FI62108B - FOERFARANDE FOER FRAMSTAELLNING AV EN KATJONISK LATEX BESTAOENDE AV PARTIKLAR MED EN VISS STRUCTUR OCH EN VATTENHALTIG KOLLOIDDispERSION AV LATEXEN - Google Patents
FOERFARANDE FOER FRAMSTAELLNING AV EN KATJONISK LATEX BESTAOENDE AV PARTIKLAR MED EN VISS STRUCTUR OCH EN VATTENHALTIG KOLLOIDDispERSION AV LATEXEN Download PDFInfo
- Publication number
- FI62108B FI62108B FI761081A FI761081A FI62108B FI 62108 B FI62108 B FI 62108B FI 761081 A FI761081 A FI 761081A FI 761081 A FI761081 A FI 761081A FI 62108 B FI62108 B FI 62108B
- Authority
- FI
- Finland
- Prior art keywords
- latex
- copolymer
- cationic
- particles
- groups
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08C—TREATMENT OR CHEMICAL MODIFICATION OF RUBBERS
- C08C1/00—Treatment of rubber latex
- C08C1/02—Chemical or physical treatment of rubber latex before or during concentration
- C08C1/06—Preservation of rubber latex
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
- C08F291/00—Macromolecular compounds obtained by polymerising monomers on to macromolecular compounds according to more than one of the groups C08F251/00 - C08F289/00
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
- Polymerisation Methods In General (AREA)
- Processes Of Treating Macromolecular Substances (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Artificial Filaments (AREA)
- Detergent Compositions (AREA)
- Agricultural Chemicals And Associated Chemicals (AREA)
Description
r , KUULUTUSJULKAISUr, ANNOUNCEMENT
MA [BJ (11) UTLÄGGNINGSSKRIFT 6210 8 5¾¾ c Patentti -yönnftty 10 11 1932 (^5) Patent ceddelat ^ y ^ (51) K».lk?/lnt.CI.3 C 08 P 291/04 SUOMI —FINLAND (21) Putunttlhtkutnu· — PttenttnrtMmln* Τ6ΐθ8ΐ (22) Htkumtopilvl—AMOknlngfdtf 21.OU.76 (23) AikupUvt—Gltclfh«ud*f 21.0it.76 (41) Tuikit Julkbuktl — BWvit offuntllg 22.10.76MA [BJ (11) UTLÄGGNINGSSKRIFT 6210 8 5¾¾ c Patent -yönnftty 10 11 1932 (^ 5) Patent ceddelat ^ y ^ (51) K ».lk? /Lnt.CI.3 C 08 P 291/04 FINLAND —FINLAND ( 21) Putunttlhtkutnu · - PttenttnrtMmln * Τ6ΐθ8ΐ (22) Htkumtopilvl — AMOknlngfdtf 21.OU.76 (23) AikupUvt — Gltclfh «ud * f 21.0it.76 (41) Tuikit Julkbuktl - BWvit offuntllg 22.10.76
Mnte)· }· rekifterihallitua (44) Nlhtivik.ip*™ ,. k««l.|ulk..*in pvm. -Mnte) ·} · rekifterihallitua (44) Nlhtivik.ip * ™,. date. -
Patent· och registarstyralsan ' ' AmMuo utltgd och utl.*krift«n pubiic*r*<i 30.07.82 (32)(33)(31) Pn"»*«r Utuelkeu*— B.glrd prlorltM 21. ol.75 21.01.75 USA(US) 569723, 56'972l (71) The Dow Chemical Company, -2030 Abbott Road, Midland, Michigan, USA(US) (72) Dale Sabin Gibbs, Midland, Michigan, Earl Henry Wagener, Contra Costa, California, Ritchie Antone Wessling, Midland, Michigan, USA(US) (7l) 0y Roister Ab (5I) Menetelmä kationisista tietyn rakenteisista hiukkasista koostuvan lateksin valmistamiseksi, ja lateksin vesipitoinen kolloididispersio - Förfa-rande for framställning av en katjonisk latex bestäende av partiklar med en viss struktur, och en vattenhaltig kolloiddispersion av latexen Tämä keksintö koskee menetelmää kationisista tietyn rakenteisista hiukkasista koostuvan lateksin valmistamiseksi ja lateksin vesipitoista kolloididispersiota. Polymeerihiukkasissa, jotka sisältyvät lateksiin, on stabiloivia, pH-arvosfea riippumattomia ioneja sitoutuneina kemiallisesti hiukkasten pintaan tai lähelle sitä.Patent · och registrarstyralsan '' AmMuo utltgd och utl. * Krift «n pubiic * r * <i 30.07.82 (32) (33) (31) Pn" »*« r Utuelkeu * - B.glrd prlorltM 21. ol. 75 21.01.75 USA 569723, 56'972l (71) The Dow Chemical Company, -2030 Abbott Road, Midland, Michigan, USA (72) Dale Sabin Gibbs, Midland, Michigan, Earl Henry Wagener, Contra Costa, California, Ritchie Antone Wessling, Midland, Michigan, USA (7l) 0y Roister Ab (5I) Process for the preparation of a cationic latex composed of certain structural particles, and an aqueous colloidal dispersion of the latex - The present invention relates to a process for the preparation of a latex consisting of cationic particles of a certain structural structure and to an aqueous colloidal dispersion of the latex. at or near it.
Lateksit vaativat jonkin keinon kolloidisen stabiloinnin aikaansaamiseen vesipitoisissa väliaineissa. Tavallinen kolloidinen stabilointi saadaan aikaan pinta-aktiivisilla aineilla, jotka tavallisesti ovat anionisia tai kationisia, mutta voivat olla ei-ionisia, erityisesti anionisten tai kationisten pinta-aktiivisten aineiden muodostamissa seoksissa. Vaikka pinta-aktiiviset aineet myötävaikuttavat vaadittuun kolloidiseen stabiilisuuteen, ne voivat häiritä lateksien päällystystehoa, vaikka määrä on rajoitettu ja saadaan vaadittua vähäisempi stabiilisuus. Toinen menetelmä on kopolymeroida 2 62108 ei-ionisten monomeerien kanssa pieni määrä ionista monomeeria stabiilin lateksin valmistamiseksi,jossa on vähän tai ei lainkaan tavanomaista pinta-aktiivista ainetta, kuten US-patenttijulkaisussa 3637432 kuvataan. Tällaiset prosessit vaativat kuitenkin monomeerien erikoisyhdistelmiä ja erikoista polymerointitekniikkaa. Vaikka tällaiset prosessit tuottavat latekseja, joissa on vähän tai ei lainkaan pinta-aktiivisia aineita, vaihtelevia määriä vesiliukoisia tuotteita muodostuu prosessin aikana ja jää tuotteeseen.Latexes require some means to achieve colloidal stabilization in aqueous media. The usual colloidal stabilization is achieved with surfactants which are usually anionic or cationic, but may be non-ionic, especially in mixtures of anionic or cationic surfactants. Although surfactants contribute to the required colloidal stability, they can interfere with the coating performance of latexes, although the amount is limited and less stability than required is obtained. Another method is to copolymerize 2,626,108 nonionic monomers with a small amount of ionic monomer to produce a stable latex with little or no conventional surfactant, as described in U.S. Patent No. 3,637,432. However, such processes require special combinations of monomers and special polymerization techniques. Although such processes produce latices with little or no surfactants, varying amounts of water-soluble products are formed during the process and remain in the product.
US-patenttijulkaisussa 3236820 kuvataan vinyylibentsyyli-kloridin polymeerien anionisten lateksien reaktiota sulfidien kanssa vesiliukoisten kationisten polymeerien tuottamiseksi. Lähtemällä anionisesta emulsiosta polymeroitujen vinyylibentsyylikloridiyksik-köjen konversio hiukkasen pinnalla kationisiksi ryhmiksi aiheuttaa lateksin destabiloitumista. Jos vinyylibentsyylikloridiyksikköjen määrä polymeerissä ei ole riittävän suuri tehdäkseen polymeerin vesiliukoiseksi konvertoidussa muodossa, lateksi koaguloituu.U.S. Patent No. 3,236,820 describes the reaction of anionic latices of vinylbenzyl chloride polymers with sulfides to produce water-soluble cationic polymers. Starting from the anionic emulsion, the conversion of polymerized vinylbenzyl chloride units on the surface of the particle to cationic groups causes destabilization of the latex. If the number of vinylbenzyl chloride units in the polymer is not large enough to make the polymer in a water-soluble converted form, the latex will coagulate.
Tämän keksinnön mukaisesti valmistetaan lateksi, jossa on tietyn rakenteisia hiukkasia, jotka koostuvat veteen liukenemattomasta, ei-ionisesta, orgaanisesta polymeerirungosta, joka on kapseloitu ohuella kerroksella kopolymeeria, jossa on kemiallisesti sitoutuneita, pH-arvosta riippumattomia kationisia ryhmiä, mainittujen rakenteellisten hiukkasten omatessa sidotut varaukset hiukkasten ulkopinnalla tai lähellä sitä. Keksinnön mukaisessa menetelmässä 0-80°C:n lämpötilassa (A) kopolymeerihiukkasista koostuvan lateksin, johon on kemiallisesti sitoutunut aktivoituja halogeeniatomeja, annetaan reagoida (B) vedenkestävän, ei-ionisen nukleofiilisen yhdisteen kanssa, joka pystyy diffundoitumaan vesipitoisten väliaineiden läpi. Menetelmälle on tunnusomaista, että lateksi (A) koostuu (1) ei-ionisesta orgaanisesta polymeerirungosta, jonka hiukkasten pinnalle on polymeroitunut ohut kerros veteen liukenematonta ety-leenisesti tyydyttämättömän, aktivoituja halogeeniatomeja sisältävän monomeerin kopolymeeria, tai (2) lateksikopolymeerista, jonka muodostavat (a) etyleenisesti tyydyttämätön, ei-ioninen monomeeri, joka ei sisällä aktivoituja halogeeniatomeja, ja (b) etyleenisesti tyydyttämätön, aktivoituja halogeeniatomeja sisältävä monomeeri, jolloin aktivoitujen halogeeniatomien kokonaismäärä lateksissa (A) on 0,01-1,4 milliekvivalenttia yhtä grammaa kohti polymeeriä ja 0,4-2,5 milliekvivalenttia yhtä grammaa kohti lateksihiukkasen pinnalla tai sen läheisyydessä sijaitsevassa ohuessa kerroksessa 3 62108 olevaa polymeeriä, ja jolloin lateksi (A) on valmistettu emulsio-polymeroinnilla 0-80°C:ssa vapaaradikaalikatalyytin läsnäollessa ja se sisältää pienen stabiloivan määrän kationista pinta-aktiivista yhdistettä tai kationisen pinta-aktiivisen yhdisteen ja ei-ioni-sen pinta-aktiivisen yhdisteen seosta, pinta-aktiivisen yhdisteen määrän ollessa pienempi kuin määrä, joka vaaditaan initioimaan uusia hiukkasia lisämonomeerien läsnäollessa, ja jolloin vedenkestävä nukleofiilinen yhdiste (B) on (1) tetra-(C^-C^-alkyyli) , tiourea tai kaavan (2) I^Sf^, (3) (4) R]_R2R3P' (5) R’N tai (6) P( )3 mukainen yhdiste, joissa , R2 ja R3 ovat C^-C^-alkyylejä ja R' on H tai C^-C^-alkyyli, ja jolloin pH-arvosta riippumattomat kationiryhmät ovat kemiallisesti sitoutuneet kopolymeeri-hiukkasten pinnalle tai sen läheisyyteen riittävässä määrin aikaansaamaan pääosan lateksin kolloidaalisesta stabiilisuudesta.According to the present invention, a latex is prepared having particles of a certain structure consisting of a water-insoluble, non-ionic, organic polymer backbone encapsulated in a thin layer of a copolymer having chemically bonded pH-independent cationic groups, said structural particles having bound particles on or near the outer surface. In the process of the invention, at a temperature of 0 to 80 ° C, a latex of copolymer particles chemically bonded to activated halogen atoms is reacted with (B) a water-resistant, nonionic nucleophilic compound capable of diffusing through aqueous media. The process is characterized in that the latex (A) consists of (1) a nonionic organic polymer backbone having a thin layer polymerized on the surface of the particles of a water-insoluble ethylene-unsaturated monomer containing activated halogen atoms, or (2) a latex copolymer (a) an ethylenically unsaturated nonionic monomer containing no activated halogen atoms, and (b) an ethylenically unsaturated monomer containing activated halogen atoms, wherein the total number of activated halogen atoms in the latex (A) is 0.01 to 1.4 milliequivalents per gram of polymer and 0, 4-2.5 milliequivalents per gram of polymer in a thin layer 3 62108 on or near the surface of the latex particle, and wherein the latex (A) is prepared by emulsion polymerization at 0-80 ° C in the presence of a free radical catalyst and contains a small stabilizing amount of cationic surface -active compound or ka a mixture of a thionic surfactant and a nonionic surfactant, the amount of surfactant being less than that required to initiate new particles in the presence of additional monomers, and wherein the water-resistant nucleophilic compound (B) is (1) tetra- ( C 1 -C 4 alkyl), thiourea or a compound of formula (2) I (S) S, (3) (4) R 1 -R 2 R 3 P '(5) R'N or (6) P (3) wherein and R 3 is C 1 -C 4 alkyl and R 'is H or C 1 -C 4 alkyl, and wherein the pH-independent cation groups are chemically bonded to or in the vicinity of the copolymer particles to a sufficient extent to provide the bulk of the colloidal stability of the latex.
Keksinnön kohteena on lisäksi kationisten, tietyn rakenteisten hiukkasten muodostaman lateksin vesipitoinen kolloididispersio, joka koostuu ei-ionisesta, orgaanisesta polymeerirungosta, joka on kapseloitu ohuella kerroksella veteen liukenematonta orgaanista kopolymeeria, jossa orgaaniseen kopolymeeriin on kemiallisesti sitoutunut hiukkasten pinnalle tai niiden läheisyyteen pH-arvosta riippumattomia kationisia ryhmiä 0,01-0,5 milliekvivalenttia grammaa kohti lateksikopolymeeriä ja 0,4-2,5 milliekvivalenttia grammaa kohti ohuessa kerroksessa olevaa kopolymeeria.The invention further relates to an aqueous colloidal dispersion of a latex of cationic particles of a certain structure, consisting of a non-ionic organic polymer backbone encapsulated in a thin layer of a water-insoluble organic copolymer in which the organic copolymer is chemically bound to the surface of the particles. 0.01 to 0.5 milliequivalents per gram of latex copolymer and 0.4 to 2.5 milliequivalents per gram of thin film copolymer.
Eräässä toteutusmuodossa tämän keksinnön tuotteiden valmistus vaatii lähtölateksin, joka sisältää kiinteitä polymeerihiukkasia kolloidisesti dispergoituna veteen ja jonka koostumus ja valmistusmenetelmä ovat tunnettuja, mutta jota senjälkeen modifioidaan siten, että lähtölateksin hiukkaset kapseloidaan kopolymeerilla, jonka etyleenisesti tyydyttämätön aktivoitu halogeenimonomeeri muodostaa hydrofobisen, etyleenisesti tyydyttämättömän monomeerin kanssa, josta puuttuu aktivoitu halogeeni. Saatu lateksi sisältää kolloidisesti dispergoituja hiukkasia, joissa on reaktiokykyisiä halogeeniryhmiä hiukkasten pinnalla tai lähellä sitä. Tällaisen - 62108 lateksin voidaan sitten antaa reagoida molekyylipainoltaan alhaisen, ei-ionisen, nukleofiilisen yhdisteen kanssa lateksin muodostamiseksi, jossa on polymeerihiukkasia, joiden pinnalle on sidottu pH-arvosta riippumattomia kationisia ryhmiä. Lateksin kolloidinen stabiilisuus paranee tällä tavoin ja saadaan muita edullisia ominaisuuksia.In one embodiment, the preparation of the products of this invention requires a starting latex containing solid polymer particles colloidally dispersed in water, the composition and method of preparation of which are known but then modified to encapsulate the starting latex particles with a copolymer of ethylenically unsaturated activated halogen. missing activated halogen. The resulting latex contains colloidally dispersed particles having reactive halogen groups on or near the surface of the particles. Such a -6,2108 latex can then be reacted with a low molecular weight, non-ionic, nucleophilic compound to form a latex having polymer particles having pH-independent cationic groups attached to the surface. The colloidal stability of the latex is improved in this way and other advantageous properties are obtained.
On olemassa useita tunnettuja latekseja, jotka voivat toimia lähtölateksina aktivoitua halogeenia sisältävien lateksien valmistamiseksi eikä niiden koostumus ole kriittinen. Tällaiset lateksit valmistetaan alalla hyvin tunnetuilla menetelmillä. Ennalta muodostettuja latekseja, joissa ei ole oleellisesti lainkaan jäännösmono-meereja, voidaan käyttää, mutta edullisesti nämä lähtölateksit voidaan valmistaa emulsiopolymeroinnilla, joka on ensimmäinen vaihe lateksituotteiden valmistuksessa, jossa jonkin verran monomeeria ja joitakin vapaita radikaaleja jää jäljelle aktivoidun halogeenimono-meerin lisäyshetkellä. Lähtölateksi tai komponentit ja menetelmät tällaisen lateksin valmistamiseksi valitaan tunnetuista lateksival-, misteista, joista puuttuvat oleellisesti anioniset ryhmät ja/tai unioniset pinta-aktiiviset aineet, jotka ovat adsorboituneet tai muulla tavoin kiinnittyneet lateksin sisältämiin polymeerihiukkasiin. Lateksi on mieluummin lievästi kationinen, tavallisesti johtuen kationisen pinta-aktiivisen aineen pinen määrän läsnäolosta. Parhaiden tulosten saavuttamiseksi lähtölateksi ei saisi sisältää sellaista määrää pinta-aktiivista ainetta, joka riittää initioimaan uusia hiukkasia, kun monomeeria syötetään lisää. Lähtöla.teksin polymeerikom-ponentin koostumus vaikuttaa myös lopputuotteen tiettyihin ominaisuuksiin, sillä se muodostaa pääosan tuotteen kokonaismassasta. Niinpä valinta tehdään jossain määrin haluttujen polymeeriominaisuuksien mukaisesti, joita näillä alan aikaisemmilla materiaaleilla tiedetään olevan niiden ominaisuuksien korvaamiseksi, jotka ovat ominaisia tämän keksinnön kapselointikomponentille. Niinpä tuotteiden vallitsevan osan kuvaamiseksi, mutta ei rajoittamiseksi valitaan lähtölateksi, joka on kalvoa muodostava huoneenlämpötilassa, mutta on olemassa käyttötarkoituksia, joihin valittaisiin kalvoa muodostamaton lähtö-lateksi, kuten muovipigmenttejä varten. Tavallisesti lähtölateksien hiukkaskoko on n. 50 -1000 hm, mieluummin n. 80-300 nm. Jos tuotteita., on määrä käyttää tavalla, joka vaatii tiettyjä yleisesti tunnettuja ominaisuuksia, esim. pienen elektrolyyttiväkevyyden, näitä ominaisuuk- 5 62108 siä on harkittava, kun valitaan lähtölateksi ja aineosat, joita on käytetään toteutettaessa prosessin seuraavia vaiheita. Nämä valinnat kuuluvat alan tietämyksen piiriin eikä niitä pidetä tässä kuvattujen uusien valmisteiden ja menetelmän keksintönäkökohtina.There are several known latexes that can serve as starting materials for the preparation of latexes containing activated halogen and their composition is not critical. Such latexes are prepared by methods well known in the art. Preformed latexes with substantially no residual monomers can be used, but preferably these starting latexes can be prepared by emulsion polymerization, which is the first step in the preparation of latex products in which some monomer and some free radicals remain at the time of addition of the activated halogen monomer. The starting latex or components and methods for preparing such a latex are selected from known latex preparations which are substantially free of anionic groups and / or union surfactants adsorbed or otherwise attached to the polymer particles contained in the latex. The latex is preferably mildly cationic, usually due to the presence of a pine amount of cationic surfactant. For best results, the starting latex should not contain an amount of surfactant sufficient to initiate new particles as additional monomer is fed. The composition of the polymer component of the starting text also affects certain properties of the final product, as it forms the major part of the total weight of the product. Thus, the selection is made to some extent in accordance with the desired polymeric properties that these prior art materials are known to have to replace the properties inherent in the encapsulation component of this invention. Thus, to describe, but not limit, the predominant portion of the products, a starting latex that is film-forming at room temperature is selected, but there are uses for which a non-film-forming starting latex would be selected, such as for plastic pigments. Usually the starting latices have a particle size of about 50-1000 nm, preferably about 80-300 nm. If the products are to be used in a manner that requires certain well-known properties, e.g. low electrolyte concentration, these properties must be considered when selecting the starting material and the ingredients to be used in the subsequent steps of the process. These choices are within the skill of the art and are not considered to be inventive aspects of the novel preparations and method described herein.
Lähtölateksit saadaan tyypillisesti yhden tai useamman mono-meerin emulsiopolymeroinnilla. Tällaisia monomeereja edustavat samat monomeerit, jotka on lueteltu alla kopolymeroitavaksi aktivoitujen halogeenimonomeerien kanssa.The starting latexes are typically obtained by emulsion polymerization of one or more monomers. Such monomers are represented by the same monomers listed below for copolymerization with activated halogen monomers.
Kapseloinnin lähtölateksit voivat myös koostua oleellisesti polymeereistä, joita ei ole helppo valmistaa monomeereista emulsiopolymeroinnilla joko siksi, että mitään oleellista polymeroitumista kaupallisesti hyväksyttävällä nopeudella ei saavuteta tavallisissa emulsiopolymerointiolosuhteissa, kuten on laita isobuteenin yhteydessä, tai koska polymeroidun monomeerin määrätty muoto on toivottava, esim. stereospesifinen polyisopreeni, stereospesifinen polybutadi-eeni jne. Tyypillisiä ennalta muodostettuja polymeerejä ovat sellaisten mono-olefiinien polymeerit ja kopolymeerit, joissa on 2-20 hiiliatomia, kuten etyleeni, propyleeni, 1-buteeni, 2-buteeni, isobuteeni, penteeni, hekseeni, okteeni, dodekeeni, heksadekeeni, oktadekeeni ja erityisesti ne mono-olefiinit, joissa on korkeintaan 8 hiiliatomia. Erityisen yleisiä tyyppejä ovat eri etyleeni/propyleenikopolymeerit.Encapsulation starting latices may also consist essentially of polymers that are not readily prepared from monomers by emulsion polymerization, either because no substantial polymerization at a commercially acceptable rate is achieved under standard emulsion polymerization conditions, such as isobutene, or because the specific form of the polymerized monomer is desirable. stereospecific polybutadiene, etc. Typical preformed polymers include polymers and copolymers of monoolefins having 2 to 20 carbon atoms, such as ethylene, propylene, 1-butene, 2-butene, isobutene, pentene, hexene, octene, dodecene, , octadecene and in particular those monoolefins having up to 8 carbon atoms. Particularly common types are various ethylene / propylene copolymers.
Esimerkkejä vielä muista polymeereistä, jotka voivat olla aineosia kapselointiin käytettävälle lähtölateksille ovat alkydihartsit, segmentti- ja oksaskopolymeerit; esim. styreeni/butadieeni-oksas- ja segmenttikopolymeerit; epoksihartsit, kuten epikloorihydriinin ja bisfenoli-A:n reaktiotuotteet; ja lämmöllä kovetettavat vinyylieste-rihartsit: esim. reaktiotuotteet, jotka saadaan suunnilleen ekvimo-laarisista määristä polyepoksidia ja tyydyttämätöntä monokarboksyyli-happoa, kuten akryyli- ja metakryylihappoa tai tyydyttämätöntä rasvahappoa, kuten öljyhappoa.Examples of still other polymers that may be components of the starting latex used for encapsulation include alkyd resins, block and graft copolymers; e.g. styrene / butadiene graft and block copolymers; epoxy resins such as reaction products of epichlorohydrin and bisphenol-A; and thermosetting vinyl ester resins: e.g., reaction products obtained from approximately equimolar amounts of polyepoxide and an unsaturated monocarboxylic acid such as acrylic and methacrylic acid or an unsaturated fatty acid such as oleic acid.
Menetelmät yllä kuvattujen polymeerien valmistamiseksi ja menetelmät polymeerien konvertoimiseksi latekseiksi ovat hyvin tunnettuja.Methods for preparing the polymers described above and methods for converting polymers to latexes are well known.
Eräässä menetelmässä lateksin saamiseksi, joka soveltuu myöhempään reaktioon tämän keksinnön menetelmän mukaisesti, lähtölatek- sin hiukkaset kapseloidaan ohuella kerroksella etyleenisesti tyydyttämättömän, aktivoidun halogeenimonomeerin kopolymeeria joko lisää- 6 62108 mällä aktivoitu halogeenimonomeeri tai tällaisten monomeerien seos lähtölateksin reaktioseokseen ennenkuin kaikki monomeerit konvertoidaan polymeeriksi, tai lisäämällä aktivoitu halogeenimonomeeri yhdessä yhden tai useamman hydrofobisen monomeerin kanssa lähtölatek-siin, joka ei sisällä oleellisesti lainkaan jäännösmonomeereja ja initioimalla ja jatkamalla näin lisättyjen monomeerien polymerointia oleellisesti täydelliseen konversioon saakka. Muita keksinnön menetelmän mukaiseen reaktioon soveltuvia latekseja voidaan saada emulsiopolymeroimalla suoraan etyleenisesti tyydyttämätön aktivoitu halogeenimonomeeri ja etyleenisesti tyydyttämätön, ei-ioninen mono- meeri, jossa ei ole aktivoitua halogeenia. Tällöin saadaan latekseja, jotka sisältävät sellaisen kopolymeerin hiukkasia, joissa on aktivoituja halogeeneja jakautuneena tasaisesti tai sattumanvaraisesti koko hiukkasiin.In one process for obtaining a latex suitable for subsequent reaction according to the process of this invention, the starting latex particles are encapsulated in a thin layer by either adding a copolymer of ethylenically unsaturated activated halogen monomer to the polymerized compound or a mixture of such monomers. a halogen monomer together with one or more hydrophobic monomers to a starting latex which contains substantially no residual monomers and by initiating and continuing to polymerize the monomers thus added until substantially complete conversion. Other latices suitable for the reaction of the process of the invention can be obtained by direct emulsion polymerization of an ethylenically unsaturated activated halogen monomer and an ethylenically unsaturated, nonionic monomer having no activated halogen. In this case, latices are obtained which contain particles of a copolymer with activated halogens evenly or randomly distributed throughout the particles.
Kumpaakin lateksityyppiä varten tarkoitettujen aktivoitujen halogeenimonomeerien tulee olla riittävän aktivoituja, jotta ne reagoisivat kohtuullisella nopeudella polymeroinnin jälkeen myöhemmin lisättyjen nukleofiilisten aineiden kanssa, mutta ei niin reaktio-kykyisiä, että ne hydrolysoituisivat helposti vesipitoisessa väliaineessa. Tällaisia sopivia monomeereja edustavat etyleenisesti tyydyttämättömät bentsyylikloridi- ja bromidimonomeerit, etyleenisesti tyydyttämättömät alifaattiset bromidimonomeerit ja etyleenisesti tyydyttämättömät alifaattiset jodidimonomeerit. Erityisen suositeltavia aktivoituja halogeenimonomeereja edustavat vinyylibentsyyliklo-ridi, vinyylibentsyylibromidi, 2-kloorimetyylibutadieeni, vinyyli-bromidi ja bromialkyyliakrylaatti tai bromialkyylimetakrylaatti, erityisesti 2-bromietyyliakrylaatti tai 2-bromietyylimetakrylaatti.Activated halogen monomers for both types of latex must be sufficiently activated to react at a reasonable rate with nucleophilic substances subsequently added after polymerization, but not so reactive as to be readily hydrolyzed in an aqueous medium. Such suitable monomers include ethylenically unsaturated benzyl chloride and bromide monomers, ethylenically unsaturated aliphatic bromide monomers, and ethylenically unsaturated aliphatic iodide monomers. Particularly preferred activated halogen monomers are vinylbenzyl chloride, vinylbenzyl bromide, 2-chloromethylbutadiene, vinyl bromide and bromoalkyl acrylate or bromoalkyl methacrylate, especially 2-bromoethyl acrylate or 2-bromoethyl.
Aktivoidut halogeenimonomeerit ovat öljyliukoisia, helppoja polymeroida emulsiossa, eivät inhiboi vapaaradikaalipolymerointia ja diffundoituvat tyydyttävällä nopeudella lateksin vesipitoisen väliaineen läpi lateksihiukkaselle.The activated halogen monomers are oil-soluble, easy to polymerize in an emulsion, do not inhibit free radical polymerization, and diffuse at a satisfactory rate through the aqueous medium of the latex to the latex particle.
Hydrofobinen, etyleenisesti tyydyttämätön monomeeri, joka voidaan kopolymeroida aktivoidun halogeenimonomeerin kanssa, voidaan valita tunnetusta suuresta joukosta ei-ionisia. etyleenisesti tyydyttämättömiä monomeereja, jotka ovat polymeroitavissa vesiemulsiossa veteen liukenemattoman polymeerin muodostamiseksi. Nämä monomeerit ovat alalla hyvin tunnettuja ja senvuoksi niitä kuvataan alla vain 7 62108 tyypillisten esimerkkien avulla. Ei-ionisia. etyleenisesti tyydyttämättömiä monomeereja edustavat hiilivetymonomeerit, kuten styreeni-yhdisteet, esim. styreeni, o<-metyylistyreeni, ar-metyylistyreeni, ar-etyylistyreeni, oC, ar-dimetyylistyreeni, ar,ar-dimetyylistyreeni ja t-butyylistyreeni; konjugoidut dieenit, esim. butadieeni ja isopree-ni; hiilivetymonomeerit, joita on modifioitu ei-ionisilla substituen-teilla, esim. hydroksistyreeni, metoksistyreeni ja syanostyreeni; tyydyttämättömät alkoholi-esterit, kuten vinyyliasetaatti ja vinyyli-propionaatti; tyydyttämättömät ketonit, esim. vinyylimetyyliketoni ja metyyli-isopropenyyliketoni; tyydyttämättömät eetterit, esim. vinyylieetteri ja vinyylimetyylieetteri; ja etyleenisesti tyydyttämättömien karboksyylihappojen ionittomat johdannaiset, kuten akryyli-esterit, esim. metyyliakrylaatti, etyyliakrylaatti , butyyliakrylaat-ti, heksyyliakrylaatti, 2-etyyliheksyyliakrylaatti ja lauryyliakry-laatti; metakryyliesterit, esim. metyylimetakrylaatti, etyylimetakry-laatti; maleiiniesterit, kuten dimetyylimaleaatti, dietyylimaleaatti ja dibutyylimaleaatti; fumaariesterit, esim. dimetyylifumaraatti, dietyylifumaraatti ja dibutyylifumaraatti ja itakoniesterit, esim. dimetyyli-itakonaatti, dietyyli-itakonaatti ja dibutyyli-itakonaatti; ja nitriilit, esim. akrylonitriili ja metakrylonitriili, mutta ne eivät rajoitu näihin. Ei^ionisia: monomeereja, jotka sisältävät halogeeneja, jotka eivät ole aktivoituja, kuten monoklooristyreeniä, diklooristyreeniä, vinyylifluoridia ja kloropreenia voidaan käyttää, vaikka ne eivät kuulu suositeltavaan luokkaan. Myöskin ei-ionisia monomeereja, jotka muodostavat vesiliukoisia homopolymeereja, esim. akryyliamidia, metakryyliamidia, hydroksietyyliakrylaattia ja hydrok-sietyylimetakrylaattia voidaan sekoittaa hydrofobiseen monomeeriin pieniä määriä n. 10 %:in saakka laskettuna hydrofobisen monomeerin määrästä.The hydrophobic, ethylenically unsaturated monomer that can be copolymerized with the activated halogen monomer can be selected from a known large number of nonionic. ethylenically unsaturated monomers that are polymerizable in an aqueous emulsion to form a water-insoluble polymer. These monomers are well known in the art and are therefore described below by only 7,610,108 typical examples. The non-ionic. hydrocarbon monomers representing ethylenically unsaturated monomers, such as styrene compounds, e.g., styrene, o-methylstyrene, ar-methylstyrene, ar-ethylstyrene, oC, ar-dimethylstyrene, ar, ar-dimethylstyrene and t-butylstyrene; conjugated dienes such as butadiene and isoprene; hydrocarbon monomers modified with non-ionic substituents, e.g. hydroxystyrene, methoxystyrene and cyanostyrene; unsaturated alcohol esters such as vinyl acetate and vinyl propionate; unsaturated ketones, e.g. vinyl methyl ketone and methyl isopropenyl ketone; unsaturated ethers, e.g. vinyl ether and vinyl methyl ether; and nonionic derivatives of ethylenically unsaturated carboxylic acids such as acrylic esters, e.g. methyl acrylate, ethyl acrylate, butyl acrylate, hexyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate and lauryl acrylate; methacrylic esters, e.g. methyl methacrylate, ethyl methacrylate; maleic esters such as dimethyl maleate, diethyl maleate and dibutyl maleate; fumaric esters, e.g. dimethyl fumarate, diethyl fumarate and dibutyl fumarate and itacone esters, e.g. dimethyl itaconate, diethyl itaconate and dibutyl itaconate; and nitriles, e.g., but not limited to, acrylonitrile and methacrylonitrile. Nonionic: Monomers containing halogens that are not activated, such as monochlorostyrene, dichlorostyrene, vinyl fluoride, and chloroprene, may be used, although they do not fall into the preferred category. Also, nonionic monomers that form water-soluble homopolymers, e.g., acrylamide, methacrylamide, hydroxyethyl acrylate, and hydroxyethyl methacrylate, can be blended into the hydrophobic monomer in small amounts up to about 10% based on the amount of hydrophobic monomer.
Sanonnalla "pH-arvosta riippumattomat ryhmät" ioniryhmiin sovellettuna tarkoitetaan, että ryhmät ovat pääasiassa ionisoidussa muodossa laajalla pH-alueella, esim. välillä 2-12.By the phrase "pH-independent groups" when applied to ionic groups is meant that the groups are mainly in ionized form over a wide pH range, e.g. between 2-12.
Sanonnalla "ei-ioninen" tarkoitetaan tässä yhteydessä, että monomeerit eivät ole sellaisenaan ionisia tai että ne eivät tule ionisiksi yksinkertaisella pH-arvon muuttamisella. Esim. Vaikka amiiniryhmän sisältävä monomeeri on ioniton suurella pH-arvolla, vesiliukoisen hapon lisääminen pienentää pH-arvoa ja muodostaa vesiliukoisen suolan; tämän vuoksi tällaista monomeeria ei lasketa mukaan.By "non-ionic" in this context is meant that the monomers are not ionic as such or do not become ionic by a simple change in pH. For example, although the monomer containing the amine group is nonionic at high pH, the addition of a water-soluble acid lowers the pH and forms a water-soluble salt; therefore, such a monomer is not included.
8 621088 62108
Toteutettaessa aktivoidun halogeenimonomeerin polymerointia niillä toteutusmuodoilla, joissa on toivottavaa ettei aktivoituja halogeeneja saada hiukkasen sisälle, monomeerin suhde lateksissa olevaan kokonaispolymeeriin on pidettävä pienenä minä tahansa annettuna hetkenä prosessin aikana, jotta vältettäisiin paisuttamasta kohtuuttomasti olemassa olevia lateksihiukkasia. Paisumisen ollessa liian suurta, so. kun liian paljon monomeeria on liuennut polymeeriin, jonkin verran polymeroitumista saattaa tapahtua hiukkasen sisällä.When carrying out the polymerization of an activated halogen monomer in those embodiments where it is desirable not to introduce activated halogens into the particle, the ratio of monomer to total polymer in the latex must be kept low at any given time during the process to avoid unduly swelling of existing latex particles. When the expansion is too large, i.e. when too much monomer is dissolved in the polymer, some polymerization may occur within the particle.
Kun näin tapahtuu, reaktiokykyiset halogeenit hautautuvat hiukkaseen. Aktivoitu halogeenimonomeeri lisätään lähtölateksiin lyhyenä ajanjaksona tai lisätään panoksena yhdessä tai useammassa osassa. Valinnaisesti mutta mieluummin lisätään myös hydrofobista monomeeria, josta puuttuu aktivoitu halogeeni, tai tällaisten monomeerien seos tavallisesti lisättynä aktivoituun halogeenimonomeeriin. Polymerointi on edullista suorittaa niin matalassa lämpötilassa, että se saa aikaan käytännöllisen polymerointinopeuden aktivoidun halogeenimonomeerin hydrolysoitumisen välttämiseksi. Tällaiset lämpötilat vaihtelevat välillä n. Q-8Q°C ja mieluummin välillä n. 50-70°C. Ellei lähtölatek-sia valmisteta itse reaktioseoksessa, lisätään initiaattorisysteemi (katalyytti) lateksihiukkasen pinnan aktivoimiseksi, so. vapaiden radikaalien pysyvätilaisen väkevyyden aikaansaamiseksi. Haluttaessa voidaan initiaattorisysteemin lisäystä jatkaa monomeerien lisäyksen jälkeen - erityisesti silloin, kun käytetään hapetus-pelkistyssystee-miä. Polymerointireaktiota jatketaan, kunnes monomeerit ovat oleellisen täydellisesti kopolymeroituneet.When this happens, the reactive halogens are buried in the particle. The activated halogen monomer is added to the starting latex over a short period of time or added as a batch in one or more portions. Optionally but preferably, a hydrophobic monomer lacking activated halogen, or a mixture of such monomers, is usually added to the activated halogen monomer. The polymerization is preferably carried out at such a low temperature that it provides a practical polymerization rate to avoid hydrolysis of the activated halogen monomer. Such temperatures range from about Q-8 ° C, and preferably from about 50-70 ° C. If the starting latex is not prepared in the reaction mixture itself, an initiator system (catalyst) is added to activate the surface of the latex particle, i. to achieve a steady state concentration of free radicals. If desired, the addition of the initiator system can be continued after the addition of the monomers - especially when an oxidation-reduction system is used. The polymerization reaction is continued until the monomers are substantially completely copolymerized.
Yllä kuvatulla menetelmällä saatu tuote on lateksi, jonka kolloidisesti dispergoituneista polymeerihiukkasista,joiden hiukkas-koko on n. 50-100 nm, muodostuvat lähtölateksin hiukkaset, jotka on kapseloitu sidotulla kerroksella, jonka paksuus vaihtelee kopolymeerin monomolekulaarisesta kerroksesta n. 10 nm:iin,kerroksen koostuessa funktionaalisesta polymeeristä, jonka ulkopinnalla on aktivoituja halogeeniryhmiä.The product obtained by the method described above is a latex in which colloidally dispersed polymer particles with a particle size of about 50-100 nm form starting latex particles encapsulated in a bonded layer of varying thickness from a copolymer monomolecular layer to about 10 nm. a functional polymer having activated halogen groups on the outer surface.
Tietyn rakenteisista hiukkasista koostuvan lateksin kapselointi-kerrokseen kopolymeroidun aktivoidun halogeenimonomeerin määrä vaihtein·.* välillä n. 0,01-1,4 milliekvivalenttia ja mieluummin välillä n. 0,04-0,5 milliekvivalenttia grammaa kohti koko lateksissa olevaa polymeeriä. Kuitenkin aktivoidun halogeenimonomeerin kanssa on oltava 9 62108 kopolymeroituna riittävä määrä hydrofobista monomeeria niin, että jokaista kapselointikerroksessa, so. peitteessä olevaa polymeeri-grammaa kohti on korkeintaan 3,0 milliekvivalenttia kopolymeroitua aktivoitua halogeenimonomeeria. Aktivoidun halogeenimonomeerin määrä on kääntäen verrannollinen kapseloitavan lateksin hiukkaskokoon ja myös kääntäen verrannollinen aktivoidun halogeenimonomeerin molekyylin poikkipinta-alaan. Näin ollen ei käytettäisi minimäärää aktivoitua halogeenimonomeeria pienimmän hiukkaskoon lähtölateksin yhteydessä .The amount of activated halogen monomer copolymerized in the encapsulation layer of a particular latex of structured particles in gears ·. * Ranges from about 0.01 to 1.4 milliequivalents, and preferably from about 0.04 to 0.5 milliequivalents per gram of total polymer in the latex. However, there must be a sufficient amount of hydrophobic monomer copolymerized with the activated halogen monomer so that each in the encapsulation layer, i.e. there is a maximum of 3.0 milliequivalents of copolymerized activated halogen monomer per gram of polymer in the coating. The amount of activated halogen monomer is inversely proportional to the particle size of the latex to be encapsulated and also inversely proportional to the cross-sectional area of the activated halogen monomer molecule. Thus, a minimum amount of activated halogen monomer would not be used with the smallest particle size starting latex.
Aktivoitujen halogeenimonomeerien polymeroinnissa käytetyt initiaattorit ovat tyyppiä, jotka tuottavat vapaita radikaaleja ja ovat sopivimmin perhappiyhdisteitä, esim. epäorgaanisia peroksideja, kuten vetyperoksidia; orgaanisia hydroperoksideja, kuten kumeenihydro-peroksidia ja t-butyylihydroperoksidia; orgaanisia peroksideja, kuten bentsoyyliperoksidia, asetyyliperoksidia, lauroyyliperoksidia, per-etikkahappoa ja perbentsoehappoa - toisinaan aktivoituna vesiliukoisilla pelkistysaineilla, kuten ferroyhdisteellä, natriumbisulfiitilla tai hydroksyyliamiinihydrokloridilla - ja muita vapaita radikaaleja tuottavia materiaaleja, kuten 2,2’-atsobis-isobutyronitriiliä.The initiators used in the polymerization of activated halogen monomers are of the type which produce free radicals and are preferably peroxygen compounds, e.g. inorganic peroxides such as hydrogen peroxide; organic hydroperoxides such as cumene hydroperoxide and t-butyl hydroperoxide; organic peroxides such as benzoyl peroxide, acetyl peroxide, lauroyl peroxide, peracetic acid and perbenzoic acid - sometimes activated with water-soluble reducing agents such as ferro compound, ferric compound, sodium bisulphite or hydroxylamine hydrochlorides - and other free radicals - and other free radicals
Orgaaniset hydroperoksidit ja 2,2’-atsobisisobutyronitriili ovat suositeltavia.Organic hydroperoxides and 2,2'-azobisisobutyronitrile are recommended.
Pinta-aktiiviset aineet, joita käytetään joko lähtölateksissa tai lisäaaineina lateksituotteiden edelleen stabiloimiseksi, ovat kationisia tai ei-ionisia pinta-aktiivisia aineita tai niiden seoksia.Surfactants used either in the starting latex or as additives to further stabilize the latex products are cationic or nonionic surfactants or mixtures thereof.
Kationisiin pinta-aktiivisiin aineisiin kuuluvat luokat, jotka koostuvat alifaattisten amiinien, erityisesti rasva-amiinien suoloista, kvaternäärisistä ammoniumsuoloista ja -hydraateista, rasva-amideista, jotka on johdettu disubstituoiduista diamiineista, pyridi-niumyhdisteiden rasvaketjujohdannaisista, rasva-amiinien etyleeni-oksidikondensaatiotuotteista, sulfoniumyhdisteistä, isotiouronium yhdisteistä ja fosfoniumyhdisteistä. Tyypillisiä esimerkkejä kationi-sista pinta-aktiivisista aineista ovat dodekyyliamiiniasetaatti, dodekyyliamiinihydrokloridi, tetradekyyliamiinihydrokloridi, heksade-Hyyliamiiniasetaatti, lauryylidimetyyliamiinisitraatti, oktadek-yyli-amiinisulfaatti, dodekyyliamiinilaktaatti, setyylitrimetyyliammonium-bromidi, setyylipyridiniumkloridi, etanoloitu alkyyliguanidiini- 62108 ίο amiinikompleksi, stearyylidimetyylibentsyyliammoniumkloridi, setyyli-dimetyyliamiinioksidi, setyylidimetyylibentsyyliammoniumkloridi, tetradekyylipyridiniumbromidi, di-isobutyylifenoksietoksietyyli dime-tyylibentsyyliammoniumkloridi, 1-(2-hydroksietyyli)-2-(pentadekyyli-ja heptadekyyliseos)-2-imidatsoliini, hartsiamiinietoksylaatti, ole-yyli-imidatsoliini , oktadekyylietyylimetyylisulfoniummetyylisulfaat-ti, dodekyyli-bis -/9 -hydroksietyylisulfoniumasetaatti, dodekyyli-bentsyylidimetyylisulfoniumkloridi, dodesyylibentsyylitrimetyyli-fosfoniumkloridi, S-p-dodekyylibentsyyli-N,N,N1,N1 -tetrametyyli-isot iouroniumkloridi yms .Cationic surfactants include classes consisting of salts of aliphatic amines, especially fatty amines, quaternary ammonium salts and hydrates, fatty amides derived from disubstituted diamines, isothionylated amide derivatives, fatty chain derivatives of pyridinium compounds, fatty chain derivatives of pyridinium compounds compounds and phosphonium compounds. Typical examples of the cation lashing surfactants are dodecylamine acetate, dodecylamine hydrochloride, tetradekyyliamiinihydrokloridi, hexadecimal-Hyyliamiiniasetaatti, lauryylidimetyyliamiinisitraatti, octadec-yl-amine sulphate, dodekyyliamiinilaktaatti, cetyl trimethylammonium bromide, cetylpyridinium chloride, etanoloitu alkyyliguanidiini- 62108 ίο amine complex, stearyl, cetyl dimethylamine oxide, setyylidimetyylibentsyyliammoniumkloridi , tetradecylpyridinium bromide, diisobutylphenoxyethoxyethyl dimethylbenzylammonium chloride, 1- (2-hydroxyethyl) -2- (mixture of pentadecyl and heptadecyl) -2-imidazoline, resin-amylisecylate, octylisethylate hydroxyethylsulfonium acetate, dodecylbenzyldimethylsulfonium chloride, dodecylbenzyltrimethylphosphonium chloride, Sp-dodecylbenzyl-N, N, N1, N1 -tetramethylisourium chloro ridi etc.
Tyypillisiä ei-ionisia emulgaattoreita (pinta-aktiivisia aineita) ovat yhdisteet, jotka on muodostettu alkyleenioksidin, kuten etyleenioksidin, propyleenioksidin tai butyleenioksidin reaktiolla pitkäketjuisten rasva-alkoholien, pitkäketjuisten rasvahappojen, alkyloitujen fenolien, pitkäketjuisten alkyylimerkaptaanien, pitkä-ketjuisten primääristen alkyyliamiinien, esim. setyyliamiinin kanssa, alkyleenioksidien annettaessa reagoida suhteessa 5-20 moolia tai enemmän, kuten jopa 50 moolia yhtä moolia kohti toista reagenssia. Samalla tavoin tehokkaita yhdisteitä ovat monoesterit, kuten poly-etyleeniglykolin ja pitkäketjuisen rasvahapon reaktiotuotteet, esim. glyserolimonostearaatti, sorbitaanitrioleaatti ja pitkäketjuisten karboksyylihappojen osittaiset ja täysesterit, joita ne muodostavat moniarvoisten alkoholien polyglykolieettereiden kanssa. "Pitkällä ketjulla" tarkoitetaan yllä olevassa kuvauksessa tavallisesti alifaat-tista ryhmää, jossa on 6-20 hiiliatomia tai enemmänkin.Typical nonionic emulsifiers (surfactants) are compounds formed by the reaction of an alkylene oxide such as ethylene oxide, propylene oxide or butylene oxide with long chain fatty alcohols, long chain fatty acids, alkylated phenols, long chain alkyl mercaptans, long chain alkyl mercaptans. , when the alkylene oxides are reacted in a ratio of 5 to 20 moles or more, such as up to 50 moles per mole of the second reagent. Similarly effective compounds are monoesters such as the reaction products of polyethylene glycol and a long chain fatty acid, e.g. glycerol monostearate, sorbitan trioleate and the partial and full esters of long chain carboxylic acids which they form with polyglycol ethers of polyhydric alcohols. "Long chain" in the above description usually means an aliphatic group having 6 to 20 carbon atoms or more.
Suositeltavat pinta-aktiiviset aineet ovat niitä, joissa on pH-arvosta riippumattomia kationisia ryhmiä ja erityisen suositeltavia ovat heikot pinta-aktiiviset aineet, kuten kationiset pinta-aktiiviset aineet, joissa kationinen ryhmä on sulfonium-, sulfokso-nium-isotiouronium- tai pelkistyvä kvaternäärinen typpiryhmä, esim. pyridinium-, isokinolinium- ja kinoliniumryhmä.Preferred surfactants are those having pH-independent cationic groups, and weak surfactants such as cationic surfactants in which the cationic group is a sulfonium, sulfoxonium isothiouronium or reducing quaternary nitrogen group are particularly preferred. , e.g. a pyridinium, isoquinolinium and quinolinium group.
Edellä olevan kuvauksen mukaisen lateksin, joka sisältää läh-tölateksin hiukkasia kapseloituina suhteellisen ohuella kerroksella kopolymeeria, jonka muodostavat aktivoitu halogeenimonomeeri ja hydrofobinen, etyleenisesti tyydyttämätön monomeeri, voidaan sitten antaa reagoida molekyylipainoltaan alhaisen, ei-ionis.en vesistabiilin nukleofiilisen yhdisteen kanssa, joka kykenee diffundoitumaan vesi- n 62108 faasin läpi, polymeerihiukkasten muodostamiseksi, joissa on pH-arvos-ta riippumattomia kationisia ryhmiä, so. oniumioneja, jotka ovat kemiallisesti kiinnittyneet hiukkasen pinnalle. Tavallisesti hiukkaset ovat suunnilleen pallomaisia.The latex of the above description, comprising the starting latex particles encapsulated in a relatively thin layer of a copolymer of activated halogen monomer and hydrophobic ethylenically unsaturated monomer, can then be reacted with a low molecular weight, nonionic, water-stable, water-stable, nucleophilic nucleophilic compound. through the phase of n 62108, to form polymer particles with pH-independent cationic groups, i. onium ions chemically attached to the surface of the particle. Usually the particles are approximately spherical.
Vaihtoehtoisesti sen kopolymeerin lateksin, jossa on aktivoituja halogeeneja tasaisesti tai sattumanvaraisesti sijoittuneina koko lateksin muodostaviin polymeerihiukkasiin, voidaan antaa reagoida ei-ionisen nukleofUlisen aineen kanssa kationisten, tietyn rakenteisten hiukkasten muodostaman lateksin valmistamiseksi edellyttäen, että koostumukset ja olosuhteet on valittu siten, että vain hiukkasen pinnalla tai lähellä sitä olevat aktivoidut halogeenit reagoivat nukleofiilisen aineen kanssa. Aktivoidun halogeenin määrä tällaisissa kopolymeereissa ei saisi ylittää n. 3 milliekvivalenttia/g. Koska hiukkasen pinnalla tai lähellä sitä olevien aktivoitujen halogeenien reaktionopeus tällaisissa kopolymeereissa on huomattavasti suurempi kuin hiukkasen sisällä olevilla halogeeneilla, kineettiset tiedot osoittavat, milloin ohut kerros lähellä pintaa on reagoinut. Kopoly-meereilla, joissa suuremmat määrät aktivoitua halogeenimonomeeria on ’"polymeroitu koko hiukkasen läpi, tapahtuu hiukkasen paisumista nukleofiilisen aineen reagoidessa, jatkoreaktio hiukkasen sisällä voi tapahtua melko helposti, reaktion hallitseminen .tietyn rakenteisten hiukkasen saavuttamiseksi on vaikea eikä samoja edullisia tuloksia saavuteta.Alternatively, a latex of a copolymer having activated halogens evenly or randomly distributed on the polymer particles forming the entire latex may be reacted with a nonionic nucleophilic agent to produce a cationic latex of a certain structural structure, provided that the compositions and conditions are activated halogens in the vicinity react with the nucleophilic substance. The amount of activated halogen in such copolymers should not exceed about 3 milliequivalents / g. Because the reaction rate of activated halogens on or near the surface of the particle in such copolymers is significantly higher than that of halogens within the particle, the kinetic data indicate when a thin layer near the surface has reacted. Copolymers in which larger amounts of activated halogen monomer are polymerized throughout the particle cause the particle to swell upon reaction with the nucleophilic substance, further reaction within the particle can occur quite easily, control of the reaction to achieve a particular structured particle is difficult and the same advantageous results are not obtained.
Jokaista aktiivista halogeenia kohti, jonka annetaan reagoida ei-ionisen nukleofiilisen aineen kanssa, muodostuu yksi polymeeriin sidottu varaus ja yksi halidi-ioni vapautuu. Nukleofiilisen aineen reaktiossa aktivoidun halogeenin, tietyn rakenteisista hiukkasista koostuvan lateksin tai lateksin kanssa, jossa on aktivoituja halogeeneja jakautuneina koko lateksihiukkaseen, reagoineen halogeenin määrä on sellainen, että saadaan aikaan n. 0,01-0,5 milliekvivalenttia varausta grammaa kohti polymeeriä. Mieluummin alue on välillä n. 0,04-0,35 milliekvivalenttia varausta grammaa kohti polymeeriä. Kuitenkin ohuessa reagoineessa kerroksessa lähellä hiukkasen pintaa sidotun varauksen määrä on n. 0,04-2,5 milliekvivalenttia jokaista kerroksessa olevaa polymeerigrammaa kohti.For each active halogen reacted with the nonionic nucleophilic substance, one polymer-bound charge is formed and one halide ion is released. In the reaction of a nucleophilic substance with activated halogen, a certain latex of structured particles, or a latex having activated halogens distributed throughout the latex particle, the amount of halogen reacted is such as to provide a charge of about 0.01 to 0.5 milliequivalents per gram of polymer. Preferably, the range is from about 0.04 to 0.35 milliequivalents per gram of polymer. However, in the thin reacted layer near the surface of the particle, the amount of charged charge is about 0.04-2.5 milliequivalents for each gram of polymer in the layer.
Nukleofiiliset yhdisteet, jotka ovat käyttökelpoisia tämän keksinnön toteutuksessa, ovat 4i-lonisla,, , hiiltä sisältäviä nukleo-fiilejä, jotka ovat stabiileja vesipitoisissa väliaineissa ja kykenevät diffundoitumaan niiden läpi ja joissa on heteroatomi nukleofiili- 12 62108 syyskeskuksena, jossa kaikki sanotun heteroatomin kovalenttisidokset suuntautuvat hiiliatomiin.Nucleophilic compounds useful in the practice of this invention are carbon-containing nucleophiles of 4i-ionic, stable in aqueous media and capable of diffusing therethrough, having a heteroatom as a nucleophilic autumn center, in which all carbon atoms of said heteroatom are .
Nukleofiilisiä yhdisteitä, joita käytetään edullisesti tämän keksinnön toteutuksessa, edustavat seuraavat yhdisteiden luokat, joita yhdisteitä toisinaan kutsutaan Lewis'in emäksiksi: (a) yksiemäksiset aromaattiset typpiyhdisteet, (b) tetraCalempi alkyyli)tioureat, (c) R^-S-R2~yhdisteet, joissa ja R2 ovat toisistaan riippumatta alempia alkyyli- tai hydroksi-alempia alkyyliryhmiä tai joissa Rl ja R2 ovat liittyneet yhdeksi alkyleeniradikaaliksi, jossa on 3-5 hiiliatomia.The nucleophilic compounds preferably used in the practice of this invention are represented by the following classes of compounds, which are sometimes referred to as Lewis bases: (a) monobasic aromatic nitrogen compounds, (b) tetraC lower alkyl) thioureas, (c) R 1 -S-R 2 compounds. , wherein and R 2 are independently lower alkyl or hydroxy-lower alkyl groups, or wherein R 1 and R 2 are joined to form one alkylene radical having 3 to 5 carbon atoms.
(d) Ri~N-R2-yhdisteet *3 joissa R2 ja R^ ovat toisistaan riippumatta alempia alkyyli- tai hydroksi-alempia alkyyliryhmiä tai ovat liittyneet yhdeksi alkyleeniradikaaliksi, jossa on 3-5 hiiliatomia ja Ri on alempi alkyyli-, aralkyyli- tai aryyliryhmä paitsi, kun R2 ja R^ yhdessä ovat alky-leeniradikaali, jolloin Ri on alempi alkyyli- tai hydroksi-alempi alkyyliryhmä ja (e) R^-P-R^ -yhdisteet r2 joissa R^, R2 ja R^ ovat toisistaan riippumatta alempia alkyyli-, hydroksi-alempia alkyyli- tai aryyliryhmiä.(d) R 1 -N-R 2 compounds * 3 wherein R 2 and R 2 are independently lower alkyl or hydroxy-lower alkyl groups or are joined to a single alkylene radical of 3 to 5 carbon atoms and R 1 is lower alkyl, aralkyl or an aryl group except when R 2 and R 2 together are an alkylene radical, wherein R 1 is a lower alkyl or hydroxy-lower alkyl group and (e) R 1 -PR 4 compounds wherein R 1, R 2 and R 2 are independently lower alkyl -, hydroxy-lower alkyl or aryl groups.
Tässä yhteydessä sanonta alempi alkyyliryhmä tarkoittaa al-kyyliryhmää, jossa on 1-4 hiiliatomia, kuten metyyli-, etyyli-, propyyli-, isopropyyli-, n-butyyli- ja isobutyyliryhmää.In this context, the term lower alkyl group means an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, such as methyl, ethyl, propyl, isopropyl, n-butyl and isobutyl groups.
Ryhmää edustavia tyypillisiä nukleofiilisiä yhdisteitä ovat pyridiini, kinoliini, isokinoliini, terametyylitiourea, tetraetyyli-tiourea, hydroksietyylimetyylisulfidi, hydroksietyylietyylisulfidi, dimetyylisulfidi, dietyylisulfidi, di-n-propyylisulfidi, metyyli-n-propyylisulfidi, metyylibutyylisulfidi, dibutyylisulfidi, dihydroksi-etyylisulfidi, bis-hydroksibutyylisulfidi, trimetyleenisulfidi, tia-sykloheksaani, tetrahydrotiofeeni, N-metyylipiperidiini, N-etyylipyrro-lidiini, N-hydroksietyylipyrrolidiini, trimetyylifosfiini, trietyyli-fosfiini, tri-n-butyylifosfiini, trifenyylifosfiini, trimetyyliamiini, trietyyliamiini, tri-n-propyyliamiini, tri-isobutyyliamiini, hydroksi-etyylidimetyyliamiini, butyylidimetyyliamiini, trihydroksietyyliamii- 13 62108 ni, trifenyylifosfori ja Ν,Ν,Ν-dimetyylifenetyyliamidi.Representative nucleophilic compounds of the group include pyridine, quinoline, isoquinoline, teramethylthiourea, tetraethylthiourea, hydroxyethylmethylsulfide, hydroxyethylethylsulfide, dimethylsulfidyldisulfide, propylsulfyl, di-n-propylsulfide, methyl-n-diiside trimethylene sulfide, thiacyclohexane, tetrahydrothiophene, N-methylpiperidine, N-ethylpyrrolidine, N-hydroxyethylpyrrolidine, trimethylphosphine, triethylphosphine, tri-n-butylphosphine, triphenylphosphine, triethylamine, triethylamine, triethylamine, triethylamine hydroxyethyldimethylamine, butyldimethylamine, trihydroxyethylamine, triphenylphosphorus and Ν, Ν, Ν-dimethylphenethylamide.
Suoritettaessa reaktiota nukleofiilisen yhdisteen ja lateksi-hiukkasten välillä, joiden pinnalle on kemiallisesti sidottu aktivoituja halogeeneja, lateksia sekoitetaan varovasti samalla kun nukleo-fiilistä yhdistettä lisätään siihen joko yhdisteenä sellaisenaan tai liuoksen muodossa. Varovaista sekoitusta voidaan jatkaa koko sitä seuraavan reaktion ajan tai valinnaisesti senjälkeen, kun yhdiste on dispergoitu lateksiin, sekoitus voidaan keskeyttää. Reaktio on sopivinta suorittaa ympäristön lämpötilassa, vaikka lämpötiloja välillä 0-n. 80°C voidaan käyttää. Reaktio tapahtuu itsestään nopeudella, joka riippuu aktivoidun halogeenin ja nukleofiilin reaktiivisyydestä. On suositeltavaa suorittaa reaktiota, kunnes pääosa tuotteen kolloidisesta stabiilisuudesta on saatu aikaan tuloksena olevilla kemiallisesti sidotuilla kationisilla ryhmillä. Tavallisesti ei tarvita katalyyttiä, vaikka vähemmän reaktiokykyisten aineiden yhteydessä voidaan käyttää pientä määrää jodidi-ionia reaktion helpottamiseksi. Kun haluttu reaktioaste on saavutettu, kaikki ylimääräinen nukleofii-li.poistetaan yleensä standardimenetelmin, esim. dialyysillä, tyh-jöstrippauksella ja höyrytislauksella.When carrying out the reaction between a nucleophilic compound and latex particles chemically bound to activated halogens, the latex is gently mixed while the nucleophilic compound is added to it either as a compound or as a solution. Gentle stirring may be continued throughout the subsequent reaction or, optionally, after the compound has been dispersed in the latex, stirring may be stopped. The reaction is most conveniently carried out at ambient temperature, even at temperatures between 0 and n. 80 ° C can be used. The reaction itself occurs at a rate that depends on the reactivity of the activated halogen and nucleophile. It is recommended to carry out the reaction until most of the colloidal stability of the product has been achieved with the resulting chemically bonded cationic groups. Usually no catalyst is needed, although a small amount of iodide ion can be used with less reactive substances to facilitate the reaction. Once the desired degree of reaction has been achieved, any excess nucleophile is generally removed by standard methods, e.g., dialysis, vacuum stripping, and steam distillation.
Muilla pH-arvosta riippumattomilla kationisilla ryhmillä voidaan korvata kationiset ryhmät, jotka on kemiallisesti sidottu lateksihiukkasiin edellä olevan kuvauksen mukaisesti, suorittamalla lisäreaktion näiden kationisten ryhmien kanssa. Esim. kationisista, tietyn rakenteisista hiukkasista koostuvan lateksin, jossa sulfonium-ryhmät ovat kemiallisesti sidottuina rakenteellisten hiukkasten pinnalle tai lähelle sitä, voidaan antaa reagoida vetyperoksidin kanssa lämpötilassa välillä n. 20-80°C, mieluummin ympäristön lämpötilassa riittävä aika sulfoniumryhmien hapettamiseksi osittain tai kokonaan sulfoniumryhmiksi. Tällainen käsittely vähentää myös lateksin hajua. Parhaiten tulosten saavuttamiseksi tällaisessa hapetusreaktios-sa vetyperoksidia käytetään ylimäärin, esim. 2-10 moolia vetyperoksidia jokaista sulfoniumryhmien moolia kohti.Other pH-independent cationic groups can be substituted for cationic groups chemically bonded to the latex particles as described above by further reaction with these cationic groups. For example, a cationic latex of certain structured particles in which the sulfonium groups are chemically bonded to or near the surface of the structural particles may be reacted with hydrogen peroxide at a temperature between about 20-80 ° C, preferably at ambient temperature for sufficient time to partially or completely oxidize the sulfonium groups . Such treatment also reduces the odor of the latex. To best achieve results in such an oxidation reaction, an excess of hydrogen peroxide is used, e.g., 2-10 moles of hydrogen peroxide per mole of sulfonium groups.
Kun tuotteita on määrä käyttää metallinpäällystyksessä, on suositeltavaa antaa reagoida sellaisen aktivoidun halogeenilateksin, joka sisältää vain niin paljon aktivoitua halogeenia kuin halutaan ·* a 1 62108 m konvertoida sidotuksi varaukseksi, aktivoidut halogeenit konvertoidaan sitten täydellisesti kationisiksi ryhmiksi eikä tuotteessa ole enää lainkaan sidottua aktivoitua halogeenia.When the products are to be used in metal coating, it is recommended to react an activated halogen latex containing only as much activated halogen as desired to convert 1 62108 m to a bound charge, the activated halogens are then completely converted to cationic groups and the product no longer contains any bound halogen.
Tämän keksinnön kationisilla latekseilla on huomattavasti parantunut kemiallinen ja mekaaninen stabiilisuus. Kuitenkin monissa sovellutuksissa, kuten päällystettäessä hydrofobisia alustoja latekseilla, jotka on stabiloitu vain hiukkasen pinnalle kemiallisesti sidotuilla varauksilla, on liian suuri pintajännitys hydrofobisen pinnan hyvän kostumisen aikaansaamiseen. Näissä tapauksissa on edullista lisätä lateksiin pieniä määriä, kuten n. 0,01-0,1 milliekviva-lenttia/g polymeeriä tavanomaista kationista tai ionitonta pinta-aktiivista ainetta. Sensijaan toisissa sovellutuksissa vesiliukoisten pinta-aktiivisten aineiden pientenkin määrien läsnäolo on vahingollista. Tämän keksinnön lateksit ovat erittäin edullisia tällaisiin sovellutuksiin. Koska riittävä määrä varausta on kemiallisesti sidottu hiukkasen pinnalle kolloidisen stabiilisuuden aikaansaamiseksi, täydellistä dialyysiä tai ioninvaihtoa voidaan haluttaessa käyttää vesiliukoisen materiaalin poistamiseen lateksista ja vastaionien korvaamiseen säilyttäen samalla lateksin kationinen funktionaalisuus ja kolloidinen stabiilisuus.The cationic latices of this invention have significantly improved chemical and mechanical stability. However, in many applications, such as coating hydrophobic substrates with latices stabilized only on the surface of the particle by chemically bound charges, there is too much surface tension to provide good wetting of the hydrophobic surface. In these cases, it is preferred to add small amounts to the latex, such as about 0.01 to 0.1 milliequivalents / g of polymer of a conventional cationic or nonionic surfactant. Instead, in other applications, the presence of even small amounts of water-soluble surfactants is detrimental. The latexes of this invention are highly preferred for such applications. Because a sufficient amount of charge is chemically bound to the surface of the particle to provide colloidal stability, complete dialysis or ion exchange can be used, if desired, to remove water-soluble material from the latex and replace counterions while maintaining latex cationic functionality and colloidal stability.
Yksinkertainen koe soveltuu lateksien seulomiseen leikkaus-rasitusstabiilisuuden suhteen: pisara lateksia asetetaan kämmenelle ja sitä hierotaan edestakaisin sormella. Kun lateksi leikkautuu, se vähitellen kuivuu ja muodostaa kalvon. Epästabiilit lateksit koagu-loituvat ennen kuivumista, tavallisesti 1-3 hankauksen jälkeen. Stabiileja latekseja voidaan hieroa yli 5 kertaa ennenkuin ne hajoavat. Lateksit, jotka kestävät 20 hankausta, ovat erittäin stabiileja ja niitä voidaan hieroa kuivaksi saakka ennen niiden kovettumista.A simple test is suitable for screening latexes for shear-stress stability: a drop of latex is placed on the palm and rubbed back and forth with the finger. As the latex is cut, it gradually dries and forms a film. Unstable latexes coagulate before drying, usually after 1-3 abrasions. Stable latices can be rubbed more than 5 times before they break down. Latexes, which withstand 20 abrasions, are very stable and can be rubbed to dryness before they harden.
Hieromiskoe on vastaavuussuhteessa pitemmälle viedyn kokeen kanssa, jossa pisara lateksia jauhetaan kartio-laattaviskosimetrissä (Rotovisco-rotaatioviskosimetri). Hieromiskokeen mukaan hyvin stabiilia lateksia voidaan jauhaa yli 15 minuuttia nopeudella 194 rpm ilman lateksin koaguloitumista.The friction test is proportional to the advanced test in which a drop of latex is ground in a cone-plate viscometer (Rotovisco rotary viscometer). According to the rubbing test, a very stable latex can be ground for more than 15 minutes at 194 rpm without coagulation of the latex.
Tämän keksinnön lateksien, so. lähtölateksien ja tuotteiden hiukkaset ovat yleensä muodoltaan suunnilleen pallomaisia ja niiden hiukkaskoko (halkaisija) on n. 50-1000 nm.The latices of this invention, i. the particles of the starting latexes and products are generally approximately spherical in shape and have a particle size (diameter) of about 50-1000 nm.
v.Seuraavat esimerkit kuvaavat tapoja, joilla tämä keksintö voidaan toteuttaa.v. The following examples illustrate ways in which this invention may be practiced.
15 6210815 62108
Kaikki osat ja prosentit on laskettu painon mukaan, ellei toisin ole selvästi ilmoitettu. Esimerkeissä esitetyt hiukkaskoot ovat keskimääräisiä hiukkashalkaisijoita, jotka on saatu valonsirontamittauksilla ellei toisin ole ilmoitettu.All parts and percentages are by weight unless otherwise indicated. The particle sizes shown in the examples are average particle diameters obtained by light scattering measurements unless otherwise indicated.
Esimerkki IExample I
Valmistetaan kestomuovinen akryylilateksi seuraavalla tavalla. Valmistetaan monomeeriseos 1072 grammasta etyyliakrylaattia ja 528 g:s-ta metyylimetakrylaattia, ja tähän seokseen lisätään 24 g dodekaani-tiolia ja 5 g 82,7 %:sta t-butyylihydroperoksidiliuosta monomeeri-syöttöliuoksen muodostamiseksi. Valmistetaan siemenlateksia 750 g:sta pinta-aktiivista liuosta, joka on edeltäkäsin valmistettu sekoittamalla yhteen 710 g vettä ja 40,0 g dodekyylibentsyylidimetyylisulfoni-umkloridin 25 %:sta aktiivista liuosta 2 tuntia typpivirrassa, johon sitten lisätään 25 g monomeerisyöttöliuosta, jota seuraa jatkuvasti lisätty pelkistävä virta, jota pumpataan n. 2 tuntia nopeudella 7,67 g/h, tämän virtauksen ollessa osa liuoksesta, joka aikaisemmin valmistettiin 9 grammasta hydroksyyliamiinin hydrokloridia laimennettuna 50 0 g:aan ionivaihdetulla vedellä. Siemenlateks.iin lisätään monomeerisyöttöliuosta nopeudella 55 g/h samalla kun jatketaan pelkistävän virtauksen lisäystä samalla nopeudella ja koostumuksella kuin siemenlateksissa ja samanaikaisesti reaktioseokseen pumpataan nopeudella 20 g/h pinta-aktiivista liuosta, joka on aikaisemmin valmistettu 400 grammasta ionivaihdettua vettä ja 100 g:sta dodekyylibent-syylidimetyylisulfoniumkloridin 25 %:sta aktiivista liuosta. 20 tunnin kuluttua konversio on n. 85 %, jatkuvat lisäykset keskeytetään, 15 g vinyylibentsyylikloridia lisätään ja reaktion annetaan jatkua vielä 2 tuntia. Lämpötila pidetään 50°C:ssa koko reaktion ajan. Tällä tavoin saadaan lateksi (C-l), jonka kuiva-ainepitoisuus on 47,6 %, pH on 2,8, hiukkaskoko on 125nm ja joka sisältää polymeeriä, jonka molekyylipaino on 74 000 kloridi-ionipitoisuuden ollessa 0,113 milliekvivalenttia grammaa kohti polymeeriä.A thermoplastic acrylic latex is prepared as follows. A monomer mixture is prepared from 1072 grams of ethyl acrylate and 528 g of methyl methacrylate, and to this mixture are added 24 g of dodecane thiol and 5 g of an 82.7% t-butyl hydroperoxide solution to form a monomer feed solution. A seed latex is prepared from 750 g of a surfactant solution previously prepared by mixing together 710 g of water and 40.0 g of a 25% active solution of dodecylbenzyldimethylsulfonium chloride for 2 hours in a stream of nitrogen, to which is then added 25 g of monomer feed solution followed by continuous addition. a stream pumped for about 2 hours at a rate of 7.67 g / h, this flow being part of a solution previously prepared from 9 grams of hydroxylamine hydrochloride diluted to 50 g with deionized water. A monomer feed solution is added to the seed latex at a rate of 55 g / h while continuing to add a reducing flow at the same rate and composition as the seed latex and at the same time a 20 g / h surfactant solution previously prepared from 400 g of deionized water and 100 g of dodec is pumped into the reaction mixture. -cyldimethylsulfonium chloride 25% active solution. After 20 hours, the conversion is about 85%, the continuous additions are stopped, 15 g of vinylbenzyl chloride are added and the reaction is allowed to continue for another 2 hours. The temperature is maintained at 50 ° C throughout the reaction. In this way, a latex (C-1) with a dry matter content of 47.6%, a pH of 2.8, a particle size of 125 nm and a polymer having a molecular weight of 74,000 with a chloride ion content of 0.113 milliequivalents per gram of polymer is obtained.
Osa lateksista (C-l) laimennetaan vedellä 23,8 %:n kuiva-ainepitoisuuteen, 2,12 osaa trimetyyliamiinia 100 osaa kohti laimennettua lateksia lisätään sitten kevyesti sekoittaen ja saadun seoksen annetaan seistä huoneenlämpötilassa 5 tuntia. Saadaan lateksi (I-A), joka sisältää 0,242 milliekvivalenttia kokonaisvarausta grammaa kohti polymeeriä, josta 0,129 milliekvivalenttia on läsnä kvaternäärisistä 16 62108 ammoniuniryhmistä sidottuna jokaiseen lateksissa olevaan polymeerigram-maan.A portion of the latex (C-1) is diluted with water to a dry matter content of 23.8%, 2.12 parts of trimethylamine per 100 parts of the diluted latex are then added with gentle stirring and the resulting mixture is allowed to stand at room temperature for 5 hours. A latex (I-A) is obtained containing 0.242 milliequivalents of total charge per gram of polymer, of which 0.129 milliequivalents are present from the quaternary 16 62108 ammonium groups bound to each gram of polymer in the latex.
Toista osaa lateksista C-l käsitellään esimerkissä 2 kuvatulla tavalla paitsi, että trimetyyliamiini korvataan 2,24 osalla dimetyyli-sulfidia. Saadaan lateksi (I-B), joka sisältää 0,237 milliekvivalent-tia kokonaisvarausta grammaa kohti polymeeriä, josta 0,124 milli-ekvivalenttia on läsnä sulfoniumryhmistä sidottuna jokaiseen lateksissa olevaan polymeerigrammaan.Another portion of latex C-1 is treated as described in Example 2 except that trimethylamine is replaced with 2.24 parts of dimethyl sulfide. A latex (I-B) is obtained containing 0.237 milliequivalents of total charge per gram of polymer, of which 0.124 milliequivalents are present from the sulfonium groups bound to each gram of polymer in the latex.
Esimerkki IIExample II
Valmistetaan latekseja puolijatkuvalla menetelmällä seuraavan kuvauksen mukaisesti. Erilaisia koostumuksia valmistetaan lisättäväksi erillisinä virtoina.Latexes are prepared by the semi-continuous method as described below. Different compositions are prepared for addition in separate streams.
Aioitusvesiliuos 8,75 g 85,5 %:sta fosforihapon vesiliuosta 1000 g vettä riittävästi ammoniumhydroksidia yllä olevan liuoksen pH:n säätämiseksi arvoon 5,0 20 g (aktiivista) dodekyylibentsyylidimetyylisulfoniumkloridia riittävästi vettä 2000 g:an liuosta riittävästi ammoniumhydroksidia pH:n säätämiseksi arvoon 5,0. Jatkuva emulgaattorivirta 125 g (aktiivista) dodekyylibentsyylidimetyylisulfoniumkloridia riittävästi vettä.1000 g:an vesiliuosta, joka sisältää 125 g (aktiivista) dodekyylibentsyylidimetyylisulfoniumkloridia.Aqueous solution 8.75 g of an 85.5% aqueous solution of phosphoric acid 1000 g of water enough ammonium hydroxide to adjust the pH of the above solution to 5.0 20 g of (active) dodecylbenzyldimethylsulfonium chloride enough water 2000 g of solution enough to adjust the pH to 5 , 0. Continuous emulsifier stream 125 g of (active) dodecylbenzyldimethylsulfonium chloride in sufficient water. To 1000 g of an aqueous solution containing 125 g of (active) dodecylbenzyldimethylsulfonium chloride.
Jatkuva initiaattorivirta 500 g vesiliuosta, joka sisältää 27,5 g (aktiivista) t-butyyli-hydroperoksidiaContinuous initiator stream 500 g of an aqueous solution containing 27.5 g of (active) t-butyl hydroperoxide
Jatkuva pelkistysainevirta 500 g vesiliuosta, joka sisältää 14 g hydroksyyliamiinin hydrokloridiaContinuous stream of reducing agent 500 g of an aqueous solution containing 14 g of hydroxylamine hydrochloride
Ensimmäinen monomeeriliuos 1500 g butadieenia 1200 g styreeniä 300 g butyyliakrylaattia 3 g dodekaanitiolia (ketjunsiirtoaine).First monomer solution 1500 g butadiene 1200 g styrene 300 g butyl acrylate 3 g dodecanethiol (chain transfer agent).
17 621 0817,621 08
Toinen monomeeriliuos 250 g butyyliakrylaattia 50 g vinyylibentsyylikloridia 3 g dodekaanitioliaSecond monomer solution 250 g butyl acrylate 50 g vinylbenzyl chloride 3 g dodecanethiol
ProsessiProcess
Aloitusvesiliuos asetetaan 7,57 dm^:n P f audl ear-reaktoriin, joka on varustettu käpäläsekoittimella ja osittain täytetty reaktori huuhdotaan typellä neljä kertaa, minkä jälkeen lisätään 100 g ensimmäistä monomeeriliuosta, reaktorissa oleva paine nostetaan 240 kPa:han typellä ja lämpötila nostetaan 50°C:en. Jatkuva initiaattorivirta ja jatkuva pelkistysainevirta aloitetaan, molemmat nopeudella 10 g/h.The starting aqueous solution is placed in a 7.57 dm ^ P f audl ear reactor equipped with a paw stirrer and the partially filled reactor is purged four times with nitrogen, then 100 g of the first monomer solution are added, the pressure in the reactor is raised to 240 kPa with nitrogen and the temperature is raised to 50 ° C. A continuous initiator stream and a continuous reducing agent stream are initiated, both at a rate of 10 g / h.
Kun tätä lisäystä on kestänyt kolme tuntia sekoittaen (sekoittajan nopeudella 235 rpm), monomeeriliuosta ja jatkuvaa emulgaattorivirtaa pumpataan reaktoriin nopeuksilla 40 ja 110 g/h mainitussa järjestyksessä 19 tunnin ajan. Jatkuvaa initiaattorivirtaa, jatkuvaa pelkis-tysainevirtaa ja jatkuvaa emulgaattorivirtaa ylläpidetään samalla, kun toista monomeeriliuosta syötetään nopeudella 50 g/h 3 tunnin ajan. Jatkuvaa initiaattorivirtaa, jatkuvaa pelkistysainevirtaa, sekoitusta ja 50°C:n polymerointilämpötilan ylläpitämistä jatketaan vielä 45 minuuttia. Saadaan lateksi (C-2), jossa on 40,4 % kuiva-ainetta ja jonka hiukkaskoko on n. 112 nm.After this addition has taken place for three hours with stirring (at a stirrer speed of 235 rpm), the monomer solution and the continuous emulsifier stream are pumped into the reactor at 40 and 110 g / h, respectively, for 19 hours. A constant flow of initiator, a continuous stream of reducing agent and a continuous flow of emulsifier are maintained while the second monomer solution is fed at a rate of 50 g / h for 3 hours. Continuous initiator flow, continuous reducing agent flow, stirring and maintaining the polymerization temperature at 50 ° C are continued for another 45 minutes. A latex (C-2) with 40.4% dry matter and a particle size of about 112 nm is obtained.
Valmistetaan toinen lateksi kuten lateksin C-2 yhteydessä esitettiin paitsi, että ensimmäistä monomeeriliuosta lisätään 20 tuntia eikä 19 tuntia, toista monomeeriliuosta ei lisätä ja jatkuvan initiaattorivirran ja jatkuvan pelkistysainevirran lisäystä ja sekoituksen ja 50°C:n reaktiolämpötilan ylläpitämistä jatketaan neljä tuntia ensimmäisen monomeeriliuossyötön keskeyttämisen jälkeen. Saadaan lateksi C-3 (ei keksinnön esimerkki), jonka kuiva-ainepitoisuus on 39,2 % ja hiukkaskoko 111,5 nnii. Osaan lateksia sekoitetaan riittävästi dode yylibentsyylidimetyylisulfoniumkloridia niin, että lateksiin saadaan vielä 0,09 milliekvivalenttia sulfoniumionia grammaa kohti polymeeriä ja pH säädetään arvoon 7,6 (lateksi C-3A).Prepare a second latex as described for latex C-2 except that the first monomer solution is added for 20 hours instead of 19 hours, the second monomer solution is not added and the continuous initiator stream and continuous reducing agent stream and stirring and 50 ° C reaction temperature are continued for four hours after the first monomer solution feed. . A latex C-3 (not an example of the invention) with a dry matter content of 39.2% and a particle size of 111.5 nnii is obtained. A portion of the dodecylbenzyldimethylsulfonium chloride is sufficiently mixed with a portion of the latex to give an additional 0.09 milliequivalents of sulfonium ion per gram of polymer in the latex and the pH is adjusted to 7.6 (latex C-3A).
Osaan lateksia C-2 lisätään kevyesti sekoittaen dimetyyli-sulfidia määrä, jonka on laskettu muodostavan ylimäärän lateksissa olevaan aktiiviseen halogeeniin nähden. Saadun seoksen annetaan seistä huoneenlämpötilassa n. 16 tuntia. Lateksi (II-A) höyrytislataan tämän ie 62108 jälkeen ja sen havaitaan sisältävän 0,05 milliekvivalenttia sidottua sulfoniumkationia grammaa kohti polymeeriä. Osa lateksista II-A laimennetaan vedellä 10 %:in kuiva-ainepitoisuuteen ja pH säädetään arvoon 7,0. Pumppaustabiilisuuskokeessa havaitaan, että vain pieni määrä koaguloitumista todetaan ja hyvin vähän viskositeetin muutosta on tapahtunut, kun koe keskeytetään 21 päivän kuluttua. Kun vertailu-lateksille C-3A suoritetaan sama koe, siinä esiintyy voimakasta koaguloitumista 9 päivän kuluttua. Pumppauskoetta varten 3000 ml latek- o siä, jonka kuiva-ainepitoisuus on 10 %, asetetaan 3,79 dm : n säi-. liöön ja pumpataan Teel-keskipakouppopumpulla malli 9M1M3, joka toimii nopeudella 3000 rpm. Vettä lisätään aika ajoin haihtumalla menetetyn veden korvaamiseksi, so. saman tilavuuden ja väkevyyden säilyttämiseksi. Lateksia tarkkaillaan aika ajoin destabiloitumisen toteamiseksi. Koe keskeytetään senjälkeen, kun koagulcituminen on riittävän voimakasta tukkiakseen pumpun tai 21 päivän kuluttua riippuen siitä, kumpi tapahtuu ensin.To a portion of latex C-2 is added, with gentle stirring, dimethyl sulfide in an amount calculated to form an excess over the active halogen in the latex. The resulting mixture is allowed to stand at room temperature for about 16 hours. The latex (II-A) is steam distilled after this 62108 and is found to contain 0.05 milliequivalents of bound sulfonium cation per gram of polymer. A portion of latex II-A is diluted with water to a dry matter content of 10% and the pH is adjusted to 7.0. In the pump stability test, it is observed that only a small amount of coagulation is observed and very little change in viscosity has occurred when the test is stopped after 21 days. When the same test is performed on the control latex C-3A, it shows strong coagulation after 9 days. For the pumping test, 3000 ml of latex with a dry matter content of 10% are placed in a container of 3.79 dm. and pumped with a Teel centrifugal pump model 9M1M3 operating at 3000 rpm. Water is added from time to time to replace the water lost by evaporation, i. to maintain the same volume and concentration. Latex is monitored from time to time for destabilization. The test is stopped after coagulation is strong enough to block the pump or after 21 days, whichever occurs first.
Esimerkki IIIExample III
Valmistetaan kaksi lateksia taulukon I reseptin mukaisesti, jotka sisältävät vinyylibentsyylikloridin kopolymeereja, joilla on sama koostumus, mutta erilainen polymeroidun vinyylibentsyylikloridin sijoitus lateksipolymeerihiukkasissa.Two latexes are prepared according to the recipe of Table I, which contain copolymers of vinylbenzyl chloride having the same composition but a different arrangement of polymerized vinylbenzyl chloride in the latex polymer particles.
Taulukko I ReseptiTable I Recipe
Komponentti Lateksi C-4 Lateksi C-5 osaa_ _osaa _Component Latex C-4 Latex C-5 parts_ _parts _
Vettä 300 200Water 300 200
Dodekyy1ibensyy1idimetyy1isu1 foniumk1oridia (saippua) '1 1Dodecylbenzyldimethylphenium chloride (soap) '1 1
Atsobisisobutyronitriiliä (initiaattori) 2 - 2Azobisisobutyronitrile (initiator) 2 - 2
Styreeniä 43 43Styrene 43 43
Butadieenia 50 50 2-hydroksietyyliakrylaattia 2 2Butadiene 50 50 2-hydroxyethyl acrylate 2 2
Dodekaanitiolia (ketjunsiirtoaine) 0,1 0,1Dodecanethiol (chain transfer agent)
Vinyylibensyylikloridia 5 5 (a) (a) lisätty styreenin, butadieenin ja hyroksietyyliakrylaatin n. 90%:sen konversion kohdalla.Vinylbenzyl chloride 5 5 (a) (a) added at about 90% conversion of styrene, butadiene and hydroxyethyl acrylate.
19 3 6210819 3 62108
Lateksit valmistetaan 7,57 dm :n lasilla vuoratussa Pfaudler- kattilassa, joka on varustettu käpäläsekoittajalla. Vesi, saippua, ketjunsiirtoaine ja initiaattori panostetaan reaktoriin huoneenlämpötilassa, sekoitin käynnistetään, reaktori suljetaan ja systeemi huuhdotaan neljä kertaa typellä. Monomeerit (paitsi vinyylibentsyyli-kloridia lateksissa C-5) johdetaan reaktoriin ja reaktorin sisältö kuumennetaan 50°C:en ja pidetään tässä lämpötilassa 20 tuntia. Lämpötila nostetaan sitten 70°C:en ja reaktioon annetaan jatkua tässä lämpötilassa, kunnes reaktorin paine saavuttaa vakioarvon. Saatu lateksi C-4 jäähdytetään ja poistetaan reaktorista. Lateksin C-5 yhteydessä vinyylibentsyylikloridimonomeeri lisätään reaktoriin tässä vaiheessa ja sekoitusta 70°C:n lämpötilassa jatketaan 2 tuntia. Tuote (lateksi C-5) jäähdytetään sitten ja poistetaan reaktorista.Latexes are prepared in a 7.57 dm glass-lined Pfaudler boiler equipped with a paw mixer. Water, soap, chain transfer agent and initiator are charged to the reactor at room temperature, the stirrer is started, the reactor is closed and the system is purged four times with nitrogen. The monomers (except vinylbenzyl chloride in latex C-5) are introduced into the reactor and the contents of the reactor are heated to 50 ° C and maintained at this temperature for 20 hours. The temperature is then raised to 70 ° C and the reaction is allowed to proceed at this temperature until the reactor pressure reaches a constant value. The resulting latex C-4 is cooled and removed from the reactor. In the case of latex C-5, the vinylbenzyl chloride monomer is added to the reactor at this stage and stirring at 70 ° C is continued for 2 hours. The product (latex C-5) is then cooled and removed from the reactor.
Tuotteiden analyysit antavat seuraavat tulokset:The analyzes of the products give the following results:
Taulukko IITable II
Lateksi Kuiva-ainetta,% Hiukkaskoko,nm Konversio, % C-4 22,7 132 90,8 C-5 30,5 134 95,5Latex Dry matter,% Particle size, nm Conversion,% C-4 22.7 132 90.8 C-5 30.5 134 95.5
Kumpaankin lateksiin lisätään 2 prosenttia (polymeerin kuiva-aineesta laskettuna) dodekyylibentsyylidimetyylisulfoniumkloridia, minkä jälkeen molemmat lateksit laimennetaan vedellä 20 %;n kuiva-ainepitoisuuteen .Dodecylbenzyldimethylsulfonium chloride (based on the dry matter of the polymer) is added to each latex, after which both latexes are diluted with water to a dry matter content of 20%.
Toiseen puoleen laimennetusta lateksista C-5 lisätään 4 moolia nukleofiilistä yhdistettä, dimetyylisulfidia jokaista lateksissa olevan polymeroidun vinyylibentsyylikloridin moolia kohti. Tästä seuraa-van reaktion annetaan jatkua 30°C:ssa taulukossa III:11a esitetty aika lateksin III-A tuottamiseksi. Toista puolta lateksista C-5 käsitellään samalla tavoin paitsi, että dimetyylisulfidi korvataan samalla moolisuhteella eri nukleofiiliä, trimetyyliamiinia,lateksin III-B tuottamiseksi. Toista puolta lateksista C-4 käsitellään kuten lateksin III-A yhteydessä esitettiin, vertailukelpoisen lateksin C-4 A tuottamiseksi. Toista puolta lateksista C-4 käsitellään samalla tavoin kuin lateksin III-B yhteydessä esitettiin vertailukelpoisten lateksin C-4 B tuottamiseksi. Bentsyylikloridiryhmän konversio bentsyyli-oniumioniksi todetaan titraamalla kloridi-ioni hopeanitraattiliuoksel- · la.,· · -To one half of the diluted latex C-5 is added 4 moles of the nucleophilic compound, dimethyl sulfide, for each mole of polymerized vinylbenzyl chloride in the latex. The subsequent reaction is allowed to proceed at 30 ° C for the time shown in Table III to produce latex III-A. The other half of latex C-5 is treated in the same manner except that dimethyl sulfide is replaced by the same molar ratio of a different nucleophile, trimethylamine, to produce latex III-B. The other half of the latex C-4 is treated as described for latex III-A to produce a comparable latex C-4 A. The other half of latex C-4 is treated in the same manner as described for latex III-B to produce comparable latex C-4B. The conversion of the benzyl chloride group to the benzyl onium ion is determined by titration of the chloride ion with a solution of silver nitrate.
Tulokset esitetään taulukossa III.The results are shown in Table III.
2020
Taulukko IIITable III
62108 .a) Reaktioaika, Sidottu varaus, milliekviv. /g62108 .a) Reaction time, Bound charge, milliekviv. / g
Lateksi Nukleofi3J.i ^ polymeeriä III-A DMS 120 0.22 III-B TMA 120 0.24 C-4A DMS 912 0.07 C-4B TMA 216 0.21 a) DMS * dimetyylisulfidi TMA *· trimetyyliamiini Nämä tulokset osoittavat, että vertailukelpoinen lateksi C-4, jossa oli suhteellisen tasainen kopolymeroidun vinyylibentsyyliklo-ridin jakautuma, konvertoitui hitaammin ja vähäisemmässä määrin kuin tietyn rakenteisista hiukkasista koostuva lateksi, so. lateksi c-5.Latex Nucleophile 3J.i ^ polymer III-A DMS 120 0.22 III-B TMA 120 0.24 C-4A DMS 912 0.07 C-4B TMA 216 0.21 a) DMS * dimethyl sulfide TMA * · trimethylamine These results show that a comparable latex C-4, with a relatively uniform distribution of copolymerized vinylbenzyl chloride was converted more slowly and to a lesser extent than a latex of a certain number of structural particles, i. latex c-5.
Esimerkit IV-XIExamples IV-XI
Valmistetaan sarja latekseja samalla tavoin kuin lateksi C-5, joilla on .seuraava koostumus:Prepare a series of latexes in the same way as latex C-5 with the following composition:
Prosenttia Monomeeri 4 8-X Styreeni 50 Butadieeni 2 2-hydroksietyyliakrylaatti X VinyylibentsyylikloridiPercent Monomer 4 8-X Styrene 50 Butadiene 2 2-hydroxyethyl acrylate X Vinylbenzyl chloride
Saatuihin tuotteisiin, joissa X on 2,5 tai 5,0,sekoitetaan riittävästi lisää dodesyylibentsyylidimetyylisulfoniumkloridia 2 paino-%:n kokonaisväkevyyden aikaansaamiseksi laskettuna lateksissa olevasta polymeeristä. Jokainen lateksi laimennetaan vedellä 20 %:in kuiva-ainepitoisuuteen. Osien jokaisesta laimennetusta lateksista annetaan sitten reagoida nukleofiilin kanssa esimerkissä III kuvatulla menettelyllä taulukossa IV esitetty aika tuotteiden IV-XI saamiseksi. Konversio oniumioniksi todetaan titraamalla reaktiossa vapautunut kloridi-ioni ja tuotteet tyhjöstripataan ennen arvostelua. Lateksi-tuotteiden stabiilisuus arvostellaan yllä kuvatulla hieromiskokeella. Tulokset esitetään taulukossa IV.The resulting products in which X is 2.5 or 5.0 are sufficiently mixed with more dodecylbenzyldimethylsulfonium chloride to give a total concentration of 2% by weight, based on the polymer in the latex. Each latex is diluted with water to a dry matter content of 20%. Portions of each diluted latex are then reacted with the nucleophile by the procedure described in Example III for the time shown in Table IV to obtain products IV-XI. The conversion to onium ion is determined by titration of the chloride ion released in the reaction and the products are vacuum stripped before evaluation. The stability of latex products is evaluated by the rubbing test described above. The results are shown in Table IV.
21 62108 1 C G CU en ·Η :π3 "1 :i h cn o co o ΟΟ Ο21 62108 1 C G CU en · Η: π3 "1: i h cn o co o ΟΟ Ο
Λ 3 V rH <Ν CSr-4CN<NlOCMΛ 3 V rH <Ν CSr-4CN <NlOCM
π3 Έ V Λ Λ V Λ Λ Λ CO S Η Γ-( υο _π3 Έ V Λ Λ V Λ Λ Λ CO S Η Γ- (υο _
'Η - CT» U*> U0 <Λ tö COP^O'Η - CT »U *> U0 <Λ tö COP ^ O
- e * Ο ιΗ O O <Ν <Ν ο Η Π (Λ.ί, .... ....- e * Ο ιΗ O O <Ν <Ν ο Η Π (Λ.ί, .... ....
Γ>3> 0 0 0 0 0 00 0 0 © 0 5).*' χ) ή α>Γ> 3> 0 0 0 0 0 00 0 0 © 0 5). * 'Χ) ή α>
•H fQ »H• H fQ »H
CO > rH · 3 S oo o oo <tr o fN r^· Γ, i ^ uo r- en | r—ir^r~<7>CO> rH · 3 S oo o oo <tr o fN r ^ · Γ, i ^ uo r- en | r r ~ ir ^ <7>
5 ,C M iH rH H f*> H H H5, C M iH rH H f *> H H H
> S> S
M CCM CC
OO
MM
XX
GG
3 5) ' 55 * § . .«« g3 5) '55 * §. . «« G
'O d O 'd d O *H'O d O' d d O * H
H ·Η M ·Η ·Η ·Η ·Η X) 0η ·Η +-> <Η -d -Η ν ,Η .Η 6 ·Η dB Ρ d Γ •H C 3 ft rH C P ft •rjH · Η M · Η · Η · Η · Η X) 0η · Η + -> <Η -d -Η ν, Η .Η 6 · Η dB Ρ d Γ • H C 3 ft rH C P ft • rj
H ft W *H S ft W ··“{ , >> h OH ft W * H S ft W ·· “{, >> h O
*H ft *H r—I Ή ρί ft 4W r-1 4rJ p*> &) <—I* H ft * H r — I Ή ρί ft 4W r-1 4rJ p *> &) <—I
ώ 'i & .5 if *a i £ .5 if b m s Ί B f I 1 i B= f I § is ^ *h d k a) *rH -Jj fj tu cm'.ώ 'i & .5 if * a i £ .5 if b m s Ί B f I 1 i B = f I § is ^ * h d k a) * rH -Jj fj tu cm'.
2 <U d P O. P 0) Ό P (¾ P :0+j2 <U d P O. P 0) Ό P (¾ P: 0 + j
CC C CUCC C CU
‘H .£)‘H. £)
W <HW <H
* Ή 01 >> oi ιηιη»Λΐη»ηοοοοο ado.......... r-.5 > ΓΊ(ΝίΝ<Ν(ΝΐηΐΛΐηΐηΐΛ .{g £ ’e d il* Ή 01 >> oi ιηιη »Λΐη» ηοοοοο ado .......... r-.5> ΓΊ (ΝίΝ <Ν (ΝΐηΐΛΐηΐηΐΛ. {G £ ’e d il
PP
o •h aa •r-l CU >o • h aa • r-l CU>
? H? B
mn vo K r- H * <ö E·· i > hm i H X ^ hmn vo K r- H * <ö E ·· i> hm i H X ^ h
•H 2 CJH>>>C)t>HXX• H 2 CJH >>> C) t> HXX
ϊ53 * * 22 6 2 1 08 Näytteet, joita on esitetty luvulla ^1, koaguloituvat välittömästi, kun lateksitippaa kosketetaan sormella. Esimerkkejä, joita on esitetty luvulla >20, voidaan hangata kuiviin koaguloitumatta.ϊ53 * * 22 6 2 1 08 Samples shown as ^ 1 coagulate immediately when a drop of latex is touched with a finger. Examples shown at> 20 can be rubbed dry without coagulation.
Latekseja levitetään vierekkäisiksi koeläiskiksi samalle standardi punapuu-ulkolaudoituksen palaselle. Koelevyä kuivataan sitten peräkkäin ilmalla 65 tuntia, upotetaan ionivaihdetun veden hauteeseen ja tarkastellaan päällysteiden käyttäytymisen suhteen. Tämän keksinnön kationisten lateksien kanssa tapahtuvaa vertailua varten erittäin stabiilia anionista lateksia, joka sisältää styreenin, buta-dieenin, hydroksietyyliakrylaatin ja itakonihapon kopolymeeria, käytetään päällystykseen ja testataan samalla tavoin (vertailuesimerkki C-8).Latexes are applied as adjacent test specimens to the same piece of standard redwood cladding. The test plate is then successively air-dried for 65 hours, immersed in a bath of deionized water, and examined for the behavior of the coatings. For comparison with the cationic latexes of this invention, a highly stable anionic latex containing a copolymer of styrene, butadiene, hydroxyethyl acrylate and itaconic acid is used for coating and tested in the same manner (Comparative Example C-8).
Anioninen lateksi (C-8) alkaa olla absorpoitunut puuhun välittömästi levityksen jälkeen (huono leviävyys). Kationiset lateksit IV-XI jäävät pinnalle eivätkä osoita pyrkimystä absorboitumiseen (erinomainen leviävyys). Kuivumisen jälkeen anioninen lateksi tuottaa päällysteen, jolla on himmeä ulkonäkö. Kationiset lateksit IV-XI saavat aikaan kirkkaita, kiiltäviä päällysteitä, jotka tarttuvat voimakkaasti punapuun pinnalle. Koetulokset on koottu taulukkoon V.The anionic latex (C-8) begins to be absorbed into the wood immediately after application (poor spreadability). Cationic latexes IV-XI remain on the surface and do not show a tendency for absorption (excellent spreadability). After drying, the anionic latex produces a coating with a matte appearance. Cationic latexes IV-XI provide clear, glossy coatings that adhere strongly to the surface of redwood. The test results are summarized in Table V.
\ 23 6 2 1 08 td td\ 23 6 2 1 08 td td
-H -P-H -P
en en 1 % _ td _ tden en 1% _ td _ td
P +-> 3 -μ 3 -HP + -> 3 -μ 3 -H
C e -H en +->50 3 <u en 3 en 3 « s s 1 s * ΐ ? s ‘ϋ “ “ 11 g ||i g *·' ad ad C tu p 3 3 3 3:ηΐ:^ω>ιηω>ω e 0)0)3 -Hra 3 ·Η 3 3 ρ- ·Η·Ηωο)ΡΗ tn V n 0) OJ I—f i—f ^ 3 3C e -H en + -> 50 3 <u en 3 en 3 «s s 1 s * ΐ? s 'ϋ ““ 11 g || ig * ·' ad ad C tu p 3 3 3 3: ηΐ: ^ ω> ιηω> ω e 0) 0) 3 -Hra 3 · Η 3 3 ρ- · Η · Ηωο ) ΡΗ tn V n 0) OJ I — fi — f ^ 3 3
:3 -H P: 3 -H P
n . tn tn .n. tn tn.
3 33^3 il 33 33 ^ 3 il 3
> :0 tn p 4-> P -H P P>: 0 tn p 4-> P -H P P
O 313 S 9 S 9 S JO 313 S 9 S 9 S J
^ O O "3 3 3 "3 P 3 3 P^ O O "3 3 3" 3 P 3 3 P
•5 ä α, ·η x ,5 en ,5 3 en Ä 3• 5 ä α, · η x, 5 en, 5 3 en Ä 3
3 H D -H Ή H PJ C H C3 H D -H Ή H PJ C H C
rl 3 C ro 3 :3 3 3 «d 3 3 3 3 > > :3 > tn :3>tnrl 3 C ro 3: 3 3 3 «d 3 3 3 3>>: 3> tn: 3> tn
ai P en ·η en 'Hai P en · η en 'H
l_i ·Η Ή ·Η ·Η 3 ίΗ ·Η 3l_i · Η Ή · Η · Η 3 ίΗ · Η 3
^ r-ι 0)Q)rHQ)C: ιΗ 3 A^ r-ι 0) Q) rHQ) C: ιΗ 3 A
. 3333¾ 333 Γ] ρ p Ρ Ρ tn Ρ Ρ en. 3333¾ 333 Γ] ρ p Ρ Ρ tn Ρ Ρ en
In en en en tn en en :3 e 3 33 3 33 33 3 sf s 1111 i-ι 11 ja H jj ,$ td 3 3 3 I § 3 3^(η HÖH > > > >.§6 > > J -ä § 3 :(5, , ·Η -H ·Η ·Η o 3 ·Η ·Η Q 3In en en en tn en en: 3 e 3 33 3 33 33 3 sf s 1111 i-ι 11 and H jj, $ td 3 3 3 I § 3 3 ^ (η HÖH>>>> .§6>> J -ä § 3: (5,, · Η -H · Η · Η o 3 · Η · Η Q 3
3 [ 3 0) 0) 3 > 6 3 3 > P3 [3 0) 0) 3> 6 3 3> P
rd :rd :fd :rd Jrd :rd :fTJrd: rd: fd: rd Jrd: rd: fTJ
C/) :rö :a3 :rd :rd :rd :ro :rö :rd C p -M -M *H *P -M +J +J dj Q.) -P rH pH r-i rH r*H rH pH 5 C Q ·Η ·Η ·Η ·Η ·Η ·Η ·Η e 5 Cl» ·Η ·Η *Η »H ·Η *Η ·Η ·Η fl 5] >ί ^ ^ ^ ^ Μ Μ ,ΖC /): rö: a3: rd: rd: rd: ro: rö: rd C p -M -M * H * P -M + J + J dj Q.) -P rH pH ri rH r * H rH pH 5 CQ · Η · Η · Η · Η · Η · Η · Η e 5 Cl »· Η · Η * Η» H · Η * Η · Η · Η fl 5]> ί ^ ^ ^ ^ Μ Μ, Ζ
δ S δ § S δ Sδ S δ § S δ S
I .5 I .3 .g .3 I .3 :3 ^Οθ0§ oio V -S .s -¾ ·5 ·δ ·5 .3 § (Uppppp k k Ρ •H 0) <1) 0) <L) D a) 0) Ä . ·Η ω 3 pn οο 3 > M M M X Hl 2t 62108I .5 I .3 .g .3 I .3: 3 ^ Οθ0§ oio V -S .s -¾ · 5 · δ · 5 .3 § (Uppppp kk Ρ • H 0) <1) 0) <L ) D a) 0) Ä. · Ω ω 3 pn οο 3> M M M X Hl 2t 62108
Voidaan havaita, että lukuunottamatta lateksia IX, kaikilla testatuilla kationisilla latekseilla on erinomainen vedenkestokyky kuivauksen jälkeen verrattuna styreeni/butadieenikopolymeeriryhmän stabiiliin anioniseen lateksiin.It can be seen that, with the exception of latex IX, all cationic latices tested have excellent water resistance after drying compared to the stable anionic latex of the styrene / butadiene copolymer group.
Esimerkit XII-XIXExamples XII-XIX
Valmistetaan edeltäjälateksi panosemulsiopolymerointireakto-rissa käyttäen 2 % atsobis-isobutyronitriiliä initiaattorina, 1 % dodekyylibentsyylidimetyylisulfoniumkloridia pinta-aktiivisena aineena ja 0,1 osaa dodekaanitiolia ja 0,1 osaa 2,6-di-t-butyyli-p-kreso-lia ketjun siirtoaineina jokaista 100 osaa kohti monomeereja. Initi-aattori, pinta-aktiivinen aine, ketjunsiirtoaineet ja 233 osaa vedestä panostetaan reaktoriin. Kaksi osaa 2-hydroksietyyliakrylaattia ja 1,33 osaa styreeniä lisätään ja reaktori huuhdellaan typellä. Riittävästi lisää styreeniä sen kokonaismäärän saamiseksi 30 osaan ja 63 osaa butadieenia lisätään, lämpötila nostetaan 50°C:en ja pidetään siinä H tunnin ajan, minkä jälkeen se nostetaan 70°C:en ja pidetään siinä, kunnes paineen alenemisnopeus tasoittuu, so. n. 7 tuntia. Tämän jälkeen lisätään 5 osaa vinyylibentsyylikloridia ja lämpötilaa pidetään 70°C:ssa vielä kaksi tuntia. Reaktorin sisältöä sekoitetaan koko reaktiojakson ajan. Sen jälkeen kun reaktori on avattu ulkoilmaan ja reaktioseos jäähdytetty, tuotteen havaitaan olevan nestemäinen lateksi (C-9), jonka kuiva-ainepitoisuus on 27,7 %, hiukkaskoko 125 nm. ja pH 3,7. Lateksi on epästabiili liekkausvoimille (alle 1 hankaus).A precursor latex is prepared in a batch emulsion polymerization reactor using 2% azobis-isobutyronitrile as initiator, 1% dodecylbenzyldimethylsulfonium chloride as surfactant and 0.1 part dodecanethiol and 0.1 part 2,6-di-t-butyl-1-ketun-1-kreso part towards monomers. The initiator, surfactant, chain transfer agents and 233 parts of water are charged to the reactor. Two parts of 2-hydroxyethyl acrylate and 1.33 parts of styrene are added and the reactor is purged with nitrogen. Sufficient additional styrene is added to give a total of 30 parts and 63 parts of butadiene are added, the temperature is raised to 50 ° C and maintained there for H hours, then it is raised to 70 ° C and maintained there until the rate of pressure drop equalizes, i. about 7 hours. 5 parts of vinylbenzyl chloride are then added and the temperature is maintained at 70 ° C for a further two hours. The contents of the reactor are stirred throughout the reaction cycle. After the reactor is opened to the outside air and the reaction mixture is cooled, the product is found to be a liquid latex (C-9) with a dry matter content of 27.7%, particle size 125 nm. and pH 3.7. Latex is unstable to flame forces (less than 1 abrasion).
Eri nukleofiilejä, joita esitetään taulukossa VI, sekoitetaan erillisiin lateksin C-9 osiin ja niiden annetaan reagoida taulukossa ilmoitetussa lämpötilassa ja siinä ilmoitetun ajan. Reaktioaika valitaan suurinpiirtein sen aikamäärän mukaan, joka tarvitaan aikaansaamaan tuotteet, jotka ovat erittäin hankaustabiileja, so. stabiileja enemmän kuin 20 hankauksen ajan. Esimerkin XII ja esimerkin XVII osalta reaktio suoritetaan lämpötilassa, joka vaihtelee välillä 2 5-50°C. Reaktion jälkeen saadut lateksit stripataan tyhjössä ja suodatetaan .The various nucleophiles shown in Table VI are mixed with separate portions of latex C-9 and allowed to react at the temperature and time indicated in the table. The reaction time is chosen approximately according to the amount of time required to obtain the products which are highly abrasion stable, i. stable for more than 20 abrasions. For Example XII and Example XVII, the reaction is carried out at a temperature ranging from 2 to 50 ° C. The latexes obtained after the reaction are stripped in vacuo and filtered.
-Λ „ 25 62108 _ (tf * d-Λ „25 62108 _ (tf * d
en <Uen <U
M -SM -S
<D · ^ ^ σ'ιοοσιθΊΐτ>Γθ<Ν'3' .<D · ^ ^ σ'ιοοσιθΊΐτ> Γθ <Ν'3 '.
•P ‘ζ 'p ^j· σ> 'a· o n m m r- 1“ lr| y dl rHOmrHrHiHrHrH y C <U Qi......· * .2 0 -H S OOOOOOOO ·£• P ‘ζ’ p ^ j · σ> 'a · o n m m r- 1 “lr | y dl rHOmrHrHiHrHrH y C <U Qi ...... · * .2 0 -H S OOOOOOOO · £
•M »—I rH *H• M »—I rH * H
«a s n3 ( .«A s n3 (.
ΰ « -Sΰ «-S
-¾ [5 in in m cu-¾ [5 in m cu
m r- · · · Om r- · · · O
TT (N (N n <N Η Η -HTT (N (N n <N Η Η -H
te ωte ω
1 i—I *H1 i — I * H
O *H (0 ΐ :¾ O O g v X, in in oO * H (0 ΐ: ¾ O O g v X, in in o
iBgo^oin.oov^oo CiBgo ^ oin.oov ^ oo C
qjtoo inmcMinmininm <ti «rH (V, <N > fd m ' -μ bO 03qjtoo inmcMinmininm <ti «rH (V, <N> fd m '-μ bO 03
ο "Ί .¾ ,rHο "Ί .¾, rH
III IIII I
Σ Λ) ·Η p : Ό VO CO 10 10 VO VO lO <u 3 C h >, ro ro m m ro n n co ,-h μ IfQ ι—I rH ••••t·*· H gj-d Q OOOOOOOO > rtΣ Λ) · Η p: Ό VO CO 10 10 VO VO lO <u 3 C h>, ro ro mm ro nn co, -h μ IfQ ι — I rH •••• t · * · H gj-d Q OOOOOOOO> rt
G · Ή -HG · Ή -H
> Sh ^ QJ CU 1) •H e> Sh ^ QJ CU 1) • H e
rHrH
rH rH •H OrH rH • H O
td e o.td e o.
G 3 CO ·Η q *rH ·Η *H ‘H O +-* ,9 3 O ίμ ‘Ö ·5 " ^ £ «H 8 M -S -d ° 8 •M rH n3 O g ^ •H H 3 -M <ij g a3 :oj •Tl .w ^ -H 8 3 S id £ s s -I § i S 3 I § f 3 ! rH Ή H SU' j^> O S *H £4G 3 CO · Η q * rH · Η * H 'HO + - *, 9 3 O ίμ' Ö · 5 "^ £« H 8 M -S -d ° 8 • M rH n3 O g ^ • HH 3 - M <ij g a3: oj • Tl .w ^ -H 8 3 S id £ ss -I § i S 3 I § f 3! RH Ή H SU 'j ^> OS * H £ 4
Ά h .2 t> -a & ‘d £ *2 w MΆ h .2 t> -a & ‘d £ * 2 w M
gaTE-iE-iQM+MtHp ^gaTE-iE-iQM + MtHp ^
^ H^ H
«o H H H«O H H H
.S 2 · H H > H H H X.S 2 · H H> H H H X
az;sB3SSgSSaz; sB3SSgSS
26 6210826 62108
Suodatettujen tuotteiden pH säädetään halutulle alueelle seosten aikaansaamiseksi, joita käytetään alumiinikoelevyjen päällystämiseen (Parker 3003 - H 14, 4 in x 6 in x 0,025 in (10,16 cm x 15,24 cm x 0,06 cm). Nämä seokset esitetään taulukossa VII.The pH of the filtered products is adjusted to the desired range to provide mixtures used to coat aluminum test plates (Parker 3003 - H 14, 4 in x 6 in x 0.025 in (10.16 cm x 15.24 cm x 0.06 cm). These mixtures are shown in Table VII .
Taulukko VIITable VII
Esimerkki N:o Kuiva-aine-% EHExample No. Dry matter% EH
XII 41.3 8.9 XIII 41.4 8.5 XIV 31.5 7.4 XV 43.2 9.0 XVI 38.1 9.0 XVII 38.9 8.4 XVIII 40.1 11.9 XIX 39.6 11.9XII 41.3 8.9 XIII 41.4 8.5 XIV 31.5 7.4 XV 43.2 9.0 XVI 38.1 9.0 XVII 38.9 8.4 XVIII 40.1 11.9 XIX 39.6 11.9
Kaksi päällystettyä levyä jokaista esimerkkiä kohti kuiva-taan 175°C:ssa olevassa uunissa, toista levyä 5 minuuttia ja toista 30 minuuttia. Kuivatut levyt upotetaan sitten 70°C:ssa olevaan veteen kahdeksi tunniksi ja ulkonäkö merkitään muistiin ennen ja jälkeen vesikäsittelyn. Tulokset esitetään taulukossa VIII.Two coated plates for each example are dried in an oven at 175 ° C, one plate for 5 minutes and the other for 30 minutes. The dried plates are then immersed in water at 70 ° C for two hours and the appearance is recorded before and after the water treatment. The results are shown in Table VIII.
27 621 0827,621 08
Taulukko VIIITable VIII
Esimerkki Vesiliotus3^ _Kovetusolosuhteet ^___ N:0 5 minuutin kuivaus 30 min. kuivaus ulkonäkö ulkonäkö ·. I . ♦" ----- _______- XII Ennen Tumman keltainen Tumman keltainen Jälkeen Samentunut Ei vaikutusta XIII Ennen Kirkas Kirkas Jälkeen Kirkas Kirkas XIV Ennen Lievästi kelt. Tumman keltainen Jälkeen Kirkas Tumman keltainen XV Ennen Kirkas Kirkas Jälkeen Kirkas Kirkas XVI Ennen Kirkas Kirkas Jälkeen Kirkas Kirkas XVII Ennen Keltainen Lievästi keltainen Jälkeen Samentunut Muuttumaton XVIII Ennen Keltainen Tumman keltainen Jälkeen Samentunut Muuttumaton XIX Ennen Keltainen Tumman keltainen Jälkeen Samentunut Muuttumaton a =' Levy upotettu 70°C:iseen vesihauteeseen 2 tunniksi b = 175°C:ssa oleva ilmauuni.Example Water soaking3 ^ _Curing conditions ^ ___ N: 0 Drying for 5 minutes 30 min. drying appearance appearance. I. ♦ "----- _______- XII Before Dark Yellow Dark Yellow After Blurred No Effect XIII Before Bright Clear After Bright Clear XIV Before Slightly Yellow Dark Yellow After Bright Dark Yellow XV Before Bright Bright After Bright Bright XVI Before Bright Bright After Bright Clear XVII Before Yellow Slightly yellow After Faded Unchanged XVIII Before Yellow Dark Yellow After Faded Unchanged XIX Before Yellow Dark Yellow After Faded Unchanged a = 'Plate immersed in a 70 ° C water bath for 2 hours at b = 175 ° C.
Lisäksi havaitaan, että päällysteiden tartunta on hyvä kaikilla kuivatuilla levyillä esimerkeissä XII-XIX ennen kuumavesikäsit-telyä määritettynä levittämällä niille pala paineherkkää teippiä (Scotch-teippi) ja vetämällä sitten teippi nopeasti pois. Vesikäsit-telyn jälkeen tartunta testataan samalla tavoin senjälkeen, kun liika vesi on puhallettu levyiltä ja niitä on kuivattu ilmassa huoneenlämpötilassa 30 minuuttia. Tässä kokeessa mikään päällyste ei irronnut mistään levystä.In addition, it is found that the adhesion of the coatings is good on all dried sheets in Examples XII-XIX before the hot water treatment as determined by applying a piece of pressure-sensitive tape (Scotch tape) and then rapidly pulling the tape off. After the water treatment, the adhesion is tested in the same way after excess water has been blown off the plates and dried in air at room temperature for 30 minutes. In this experiment, no coating came off any plate.
Esimerkit XX-XXIIExamples XX-XXII
Valmistetaan lateksi panosvalmistuksena emulsiopolymeroinnil-la antamalla 40 osan styreeniä ja 55 osan butyyliakrylaattia reagoida 300 osassa vettä käyttäen 0,2 dodekaanitiolia, 2 osaa atsobisisobuty-ronitriiliä ja 5 osaa dodekyylibentsyylidimetyylisulfoniumkloridia sekoittaen 17 tuntia 50°C:ssa ja yhden tunnin 70°C:ssa n. 90 %:n monomeerikonversion aikaansaamiseksi, minkä jälkeen 5 osaa 2-bromi-etyylimetakrylaattia lisätään ja samoja reaktio-olosuhteita ylläpidetään vielä 2 tuntia. Kun reaktori on avattu ulkoilmaan ja jäähdytetty, 28 621 08 tuotteen havaitaan olevan nestemäinen lateksi (C-10), jonka kuiva-ainepitoisuus on 25,7 % ja hiukkaskoko 107 nm. Lateksilla on huono leikkausrasitusstabiilisuus (alle 1 hankaus).A latex is prepared as a batch preparation by emulsion polymerization by reacting 40 parts of styrene and 55 parts of butyl acrylate in 300 parts of water using 0.2 dodecanethiol, 2 parts of azobisisobutyronitrile and 5 parts of dodecylbenzyldimethylsulfonium chloride with stirring for 17 hours at 50 ° C and one hour at 50 ° C. To achieve 90% monomer conversion, then 5 parts of 2-bromoethyl methacrylate are added and the same reaction conditions are maintained for another 2 hours. When the reactor is opened to the outside air and cooled, the product 28 621 08 is found to be a liquid latex (C-10) with a dry matter content of 25.7% and a particle size of 107 nm. Latex has poor shear stress stability (less than 1 abrasion).
Taulukossa IX esitettyjä nukleofiilejä sekoitetaan eri osiin lateksia C-10 ja saatujen seosten annetaan seistä 25°C:ssa, kunnes reaktiot ovat edenneet ainakin siihen asti, että lateksituotteet ovat hankausstabiileja.The nucleophiles shown in Table IX are mixed with various parts of latex C-10 and the resulting mixtures are allowed to stand at 25 ° C until the reactions have proceeded at least until the latex products are abrasion stable.
Taulukko IXTable IX
Nukleofiili ,Nucleophile,
Esimerkki Laji Määnäa Aika VarausDExample Species Time Time ReservationD
päiviä Kokonais Sidottu XX dimetyylisulfidi 0,52 17 0,16 0,06 XXI trimetyyliamiini 0,52 10 0,22 0,10 XXII tetrametyylitiourea 0,29 4 0,27 0,15 a. milliekviv./g laskettuna lähtölateksissa olevasta polymeeristä b. milliekviv./g laskettuna lähtölateksissa olevasta polymeeristädays Total Bound XX dimethyl sulfide 0.52 17 0.16 0.06 XXI trimethylamine 0.52 10 0.22 0.10 XXII tetramethylthiourea 0.29 4 0.27 0.15 a. milliequivalents / g calculated on the polymer in the starting latex b milliequivalents / g based on the polymer in the starting latex
Esimerkki XXIIIExample XXIII
126 g osaan lateksia XX, joka sisältää 31,1 % kuiva-ainetta ja jossa on kaikkiaan 0,16 milliekvivalenttia sulfoniumryhmiä grammaa kohti polymeeriä, josta 0,06 milliekvivalenttia on kemiallisesti sidottu hiukkasten pinnalle tai lähelle sitä, sekoitetaan ylimäärin suhteessa 7:1 vetyperoksidia (4,97 g 30 %:sta liuosta) ja saatua seosta sekoitetaan suljetussa reaktorissa 35°C:ssa 22 tuntia. Huomattava osa sulfoniumryhmistä hapettuu eulfoksoniumryhmiksi. Kolloidisen stabii-lisuuden menetystä ei tapahdu ja tuotteella on huomattavasti vähemmän hajua kuin lateksilla XX.126 g of latex XX, containing 31.1% of dry matter and containing a total of 0.16 milliequivalents of sulphonium groups per gram of polymer, of which 0.06 milliequivalents are chemically bound to or near the surface of the particles, are mixed with an excess of 7: 1 hydrogen peroxide ( 4.97 g of a 30% solution) and the resulting mixture is stirred in a closed reactor at 35 ° C for 22 hours. A significant proportion of sulfonium groups are oxidized to eulfoxonium groups. There is no loss of colloidal stability and the product has significantly less odor than latex XX.
Esimerkit XXIV-XXVIExamples XXIV-XXVI
Valmistetaan lateksi emulsiopolymeroinnilla antamalla 40 osan styreeniä ja 55 osan butyyliakrylaattia reagoida 300 osassa vettä käyttäen 0,2 osaa dodekaanitiolia, 2 osaa atsobisisobutyronitriiliä ja 4 osaa dodekyylibentsyylidimetyylisulfoniumkloridia sekoittaen 18 tuntia 50°C:ssa ja 2 tuntia 70°C:ssa n. 90 %:n monomeerikonversion aikaansaamiseksi, minkä jälkeen lisätään 5 osaa 2-kloorimetyylibuta-dieenia ja samoja reaktio-olosuhteita ylläpidetään vielä 2 tuntia.A latex is prepared by emulsion polymerization by reacting 40 parts of styrene and 55 parts of butyl acrylate in 300 parts of water using 0.2 parts of dodecanethiol, 2 parts of azobisisobutyronitrile and 4 parts of dodecylbenzyldimethylsulfonium chloride with stirring for 18 hours at 50 ° C and 2 hours at 90 ° C. to achieve monomer conversion, after which 5 parts of 2-chloromethylbutadiene are added and the same reaction conditions are maintained for a further 2 hours.
29 6210829 62108
Kun reaktori on avattu ulkoilmaan ja jäähdytetty, tuotteen havaitaan olevan nestemäinen lateksi (C-ll), jonka kuiva-ainepitoisuus on 24,3 % ja hiukkaskoko 145tm. Lateksilla on huono leikkausrasitusstabiili-suus, so. alle 1 hankaus.When the reactor is opened to the outside air and cooled, the product is found to be a liquid latex (C-11) with a dry matter content of 24.3% and a particle size of 145 .mu.m. Latex has poor shear stability, i.e. less than 1 rub.
Taulukossa X esitettyjä nukleofiilejä sekoitetaan eri osiin lateksia C-ll ja saatujen seosten annetaan seistä 35°C:ssa vähintään siihen saakka, kunnes reaktiot ovat edenneet riittävästi, jotta tuotteet ovat erittäin hankausstabiileja (yli 20 hankausta).The nucleophiles shown in Table X are mixed with different parts of latex C-11 and the resulting mixtures are allowed to stand at 35 ° C at least until the reactions have progressed sufficiently to make the products very abrasion stable (more than 20 abrasions).
Taulukko IXTable IX
Nukleofiili · Reaktio- KNucleophile · Reaction- K
Esimerkki aika Varaus_ N:o_ Laj i määräd päiviä kokonais sidottu XXIV Tiofaani 0,80 4 0,402 0,265 XXV Trimetyyliamiini 0,50 4 0,342 0,205 XXVI Tetrametyyli- 0,50 4 0,535 0,398 tiourea a milliekviv./g laskettuna lähtölateksissa olevasta polymeeristä b milliekviv./g laskettuna tuotelateksissa olevasta polymeeristäExample time Charge_No_ Species number of days total bound XXIV Thiophane 0.80 4 0.402 0.265 XXV Trimethylamine 0.50 4 0.342 0.205 XXVI Tetramethyl-0.50 4 0.535 0.398 thiourea a milliequiv./g calculated from polymer b in the starting latex b milliequiv. / g based on the polymer in the product latex
Esimerkki XXVIIExample XXVII
Valmistetaan lateksi emulsiopolymeroinnilla antamalla 50 osan metyylimetakrylaattia ja 45 osan butyyliakrylaattia reagoida 300 osassa vettä käyttäen 0,2 osaa dodekaanitiolia, 2 osaa atsobisisobutyro-nitriiliä ja 4 osaa dodekyylibentsyylidimetyylisulfoniumkloridia sekoittaen 16 tuntia 50°C:ssa ja 3 tuntia 70°C:ssa n. 90 %:n monomee-rikonversion aikaansaamiseksi, minkä jälkeen lisätään 5 osaa vinyyli-bromidia ja samoja reaktio-olosuhteita ylläpidetään vielä 2 tuntia.A latex is prepared by emulsion polymerization by reacting 50 parts of methyl methacrylate and 45 parts of butyl acrylate in 300 parts of water using 0.2 parts of dodecanethiol, 2 parts of azobisisobutyronitrile and 4 parts of dodecylbenzyldimethylsulfonium chloride with stirring for 16 hours at 50 ° C and 3 hours at 70 ° C. To achieve a% monomer conversion, then 5 parts of vinyl bromide are added and the same reaction conditions are maintained for another 2 hours.
Kun reaktori on avattu ulkoilmaan ja jäähdytetty, tuotteen havaitaan olevan nestemäinen lateksi (C-12), jonka kuiva-ainepitoisuus on 23,8 % ja hiukkaskoko 149 tm. Lateksilla on huono leikkausrasitus-stabiilisuus (alle 1 hankaus).When the reactor is opened to the outside air and cooled, the product is found to be a liquid latex (C-12) with a dry matter content of 23.8% and a particle size of 149. Latex has poor shear stability (less than 1 abrasion).
Osaan lateksia C-12 sekoitetaan 0,52 milliekvivalenttia tetrametyylitioureaa jokaista lateksiosassa olevaa polymeerigrammaa kohti ja saadun seoksen annetaan seistä 25°C:ssa 7 päivää. Lateksi-tuote on stabiili leikkausrasitukselle (yli 20 hankausta) ja sen 62108 30 kokonaisvaraus on 0,28 milliekvivalenttia ja sidottu varaus 0,20 mil-liekvivalenttia jokaista lateksissa olevaa polymeerigrammaa kohti.A portion of latex C-12 is mixed with 0.52 milliequivalents of tetramethylthiourea for each gram of polymer in the latex portion and the resulting mixture is allowed to stand at 25 ° C for 7 days. The latex product is stable to shear stress (more than 20 abrasions) and has a total charge of 0.28 milliequivalents and a bound charge of 0.20 milliequivalents per gram of polymer in the latex.
Esimerkit XXVIII-XXIXExamples XXVIII-XXIX
Valmistetaan lateksi panosemulsiopolymeroimalla 54 osaa styreeniä, 44 osaa butadieenia ja 2 osaa 2-hydroksietyyliakrylaattia käyttäen 0,1 osaa dodekaanitiolia ketjunsiirtoaineena, 2,2'-atsobis-isobutyronitriiliä katalyyttinä, 1 osaa (aktiivista) dodekyylibentsyy-lidimetyylisulfoniumkloridia emulgaattorina ja polymerointiaikana 3 tuntia 50°C:ssa ja 7 tuntia 70°C:ssa. Kun saatu aloituslateksi (C-13), jonka kuiva-ainepitoisuus on 37,9 %, on jäähdytetty ja suodatettu juustoliinan läpi, sen annekaan seistä 18 tuntia. Mikroskoop-pitarkastelulla määritettynä lateksihiukkaset ovat kooltaan suhteellisen tasaisia ja niiden keskimääräinen hiukkashalkaisija on 126,5 nm. Riittävään määrään ionivaihdettua vettä sekoitetaan 1980 osaa (märkä-painosta) aloituslateksia, jotta saadaan 4000 paino-osaa laimennettua lateksia. Laimennettu lateksi C-13 ja 10 osaa 2,2'-atsobisisobutyro-nitriiliä asetetaan reaktoriin, joka sitten huuhdotaan typellä. Kun reaktorin sisältö on kuumennettu 50°C:en, monomeeriseos, joka sisältää 200 osaa styreeniä ja 50 osaa vinyylibentsyylikloridia, johdetaan paineen avulla reaktoriin. Reaktorin sisällön lämpötila nostetaan 70°C:en ja pidetään siinä 4 tuntia samalla, kun sisältöä sekoitetaan. Kun saatu tuote on jäähdytetty ja suodatettu, havaitaan, että on saatu lateksi (C-14), joka sisältää 21,0 % kuiva-ainetta. Mikroskooppitar-kastelulla määritettynä lateksihiukkaset ovat kooltaan suhteellisen tasaisia ja niiden keskimääräinen halkaisija on 144,4 nm.Vertailemalla lateksin C-13 ja C-14 mikrovalokuvia ei havaita mitään todistetta sille, että mitään uusia hiukkasia olisi initioitu. Lateksi C-14 sisältää 0,042 milliekvivalenttia kloridi-ionia grammaa kohti kuiva-ainetta (peräisin emulgaattorista).A latex is prepared by batch emulsion polymerization with 54 parts of styrene, 44 parts of butadiene and 2 parts of 2-hydroxyethyl acrylate using 0.1 part of dodecanethiol as a chain transfer agent, 2,2'-azobis-isobutyronitrile as a catalyst, 1 part of (active) dodecylbenzyl sulfonyl and 7 hours at 70 ° C. After the starting latex (C-13) with a dry matter content of 37.9% has been cooled and filtered through a cheese cloth, it is allowed to stand for 18 hours. As determined by microscopic examination, the latex particles are relatively uniform in size and have an average particle diameter of 126.5 nm. A sufficient amount of deionized water is mixed with 1980 parts (wet weight) of the starting latex to obtain 4000 parts by weight of diluted latex. Diluted latex C-13 and 10 parts of 2,2'-azobisisobutyronitrile are placed in a reactor, which is then purged with nitrogen. After heating the contents of the reactor to 50 ° C, a monomer mixture containing 200 parts of styrene and 50 parts of vinylbenzyl chloride is introduced into the reactor by pressure. The temperature of the reactor contents is raised to 70 ° C and maintained for 4 hours while the contents are stirred. After cooling and filtering the product obtained, it is observed that a latex (C-14) containing 21.0% of dry matter has been obtained. As determined by microscopic irrigation, the latex particles are relatively uniform in size and have an average diameter of 144.4 nm. Comparing the photomicrographs of latex C-13 and C-14 reveals no evidence that any new particles were initiated. Latex C-14 contains 0.042 milliequivalents of chloride ion per gram of dry matter (derived from the emulsifier).
Osaan lateksia C-14 sekoitetaan kaksi moolia trimetyyliamiinia kutakin lateksissa olevaa polymeroitunutta vinyylibentsyylikloridi-moolia kohti ja seosta sekoitetaan 20 tuntia ympäristön lämpötilassa. Saatu lateksi (XXVIII) on hankaustabiili ja sisältää 0,085 milliekvivalenttia kloridi-ionia jokaista kuiva-ainegrammaa kohti - osoittaen, että 0,043 milliekvivalenttia trimetyyliamiinia grammaa kohti kuiva-ainetta on reagoinut (0,085-0,042). Liika trimetyyliamiini poistetaan tyhjötislauksella (Rinco -haihdutin).A portion of latex C-14 is mixed with two moles of trimethylamine for each mole of polymerized vinylbenzyl chloride in the latex, and the mixture is stirred for 20 hours at ambient temperature. The resulting latex (XXVIII) is abrasion stable and contains 0.085 milliequivalents of chloride ion per gram of dry matter - indicating that 0.043 milliequivalents of trimethylamine per gram of dry matter has reacted (0.085-0.042). Excess trimethylamine is removed by vacuum distillation (Rinco evaporator).
* 31 62108* 31 62108
Toista osaa lateksista C-14 käsitellään samalla tavoin kuin lateksin XXVIII yhteydessä kuvattiin paitsi, että reaktioaika on 4 päivää 20 tunnin sijasta. Lateksi (XXIX) on hankausstabiili ja sen ja sen havaitaan sisältävän 0,24 milliekvivalenttia kloridi-ionia grammaa kohti kuiva-ainetta - osoittaa että 0,2 milliekvivalenttia trimetyyliamiinia grammaa kohti kuiva-ainetta on reagoinut (0,24-0,0421.The second portion of latex C-14 is treated in the same manner as described for latex XXVIII except that the reaction time is 4 days instead of 20 hours. Latex (XXIX) is abrasion stable and is found to contain 0.24 milliequivalents of chloride ion per gram of dry matter - indicating that 0.2 milliequivalents of trimethylamine per gram of dry matter has reacted (0.24-0.0421.
Esimerkki XXX,Example XXX,
Valmistetaan lateksi oleellisesti esimerkissä II kuvatulla tavalla paitsi (a) toista monomeeriliuosta ei lisätä; (b) ensimmäinen monomeeriliuos koostuu 26 prosentista, styreeniä, 24 prosentista vinyylibentsyylikloridia ja 4Q %;sta butadieenia monomeereina ja 0,1 osasta dodekaanitiolia 100 osaa kohti monomeeria; ja (c) jatkuvaa ini-tiaattorivirtaa, jatkuvaa pelkistysainevirtaa, sekoitusta ja 50°C;n reaktiolämpötilaa jatketaan neljä tuntia ensimmäisen monomeeriliuoksen syötön keskeyttämisen jälkeen. Tuote on nestemäinen lateksi, jossa on 39,8 % polymeerin kuiva-ainetta. Lateksi suodatetaan ja dialysoi-daan ionivaihdettua vettä vastaan 72 tunnin ajan. Emulgaattorimäärä säädetään 0l,1 milliekvivalenttiin dode yylibentsyylidimetyylisulfoni-umkloridia grammaa kohti kuiva-ainetta. Lateksi laimennetaan 20 %:n kuiva-ainepitoisuuteen (lateksi C-15). Lateksiin C-15 lisätään 0,25 mil liekvivalenttia dimetyylisulfidia grammaa kohti polymeerin kuiva-ainetta ja saatua seosta sekoitetaan 30°C:ssa, Näytteitä otetaan aika ajoin ja reagoimaton vinyylibentsyylikloridi stripataan näytteistä reaktion pysäyttämiseksi, Näyttee.t titrataan kloridi-ionin suhteen sulfoniumvä-kevyyden määrittämiseksi. Tulokset esitetään taulukossa XI.A latex is prepared essentially as described in Example II except (a) no second monomer solution is added; (b) the first monomer solution consists of 26% styrene, 24% vinylbenzyl chloride and 4% butadiene as monomers and 0.1 part dodecanethiol per 100 parts monomer; and (c) a continuous initiator stream, a continuous reducing agent stream, stirring, and a reaction temperature of 50 ° C are continued for four hours after the first monomer solution feed is stopped. The product is a liquid latex with 39.8% polymer dry matter. The latex is filtered and dialyzed against deionized water for 72 hours. The amount of emulsifier is adjusted to 0.01 milliequivalents of dodecylbenzyldimethylsulfonium chloride per gram of dry matter. The latex is diluted to a dry matter content of 20% (latex C-15). To the latex C-15 is added 0.25 mil flivalents of dimethyl sulfide per gram of polymer dry matter and the resulting mixture is stirred at 30 ° C. Samples are taken periodically and unreacted vinylbenzyl chloride is stripped from the samples to stop the reaction. the determination. The results are shown in Table XI.
r · r ' .r · r '.
f.k 32 62108f.k 32 62108
Taulukko XITable XI
~~ , fl.)~~, fl.)
Reaktioaika Sulfoni unioni a,., milli- Hiukkaskoko Huomatuke ia päiviä ekviv./g, polymeeriä ^ _ Kokonais_Sidottu ____ —--- 0 0 10 0,00 - ei hankausstabiili * .. .a) . .Reaction time Sulphone union a,., Milli- Particle size Note ia days equiv./g, polymer ^ _ Total_Bound ____ —--- 0 0 10 0.00 - not abrasion stable * .. .a). .
1 0,20 0,10 1190 erittäin stabiili 'pieni viskositeetti 2 0,29 0,19 1190 erittäin stabiili, pieni viskositeetti 4 0,42 0,32 1190 erittäin stabiili, pieni viskositeetti g 0 74 0,64 1390 erittäin stabiili, paksuuntui 18 1,12 1,02 1450 erittäin stabiili, paksuuntui ' a)1 0.20 0.10 1190 very stable 'low viscosity 2 0.29 0.19 1190 very stable, low viscosity 4 0.42 0.32 1190 very stable, low viscosity g 0 74 0.64 1390 very stable, thickened 18 1.12 1.02 1450 very stable, thickened 'a)
Stabiilisuus yllä kuvatun Rotovisco-viskosimetrilla suoritetun stabiilisuuskokeen mukaan.Stability according to the stability test performed with a Rotovisco viscometer as described above.
Nämä tulokset osoittavat, että hiukkaset paisuvat oleellisesti, kun sidottua varausta on 0,64 milliekvivalenttia grammaa kohti polymeeriä tai enemmän. Suuren varauksen latekseja ei voida väkevöidä yli 35 %: in kuiva-ainepitoisuuden niiden tulematta erittäin paksuiksi ja monissa tapauksissa hyytelöitymättä. Lateksit, joissa on 0,1-0,32 milliekvivalenttia sidottua varausta grammaa kohti, ovat erittäin stabiileja ja niillä on pieni viskositeetti. Ne sisältävät huomattavia määriä (1,25-1,47 milliekv./g) konvertoitumattomia bentsyyli-kloridiryhmiä. Kun lateksit valetaan ja kuivataan, ne muodostavat hydrofobisia kalvoja, jotka voidaan silloittaa hapettavalla vulkanoin-nilla butadieenikaksoissidosten kautta. Saaduissa silloitetuissa kalvoissa olevat kloorimetyyliryhmät ovat tällöin käytettävissä kvater-nointiin ionimembraanin aikaansaamiseksi.These results indicate that the particles swell substantially when the bound charge is 0.64 milliequivalents per gram of polymer or more. High-charge latices cannot be concentrated to a dry matter content of more than 35% without becoming very thick and, in many cases, ungelled. Latexes with 0.1 to 0.32 milliequivalents of bound charge per gram are very stable and have a low viscosity. They contain considerable amounts (1.25-1.47 milliequ./g) of unconverted benzyl chloride groups. When latexes are cast and dried, they form hydrophobic films that can be crosslinked by oxidative vulcanization via butadiene double bonds. The chloromethyl groups in the resulting crosslinked films are then available for quaternization to provide an ionic membrane.
Claims (12)
Applications Claiming Priority (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US05/569,724 US4017442A (en) | 1975-04-21 | 1975-04-21 | Structured-particle latexes |
US56972375 | 1975-04-21 | ||
US56972475 | 1975-04-21 | ||
US05/569,723 US4056501A (en) | 1975-04-21 | 1975-04-21 | Cationic structured-particle latexes |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
FI761081A FI761081A (en) | 1976-10-22 |
FI62108B true FI62108B (en) | 1982-07-30 |
FI62108C FI62108C (en) | 1982-11-10 |
Family
ID=27075128
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
FI761081A FI62108C (en) | 1975-04-21 | 1976-04-21 | FOERFARANDE FOER FRAMSTAELLNING AV EN KATJONISK LATEX BESTAOENDE AV PARTIKLAR MED EN VISS STRUCTUR OCH EN VATTENHALTIG KOLLOIDDispERSION AV LATEXEN |
Country Status (11)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS51129446A (en) |
AU (1) | AU497808B2 (en) |
BR (1) | BR7602428A (en) |
CA (1) | CA1061495A (en) |
DE (1) | DE2617429A1 (en) |
FI (1) | FI62108C (en) |
FR (1) | FR2308660A1 (en) |
GB (1) | GB1533174A (en) |
NL (1) | NL182643C (en) |
NO (1) | NO149663C (en) |
SE (1) | SE431759B (en) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0000921B1 (en) * | 1977-08-17 | 1981-12-02 | The Dow Chemical Company | A method for preparing a high strength composite and fibrous web comprising a dried composite |
US4178205A (en) * | 1977-08-17 | 1979-12-11 | The Dow Chemical Company | High strength non-woven fibrous material |
US4452939A (en) * | 1983-02-28 | 1984-06-05 | The Goodyear Tire & Rubber Company | Process for the preparation of high molecular weight polymeric antidegradants |
US4481337A (en) * | 1983-09-19 | 1984-11-06 | The Goodyear Tire & Rubber Company | Process for the preparation of modified polymers |
-
1976
- 1976-03-25 AU AU12346/76A patent/AU497808B2/en not_active Expired
- 1976-03-29 CA CA249,072A patent/CA1061495A/en not_active Expired
- 1976-04-15 NL NLAANVRAGE7604029,A patent/NL182643C/en not_active IP Right Cessation
- 1976-04-15 FR FR7611258A patent/FR2308660A1/en active Granted
- 1976-04-19 JP JP51043815A patent/JPS51129446A/en active Granted
- 1976-04-20 NO NO761329A patent/NO149663C/en unknown
- 1976-04-20 BR BR2428/76A patent/BR7602428A/en unknown
- 1976-04-21 DE DE19762617429 patent/DE2617429A1/en active Granted
- 1976-04-21 GB GB16117/76A patent/GB1533174A/en not_active Expired
- 1976-04-21 SE SE7604603A patent/SE431759B/en not_active IP Right Cessation
- 1976-04-21 FI FI761081A patent/FI62108C/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS51129446A (en) | 1976-11-11 |
GB1533174A (en) | 1978-11-22 |
FI62108C (en) | 1982-11-10 |
FR2308660B1 (en) | 1979-04-20 |
SE431759B (en) | 1984-02-27 |
NL182643C (en) | 1988-04-18 |
DE2617429A1 (en) | 1976-11-11 |
SE7604603L (en) | 1976-10-22 |
FR2308660A1 (en) | 1976-11-19 |
CA1061495A (en) | 1979-08-28 |
NL7604029A (en) | 1976-10-25 |
AU497808B2 (en) | 1979-01-11 |
DE2617429C2 (en) | 1989-04-20 |
JPS6259137B2 (en) | 1987-12-09 |
NO149663B (en) | 1984-02-20 |
NO761329L (en) | 1976-10-22 |
FI761081A (en) | 1976-10-22 |
NL182643B (en) | 1987-11-16 |
NO149663C (en) | 1984-05-30 |
AU1234676A (en) | 1977-10-13 |
BR7602428A (en) | 1976-10-19 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4056501A (en) | Cationic structured-particle latexes | |
US4337185A (en) | Process for making cationic structured particle latexes using reactive polymeric surfactants | |
US5302417A (en) | Aqueous dispersion and substrate coated with the same | |
KR101704888B1 (en) | Coating composition for a food or beverage can | |
CH632776A5 (en) | ELECTRICALLY CONDUCTIVE COMPOSITION AND USE IN THE PREPARATION OF A PHOTOSENSITIVE PRODUCT. | |
US20140249272A1 (en) | Emulsion polymerization method using reactive emulsifier, aqueous polymer dispersion obtained by the same, and polymer film | |
FI62108B (en) | FOERFARANDE FOER FRAMSTAELLNING AV EN KATJONISK LATEX BESTAOENDE AV PARTIKLAR MED EN VISS STRUCTUR OCH EN VATTENHALTIG KOLLOIDDispERSION AV LATEXEN | |
NZ198682A (en) | Polymerisation of vinyl chloride:build-up suppressant coating on internal surfaces of reactor | |
US4002586A (en) | Method for preparing cationic latexes | |
US4293476A (en) | Interfacial cross-linking of latex films | |
US4169086A (en) | Aqueous dispersion paint having a high wet adhesion and process for preparing same | |
US4522997A (en) | Crosslinking agents for water-swellable polymers | |
KR900014432A (en) | How to prevent polymer scale adhesion during polymerization | |
ITMI962548A1 (en) | ANTI-SCALING AGENTS, COMPOSITIONS THAT CONTAIN THEM AND THEIR USE IN THE POLYMERIZATION PROCESSES | |
EP1129770A1 (en) | Reactive surfactant composition | |
JP4112164B2 (en) | Reactive surfactant composition for emulsion polymerization | |
FI89069B (en) | FOERFARANDE FOER FRAMSTAELLNING AV HOMO- OCH KOPOLYMERER AV VINYLKLORID I EN YMPAD MIKROSUSPENSION | |
AU2020269271A1 (en) | Polymerizable surfactants having water whitening resistance and methods for use | |
JPH05271359A (en) | Production of fluororesin-based aqueous emulsion | |
KR950032309A (en) | Polymer scale inhibitors and methods of making polymers using the same | |
CN110105497A (en) | A kind of preparation method of methacrylic chloroethylene copolymer resin | |
GB1074327A (en) | Process for the preparation of stable cation-active polymer dispersions and substances suitable for use in the process | |
JPS62132907A (en) | Method for polymerizing vinyl chloride | |
JPS56109214A (en) | Emulsion composition containing cellulose derivative | |
JPH10176015A (en) | Production of curable emulsion |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM | Patent lapsed |
Owner name: THE DOW CHEMICAL COMPANY |