DK146322B - Redispergerbart copolymerpulver til fremstilling af vandige emulgatorfri copolymerdispersioner - Google Patents

Description

146322 o i

Opfindelsen angår et redispergerbart copolymerpulver til fremstilling af vandige, emulgatorfri copolymerdisper-sioner.

Redispergerbare copolymerpulvere med indpolymeriserede 5 vinylester- og ethylen-enheder i polymerisatet er kendte og fremstilles ud fra de tilsvarende, vandige dispersioner ved en tørringsproces, f.eks. fryse- eller forstøvningstørring. De finder anvendelse i f.eks. malemidler og klæbestoffer eller inden for byggesektoren til puds og spar-10 telmasser eller som tilsætningsmidler til uorganiske bindemidler. Ved forstøvningstørringen af vandige formstofdispersioner med lav minimal filmdannelsestemperatur, f.eks. vinylacetat-ethylen-dispersioner, indtræder der dog for det meste efter kort tid en kraftig, uønsket belægning på 15 tørreapparatets væg. Denne vægbelægning kan undertrykkes ved tilsætning af uorganiske fyldstoffer, de såkaldte antibage-midler, under tørringsprocessen. En vandig formstofdisper-sion med en minimal filmdannelsestemperatur under ca. 12°C kan praktisk talt ikke tørres ved forstøvning uden en sådan 20 fyldstoftilsætning. Redispergerbare copolymerpulvere indeholder af den grund ofte indtil 40 vægtprocent fyldstoffer, beregnet på basis af den samlede blanding. Antibagemidlerne forbedrer pulverets lagerbestandighed, idet de vidtgående forhindrer sammenbagning og sammenklumpning, men de mindsker 25 også indholdet af virksom bindemiddelsubstans ved den senere anvendelse af produktet. Desuden kan antibagemidlerne formindske pulverets redispergeringsevne i vand samt klarheden af de ud fra redispersionen fremstillede polymerfilm. Endelig kan de kemiske egenskaber af sådanne fyldstoffer begrænse 30 en anvendelse af pulveret på mange områder.

Det har nu ifølge opfindelsen vist sig, at et redispergerbart copolymerpulver til fremstilling af vandige, emulgatorfri copolymerdispersioner, hvilket pulver er ejendommeligt ved, at det er fremkommet ved copolymerisation af 65-85 vægtprocent vinylacetat, 5-20 vægtprocent ethy-len og 3-15 vægtprocent af mindst én acrylamidkomponent

O

2 146322 med formlen ch2=cx-co-nhy (I) hvori X betyder hydrogen eller en methylgruppe, og Y betyder hydrogen eller gruppen -CH2-0-H, i emulgatorfri, 5 vandig dispersion og efterfølgende tørring af dispersionen og tilsætning af 0-40 vægtprocent uorganiske fyldstoffer beregnet på basis af den samlede blanding, overraskende ikke behøver noget antibagemiddel, men alligevel har en fremragende lagerstabilitet ved en minimal filmdan-10 nelsestemperatur på under 12°C.

Som eksempler på acrylamidderivater kan ved siden af (meth-)acrylamid nævnes N-methylol-(meth-)acrylamid.

Tørringen af den vandige dispersion kan gennemfø-15 res efter de kendte tørringsfremgangsmåder sprøjtetørring, valsetørring, frysetørring eller hvirvellagsspraygranulering. Det foretrækkes at anvende sprøjtetørring. Derved føres dispersionen ved hjælp af en pumpe, f.eks. en ekscen-tersnekkepumpe, til en tostofforstøvningsdyse og forstøves 20 i et tørretårn. Som tørringsgas kan anvendes både luft og nitrogen, hvis temperatur ved tårnindgangen er mellem 90 og 110°C og i cyklonen ca. 60°C.

Under tørringsprocessen dannes der ingen nævneværdig vægbelægning, således at en tilsætning af antibagemidler ik-25 ke er nødvendig trods den lave minimale filmdannelsestemperatur på ca. 0°C. På den anden side er det dog også muligt at forskære det her omhandlede copolymerpulver med op til 40 vægtprocent uorganiske fyldstoffer for at strække det eller for at gøre det billigere, idet fyIdstoftil-30 sætningen kan ske før, under eller efter tørringsprocessen.

Det her omhandlede copolymerpulver har en meget god lagerstabilitet og forbliver pulverformigt selv efter 24 timers lagring ved 50°C og under et tryk på 0,5 kp/cm , 35 mens andre copolymerpulvere trods et indhold af antibagemidler allerede sammenbager meget kraftigt under disse betingelser.

O

3 146322

Ved redispergeringen i vand af det her omhandlede pulver, f.eks. i forholdet 1:1, får man i løbet af kort tid en stabil redispersion, som ikke sætter sig. Den har som følge af fraværelsen eller den eventuelle ringe tilsæt-5 ning af uorganiske fyldstoffer et særlig højt bindemiddel-indhold, hvilket virker fordelagtigt ved anvendelsen.

En ud fra redispersionen fremkommet polymerfilm har den samme minimale filmdannelsestemperatur på ca. 0°C som udgangsdispersionen og er klar og sej. Filmens hæft-10 ning på forskellige stoffer, såsom træ, glas eller papir, er meget god. Filmen er let reemulgerbar med vand, således at de her omhandlede redispergerbare copolymerpul-vere er fortrinligt egnede til fremstilling af klæbe-stofbelægninger, som kan fugtes igen. De lader sig også 15 anvende i tapetklisterblandinger og til tapetbagsidebe-lægninger, endvidere som bindemidler i dispersionsfarver og formstofbundet puds og til tekstilbehandling.

Opfindelsen illustreres nærmere i de følgende eksempler.

2°

Eksempel 1 a) Fremstilling af udgangsdispersionen

En 30 liters polymerisationstrykautoklav, som er for-25 synet med en varme- og kølekappe, en ankeromrører og tre fluidumstilførselspumper, skiftevis evakueres omhyggeligt og skylles med nitrogen. Derpå indsuges en blanding af 4000 g vand, 600 g vinylacetat og 30 10 g t-butylhydrogenperoxid.

Denne begyndelsescharge opvarmes under omrøring til 50°C. Ved denne temperatur påtrykkes der 30 atm. ethylen, og derefter tilsættes der samtidigt ved hjælp af pumper 35 3 opløsninger: a) en opløsning af 30 g t-butylhydrogenperoxid i 7160 g vinylacetat, 4 146322 o b) en opløsning af 600 g acrylamid i 1400 g vand og c) en opløsning af 40 g natriumpyrophosphat og 40 g na-trfumdisulfit i 2000 g vand.

Tilsætningen af opløsningerne a) og b) sker i løbet 5 af 4 timer og opløsningen c) i løbet af 4 timer og 10 minutter. Ethylentrykket og temperaturen holdes konstante under reaktionen.

Efter at tilløbet af opløsning c) er afsluttet, holdes reaktionsblandingen i yderligere en time ved reaktionstem-10 peraturen. Derefter afkøles dispersionen i beholderen langsomt til stuetemperatur, og den tømmes ud gennem bundventilen.

15 Egenskaber af dispersionen: polymerisatindhold : 54,1% viskositet (ved 20°C) : 1,95 Poise pH-værdi : 5,8 minimal filmdannelsestemperatur : 0°C.

20 b) Fremstilling af det copolymerpulveret_

Den i eksempel a) fremkomne udgangsdispersion fortyndes med afsaltet vand til et 40 vægtprocents polymerisatindhold.

25 Derefter tørres den efter medstrømsfremgangsmåden i et forstøvningstårn, hvis cylinderiske del har en længde på 4 meter og en diameter på 1,6 meter, og hvis koniske del har en længde på 2 meter. Dispersionen tilsættes ved hjælp af en ekscentersnekkepumpe og forstøves gennem en tostofforstøv-30 ningsdyse med en produktboring på 2 mm.

Tørringsgas : luft

Dosering : 700 Nm^/h.

Tilgang : 90°C

Forstøvningsgas : luft 35 Tryk før dysen : 5 atm.

Dosering : 70 kg/h.

Tilgang : 20°C

O

5 146322

Dispersionen lader sig forstøve uden vanskeligheder.

Der dannes kun en ubetydelig vægbelægning af påblæst tørpulver, hvilken vægbelægning sidder meget løst og er meget let at blæse ned. En sammenbagning af vægbelægningen sker 5 ikke ved de valgte tørrebetingelser.

Det således fremkomne copolymerpulver har en meget god lagerstabilitet og lader sig let udrøre med vand til en 50%'s redispersion, hvis viskositet ved 20°C er 1,17 Poise. Redispersionen tørrer i et tyndt lag til en klar, Ί0 farveløs, fast og sej polymerfilm.

Eksempel 2

En blanding bestående af 4000 g vand, 15 600 g vinylacetat og 10 g t-butylhydroperoxid fyldes på en 30 liters trykautoklav (som i eksempel 1).

Ved hjælp af kappeopvarmning bringes blandingen op på den ønskede reaktionstemperatur på 70°C, og der påtryk-' 20 kes ved denne temperatur 45 bar ethylen. Temperaturen og trykket holdes derpå konstant i 6 timer under samtidig tildosering af a) 7160 g vinylacetat og deri opløst 30 g t-butylhydroperoxid, 25 b) 2000 g vand, 900 g acrylamid og 300 g N-methylolacrylamid og c) 40 g natriumpyrophosphat, 80 g natriumdisulfit og 30 1400 g vand.

Efter tilløb af opløsningerne a), b) og c) tilsættes der særskilt 15,6 g ammoniumpersulfat i 100 g vand og 15,6 g thiourinstofdioxid i 500 g vand. Efter 30 minutter forøges den indre temperatur til 80°C, og der efterop-35 varmes i yderligere én time ved denne temperatur. Efter afkøling henstilles dispersionen.

O

6 146322

Egenskaber af dispersionen: polymerisatindhold: 56,4 vægtprocent viskositet (ved 20°C): 6,9 poise pH-værdi: 5,4

5 minimal filmdannelsestemperatur: 0°C

Som beskrevet i eksempel 1 forstøves denne dispersion til et tørt pulver, der med vand let lader sig udrøre til en stabil dispersion, to

Eksempel 3

Der gennemføres en polymerisation på den i eksempel 2 angivne måde, men med den undtagelse, at en tre-diedel af den til fremstilling af dispersionen nødven-15 dige mængde acrylamid erstattes med methacrylamid.

Dispersionen er glat og udviser et polymerisat-indhold på 53,1 vægtprocent. Viskositeten er 4,3 poise ved 20°C, og pH-værdien er 5,6. Den minimale filmdannelsestemperatur ligger ved 0°C.

20 Også denne dispersion kan som beskrevet i eksem pel 1 forstøves til et tørt, lagerstabilt polymerpulver, der med vand let kan udrøres til en stabil dispersion.