DE733995C - Verfahren zur Herstellung stabiler hochkonzentrierbarer waessriger Dispersionen aus wasserunloeslichen Emulsionspolymerisaten von Acryl- oder Vinylharzen - Google Patents
Verfahren zur Herstellung stabiler hochkonzentrierbarer waessriger Dispersionen aus wasserunloeslichen Emulsionspolymerisaten von Acryl- oder VinylharzenInfo
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Description
5ur. Ind. ci
2 9 JUN1
AUSGEGEBEN AM fi. APRIL 1£43
Rp30i8IVc/3pb
Die Konzentration der durch Emulsions- | polymerisation ungesättigter organischer Verbindungen
mit olefinischer Doppelbindung in ..wäßrigem Medium entstehenden, insbesondere
filmbildenden Yinylharzdispersionen pflegt 25 ' bis 30% nicht wesentlich zu überschreiten.
Die Reaktion dieser Handelsprodukte ist sauer,
neutral oder alkalisch. Hochkonzentrierte Dispersionen dieser Art sind bisher nicht'
ίο bekanntgeworden.
Es wurde gefunden, daß man hochkonzentrierbare wäßrige Dispersionen aus wasserunlöslichen
Emulsionspolymerisaten von Acryl- oder Vinylverbindungen, insbesondere· von
Polymerisaten oder Mischpolymerisaten des Methylesters der Acrylsäure, ohne den kolloiden
Verteilungsgrad des Kunstharzes zu beeinträchtigen, dadurch herstellen kann, daß
während oder nach der Polymer isation in an
ao sich bekannter Weise in die Harzmoleküle
hydrophile Gruppen in so geringen Mengen j eingeführt werden, daß die Polymerisate sowohl
wasserunlöslich als auch praktisch unquellbar bleiben. Die einzuführenden hydrophilen
Gruppen betragen höchstens etwa 5 °/0 des Polymerisatgewichtes.
Nach dem erfmdungsgemäfien Verfahren hergestellte Dispersionen können mit mechanischen,
gegebenenfalls auch unter Zuhilfenahme von chemischen Hilfsmitteln bis zu
einem Gehalt von mehr als 60% an Kunstharz konzentriert werden. Die so konzentrierten
Dispersionen bilden bei einer Konzentration von 60 bis 65 °/o mehr oder weniger steife
Pasten oder einen dicken Brei und können mit Wasser zu kolloiden Dispersionen beliebiger
Konzentration verdünnt werden.
Die Stabilisierung und zugleich die hohe Konzentrierbarkeit der erfindungsgemäß beanspruchten
Dispersionen wird dadurch erreicht, daß eine oder mehrere hydrophile Gruppen während oder nach der Polymerisation
in das Molekül eingeführt werden. Unter hydrophilen Gruppen sind solche Gruppen zu verstellen, die die Wasserlöslichkeit
der Seifen bedingen, also insbesondere die Gruppen COONa, COOK und COONH4.
Die hydrophile Gruppe kann in verschiedener Weise in das Molekül eingeführt werden.
So kann die Emulsionspolymerisation z. B. in Gegenwart kleiner Mengen wasserlöslicher
monomerer Salze polymerisierbarer
*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben "Morden:
Dr. Ernst Tromwsdorff in Dannstadt.
- Säuren, z. B. Xatriumacrylat, durchgeführt werden. Wenn beispielsweise 99 Mole Acrylsäureester
in wäßriger Emulsion in Gegenwart eines Mols Xatriumacrylat polymerisiert
werden, ergibt sich ein Polyacrylsäureester, welcher eine COO Na-Gruppe auf 99 Estergruppen
enthält. Die besondere Stabilität der wäßrigen Dispersionen ergibt sich erfindungsgemäß
aus der Gegenwart dieser hydrophilen Gruppen.
Eine andere Art der Einführung der hydrophilen Gruppen besteht darin, daß bei Polymerisaten
und Mischpolymerisaten mit verseifbaren Gruppen, wie dies beispielsweise bei Acrylester enthaltenden Verbindungen der
Fall ist, durch Zusatz verhältnismäßig geringer Mengen Alkali eine teilweise Verseifung
herbeigeführt wird. Durch diese Maßnahme wird der gleiche Effekt erreicht wie durch
Polymerisation in Gegenwart von acrylsaurem Natrium.
Die Konzentrierung der auf diese Weise stabilisierten Dispersionen kann z.B. durch
Zentrifugieren geschehen. Die schwach alkalisch reagierenden Dispersionen liefern beim
Zentrifugieren einen mehr als 60 °/0 Festsubstanz enthaltenden, mit Wasser beliebig
verdünnbaren Brei.
In manchen Fällen ist es vorteilhaft, den j ernndungsgemäß stabilisierten Dispersionen
vor ihrer Konzentration durch Zentrifugieren gewisse Mengen von spezifisch schweren Lösungs-
oder Quellungsmitteln für die Polymerisate, z. B. Weichmachungsmittel, zuzusetzen,
welche sich mit der* dispersen Phase vereinigen. Solche Dispersionen lassen sich
leichter ausschleudern.
An Stelle des mehrfach erwähnten Zentrifugierens oder in Verbindung mit Zentrifugieren
kann mit Verdampfen des Dispersionsmittels gearbeitet werden. Bei dieser Arbeitsweise
sammeln sich die in Wasser gelösten Substanzen in der konzentrierten Dispersion an. während
bei der Zentrifugierung die konzentrierte Dispersion weitgehend frei von gelösten Stoffen
erhalten wird, was in vielen Fällen von Vorteil ist. j
Die ernndungsgemäl.i hergestellten Disper- 1
sionen vereinigen eine Reihe von günstigen i Eigenschaften. Soweit Filme daraus gemacht j
werden, sind sie vorzüglich geeignet zur Herstellung von Überzügen und Schichten auf beliebigen
Oberflächen. Die Überzüge weisen . guten Glanz und Glätte auf. Die Herstellung derartiger Überzüge ist besonders einfach, da
die konzentrierten Dispersionen durch Ver- i dünnen mit Wasser ohne Anwendung eines j
Vcrdickunijsmittels in jeder beliebigen Vis- j
cosität erhalten werden können und im allge- j meinen ein einmaliger Anstrich oder eine ein- j
mal ige Tauchun·,' -<ur Herstellung eines genii- j
gend dicken Überzuges oder einer Lackschicht ausreichend ist. Das Trocknen der so hergestellten
Überzüge erfolgt schneller und vollständiger als bei Anwendung verdünnter Dispersionen
oder organischer Lösungen. Filme aus den neuen Dispersionen können glasklar, farblos und mit glatter Oberfläche erhalten
werden.
Durch Behandlung der aus den neuen Vinylharzdispersionen erhaltenen Filme, Überzüge
usw. mit Säuren oder mit Lösungen eines Salzes, dessen Base mit der hydrophilen Gruppe wasserlösliche Salze bildet, wird erreicht,
daß auch bei Einwirkung von Wasser die Filme klar bleiben.
Allgemein können die konzentrierten Dispersionen mit Vorteil in allen Fällen benutzt
werden, in welchen bisher Lösungen oder verdünnte Dispersionen der Polymerisationsprodukte
Verwendung fanden, also beispielsweise zur Herstellung von Überzügen auf Holz, Metall, Glas, Leder und Papier, von
Zwischenschichten jeder Art, als Lacke, Imprägnierungen für Textilien und andere po- 8s
rose Alaterialien, zur Herstellung von Filmen,
z. B. für splittersicheres Glas, von isolierenden Schichten, besonders in der Elektrotechnik
u. a. m.
Die Anwendungsmöglichkeit ,der neuen Vinylharzdispersionen ist darüber hinaus
überall dort gegeben, wo es bisher wegen der zu geringen Konzentration nicht möglich gewesen
ist, Vinylharzdispersionen zu verwenden.
Die neuen Vinylharzdispersionen können koaguliert werden, z. B. durch Zusatz von
Säuren. Außerdem ist es möglich, vor, während oder nach der Polymerisation und/oder ■
Konzentration die verschiedensten Stoffe zu- '00 zusetzen, z. B. Weichmachungsmittel, wie
Phthalsäure, Harze, Öle. Farbstoffe oder Lösungsmittel.
i. 1000 g Wasser, enthaltend 1 g Türkischrotöl,
ö g 3o°/0iges Wasserstoffsuperoxyd und
6.8 g acrylsaures Xatrium, werden mit einer Mischung von 170 g Acrylsäuremethylester
und 170 g Acrylsäureäthylester emulgiert und auf do bis 70" erhitzt, bis die Polymerisation
beendet ist. Die erhaltene 25°/0ige Dispersion
liefert beim Zentrifugieren einen 00 bis 650Z1,
Feststoff enthaltenden Brei, welcher mit Wasser zu einer stabilen Dispersion verdünnt werden
kann.
J. 1000 g einer J5ü;nigen l'olyacrylsäuremethylesterdispersion
werden mit 14,7 ecm n-Xatronlauge eine halbe Stunde auf dem
Wasserbad erwärmt. Durch Zentrifugieren 1=0
wird ein 60 bis 65 °;'o Festsubstanz enthaltender
Brei gewonnen, welcher mit Wasser auf
einen Gehalt von 50 °/o verdünnt wird. Die so erhaltene Dispersion ist vorzüglich zur Herstellung
von Überzügen auf Holz und andere Oberflächen durch Anstreichen oder Tauchen geeignet.
3. 1000 g 25°/oige Polyacrylsäuremethylesterdispersion
werden mit 14,7 ecm 2 n-Natronlauge versetzt. Diese Mischung \vird im
Vakuum unter Rühren bei eüva 55 bis 6o° eingeengt, bis die Konzentration der Dispersion
55°/9 beträgt. DieViscosität der 55°/oigen
Dispersion ist etwas geringer als diejenige einer nach Beispiel 2 durch Zentrifugieren erhaltenen
gleichkonzentrierten Dispersion. -Die Dispersion kann zur Herstellung von Überzügen
auf Holz, Metall usw. Verwendung finden.
Durch Behandeln der Überzüge mit einer io%igen Alaunlösung oder einer 2%igen SaIzsäurelösung
und nachherigem Trocknen werden die Überzüge gegen die Einwirkung von Wasser unempfindlicher gemacht.
4. 1000 g einer 2^ojoige.n Polyacrylsäur'emethylesterdispersion
werden mit 100 g 25%iger Ammoniaklösung einige Stunden erhitzt
und im Vakuum eingeengt, bis die Konzentration der Dispersion etwa 50 °/o beträgt.
Die aus dieser Dispersion hergestellten Filme und Überzüge können durch Erhitzen auf
etwa 8o° gegen die Einwirkung von Wasser sehr beständig gemacht werden.
5. 1000 g Wasser, enthaltend 1 g Türkischrotöl,
6 g 3o%iges Wasserstoffsuperoxyd und
3,4 g Acrylsäure, werden mit 340 g Acrylsäuremethylester emulgiert und bis zur beendeten
Polymerisation auf yo° erhitzt. Die erhaltene 25°/oige Dispersion von polymerem
Acrylsäuremethylester wird mit Ammoniak neutralisiert und kann im Vakuum durch teilweises
Abdestillieren des Wassers auf eine Konzentration von 50 bis 60 °/0 Polyacrylsäuremethylester
gebracht werden.
6. In 550 g Wasser, enthaltend 1 °/0 Türkischrotöl.
wird eine Lösung von 7 g Acrylsäure in einer Mischung aus 210 g Methacrylsäuremethylester
und 233 g Phthalsäuredibutylester emulgiert und unter Zusatz von 1,5 g Kaliumpersulfat einige Stunden auf 650
und anschließend einige Stunden auf So0 erhitzt. Man erhält eine stabile Dispersion.
7. In 750 g Wasser, enthaltend 1 % Türkischrotöl, werden 250 g Essigsäurevinylester
emulgiert und unter Zusatz von 2 g Kaliumpersulfat . einige Stunden unter Rühren auf
65 bis 700 erhitzt. Die erhaltene Dispersion wird in der Kälte mit so viel Natronlauge versetzt,
daß 1I2 0Io des Trockengehalts an PoIyessigsäurevinylester
verseift wird. Man erhält eine stabile Dispersion.
Es ist bereits vorgeschlagen worden, durch Einführung hydrophiler Gruppen in PoIyvinylverbindungen
leimartige, in Wasser klar lösliche Stoffe herzustellen. Man hat auch
bereits Dispersionen von Acrylverbindungen bis zur Erreichung der Wasserlöslichkeit der
Polymerisate verseift. Hieraus war nicht zu schließen, daß die Einführung geringer Mengen
hydrophiler Gruppen in den dispersen Anteil kautschukmilchartiger Flüssigkeiten eine
erhöhte Stabilität bewirken würde.
Claims (1)
- Patentanspruch:Verfahren zur Herstellung stabiler hochkonzentrierbarer wäßriger Dispersionen aus wasserunlöslichen Emulsionspolymerisaten von Acryl- oder Vinylverbindungen, dadurch gekennzeichnet, daß während oder nach der Polymerisation in an sich bekannter Weise in die Harzmoleküle hydrophile Gruppen in so geringen Mengen eingeführt werden, daß die Polymerisate sowohl wasserunlöslich als auch- praktisch unquellbar bleiben.1-,KBTiIXM IN' DEH
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