen auf die kombinierte Menge der zu
polymerisierenden Monomeren und des Stabilisators. Sind weniger als 5 Gewichtsprozent an Dispersionsstabilisator
vorhanden, so besteht die Gefahr einer Verringerung der Lagestabilität der Dispersion, während bei einem
Gehalt über 80 Gewichtsprozent die Tendenz zur Gelbildung unter Erhöhung der Viskosität besteht.
Die Gesamtkonzentration des oder der Monomeren und des Dispersionsstabilisators in der organischen
Flüssigkeit kann je nach dem Verwendungszweck der Dispersion variieren und unterliegt keinen speziellen
Beschränkungen. Vorzugsweise liegt diese Gesamtkonzentration im Bereich von 30 bis 70 Gewichtsprozent und
vorzugsweise von 30 bis 60 Gewichtsprozent.
Zur Herstellung der Dispersion kann die Polymerisation nach üblichen Verfahren durchgeführt werden. Die
Reaktionstemperatur beträgt 60 bis 1600C. Die Reaktion kann im allgemeinen in 1 bis 15 Stunden beendet
werden.
Die nach dem vorerwähnten erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte nicht-wäßrige Dispersion von Polymerteilchen
besitzt eine beträchtliche Dispersionsstabilität und kann z. B. zur Herstellung von Überzugsmassen,
Formkörpern, Klebstoffen und Füllstoffen verwendet werden.
Die erfindungsgemäß hergestellte Dispersion kann zwar direkt ohne weitere Zusätze verwendet werden, wird
aber ggf. mit Additiven, wie farbgebenden Mitteln, Weichmachern und Härtern, vermischt. Beispiele für farbgebende
Mittel sind Farbstoffe, organische Pigmente, anorganische Pigmente und metallische Pigmente. Als
Weichmacher kommen bekannte Produkte in Frage wie Dimethylphthalat, Dioctylphthalat und ähnliche niedermolekulare
Weichmacher, Vinylpolymer-Weichmacher, Polyester-Weichmacher und ähnliche hochmolekulare
Weichmacher. Diese Weichmacher können mit der Dispersion vermischt werden oder sie können bei der
Herstellung der Dispersion im radikalisch polymerisierbaren Monomeren gelöst werden, so daß sie den dabei
gebildeten Polymerteilchen der Dispersion einverleibt werden. Als Härter kommen Aminharze, Epoxyharze,
Polyisocyanate und ähnliche Vernetzungsmittel in Frage. Die erfindungsgemäß hergestellte Dispersion kann
auch z. B. mit Cellulose, Cellulosederivaten, anderen Acrylharzen, Alkydharzen, Polyesterharzen oder Epoxyharzen
vermischt werden. Ferner kann die erfindungsgemäß hergestellte Dispersion bei Umgebungstemperatur
oder erhöhten Temperaturen getrocknet oder gehärtet werden.
Nachstehend wird die Erfindung anhand von Beispielen und Vergleichsbeispielen näher erläutert. Sämtliche
Teil- und Prozentangaben beziehen sich auf das Gewicht.
Beispiel 1 45 Herstellung des Dispersionsstabilisators (I)
Isobutylacetat 40 Teile
Toluol 40 Teile
Die vorerwähnten Verbindungen werden unter Rückfluß erwärmt Die nachstehend aufgeführten Monomeren
und der Polymerisationsinitiator werden innerhalb von 3 Stunden tropfenweise zugesetzt Nach der Zugabe
läßt man das Gemisch 2 Stunden altern.
2-Perfluoroctylethylmethacrylat 50 Teile
55 Styrol 10 Teile
Isobutylmethacrylat 19 Teile
2-Ethylhexylmethacrylat 10 Teile
2-Hydroxyethylmethacrylat 10 Teile
Methacrylsäure 1 Teil
60 2,2'-Azobisisobutyronitril 2 Teile
Der erhaltene Acrylharzlack enthält 55 Prozent nicht-flüchtige Bestandteile und weist die Viskosität G
(Gardner, 25° C; dies gilt auch für die nachstehenden Ausführungen) und ein Gewichtsmittel des Molekulargewichts
von etwa 16 000 auf.
Herstellung der Polymerdispersion (I) Heptan 93 Teile
Dispersionsstabilisator (I) 98 Teile
Die vorerwähnten Bestandteile werden in einen Kolben gegeben und unter Rückfluß erwärmt. Die nachstehend
aufgeführten Monomeren und der Polymerisationsinitiator werden innerhalb von 3 Stunden tropfenweise
zugegeben. Anschließend läßt man das Gemisch 2 Stunden altern.
Styrol | 15 Teile |
Methylmethacrylat | 40 Teile |
Acrylnitril | 30 Teile |
2-Hydroxyethylmethacrylat | 15 Teile |
tert.-Butylperoxy-2-ethylhexanoat | 1,5 Teile |
Man erhält eine stabile und niedrig-viskose Polymerdispersion von milchigem Aussehen. Sie enthält 53
Prozent nicht-flüchtige Anteile und weist die Viskosität A und eine Teilchengröße der Polymerteilchen von 0,2
bis 0,3 μπι (elektronenmikroskopische Messung; dies gilt auch für die nahstehenden Ausführungen) auf. Man läßt is
die Dispersion 3 Monate bei Raumtemperatur stehen, wobei weder Niederschläge noch grobe Teilchen gebildet
werden.
Die Dispersion wird auf eine Glasplatte aufgetragen und bei Raumtemperatur getrocknet. Der getrocknete
Überzug weist eine Oberflächenenergie von nur 14 dyn/cm (gemessen mittels des Kontaktwinkels unter Verwendung
von Wasser und Paraffin; dies gilt auch für die nachstehenden Ausführungen) auf.
Beispiel 2
Herstellung des Dispersionsstabilisators (II)
Herstellung des Dispersionsstabilisators (II)
25
Isobutylacetat 40 Teile
Toluol 40 Teile
Die vorerwähnten Verbindungen werden unter Rückfluß erwärmt. Die nachstehend aufgeführten Monomeren
und der Polymerisationsinitiator werden innerhalb von 3 Stunden tropfenweise zugesetzt. Nach der Zugabe
läßt man das Gemisch 2 Stunden altern.
40
Der erhaltene Acrylharzlack enthält 55 Prozent nicht-flüchtige Anteile und weist die Viskosität J und ein
Gewichtsmittel des Molekulargewichts von etwa 18 000 auf.
Herstellung der Polymerdispersion (II)
Heptan 82 Teile
Dispersionsstabilisator (II) 121 Teile
Die vorerwähnten Bestandteile werden in einen Kolben gegeben und unter Rückfluß erwärmt. Die nachstehend
aufgeführten Monomeren und der Polymerisationsinitiator werden innerhalb von 3 Stunden tropfenweise
zugesetzt. Anschließend läßt man das Gemisch 2 Stunden altern.
55
Man erhält eine stabile und niedrig-viskose Polymerdispersion von milchigem Aussehen. Sie enthält 55
Prozent nicht-flüchtige Bestandteile und weist die Viskosität C und eine Teilchengröße der Polymerteilchen von
0,15 bis 0,20 μπι auf. Man läßt die Dispersion 3 Monate bei Raumtemperatur stehen, wobei weder Niederschläge
noch grobe Teilchen gebildet werden.
Die Dispersion wird auf eine Glasplatte aufgetragen und bei Raumtemperatur getrocknet Der getrocknete
Oberzug weist eine Oberflächenenergie von nur 16 dyn/cm auf.
65
Beispiel 3
Herstellung des Dispersionsstabilisators (III)
Herstellung des Dispersionsstabilisators (III)
Perfluorisononylmethyl-methacrylat | 30 Teile |
Styrol | 15 Teile |
Isobutylmethacrylat | 30 Teile |
Laurylmethacrylat | 14 Teile |
2-Hydroxyethylmethacrylat | 10 Teile |
Methacrylsäure | 1 Teil |
2,2'-Azobisisobutyronitril | 1.8 Teile |
Styrol | 15 Teile |
Methylmethacrylat | 30Teüe |
Acrylnitril | 40 Teile |
2-Hydroxyethylmethacrylat | 15 Teile |
2£'-Azobisisobutyronitril | 2 Teile |
Isobutylacetat 40 Teile
Toluol 40 Teile
Die vorerwähnten Verbindungen werden unter Rückfluß erwärmt. Die nachstehend aufgeführten Monomeren
und der Polymerisationsinitiator werden innerhalb von 3 Stunden tropfenweise zugesetzt. Nach der Zugabe
läßt man das Gemisch 2 Stunden altern.
Perfluormethylmethylacrylat | 60 Teile |
Styrol | 15 Teile |
io Laurylmethacrylat | 14 Teile |
2-Hydroxyethylmethacrylat | 10 Teile |
Methacrylsäure | 1 Teil |
2,2'-Azobisisobutyronitril | 1,8 Teile |
Der erhaltene Acrylharzlack enthält 55 Prozent nicht-flüchtige Anteile und weist die Viskosität L und ein
Gewichtsmittel des Molekulargewichts von etwa 19 000 auf.
Herstellung der Polymerdispersion (III)
20 Heptan 82 Teile
Dispersionsstabilisator (III) 121 Teile
Die vorerwähnten Bestandteile werden in einen Kolben gegeben und unter Rückfluß erwärmt. Die nachstehend
aufgeführten Monomeren und der Polymerisationsinitiator werden innerhalb von 3 Stunden tropfenweise
zugegeben. Anschließend läßt man das Gemisch 2 Stunden altern.
Styrol | 15 Teile |
Methylmethacrylat | 30 Teile |
Acrylnitril | 40 Teile |
30 2-Hydroxyethylmethacrylat | 15 Teile |
2,2'-Azobisisobutyronitril | 2 Teile |
Man erhält eine stabile und niedrig-viskose Polymerdispersion von milchigem Aussehen. Sie enthält 55
Prozent nicht-flüchtige Anteile und weist die Viskosität D und eine Teilchengröße der Polymerteilchen von 0,15
bis 0,20 μπι auf. Man läßt die Dispersion 3 Monate bei Raumtemperatur stehen, wobei weder Niederschläge
noch grobe Teilchen gebildet werden.
Die Dispersion wird auf eine Glasplatte aufgetragen und bei Raumtemperatur getrocknet. Der getrocknete
Überzug weist eine Oberflächenenergie von nur 19 dyn/cm auf.
40 Beispiel 4
Herstellung des Dispersionsstabilisators (I V)
80TeUe m-Xylo!hexaf!uorid werden erwärmt und bei HO0C belassen. Das nachstehend aufgeführte Monomere
und der Polymerisationsinitiator werden innerhalb von 3 Stunden tropfenweise zugegeben. Nach der Zugabe
läßt man das Gemisch 2 Stunden altern.
2-Perfluoroctylethyl-acrylat 100 Teile
2,2'-Azobisisobutyronitril 2 Teile
Der erhaltene Acrylharzlack enthält 55 Prozent nicht-flüchtige Anteile und weist die Viskosität C und ein
Gewichtsmittel des Molekulargewichts von etwa 16 000 auf.
Herstellung der Polymerdispersion (IV)
Cyclohexan 20 Teile
m-Xylolhexafluorid 62 Teile
Dispersionsstabilisator (IV) 121 Teile
Die vorstehenden Bestandteile werden in einen Kolben gegeben, unter Rückfluß erwärmt und bei 95° C
belassen. Die nachstehend aufgeführten Monomeren und der Polymerisationsinitiator werden innerhalb von 3
Stunden tropfenweise zugegeben. Anschließend läßt man das Gemisch 2 Stunden altern.
Styrol 15 Teile
65 Methylmethacrylat 42 Teile
Acrylnitril 20 Teile
Glycidylmethacrylat 5 Teile
Acrylsäure 3 Teile
2-Hydroxyethylacrylat 15 Teile
2,2'-Azobisisobutyronitril 2 Teile
Man erhält eine stabile und niedrig-viskose Polymerdispersion von milchigem Aussehen. Sie enthält 55
Prozent nicht-flüchtige Anteile und weist die Viskosität B und eine Teilchengröße der Polymerteilchen von 0,18
bis 0,20 μΐη auf. Das Teücheninnere ist durch Umsetzung der Epoxygruppe von Glycidylmethacrylat und der
Carboxylgruppe von Acrylsäure vernetzt Man läßt die Dispersion 3 Monate bei Raumtemperatur stehen, wobei
weder Niederschläge noch grobe Teilchen gebildet werden. Ein durch Auftragen der Dispersion auf eine
Glasplatte und Trocknen bei Raumtemperatur gebildeter Oberzug weist eine Oberflächenenergie von nur
11 dyn/cm auf.
Beispiel 5 Herstellung des Dispersionsstabilisators (V)
Isobutylacetat 50 Teile
Toluol 30 Teile
Die vorerwähnten Verbindungen werden unter Rückfluß erwärmt. Die nachstehend aufgeführten Monomeren
und der Polymerisationsinitiator werden innerhalb von 3 Stunden tropfenweise zugegeben. Nach der
Zugabe läßt man das Gemisch 3 Stunden altern.
2-Perfluoroctylethyl-methacrylat 50 Teile
Styrol 10 Teile
Isobutylmethacrylat 19 Teile
2-Ethylhexylmethacrylat 10 Teile
2-Hydroxyethylmethacrylat 10 Teile
Methacrylsäure 1 Teil
tert.-Butylperoxy-2-ethylhexanoat 3 Teile
Der erhaltene Acrylharzlack enthält 55 Prozent nicht-flüchtige Anteile und weist die Viskosität H und ein
Gewichtsmittel des Molekulargewichts von etwa 16 000 auf. Der gesamte Lack wird mit folgenden Bestandteilen
versetzt:
Glycidylmethacrylat 0,8 Teile
4-tert.-Butylbrenzcatechin 0,02 Teile
Dimethylaminoethanol 0,1 Teil
Das Gemisch wird zur Einführung einer copolymerisierbaren Doppelbindung in die Molekülkette des Dispersionsstabilisators
5 Stunden unter Rückfluß erwärmt. Der Anteil der eingeführten Doppelbindungen beträgt
etwa 0,6 Mol pro 1 Mol des Dispersionsstabilisators, ermittelt durch Messung der Säurezahl des Harzes.
Herstellung der Polymerdispersion (V)
Heptan 93 Teile
Dispersionsstabilisator (V) 98 Teile
Die vorerwähnten Bestandteile werden in einen Kolben gegeben und unter Rückfluß erwärmt. Die nachstehend
aufgeführten Monomeren und der Polymerisation'ünitiator werden innerhalb von 3 Stunden tropfenweise
zugegeben. Anschließend läßt man das Gemisch 2 Stunden altern.
Styrol 10 Teile
Methylmethacrylat 45 Teile
Acrylnitril 25 Teile
2-Perfluoroctylethyl-methacrylat 5 Teile
2-Hydroxyethylmethacrylat 15 Teile
tert.-Butylperoxy-2-ethylhexanoat 1,5 Teile
Man erhält eine stabile und niedrig-viskose Polymerdispersion von milchigem Aussehen. Sie enthält 55
Prozent nicht-flüchtige Anteile und weist die Viskosität H und eine Teilchengröße der Polymerteilchen von 0,2 6(
bis 0,3 μιτι auf.
Man läßt die Dispersion 3 Monate bei Raumtemperatur stehen, wobei weder Niederschläge noch grobe
Teilchen gebildet werden. Die Dispersion wird auf eine Glasplatte aufgebracht und bei Raumtemperatur
getrocknet. Der getrocknete Überzug weist eine Oberflächenenergie von nur 13 dyn/cm auf.
6: Vergleichsbeispiel 1
Herstellung des Dispersionsstabilisators (VI)
Isobutylacetat 40 Teile
Toluol 40 Teile
Die vorerwähnten Verbindungen werden unter Rückfluß erwärmt Die nachstehend aufgeführten Monomeren
und der Polymerisationsinitiator werden innerhalb von 3 Stunden tropfenweise zugesetzt Nach der Zugabe
läßt man das Gemisch 2 Stunden altern.
Styrol | 10 Teile |
Isobutylmethacrylat | 69 Teile |
ίο 2-Etbylhexylmethacrylat | 10 Teile |
2-Hydroxyethylmethacrylat | 10 Teile |
Methacrylsäure | ITeil |
2,2'Azobisisobutyronitril | 2 Teile |
Der erhaltene Acrylharzlack enthält 55 Prozent nicht-flüchtige Anteile und weist die Viskosität H und ein
Gewichtsmittel des Molekulargewichts von etwa 16 000 auf.
Herstellung der Polymerdispersion (VI)
Heptan 93 Teile |
Dispersionsstabilisator (VI) 98 Teile
Die vorerwähnten Bestandteile werden in einen Kolben gegeben und unter Rückfluß erwärmt. Die nachstehend
aufgeführten Monomeren und der Polymerisationsinitiator werden innerhalb von 3 Stunden tropfenweise
zugegeben. Anschließend läßt man das Gemisch 2 Stunden altern.
styrol | 15 Teile |
Methylmethacrylat | 40 Teile |
Acrylnitril | 30 Teile |
2-Hydroxyethylmethacrylat | 15 Teile |
tert.-Butylperoxy-2-ethylhexanoat | 1,5 Teile |
Man erhält eine stabile und niedrig-viskose Dispersion von milchigem Aussehen. Sie enthält 53 Prozent
nicht-flüchtige Anteile und weist die Viskosität B und eine Teilchengröße der Polymerteilchen von 0,2 bis 0,3 μπι
auf. Man läßt die Dispersion 3 Monate bei Raumtemperatur stehen, wobei weder Niederschläge noch grobe
Teilchen gebildet werden.
Die Dispersion wird auf eine Glasplatte aufgetragen und bei Raumtemperatur getrocknet. Der getrocknete
Überzug weist eine Oberflächenenergie von 35 dyn/cm auf, was im wesentlichen dem Wert für einen aus einem
üblichen Acrylharzlack gebildeten Überzug entspricht.
Vergleichsbeispiel 2
Ein aus dem Dispersionsstabilisator (IV) auf einer Glasplatte gebildeter Überzug weist eine Oberflächenenergie
von nur 11 dyn/cm auf, erweist sich aber als klebrig. Demgegenüber erweisen sich Überzüge, die aus den
Dispersionen der vorstehenden Beispiele unter Einschluß von Beispiel 4 hergestellt worden sind, alle als fest.
Vergleichsbeispiel 3
Ein aus dem Dispersionsstabilisator (II) auf einer Glasplatte gebildeter Überzug weist eine Oberflächenenergie
von 16 dyn/cm auf. Der aus der Dispersion von Beispiel 2 gebildete Überzug besitzt im wesentlichen die
gleiche Oberflächenenergie wie der aus dem Dispersionsstabilisator (II) gebildete Überzug, weist aber, bezogen
auf den Überzug aus dem Stabilisator (II) einen Perfluoralkylmonomer-Gehalt von nur 40 Prozent auf.
Herstellung der Polymerdispersion (VII) „^
Hepan 102 Teile f,
n-Butv!acet?.t 8 Teil? ™
Dispersionsstabilisator (VII) S
("Lumiflon LF 200"®, Gewichtsmittel des Molekulargewichts etwa 50 000,
Fluorgehalt 30 Prozent, Hydroxylzahl
etwa 50, nicht-flüchtige Anteile
60 Prozent) 108 Teile ;:
etwa 50, nicht-flüchtige Anteile
60 Prozent) 108 Teile ;:
Die vorerwähnten Bestandteile werden in einen Kolben gegeben und unter Rückfluß erwärmt. Die nachstehend
aufgeführten Monomeren und der Polymerisationsinitiator werden innerhalb von 3 Stunden tropfenweise ;
zugegeben. Nach der Zugabe läßt man das Gemisch 2 Stunden altern. Anschließend werden 26 Teile n-Butylace- ,
tat zugesetzt
Styrol | 15 Teile |
Methylmethacrylat | 40 TeUe |
Acrylnitril | 30 TeUe |
2- Hydroxyethylmethacrylat | 15 Teile |
tert-Butylperoxy-2-ethylhexanoat | 1,5 Teile |
Man erhält eine stabile und niedrig-viskose Polymerdispersion von milchigem Aussehen. Sie enthält 47
Prozent nicht-flüchtige Anteile und weist die Viskosität A und eine Teilchengröße der Polymerteilchen von
0,15 μπι auf. Man läßt die Dispersion 3 Monate bei Raumtemperatur stehen, wobei weder Niederschläge noch
grobe Teilchen gebildet werden.
Herstellung der Polymerdispersion (VIII)
Heptan 102 Teile
n-Butylacetat 8 Teile
Dispersionsstabilisator (Chlortri-
fluorethylen/Cyclohexylvinylether/
Hydroxybutylvinylether-Copolymer,
Fluorgehalt 50 Prozent,
Hydroxylzahl 60, Gewichtsmittel des
Molekulargewichts etwa 10 000,
nicht-flüchtige Anteile 60 Prozent) 108 Teile
Die vorerwähnten Bestandteile werden in einen Kolben gegeben und unter Rückfluß erwärmt. Die nachstehend
aufgeführten Monomeren und der Polymerisationsinitiator werden innerhalb von 3 Stunden tropfenweise
zugegeben. Anschließend läßt man das Gemisch 2 Stunden altern, wonach 26 Teile n-Butylacetat zugesetzt
werden.
Man erhält eine stabile und niedrig-viskose Polymerdispersion von milchigem Aussehen. Sie enthält 53
Prozent nicht-flüchtige Anteile und weist die Viskosität A3 und eine Teilchengröße der Polymerteüchen von
0,15 μπι auf. Man läßt die Dispersion 3 Monate bei Raumtemperatur stehen, wobei weder Niederschläge noch
grobe Teilchen gebildet werden.
45 Herstellung der Polymerdispersion (IX)
Styrol | 15 Teile |
Methylmethacrylat | 40 Teile |
Acrylnitril | 30 Teile |
2-Hydroxyethylmethacrylat | 15 Teile |
tert.-Butylperoxy-2-ethylhexanoat | 1,5 Teile |
Heptan | 102 Teile |
n-Butylacetat | 8 Teile |
Dispersionsstabilisator (VII) | 108 Teile |
50
Die vorerwähnten Bestandteile werden in einen Kolben gegeben und unter Rückfluß erwärmt. Die nachstehend
aufgeführten Monomeren und der Polymerisationsinitiator werden innerhalb von 3 Stunden tropfenweise
zugegeben. Anschließend läßt man das Gemisch 2 Stunden altern, wonach 26 Teile n-Butylacetat zugesetzt
werden.
60
Man erhält eine stabile und niedrig-viskose Polymerdispersion von milchigem Aussehen. Sie enthält 46
Prozent nicht-flüchtige Anteile und weist die Viskosität B und eine Teilchengröße der Polymerteüchen von
0,12 μηι auf. Man läßt die Dispersion 3 Monate bei Raumtemperatur stehen, wobei weder Niederschläge noch
grobe Teilchen gebildet werden.
!<* | Styrol | 15 Teile |
Methylmethacrylat | 17 Teile | |
ü | Acrylnitril | 30 Teile |
2-Hydroxyethylmethacrylat | 15 Teile | |
Glycidylmethacrylat | 20 Teile | |
Methacrylsäure | 3 Teile | |
tert.-Butylperoxy-2-ethylhexanoat | 1,5 Teile |
Beispiel 9 t Einführung der Doppelbindung in den Dispersionsstabilisator
200 Teile "Lumiflon LF 400"» (nicht-flüchtige Anteile 50 Prozent, Säurezahl 5, Fluorgehalt 30 Prozent, Hydroxylzahl
etwa 50, Gewichtsmittel des Molekulargewichts etwa 50 000) werden mit folgenden Bestandteilen
versetzt:
Glycidylm»thacrylat 0,8 Teile
ίο 4-tert-Butylbrenzcatechin 0,02 Teile
Dimethylaminoethanol 0,1 Teil
Das Gemisch wird zur Einführung einer copolymerisierbaren Doppelbindung in die Molekülkette des Dispersionsstabilisators
5 Stunden unter Rückfluß erwärmt
Es erfolgt eine Verringerung der Säurezahl des Harzes auf weniger als 0,02, um etwa 1 Mol Doppelbindung
ι pro Mol Dispersionsstabilisator einzuführen.
Herslsllung der Polymerdispersion (X)
20 Heptan 80 Teile
n-Butylacetat 8 Teile vorstehend erhaltener
1 Dispersionsstabilisator 130 Teile
Die vorerwähnten Bestandteile werden in einen Kolben gegeben und unter Rückfluß erwärmt Die nachstehend
aufgeführten Monomeren und der Polymerisationsinitiator werden tropfenweise innerhalb von 3 Stunden
zugegeben. Anschließend läßt man das Gemisch 2 Stunden altern, wonach 26 Teile n-Butylacetat zugesetzt
werden.
Styrol | 15 Teile |
Methylmethacrylat | 40 Teile |
Acrylnitril | 30 Teile |
2-Hydroxyethylmethacrylat | 15 Teile |
tert.-Butylperoxy-2-ethylhexanoat | 1.5 Teile |
Man erhält eine stabile und niedrig-viskose Polymerdispersion von milchigem Aussehen. Sie enthält 47
Prozent nicht-flüchtige Anteile und weist die Viskosität D und eine Teilchengröße der Polymerteilchen von
0,18 μπι auf. Die Dispersion wird 3 Monate bei Raumtemperatur stehengelassen, wobei weder Niederschläge
noch grobe Teilchen gebildet werden.
Das allgemeine Verfahren von Beispiel 6 wird wiederholt, mit der Abänderung, daß folgende Bestandteile
verwendet werden:
45 Dispersionsstabilisator (II) |
60 Teile |
"Lumiflon LF 200"® | 54 Teile |
Heptan | 96 Teile |
Man erhält eine stabile und niedrig-viskose Polymerdispersion (Dispersion XI) von milchigem Aussehen. Sie
enthält 47 Prozent nicht-flüchtige Anteile und weist die Viskosität A2 und eine Teilchengröße der Polymerteilchen
von 0,2 μπι auf. Man läßt die Dispersion 3 Monate bei Raumtemperatur stehen, wobei weder Niederschläge
noch grobe Teilchen gebildet werden.
Die Dispersion wird auf eine Glasplatte aufgetragen und gehärtet. Der gehärtete Überzug weist eine Oberflä-
Die Dispersion wird auf eine Glasplatte aufgetragen und gehärtet. Der gehärtete Überzug weist eine Oberflä-
55 chenenergie von nur 21 dyn/cm auf.
Aus den Dispersionen der Beispiele und der Vergleichsbeispiele sowie aus "Lumiflon L 200"® und den Dispersionsstabilisatoren
(II), (iV) und (VI) werden Proben von klären Beschichtungsmassen hergestellt, wobei als
Härtungsmittel für die Dispersion jeweils Polyisocyanat in einem OH/NCO-Molverhältnis von 1 :1 und als
Härtungskatalysator Dibutylzinndilaurat in einer Menge von 0,03 Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteile der
HarzkoHipuiiciHc verwendet werden. Die Proben der klaren Bcschichtungstr.asser. v/erden zur Bildung eines in
trockenem Zustand 50 μιτι dicken Überzugs auf ein Substrat aufgebracht und durch 7tägiges Stehenlassen bei
Raumtemperatur (250C) gehärtet. Es wird ein Substrat mit einem Silbermetallüberzug verwendet, der durch
Auftragen einer hitzehärtbaren Überzugsmasse vom Acrylhai ztyp auf eine oberflächenbehandelte Stahlplatte
mit einer Elektrobeschichtung und einer Zwischenschicht und durch Brennen hergestellt worden ist. Die Eigenschäften
der beschichteten Substrate werden untersucht. Die Ergebnisse sind in den Tabellen I und II zusammengestellt.
12
Probe | Glanz | Bleistifthärte | 7 Tage mach | -. « | Gehalt an fluor- | Brechungs | Erweichung | Haftung | Zugfestigkeit | i | 1O i | |
2 Tage nach | Härten | Tabelle I | haltigem Mono | index | unter | |||||||
Beispiel | Hhripn | Παι ICII | Beständigkeit | mer in den | Wärmeein | |||||||
(6O0C) | nui ich | gegenüber | Feststoffen (%)·) | wirkung | U) | |||||||
H | Benzin (20-mali- | |||||||||||
Dispersion (I) | 93,1 | B | H | ges Reiben) | 17,5 | 1,40 | HB | 100 | 215 |
KJ !
KJ j |
||
Beispiel | Dispersion (II) | 95,2 | B | H | 12 | 1,43 | HB | 100 | 220 |
(Jl
O) |
||
1 | Dispersion (III) | 94,6 | HB | B | gut | 24 | 1,40 | H | 100 | 205 | CT) | |
2 | Dispersion (IV) | 89,5 | 6B | H | gut | 40 | 1,40 | 2B | 100 | 200 | ||
3 | Dispersion (V) | 93,4 | 2B | gut | 20,7 | 1,40 | HB | 100 | 215 | |||
4 | gut | |||||||||||
5 | gut | |||||||||||
Ver | H | |||||||||||
gleichs- | Dispersion (VI) | 90,1 | HB | 6B | 0 | 1,44 | HB | 90 | 240 | |||
beispiel | Dispersionsstabilisator | 89,2 | 6B | 100 | 1,39 | <6B | nicht meßbar | nicht meßbar | ||||
1 | (IV) | B | gut | |||||||||
2 |
Dispersionsstabilisator
(H) |
88,1 | 2B | gelöst | 30 | 1,42 | 2B | 60 | 160 | |||
*) ohne Polyisocyanat | ||||||||||||
3 | gequollen | |||||||||||
(Anm.:) | ||||||||||||
Glanz
(6O0C)
2 Tage nach Härten
7 Tage nach Härten
Beständigkeit
gegen Benzin
(20maliges
Reiben)
bewitterungs-
apparat
Glanzbeständigkeit
(3000 Std.) (600C)
Gehalt an
fluorhaltigem
Monomer in
den Feststoffen
Brechungsindex
Erweichung unter
Wärmeeinwirkung
Haftung
Zugfestigkeit
Vergleichsbeispiel
Dispersions- 95,4 HB H Stabilisator (VI)
gut gut gut gut gut
keine Risse über 90% 40
keine Risse über 80% 40
keine Risse über 90% 40
keine Risse über 90% 40
keine Risse über 90% 40
1,43 | HB |
1,43 | HB |
1,43 | HB |
1,43 | HB |
1,43 | HB |
gut | keine | Risse | unter 30% | 0 |
leicht | keine | Risse | über 90% | 100 |
gequollen | ||||
gut | Risse | unter 10% | 0 |
1,44 1,42
1,44
HB 4B
HB
(Anm.:) *) ohne Polyisocyanat
100 | 305 | (Zl |
100 | 290 |
U)
CT) |
100 | 310 |
K)
K) |
100 | 420 | 566 |
100 | 240 | |
90 | 240 | |
90 | 170 | |
95 | 220 | |
Die Messung der in den Tabellen I und II angegebenen Eigenschaften erfolgt gemäß nachfolgenden Angaben.
Erweichung unter Wärmeeinwirkung: Der Überzug wird 7 Tage getrocknet und auf 50°C erwärmt, wonach
die Bleistifthärte gemessen wird.
Haftung: Das beschichtete Substrat wird zur Bildung von 100 Quadraten von 1 mm Kantenlänge mit einem
Messer kreuzweise eingeschnitten. Ein Klebecellophanband wird auf die Überzugsfläche der einzelnen Probestücke
aufgebracht und mit einer starken Ziehbewegung abgelöst. Die Anzahl der am Klebeband haftenden
Quadrate wird ermittelt.
Zugfestigkeit: Die Messung erfolgt mit einem Dehnungsmeßgerät bei 20°C unter Verwendung eines Überzugs
mit einer Dicke von 50 μπι. Die Dehnungsgeschwindigkeit beträgt 4 mm/min.
10
20 25 30 35 40
50 55
60
65
Claims (1)
1. Verfahren zur Herstellung von stabilen Dispersionen von Vinylpolymeren, dadurch gekennzeichnet, daß
man mindestens ein rndikalisch polymerisierbares Monomer in einer organischen Flüssigkeit, in der das
Monomer löslich ist und in der das aus dem Monomeren gebildete Polymer unlöslich ist, und in Gegenwart
von 5 bis 80 Gew.-% eines Dispersionsstabilisators, bezogen auf die kombinierte Menge der zu polymerisierenden
Monomeren und des Stabilisators, polymerisiert, wobei der Dispersionsstabilisator mindestens eines
der folgenden Polymeren (A). (B) und/oder (C) ist:
Family
ID=
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