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Die
Erfindung betrifft Polymere, die wenigstens teilweise neutralisierte
Silanole enthalten. Vernetzte auf Wasser basierende Beschichtungen
mit Leistungseigenschaften ähnlich
zu denen von auf Lösungsmitteln basierenden
Beschichtungen sind für
Anwendungen einschließlich
Hochglanzgebäudefarben,
industrielle Wartungsbeschichtungen und Holzbeschichtungen nützlich.
Von besonderem Interesse sind formaldehydfreie auf Wasser basierende
Systeme in einem Einzelbehälter,
die eine längere
Lagerungsstabilität
in einem Nasszustand aufweisen und bei Umgebungstemperatur eine
schnelle Vernetzung in eine trockene Beschichtung durchlaufen. Siehe
John L. Gardon, „A
Perspective an Resins for Aqueous Coatings," Kapitel 2, Technology for Waterborne
Coatings, ACS Symposium Series, Nr. 663, American Chemical Society,
Washington, D. C., S. 27–43
(1997).
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DE 3 800 311 A offenbart
siliciummodifizierte Polymere, die über das Zwischenprodukt von
Vinyltrisilanol oder seine wasserlöslichen Derivate in der wässrigen
Phase in der Gegenwart von wasserlöslichen oder wasserquellbaren
Polymeren und radikalbildenden Substanzen und/oder Strahlung hergestellt
werden. In einem beispielhaften Verfahren reagiert Polyvinylpyrrolidon
mit Vinyltrisilanol, das in situ aus Vinylsilandiolnatriumsiliconat
hergestellt wird, zur Bildung eines Pfropfpolymers unter sauren
Bedingungen.
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U.S. 4,536,534 A (entspricht
der
DE 3 302 767 A )
offenbart eine wässrige
Grundierung, die alkalilösliches
Acrylharz, organisches Lösungsmittel,
Alkalimetallorganosiliconat und ein alkalisch machendes Mittel umfasst.
Das organische Lösungsmittel
enthält
Hydroxyl- und/oder Carbonylgruppen und das alkalisch machende Mittel
ist Ammoniak und/oder ein organisches Amin zur Bereitstellung eines
pH-Wertes von wenigstens 8 für
die Grundierung. Die beispielhaft aufgeführten Organosiliconate sind
solche der Formeln R
aSi(OM)
4-a,
R
aSiO
0,5(OM)
3-a und R
aSiO(OM)
2-a, worin M das Alkalimetall ist, R gleich
C
1-4-Alkyl ist und a gleich 0 oder 1 ist,
und diese können
zusammen mit Alkalimetallorganosilanolen mit Siliciumatomen verwendet
werden, die durch Silcarbangruppen gebunden sind.
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GB 743 685 A offenbart
eine auf Wasser basierende casein-, gummi- oder ölmodifizierte Alkydharzfarbzusammensetzung,
die ein wasserlösliches
Alkalimetallsalz eines kohlenwasserstoffsubstituierten Silantriols
enthält.
Das Salz kann durch Hydrolyse eines monokohlenwasserstoffsubstituierten
Silans, das drei hydrolysierbare Reste, z. B. Halogenatome oder
Alkoxyreste, enthält,
mit einem Alkalimetallhydroxid erhalten werden. Das erste Hydrolyseprodukt
kann ein Kondensationsprodukt eines Kohlenwasserstoffpolysiloxans
sein, das mit einem Alkalimetallhydroxid umgesetzt werden kann,
um das erforderliche Salz zur Verfügung zu stellen. Die resultierende
Lösung
des Salzes kann teilweise oder vollständig mit zum Beispiel Aluminiumacetat oder
-nitrat neutralisiert werden.
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Es
wäre ein
Vorteil, eine lagerungsstabile, auf Wasser basierende Dispersion
oder Lösungen
herzustellen, die schnell und vorzugsweise bei niedrigen Temperaturen
härten,
wenn sie auf ein Substrat geschichtet werden.
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In
einem ersten Aspekt stellt die vorliegende Erfindung eine latent
vernetzende Zusammensetzung zur Verfügung, enthaltend eine lagerungsstabile
auf Wasser basierende Lösung
oder Dispersion eines Polymers mit einem kohlenstoffhaltigen Grundgerüst, das
an Silanolgruppen gebunden ist, die ausreichend neutralisiert sind,
um eine Silanolkondensation zu inhibieren, und wobei das Grundgerüst an die
Silanolgruppen über
ein seitenständiges
tertiäres
Amin, ein sekundäres
Amin oder eine Sulfidgruppe gebunden ist.
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In
einem zweiten Aspekt stellt die vorliegende Erfindung eine latent
härtende
Zusammensetzung zur Verfügung,
die eine lagerungsstabile wässrige
Dispersion eines Polymers enthält,
das seitenständig
wenigstens teilweise neutralisierte Silantriolgruppen enthält, das
durch Umsetzen eines Alkalimetallsalzes von 3-Aminopropylsilantriol
oder N-(2-Aminoethyl)-3-aminopropylsilantriol und eines Polymers
bei einem pH von größer als
7 hergestellt wird, das seitenständige
Oxiran- oder Enolgruppen enthält,
das durch die Polymerisation von Glycidyl methacrylat oder Acetoacetoxyethylmethacrylat
und wenigstens einem nicht störenden
Monomer hergestellt wird.
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In
einem dritten Aspekt stellt die vorliegende Erfindung eine latent
vernetzende Zusammensetzung zur Verfügung, enthaltend eine lagerungsstabile
auf Wasser basierende Lösung
oder Dispersion eines Polymers mit einem kohlenstoffhaltigen Grundgerüst, das
an Silanolgruppen gebunden ist, die ausreichend neutralisiert sind,
um eine Silanolkondensation zu inhibieren, wobei das Silanol ein
wenigstens teilweise neutralisiertes Aminosilantriol ist, welches
an das Polymergrundgerüst
entweder über
a) die Reaktion eines Aminosilantriols mit einer Lösung oder
einer Dispersion eines Polymers mit einem Grundgerüst, welches
ein Elektrophil enthält, in
Gegenwart von Wasser oder b) die Reaktion eines Aminosilantriols
und eines ethylenisch ungesättigten elektrophilen
Monomers in Gegenwart von Wasser, um ein ethylenisch ungesättigtes
Silanol zu bilden, anschließendes
Polymerisieren oder Copolymerisieren des Silanols gebunden wird,
wobei das Elektrophil eine Benzylhalogenidgruppe, eine Oxirangruppe
oder eine Acetoacetoxyethylgruppe ist, wobei das Aminosilantriol ausreichend
neutralisiert ist, um eine Kondensation zu inhibieren.
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Die
latent härtende
Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung befriedigt einen Bedarf
durch die Bereitstellung eines lagerungsstabilen auf Wasser basierenden
Polymers, das schnell härtet,
wenn es als eine Beschichtung auf ein Substrat aufgetragen wird.
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Die
latent härtende
Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung kann zum Beispiel durch
Umsetzen eines wenigstens teilweise neutralisierten Silanols, das
ein Nukleophil enthält,
mit a) einem elektrophilen Polymer oder b) einem elektrophilen Monomer
gefolgt durch Polymerisation oder c) einer elektrophilen Verbindung
gefolgt durch Pfropfen auf ein Polymergrundgerüst hergestellt werden.
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Das
wenigstens teilweise neutralisierte nukleophile Silanol ist entweder
ein wenigstens teilweise neutralisiertes Silandiol oder Silantriol,
vorzugsweise ein Silantriol, das wenigstens ein Nukleophil enthält, das
an das Silanol durch eine erste Verbindungsgruppe gebunden ist.
Wie er hierin verwendet wird, bedeutet der Begriff „wenigstens
teilweise neutralisiert",
dass wenigstens einige der Silanolgruppen in der Form von mono-,
di- oder tribasischen Alkalimetallsalzen, insbesondere von Lithium-,
Natrium- oder Kaliumsalzen, vorliegen. Das Ausmaß der Neutralisierung ist diejenige
Menge, die ausreicht, um eine Kondensation des Silanols zu inhibieren.
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Das
wenigstens teilweise neutralisierte nukleophile Silanol kann wie
folgt dargestellt werden:
worin n gleich 1, 2 oder
3 ist, m gleich 0, 1 oder 2 ist, p gleich 0 oder 1, vorzugsweise
0 ist, unter der Voraussetzung, dass m + n + p = 3 ist, X die erste
Verbindungsgruppe ist, M
+ das Alkalimetallsalz
ist, Nu das Nukleophil ist und R eine lineare, verzweigte oder cyclische
C
1-C
8-Alkylgruppe,
vorzugsweise Methyl oder Ethyl, mehr bevorzugt Methyl ist.
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Die
erste Verbindungsgruppe X ist vorzugsweise eine lineare, verzweigte
oder cyclische Alkylengruppe oder Arylengruppe oder eine Kombination
derselben und kann ein oder mehrere Heteroatome enthalten, die selbst
nukleophil sein können.
Mehr bevorzugt ist X eine C2-C6-Alkylengruppe
oder eine Dialkylenaminogruppe des Typs R'-NH-R'-, worin R' unabhängig voneinander eine C2-C4-Alkylengruppe
ist.
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Geeignete
Nukleophile sind primäre
und sekundäre
Amine und Mercaptane, wobei primäre
und sekundäre
Amine mehr bevorzugt sind und primäres Amin am meisten bevorzugt
ist. Die am meisten bevorzugten wenigstens teilweise neutralisierten
Aminosilantriole sind Kalium- oder Natriumsalze von 3-Aminopropylsilantriol
und N-(2-Aminoethyl)-3-aminopropylsilantriol.
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Obwohl
man nicht an eine Theorie gebunden ist, wird angenommen, dass die
Stabilität
des wenigstens teilweise neutralisierten Silanols durch die Gegenwart eines
Heteroatoms verbessert wird, das ein Wasserstoffatom enthält, das
zur Wasserstoffbindung mit dem wenigstens teilweise neutralisierten
Silanol in der Lage ist.
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Wie
sie hierin verwendet werden, beziehen sich die Begriffe „elektrophiles
Polymer" und „elektrophiles Monomer" (jeweils) auf ein
Polymer und ein Monomer, die elektrophile seitenständige Gruppen
enthalten, die mit dem wenigstens teilweise neutralisierten nukleophilen
Silanol reagieren können,
um eine chemische Bindung zu bilden. Beispiele von geeigneten elektrophilen
seitenständigen
Gruppen umfassen Oxirane, Benzylhalogenid, Allylhalogenide, Alkylhalogenide,
Ester, Ether und Anhydride. Beispiele von bevorzugten elektrophilen
Monomeren umfassen ethylenisch ungesättigte Verbindungen wir Glycidylmethacrylat,
Vinylbenzylhalogenide und Acetoacetoxyethylmethacrylat. In einigen
Fällen
kann es wünschenswert
sein, das elektrophile Polymer zuerst herzustellen und dann das
Polymer mit dem nukleophilen Silanol umzusetzen. In anderen Fällen kann
es wünschenswert
sein, das elektrophile Monomer mit dem nukleophilen Silanol umzusetzen
und dann das ethylenisch ungesättigte
wenigstens teilweise neutralisierte Silanol zu polymerisieren oder
zu copolymerisieren. Es kann auch wünschenswert sein, elektrophile
Substituenten wie Maleinsäureanhydrid
auf ein Polymergrundgerüst
zu pfropfen oder einen Substituenten zu pfropfen, der das wenigstens
teilweise neutralisierte Silanol enthält.
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Wenn
das Polymer, das die wenigstens teilweise neutralisierten seitenständigen Silanolgruppen
enthält, über den
Weg eines elektrophilen Polymers hergestellt wird, ist es bevorzugt,
dass das elektrophile Polymer durch Copolymerisieren eines elektrophilen
Monomers und eines nicht störenden
Monomers unter Verwendung von Verfahren der Emulsionspolymerisation,
die auf dem Gebiet wohlbekannt sind, hergestellt wird. Wie er hierin
verwendet wird, ist der Begriff „nicht störendes Monomer" ein Monomer, das
die Reaktion zwischen dem Elektrophil und dem Nukleophil nicht stört und weder
mit dem Nukleophil noch dem Elektrophil reaktiv ist.
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Die
bevorzugte Konzentration des elektrophilen Monomers in Bezug auf
das nicht störende
Monomer ist im Allgemeinen ein Gleichgewicht zwischen einem akzep tablen
Grad an Vernetzung für
die gewünschte
Anwendung und den Kosten, die von der Anwendung getragen werden
können.
Vorzugsweise ist die Konzentration des elektrophilen Monomers nicht
geringer als 0,1, vorzugsweise nicht geringer als 0,5 und am meisten bevorzugt
nicht geringer als 1 Mol.-% und vorzugsweise nicht größer als
ungefähr
50, mehr bevorzugt nicht größer als
ungefähr
30 und am meisten bevorzugt nicht größer als ungefähr 20 Mol.-%
der gesamten Monomere, die zur Herstellung des elektrophilen Polymers
verwendet werden.
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Beispiele
von geeigneten, nicht störenden
Monomeren umfassen Acrylate wie Methylacrylat, Ethylacrylat, Butylacrylat,
2-Ethylhexylacrylat, 2-Hydroxyethylacrylat, 2-Hydroxypropylacrylat
und Allylacrylat; Methacrylate wie Methylmethacrylat, Ethylmethacrylat,
Butylmethacrylat, Allylmethacrylat, 2-Hydroxyethylmethacrylat, Propylenglycolmonomethacrylat
und 2-Hydroxypropylmethacrylat sowie Styrol oder C1-C-4-alkyl- oder alkenyl-substituierte Styrole,
vorzugsweise Styrol, α-Methylstyrol,
Vinyltoluol und t-Butylstyrol.
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Das
nicht störende
Monomer kann auch kationisch oder anionisch sein. Beispiele von
geeigneten kationischen Monomeren umfassen Salze von ethylenisch
ungesättigten
Verbindungen mit quartärer
Ammonium-, cyclischer Sulfonium- oder Phosphoniumfunktionalität. Die Salze
können
zum Beispiel Chlorid, Bromid, Nitrat, Phosphat, Carbonat, Bibarbonat,
Acrylat, Methacrylat, Methylsulfat oder Sulfatsalze sein. Beispiele
von geeigneten Monomeren mit quartärer Ammoniumfunktionalität umfassen
ethylenisch ungesättigte
Trialkylammoniumsalze wie Vinylbenzyltri-C1-C-4-Ammoniumchlorid oder -bromid, Trialkylammoniumalkylacrylate
oder -methacrylate wie 2-[(Methacryloyloxy)ethyl]trimethylammoniumchlorid
und N,N-Diethyl-N-methyl-2-[(1-oxo-2-propenyl)oxy]ethanaminiummethylsulfat
(Chem. Abstracts Reg. Nr. 45076-54-8) sowie Trialkylammoniumalkylacrylamide
wie N,N,N-Trimethyl-3-[(2-methyl-l-oxo-2-propynyl)amino]-1-propanaminiumchlorid
(Chem. Abstracts Reg. Nr. 51441-64-6) und N,N-Dimethyl-N-[3-[(2-methyl-l-oxo-2-propenyl)amino]propyl]-benzolmethaminiumchlorid
(Chem. Abstracts Reg. Nr. 122988-32-3). Ein bevorzugtes polymerisierbares quartäres Ammoniumsalz
ist 2-[(Methacryloyloxy)ethyl]trimethylammoniumchlorid.
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Beispiele
von geeigneten anionischen Monomeren sind Alkylmetall- und Ammoniumsalze
von ethylenisch ungesättigten
Verbindungen mit starker Säurefunktionalität wie Salze
von Sulfonsäure,
Sulfinsäure, Phosphinsäure und
Phosphonsäure.
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Beispiele
von polymerisierbaren ungesättigten
Sulfoniumsalzen umfassen Dialkylsulfoniumsalze wie [4-Ethoxy-3-(ethoxycarbonyl)-2-methylen-4-oxobutyl]dimethylsulfoniumbromid
(Chem. Abstracts Reg. Nr. 63810-34-4) sowie Vinylbenzyldialkylsulfoniumsalze
wie Vinylbenzyldimethylsulfoniumchlorid. Beispiele von polymerisierbaren
cyclischen Sulfoniumsalzen umfassen 1-[4-[(ethenylphenyl)methoxy]phenyl]tetrahydro-2H-thiopyraniumchlorid
(Chem. Abstracts Reg. Nr. 93926-67-1) und Vinylbenzyltetrahydrothiophenoniumchlorid,
das durch die Reaktion von Vinylbenzylchlorid mit Tetrahydrothiophen
hergestellt werden kann.
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Beispiele
von polymerisierbaren Phosphoniumsalzen umfassen 2-Methacryloxyethyltri-C1-C20-Alkyl-, Aralkyl-
oder Arylphosphoniumsalze wie 2-Methacryloyloxyethyltri-n-octadecylphosphoniumhalogenid
(Chem. Abstracts Reg. Nr. 166740-88-1),
Tri-C1-C18-Alkyl-,
Aralkyl- oder Arylvinylbenzylphosphoniumsalze wie Trioctyl-3-vinylbenzylphosphoniumchlorid,
Trioctyl-4-vinylbenzylphosphoniumchlorid (Chem. Abstracts Reg. Nr. 15138-12-4),
Tributyl-3-vinylbenzoylphosphoniumchlorid, Tributyl-4-vinylbenzylphosphoniumchlorid
(Chem. Abstracts Reg. Nr. 149186-03-8), Triphenyl-3-vinylbenzylphosphoniumchlorid
und Triphenyl-4-vinylbenzylphosphoniumchlorid (Chem. Abstracts Reg.
Nr. 145425-78-1), C3-C18-Alkenyltrialkyl-,
Aralkyl- oder Arylphosphoniumsalze wie 7-Octenyltriphenylphosphoniumbromid
(Chem. Abstracts Reg. Nr. 82667-45-6) und Tris(hydroxylmethyl)-(1-hydroxy-2-propenyl)phosphoniumsalze
(Chem. Abstracts Reg. Nr. 73082-48-1).
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Beispiele
von ethylenisch ungesättigten
Verbindungen mit Sulfat- oder Phosphatfunktionalitäten umfassen:
p-Styrolsulfonsäure,
2-Acrylamido-2-methyl-1-propansulfonsäure, 2-Sulfomethylmethacrylat,
2-Sulfoethylacrylat, 3-Sulfopropylmethacrylat, Allylsulfonsäure, 2-Methyl-(hydroxyphosphinyl)methylester
und Vinylphosphonsäure.
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Das
nicht störende
Monomer kann auch ein ethylenisch ungesättigtes Monomer sein, das eine
schwache Säuregruppe
oder das Salz einer schwachen Säuregruppe
enthält,
obwohl solche Gruppen unter bestimmten Bedingungen als Nukleophile
fungieren können.
Eine phasengetrennte Latexpolymerisation stellt ein Mittel zur Trennung
von Carbonsäuregruppen
von elektrophilen Gruppen zur Verfügung, wodurch deren Wechselwirkung
minimiert wird. Siehe John L. Gardon in „A Perspective an Resins for
Aqueous Coatings," Kapitel 2,
Technology for Waterbome Coatings, ACS Symposium Series, Nr. 663,
American Chemical Society, Washington, D. C. S. 27–43, 1997,
dessen Lehre hiermit durch Bezugnahme aufgenommen wird. Alternativ
dazu kann das wenigstens teilweise neutralisierte nukleophile Silanol
mit dem elektrophilen Monomer vorreagiert werden, um ein wenigstens
teilweise neutralisiertes Silanolmonomer zu bilden, das dann mit
dem Monomer umgesetzt werden kann, das die schwache Säuregruppe
oder ein Salz davon enthält,
und zwar bei einem pH-Wert, der ausreichend basisch ist, um die
Kondensation von Silanol zu inhibieren.
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Beispiele
von geeigneten ethylenisch ungesättigten
Monomeren, die eine schwache Säuregruppe
enthalten, die als Comonomere zusammen mit dem elektrophilen Monomer
verwendet werden können,
umfassen Acrylsäure,
Methacrylsäure,
Itaconsäure, β-Carboxyethylacrylat
und Vinylbenzoesäure.
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Obwohl
sich die vorgenannte Beschreibung spezifisch auf die Herstellung
von elektrophilen Polymeren aus elektrophilen Monomeren gefolgt
von der Reaktion mit dem wenigstens teilweise neutralisierten nukleophilen
Silanol bezieht, gilt die Lehre auch für die Herstellung von Polymeren
aus einem Monomer, das durch die Reaktion eines elektrophilen Monomers
und eines wenigstens teilweise neutralisierten nukleophilen Silanols
gebildet wird.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird das wenigstens teilweise neutralisierte
Silanol, mehr bevorzugt das wenigstens teilweise neutralisierte
Silantriol, an das Polymergrundgerüst durch einen Rest des Nukleophils,
vorzugsweise einen Rest eines Amins oder eines Mercaptans gebunden.
Wie er hierin verwendet wird, bezieht sich der Begriff „Rest eines
Nukleophils" auf
dasjenige, welches von dem Nukleophil nach der Reaktion mit dem
Elektrophil verbleibt. Somit ist der Rest eines primären Amins
ein sekundäres
Amin, der Rest eines sekundären
Amins ist ein tertiäres
Amin und der Rest eines Mercaptans ist ein Sulfid. Reste von anderen
Nukleophilen sind aus diesen Beispielen leicht erkennbar.
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Wie
es hierin verwendet wird, bedeutet „gebunden an das Polymer durch
einen Rest des Nukleophils", dass
das Silanol an die erste Verbindungsgruppe X gebunden ist, die an
den Rest des Nukleophils gebunden ist, welcher an eine zweite Verbindungsgruppe
Y gebunden ist, die an das Polymergrundgerüst gebunden ist, wie es im
Folgenden dargestellt wird:
worin X, M+, m, n und p wie
zuvor definiert sind.
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In
der bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist die zweite Verbindungsgruppe Y ein
Elektrophil oder enthält
einen Rest des Elektrophils. Wie er hierin verwendet wird, bezieht
sich der Begriff „Rest
des Elektrophils" auf
dasjenige, welches von dem Elektrophil nach der Reaktion mit dem
Nukleophil übrig bleibt.
Somit ist, wenn das elektrophile Polymer seitenständige Benzylhalogenidgruppen
enthält
oder das elektrophile Monomer ein Vinylbenzylhalogenid ist, Y eine
Benzolgruppe, wie es im Folgenden dargestellt wird:
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Wenn
das elektrophile Polymer seitenständige Oxirangruppen enthält (zum
Beispiel aus der Polymerisation von Glycidylmethacrylat) oder das
elektrophile Monomer Glycidylmethacrylat ist, dann kann ein Teil des
Polymers, der das wenigstens teilweise neutralisierte Silanol enthält, wie
folgt dargestellt werden.
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Der
pH-Wert der Lösung
oder der stabilen wässrigen
Dispersion des Polymers, welches wenigstens teilweise neutralisierte
Silanole enthält,
ist ausreichend, um eine Silanolkondensation zu inhibieren und ist
vorzugsweise nicht unter 5, mehr bevorzugt nicht unter 7 und am
meisten bevorzugt nicht unter 9. Es wurde überraschenderweise herausgefunden,
dass die bevorzugten Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung
für wenigstens
6 Monate lagerungsstabil sind und dennoch bei Raumtemperatur härten, wenn
sie auf ein Substrat aufgetragen werden.
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Das
folgende Beispiel ist nur für
Erläuterungszwecke
und ist nicht dazu vorgesehen, den Umfang dieser Erfindung zu beschränken. Alle
Prozent- oder Teilangaben sind nach Gewicht, es sei denn, dies wird
anderweitig spezifiziert.
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Beispiel 1 – Härtung eines Latex bei Raumtemperatur
mit dem Kaliumsalz von 3-Aminopropylsilantriol
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Ein
Latexpolymer mit seitenständigen
Oxirangruppen wurde durch eine Emulsionspolymerisationsreaktion
mit kontinuierlicher Zugabe und Keimbildung mit Butylacrylat (50
Teile), Methylmethacrylat (10 Teile), Styrol (10 Teile) und Glycidylmethacrylat
(30 Teile) hergestellt. Trimethylolpropan-tris-(3-mercaptopropionat)
(5 Teile) wurde als ein Kettentransfermittel hinzu gegeben. Das
Mw und das Mn wurden
jeweils als 13.200 und 8.500 durch Gelpermeationschromatografie
bestimmt. Der Latex enthielt 45,8 Gew.-% Feststoffe, eine Tg von –6°C (durch differential
abtastende Kalorimetrie gemessen), einen pH-Wert von 8,8 und eine
volumenmittlere Teilchengröße mit einem
Durchmesser von 152 nm (durch hydrodynamische Chromatographie gemessen).
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Eine
wässrige
Lösung
eines Kaliumsalzes von 3-Aminopropylsilantriol (3-AS) wurde in einem
1 Liter Rundbodengefäß, das mit
einem Rührer
ausgestattet war, synthetisiert. Wässrige KOH (100 ml, 271 mmol KOH)
wurde zu dem Gefäß gegeben,
gefolgt durch die Zugabe einer wässrigen
Lösung
aus 3-Aminopropyltriethoxysilan unter Rühren (Wasser, 240 g; Dow Corning
Z-6011, 60 g, 271 mmol des Silans). Bei Beendigung der Zugabe wurde
die Mischung bei Raumtemperatur für 24 Stunden gerührt, woraufhin
sich die Hydrolyse zu 3-AS durch HPLC-Analyse als vollständig erwies. Die theoretische
Konzentration des 3-AS war 11,9 Gew.-%.
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Ein
Teil des 3-AS (0,78 g, 11,9 Gew.-% in Wasser) wurde zu einem Teil
des Latex (20,0 g) hinzu gegeben und im Regal für über 6 Monate stehen gelassen.
Der Latex war lagerungsstabil ohne ein Anzeichen einer Gelierung
des Latex. Größenausschlusschromatographie
zeigte, dass dieser silanolmodifizierte Latex sogar nach der Lagerung
für 6 Monate
vollständig
in THF löslich
war, was eine vernachlässigbare
Vernetzung in einem Nasszustand über
diesen 6-monatigen Zeitraum zeigt. Diese Beobachtung wurde durch 29Si NMR-Spektroskopie bestätigt, die
keine Kondensation des Siliconats nachwies.
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Der
Latex wurde gegossen, um einen Film zu ergeben, der über Nacht
härten
gelassen wurde. Der resultierende gehärtete Film löste sich
nicht in THF in einem 24 Stunden dauernden Schütteltest und zeigte einen Gelgehalt
von 32 Gew.-%. Diese Ergebnisse zeigen, dass der Latex mit dem 3-AS
vernetzt war.