ES2272091T3 - Dispersion acuosa de copolimerizado, procedimiento para su preparacion, asi como su utilizacion. - Google Patents

Dispersion acuosa de copolimerizado, procedimiento para su preparacion, asi como su utilizacion. Download PDF

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Abstract

Dispersión acuosa de copolimerizado, consistente en lo esencial en A) una dispersión acuosa de un copolimerizado con una proporción en sustancia sólida de 20 a 65% en peso, en la cual el copolimerizado está constituido por a) 40 a 99, 9% en peso de al menos un éster de ácidos carboxílicos insaturados a, a-monoetilénicos que contienen de 3 a 6 átomos de C y alcanoles que contienen 1 a 18 átomos de C, y 0 a 40% en peso de al menos un compuesto aromático de vinilo (monómero a), b) 0, 05 a 10% en peso de al menos un ácido insaturado a, a- monoetilénico, mono o dibásico, que contiene de 3 a 8 átomos de C y/o de sus anhídridos, y 0 a 10% en peso de al menos una amida de ácido carboxílico insaturado a, a- monoetilénico que contiene de 3 a 8 átomos de C, la cual puede estar sustituida en el nitrógeno de manera sencilla o doble con alquilenos, alcanoles, alquilsulfatos o alquilétersulfatos que contengan hasta 5 átomos de C (monómero b), c) 0, 05 a 10% en peso de al menos un monómero monoetilénico insaturado, reticulante (monomero c), tratándose en al menos uno de los monómeros reticulantes de un silano de la fórmula general CH2=CHSi(OX)3, un silano de la fórmula general CH2=CZ-COO-Y-Si(OX)3, un derivado etilénico insaturado del glicidol, un monómero que contiene grupos cetónicos, un alcoxivinilsilano, un (meta)-acriloiloxialquil-sulfonato, -sulfato o -fosfato, etensulfonato o un derivado de etilenurea polimerizable, en donde X representa un átomo de H, un grupo acilo o un grupo alquilo con tres átomos de C como máximo, Z un átomo de H, un grupo metilo o un grupo etilo, e Y un grupo CnH2n con n = 2 hasta 6, y d) 0 a 30% en peso de al menos algún monómero insaturado monoetilénico (monómero d), en forma incorporada por polimerización, y estando seleccionada las proporciones en peso de los monómeros a, b, c, y d, dentro de los límites indicados, de tal modo que una resina sintética constituida a partir de estos monómeros presentaría una temperatura de transición vítrea en el intervalo de-50 a 35ºC, B) 0 a 10% en peso referido al copolimerizado A, de benzofenona, acetofenona, de uno o varios derivados de acetofenona o de benzofenona sin grupo etilénico insaturado, o de una mezcla de ellos, C) 0, 3 a 10% en peso, referido al copolimerizado A, de emulgentes, y D) 0 a 5% en peso, referido al copolimerizado A, de coloides protectores.

Description

Dispersión acuosa de copolimerizado, procedimiento para su preparación, así como su utilización.
La presente invención se refiere a nuevas dispersiones acuosas de copolimerizado, a procedimiento para su preparación, así como a su utilización especialmente en recubrimientos elásticos.
Del documento EP-A-0 458 144 se conocen dispersiones acuosas de resinas sintéticas, cuyas resinas presentan junto a monómeros tales como ésteres del ácido acrílico o del ácido metacrílico, estireno y ésteres vinílicos, derivados insaturados monoetilénicos de acetofenona y/o de benzofenona, al menos una cetona o un aldehído insaturado incluido por polimerización, así como compuestos que contienen al menos dos grupos hidrazida de ácido y que se obtienen por polimerización de radicales en emulsión. Estas dispersiones de resinas sintéticas se recomiendan para recubrir, pegar, compactar e impregnar.
La utilización de derivados insaturados monoetilénicos de acetofenona y/o benzofenona relativamente caros, así como de derivados insaturados de cetonas y/o aldehídos y de un compuesto que contenga al menos dos grupos hidrazida de ácido, el cual se añade posteriormente, da lugar a que la correspondiente resina sintética sea, por sí misma, relativamente cara. Una desventaja de estas resinas sintéticas es que aunque sus películas alcanzan altos valores de alargamiento de rotura, sin embargo las películas después de un alargamiento definido, bien por aplicación de un peso definido, o bien por alargamiento de una distancia definida, solamente presentan una fuerza de recuperación insuficiente y, por consiguiente, permanecen en estado alargado. Otra desventaja de los revestimientos con estas resinas sintéticas es que con frecuencia muestran una mala resistencia frente a la acción del agua poco después de su deposición sobre el sustrato y una elevada absorción de agua. Además, estos revestimientos presentan con frecuencia una fuerte tendencia a la reemulsión o, respectivamente, a la blisterización después de una corta exposición al vapor de agua.
En el documento EP-A-0 599 676 se dan a conocer dispersiones acuosas de polímeros cuyas resinas sintéticas presentan junto a monómeros tales como ésteres del ácido acrílico o del ácido metacrílico y estireno, derivados insaturados monoetilénicos de acetofenona y/o benzofenona, así como un grupo diciclopentadienilo que reacciona con el oxígeno. Estas dispersiones de resina sintética se recomiendan para recubrimientos elásticos.
Una desventaja de estos agentes aglomerantes es que el proceso de reticulación de películas de pintura a base de estos agentes aglomerantes tiene lugar de forma relativamente lenta y que no existe elasticidad suficiente en cuanto a la fuerza de recuperación tras un alargamiento debido al desgarre de la pintura. Además, pueden aparecer fuertes diferencias en las propiedades de un revestimiento de esta clase de resinas sintéticas, dependiendo de que se apliquen en un lado del edificio orientado hacia el sol o en un lado no expuesto al sol. Por otra parte, los dobles enlaces alílicos actúan de inhibidores durante la preparación de las dispersiones de resina sintética por medio de polimerización por radicales y dificultan con ello su preparación.
El documento EP-A-0 778 296 se refiere a dispersiones acuosas de polímeros cuyas resinas sintéticas junto a monómeros tales como ésteres de ácidos acrílico o metacrílico, contienen incorporados por polimerización metilestireno u otros estirenos alquil-sustituidos y, opcionalmente, acrilonitrilo. Estas dispersiones de resinas sintéticas se recomiendan como aglomerantes para recubrimientos elásticos y pastas para juntas.
Una desventaja de estos agentes aglomerantes es que el proceso de reticulación de películas de pintura de estos aglomerantes bajo la influencia de la luz tiene lugar de forma relativamente lenta y que no existe elasticidad suficiente en cuanto a la fuerza de recuperación después de un alargamiento debido al desgarre de la pintura. Además, pueden aparecer fuertes diferencias en las propiedades de un revestimiento a base de esta clase de resinas sintéticas, dependiendo de que se apliquen en un lado del edificio orientado hacia el sol o en un lugar no expuesto al sol. Otra desventaja de los recubrimientos con estas resinas sintéticas es que con frecuencia presentan una mala estabilidad frente a la acción del agua poco después de su aplicación sobre el sustrato. Por otra parte, estos recubrimientos presentan con frecuencia una fuerte tendencia a la reemulsión o, respectivamente, a la blisterización después de una corta exposición al vapor de agua. Además, el empleo de acrilonitrilo en estos aglomerantes conduce tanto a una ligera coloración amarillenta, como también a una mala estabilidad del recubrimiento frente a los sustratos de carácter básico por saponificación del grupo acrilonitrilo en el copolímero, lo que lleva a un fuerte incremento de la sensibilidad frente al agua.
Por lo tanto, la presente invención tenía como misión, desarrollar una resina sintética, que presentara en el recubrimiento tanto una baja admisión de agua, como también una reemulsión especialmente baja después de un tratamiento con vapor de agua, para a la vez un buen alargamiento de rotura y buena relajación después de un alargamiento definido.
Esta misión se consigue por medio de una dispersión acuosa de copolimerizado, consistente en lo esencial en
A)
una dispersión acuosa de un copolimerizado con una proporción en sustancia sólida de 20 a 65% en peso, en la cual el copolimerizado está constituido por
a)
40 a 99,9% en peso, preferentemente 65 a 85% en peso, de al menos un éster de ácidos carboxílicos insaturados \alpha,\beta-monoetilénicos que contienen de 3 a 6 átomos de C y alcanoles que contienen 1 a 18 átomos de C, y 0 a 40% en peso, preferentemente 15 a 35% en peso, de al menos un compuesto aromático de vinilo (monómero a),
b)
0,05 a 10% en peso de al menos un ácido insaturado \alpha,\beta-monoetilénico, mono o dibásico, que contiene de 3 a 8 átomos de C y/o de sus anhídridos y 0 a 10% en peso de al menos una amida de ácido carboxílico insaturado \alpha,\beta-monoetilénico que contiene de 3 a 8 átomos de C, la cual puede estar sustituida en el nitrógeno de manera sencilla o doble con alquilenos, alcanoles, alquilsulfatos o alquilétersulfatos que contengan hasta 5 átomos de C (monómero b),
c)
0,05 a 10% en peso de al menos un monómero monoetilénico insaturado, reticulante (monómero c), tratándose en al menos uno de los monómeros reticulantes de un silano de la fórmula general CH_{2}=CHSi(OX)_{3}, un silano de la fórmula general CH_{2}=CZ-COO-Y-Si(OX)_{3}, un derivado etilénico insaturado del glicidol, un monómero que contiene grupos cetónicos, un alcoxivinilsilano, un (meta)-acriloiloxialquil-sulfonato, -sulfato o -fosfato, etensulfonato o un derivado de etilenurea polimerizable, en donde X representa un átomo de H, un grupo acilo o un grupo alquilo con tres átomos de C como máximo, Z un átomo de H, un grupo metilo o un grupo etilo, e Y un grupo C_{n}H_{2n} con n = 2 hasta 6, y
d)
0 a 30% en peso de al menos algún otro monómero insaturado monoetilénico copolimerizable (monómero d), en forma incorporada por polimerización,
y estando seleccionadas las proporciones en peso de los monómeros a, b, c, y d, dentro de los límites indicados, de tal modo que una resina sintética constituida a partir de estos monómeros presentaría una temperatura de transición vítrea en el intervalo de -50 a 35ºC, preferentemente de -40 a 10ºC y, de modo especialmente preferido, de -30 a -10ºC,
B)
0 a 10% en peso, preferentemente 0,02 a 2% en peso, referido al copolimerizado A, de benzofenona, acetofenona, de uno o varios derivados de acetofenona o de benzofenona sin grupo etilénico insaturado, o de una mezcla de ellos,
C)
0,3 a 10% en peso, referido al copolimerizado A, de emulgentes, y
D)
0 a 5% en peso, preferentemente 0,05 a 5% en peso, referido al copolimerizado A, de coloides protectores.
Como ésteres de ácido carboxílico insaturado \alpha,\beta-monoetilénico que contenga de 3 a 6 átomos de C y alcanoles que contengan 1 a 18 átomos de C, se utilizan preferentemente los ésteres de los ácidos acrílico y/o metacrílico. De especial significado son en este caso los ésteres de metanol, etanol, de los propanoles, de los butanoles, de los pentanoles, del 2-etil-hexanol, del iso-octanol, así como del n-decanol y del n-dodecanol. Compuestos vinilaromáticos preferidos son estireno metilestireno, etilestireno, dimetilestireno, dietilestireno y trimetilestireno, siendo especialmente preferido el estireno.
Como ácidos mono o dibásicos insaturados \alpha,\beta-monoetilénicos insaturados que contengan de 3 a 8 átomos de C se utilizan preferentemente ácidos \alpha,\beta-monoetilénicos insaturados y sus derivados solubles en agua, con especial preferencia ácido acrílico, ácido metacrílico, ácido etacrílico, ácido itacónico, ácido fumárico y ácido maleíco, así como sus anhídridos. Aparte de estos, también se consideran las amidas y semiamidas de estos ácidos, siendo preferidos entre ellos la acrilamida y metacrilamida, así como sus derivados N-sustituidos tales como N,(N'-di)metil(meta)acrilamida, N,(N'-di)etil(meta)acrilamida y N,(N'-di)isopropil(meta)acrilamida. Especialmente preferida es la metacrilamida. Además, pueden estar contenidos derivados de acrilamida que estén sustituidos en el nitrógeno de forma sencilla o doble por radicales alquilo, alcanol, alquilsulfato o alquilétersulfato que contengan hasta 5 átomos de C. Además, son bien adecuados el ácido vinilsulfónico, el ácido vinilfosfónico, así como el ácido acrilamidoglicólico y el ácido metacrilamido-glicólico. Las resinas sintéticas contienen incorporado por polimerización preferentemente 0,3 a 5% en peso de los monómeros b. Especialmente preferida como monómero b es una mezcla de ácido acrílico y ácido metacrílico, en especial una mezcla de ácido acrílico, ácido metacrílico y metacrilamida.
Como monómeros c se utilizan silanos de la fórmula general CH_{2}=CH-Si(OX)_{3} en donde X representa un átomo de H, un grupo acilo y/o un grupo alquilo con máximo 3 átomos de C. Especialmente preferido son viniltrimetoxisilano, viniltrietoxi-silano y viniltris-2-metoxisilano. Otros posibles monómeros c son los silanos con la fórmula general CH_{2}=CZ-COO-Y-Si(OX)_{3}, en donde Z representa un átomo de H, un grupo metilo y/o un grupo etilo, Y un grupo C_{n}H_{2n} con n = 2 a 6, y X un átomo de H, un grupo acilo y/o un grupo alquilo con máximo tres átomos de C, especialmente preferido es \alpha-metacriloxipropiltrimetoxisilano, así como glicidil(meta)acrilatos u otros derivados etilénicos insaturados del glicidol tales como, por ejemplo, glicidilviniléter. Además, se pueden utilizar como monómeros c monómeros que contengan grupos ceto tales como los monómeros que contengan grupos acetilacetoxi, por ejemplo acetilacetoxietil-metacrilato, acetilacetoxibutilmetacrilato, acrilamidometil-acetilacetona y éster vinílico del ácido acetilacético, derivados polimerizables de la diacetona tales como diacetonaacrilamida y diacetonametacrilamida, así como acroleína. Además, como monómeros c se pueden utilizar alcoxivinilsilanos, (meta)acriloiloxialquisilanos, (meta)acriloilalquil-sulfonatos, -sulfatos o -fosfatos, etenosulfonato y derivados polimerizables de la etilenurea tales como N-(\beta-(meta)acriloxietil)-N,N'-etilenurea y N-(\beta-acrilamidoetil)-N,N'-etilenurea.
Como monómeros d se utilizan preferentemente ésteres acrílicos o metacrílicos de dioles tales como, por ejemplo, hidroxialquil(meta)acrilatos, especialmente hidroxietilacrilato o 1,4-butandiolmonoacrilato, así como ésteres acrílicos o metacrílicos de alcohol tetrahidrofurfurílico, monómeros que contengan halógenos tales como cloruro de vinilo y cloruro de vinilideno, hidrocarburos insaturados tales como etileno, propileno, isobuteno, butadieno e isopreno, así como éteres vinílicos inferiores. Como monómeros d se pueden utilizar igualmente compuestos de nitrógeno insaturados tales como N-vinilformamida, N-vinilpirrolidona, tetrahidrofurfurilamina, acrilonitrilo y metacrilonitrilo, así como los monómeros ureidos tales como \beta-ureidoetilacrilato, \beta-ureidoetilviniléter, N-dimetilaminoetil-N'-vinil-N,N'-etilenurea y N-metilaminoetil-N'-vinil-N,N'-etilenurea. Además, son adecuados los semiésteres de ácidos dicarboxílicos insaturados \alpha,\beta-monoetilénicos que contienen de 4 a 8 átomos de C y de los alcanoles que contienen de 5 a 20 átomos de C.
De especial interés son las resinas sintéticas A, cuyos componentes monómeros a, b, c y d están medidos de forma tal, para que una resina sintética constituida únicamente por estos monómeros presente una temperatura de transición vítrea de -40 a 10ºC, en especial de -30 a -10ºC. Según Fox (T.G. Fox, Bull. Am. Pys. Soc. (Ser.II)1, 123 [1956]), para la temperatura de transición vítrea de polimerizados mixtos vale, con buena aproximación:
\frac{1}{T_{g}} \hskip0.5cm = \hskip0.5cm \frac{X^{1}}{T_{g}{}^{1}} \hskip0.5cm + \hskip0.5cm \frac{X^{2}}{T_{g}{}^{2}} \hskip0.5cm + ... \hskip0.5cm \frac{X^{s}}{T_{g}{}^{2}}
en donde X^{1}, X^{2},..., X^{s} significan las fracciones de masa de los monómeros 1, 2,..., s, y Tg^{1}, Tg^{2},... Tg^{s} las temperaturas de transición vítrea de los polímeros constituidos en cada caso por uno solo de los monómeros 1,2,... o s, en grados Kelvin. Las temperaturas de transición vítrea de los homopolímeros constituidos por los monómeros a, respectivamente, b son en esencia conocidas y se indican, por ejemplo, en J. Brandrup, E.H. Immergut, Polymer Handbook, 1ª ed., J. Wiley, Nueva York, 1966, y 2ª ed. J. Wiley, Nueva York, 1975.
Como componente B se han acreditado las acetofenonas, las benzofenonas así como los derivados de acetofenonas o de benzofenonas que no contienen grupos insaturados etilénicos. Con especial preferencia se utiliza benzofenona y/o un derivado de benzofenona sin grupos insaturados etilénicos, siendo en especial ventajosas en cuanto a la técnica de empleo las mezclas líquidas a la temperatura ambiente de benzofenona y de sustancias auxiliares adecuadas. Mezclas de esta clase son conocidas, entre otros, por el documento EP-A-0 209 831.
La proporción del componente B referida al copolimerizado A se encuentra preferentemente en el intervalo de 0,05 a 5% en peso. El componente B se incorpora adecuadamente por agitación, preferentemente bajo calentamiento, a una dispersión de partida que contiene al menos una resina sintética A. En este caso, se renuncia a una incorporación del componente B por polimerización, para conseguir únicamente una reticulación de la superficie bajo luz actínica en el recubrimiento de formulación acabada, mientras que las propiedades del recubrimiento se obtienen por reticulación interna con los monómeros c. Una incorporación por polimerización de derivados insaturados de benzofenona produciría una distribución más homogénea de las funciones benzofenona, pero al mismo conduciría a un empeoramiento de las propiedades elásticas después de una larga irradiación con luz actínica, puesto que se produciría en la película una reticulación interna posterior.
Como emulgentes C se emplean preferentemente emulgentes no iónicos y/o iónicos.
Como emulgentes no iónicos se pueden utilizar, por ejemplo, alquilpoliglicoléteres tales como los productos de etoxilación de alcohol laurílico, alcohol oleílico o estearílico o de mezclas tales como alcohol de grasa de coco; alquilfenol-poliglicoléter tales como productos de etoxilación de octil- o nonil-fenol, diisopropilfenol, triisopropilfenol, o de di- o tri-terc-butilfenol; o productos de etoxilación de óxido de propileno.
Como emulgentes ionogénicos se tienen en cuenta preferentemente los emulgentes aniónicos. Se puede tratar en este caso de sales de álcalis o de amonio de alquil-, aril- o alquilaril-sulfonatos, -sulfatos, -fosfatos, -fosfonatos o de alquilarilo o de compuestos con otros grupos terminales aniónicos, pudiendo encontrarse también unidades óligo- o de óxido de polietileno entre los radicales de hidrocarburos y los grupos aniónicos. Ejemplos típicos son laurilsulfato de sodio, undecilgliolétersulfato de sodio, laurildiglicolsulfato de sodio, tetradeciltriglicolsulfato de sodio, octilfenolglicolétersulfato de sodio, dodecilbencenosulfonato de sodio, laurildiglicolsulfato de sodio, tri-terc-butilfenolpentaglicolsulfato de amonio o tri-terc-butilfenol-octaglicolsulfato de amonio.
Como coloides de protección D se utilizan preferentemente carboximetilcelulosas solubles en agua con un grado de sustitución de 0,4 a 2,9, preferentemente de 0,4 a 1,5, y con especial preferencia de 0,6 a 1,4, entendiéndose por grado de sustitución el número medio de grupos carboximetílicos introducidos por unidad de glucosa anhidra, cuyas soluciones acuosas al 2% posean una viscosidad Brookfield (20 U/min) a 25ºC inferior a 2000 mPas (con husillo 3), preferentemente inferior a 500 mPas (con husillo 2) y, con especial preferencia, inferior a 100 mPas (con husillo 1). La carboximetilcelulosa se emplea preferentemente en forma de sus sales de amonio o de álcali. Productos comerciales adecuados son, por ejemplo, Blanose 7M®, Blanose 7UL® Blanose 7EL® de la razón social Clariant GMBH, así como Ambergum 3021® de la razón social Aqualon. Las carboximetilcelulosas conformes a la invención aún pueden contener igualmente otros sustituyentes, en especial radicales alquilo o hidroxialquilo con 1 a 4 átomos de carbono, radicales alquiloxialquilo con 2 a 6 átomos de carbono o radicales dialquilamino con 2 a 6 átomos de carbono en total. Compuestos especialmente adecuados son, por ejemplo, metilcarboximetilcelulosa, etilcarboximetilcelulosa, hidroxietilcarboximetilcelulosa, hidroxipropilcarboximetilcelulosa, metoxietilcarboximetilcelulosa, etoxietilcarboximetilcelulosa y dietilaminocarboximetilcelulosa. Como otros coloides de protección se pueden emplear, por ejemplo, compuestos de alto peso molecular tales como alcoholes polivinílicos, polivinilpirrolidonas, poliacrilamidas, polimetacrilamidas, ácidos policarboxílicos o sus sales de metales alcalinos o, respectivamente, de amonio.
Los polimerizados que se han de utilizar como resinas sintéticas A, se pueden preparar según los métodos conocidos de polimerización de la sustancia por radicales, polimerización en solución, en suspensión y en emulsión. Sin embargo, la forma de preparación preferida del preparado acuoso de resina sintética conforme a la invención es la forma acuosa, y se recomienda por lo tanto emplear la resina sintética A igualmente en esta forma. Por consiguiente, se prepara preferentemente por polimerización de cada uno de los monómeros en medio acuoso bajo las condiciones conocidas de la polimerización por radicales en emulsión, en presencia de iniciadores formadores de radicales y emulgentes C solubles en agua, así como eventualmente en presencia de coloides protectores D, reguladores y/u otros coadyuvantes. La polimerización se lleva a cabo según el procedimiento convencional de polimerización en emulsión, emulsionando los monómeros en la fase acuosa en presencia de emulgentes, iniciadores y del coloide protector, y polimerizando a temperaturas de 60 a 95ºC. La polimerización en emulsión se puede llevar a cabo según el procedimiento convencional conocido por el experto en la materia, tal como el procedimiento de afluencia por lotes, el de afluencia con dosificación de monómero o el de afluencia en emulsión. Se trabaja preferentemente según el procedimiento de afluencia en emulsión, en el cual se polimeriza previamente una pequeña cantidad de los monómeros y, a continuación, la cantidad restante de monómeros se añade dosificadamente en forma de una emulsión acuosa. Eventualmente, también se pueden añadir dosificada y sucesivamente varias emulsiones de diferentes monómeros. En parte, tanto el coloide protector como el emulgente se pueden disponer previamente en el reactor y/o se pueden añadir dosificadamente con la emulsión de monómeros.
La preparación de dispersiones de alto valor conforme a la presente invención presupone la aplicación de la experiencia existente en el sector de la polimerización en emulsión, aún cuando no esté aquí descrita. Por lo tanto, el descuido de las reglas de la polimerización en emulsión, conocidas por el experto, puede perjudicar importantes propiedades, por ejemplo la estabilidad al agua de las películas de dispersión. Por ello, en esencia, las dispersiones no deben sobrepasar las cantidades utilizadas preferentemente en hasta el 3% en peso y, de modo particularmente preferido, hasta el 2% en peso de emulgentes iónicos o, respectivamente hasta 6% en peso y, de modo particularmente preferido, hasta 4% en peso de emulgentes no iónicos, referido al contenido en polimerizado. Especialmente, se utilizan sólo emulgentes iónicos con una cantidad de \leq 2% en peso.
Para iniciar y llevar a cabo la polimerización se acude a formadores de radicales solubles en aceite y/o preferentemente solubles en agua, o sistemas redox. Son adecuados, por ejemplo, peróxido de hidrógeno, peroxodisulfato de potasio, de sodio o de amonio, peróxido de dibenzoílo, peróxido de laurilo, peróxido de tri-terc-butilo, bisazodiisobutironitrilo, solos o junto con componentes reductores, por ejemplo bisulfito de sodio, Rongalit®, glucosa, ácido ascórbico y otros compuestos con actividad reductora. Se utilizan de modo particularmente preferido peroxodisulfatos.
En general, la temperatura en el caso de la polimerización en emulsión es de 30 a 90ºC, preferentemente 50 a 90ºC, y los iniciadores de polimerización se emplean habitualmente en cantidades de 0,1 a 10% en peso, referidas a la cantidad total de monómeros.
Aparte de esto, se pueden utilizar reguladores tales como mercaptanos, especialmente n-dodecilmercaptano, tiofenol y 2-metil-5-terc-butiltiofenol. Habitualmente se emplean cantidades de 0 a 1% en peso, preferentemente de 0 a 0,5% en peso y, de modo particularmente preferido se prepara la dispersión utilizando \leq 0,3% en peso de un regulador.
Las dispersiones se ajustan habitualmente con soluciones acuosas de amoniaco, de hidróxidos alcalinos e hidróxidos alcalinotérreos a un valor del pH de 6,5 a 10, preferentemente de 7,0 a 9,0.
Eventualmente, la dispersión puede contener, además, coadyuvantes para la formación de película tales como gasolina testada, Texanol®, butildiglicol y butildipropilenglicol, suavizantes tales como dimetilftalato y dibutilftalato, dispersantes tales como ácidos poliacrílicos y los correspondientes copolímeros tales como, por ejemplo, Lopon 890® y Dispex G40®, espesantes a base de poliacrilatos o poliuretanos tales como, por ejemplo Borchigel L75® y Tasfigel PUR 40®, conservantes, desespumantes tales como, por ejemplo, desespumantes de aceite mineral o de silicona, reticulantes tales como aminometilpropanol y otros aditivos como son habituales para la formulación de pastas para recubrimiento.
Los preparados de resinas sintéticas conformes a la invención son particularmente buenos para su utilización en productos para aplicar por extensión en paredes, suelos y techos, como aglutinantes elásticos para fibras de cuero y como pinturas para la señalización de caminos y calles, así como son adecuados en revoques, garantizando un rellenado de grietas duradero, escasas pegajosidad y tendencia a la suciedad, así como una buena estabilidad frente al agua.
La presente invención se describe a continuación con más detalle con ayuda de ejemplos de realización, pero sin limitarla por ellos.
Ejemplo 1 Preparación de una dispersión acuosa de copolimerizado
Una mezcla monómera de 50 g de n-butilacrilato, 20 g de 2-etilhexilacrilato, 27 g de estireno, 2 g de ácido metacrílico y 1 g de viniltrimetoxisilano se emulsionan en 100 g de agua con 1,8 g de la sal de Na del C_{12}-alquiltriglicolétersulfato.
A continuación, 10% de la emulsión acuosa se mezclan con 10% de una solución acuosa de 0,5 g de peroxodisulfato de sodio en 10 g de agua y, bajo agitación, se calienta a la temperatura de 80ºC. A continuación, en el transcurso de 2 horas se añade la cantidad restante de la emulsión acuosa y, paralelamente con ella, durante 2,5 horas y de forma continua, bajo agitación, la cantidad restante de la solución acuosa de iniciador. La temperatura de polimerización es 80ºC. Finalizada la adición por dosificación del iniciador, se sigue polimerizando aún durante 1 hora.
En la dispersión acuosa aproximadamente al 50% de resina sintética, así obtenida, se añaden con agitación 0,7 g de benzofenona.
Ejemplo 2
(Comparativo)
Preparación de una dispersión acuosa de copolimerizado
Una mezcla monómera de 50 g de n-butilacrilato, 20 g de 2-etilhexilacrilato, 27 g de estireno, 2 g de ácido metacrílico sin viniltrimetoxisilano se emulsionan en 100 g de agua con 1,8 g de la sal de Na del C_{12}-alquiltriglicoléter-
sulfato.
A continuación, 10% de la emulsión acuosa se mezclan con 10% de una solución acuosa de 0,5 g de peroxodisulfato de sodio en 10 g de agua y, bajo agitación, se calienta a la temperatura de 80ºC. A continuación, en el transcurso de 2 horas se añade la cantidad restante de la emulsión acuosa y, paralelamente con ella, durante 2,5 horas y de forma continua, bajo agitación, la cantidad restante de la solución acuosa de iniciador. La temperatura de polimerización es 80ºC. Finalizada la adición por dosificación del iniciador, se sigue polimerizando aún durante 1 hora.
En la dispersión acuosa aproximadamente al 50% de resina sintética, así obtenida, se añaden con agitación 0,7 g de benzofenona.
Ejemplo 3 Determinación de la elasticidad y capacidad de recuperación incrementadas y de una pegajosidad de superficie reducida después de la irradiación UV con un alargamiento de rotura solo escasamente reducido de los preparados de resina sintética conformes a la invención
Bajo condiciones estándar, durante 7 días las dos dispersiones de resina sintética del ejemplo 1 y del ejemplo comparativo 2 se elaboran en forma de películas con un grosor en seco de 0,5 mm. Después, por tacto manual se examina la pegajosidad de superficie y se enjuicia conforme a DIN 53 230 (0 = mejor valor posible, 5 = menor valor posible). Estas películas se utilizan conforme a A. Zosel, "Research on the Properties of cured films of aqueous dispersions of polymers" en Double Liaison Chimie des Peintures - 284, octubre 1987, para determinar el módulo de almacenamiento (G' [N/mm^{2}]); 50ºC; 0,1 Hz). En otro experimento se exponen las películas durante 0,5 horas a una radiación UV y se determinan de nuevo la pegajosidad de superficie y el módulo de almacenamiento. Los resultados se representan en la Tabla 1. Para determinar el alargamiento de rotura de las películas de la dispersión se examinan películas con dimensiones 0,8 x 3 x 20 mm con un sistema de análisis de materiales de la razón social Instron, series IX, y se anotan tanto el alargamiento de rotura como también la tensión medida en la rotura de la película. Para determinar la capacidad de recuperación de estas películas, se fijan verticalmente a un soporte películas con las dimensiones 0,8 x 3 x 20 mm y en el extremo inferior de las películas se sujeta un peso de 200 g. Al cabo de 24 horas se mide el alargamiento de las películas en % y se retira el peso. Al cabo de otras 24 horas sin peso (relajación) se mide en % el alargamiento residual de las películas. Los resultados de esto se representan en la Tabla 2.
TABLA 1
1
TABLA 2
2
Ejemplo 4 Determinación de la estabilidad al agua incrementada, de la resistencia del bloque más baja y de la escasa caída del alargamiento de rotura después de la irradiación de recubrimientos elásticos con el agente aglutinante conforme a la invención
Se realizan pinturas para fachadas según la siguiente composición general:
41,0 g de agente aglutinante
19,4 g de agua
0,3 g de hidroxietilcelulosa
0,1 g de pirofosfato tetrasódico (como solución al 25%)
0,2 g de cloroacetamida
0,7 g de gasolina testada
0,3 g de sal amónica de un ácido poliacrílico (como solución al 40%)
0,5 g de desespumante a base de siliconas
0,2 g de solución de amoniaco (al 25%)
13,0 g de dióxido de titanio (tamaño medio de grano 1 \mum)
5,0 g de talco(tamaño medio de grano 5 \mum)
10,0 g de carbonato cálcico (tamaño medio de grano 2,5 \mum)
9,0 g de carbonato cálcico (tamaño medio de grano 5 \mum)
0,3 g de una solución al 30% de un espesante de poliuretano.
Las dispersiones del Ejemplo 1 así como del Ejemplo comparativo 2 se utilizan como agentes aglutinantes.
Para determinar el alargamiento de ruptura de las películas de pintura se examinan películas, aplicadas con una rasqueta de 400 \mum con las dimensiones en seco de 0,12 x 15 x 50 mm, con un sistema de análisis de materiales de la razón social Instron, series IX, antes y después de 28 días de irradiación QUV (según DIN 53455) y se anotan tanto el alargamiento de rotura como también la tensión medida en la rotura de la película.
Para determinar la capacidad de reposición de estas películas de pintura, se extienden películas con una rasqueta de cajón de 1000 \mum, y las películas obtenidas después del secado (condición de la norma/7 días) con las medidas 0,32 x 60 x 50 se fijan verticalmente a un soporte y en el extremo inferior de las películas se sujeta un peso de 800 g. Al cabo de 24 horas se mide el alargamiento de las películas en % y se retira el peso. Al cabo de otras 24 horas sin peso (relajación) se mide en % el alargamiento residual de las películas.
En el caso de la determinación de la resistencia del bloque se comprimen entre sí, a la temperatura ambiente, películas de dispersión, de pintura o de laca con una fuerza ponderal definida [2 kg]. A continuación se calcula el peso en [g] necesario para separar de nuevo entre sí una superficie definida de las películas (6,25 m^{2}). La resistencia de bloque es tanto mejor, cuanto más baja sea la fuerza por superficie de película para separar entre sí las películas. Por consiguiente, es una medida de la pegajosidad superficial de las películas entre sí.
La 1ª absorción de agua se calcula determinando el aumento de peso de una película de pintura seca, la cual fue extendida con una rasqueta de 800 \mum y secada durante 7 días en clima normal después de permanecer en agua, y se indica en tantos por cien referido al peso de partida. Después del secado y de la segunda permanencia en agua se calcula la 2ª absorción de agua, la cual, debido a que una parte del emulgente se extrajo de la película por lavado, es generalmente menor y, por consiguiente, en comparación con la práctica, corresponde a una película envejecida.
Para la determinación de la resistencia del agua inicial, con ayuda de una rasqueta de cajón (300 \mum de altura de ranura) se extiende una franja de pintura de aproximadamente 30 cm de largo y 6 cm de ancho, con la pintura para fachadas en cuestión, sobre una lámina de Leneta y se seca durante 2 horas en el recinto climatizado (clima normal). Un fotómetro se calibra al 100% con 50 g de agua desionizada en una cápsula de Petri (diámetro 9,5 cm). A partir de las aplicaciones de película de pintura almacenadas durante 2 horas en el recinto climatizado se saca una tira de película de tamaño 6 cm x 26 cm. Éste se deposita a lo largo de la pared de un matraz de vaso de 400 ml (forma ancha). Al vaso se añaden, pesados, 10 g de granulado de material sintético y 300 g de agua desionizada. Se agita sobre una agitadora magnética con una varilla de agitación a aproximadamente 750 rpm, de manera que el granulado impacte en la superficie recubierta de la lámina. Al cabo de 1, 2 y 3 horas de agitación se mide la turbidez del agua de lavado. Para ello, se toman en cada caso 50 g de agua de lavado, se pesan en la cápsula de Petri y se mide la turbidez en el fotómetro calibrado. La solución medida se vierte de nuevo en el matraz de vaso. Al cabo de 3 horas se examina visualmente la lámina en cuanto a modificaciones.
Para la determinación del comportamiento "blister" de las pinturas se aplican éstas con buena cobertura sobre el lado delantero de una placa de cemento de fibras, con un rodillo de pintor. Después de un tiempo de secado de 24 horas se aplica de igual modo una segunda mano. Se aplican convenientemente varias muestras sobre una placa de cemento de fibras. Después de 24 horas de secado de la segunda aplicación se depositan las placas de cemento de fibra, con el lado recubierto hacia abajo, en un baño de agua (baño blister). La temperatura del baño de agua es 50ºC, la distancia de la superficie del agua hasta la placa de muestra es 15 cm, las placas de muestra cubren totalmente el baño de agua. Al cabo de 8 horas de carga se sacan las placas de muestra del baño blister y se disponen verticalmente a la temperatura ambiente para su secado. El tiempo de secado debería ser al menos de 2 horas. La evaluación se efectúa visualmente en la muestra desecada. Se enjuician las decoloraciones, la formación de manchas y las eflorescencias según un esquema de calificaciones (1 = muy bien, ausencia de eflorescencias o manchas; 5 = mal, fuerte formación de manchas o, respectivamente, eflorescencias).
Los resultados de los métodos de medida anteriormente descritos se representan en la Tabla 3.
TABLA 3
Ejemplo 1 Ejemplo 2
Alargamiento de rotura [%] 350 640
Tensión [MPa] 4,1 2,2
Alargamiento de rotura después de UV [%] 285 310
Tensión después de UV [MPa] 4,3 2,3
Alargamiento en caso de carga [%] 70 rotura
TABLA 3 (continuación)
Ejemplo 1 Ejemplo 2
Alargamiento residual después de carga [%] 10 rotura
Resistencia de bloque [g/6,26 cm^{2}] 160 1000
1ª absorción de agua [%] 7 10
2ª absorción de agua [%] 6 8
Ensayo "blister" 2 2
Resistencia del agua inicial 1 2
Ejemplo 5 Determinación del incremento de la estabilidad a la cizalladura de una dispersión conforme a la invención, en presencia de sustancias de carga
Una mezcla monómera de 50 g de n-butilacrilato, 20 g de 2-etilhexilacrilato, 27 g de estireno, 2 g de ácido metacrílico y 1 g de viniltrimetoxisilano se emulsionan en 100 g de agua con 0,3 g de Ambergum 3021® de la razón social Aqualon y 1,8 g de la sal de Na de un C_{12}-alquiltriglicolétersulfato. A continuación, 10% de la emulsión acuosa se mezclan con 10% de una solución acuosa de 0,5 g de peroxodisulfato de sodio en 10 g de agua y, bajo agitación, se calienta a la temperatura de 80ºC. A continuación, en el transcurso de 2 horas se añade la cantidad restante de la emulsión acuosa y, paralelamente con ella, durante 2,5 horas y de forma continua, bajo agitación, la cantidad restante de la solución acuosa de iniciador. La temperatura de polimerización es 80ºC. Finalizada la adición por dosificación del iniciador, se sigue polimerizando aún durante 1 hora. Esta dispersión se examina junto con la dispersión del Ejemplo 1 en cuanto a la estabilidad a la cizalladura. El material sólido de ambas dispersiones se ajusta exactamente en 455 con agua desionizada. De la dispersión con 45% de material sólido se mezclan 100 g con una varilla de vidrio en un vaso de 500 ml con 200 g de un carbonato de calcio fraccionado groseramente (23 \mum de tamaño medio de partículas). A continuación, esta mezcla se agita en una disolvedora (diámetro del disco 5 cm) durante un minuto a 1000 rpm. La disolvedora se detiene después y de nuevo se pone en marcha a una velocidad de 3000 rpm y, al mismo tiempo, se dispara el cronómetro. La mezcla se agita bajo estas condiciones hasta que se presenta una visible pérdida de estabilidad (coagulación, formación de partículas gruesas). El intervalo de tiempo entre el arranque del agitador (a 3000 rpm) y la pérdida de estabilidad de la mezcla se indica como medida de la estabilidad. Los resultados se representan en la
Tabla 4.
TABLA 4
Ejemplo 1 Ejemplo 5
Estabilidad a la cizalladura con 6,5 16,5
sustancias de carga [min]

Claims (15)

1. Dispersión acuosa de copolimerizado, consistente en lo esencial en
A)
una dispersión acuosa de un copolimerizado con una proporción en sustancia sólida de 20 a 65% en peso, en la cual el copolimerizado está constituido por
a)
40 a 99,9% en peso de al menos un éster de ácidos carboxílicos insaturados \alpha,\beta-monoetilénicos que contienen de 3 a 6 átomos de C y alcanoles que contienen 1 a 18 átomos de C, y 0 a 40% en peso de al menos un compuesto aromático de vinilo (monómero a),
b)
0,05 a 10% en peso de al menos un ácido insaturado \alpha,\beta-monoetilénico, mono o dibásico, que contiene de 3 a 8 átomos de C y/o de sus anhídridos, y 0 a 10% en peso de al menos una amida de ácido carboxílico insaturado \alpha,\beta-monoetilénico que contiene de 3 a 8 átomos de C, la cual puede estar sustituida en el nitrógeno de manera sencilla o doble con alquilenos, alcanoles, alquilsulfatos o alquilétersulfatos que contengan hasta 5 átomos de C (monómero b),
c)
0,05 a 10% en peso de al menos un monómero monoetilénico insaturado, reticulante (monómero c), tratándose en al menos uno de los monómeros reticulantes de un silano de la fórmula general CH_{2}=CHSi(OX)_{3}, un silano de la fórmula general CH_{2}=CZ-COO-Y-Si(OX)_{3}, un derivado etilénico insaturado del glicidol, un monómero que contiene grupos cetónicos, un alcoxivinilsilano, un (meta)-acriloiloxialquil-sulfonato, -sulfato o -fosfato, etensulfonato o un derivado de etilenurea polimerizable, en donde X representa un átomo de H, un grupo acilo o un grupo alquilo con tres átomos de C como máximo, Z un átomo de H, un grupo metilo o un grupo etilo, e Y un grupo C_{n}H_{2n} con n = 2 hasta 6, y
d)
0 a 30% en peso de al menos algún monómero insaturado monoetilénico (monómero d), en forma incorporada por polimerización,
y estando seleccionada las proporciones en peso de los monómeros a, b, c, y d, dentro de los límites indicados, de tal modo que una resina sintética constituida a partir de estos monómeros presentaría una temperatura de transición vítrea en el intervalo de -50 a 35ºC,
B)
0 a 10% en peso referido al copolimerizado A, de benzofenona, acetofenona, de uno o varios derivados de acetofenona o de benzofenona sin grupo etilénico insaturado, o de una mezcla de ellos,
C)
0,3 a 10% en peso, referido al copolimerizado A, de emulgentes, y
D)
0 a 5% en peso, referido al copolimerizado A, de coloides protectores.
2. Dispersión acuosa de copolimerizado conforme a la reivindicación 1, caracterizada porque como ésteres de ácidos carboxílicos insaturados \alpha,\beta-monoetilénicos, que contienen de 3 a 6 átomos de C y alcanoles que contienen 1 a 18 átomos de C, se emplean ésteres del ácido acrílico y/o del ácido metacrílico.
3. Dispersión acuosa de copolimerizado conforme a la reivindicación 1, caracterizada porque como compuesto aromático de vinilo se emplea estireno.
4. Dispersión acuosa de copolimerizado conforme a la reivindicación 1, caracterizada porque como ácidos insaturados \alpha,\beta-monoetilénicos, mono o dibásicos, que contiene de 3 a 8 átomos de C se emplean ácidos carboxílicos insaturados \alpha,\beta-monoetilénicos o sus derivados solubles en agua.
5. Dispersión acuosa de copolimerizado conforme a la reivindicación 1, caracterizada porque como amida de ácido carboxílico insaturado \alpha,\beta-monoetilénico se emplea metacrilamida.
6. Dispersión acuosa de copolimerizado conforme a la reivindicación 1, caracterizada porque en el caso de los monómeros c reticulantes se trata de viniltrimetoxisilano, viniltrietoxisilano, viniltris-2-metoxisilano, \alpha-metacriloxipropiltrimetoxisilano, glicidil(meta)acrilatos y/o glicidilvinileter.
7. Dispersión acuosa de copolimerizado conforme a la reivindicación 1, caracterizada porque en el caso de los monómeros c reticulantes se trata de acetilacetoxietil-metacrilato, acetilacetoxibutilmetacrilato, acrilamidometil-acetilacetona y éster vinílico del ácido acetilacético, derivados polimerizables de la diacetona, especialmente diacetonaacrilamida y diacetonametacrilamida, así como acroleína.
8. Dispersión acuosa de copolimerizado conforme a la reivindicación 1, caracterizada porque en el caso de los monómeros c reticulantes se trata de alcoxivinilsilanos o (meta)acriloiloxialquilsilanos.
9. Dispersión acuosa de copolimerizado conforme a la reivindicación 1, caracterizada porque en el caso de los monómeros c reticulantes se trata de N-(\beta-(meta)acriloxietil)-N,N'-etilenurea o N-(\beta-acrilamidoetil)-N,N'-etilenurea.
10. Dispersión acuosa de copolimerizado conforme al menos a una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque las proporciones en peso de los monómeros a, b, c y d están medidos de forma tal, que una resina sintética constituida por estos monómeros presentaría una temperatura de transición vítrea de -40 a 10ºC.
11. Dispersión acuosa de copolimerizado conforme al menos a una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque como componente B se emplea benzofenona y/o un derivado de benzofenona sin grupo insaturado etilénico.
12. Dispersión acuosa de copolimerizado conforme al menos a una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque como emulgentes C se emplean emulgentes no iónicos y/o iónicos.
13. Dispersión acuosa de copolimerizado conforme al menos a una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque como coloide protector D se emplean carboximetilcelulosas solubles en agua con un grado de sustitución de 0,4 a 2,9.
14. Procedimiento para la preparación de una dispersión acuosa de copolimerizado conforme a la reivindicación 1, caracterizado porque los monómeros a, b, c y d se polimerizan por radicales, en medio acuoso, en presencia de inhibidores formadores de radicales solubles en agua, de emulgentes C, así como eventualmente de coloides protectores D, de reguladores y/u de otros coadyuvantes, por polimerización en emulsión.
15. Utilización de una dispersión acuosa de copolimerizado conforme al menos a una de las reivindicaciones 1 a 13 en productos para aplicar por extensión en paredes, suelos y techos, en pinturas para la señalización de caminos y calles, así como en revoques.
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