DE4218414A1 - Monomerzubereitungen fuer die bauindustrie - Google Patents
Monomerzubereitungen fuer die bauindustrieInfo
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Description
Die Erfindung betrifft Monomerzubereitungen, die in verschiedenen Bereichen
der Bauindustrie eingesetzt werden können, und insbesondere den Zusatz von
Ruß und/oder von polyfunktionellen Oligomeren zur Verbesserung der Eigen
schaften der damit hergestellten Polymermatrix-Kombinationen. Die schnell
härtenden Zubereitungen mit Füllstoffen dienen zur Herstellung von Belägen,
Beschichtungen, Gußmassen, zur Reparatur von Betongegenständen und als
Klebestoff, ohne Füllstoff können sie für die gleichen Zwecke injiziert
werden.
Polymerbetonmassen, die durch schnelle Aushärtung von Acrylmonomeren in
Gegenwart von verschiedenen Zusätzen und Füllstoffen, insbesondere Sand
hergestellt werden, sind als Bodenbeläge und Beschichtungen von Beton
gegenständen bekannt und zeichnen sich durch hohe mechanische Belastbarkeit
aus.
Es wurde nun gefunden, daß die Eigenschaften der erhaltenen Polymerbeton
massen noch wesentlich verbessert werden können, wenn die zum Einsatz ge
langenden Monomerzubereitungen bestimmte polyfunktionelle Oligomere ent
halten und/oder Ruß zugesetzt wird.
Gegenstand der Erfindung sind also Monomerzubereitungen auf Basis von
Acrylmonomeren mit einem Flammpunkt über 50°C, die 0,01 bis 7 Gewichts
prozent Ruß und/oder polyfunktionelle Oligomere auf Basis von Polyester
oder Polyäther/Urethan/Acrylat enthalten, sowie durch Aushärtung dieser
Zubereitungen erhaltene Polymermatrix-Kombinationen mit und ohne Füll
stoffen.
Die Mengenangaben für den Ruß-Zusatz beziehen sich auf die Menge des
Acrylbindemittels und betragen bevorzugt 0,1 bis 3, am meisten bevorzugt
0,1 bis 0,5 Gewichtsprozent Ruß mit einer BET-Fläche von 20-460 m2/g. Es
können verschiedene Rußarten, z. B. Gasruß, Flammruß und Furnace-Ruß
verwendet werden.
Die erfindungsgemäß enthaltenen Oligomere sind aliphatische oder aroma
tische, bifunktionelle oder polyfunktionelle Polyester-bzw. PolyätherUre
than-Acrylate mit einem Molekulargewicht von 500-2000, bevorzugt 1000-2000
und einer Viskosität von 2000-100 000 mPa·s (bei 25°C), bevorzugt von
12 000 bis 100 000, am meisten bevorzugt von 60-75 000 mPa·s. Sie werden
durch Einpolymerisierung von Acrylsäure- bzw. Methacrylsäurerestern in
Polyester- bzw. Polyäther-Urethanen hergestellt und weisen zumindest zwei
ungesättigte Bindungen auf, die zur Vernetzung der üblichen Acrylat-Binde
mittel dienen.
Ein geeignetes Produkt ist das von der Firma Rahn, Zürich vertriebene
GENOMER T 1200 (aliphatisch/Triacrylat) mit einem Min = 1000-1200 und einer
Viskosität von 70 000 mPa·s. Weitere mögliche Produkte sind:
Als Bindemittel dienen die bekannten Acrylatharze, die als Monomere in
geeigneten Zubereitungen mit Katalysatoren vermischt werden und dann
innerhalb weniger Stunden aushärten zu Polymerbetonmassen. Solche Acryl
monomere sind bestimmte Ester der Acrylsäure oder vorzugsweise Methacryl
säure wie sie z. B. in der EP 47 120, USP 44 60 625, 40 97 677, 42 99 761,
44 00 413 und GB 22 20 204 beschrieben worden sind. Auf den Inhalt dieser
Patentschriften wird zur Definition dieser Komponente Bezug genommen. Eine
bevorzugte Gruppe solcher Monomere entspricht der allgemeinen Formel I
worin
R Wasserstoff oder Methyl,
R₁ eine Alkylengruppe mit 2 bis 6 C-Atomen,
n eine ganze Zahl von 1 bis 3 oder Null und
R₂ einen Rest eines aromatischen oder alicyclischen Dicarbonsäureesters oder, wenn n=0, einen Dicyclopentenylrest bedeuten.
Solche Acrylmonomere haben einen Flammpunkt von mindestens 50°C und bevorzugt über 100°C.
R Wasserstoff oder Methyl,
R₁ eine Alkylengruppe mit 2 bis 6 C-Atomen,
n eine ganze Zahl von 1 bis 3 oder Null und
R₂ einen Rest eines aromatischen oder alicyclischen Dicarbonsäureesters oder, wenn n=0, einen Dicyclopentenylrest bedeuten.
Solche Acrylmonomere haben einen Flammpunkt von mindestens 50°C und bevorzugt über 100°C.
Bevorzugt sind solche Ester, in denen R Methyl, R1 eine verzweigte Alkylen
gruppe mit 3 oder 4 C-Atomen, n die Zahl 1 und R2 den Rest einer
Tetrahydrophthalsäure, die außerdem mit einem einfachen Alkohol wie Metha
nol oder Äthanol verestert ist, bedeuten.
Diese Acrylester gemäß der Formel I können auch, wie üblich, mit einfachen
Estern der Acryl- bzw. Methacrylsäure gemischt werden zur Erzielung von
bestimmten Eigenschaften der erhaltenen Polymerbetonmassen. Ein Beispiel
solcher Zusätze ist das Hydroxypropylmethacrylat. Die Anteile der Monomere
in der Gesamtmischung betragen die Acrylate der Formel I (Komponente I) von
20 bis 100 Gewichtsprozent, bevorzugt 50-95 Gewichtsprozent und die ein
fachen Acrylate (Komponente II) von 8 bis 80 Gewichtsprozent, bevorzugt
5-50 Gewichtsprozent, wenn kein Oligomer enthalten ist. Im Falle von drei
Komponenten sind die Anteile: Komponente I 20 bis 93, bevorzugt 50 bis 80
Gewichtsprozent, Komponente II 0 bis 73, bevorzugt 7-37 Gewichtsprozent
und das Oligomer von 7 bis 60 Gewichtsprozent, bevorzugt 13-40 Gewichts
prozent aus.
Als Katalysatoren für die Vernetzung bzw. Aushärtung der erfindungsgemäßen
Zubereitungen werden organische Peroxide oder Hydroperoxide von Kohlen
wasserstoffen mit 3-18 C, die in den Monomeren löslich sind, zusammen mit
Salzen oder Komplexen von Übergangsmetallen und/oder aromatischen Aminen
als Polymerisationsbeschleunigern eingesetzt. Die Peroxide bzw. Hydroper
oxide sind in Mengen von 0,1 bis 5 Gewichtsprozent, die Salze oder Komplexe
von Übergangsmetallen in Mengen von 0,0005 bis 2 Gewichtsprozent und die
aromatischen Amine in Mengen von 0,1 bis 5 Gewichtsprozent enthalten. Alle
Prozentangaben beziehen sich auf das Gesamtgewicht der Monomeren I und II.
Beispiele geeigneter Peroxide sind Benzoylperoxid, tert. Butylperbenzoat,
Dilaurylperoxid und 2,2-Bis-(tert.butylperoxy)-butan. Geeignete Hydro
peroxide sind tert.-Butylhydroperoxid, Cumolhydroperoxid und Diisopropyl
benzolhydroperoxid.
Die Salze oder Komplexe von Übergangsmetallen sind solche, die die oxi
dative Aushärtung von trocknenden Ölen katalysieren und als Sikkative be
kannt sind. Normalerweise handelt es sich um Calcium, Kupfer, Zink, Magne
sium, Mangan, Blei, Kobalt, Eisen, Vanadium oder Zirkonium-Salze von höhe
ren aliphatischen (8-30 C) Carbonsäuren oder Naphthensäuren. Bevorzugt sind
Kobalt- und Mangansalze wie Kobaltoctoat, Kobaltnaphthenat, Kobalt
acetylacetonat und die entsprechenden Mangansalze.
Die gegebenenfalls als Polymerisationsbeschleuniger eingesetzten aromati
schen Amine sind für diesen Zweck bekannt. Beispiele sind Anilin, N,N-Di
methyl- oder N,N-Diäthylanilin, entsprechende Toluidine und p-Dimethyl
aminobenzaldehyd, welche in Mengen von 0,1 bis 6 Gewichtsprozent, bevorzugt
0,1 bis 2 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht der Monomerkomponenten,
enthalten sind.
Bevorzugt besteht ein solches Katalysatorsystem aus einem Peroxid oder
Hydroperoxid, einem aromatischen Amin und einem Übergangsmetallsalz.
Außerdem enthalten die erfindungsgemäßen Zubereitungen normalerweise ein
im wesentlichen wasserfreies Zuschlagsmaterial (Aggregat), wobei die ge
samte Zubereitung 40-95% enthält in Gewichtsprozent. Als Aggregat kommt
irgendeine anorganische Verbindung in Betracht, die gegenüber Säuren, Basen
und Salzen inert ist. So werden beispielsweise Sand, Kies oder gröbere
Zuschlagsstoffe als Voll- oder als Hohlkörper bzw. deren Kombinationen
eingesetzt, wie sie für Polymerbetonmassen üblich sind. Für Überzüge wer
den Feinaggregate wie Feinsand, eventl. gemischt mit Silica fume einge
setzt. Dabei können diese verschiedenen Bestandteile kurz vor der Appli
kation der Polymerbetonmassen zugegeben werden oder in verschiedenen lager
beständigen Packungen mit den Monomeren und/oder Aggregat enthalten sein.
So werden beispielsweise das Aggregat, die verschiedenen Monomeren mit dem
gegebenenfalls vorhandenen Polymerisationsbeschleuniger und der Polymeri
sationskatalysator mit dem Übergangsmetallsalz in getrennten Packungen ab
gegeben, die kurz vor der Anwendung miteinander vermischt werden. Je nach
eingesetztem Katalysator kann auch das Katalysatorsystem (ohne Beschleuniger)
mit dem Aggregat oder die Monomermischung mit dem Aggregat vorgemischt
werden.
Diese Zubereitungen können zur Reparatur von Betongegenständen oder
flächen verwendet werden. Dazu bringt man eine erfindungsgemäße
Zubereitung auf die reparaturbedürftige Oberfläche und läßt sie bei der
Außentemperatur aushärten. Sie können aber auch für die Imprägnierung oder
Beschichtung von porösen Materialien, insbesondere von Beton, oder für das
Füllen von Rissen verwendet werden. Insbesondere werden aus diesen
Zubereitungen sehr widerstandsfähige Bodenbeläge hergestellt.
Neben einer guten Wasserbeständigkeit und Wärmefestigkeit zeichnen sich die
erhaltenen Polymerbetonmassen vor allem durch eine erhöhte Schlagzähigkeit,
Druck- und Biegezugfestigkeit sowie durch eine erstaunliche Haftzugfestig
keit aus. Die Monomerzubereitungen haben eine verbesserte Reaktivität.
In den folgenden Beispielen bedeuten die Teile Gewichtsteile und die
Prozente Gewichtsprozente. Die Temperaturen sind in Celsiusgraden
angegeben.
Die Komponente I ist ein Ester des Tetrahydrophthalsäuremonomethylesters
und Hydroxypropylmethacrylat. Die Komponente II ist ein Hydroxypropyl
methacrylat. Das Oligomer ist das Produkt GENOMER T 1200 der Firma Rahn,
Zürich.
Der eingesetzte Ruß ist ein Furnace-Ruß mit BET-Fläche von 80 m2/g
(Printex 300 der Firma DEGUSSA).
Die Topfzeit und die Klebefreiheit der erhaltenen Polymerbetonmasse wird
bei Raumtemperatur bestimmt. Die Schlagzähigkeit wird in mJoule/cm2, die
Druck- und Biegezugfestigkeit in Newton/mm2 ausgedruckt. Die Prüfungen
erfolgen gemäß Standard-Methoden.
Claims (12)
1. Monomerzubereitungen, enthaltend Acrylsäure- bzw. Methacrylsäureester
der Formel I
worin
R Wasserstoff oder Methyl,
R₁ eine Alkylengruppe mit 2 bis 6 C-Atomen,
n eine ganze Zahl von 1 bis 3 oder Null und
R₂ einen Rest eines aromatischen oder alicyclischen Dicarbonsäureesters oder, wenn n=0, einen Dicyclopentenylrest bedeuten,
gegebenenfalls Aggregat (Füllstoff) und Katalysatoren, dadurch gekennzeichnet, daß sie außerdem Ruß in einer Menge von 0,01 bis 7 Gewichtsprozent, bezogen auf den Acrylsäure- bzw. Methacrylsäure ester, und/oder ein polyfunktionelles Polyester bzw. Polyäther/Urethan- Acrylat-Oligomer enthalten.
R Wasserstoff oder Methyl,
R₁ eine Alkylengruppe mit 2 bis 6 C-Atomen,
n eine ganze Zahl von 1 bis 3 oder Null und
R₂ einen Rest eines aromatischen oder alicyclischen Dicarbonsäureesters oder, wenn n=0, einen Dicyclopentenylrest bedeuten,
gegebenenfalls Aggregat (Füllstoff) und Katalysatoren, dadurch gekennzeichnet, daß sie außerdem Ruß in einer Menge von 0,01 bis 7 Gewichtsprozent, bezogen auf den Acrylsäure- bzw. Methacrylsäure ester, und/oder ein polyfunktionelles Polyester bzw. Polyäther/Urethan- Acrylat-Oligomer enthalten.
2. Monomerzubereitungen gemäß Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Acrylsäure- bzw. Methacrylsäureester einen Flammpunkt von
mindestens 50°C (bevorzugt über 100°C) aufweist.
3. Zubereitungen gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß
sie neben Acrylsäure- bzw. Methacrylsäureester der Formel I auch
Hydroxyalkylacrylat bzw. -methacrylat enthalten.
4. Zubereitungen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß sie von 0,1-0,5 Gewichtsprozent Ruß, bezogen auf das
Gewicht der Monomerkomponenten, enthalten.
5. Zubereitungen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Oligomer ein aliphatisches Polyester/Urethan-Acrylat
mit einem Molekulargewicht von 500 bis 2000 ist.
6. Zubereitungen gemäß Anspruch 5, enthaltend 7 bis 60 Gewichtsprozent
Oligomer, bezogen auf die Gesamtmenge der Monomere.
7. Zubereitungen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeich
net, daß sie als Aggregat Sand enthalten.
8. Zubereitungen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, bestehend aus zwei
oder mehr lagerfähigen Packungen, die bei der Anwendung miteinander
vermischt werden.
9. Zubereitungen gemäß Anspruch 8, bestehend aus einer Packung, die
sämtliche Monomere und den Trocknungsbeschleuniger enthält, einer
Packung, die alle Füllstoffe inkl. Ruß enthält, und einer Packung mit
den Katalysatoren.
10. Polymermatrix-Kombinationen, erhalten durch Aushärtung von Zube
reitungen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9.
11. Verwendung von Polymermatrix-Kombinationen gemäß Anspruch 10 zur
Reparatur oder Beschichtung von Betongegenständen, zur Füllung von
Rissen, als Bodenbeläge, Gußmassen und Klebstoffe.
12. Verwendung von Ruß in Monomerzubereitungen von Acrylsäure- bzw.
Methacrylsäureestern, die zur Herstellung von Polymermatrix-Kombina
tionen dienen, dadurch gekennzeichnet, daß man Ruß in einer Menge von
0,01 bis 7 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht der Monomerkompo
nenten, einsetzt.
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| R082 | Change of representative |
Representative=s name: MARSCHALL, STEFAN, DIPL.-ING., DE Representative=s name: STEFAN STECZEK, DE |
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| R071 | Expiry of right | ||
| R071 | Expiry of right |