DE69811179T2

DE69811179T2 - Wässrige Beschichtungsstoffzusammensetzung

Info

Publication number: DE69811179T2
Application number: DE1998611179
Authority: DE
Inventors: Robert Krasnansky; Tammy Lynne Maver
Original assignee: Rohm and Haas Co
Current assignee: Rohm and Haas Co
Priority date: 1997-11-13
Filing date: 1998-11-11
Publication date: 2003-08-21
Anticipated expiration: 2018-11-12
Also published as: EP0916707B1; BR9804609A; CA2252266A1; TW402627B; CN1222548A; EP0916707A1; DE69811179D1; CN1157449C; AU9048798A; JPH11217536A; AU749140B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine wäßrige Beschichtungsstoffzusammensetzung mit verlängerter Gebrauchsdauer. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine wäßrige Beschichtungsstoffzusammensetzung, die ein Emulsionspolymer, wobei das Polymer ein copolymerisiertes ethylenisch ungesättigtes Monomer umfaßt, das eine seitenständige Gruppe ausweist, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Acetoacetat, Acetoacetamid, Cyanacetat und Cyanacetamid besteht; ein Polyethermonoamin oder Polyetherdiamin mit primärer oder sekundärer Aminofunktionalität; und ein Alkylpolyglykosid umfaßt. Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zur Verlängerung der Gebrauchsdauer einer wäßrigen Beschichtungsstoffzusammensetzung durch Bilden der Zusammensetzung, die ein Emulsionspolymer, wobei das Polymer ein copolymerisiertes ethylenisch ungesättigtes Monomer umfaßt, das eine seitenständige Gruppe aufweist, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Acetoacetat, Acetoacetamid, Cyanacetat und Cyanacetamid besteht; ein Polyethermonoamin oder Polyetherdiamin mit primärer oder sekundärer Aminofunktionalität; und ein Alkylpolyglykosid umfaßt, und Aufbringen der Zusammensetzung auf ein Substrat.
Die vorliegende Erfindung dient dazu, eine Trockenbeschichtung bereitzustellen, die durch die Verlängerung der Gebrauchsdauer der wäßrigen Beschichtungsstoffzusammensetzung ästhetisch ansprechend ist. Die "Gebrauchsdauer" einer wäßrigen Beschichtungsstoffzusammensetzung ist hier die Zeit, während der die wäßrige Beschichtungsstoffzusammensetzung verarbeitbar bleibt. Wegen der schnellen Trocknung von wäßrigen Beschichtungsstoffzusammensetzungen ist oftmals nicht genügend Zeit, die frisch gestrichene nasse Oberfläche zu überstreichen oder nachzuwalzen, um deren Oberflächenerscheinung zu verbessern oder um zusätzliche Farbe auf die frisch gestrichene Oberfläche aufzubringen, ohne solche Mängel wie Pinselabdrücke, Überlappungslinien, die aus den Unterschieden in der Farbdicke resul tieren, und Glanzverluste zu verursachen. Die "verlängerte Gebrauchsdauer" bezieht sich hier auf die Gebrauchsdauer einer erfindungsgemäßen Zusammensetzung, die länger als die desselben Emulsionspolymers ist, wenn das Polyethermonoamin oder Polyetherdiamin mit primärer oder sekundärer Aminofunktionalität und/oder das Alkylpolyglykosid nicht vorliegt, und sie in derselben Weise unter denselben Bedingungen gemessen wird.
US-Patent Nr. 5,270,380 offenbart ein Verfahren zur Verlängerung der Gebrauchsdauer einer wäßrigen Beschichtungsstoffzusammensetzung durch Bereitstellen eines Latexpolymers mit einer ersten reaktionsfähigen Gruppe, die mit einer zweiten reaktionsfähigen Gruppe in einer modifizierenden Verbindung reagiert. Offenbart werden Latexpolymere, die Acetoacetatgruppen enthalten, und modifizierende Verbindungen, die polyethoxylierte Monoamine oder Diamine umfassen. Es ist jedoch festgestellt worden, daß weitere Verbesserungen der Gebrauchsdauer wünschenswert sind.
US-Patent Nr. 5,523,335 offenbart eine flexible Druckfarbenzusammensetzung, die ein Wasser-dispergierbares Polyacrylharzbindemittel, das unter Verwendung eines nicht-ionischen Dispergiermittels, wie dem Ethylenoxidkondensat von langkettigen oder verzweigtkettigen Monoaminen, hergestellt werden kann, ein Pigment und ein Alkylpolyglykosid-Tensid enthält. Die Gebrauchsdauer der Druckfarbenzusammensetzung wurde weder als relevante Eigenschaft angesehen oder gemessen, noch wurden copolymerisierte ethylenisch ungesättigte Monomere offenbart, die eine seitenständige Gruppe aufweisen, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Acetoacetat, Acetoacetamid, Cyanacetat und Cyanacetamid besteht.
Das durch die Erfinder betrachtete Problem ist die Bereitstellung einer geeigneten Zusammensetzung und eines Verfahrens zur Verlängerung der Gebrauchsdauer einer Beschichtung, so daß das Überlappen und das Vollenden der Pinselstriche die Oberfläche der getrockneten Beschichtung nicht dauerhaft unterbricht. Frühere Beschichtungszusammensetzungen waren auf die Lösung dieses Problems gerichtet, aber es wurde festgestellt, daß weitere Verbesserungen wünschenswert sind. Es ist festgestellt worden, daß Alkylpolyglykoside mit ausgewählten Emulsionspolymer- und Aminzusammensetzungen befähigt sind, Verbesserungen der Gebrauchsdauer zu erzielen.
In einem ersten erfindungsgemäßen Aspekt wird eine wäßrige Beschichtungsstoffzusammensetzung mit verlängerte Gebrauchsdauer bereitgestellt, die ein Emulsionspolymer, wobei das Polymer ein copolymerisiertes ethylenisch ungesättigtes Monomer umfaßt, das eine seitenständige Gruppe aufweist, die aus Acetoacetat, Acetoacetamid, Cyanacetat und Cyanacetamid ausgewählt ist; ein Polyethermonoamin oder Polyetherdiamin mit primärer oder sekundärer Aminofunktionalität; und ein Alkylpolyglykosid umfaßt.
In einem zweiten erfindungsgemäßen Aspekt wird ein Verfahren zur Verlängerung der Gebrauchsdauer einer wäßrigen Beschichtungsstoffzusammensetzung durch Bilden der Zusammensetzung, die ein Emulsionspolymer, wobei das Polymer ein copolymerisiertes ethylenisch ungesättigtes Monomer umfaßt, das eine seitenständige Gruppe aufweist, die aus Acetoacetat, Acetoacetamid, Cyanacetat und Cyanacetamid ausgewählt ist; ein Polyethermonoamin oder Polyetherdiamin mit primärer oder sekundärer Aminofunktionalität; und ein Alkylpolyglykosid umfaßt, und Aufbringen der Zusammensetzung auf ein Substrat bereitgestellt.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine wäßrige Beschichtungsstoffzusammensetzung mit verlängerter Gebrauchsdauer. Die wäßrige Beschichtungsstoffzusammensetzung enthält ein wassergetragenes Emulsionspolymer. Das Emulsionspolymer enthält zumindest ein copolymerisiertes ethylenisch ungesättigtes Monomer, das eine seitenständige Gruppe aufweist, die aus Acetoacetat, Acetoacetamid, Cyanacetat und Cyanacetamid ausgewählt ist. Derartige Monomere können bei der Bildung des Polymers oder durch Nachreaktion eines copolymerisierten Vorläufermonomers verwendet werden. Im allgemeinen kann jedes polymerisierbare Hydroxy- oder Amino-funktionelle Monomer zu dem entsprechenden Acetoacetat oder Acetoacetamid vor oder nach der Polymerisation durch die Reaktion mit Diketen oder anderen geeigneten Acetoacetylierungsmitteln umgesetzt werden (siehe beispielsweise Comparison of Methods for the Preparation of Acetoacetylated Coating Resins, Witzeman, J. S.; Dell Nottingham, W.; Del Rector, F. J. Coatings Technology; Vol. 62,1990,101 (und darin enthaltende Verweise)). Cyanacetate und Cyanacetamide können durch im Stand der Technik bekannte Verfahren hergestellt werden, die beispielsweise in den US-Patenten Nr. 3,554,987, 3,658,878 und 5,021,511 offenbart werden. Bevorzugt wird ein Emulsionspolymer, das, bezogen auf das Monomergesamtgewicht, 1 bis 25 Gew.-% copolymerisiertes, ethylenisch ungesättigtes Monomer, das Acetoacetatfunktionalität trägt, wie beispielsweise Vinylacetoacetat, Acetoacetoxyethylacrylat; Acetoacetoxyethylmethacrylat (AAEM), Acetoacetoxypropylmethacrylat (AAPM), Allylacetoacetat, Acetoacetoxybutylmethacrylat, 2,3-Di(acetoacetoxy)propylmethacrylat, umfaßt. Stärker bevorzugt wird ein Emulsionspolymer, das, bezogen auf das Monomergesamtgewicht, 2 bis 20 Gew.-% copolymerisiertes Acetoacetoxyethylmethacrylat umfaßt. Das Polymer kann ebenfalls weitere(s) copolymerisierte(s) ethylenisch ungesättigte(s) Monomer(e) enthalten, wie beispielsweise ein (Meth)acrylsäureestermonomer, das Methylacrylat, Ethylacrylat, Butylacrylat, 2-Ethylhexylacrylat, Decylacrylat, Methylmethacrylat, Butylmethacrylat, Hydroxyethylmethacrylat, Hydroxypropylmethacrylat, Aminoalkyl(meth)acrylat; Styrol oder substituierte Styrole; Butadien; Vinylacetat oder andere Vinylester; Vinylmonomere, wie Vinylchlorid, Vinylidenchlorid, N-Vinylpyrollidon; (Meth)acrylnitril und (Meth)acrylamid. Die Verwendung der Bezeichnung "(meth)" gefolgt von einer weiteren Bezeichnung wie Acrylat oder Acrylamid, die in der gesamten Offenbarung verwendet wird, bezieht sich sowohl auf Acrylate bzw. Acrylamide als auch auf Methacrylate bzw. Methacrylamide.
Das wassergetragene Polymer kann ebenfalls 0 bis 15%, vorzugsweise 1 bis 15%, eines copolymerisierten monoethylenisch ungesättigten Säuremonomers, bezogen auf die Trockenmasse des Polymers, enthalten, wie beispielsweise Acrylsäure, Methacrylsäure, Crotonsäure, Itaconsäure, Sulfoethylmethacrylat, Phosphorethylmethacrylat, Fumarsäure, Maleinsäure, Monomethylitaconat, Monomethylfumarat, Monobutylfumarat und Maleinsäureanhydrid.
Das in dieser Erfindung verwendete, wassergetragene Polymer ist im wesentlichen thermoplastisch oder im wesentlichen unvernetzt, wenn es auf das Substrat aufgebracht wird, obwohl geringe Grade absichtlicher oder zufälliger Vernetzung vorliegen können. Wenn ein geringer Vorvernetzungsgrad oder ein Gelanteil erwünscht sind, können geringe Anteile an mehrfach ethylenisch ungesättigten Monomeren, wie beispielsweise 0,1 bis 5 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Emulsionpolymerisierten Polymers, Allylmethacrylat, Diallylphthalat, 1,3-Butylenglykoldimethacrylat, 1,6-Hexandioldiacrylatund Divinylbenzol, verwendet werden. Es ist jedoch wichtig, daß die Qualität der Filmbildung nicht wesentlich beeinträchtigt wird. Kettenübertragungsmittel, wie beispielsweise Alkylmercaptane, können verwendet werden, um das Molekulargewicht des Polymers zu verringern.
Die verwendeten Polymerisationstechniken, um die wassergetragenen Polymere bzw. die Polymere auf Wasserbasis, wie beispielsweise Emulsionspolymere, wäßrige kolloide Polymerdispersionen, Lösungspolymere, die in Wasser oder in einem überwiegend wäßrigen Medium gelöst sind, und wäßrige Polymersuspensionen herzustellen, sind im Stand der Technik allgemein bekannt. Emulsionspolymere werden bevorzugt. Bei der Herstellung von Emulsionspolymeren können herkömmliche grenzflächenaktive Stoffe, wie beispielsweise anionische und/oder nicht ionische Emulgatoren, wie Alkali- oder Ammoniumalkylsulfate, Alkylsufonsäuren, Fettsäuren, und oxyethylierte Alkylphenole, verwendet werden. Die Menge des verwendeten grenzflächenaktiven Stoffes beträgt normalerweise bis zu 6 Gew.-%, bezogen auf das Monomergesamtgewicht. Es können entweder thermische oder Redox- Initiierungsverfahren verwendet werden. Herkömmliche Radikalinitiatoren, wie beispielsweise Wasserstoffperoxid, t-Butylhydroperoxid, und Ammonium- und/oder Alkalipersulfate, typischerweise bei einem Anteil von 0,05 bis 3,0 Gew.-%, bezogen auf das Monomergesamtgewicht, können verwendet werden. Die Redoxsysteme unter Verwendung derselben Initiatoren, die mit einem geeigneten Reduktionsmittel, wie beispielsweise Natriumbisulfit, verbunden sind, können bei ähnlichen Niveaus verwendet werden.
In einem weiteren erfindungsgemäßen Aspekt kann das Emulsionspolymer durch ein mehrstufiges Emulsionspolymerisationsverfahren hergestellt werden, bei dem zumindest zwei Stufen, die sich in der Zusammensetzung unterscheiden, in aufeinanderfolgender Weise polymerisiert werden. Ein derartiges Verfahren führt normalerweise zur Bildung von zumindest zwei miteinander unverträglichen Polymerzusammensetzungen, und führt daher zur Bildung von zumindest zwei Phasen inner halb der Polymerteilchen. Derartige Teilchen sind aus zwei oder mehreren Phasen von verschiedener Form aufgebaut, wie beispielsweise Kern/Hülle- oder Kern/Mantel-Teilchen, Kern/Hülle-Teilchen mit Hüllenphasen, die den Kern nicht vollständig umhüllen, Kern/Hülle-Teilchen mit einer Vielzahl von Kernen, und Teilchen mit interpenetrierendem Netzwerk. In allen diesen Fällen wird der Hauptteil der Oberfläche des Teilchens von zumindest einer äußeren Phase und das Innere des Teilchens von zumindest einer inneren Phase eingenommen. Jede der Stufen des mehrstufigen Emulsionspolymers kann dieselben Monomere, grenzflächenaktiven Stoffe, Kettenübertragungsmittel usw. enthalten, die vorstehend für das Emulsionspolymer offenbart wurden. Die verwendeten Polymerisationstechniken zur Herstellung derartiger mehrstufiger Emulsionspolymere sind im Stand der Technik, wie beispielsweise aus den US-Patenten Nr. 4,325,856, 4,654,397 und 4,814,373, allgemein bekannt.
Das Emulsionspolymer weist typischerweise einen mittleren Teilchendurchmesser von 30 Nanometern bis 500 Nanometern auf. Es können ebenfalls Verfahren eingesetzt werden, die polymodale Teilchengrößenverteilungen ergeben und die beispielsweise in den US-Patenten Nr. 4,384,056 und 4,539,361 offenbart werden.
Die Glasübergangstemperatur ("Tg") des Emulsionspolymers beträgt vorzugsweise -10ºC bis 70ºC und wird beispielsweise durch Differentialscanningkalorimetrie (DSC) unter Verwendung des Mittelpunktes in dem Wärmestrom gegen den Temperaturübergang als Tg-Wert gemessen.
Die wäßrige Beschichtungsstoffzusammensetzung enthält ein Polyethermonoamin oder Polyetherdiamin mit primärer oder sekundärer Aminofunktionalität, wie beispielsweise ein Mono- oder Diamin-terminiertes Polyethylenglykol. Die Polyethermonoamine oder -diamine enthalten zumindest 8 Oxyalkylengruppen, die gleich oder verschieden sein können; das Monoamin ist entweder ein primäres oder ein sekundäres Amin, und das Diamin weist zwei Amingruppen auf, die unabhängig vom primären Amin und sekundärem Amin ausgewählt werden. Ein bevorzugtes Polyethermonoamin weist die Struktur R1-(CH2CH(R2)O)n-CH2CH(R3)-NH2 auf, wobei R1 aus C1-C12-Alkyl ausgewählt ist und wobei R2 und R3 unabhängig voneinander aus H und C1-C3-Alkyl ausgewählt sind. Vorzugsweise ist R2 = Methyl. Ein bevorzugtes Polyethermonoamin ist JEFFAMINE® M-1000 (jetzt XTJ-506) (JEFFAMINE® ist ein Markenzeichen von Huntsman Chemical Co.), das ein Molverhältnis von Propylenoxid/Ethylenoxid-Bestandteilen von 3/19 und ein ungefähres Molekulargewicht von 1.000 aufweisen soll, und das durch die Reaktion eines einwertigen Alkoholinitiators mit Alkylenoxid, gefolgt von der Überführung der erhaltenen endständigen Hydroxylgruppe zu einem Amin, hergestellt wird. Die Polyetherdiamine können die Struktur H(R3)N-(OCH2CH(R5))x-N(R4)H aufweisen, wobei R3 und R4 gleich oder verschieden sein können und unabhängig voneinander aus Wasserstoff und C1- C6-Alkyl ausgewählt sind, und R5 aus C2-C3-Alkyl ausgewählt ist, oder sie können Alkylenoxy enthalten. Vorzugsweise ist R3 = R4 = H, R5 = Methyl und x = 10 - 50. Ein bevorzugtes Polyetherdiamin ist JEFFAMINE® ED-600 (jetzt XTJ-500), das die Struktur H2NCH(CH3)CH2-[OCH(CH3)CH2]a-[OCH2CH2]b-[OCH2CH(CH3)]c-NH2 aufweisen soll, wobei b ungefähr 5,5, a + c = 2,5 ist, und das ungefähre Molekulargewicht 600 beträgt. Primäre oder sekundäre Aminogruppen sind in der Lage, mit funktionalen Gruppen auf der Polymeremulsion, wie beispielsweise Acetoacetatgruppen, zu reagieren, um Enaminstrukturen zu bilden. Stärker bevorzugt werden Polyetherdiamine, da sie Vernetzung hervorrufen können, was die Beschichtungseigenschaften abgesehen von der Gebrauchsdauer verbessern kann. Bevorzugt wird ein derartiger Anteil von Polyethermonoamin oder Polyetherdiamin, daß die Zahl der Äquivalente von Aminogruppen zwischen 0,1 und 1, 1 liegt, bezogen auf die Äquivalente von Acetoacetat-, Acetoacetamid-, Cyanacetat- und Cyanacetamidgruppen. Bevorzugt wird ein derartiger Anteil von Polyethermonoamin oder Polyetherdiamin, daß die Zahl der Äquivalente von Aminogruppen zwischen 0,2 und 0,6 liegt, bezogen auf die Äquivalente von Acetoacetat-, Acetoacetamid-, Cyanacetat- und Cyanacetamidgruppen.
Die wäßrige Beschichtungsstoffzusammensetzung enthält ein Alkylpolyglykosid, wobei hier ein Alkylpolyglykosid aus C8-C18-Alkoholen und reduzierenden Zuckern gemeint ist, in denen eine Zuckerkette, die durchschnittlich 1 bis 10 Zuckerreste enthält, die durch Glykosidbindungen aneinander angelagert sind, für jede Alkylgruppe vorhanden ist. Die Alkylglykoside können durch das in US-Patent Nr. 3,839,318 beschriebene Verfahren hergestellt werden, ausgehend von Glukose oder Oligosac chariden und C8-C18-Alkoholen, die bei 80 bis 130ºC in der Gegenwart eines Säurekatalysators, wie beispielsweise Schwefelsäure, umgesetzt werden können. Die Alkylpolyglykoside sind grenzflächenaktive Stoffe, und können einzeln oder als Co- Tenside bei der Herstellung des Emulsionspolymers verwendet oder nachträglich während oder nach der Bildung des Emulsionspolymers zugegeben werden. Bevorzugte Alkylpolyglykoside sind GLUCOPON 225 (GLUCOPON ist ein Markenzeichen der Henkel Corporation) mit einer mittleren Alkylkettenlänge, die 9,1 betragen soll, und GLUCOPON 625 mit einer mittleren Alkylkettenlänge, die 12,8 betragen soll. Bevorzugt wird eine Zusammensetzung, die 0,1 bis 10 Gew.-% Alkylpolyglykosid enthält, bezogen auf das Polymergewicht. Stärker bevorzugt wird eine Zusammensetzung, die 1 bis 7 Gew.-% Alkylpolyglykosid, bezogen auf das Polymergewicht, enthält.
Die Menge an Pigment in der wäßrigen Beschichtungsstoffzusammensetzung kann zwischen einer Pigment-Volumenkonzentration (PVC) von 0 und 75 variieren und umfaßt daher Beschichtungen, die andernfalls beispielsweise als Klarlackbeschichtungen, halbglänzende oder glänzende Beschichtungen, matte Beschichtungen und Grundiermittel beschrieben werden.
Die wäßrige Beschichtungsstoffzusammensetzung wird durch Techniken hergestellt, die in der Beschichtungstechnik allgemein bekannt sind. Zunächst wird, wenn die Beschichtungsstoffzusammensetzung pigmentiert werden soll, zumindest ein Pigment in einem wäßrigen Medium unter hoher Scherung, wie sie von einem COWLES® Mischer gewährleistet wird, dispergiert, oder es kann alternativ zumindest ein vordispergiertes Pigment verwendet werden. Dann wird das Emulsionspolymer unter Rühren bei geringer Scherung mit anderen Beschichtungshilfsmitteln, wenn erwünscht, zugegeben. Alternativ kann das Emulsionspolymer während des Pigmentdispersionsschrittes vorliegen. Die wäßrige Beschichtungsstoffzusammensetzung kann herkömmliche Beschichtungshilfsmittel, wie beispielsweise Emulgiermittel, Puffer, Neutralisationsmittel, Koaleszenzmittel, Verdickungsmittel oder Rheologie-Modifikationsmittel, Gefrier-Auftau-Zusatzmittel, Feuchtrand-Hilfsmittel ("wetedge aid"), Feuchthaltemittel, Benetzungsmittel, Biozide, Antischaummittel, Färbemittel, Wachse und Antioxidationsmittel, enthalten.
Der Feststoffanteil der wäßrigen Beschichtungsstoffzusammensetzung kann zwischen 25 und 60 Vol.-% liegen. Die Viskosität der wäßrigen Polymerzusammensetzung kann zwischen 50 KU (Krebseinheiten) und 100 KU liegen, die unter Verwendung eines Brookfield Digital Viskosimeters KU-1 gemessen wurde; für verschiedene Anwendungsverfahren geeignete Viskositäten variieren beträchtlich.
Es können konventionelle Beschichtungsanwendungsverfahren, wie beispielsweise Pinsel-, Walz- oder Spritzverfahren, wie beispielsweise Druckluftspritzen, luftunterstütztes Spritzen, druckluftloses Spritzen, Hochvolumen-Niederdruck-Spritzen und luftunterstütztes druckluftloses Spritzen, verwendet werden. Die wäßrige Beschichtungsstoffzusammensetzung kann auf Substrate, wie beispielsweise Holz, Metall, Kunststoffe, zementartige Substrate, wie beispielsweise Beton, Stuck und Mörtel, vorher gestrichene oder grundierte Oberflächen und verwitterte Oberflächen, aufgebracht werden. Das Trocknen läßt man typischerweise bei Umgebungsbedingungen, wie beispielsweise bei 0 bis 35ºC, vonstatten gehen.
Die nachfolgenden Beispiele werden angegeben, um die Erfindung und die Ergebnisse, die durch die Testverfahren erhalten wurden, zu veranschaulichen.

Beispiel 1

Herstellung einer wäßrigen Beschichtungsstoffzusammensetzung

In einen 5-Liter-4-Hals-Rundkolben, der mit einem Paddelrührwerk, einem Wärmemantel und einem Temperaturregler, einem Kühler und mit Stickstoffatmosphäre ausgestattet ist, wurden 1200 g Wasser und 2 g Natriumlaurylsulfat eingebracht. Die Bestandteile wurden auf 85ºC erwärmt. Eine Monomeremulsion aus 700 g Wasser, 20 g Natriumlaurylsulfat, 800 g Butylacrylat, 960 g Methylmethacrylat, 200 g 2-(Acetoacetoxy)ethylmethacrylat, 40 g Methacrylsäure und 10 g 1-Dodecanthiol wurde hergestellt. Als nächstes wurde eine Lösung aus 3 g Natriumcarbonat und 20 g Wasser, 25 g Impfcharge aus der Monomeremulsion und eine Lösung aus 6 g Ammoniumpersulfat und 20 g Wasser zu dem Kolben zugegeben. Die Bestandteile wurden bei 85ºC 10 Minuten gerührt. Die Monomeremulsion und eine Lösung aus 1 g Ammoniumpersulfat und 100 g Wasser wurden kontinuierlich über 180 Minuten zu dem System zugegeben. Am Ende des Einbringens wurde Alkylpolyglykosid über 20 Minuten zugegeben und weitere 20 Minuten gerührt. Das gesamte Gemisch wurde auf 60ºC abgekühlt, und 5 g (0,15 Gew.-%) eines Eisen(II)-sulfat-Heptahydrats, 1 g t-Butylhydroperoxid und 10 g Wasser, und 0,5 g Natriumsulfoxylat in 20 g Wasser wurden zu dem Gemisch zugegeben und 30 Minuten gerührt. Während des Abkühlens wurden 11 g Ammoniumhydroxid (28 Gew.-%) zugegeben. Der Ansatz wurde abgekühlt und gefiltert. Das Amin, das erst auf 50 Gew.-% in Wasser verdünnt wurde, wurde dann unter Rühren zugegeben. Tabelle 1-1 Wäßrige Beschichtungsstoffzusammensetzung (CC)
CC-9 ist eine Wiederholung von Probe CC-8 mit einer Veränderung. Glucopon 625 wurde während der Herstellung des Emulsionspolymers nach der Zugabe des Ammoniumhydroxids bei 40ºC zugegeben.
Vergleich L ist eine Wiederholung von Probe CC-8 mit einer Emulsionspolymerzusammensetzung, die aus 920 g Butylacrylat, 1040 g Methylmethacrylat, 40 g Methacrylsäure, 10 g 1-Dodecanthiol [kein 2-(Acetoacetoxy)ethylmethacrylat] besteht.
CC-10 ist eine Wiederholung von Probe CC-8 mit einer Emulsionspolymerzusammensetzung, die aus 820 g Butylacrylat, 940 g Styrol, 40 g Methacrylsäure, 200 g 2-(Acetoacetoxy)ethylmethacrylat, 10 g 1-Dodecanthiol (kein Methylmethacrylat) besteht.
Beschichtungsstoffzusammensetzungen wurden einer Testformulierung, wie in Tabelle 1-1 dargestellt, beigemengt.

Tabelle 1-1

Testformulierung

Material Gramm
Zerkleinern
Methylcarbitol 6,3
Tego FOAMEX®800 1,0
Propylenglykol 33,8
TAMOL®731 (25%) 8,2
TiPure®R706 205,4
Zerkleinere das obige 15-20 min. gebe dann bei niedriger Geschwindigkeit Wasser 20,0
hinzu
Anmischen ("letdown")
Beschichtungsstoffzusammensetzung 552,4
Methylcarbitol 5,0
TEXANOL® 32,0
ACRYSOL®RM-2020 90,0
Wasser 71,6
PVC 17,9
Volumen Feststoffgehalt 34,4%
Anmerkungen: TiPure® ist ein Markenzeichen von El DuPont de Nemours Co. TEXANOL® ist ein Markenzeichen von Eastman Chemical Co. FOAMEX® ist ein Markenzeichen von Tego Chemie Service USA, einem Unternehmensbereich von Goldschmidt Chemical Corporation. TAMOL® und ACRYSOL® sind Markenzeichen von Rohm und Maas Co.

Beispiel 2

Bewertung der Gebrauchsdauer von Beschichtungsstoffzusammensetzungen

Das Gebrauchsdauerverfahren maß die Ungleichmäßigkeit eines Ausstrichs, der durch zu schnelles Trocknen oder Reißen der ursprünglichen Schicht vorlag, was ästhetisch unerwünscht ist, durch Messen des Glanzes und des Verlaufs eines Ausstrichs, nachdem der Film nach 5 und 10 Minuten Trocknen ausgebessert wurde. Die Beschichtungsstoffzusammensetzung, jeweils in der Testformulierung von Tabelle 1-1, wurde mit einem 5,08 cm (2 Inch) spitzen Nytonpinsel bei der natürlichen Verteilungsrate der Beschichtungsstoffzusammensetzung (6 bis 16 m² pro Liter) auf eine Leneta Spreading Rate Chart (12H) (von The Leneta Company, Mahwah, New Jersey) unter Bedingungen von 25ºC (77ºF)/50% relativer Feuchte aufgebracht, wobei die Bedingungen während des gesamten Tests beibehalten wurden. Die Uhr begann nach der Auftragung der Farbe zu laufen. Unter Verwendung desselben Pinsels (der vor diesem Schritt nicht gesäubert worden war) wurde nach fünf Minuten Trocknungszeit der Pinsel mit einer kleinen Menge der Beschichtungsstoffzusammensetzung wieder befeuchtet und diese zurück auf die gesamte Länge der Ausstrichtafel entlang der linken Seite aufgestrichen. Die obige Verfahrensweise wurde für die rechte Seite unter Verwendung desselben Pinsels (der vor diesem Schritt nicht gesäubert worden war) nach 10 Minuten Trocknungszeit wiederholt. Man ließ die beschichtete Tafel über Nacht trocknen. Der Glanz bei 20 Grad wurde unter Verwendung eines Byk-Gardner Haze-Gloss Meters über jeden der Ausstrichflächen gemessen: ursprünglich, 5 und 10 Minuten. Der Fluß wurde über jeder der Ausstrichflächen - ursprünglich, 5 und 10 Minuten - gemäß ASTM-Verfahren D- 4062-88 bewertet. Eine Fließbewertung von 10 zeigt eine perfekte optisch glatte Oberfläche; eine Bewertung von 7 bis 10 ist am stärksten erwünscht; eine Bewertung von 5 oder weniger ist inakzeptabel. Die verlängerte Gebrauchsdauer bezieht sich auf die minimale Veränderung im Fluß und im Glanz nach dem Stören des Farbfilms während des Trocknungsverfahrens, d. h. in diesem Test, keine oder eine minimale Veränderung der Flußbewertung und des Glanzes bei 5 und 10 Minuten im Vergleich zu der ursprünglichen Bewertung, mit insgesamt akzeptablen Niveaus. Besonders kritisch ist das Ablesen des Flusses nach 10 Minuten Trocknungszeit. Ein Unterschied von einer Einheit wird in jeder Reihe als signifikant betrachtet. Tabelle 2-1 Einfluß von Alkylpolyglykosid und Diethylentriamin
Eine schlechte Gebrauchsdauer (Fließwerte bei 5 und 10 Minuten Trocknungszeit) wurde für Vergleichszusammensetzungen mit oder ohne Alkylpolyglykosid, mit oder ohne ein Amin, das kein Polyethermono- oder -diamin ist, beobachtet. Tabelle 2-2 Einfluß von Alkylpolyglykosid und Hexaethylendiamin
Eine schlechte Gebrauchsdauer (Flußwerte bei 5 und 10 Minuten Trocknungszeit) wird für Vergleichszusammensetzungen mit oder ohne Alkylpolyglykosid, mit oder ohne ein Amin, das kein Polyethermono- oder -diamin ist, beobachtet. Tabelle 2-3 Einfluß von Alkylpolyglykosid und Polyetherdiamin
Die erfindungsgemäße Beschichtungsstoffzusammensetzung CC-8 weist eine höhere Gebrauchsdauer (Fließwerte bei 5 und 10 Minuten Trocknungszeit) in Bezug auf Vergleichszusammensetzungen auf, bei denen Alkylpolyglykosid oder Polyetheramin oder beide fehlen. Tabelle 2-4 Einfluß von Alkylpolyglykosid und Polyetherdiamin
Die erfindungsgemäße Beschichtungsstoffzusammensetzung CC-5 weist eine höhere Gebrauchsdauer (Fließwerte bei 5 und 10 Minuten Trocknungszeit) in Bezug auf Vergleichszusammensetzungen auf, bei denen Alkylpolyglykosid oder Polyetheramin oder beide fehlen. Tabelle 2-5 Wirkung von Alkylpolyglykosid und Polyethermonoamin
Die erfindungsgemäße Beschichtungsstoffzusammensetzung CC-6 weist eine höhere Gebrauchsdauer (Fließwerte bei 5 und 10 Minuten Trocknungszeit) in Bezug auf Vergleichszusammensetzungen auf, bei denen Alkylpolyglykosid oder Polyetheramin und Alkylpolyglykosid fehlen. Tabelle 2-6 Einfluß von Alkylpolyglykosid und Diethylentriamin
Eine schlechte Gebrauchsdauer (Fließwerte bei 5 und 10 Minuten Trocknungszeit) wurde für Vergleichszusammensetzungen mit oder ohne Alkylpolyglykosid mit oder ohne ein Amin, das kein Polyethermono- oder -diamin ist, beobachtet. Tabelle 2-7 Einfluß von Alkylpolyglykosid und Hexaethylendiamin
Eine schlechte Gebrauchsdauer (Fließwerte bei 5 und 10 Minuten Trocknungszeit) wurde für Vergleichszusammensetzungen mit oder ohne Alkylpolyglykosid, mit oder ohne ein Amin, das kein Polyethermono- oder -diamin ist, beobachtet. Tabelle 2-8 Einfluß von Alkylpolyglykosid und Polyetherdiamin
Die erfindungsgemäße Beschichtungsstoffzusammensetzung CC-7 weist eine höhere Gebrauchsdauer (Fließwerte bei 5 und 10 Minuten Trocknungszeit) in Bezug auf Vergleichszusammensetzungen auf, bei denen Alkylpolyglykosid oder Polyetheramin oder beide fehlen. Tabelle 2-9 Einfluß von Alkylpolyglykosid und Polyetherdiaminanteilen
Die erfindungsgemäßen Beschichtungsstoffzusammensetzungen CC-1 bis CC-5 weisen im allgemeinen eine höhere Gebrauchsdauer (Fließwerte bei 5 und 10 Minuten Trocknungszeit in Bezug auf Vergleichszusammensetzungen auf, bei denen Alkylpolyglykosid oder Polyetheramin oder beide fehlen. Tabelle 2-10 Einfluß des Emulsionspolymerverfahren
Die erfindungsgemäßen Beschichtungsstoffzusammensetzungen CC-7 und CC-9, bei denen das Emulsionspolymer durch verschiedene Verfahren hergestellt wurde, weisen eine ähnliche Gebrauchsdauer auf (Fließwerte bei 5 und 10 Minuten Trocknungszeit) Tabelle 2-11 Einfluß der Emulsionspolymer-Hauptkettenzusammensetzung
Die erfindungsgemäßen Beschichtungsstoffzusammensetzungen CC-8 und CC-10, bei denen das Emulsionspolymer Gesamt-Acryl gegenüber Styrol/Acryl ist, weisen eine ähnliche Gebrauchsdauer auf (Fließwerte bei 5 und 10 Minuten Trocknungszeit). Tabelle 2-12 Einfluß der Emulsionspolymer-Zusammensetzungen
Die erfindungsgemäße Beschichtungsstoffzusammensetzung CC-8 hat eine bedeutend höhere Gebrauchsdauer (Fließwerte bei 5 und 10 Minuten Trocknungszeit) gegenüber Vergleichsprobe L, in der das Emulsionspolymer kein copolymerisiertes ethylenisch ungesättigtes Monomer enthält, das eine seitenständige Gruppe aufweist, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Acetoacetat, Acetoacetamid, Cyanacetat und Cyanacetamid besteht.

Claims

1. Wäßrige Beschichtungszusammensetzung mit verlängerter Gebrauchsdauer, umfassend ein Emulsionspolymer, wobei das Polymer ein copolymerisiertes ethylenisch ungesättigtes Monomer, das eine seitenständige Gruppe aufweist, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Acetoacetat, Acetoacetamid, Cyanacetat und Cyanacetamid, umfaßt, ein Polyethermonoamin oder Polyetherdiamin mit primärer oder sekundärer Aminofunktionalität und ein Alkylpolyglykosid.

2. Wäßrige Beschichtungszusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das Polymer 1 Gew.-% bis 25 Gew.-%, bezogen auf das Monomergesamtgewicht, copolymerisiertes ethylenisch ungesättigtes Monomer, das Acetoacetatfunktionalität trägt, umfaßt.

3. Wäßrige Beschichtungszusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das Polymer 2 Gew.-% bis 20 Gew.-%, bezogen auf das Monomergesamtgewicht, copolymerisiertes Acetoacetoxyethylmethacrylat umfaßt.

4. Wäßrige Beschichtungszusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das Polyethermonoamin oder Polyetherdiamin ein Polyetherdiamin mit 0,1 bis 1,1 Äquivalenten an Aminogruppen, bezogen auf die Äquivalente an Acetoacetat-, Acetoacetamid-, Cyanacetat- und Cyanacetamidgruppen, ist.

5. Verfahren zum Verlängern der Gebrauchsdauer einer wäßrigen Beschichtungszusammensetzung, umfassend das Bilden der Zusammensetzung, umfassend ein Emulsionspolymer, wobei das Polymer ein copolymerisiertes ethylenisch ungesättigtes Monomer, das eine seitenständige Gruppe auf weist, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Acetoacetat, Acetoacetamid, Cyanacetat und Cyanacetamid, umfaßt, ein Polyethermonoamin oder Polyetherdiamin mit primärer oder sekundärer Aminofunktionalität und ein Alkylpolyglykosid, und Aufbringen der Zusammensetzung auf ein Substrat.

6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Polymer 1 Gew.-% bis 25 Gew.-%, bezogen auf das Monomergesamtgewicht, copolymerisiertes ethylenisch ungesättigtes Monomer, das Acetoacetatfunktionalität trägt, umfaßt.

7. Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Polymer 2 Gew.-% bis 20 Gew.-%, bezogen auf das Monomergesamtgewicht, copolymerisiertes Acetoacetoxyethylmethacrylat umfaßt.

8. Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Polyethermonoamin oder Polyetherdiamin ein Polyetherdiamin mit 0,1 bis 1, 1 Äquivalenten an Aminogruppen, bezogen auf die Äquivalente an Acetoacetat-, Acetoacetamid-, Cyanacetat- und Cyanacetamidgruppen, ist.