FR2477555A1 - PREPARATION OF LOW VISCOSITY AND HIGH SOLIDS COPOLYMER LATEX - Google Patents
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Abstract
L'INVENTION CONCERNE UN PROCEDE DE PREPARATION DE LATEX DE COPOLYMERE EN PARTANT D'AU MOINS UN ESTER DE VINYLE MONOMERE REPRESENTANT 50 A 95 DU TOTAL DES MONOMERES INTRODUITS ET D'AU MOINS UN MONOMERE CHOISI PARMI LES ESTERS ACRYLATES OU METHACRYLATES. EN UN PREMIER STADE, ON POLYMERISE UNE PART NOTABLE DE L'ESTER DE VINYLE TOTAL ET 0 A 50 DU POIDS TOTAL D'ESTER ACRYLATE ETOU METHACRYLATE DANS UN MILIEU D'EMULSION AQUEUSE CONTENANT UN CATALYSEUR DE POLYMERISATION ET, ENSUITE, EN UN DEUXIEME STADE, ON POLYMERISE LE RESTE DE L'ESTER DE VINYLE ET LE RESTE DE L'ESTER ACRYLATE ETOU METHACRYLATE.THE INVENTION CONCERNS A PROCESS FOR PREPARING COPOLYMER LATEX STARTING FROM AT LEAST ONE MONOMERIC VINYL ESTER REPRESENTING 50 TO 95 OF THE TOTAL MONOMERS INTRODUCED AND AT LEAST ONE MONOMER CHOSEN FROM ACRYLATE OR METHACRYLATE ESTERS. IN A FIRST STAGE, A SIGNIFICANT PART OF THE TOTAL VINYL ESTER AND 0 TO 50 OF THE TOTAL WEIGHT OF ACRYLATE AND OR METHACRYLATE ESTER IS POLYMERIZED IN A WATER-BASED EMULSION MEDIUM CONTAINING A POLYMERIZATION CATALYST AND, THEN, IN A SECOND STAGE THE REST OF THE VINYL ESTER AND THE REST OF THE ACRYLATE AND OR METHACRYLATE ESTER ARE POLYMERIZED.
Description
- 1 - L'invention concerne le domaine des latex de copolymère et, plusThe invention relates to the field of copolymer latices and more
particulièrement, des latex ayant une haute teneur en solides et une basse viscosité, que l'on prépare en partant d'un mélange de monomères copolymérisables comprenant un ester de vinyle et un ester acrylate ou méthacrylate* On connaît, depuis un certain temps, de nombreux procédés de polymérisation et de copolymérisation en émulsion de divers monomères éthyléniques, parmi lesquels des esters de vinyle et des esters acrylates et méthacrylates. En général, pour préparer un latex dTérivé d'un ester de vinyle et d'un ou plusieurs autres monomêres copolymérisables avec celui-ci, on commence par introduire dans un réacteur une phase aqueuse contenant de l'eau, un surfactif, un tampon, un catalyseur ou un système catalytique du type à radicaux libres et, habituellement, un collolde protecteur tel que l'alcool polyvinylique. Ensuite, on introduit les monomères dans le réacteur, soit en des courants rpar6s, le mélange s'effectuant dans le réacteur, soit à létat de mélange, soit en une seule fois, noit par portions, puis on chauffe à la température de polymérisation et, enuitoe on laisse la polymérisation se dérouler pratiquement jusqu& l'achèvement, tout en agitant constameute On refroidit le latex obtenu, on le filtre et on peut l'utiliser dans beaucoup d'applications, par exemple eomme peintures et autres compositions de revêtement de surfaces, adhéesif in particular, latexes having a high solids content and a low viscosity, which are prepared starting from a copolymerizable monomer mixture comprising a vinyl ester and an acrylate or methacrylate ester. It has been known for some time that numerous methods of polymerization and emulsion copolymerization of various ethylenic monomers, among them vinyl esters and acrylate and methacrylate esters. In general, to prepare a latex derived from a vinyl ester and one or more other monomers copolymerizable therewith, it is first introduced into a reactor an aqueous phase containing water, a surfactant, a buffer, a catalyst or a free radical type catalyst system and usually a protective colloid such as polyvinyl alcohol. Subsequently, the monomers are introduced into the reactor, either in streamed streams, the mixture being carried out in the reactor, either in the mixing state, or at once, batchwise, then heated to the polymerization temperature and The polymerization is allowed to proceed substantially to completion with constant stirring. The resulting latex is cooled, filtered and can be used in many applications, for example as paints and other surface coating compositions. , adhesive
et agents de traitement des textiles. and textile treatment agents.
Des procédés de polymérisation en émulaion pr&éeatant un ou plusieurs des aspects du procédé de préparation de latex de copolymère décrit ci-dessus sont décrits dans les brevets US 2 496 384, 2 520 959, 3 248 356, 3 404 114, 3 423 353, 3 483 171, 3 804 881 et 4 039 500. En particulier, le brevet US 3 423 353 décrit des latex tirés d'acétate de vinyle et d'un ou plusieurs comonomêres comprenant des acrylates et méthacrylates d'alkyle comme les acrylates de méthyle, d'6thyle, de propyle, de butyles dOisobutyle et de 2-éthylhexyle, les mthacrylates de méthyle, d'éthyle - 2 - et de propyl-n, et il est dit que les latex ont une teneur en solides plus élevée que l'orsqu'on utilise des techniques classiques de polymérisation en émulsion, tout en ayant des viscosités réduites et une stabilité améliorée au gel et au dégel. On prépare les latex de la façon classique et, une fois que la polymérisation est pratiquement complète, on ajoute à l'émulsion une quantité relativement grande de catalyseur ou amorceur de polymérisation pour diminuer la viscosité et augmenter la grosseur de particules. Il est dit, dans le brevet cité, que cette addition de catalyseur après coup entratne probablement une certaine dégradation du surfactif et du collo!de protecteur contenant des chainons éther, diminuant leur poids moléculaire par un mécanisme d'oxydation qui comporte une rupture des liaisons éther. on pense que cette dégradation par oxydation diminue l'efficacité du surfactif et du collo!de protecteur, entraînant une certaine agglomération de particules. Il semble que la plus grande dimension moyenne de particules de l'émulsion soit aussi responsable de l'abaissement de Emulsion polymerization processes having one or more aspects of the copolymer latex process described above are described in US Pat. Nos. 2,496,384, 2,520,959, 3,248,356, 3,404,114, 3,423,353, US Pat. Nos. 3,483,171, 3,804,881 and 4,039,500. In particular US Pat. No. 3,423,353 discloses latexes derived from vinyl acetate and one or more comonomers including alkyl acrylates and methacrylates such as methyl acrylates. , methyl, propyl, butyl isobutyl and 2-ethylhexyl, methacrylates of methyl, ethyl and propyl-n, and it is said that the latex has a higher solids content than when conventional emulsion polymerization techniques are used, while having reduced viscosities and improved stability to freezing and thawing. The latices are prepared in the conventional manner and, once the polymerization is substantially complete, a relatively large amount of catalyst or polymerization initiator is added to the emulsion to decrease the viscosity and increase the particle size. It is said in the cited patent that this post-catalyst addition probably results in some degradation of the surfactant and the protective colloid containing ether chains, decreasing their molecular weight by an oxidation mechanism which involves a breakdown of the bonds. ether. it is believed that this oxidative degradation decreases the effectiveness of the surfactant and the protective colloid, resulting in some agglomeration of particles. It appears that the larger average particle size of the emulsion is also responsible for lowering the
la viscosité.the viscosity.
On a maintenant découvert que l'on peut facilement et commodément préparer des latex tirés d'esters de vinyle et d'esters acrylates et/ou méthacrylates et ayant une haute teneur en solides et une basse viscosité, en vertu de la polymérisation elle-même, ce qui permet de se passer d'autres étapes de manipulation telles que l'addition après coup de quantités relativement grandes de catalyseur comme It has now been discovered that latexes derived from vinyl esters and acrylate and / or methacrylate esters and having a high solids content and low viscosity can be easily and conveniently prepared by virtue of the polymerization itself. , which makes it possible to dispense with other handling steps such as the after-the-fact addition of relatively large quantities of catalyst such as
dans le brevet US 3 423 353 déjà cité. in US Patent 3,423,353 already cited.
L'addition de catalyseur après coup à des latex préparés par le procédé de la présente invention n'a pas d'effet notable sur la viscosité des produits, ce qui démontre que la viscosité des latex obtenus est en majeure The addition of catalyst afterwards to the latices prepared by the method of the present invention has no noticeable effect on the viscosity of the products, demonstrating that the viscosity of the latexes obtained is in the major
partie fixée pendant la polymérisation. part fixed during the polymerization.
Selon l'invention, on prépare des latex de copolymère de basse viscosité à haute teneur en solides en partant de (a) au moins un ester de vinyle monomère représentant - 3 - environ 50 & 95 % du poids total des monomères introduits et (b) au moins un monomère choisi parmi les esters acrylates et méthacrylates et représentant le reste du total des monomères y en un premier stade, on polymérise une part notable de l'ester de vinyle monomère total, par exemple au moins environ 10 % en poids et, de préférence, au moins environ 50 % en poids de celui-ci,avec environ O & 50 % du poids total d'ester acrylate et/ou méthacrylate monomère, dans un milieu d'émulsion aqueuse contenant un catalyseur de polymérisation et, ensuite, on polymérise en un deuxième stade le reste de l'ester de vinyle monomère avec le reste de l'ester acrylate et/ou méthacrylate monomère dans le milieu de réaction contenant un supplément According to the invention, high solids low viscosity copolymer latexes are prepared from (a) at least one monomeric vinyl ester representing about 50-95% of the total weight of the monomers introduced and (b) ) at least one monomer selected from the acrylate and methacrylate esters and representing the remainder of the total monomers y in a first stage, polymerizes a significant part of the total vinyl monomer ester, for example at least about 10% by weight and preferably at least about 50% by weight thereof, with about 0-50% of the total weight of acrylate and / or methacrylate ester monomer, in an aqueous emulsion medium containing a polymerization catalyst and then the remaining vinyl ester monomer is polymerized in a second stage with the rest of the monomeric acrylate and / or methacrylate ester in the reaction medium containing a supplement.
de catalyseur si nécessaire, la polymérisation se poursui- if necessary, the polymerisation continues.
vant pratiquement jusqu'à l'achèvement. De préférence, pendant le premier stade, le rapport de l'ester de vinyle & l'acrylate et/ou au méthacrylate est supérieur & environ 4,5, jusqu'à ce qu'environ 40 & 60 % du total des monomères aient été introduits et, pendant la deuxième addition, le rapport de l'ester de vinyle monomère & l'acrylate et/ou au méthacrylate monomère est inférieur à environ 4,5, jusqu'à ce que tout le reste des monomères ait été introduit dans le réacteur de polymérisation. On peut ajouter, au début du processus de polymérisation ou pendant celui-ci, practically until completion. Preferably, during the first stage, the ratio of the vinyl ester to the acrylate and / or methacrylate is greater than about 4.5, until about 40 to 60% of the total monomers have been introduced and, during the second addition, the ratio of the monomeric vinyl ester to the acrylate and / or methacrylate monomer is less than about 4.5, until all the rest of the monomers have been introduced into the polymerization reactor. It can be added, at the beginning of the polymerization process or during it,
un ou plusieurs autres monomères éthyléniques copolyméri- one or more other copolymer ethylenic monomers
sables avec les monomères (a) et (b) et présents à raison sands with monomers (a) and (b) and present
de 5 % au maximum du poids total de monomères introduits. maximum of 5% of the total weight of monomers introduced.
Il peut être avantageux de polymériser initialement une petite quantité, soit environ 5 %,de l'ester de vinyle monomère total, dans le réacteur, avant le début de la It may be advantageous to initially polymerize a small amount, about 5%, of the total vinyl ester monomer in the reactor before the start of the reaction.
polymérisation de premier stade.first stage polymerization.
Le procédé selon l'invention envisage d'utiliser des surfactifs, tampons, collo!des protecteurs, catalyseurs etc... connus et classiques, en quantités usuelles, et on peut opérer dans les appareils utilisés antérieurement The process according to the invention envisages the use of known and conventional surfactants, buffers, collars, protectors, catalysts, etc. in customary quantities, and it is possible to operate in the apparatuses previously used.
pour la polymérisation en émulsion. for emulsion polymerization.
- 4 - Typiquement, les latex obtenus selon l'invention ont une teneur en solides d'environ 60 A 70 % en poids et même davantage. La viscosité des latex & haute teneur en solides selon l'invention n'est généralement qu'une fraction de celle de latex préparés de la façon usuelle, c'est-àdire par addition simultanée des monomères, et, habituellement, elle ne dépasse pas 15 Pa.s I il s'agit de la viscosité Brookfield (RVF, axe ne 1) à 2 tours/mn. Les latex ayant une haute teneur en solides équivalente, préparés de la façon classique, atteignent une viscosité Brookfield (RVF, axe n 5) & 2 tours/mn de 50 Pa.s. Grâce à la combinaison d'une haute teneur en solides et d'une basse viscosité, les latex de l'invention sont spécialement utiles à la préparation de peintures et autres revStements Typically, the latices obtained according to the invention have a solids content of about 60 to 70% by weight and even more. The viscosity of the high solids latexes according to the invention is generally only a fraction of that of latex prepared in the usual manner, that is by simultaneous addition of the monomers, and usually it does not exceed This is the Brookfield viscosity (RVF, axis No. 1) at 2 rpm. Latexes having a high equivalent solids content, prepared in the conventional manner, attain a Brookfield viscosity (RVF, axis No. 5) at 2 rpm of 50 Pa.s. Due to the combination of a high solids content and a low viscosity, the latices of the invention are especially useful for the preparation of paints and other coatings.
de surface.of surface.
Les latex préparés selon le procédé de l'invention contiennent des copolymères d'au moins un ester de vinyle The latices prepared according to the process of the invention contain copolymers of at least one vinyl ester
et d'au moins un ester acrylate et/ou méthacrylate. Géné- and at least one acrylate and / or methacrylate ester. Gene-
ralement, lorsqu'on prépare ces copolymères, on copolymé- When these copolymers are prepared,
rise environ 50 à 95 % et, de préférence, environ 65 à % en poids d'ester de vinyle avec environ 5 à 50 % et, de préférence, environ 15 & 35 % en poids d'ester acrylate et/ou méthacrylate, sur le poids total des monomères présents. Parmi les esters de vinyle que l'on peut utiliser avantageusement dans l'invention figurent le formiate, le about 50 to 95% and preferably about 65 to about% by weight of vinyl ester with about 5 to 50% and, preferably, about 15 to 35% by weight of acrylate and / or methacrylate ester, on the total weight of the monomers present. Among the vinyl esters which can be advantageously used in the invention are the formate, the
propionate, le butyrate et le chloracétate de vinyle. propionate, butyrate and vinyl chloroacetate.
L'acétate de vinyle est spécialement préférentiel dans Vinyl acetate is especially preferred in
l'invention. Des exemples d'esters acrylates et méthacryla- the invention. Examples of acrylate and methacrylate esters
tes que l'on peut utiliser avantageusement dans l'invention sont les acrylates de méthyle, d'éthyle, de propyle, le Examples which can advantageously be used in the invention are methyl, ethyl and propyl acrylates.
butyle, dmisobutyle, de butyle secondaire, d'amyle, d'iso- butyl, dmisobutyl, secondary butyl, amyl, iso-
amyle, d'hexyle, de 2-éthylhexyle, d'octyle, de 3,5,5-tri- amyl, hexyl, 2-ethylhexyl, octyl, 3,5,5-tri-
méthylhexyle, de décyle, de dodécyle, de cétyle, d'octadécyle, de cyclohexyle et de phényle, les méthacrylates de méthyle, d'éthyle, de propyle-n, d'amyle-n, d'isoamyle, d'hexyle, methylhexyl, decyl, dodecyl, cetyl, octadecyl, cyclohexyl and phenyl, methacrylates of methyl, ethyl, propyl-n, amyl-n, isoamyl, hexyl,
Z477555Z477555
de 2-éthylbutyle, d'octyle, de 3,5,5-triméthylhexyle, de décyle, de cyclohexyle, de norbornényle, de benzyle, de phényle et de néopentyle. On a trouvé que l'acrylate de 2-ethylbutyl, octyl, 3,5,5-trimethylhexyl, decyl, cyclohexyl, norbornenyl, benzyl, phenyl and neopentyl. It has been found that the acrylate
butyle est spécialement avantageux dans l'invention. butyl is especially advantageous in the invention.
Come on l'a dit plus haut, au maximum 5 % du poids total des monomères présents peuvent être interpolymérisés avec un ou plusieurs monomères éthyléniques supplementaires, par exemple 2 l'éthylène, le propylène, le butène(l), le butène(2), lisobutylène, le pentêne(1), le 2-méthylbutène(2) , l'hexène(l), le 4-méthylpentène(l), le 3,3-diméthylbutene(l), As stated above, at most 5% of the total weight of the monomers present may be interpolymerized with one or more additional ethylenic monomers, for example ethylene, propylene, butene (1), butene (2 ), lisobutylene, pentene (1), 2-methylbutene (2), hexene (1), 4-methylpentene (1), 3,3-dimethylbutene (1),
le 2,4,4-triméthylpentène(l), le 6-éthylhexene(l), leheptè- 2,4,4-trimethylpentene (1), 6-ethylhexene (1), hepthe-
ne(1), l'octène(1), le décène(l), le dodécène(l), l'allène, le butadiène, l'isoprène, le chloroprène, l'hexadiène(1,5), l'hexatriène(1,2,5), le divinylacétylène, le cyclopentadiènea le dicyclopentadiène, le norbornène, le norbornadiène, le ne (1), octene (1), decene (1), dodecene (1), allene, butadiene, isoprene, chloroprene, hexadiene (1,5), hexatriene (1,2,5), divinylacetylene, cyclopentadiene, dicyclopentadiene, norbornene, norbornadiene,
méthylnorbornêne, le cyclohexène, le styrène, 1'(-chlorc- methylnorbornene, cyclohexene, styrene, (- chloro)
styrène, l'o-méthylstyrène, 1'allylbanzène, le phénylacêty- styrene, o-methylstyrene, allylbanzene, phenylacetyl
lêne, le 1-ph6nylbutadiîne(1,3), le vinylnaphtalène, le 4-méthylstyrène, le 2,4-diméthylstyrène, le 3-éthylstyrène, 1-phenyl butadiene (1,3), vinyl naphthalene, 4-methylstyrene, 2,4-dimethylstyrene, 3-ethylstyrene,
le 2,5-diéthylstyrène, le 2-méthoxystyrène, le 4-m&thoxy-3- 2,5-diethylstyrene, 2-methoxystyrene, 4-methoxy-3-
méthylstyrène, le 4-chlorostyrêne, le 3,4-dixthyl-o-méthyl- methylstyrene, 4-chlorostyrene, 3,4-dixthyl-o-methyl-
styrène, le 3-bromo-4-méthyl-v-méthylstyr&ne, le 2,5-di- styrene, 3-bromo-4-methyl-v-methylstyrene, 2,5-di-
chlorostyrène, le 4-fluorostyrêne, le 3-iodostyrène, le 4-cyanostyrène, l'acide 4-vinylbenzotqueg le 4-acétoxyetyrène, chlorostyrene, 4-fluorostyrene, 3-iodostyrene, 4-cyanostyrene, 4-vinylbenzotetyl, 4-acetoxyetyrene,
l'alcool 4-vinylbenzylique, le 3-hydroxystyrne, le l4&di- 4-vinylbenzyl alcohol, 3-hydroxystyrene, 14-di-
hydroxystyrène, le 3-nitrostyrène, le 2-aminostyrGe. le hydroxystyrene, 3-nitrostyrene, 2-aminostyrene. the
4-N,N-diméthylaminostyrènr, le 4-phénylstyrène, le 4=-hloro- 4-N, N-dimethylaminostyrene, 4-phenylstyrene, 4-chloro-
l-vinylnaphtalène, l'acide acrylique, lacide mbthacrylique, l'acroléine, la méthacroléine, lVacrylonitrile, l m6thacrylonitrile, l'acrylamidep la méthacryla/ide, la N-méthyl-méthacrylamide, l'acide chloracrylique, 1'acide 1-vinyl naphthalene, acrylic acid, methacrylic acid, acrolein, methacrolein, acrylonitrile, methacrylonitrile, acrylamide, methacrylamide, N-methyl methacrylamide, chloroacrylic acid, acid
méthylchloracrylique, le chlorac6tonitrile, 1'éthacryloni- methylchloracrylic acid, chloracetonitrile, ethacryloni-
trile, la N-phényl-acrylamide, la,l-dié6thyl-acrylamide, la P-cyclohexylacrylamide, le chlorure de vinyle, le chlorure de vinylidène, le cyanure de vinylidène, le fluorure de vinyle, le fluorure de vinylidène, le - 6 - trile, N-phenyl-acrylamide, 1,4-diethyl acrylamide, P-cyclohexyl acrylamide, vinyl chloride, vinylidene chloride, vinylidene cyanide, vinyl fluoride, vinylidene fluoride, -
trichloroéthène, la méthyl-vinylcétone, la méthyl-isopro- trichloroethene, methyl-vinylketone, methyl-isopropyl
pénylcétone, la phénylcétone, la méthyl-o(-chlorovinylcétone, penylketone, phenylketone, methyl-o (-chlorovinylketone,
l'éthyl-vinylcétone, la divinylcétone, l'hydroxyméthyl- ethyl vinyl ketone, divinyl ketone, hydroxymethyl
vinylcétone, la chlorométhyl-vinylcétone, le diacétate d'allylidène, l'éther méthyl-vinylique, l'éther isopropyl- vinyl ketone, chloromethyl vinyl ketone, allylidene diacetate, methyl vinyl ether, isopropyl ether,
vinylique, l'éther butyl-vinylique, l'éther 2-éthylhexyl- vinyl ether, butylvinyl ether, 2-ethylhexyl ether,
vinylique, l'éther 2-méthoxyéthyl-vinylique, l'éther 2-chlor- vinyl ether, 2-methoxyethyl vinyl ether, 2-chloro ether,
éthyl-vinylique, l'éther méthoxyéthoxyéthyl-vinylique, l'éther hydroxyéthyl-vinylique, l'éther aminoéthyl-vinylique, l'éther ométhylvinyl-méthylique, l'éther divinylique, l'éther divinylique de 1'éthylèneglycol, du diéthylèneglycol ou de la triéthanolamine, l'éther cyclohexyl-vinylique, l'éther benzyl-vinylique, l'éther phénéthylvinylique, l'éther crésyl-vinylique, l'éther hydroxyphényl-vinylique, l'éther chlorophényl-vinylique, l'éther naphtyl-vinylique, le maléate de diméthyle, le maléate de diéthyle, le maléate de bis-(2-éthylhexyle), l'anhydride maléique, le fumarate de diméthyle, le fumarate de dipropyle, le sulfure de vinyle et éthyle, le sulfure de divinyle, le sulfure de vinyle et p-tolyle, la divinylsulfone, la vinyl-éthylsulfone, le vinyléthylsulfoxyde, l'acide vinyl-sulfonique, le ethylene vinyl, methoxyethoxyethylvinyl ether, hydroxyethylvinyl ether, aminoethylvinyl ether, omethylvinylmethyl ether, divinyl ether, divinyl ether of ethylene glycol, diethylene glycol or triethanolamine, cyclohexyl vinyl ether, benzyl vinyl ether, phenethyl vinyl ether, cresyl vinyl ether, hydroxy phenyl vinyl ether, chlorophenyl vinyl ether, naphthyl vinyl ether, dimethyl maleate, diethyl maleate, bis (2-ethylhexyl) maleate, maleic anhydride, dimethyl fumarate, dipropyl fumarate, vinyl and ethyl sulphide, divinyl sulphide, sulphide vinyl and p-tolyl, divinylsulfone, vinylethylsulfone, vinylethylsulfoxide, vinylsulfonic acid,
vinylsulfonate de sodium, la vinylsulfonamide, la vinyl- vinylsulfonate, vinylsulfonamide, vinyl
bensamide, la vinylpyridine, la N-vinylpyrrolidone, le N-vinylcarbazole, la N-(vinylbenzyl)-pyrrolidine, la bensamide, vinylpyridine, N-vinylpyrrolidone, N-vinylcarbazole, N- (vinylbenzyl) -pyrrolidine,
N-(vinylbenzyl)-pipéridine, le 1-vinylpyrène, le 2-isopro- N- (vinylbenzyl) -piperidine, 1-vinylpyrene, 2-isopropyl
pénylfuranne, le 2-vinyl-dibenzofuranne, la 2-méthyl-5- penylfuran, 2-vinyl-dibenzofuran, 2-methyl-5-
vinylpyridine, la 3-isopropénylpyridine, la 2-vinylpipéridine, vinylpyridine, 3-isopropenylpyridine, 2-vinylpiperidine,
la 2-vinylquinoléine, le 2-vinylbenzoxazole, le 4-méthyl-5- 2-vinylquinoline, 2-vinylbenzoxazole, 4-methyl-5-
vinylthiazole, le vinylthiophène, le 2-isopropénylthiophène, l'indène, la coumarone, le sulfure de l-chloréthyle et vinyle, le sulfure de vinyle et 2-éthoxyéthyle, le sulfure de vinyle et phényle, le sulfure de vinyle et naphtyle(2), vinylthiazole, vinylthiophene, 2-isopropenylthiophene, indene, coumarone, 1-chloroethyl sulfide and vinyl, vinyl and 2-ethoxyethyl sulfide, vinyl and phenyl sulfide, vinyl sulfide and naphthyl )
les allylmercaptans, le divinylsulfoxyde, le vinyl-phényl- allylmercaptans, divinylsulfoxide, vinyl-phenyl-
sulfoxyde, le vinyl-chlorophénylsulfoxyde, le vinylsulfonate de méthyle, la vinylsulfanilide etc... On peut introduire dans le réacteur une partie ou la totalité de ces monomères - 7 - facultatifs au début du processus de polymérisation ou pendant celui-ci* Dans certains cas, on peut utiliser ces monomères & une concentration inférieure A environ 2 % sulfoxide, vinyl-chlorophenylsulfoxide, vinylsulfonate methyl, vinylsulfanilide etc ... It is possible to introduce into the reactor part or all of these optional monomers at the beginning of the polymerization process or during this process. In this case, these monomers can be used at a concentration of less than about 2%
en poids pour éviter une coagulation excessive. by weight to avoid excessive coagulation.
Les surfactifs envisagés par l'invention comprennent tous les surfactifs et émulsifiants connus et classiques, principalement les corps non ioniques et anioniques et Surfactants contemplated by the invention include all known and conventional surfactants and emulsifiers, mainly nonionic and anionic
leurs mélanges, utilisés antérieurement dans la copolyméri- their mixtures, previously used in the copolymer-
sation en émulsion de l'acétate de vinyle et de l'éthylène, emulsion of vinyl acetate and ethylene,
les surfactifs non ioniques étant spécialement préférentiels. nonionic surfactants being especially preferred.
Parmi les surfactifs non ioniques avec lesquels on a eu de bons résultats figurent les *Igepalsm (GoA.F.), les Among the nonionic surfactants with which we have had good results are * Igepalsm (GoA.F.),
Tweens# (Atlas Chemical) et les #Pluronices (BASF Wyandotte). Tweens # (Atlas Chemical) and #Pluronices (BASF Wyandotte).
Les #Igepals sont les membres d'une série homologue d'alkylphénoxypoly(éthylèneoxy)-éthanols, qui peuvent être représentés par la formule générale s a OC2)0 n-lCHCH2O dans laquelle R représente un radical alkyle et a indique le nombre de moles d'oxyde d'éthylène utilisé; ils comprennent des alkylphénoxypoly-(éthylène-oxy)-éthanols dont les groupes alkyle contiennent environ 7 à 18 atomes de carbone inclusivement et qui comportent environ 4 à #Igepals are the members of a homologous series of alkylphenoxypoly (ethyleneoxy) ethanols, which may be represented by the general formula ## STR5 ## wherein R represents an alkyl radical and a denotes the number of moles of ethylene oxide used; they include alkylphenoxypoly (ethyleneoxy) ethanols, the alkyl groups of which contain about 7 to 18 carbon atoms inclusively and which comprise from about 4 to
unités oxyde d'éthylène, comme les heptylphénoxypoly-(éthy- ethylene oxide units, such as heptylphenoxypoly- (ethyl-
lène-oxy)-éthanols, les nonylphénoxypoly-(éthylène-oxy)- leneoxy) ethanols, nonylphenoxypoly (ethyleneoxy)
éthanols et les dodécylphénoxypoly-(éthylène-oxy)-éthanols, les sels de sodium ou d'ammnonium des esters sulfates de ces ethanols and dodecylphenoxypoly (ethyleneoxy) ethanols, the sodium or ammonium salts of the sulfate esters of these
alkylphénoxypoly-(éthylène-oxy)-6thanols, les alkylpoly- alkylphenoxypoly (ethyleneoxy) -thanols, the alkylpolyphenyl
(6thylène-oxy)-6thanols, les alkylpoly-(propylène-oxy)-étha- (6-ethyleneoxy) ethanols, alkylpoly (propyleneoxy) ethanol
nols, le chlorure d'octylphénoxyéthoxyéthyl-diméthyl- octylphenoxyethoxyethyl dimethyl
benzylammonium, le thioéther tertiododécylique du polyéthy- benzylammonium, the tertiododecyl thioether of polyethylene
lèneglycol. Les nTweens# sont des dérivés polyoxyalkylène d'esters partiels d'acide gras et de l'anhydride du sorbitol, par exemple les dérivés polyoxyalkylène du monolaurate de - 8- sorbitan, du monopalmitate de sorbitan, du monostéarate de sorbitan, du tristéarate de sorbitan, le monooléate de sorbitan et le trioléate de sorbitan. Les #Pluronics sont des produits de condensation de l'oxyde d'éthylène avec une base hydrophobe formée par la condensation de l'oxyde de propylène avec le propylneglycol etc... D'autres surfactifs non ioniques appropriés qui peuvent servir ici sont des dérivés d'oxyde d'éthylène et d'alcools gras à longue chatne comme les alcools octylique, dodécylique, laurylique ou cétylique. Des surfactifs anioniques qui peuvent servir ici comprennent les sulfates alcalins dérivés d'alcools en C12 & C14 comme le laurylsulfate de sodium et les sels glycol. NTweens # are polyoxyalkylene derivatives of fatty acid partial esters and sorbitol anhydride, for example the polyoxyalkylene derivatives of sorbitan monolaurate, sorbitan monopalmitate, sorbitan monostearate, sorbitan tristearate. sorbitan monooleate and sorbitan trioleate. #Pluronics are condensation products of ethylene oxide with a hydrophobic base formed by the condensation of propylene oxide with propylneglycol etc ... Other suitable nonionic surfactants that can serve here are derivatives ethylene oxide and long-chain fatty alcohols such as octyl, dodecyl, lauryl or cetyl alcohols. Anionic surfactants that can be used herein include alkali sulfates derived from C12 & C14 alcohols such as sodium lauryl sulfate and salts.
alcalins d'acides alkylbenzènesulfoniques et alkyltoluène- alkalis of alkylbenzenesulphonic acids and alkyltoluene-
-sulfoniques contenant des chaînes latérales aliphatiques d'environ 10 & 15 atomes de carbone etc... On utilise généralement le surfactif à raison d'environ 3 à 5 % et, de préférence, d'environ 3,5 à 4,5 % du poids total des sulfonates containing aliphatic side chains of about 10 & 15 carbon atoms, etc. The surfactant is generally used at about 3 to 5% and preferably about 3.5 to 4.5% the total weight of
monomnres présents.monomers present.
On incorpore généralement un collolde protecteur aux émulsions aqueuses de l'invention. Des collo!des protecteurs connus et classiques tels que les alcools polyvinyliques partiellement et complètement hydrolysés, les éthers de A protective colloid is generally incorporated into the aqueous emulsions of the invention. Known and conventional protectors such as partially and completely hydrolysed polyvinyl alcohols,
cellulose, par exemple l'hydroxyméthylcellulose, l'hydroxy- cellulose, for example hydroxymethylcellulose, hydroxypropyl
éthylcellulose, l'éthyl-hydroxyéthylcellulose et les dérivés éthoxylés d'amidon, les gommes naturelles et synthétiques, par exemple la gomme adragante et la gomme arabique, l'acide polyacrylique, le copolymère éther méthyl-vinylique/anhydride maléique et la polyvinylpyrrolidone conviennent bien & l'utilisation dans le cadre de l'invention, de préférence & raison d'environ 0,1 à 2 % du poids de l'émulsion. La ethylcellulose, ethyl-hydroxyethylcellulose and ethoxylated starch derivatives, natural and synthetic gums, for example gum tragacanth and gum arabic, polyacrylic acid, methyl vinyl ether / maleic anhydride copolymer and polyvinylpyrrolidone are suitable and use in the context of the invention, preferably from about 0.1 to 2% of the weight of the emulsion. The
polyvinylpyrrolidone et les alcools polyvinyliques 'partiel- polyvinylpyrrolidone and the polyvinyl alcohols
lement hydrolysés sont spécialement avantageux pour hydrolysed are especially advantageous for
l'utilisation dans l'invention.use in the invention.
Les catalyseurs utilisés dans la réaction de copoly- The catalysts used in the copolytic reaction
mérisation sont tous les catalyseurs de polymérisation classiques à radicaux libres utilisés antérieurement pour --9- la préparation de latex de copolymère et comprennent des peroxydes minéraux comme le peroxyde d'hydrogène, le perchlorate de sodium et le perborate de sodium, des persulfates minéraux comme le persulfate de sodium, le persulfate de potassium et le persulfate d.'ammonium et des réducteurs comme l'hydrogénosulfite de sodium. Le catalyseur (y compris le réducteur servant éventuellement de cocatalyseur) s'utilise généralement à raison d'environ 0,1 à 1 % du poids total des comonomêres. On peut ajouter le catalyseur au milieu réactionnel en une seule fois ou bien le diviser en deux ou plusieurs portions que l'on ajoute au milieu à chaque addition de monomère ou pendant l'un Merification are all conventional free radical polymerization catalysts previously used for the preparation of copolymer latexes and include inorganic peroxides such as hydrogen peroxide, sodium perchlorate and sodium perborate, inorganic persulfates such as sodium persulfate, potassium persulfate and ammonium persulfate and reducing agents such as sodium hydrogen sulfite. The catalyst (including the reductant optionally used as cocatalyst) is generally used in an amount of about 0.1 to 1% of the total weight of the comonomers. The catalyst may be added to the reaction medium at one time or may be divided into two or more portions which are added to the medium at each addition of monomer or during one
des processus de polymérisation ou tous les deux. polymerization processes or both.
On peut ajouter au système aqueux un tampon alcalin An alkaline buffer can be added to the aqueous system
tel que le bicarbonate de sodium, le bicarbonate de potas- such as sodium bicarbonate, potassium bicarbonate
sium, l'acétate de sodium etc... pour maintenir le pH au sium, sodium acetate etc ... to maintain the pH at
au niveau désiré. La quantité de tampon représente gén6rale- at the desired level. The amount of buffer generally represents
ment environ 0,01 à 0,5 % du poids des monomères. approximately 0.01 to 0.5% of the weight of the monomers.
La façon d'introduire les monomères dans le réacteur n'est pas critique. On peut ajouter les monomères au milieu de réaction en un courant constant, goutte à goutte ou périodiquement par portions y on peut mélanger l'ester de vinyle et l'ester acrylate/méthacrylate avant de les introduire dans le réacteur ou bien on petut les introduire sous forme de courants séparés. Avantageusement, on ajoute les monomères en un courant constant en des temps variait d'environ 1 à 5 heures et.,de préférence, d'environ 2 & 3 heures. On peut choisir la température de réaction aux niveaux The way to introduce the monomers into the reactor is not critical. The monomers may be added to the reaction medium in a constant stream, dropwise or periodically in portions, the vinyl ester and the acrylate / methacrylate ester may be mixed before being introduced into the reactor or may be introduced. in the form of separate currents. Advantageously, the monomers are added in a constant stream at times ranging from about 1 to 5 hours, and preferably about 2 to 3 hours. We can choose the reaction temperature at the levels
appliqués antérieurement dans la polymérisation en émulsion. previously applied in emulsion polymerization.
Pour les deux processus de polymérisation, la température peut varier de O à 100 C environ, de préférence de la température ambiante à 80C environ, le milieu étant constamment remué ou agité autrement L'achèvement pratiquement complet de la polym-risation est habituellement indiqué par le fait que la teneur en monomère libre de For both polymerization processes, the temperature may range from about 0 ° C to about 100 ° C, preferably from room temperature to about 80 ° C, the medium being constantly stirred or agitated otherwise substantially complete completion of the polymerization is usually indicated by the fact that the free monomer content of
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l'émulsion de latex est inférieure & environ 1 % et de the latex emulsion is less than about 1% and
préférence inférieure & environ 0,5 %. lower preference & about 0.5%.
Dans les exemples ci-après, o l'on utilise un équipement classique et o les parties s'entendent en poids, les exemples 1 à 11 illustrent les latex de copoly- mère et le procédé de polymérisation en émulsion de l'invention, tandis que les exemples comparatifs lA et lB sont donnés pour illustrer les latex et les procédés de polymérisation antérieurs. Les constituants des milieux In the following examples, where conventional equipment is used and the parts are by weight, Examples 1 to 11 illustrate the copolymer latices and the emulsion polymerization process of the invention, while Comparative Examples 1A and 1B are given to illustrate prior latices and polymerization processes. Constituents of environments
d'émulsion utilisés dans les exemples sont identifiés ci- emulsions used in the examples are identified below.
après s Constituant Triton X-405" Triton O8-9" "Tamol 850" Sipon ESY' Mrnomer X-980" "Butyl Carbitola "Plasticizer Surfactant Natrosol 250.R' "Trycol PO-407" "CMP Acetate" Source Rohm and Haas Company Rohm and Hass Company Rohm and Hass Company Alcolac, Inc. Rohm and Hass Company Union Carbide Corporation Cincinnati Milacron Chemicals, Inc. Hercules, Inc. Emery Industries Troy Chemical Corporation Composition After s Constituting Triton X-405 "Triton O8-9" "Tamol 850" Sipon ESY "Mrnomer X-980" "Butyl Carbitola" Plasticizer Surfactant Natrosol 250.R '"Trycol PO-407" "CMP Acetate" Source Rohm and Haas Company Rohm and Hass Company Rohm and Hass Company Alcolac, Inc. Rohm and Hass Company Carbide Corporation Cincinnati Corporation Milacron Chemicals, Inc. Hercules, Inc. Emery Industries Troy Chemical Corporation
Octylphénoxy-poly-Octylphenoxy poly-
(6thylène-oxy)éthanol Ester phosphate,forme acide Sel de sodium d'acide carboxylique polymère (Ethyleneoxy) ethanol Ester phosphate, acid form Sodium salt of polymeric carboxylic acid
Sel de sodium du sul-Sodium salt of sulphate
fate d'éther lauryli-lauryl ether fats
que Triméthacrylate de triméthylolpropane, Laurylsulfate de sodium Ether monobutylique du diéthylèneglycol Hydroxyéthylcellulose Octylphénol condensé avec 40 unités oxyde d'éthylène Trimethylolpropane trimethylolpropane, sodium lauryl sulphate Diethylene glycol monobutyl ether Hydroxyethylcellulose Octylphenol condensed with 40 ethylene oxide units
Préparation de conser-Preparation of
vateur contenant 10 % en poids d'acétate vator containing 10% by weight of acetate
chlorométhoxypropyl-chlorométhoxypropyl-
mercuriquemercuric
EXEMPLE 1 -EXAMPLE 1
Dans un ballon en résine de 2000 agitateur, d'un réfrigérant A reflux, ml équipé d'un d'un entonnoir In a 2000 resin tank agitator, reflux condenser, ml equipped with a funnel
- il -- he -
d'addition et d'un thermonètre, on met les solutions suivantes s (a) Eau désionisée 200 parties Polyvinylpyrrolidone 2,5 parties (b) Eau désionisée 220 parties Triton X-405" 40 parties #Triton QS-9" 12,5 parties Hydroxyde de sodium jusqu'à pH 10 et ensuite 40 parties d'acétate de sodium. On chauffe le réacteur au bain-marie et, à 60 C, on ajoute en une seule fois 1,65 partie de persulfate d'ammonium dans 10 parties d'eau. A 72 C, on commence à ajouter 320 parties d'acétate de vinyle, puis on continue entre 78 et 80C en l'espace d'environ 65 minutes. Ensuite, on ajoute en l'espace d'environ 120 minutes un mélange de 360 parties d'acétate de vinyle et 150 parties d'acrylate de bntyle. Quand tout le mélange de monomères a été ajoutée on introduit 0,2 partie de persulfate d'ammonium et on maintient le mélange minutes de plus à 80 C pour consocmer complètement les monomères, Refroidi & la température ambiante, le latex de copolymère a une teneur en solides de 65,2 % et une viscosité Brookfield (RVF, axe n 2) de 2,7 Pa.s & addition and a thermometer, the following solutions are used: (a) Deionized water 200 parts Polyvinylpyrrolidone 2.5 parts (b) Deionized water 220 parts Triton X-405 "40 parts #Triton QS-9" 12.5 Sodium hydroxide to pH 10 and then 40 parts of sodium acetate. The reactor is heated in a water bath and, at 60 ° C., 1.65 parts of ammonium persulfate in 10 parts of water are added all at once. At 72 ° C., 320 parts of vinyl acetate are started and then continued at 78 ° C. to 80 ° C. in the course of about 65 minutes. Next, a mixture of 360 parts of vinyl acetate and 150 parts of vinyl acrylate is added over a period of about 120 minutes. When all the monomer mixture has been added, 0.2 part of ammonium persulfate is introduced and the mixture is kept at 80.degree. C. more for complete concentration of the monomers. Cooled at room temperature, the copolymer latex has a content in solids of 65.2% and a Brookfield viscosity (RVF, axis n 2) of 2.7 Pa.s &
2 tours/mn et de 0,8 Pa.s & 20 tours/Mn. 2 revolutions / min and 0.8 Pa.s & 20 revolutions / Mn.
EXEMPLE COMPARATIF lA Dans cet exemple, qui illustre la technique antérieure, on ajoute les monomères en une seule fois. On omet le collolde protecteur, afin d'éviter que le latex fini n'ait COMPARATIVE EXAMPLE 1 In this example, which illustrates the prior art, the monomers are added at one time. The protective colloid is omitted, in order to prevent the finished latex from
une viscosité non maniable.an unmanageable viscosity.
Dans un ballon en résine de 2000 ml équipé comme dans l'exemple 1, on met s Eau désionisée 450 parties Triton X-405" 37 parties Triton QS-9" 25 parties Hydroxyde de sodium jusqu'à pH 10 On porte la solution à 70 C à l'aide d'un bain-marie & température réglée et on ajoute en une seule fois 1,65 partie de persulfate d'ammonium dans 10 parties d'eau, puis un mélange de 720 parties d'acétate de vinyle et In a 2000 ml resin flask equipped as in Example 1, deionized water was added 450 parts Triton X-405 37 parts Triton QS-9 25 parts Sodium hydroxide to pH 10 70 C using a water bath & temperature set and 1.65 parts of ammonium persulfate in 10 parts of water are added all at once, then a mixture of 720 parts of vinyl acetate and
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parties d'acrylate de butyle en l'espace d'environ minutes. La température de réaction s'élève rapidement à 80OC et on la maintient à ce niveau pendant l'addition des monomères. Après l'addition des monomères, on ajoute en outre 0,3 partie de persulfate d'ammonium dans 10 parties d'eau. On maintient la température à 80 C pendant une heure de plus, puis on refroidit à la température ambiante. Le latex de copolymère a une teneur en solides de 64,6 % et une viscosité Brookfield (RVF, axe n 5) de 50 Pao.s à 2 tours/mn et de 12,1 Pa.s & 20 tours/mn. Cette viscosité est absolument excessive pour une bonne composition de parts of butyl acrylate in the space of about minutes. The reaction temperature rises rapidly to 80 ° C and is maintained at this level during the addition of the monomers. After addition of the monomers, 0.3 part of ammonium persulfate is added in 10 parts of water. The temperature is maintained at 80 ° C. for one more hour and then cooled to room temperature. The copolymer latex has a solids content of 64.6% and a Brookfield viscosity (RVF, axis No. 5) of 50 Pa.s at 2 rpm and 12.1 Pa.s at 20 rpm. This viscosity is absolutely excessive for a good composition of
peinture au latex.latex paint.
EXEMPLE COMPARATIF lB Cet exemple illustre aussi le procédé de la technique antérieure pour la copolymérisation simultanée de la totalité des monomères. On prépare le mélange suivant que l'on met dans un ballon en résine équipé conue dans l'Exemple 1 t Acétate de vinyle 718 g Acrylate de butyle 147 g Eau désionisée 470 g Triton X-405" 37 g Triton Q8-9" 25 g NaOH 2,5 g (NH)28208 1,65 + 0,3 g On dissout les surfactifs dans l'eau et on règle le pH COMPARATIVE EXAMPLE 1 This example also illustrates the prior art process for the simultaneous copolymerization of all monomers. The following mixture is prepared in a resin flask equipped as in Example 1: Vinyl acetate 718 g Butyl acrylate 147 g Deionized water 470 g Triton X-405 37 g Triton Q8-9 25 NaOH 2.5 g (NH) 28208 1.65 + 0.3 g The surfactants are dissolved in water and the pH is adjusted
de la solution & 11,6 au moyen de NaOH (dissous dans H20). of the solution & 11.6 with NaOH (dissolved in H2O).
On introduit la solution dans le réacteur, on chauffe & OC. A ce stade, on ajoute la première partie du (NH4)2S208 et on comence l'addition du mélange de monomères. L'addition se fait rapidement pendant les 2 premières heures de polymérisation (on ajoute pendant ce temps environ 80 % du monomère). Pendant la dernière demi-heure, on diminue la vitesse d'addition des monomères (le latex devenant assez visqueux). Quand l'addition de monomère est achevée, on ajoute la deuxième partie du catalyseur (dissous dans The solution is introduced into the reactor and heated to 0 ° C. At this stage, the first portion of (NH4) 2S208 is added and the addition of the monomer mixture is begun. The addition is rapid during the first 2 hours of polymerization (about 80% of the monomer is added during this time). During the last half-hour, the rate of addition of the monomers is decreased (the latex becomes rather viscous). When the addition of monomer is complete, the second part of the catalyst (dissolved in
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500 1ml de H20). Ensuite, on maintient le mélange à environ 500ml H20). Then, the mixture is kept at about
C pendant environ 1 heure. La température de polymérisa- C for about 1 hour. The polymerization temperature
tion est de 80 C 1 C. Le latex obtenu a une bonne apparence, mais il est très visqueux y il ne contient pas de gel, mais il contient de nombreuses bulles d'air. On observe que le latex a les propriétés suivantes s Solides s 64,6 % Viscosité Brookfield (axe n 5) Tours/mn 2 4 10 20 Lecture 25 32,5 46 60,5 Facteur 2000 1o00 400 200 mPa.s 50000 32500 13400 12100 Le produit étalé sur une plaque de verre est transparent, The latex obtained has a good appearance, but it is very viscous and contains no gel, but it contains many air bubbles. It is observed that the latex has the following properties s Solids s 64.6% Brookfield Viscosity (axis n 5) RPM 2 4 10 20 Reading 25 32.5 46 60.5 Factor 2000 1o00 400 200 mPa.s 50000 32500 13400 12100 The product spread on a glass plate is transparent,
mais contient de nombreuses bulles.but contains many bubbles.
Alors que le latex de l'Exemple 1 est très bien utilisable dans les peintures, on voit facilement que les latex obtenus par le procédé antérieur de copolymrisation simultanée ne sont pas appropriés à des ccompositions de While the latex of Example 1 is very useful in paints, it is easy to see that the latexes obtained by the prior method of simultaneous copolymerization are not suitable for coatings of
revêtement de surfaces.surface coating.
2NMPLE22NMPLE2
Dans le ballon en résine de l'Exemple le on introduit X Eau désionisée 420 parties "Triton X-405m 40 parties "Sipon Esy" 20 parties Polyvinylpyrrolidone 5 parties Acétate de sodium 3,2 parties Acétate de vinyle 40 parties Persulfate d'ammonium 1,65 partie dans Eau 10 parties A 72 C, on commence & ajouter 320 parties d'acétate de vinyle, puis on continue entre 78 et 80'C en l'espace d'environ 65 minutes. Ensuite, on ajoute en l'espace d'environ 120 minutes un mélange de 360 parties d'acétate de vinyle et 150 parties d'acrylate de butyle. Quand tout le mélange de monomères a été ajouté, on introduit 0,2 partie In the resin flask of Example 1 is introduced X Deionized water 420 parts "Triton X-405m 40 parts" Sipon Esy "20 parts Polyvinylpyrrolidone 5 parts Sodium acetate 3.2 parts Vinyl acetate 40 parts Ammonium persulfate 1 After 65 parts in Water 10 parts A 72 C, 320 parts of vinyl acetate are added, then it is continued between 78 and 80 ° C in the space of about 65 minutes. about 120 minutes a mixture of 360 parts of vinyl acetate and 150 parts of butyl acrylate.When all the monomer mixture was added, 0.2 part was added.
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de persulfate d'ammonium et on maintient le mélange 30 of ammonium persulfate and the mixture is maintained
minutes de plus à 80"C pour consommer les monomères restants. minutes longer at 80 ° C to consume the remaining monomers.
Une fois refroidi à la température ambiante, on trouve que le latex contient 64,8 % de solides et qu'il a une viscosité Brookfield (RVF, axe n 1) de 0,55 Pa.s & 2 tours/mn et Once cooled to room temperature, it is found that the latex contains 64.8% solids and has a Brookfield viscosity (RVF, axis n 1) of 0.55 Pa.s at 2 rpm and
de 0,28 Pa.s à 20 tours/mn.0.28 Pa.s at 20 rpm.
MXEMLE 3MXEMLE 3
Dans le ballon en résine de l'Exemple 1, on met: Eau désionisée 335 parties "Triton X-405" 50 parties "Sipon Esyn 22 parties Polyvinylpyrrolidone 5 parties Acétate de sodium 3,2 parties Acétate de vinyle 40 parties Après avoir ajouté, à 60 C, 1,65 partie de persulfate d'ammonium dans 10 parties d'eau, on ajoute 320 parties d'acétate de vinyle en l'espace de 75 minutes entre 78 et C, puis une solution de 0,1 partie de persulfate d'ammonium dans 5 parties d'eau, puis un mélange de 360 parties d'acétate de vinyle et 150 parties d'acrylate de In the resin flask of Example 1 are: Deionized water 335 parts "Triton X-405" 50 parts "Sipon Esyn 22 parts Polyvinylpyrrolidone 5 parts Sodium acetate 3.2 parts Vinyl acetate 40 parts After addition, at 60 ° C., 1.65 parts of ammonium persulfate in 10 parts of water, 320 parts of vinyl acetate are added in the course of 75 minutes between 78 ° C. and then a solution of 0.1 part of ammonium persulfate in 5 parts of water, then a mixture of 360 parts of vinyl acetate and 150 parts of
butyle en l'espace de 135 minutes.butyl in 135 minutes.
Pour achever la polymérisation, on ajoute par intermit- To complete the polymerization, intermittently
tence pendant l'heure suivante 0,5 partie de persulfate d'ammonium. Le mélange de latex, refroidi à la température ambiante, contient 69,5 % de solides et a une viscosité Brookfield (RVF, axe n 2) de 1,2 Pa.s & 2 tours/mn et de during the next hour 0.5 part of ammonium persulfate. The latex mixture, cooled to room temperature, contains 69.5% solids and has a Brookfield viscosity (RVF, axis n 2) of 1.2 Pa.s at 2 rpm and
0,57 Pa.s à 20 tours/mn.0.57 Pa.s at 20 rpm.
EXEMPLE 4EXAMPLE 4
On répète l'Exemple 2, si ce n'est que l'on inclut 8,7 parties d'acide acrylique dans la deuxième addition de monomères, c'est-A-dire de mélange d'acétate de vinyle et d'acrylate de butyle. Le latex contient 65,8 % de solides et a une viscosité Brookfield (RVF, axe n 2) de 2,6 Pa.s Example 2 is repeated except that 8.7 parts of acrylic acid are included in the second monomer addition, that is, a mixture of vinyl acetate and acrylate. butyl. The latex contains 65.8% solids and has a Brookfield viscosity (RVF, axis n 2) of 2.6 Pa.s.
à 2 tours/mn et de 0,9 Pa.s à 20 tours/mn. at 2 rpm and 0.9 Pa.s at 20 rpm.
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EXEMPLE 5EXAMPLE 5
Pour vérifier les qualités des latex à haute teneur en solides de l'invention, on prépare des peintures atu latex normales en partant des latex de copolymère de l'Exemple 1 (partie A) et de l'Exemple 2 (partie B) . En utilisant des procédés normaux de fabrication de peintures, on prépare une pate de pigment,puis on la dilue avec du latex# de l'eau et de la solution d'épaississant pour arriver & des viscosités permettant l'application & la brosse. La viscosité de la partie A de la peinture est de 77 unités Krebs et celle de la partie B de la peinture est de 84 unités Krebs. On étale les deux peintures sur un diagramme de contraste Leneta en utilisant une racle de 152 pm. On examine les couches séchées et on les trouve To verify the qualities of the high solids latexes of the invention, normal latex paints are prepared starting from the copolymer latices of Example 1 (Part A) and Example 2 (Part B). Using normal paintmaking processes, a pigment paste is prepared and then diluted with water latex and thickener solution to provide viscosities for application to the brush. The viscosity of Part A of the paint is 77 Krebs and the Part B of the paint is 84 Krebs. Both paintings are spread on a Leneta contrast chart using a 152 μm squeegee. We examine the dried layers and find them
très satisfaisantes, sans coagulation de latex ni agglomé- ration de pigment. On considère que le pouvoir masquant est entièrement very satisfactory, without coagulation of latex or agglomeration of pigment. Masking power is considered to be entirely
acceptable. On fait des applications & la brosse sur du carton comprimé, aussi bien en une seule couche qu'en deux couches, avec une nuit de séchage entre couches. On applique les deux peintures sans rencontrer aucune difficulté. On vérifie la viscosité au bout d'un mois pour déterminer le délai de stockage et on trouve qu'il est excellent. Celle de la peinture de partie A n'a augmenté que de 2 unités Krebs et celle de la peinture de acceptable. The brushes are applied to compressed cardboard, both in one layer and in two layers, with one night of drying between layers. Both paintings are applied without encountering any difficulty. The viscosity is checked after one month to determine the storage time and is found to be excellent. That of Part A paint only increased by 2 Krebs units and that of the painting of
partie B est restée inchangée.Part B remained unchanged.
EXEMPLE 6EXAMPLE 6
Dans un ballon en résine comme celui de l'Exemple 1, on met 8 Acétate de vinyle 720 g Acrylate de butyle 150 g Eau désionisée 455 g Triton X-405" 40 g "8ipon Esy" 20 g Polyvinylpyrrolidone 5 g In a resin flask such as that of Example 1, 8 vinyl acetate 720 g butyl acrylate 150 g deionized water 455 g Triton X-405 "40 g" 8ipon Esy "20 g Polyvinylpyrrolidone 5 g
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Na2CCH3 3,2 g (NH4)28208 165 + 0,1 + 0,2 g On dissout les surfactifs, la polyvinylpyrrolidone et le tampon dans de 1l'eau froide* On introduit la solution plus 40 g d'acétate de sodium dans le réacteur et on chauffe. A 60 C, on ajoute la première partie du catalyseur et, quand la température de réaction atteint 72 C, on commence & ajouter la première partie du monomère (320 g d'acétate de vinyle). Pendant cette addition (65 minutes), on maintient la température de polymérisation entre 76 et 78 C en refroidissant. Aussitôt que l'addition de la première partie est achevée, on commence à ajouter la deuxième partie (360 g d'acétate de vinyle mélangé a 150 g d"acrylate de butyle). La température de réaction s'abaisse Na2CCH3 3.2 g (NH4) 28208 165 + 0.1 + 0.2 g The surfactants, the polyvinylpyrrolidone and the buffer are dissolved in cold water * The solution plus 40 g of sodium acetate is added to the solution. reactor and heated. At 60 ° C., the first part of the catalyst is added and, when the reaction temperature reaches 72 ° C., the first part of the monomer (320 g of vinyl acetate) is begun. During this addition (65 minutes), the polymerization temperature is maintained between 76 and 78 ° C with cooling. As soon as the addition of the first part has been completed, the second part (360 g of vinyl acetate mixed with 150 g of butyl acrylate) is added.
et un léger chauffage est nécessaire pour la maintenir. and a slight heating is necessary to maintain it.
L'addition est un peu plus lente pour emp8cher l'accumulation, dans le réacteur, de monomère libre, qui pourrait former de la mousse. On ajoute du catalyseur lorsque l'addition a commencé et aussi lorsqu'elle est achevée. Quand l'addition de monomère est achevée (160 minutes), la tempé'rature s'élève & 84eC. Le latex obtenu a une bonne apparence. Il reste très peu de grains sur le filtre après filtration The addition is a little slower to prevent the accumulation in the reactor of free monomer, which could form foam. Catalyst is added when the addition has started and also when it is complete. When monomer addition is complete (160 minutes), the temperature rises to 84 ° C. The latex obtained has a good appearance. Very little grain remains on the filter after filtration
du latex.latex.
On observe que le latex a les propriétés suivantes s Solides s 64,8 % Viscosité Brookfield (axe n 1) Tours/mn 2 4 10 20 Lecture 11 185 35 56 Facteur 50 25 10 5 mPa.s 550 462 360 280 Une couche de latex étalée sur du verre a très bonne apparence i le latex est un peu trouble, mais ne contient It is observed that the latex has the following properties s Solids s 64.8% Brookfield Viscosity (axis n 1) RPM 2 4 10 20 Reading 11 185 35 56 Factor 50 25 10 5 mPa.s 550 462 360 280 A layer of latex spread on glass looks good i latex is a bit cloudy but does not contain
ni gel ni bulles.neither gel nor bubbles.
EXEMPLE 7EXAMPLE 7
Dans un ballon en résine commue celui de l'Exemple 1, In a resin balloon as in Example 1,
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on met: Acétate de vinyle 740 g Acrylate de butyle 157 g Eau désionisée 455 g 'Triton X-405" 40 g "Triton 0s-9" 12,5 g Polyvinylpyrrolidone 3,5 g NaOH 1,2 g (NH4)2208 1,65 g On prépare la solution de polyvinylpyrrolidone et de surfactif et on ajuste le pH comme dans les exemples précédents. Le premier stade d'addition de monomère (55 minutes) s'effectue par portions de 40 et 320 g d'acétate de vinyle. Le deuxième stade d'addition (140 minutes) comporte un mélange de 380 g d'acétate de vinyle et 157 g d' acrylate de butyle. Bien que l'on augmente légèrement la deuxième addition de monomère pour compenser les pertes possibles, la teneur en solides indique que ce n'est pas nécessaire. Quand on commence le deuxième stade d'addition, la température de réaction s'abaisse de façon usuelle& A ce moment, on ajoute un supplément de 0,1 g de catalyseur mais sans grand résultat. On règle alors la température de réaction en agissant sur le débit de monomères et la température du bain. Au début du deuxième stade, la température s'abaisse à 75 Cp mais, pendant la majeure partie, elle est de 78 â 80 C. A la fin de l'addition de monomère, on ajoute 0,2 g de (NH4)2S208. La température s'élève à 83 C. On n'observe pas de mousse. Le latex contient la quantité usuelle de grains, mais, une fois qu'on les a éliminés par filtration, le produit a une apparence acceptable. On observe que le latex a les propriétés suivantes: Vinyl acetate 740 g Butyl acrylate 157 g Deionized water 455 g Triton X-405 "40 g" Triton Os-9 "12.5 g Polyvinylpyrrolidone 3.5 g NaOH 1.2 g (NH4) 2208 1 The solution of polyvinylpyrrolidone and surfactant is prepared and the pH is adjusted as in the previous examples The first stage of monomer addition (55 minutes) is carried out in portions of 40 and 320 g of vinyl acetate The second stage of addition (140 minutes) comprises a mixture of 380 g of vinyl acetate and 157 g of butyl acrylate, although the second monomer addition is slightly increased to compensate for the possible losses. in solids indicates that it is not necessary.When the second stage of addition is started, the reaction temperature is lowered in the usual way & at this moment, an additional 0.1 g of catalyst is added but without much result The reaction temperature is then adjusted by acting on the monomer flow and the temperature. At the beginning of the second stage, the temperature drops to 75 ° C, but for the most part it is 78 to 80 ° C. At the end of the monomer addition, 0.2 g of (NH4) 2S208. The temperature rises to 83 C. No foam is observed. The latex contains the usual amount of grain, but once removed by filtration, the product has an acceptable appearance. It is observed that the latex has the following properties:
Z477555Z477555
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Solides s 65,7 % Viscosité Brookfield (axe n 2) Tours/mn 2 4 10 20 Lecture 8 12 20 29 Facteur 200 100 40 20 mPa.s 1600 1200 800 580 Une couche du latex étalée sur du verre donne un léger trouble, mais le latex a tout de mfme une bonne apparence générale. Solids 65.7% Brookfield Viscosity (axis n 2) RPM 2 4 10 20 Reading 8 12 20 29 Factor 200 100 40 20 mPa.s 1600 1200 800 580 A layer of latex spread on glass gives a slight haze, but the latex still has a good overall appearance.
EXEMPLE 8EXAMPLE 8
On prépare les compositions suivantes de peinture d'intérieur avec les latex de copolymère des Exemples 6 et P&te de Diqment (dans un dissolveur Cowles) Eau 516 g Acétate CMP 1 g Ethylèneglycol 96 g Butylcarbitol 68 g E2CO3 4 g "Tamol 850' 8 g Surfactif plastifiant 12 g #Natrosol 250 MRI 600 g TiO2 600 g Argile calcinée 240 g Kieselguhr 1000 g Total 3145 g Peinture A B Pate de pigment 394 g 394 g The following interior paint compositions are prepared with the copolymer latices of Examples 6 and 4 (Figure 5) in a Cowles dissolver. Water 516 g Acetate CMP 1 g Ethylene glycol 96 g Butylcarbitol 68 g E2CO3 4 g Tamol 850 8 g Plasticizing surfactant 12 g #Natrosol 250 MRI 600 g TiO2 600 g Clay calcine 240 g Kieselguhr 1000 g Total 3145 g AB paint Pigment paste 394 g 394 g
Latex de l'Exemple 6 80,5 g -Latex of Example 6 80.5 g -
Latex de l'Exemple 7 - 80#5 g Eau 93 g 95 g Natrosol 250 MR' à 15 % 15 g 13 g Unités Klebs 84 77 Latex of Example 7 - 80 # 5 g Water 93 g 95 g Natrosol 250 MR 'at 15% 15 g 13 g Units Klebs 84 77
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On étale des couches des peintures A et B sur des diagrammes de contraste Leneta en utilisant une racle de 152 pm. On applique les peintures par badigeonnage sur du carton comprimé, aussi bien en une seule couche qu'en deux couches, avec une nuit de séchage entre couches. On bouche la plaque de carton avec le latex dilué de l'Exemple 6 avant l'application de la peinture. Les couches d'étalement et de badigeonnage sont satisfaisantes. Il ne se produit pas de coagulation de latex ni d'agglomération de pigment, Paint layers A and B are spread on Leneta contrast diagrams using a 152 μm squeegee. The paints are applied by painting on compressed cardboard, both in one layer and in two layers, with one night of drying between layers. The cardboard plate is capped with the diluted latex of Example 6 prior to application of the paint. The layers of spreading and painting are satisfactory. There is no coagulation of latex or agglomeration of pigment,
dans l'une ni dans l'autre peinture. in neither painting.
Viscosités a peinture A 84 unites Klebs peinture B 79 unités Klebs Paint Viscos A 84 units Klebs Paint B 79 units Klebs
EXEMPLE 9EXAMPLE 9
Dans un ballon en r6sine comme celui de l'Exemple 1, on met s Acétate de vinyle 735 g Acrylate de butyle 150 g Eau désionisée 360 g "Triton X-4054 50 g "Sipon Esy, 22 g Polyvinylpyrrolidone 5 g Nao2ccH33 In a resin flask such as that of Example 1, vinyl acetate 735 g butyl acrylate 150 g deionized water 360 g Triton X-4054 50 g Sipon Esy, 22 g polyvinylpyrrolidone 5 g Nao2ccH33
2 3 32 3 3
(NH4)2S208 1,65 + 0,1 + 10,5 g On achève le premier stade d'addition de monomère (360 g d'acétate de vinyle en l'espace de 75 minutes) et lorsqu'il reste à ajouter environ 130 ml du mélange de monomères du deuxième stade d'addition (360 g d'acétate de vinyle mélangé & 150 g d'acrylate de butyle), on commence l'addition finale de catalyseur (0,5 g de sulfate d'anmonium dans 20 ml de H20). Le latex obtenu a une bonne apparence, tout en contenant la quantité usuelle de grains que l'on peut facilement éliminer par filtration ou par des moyens similaires. On observe que le latex a les propriétés suivantes s - Solides s 69,3 - 0,5 % Viscosité Brookfield (axe n 2) Tours/mn 2 4 10 20 Lecture 6 9,5 17,5 28,5 Facteur 200 100 40 20 MPa.s 1200 950 700 570 Une couche du latex étalée sur du verre plusieurs jours après la préparation du produit donne un très bon (NH4) 2S208 1.65 + 0.1 + 10.5 g The first stage of monomer addition (360 g of vinyl acetate is completed within 75 minutes) and when about 130 ml of the monomer mixture of the second stage of addition (360 g of mixed vinyl acetate & 150 g of butyl acrylate), the final addition of catalyst (0.5 g of ammonium sulfate in 20 ml of H 2 O). The latex obtained has a good appearance, while containing the usual amount of grains that can be easily removed by filtration or by similar means. It is observed that the latex has the following properties s - Solids s 69.3 - 0.5% Brookfield Viscosity (axis n 2) RPM 2 4 10 20 Reading 6 9.5 17.5 28.5 Factor 200 100 40 20 MPa.s 1200 950 700 570 A layer of the latex spread on glass several days after the preparation of the product gives a very good
revêtement exempt de gel et de bulles. gel-free coating and bubbles.
EXEMPLE 10EXAMPLE 10
Dans un ballon en résine comme celui de l'Exemple 2, on met s Acétate de vinyle 720 g Acrylate de butyle 150 g Acide acrylique 8,7 g Eau désionisée 435 g "Triton X-405" 40 g #Sipon Esyu 20 g Polyvinylpyrrolidone 5 g NaO2CCH3 32 g ('M4)2S2O8 1,65 + 0,2 g On commence la polymérisation comme dans l'Exemple 6, mais en ajoutant 360 g d'acétate de vinyle au premier stade (en l'espace de 65 minutes) et en ajoutant, au deuxième stade, 360 g d'acétate de vinyle mélangé à g dtacrylate de butyle et 8,7 g d'acide acrylique (en l'espace de 160 minutes). Pendant le deuxième stade, on règle la vitesse d'addition et la température du bain de façon que la température de réaction soit toujours proche de la température du bain (78 à 80 C). On ne fait pas d'addition de catalyseur au début du deuxième stade d'addition. On commence l'addition finale de catalyseur environ 5 minutes après l'achèvement de l'addition et elle s'étend sur environ 15 minutes. Une fois l'addition de In a resin flask as in Example 2, vinyl acetate (720 g) butyl acrylate (150 g) acrylic acid 8.7 g deionized water (435 g) Triton X-405 (40 g) #Sipon Esyu (20 g) Polyvinylpyrrolidone 5 g NaO2CCH3 32 g (M4) 2S2O8 1.65 + 0.2 g The polymerization is started as in Example 6, but 360 g of vinyl acetate are added in the first stage (within 65 minutes ) and adding, at the second stage, 360 g of vinyl acetate mixed with butyl acrylate and 8.7 g of acrylic acid (within 160 minutes). During the second stage, the rate of addition and the temperature of the bath are regulated so that the reaction temperature is always close to the temperature of the bath (78 to 80 ° C.). No catalyst addition is made at the beginning of the second addition stage. The final catalyst addition is begun about 5 minutes after completion of the addition and is about 15 minutes. Once the addition of
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monomères achevée, la température de réaction est pendant environ 40 minutes légèrement supérieure ou égale à la monomers complete, the reaction temperature is for about 40 minutes slightly greater than or equal to the
température du bain. Environ 15 minutes après que la tempé- bath temperature. About 15 minutes after the temperature
rature de réaction ait commencé à baisser, on refroidit le contenu du réacteur à la température ambiante. Le latex obtenu n'a pas d'odeur de monomère libre et il a une bonne apparence, presque exempte de grains. Le tamisage du As a result, reaction temperature began to drop, the reactor contents were cooled to room temperature. The latex obtained has no odor of free monomer and has a good appearance, almost free of grains. Screening the
monomère est très facile à réaliser. monomer is very easy to achieve.
On observe que le latex a les propriétés suivantes: Solides s 65,8 % Viscosité Brookfield (axe nO 2) Tours/mn 2 4 10 20 Lecture 13 19 31 45 Facteur 200 100 40 20 mPa.s 2600 1900 1240 900 Des couches du latex étalées sur du verre donnent un revêtement exempt de gel et de bulles ayant une très It is observed that the latex has the following properties: Solids s 65.8% Brookfield Viscosity (axis nO 2) RPM 2 4 10 20 Reading 13 19 31 45 Factor 200 100 40 20 mPa.s 2600 1900 1240 900 Layers of latex spread on glass give a gel-free coating and bubbles having a very
bonne apparence générale.good overall appearance.
EXEMPLE 11EXAMPLE 11
Cet exemple concerne l'obtention d'un latex de viscosité élevée, la polymérisation étant conduite en deux stades successifs, mais avec polymérisation d'un mélange d'acétate de vinyle et d'acrylate de butyle à chaque stade d'addition de monomère. Dans un ballon en résine comme celui de l'Exemple 1, on met X Acétate de vinyle 700 g Acrylate de butyle 150 g Monomer X-980" 26 g Acide acrylique 8,7 g Eau désionisée 450 g #Emersal 6400" 20 g "Trycol PO-407" 40 g Polyvinylpyrrolidone 2 g NaO2CCH3 4g (NH4) 24208 16 g This example relates to obtaining a latex of high viscosity, the polymerization being conducted in two successive stages, but with polymerization of a mixture of vinyl acetate and butyl acrylate at each stage of monomer addition. In a resin flask as in Example 1, X Vinyl acetate 700 g Butyl acrylate 150 g Monomer X-980 "26 g Acrylic acid 8.7 g Deionized water 450 g # Emersal 6400" 20 g " Trycol PO-407 "40 g Polyvinylpyrrolidone 2 g NaO2CCH3 4g (NH4) 24208 16 g
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Pour faciliter la dissolution de l'"Emersal 6400", on To facilitate the dissolution of the "Emersal 6400",
ajoute un peu d'eau au surfactif, puis on chauffe. add a little water to the surfactant, then heat up.
On prépare comme suit les mélanges de monomères: Stade initial ler stade, q 2ème stade, q Acétate de vinyle 40 310 350 Acrylate de butyle O 65 85 "Monomer X-980" O 13 13 Acide acrylique O 4,35 4,35 Le premier stade d'addition de monomère s'effectue en minutes et on effectue un deuxième stade d'addition de monomère en 85 minutes. On n'ajoute pas de catalyseur Monomer blends are prepared as follows: Initial stage 1 stage, 2nd stage stage, vinyl acetate 40 310 350 Butyl acrylate O 65 85 "Monomer X-980" O 13 13 Acrylic acid O 4.35 4.35 The first monomer addition stage is carried out in minutes and a second monomer addition stage is carried out in 85 minutes. No catalyst is added
supplémentaire à l'achèvement des additions de monomères. additional to the completion of monomer additions.
Le latex obtenu, qui contient la petite quantité de grains habituelle, a une bonne apparence et présente seulement The resulting latex, which contains the usual small amount of grain, has a good appearance and is only present
une trace de dilatance.a trace of dilatancy.
On observe que le latex a les propriétés suivantes s Solides s 65,2 % Viscosité Brookfield (axe n 3) Tours/mn 2 4 10 20 Lecture 16,5 21 30 39 Facteur 500 250 100 50 mPaos 8250 5250 3000 1950 Une couche de ce latex étalée sur du verre a bonne It is observed that the latex has the following properties s Solids s 65.2% Brookfield Viscosity (axis n 3) RPM 2 4 10 20 Reading 16.5 21 30 39 Factor 500 250 100 50 mPaos 8250 5250 3000 1950 A layer of this latex spread on glass has good
apparence, avec seulement un léger trouble. appearance, with only a slight disturbance.
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