JPH04506371A - Water resistant polymer emulsion - Google Patents
Water resistant polymer emulsionInfo
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。 (57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.
Description
【発明の詳細な説明】 耐水性重合体乳濁液 jL 本発明は耐水性重合体乳濁液および重合体乳濁液を製造する方法に関する。[Detailed description of the invention] Water resistant polymer emulsion jL The present invention relates to water-resistant polymer emulsions and methods of making polymer emulsions.
油を基剤とする生成物は、基体の表面を耐水性にするために存在する。しかし、 油を基剤とする生成物に対する環境的制約が増加しているため、これらの生成物 の長期にわたる有効性は疑わしい。Oil-based products are present to render the surface of the substrate water resistant. but, Due to increasing environmental constraints on oil-based products, these products The long-term effectiveness of is questionable.
又皿型!h 本発明は、基体の表面を耐水性にするために用いる、水を基剤とする重合体乳濁 液を提供する。この重合体乳濁液は、少なくとも約40%の固体を含有し、(i )重合体 (ii)水および(ij)界面活性剤を含有する。通常、この乳濁液 は、この重合体中の単量体の総重量を基準として約1重量%より少ない界面活性 剤を含有する。この重合体は、約25〜約90重量%の軟質単量体、約10〜約 75重量%の硬質単量体、約1〜約5重量%のオレフィン系カルボン酸単量体お よび約0.5〜約5重量%の架橋用単量体から成る。本明細書および請求の範囲 で用いる「軟質単量体」は、単独重合体のTgが約−20℃より低い単量体を意 味し;「硬質単量体」は、単独重合体のTgが約30℃より高い単量体を意味し :「硬質単量体の重量%」 「軟質単量体の重量%」 「オレフィン系カルボン 酸単量体の重量%」および「架橋用単量体の重量%」はそれぞれ、重合体を製造 する際に用いるそれぞれの構成要素成分の総乾燥重量を、重合体を製造する際に 用いる単量体の総重量で割り、この商に100%をかけたものを意味する。一般 に、この乳濁液は表面張力が少なくとも約45dyn/cmであり、この重合体 の平均粒度は250 oaIより小さい。Also plate-shaped! h The present invention relates to a water-based polymer emulsion used to make the surface of a substrate water resistant. Provide liquid. The polymer emulsion contains at least about 40% solids and (i ) Polymer containing (ii) water and (ij) a surfactant. Usually this emulsion has a surface active content of less than about 1% by weight based on the total weight of monomers in the polymer. Contains an agent. The polymer contains from about 25 to about 90% by weight soft monomer, from about 10 to about 75% by weight of hard monomers, about 1 to about 5% by weight of olefinic carboxylic acid monomers and and from about 0.5% to about 5% by weight of crosslinking monomer. Description and claims The term "soft monomer" used in Taste: "Hard monomer" means a monomer whose homopolymer Tg is higher than about 30°C. : "Weight% of hard monomer" "Weight% of soft monomer" "Olefinic carvone "wt% of acid monomer" and "wt% of crosslinking monomer" are respectively The total dry weight of each constituent component used in the production of the polymer is It means dividing by the total weight of the monomers used and multiplying this quotient by 100%. general The emulsion has a surface tension of at least about 45 dyn/cm and the polymer The average particle size of is less than 250 oaI.
この乳濁液を表面に塗布して乾燥した際、この乳濁液は耐水性薄膜を形成する。When applied to a surface and dried, the emulsion forms a water-resistant film.
本発明はまた、この乳濁液を製造する方法を包含する。この方法は(a)軟質単 量体、硬質単量体、オレフィン系カルボン酸、架橋剤および付加的な触媒を反応 器に遅延添加(delayadding) L/て乳濁液を形成し; (b)遅 延添加工程の終了直後に、乳濁液のpHを調整して重合体中の全てのカルボン酸 基をほぼ中和して乳濁液を安定化させる工程から成る。「遅延添加」は、重合時 間の少なくとも一部の間に成分を添加することをぎ味する技術用語である。The invention also includes a method of making this emulsion. This method consists of (a) soft polymers, hard monomers, olefinic carboxylic acids, crosslinkers and additional catalysts. (b) delay adding L/L to form an emulsion; Immediately after the end of the addition step, the pH of the emulsion is adjusted to remove all the carboxylic acids in the polymer. It consists of a step of substantially neutralizing the groups and stabilizing the emulsion. "Delayed addition" is during polymerization. A technical term that refers to adding ingredients at least part of the time.
主皿Ω■豊星区肌 本発明において、各重合体乳濁液は(i)重合体 (ii)水および(ii)界 面活性剤を含有する。一般に、この乳濁液は約1重量%より少ない界面活性剤を 含有する0本明細書および請求の範囲で用いる「界面活性剤の重量%」は、重合 体を製造する際に用いる界面活性剤の総乾燥重量を、重合体を製造する際に用い る単量体の総重量で割り、この商に100%をかけたものとする。好ましくは、 この乳濁液は約0.5%より少なし)界面活性剤を含有する。Main dish Ω■ Hoseiku Hada In the present invention, each polymer emulsion consists of (i) a polymer, (ii) water, and (ii) an interface. Contains surfactant. Generally, the emulsion contains less than about 1% by weight surfactant. As used herein and in the claims, "% by weight of surfactant" refers to The total dry weight of the surfactants used in making the polymer is Divide by the total weight of monomers and multiply this quotient by 100%. Preferably, The emulsion contains less than about 0.5% surfactant.
一般に、他の全てのパラメーターを一定に保持した際、重合体中の界面活性剤の 含量が低くなるに従い、重合体の水に対する感受性が低くなり、乳濁液の表面張 力が増大する。典型的に、乳濁液は表面張力が少なくとも約45dyn/c−あ り、好ましくは約45〜約65 dyn/amである。In general, when all other parameters are held constant, the amount of surfactant in the polymer is As the content decreases, the polymer becomes less sensitive to water and the surface tension of the emulsion decreases. Power increases. Typically, the emulsion has a surface tension of at least about 45 dyn/c-A. and preferably about 45 to about 65 dyn/am.
この界面活性剤は通常、共重合可能な界面活性剤、陰イオン性界面活性剤、非イ オン性界面活性剤またはこれらの界面活性剤の2種類以上の混合物である。代表 的な共重合可能な界面活性剤は、スルホエチルメタクリレート、ビニルスルホン 酸塩、スルホプロピルメタクリレート、スチレンスルホン酸塩、2−アクリルア ミド−2−メチルスルホン酸塩およびこれらの混合物を含むが、これらには限定 されない。陰イオン性界面活性剤は、アルキルフェノールエトキシレートサJレ フエートおよびスルホネート、アルキルサルフェートおよびスルホネート並びに これらの混合物を含むが、これらには限定されない、非イオン性界面活性剤は、 アルキルアリールポリエーテルアルコール、アルキルフェノールエトキシレート 、アルキルエトキシレート、エチレンオキシド/プロピレンオキシド ブロック 共重合体およびこれらの混合物を含むが、これらには限定されない。This surfactant is typically a copolymerizable surfactant, an anionic surfactant, or a non-ionic surfactant. It is an onic surfactant or a mixture of two or more of these surfactants. representative Copolymerizable surfactants include sulfoethyl methacrylate, vinyl sulfone acid salt, sulfopropyl methacrylate, styrene sulfonate, 2-acrylic acid including, but not limited to, mido-2-methylsulfonate and mixtures thereof; Not done. Anionic surfactants include alkylphenol ethoxylate surfactants. Phates and sulfonates, alkyl sulfates and sulfonates and Non-ionic surfactants, including but not limited to mixtures thereof, include: Alkylaryl polyether alcohol, alkylphenol ethoxylate , alkyl ethoxylate, ethylene oxide/propylene oxide block Including, but not limited to, copolymers and mixtures thereof.
この重合体は一般に約25〜約90重量%の軟質単量体、約10〜約75重量% の硬質単量体、約1〜約5重量%のオレフィン系カルボン酸および約0.5〜約 5重量%の架橋剤から成り、典型的にはTgが約−50〜約50°Cである。好 ましくは、この重合体は約2〜約4重量%のオレフィン系カルボン酸および約1 〜約3重量%の架橋剤を含有する。The polymer generally contains from about 25 to about 90% by weight soft monomer, from about 10 to about 75% by weight. of hard monomers, about 1 to about 5% by weight of olefinic carboxylic acids, and about 0.5 to about It consists of 5% by weight crosslinking agent and typically has a Tg of about -50 to about 50°C. good Preferably, the polymer contains about 2% to about 4% by weight olefinic carboxylic acid and about 1% by weight olefinic carboxylic acid and about 1% by weight. Contains ~3% by weight crosslinking agent.
オレフィン系カルボン酸単量体は、モノオレフィン系カルボン酸単量体およびジ オレフィン系カルボン酸単量体を共に含む。Olefinic carboxylic acid monomers are monoolefinic carboxylic acid monomers and di- Contains olefinic carboxylic acid monomers.
代表的なモノオレフィン系カルボン酸は、アクリル酸およびメタクリル酸を含む が、これらには限定されない0代表的なジオレフィン系カルボン酸はイタコン酸 である。好ましいオレフィン系カルボン酸単量体はメタクリル酸である。しかし 、オレフィン系カルボン酸の混合物も使用することができる。Typical monoolefinic carboxylic acids include acrylic acid and methacrylic acid but are not limited to these. Representative diolefinic carboxylic acids include itaconic acid. It is. A preferred olefinic carboxylic acid monomer is methacrylic acid. but , mixtures of olefinic carboxylic acids can also be used.
代表的な架橋剤は、N−メチロールアクリルアミド、N−メチロールメタクリル アミド、ジアクリレート、ジメタクリレート、トリアリルシアヌレート、ジアリ ルマレエート、メチルアクリルアミドグリコレートメチルエーテル、次式I(式 中R,は水素原子およびハロゲン原子から成る群から選択されたもの、R1は水 素原子、ハロ、チオおよび1価の有機基から成る群から選択されたもの、R1は 2価の基、Zは有機アシル基およびシアノ基から成る群から選択されたものを示 す)で表されるオレフィン系不飽和単量体、およびこれらの混合物を含むがこれ らに限定されない、好ましくは、R3は水素原子であり、R2は水素原子または 約10個までの炭素原子を有するアルキル基であり、R3は約40個までの炭素 原子を有する環式または非環式有機基であり、Zは次式■(式中R4は水素原子 および1価の有機基から成る群から選択されたものを示す)で表される有機アシ ル基である。さらに好ましくは、R3は約20個までの炭素原子を有する所定の 長さの非環式基であり、任意のおよび全ての側基がそれぞれ約6個までの炭素原 子を有する所定の長さのものであり、R4は水素原子または約7個までの炭素原 子を有するアルキル基である。R。Typical crosslinking agents are N-methylol acrylamide and N-methylol methacrylate. Amide, diacrylate, dimethacrylate, triallyl cyanurate, diaryl Lumaleate, methyl acrylamide glycolate methyl ether, formula I (formula R, is selected from the group consisting of hydrogen atoms and halogen atoms, and R1 is water. selected from the group consisting of elementary atoms, halo, thio and monovalent organic groups, R1 is a divalent group, Z is selected from the group consisting of an organic acyl group and a cyano group; This includes olefinically unsaturated monomers represented by Preferably, R3 is a hydrogen atom, and R2 is a hydrogen atom or an alkyl group having up to about 10 carbon atoms, and R3 is an alkyl group having up to about 40 carbon atoms. Z is a cyclic or acyclic organic group having an atom, and Z is represented by the following formula (in which R4 is a hydrogen atom) and monovalent organic groups) is a group. More preferably, R3 is a selected group having up to about 20 carbon atoms. an acyclic group of up to about 6 carbon atoms in length, with any and all side groups each having up to about 6 carbon atoms. R4 is a hydrogen atom or up to about 7 carbon atoms. It is an alkyl group having a child. R.
は、最も好ましくは約10個までの炭素原子を有するアルキレン基であり、R4 は最も好ましくはメチル基である。商業的な入手しやすさのため、式Iで表され る好ましい架橋剤はアセトアセトキシエチルメタクリレートである。しかし、最 も好ましい架橋剤はN−メチロールアクリルアミドである。is most preferably an alkylene group having up to about 10 carbon atoms; is most preferably a methyl group. For commercial availability, the formula I A preferred crosslinking agent is acetoacetoxyethyl methacrylate. However, the most Another preferred crosslinking agent is N-methylolacrylamide.
本発明の一例において、乳濁液は、合成板(またはパーティクルボード)または 合板用の耐水性端部密封剤として用いる。In one example of the invention, the emulsion is made of synthetic board (or particle board) or Used as a water-resistant edge sealant for plywood.
この例において、重合体中の硬質単量体対軟質単量体の重量比は約1=1〜約1 ゜5 :1であり、重合体は好ましくはTgが約O〜約20°Cである。代表的 に、本発明のこの例において、乳濁液は周囲温度で基体に塗布し、乾燥する。In this example, the weight ratio of hard monomers to soft monomers in the polymer is from about 1=1 to about 1 5:1 and the polymer preferably has a Tg of about 0 to about 20°C. Typical First, in this example of the invention, the emulsion is applied to a substrate at ambient temperature and allowed to dry.
しかし、本発明の第2の例においては、乳濁液は、高温、例えば約50°C以上 において基体、例えばセラミックまたはセメントタイルに塗布し、乾燥する。こ の第2の例において、重合体中の硬質単量体対軟質単量体の重量比は、好ましく は約1.5=1〜約3:1であり、重合体は好ましくはTgが約30〜約50° Cである。However, in a second embodiment of the invention, the emulsion is heated at elevated temperatures, such as above about 50°C. It is applied to a substrate, for example a ceramic or cement tile, and dried. child In the second example, the weight ratio of hard monomers to soft monomers in the polymer is preferably is about 1.5=1 to about 3:1, and the polymer preferably has a Tg of about 30 to about 50°. It is C.
他の例において、乳濁液は耐水性感圧接着剤(PSA、)として用いる。この後 者の例において、重合体中の硬質単量体対軟質単量体の重量比は好ましくは約1 =4〜約1:9であり、重合体は好ましくはTgが約−35〜約−50°Cであ る。In other examples, the emulsion is used as a water-resistant pressure sensitive adhesive (PSA). After this In one example, the weight ratio of hard monomers to soft monomers in the polymer is preferably about 1. =4 to about 1:9, and the polymer preferably has a Tg of about -35 to about -50°C. Ru.
本発明の全ての例において、軟質および硬質単量体は、典型的に総量で重合体の 少な(とも約90重量%、好ましくは重合体の少なくとも約95重量%構成する 。In all examples of the invention, the soft and hard monomers typically make up the total amount of the polymer. (constituting at least about 90% by weight, preferably at least about 95% by weight of the polymer) .
軟質単量体は、代表的には非官能性(non−functional)アクリル 系単量体、エチレンおよびこれらの混合物から成る群から選択される。本明細書 および請求の範囲で用いる、「非官能性単量体」は、単量体の重合後にさらに反 応を受けることがありうる任意の基、例えば、水酸基、カルボキシル基、アミド およびアミンを何も有しない単量体を意味し;「軟質単量体」は単独重合体のT gが約−20°Cより低い単量体を意味する。非官能性アクリル系単量体は、好 ましい軟質単量体である。The soft monomer is typically a non-functional acrylic monomers selected from the group consisting of ethylene, and mixtures thereof. Specification As used in the claims, "non-functional monomer" refers to a monomer that is further reacted after polymerization. Any group that may undergo reaction, such as hydroxyl group, carboxyl group, amide and a monomer having no amine; "soft monomer" means a homopolymer T Refers to monomers where g is less than about -20°C. Non-functional acrylic monomers are preferred. It is a desirable soft monomer.
非官能性アクリル系単量体は次式■ (式中R5は水素原子およびメチル基から成る群から選択されたもの、R6はア ルキル基、好ましくは約15個までの炭素原子を有するものを示す)で表される ものである。本明細書および請求の範囲で用いる「アルキル」は、枝分かれをし てもしなくてもよい環式および非環式飽和炭化水素基を意味する。代表的な軟質 、非官能アクリル系単量体は、ブチルアクリレート、イソブチルアクリレート、 エチルへキシルアクリレート、インデシルメタクリレート、ラウリルメタクリレ ート、トリデシルメタクリレートを含むが、これらに限定されない、2−エチル へキシルアクリレートが好ましい軟質、非官能性単量体である。The non-functional acrylic monomer has the following formula■ (In the formula, R5 is selected from the group consisting of a hydrogen atom and a methyl group, and R6 is an atom. alkyl group, preferably having up to about 15 carbon atoms) It is something. As used herein and in the claims, "alkyl" refers to refers to cyclic and acyclic saturated hydrocarbon groups which may or may not be present. typical soft , non-functional acrylic monomers include butyl acrylate, isobutyl acrylate, Ethylhexyl acrylate, indecyl methacrylate, lauryl methacrylate 2-ethyl methacrylate, including but not limited to tridecyl methacrylate Hexyl acrylate is the preferred soft, non-functional monomer.
硬質単量体に関しては、硬質単量体は、アルキレン芳香族単量体および非官能性 メタクリル系単量体を含むが、これらに限定されない。本明細書および請求の範 囲で用いる「アルキレン芳香族単量体」は、少なくとも1個の芳香環、およびア ルケニル不飽和結合を有する少なくとも1個の脂肪族を含む部分を含有する任意 の有機化合物を意味し;「硬質単量体」は、単独重合体のTgが約30″Cより 高い単量体を意味する。好ましいアルケニル芳香族単量体は、次式■ (式中Xは少なくとも1個のアルケニル結合を有する脂肪族基、Yは芳香環にお ける置換基、nは環におけるY置換基の数を示し、nはO〜5の整数である)で 表される。一般に、Xは少なくとも2個、しかし通常約6個以下、好ましくは約 3個以下の炭素原子を有する。Xは好ましくは置換または非置換アルケニル基で ある。アルケニル基における好ましい置換基はハロゲン原子、例えば塩素である 。しかし、最も好ましいアルケニル基は非置換、すなわち炭化水素基であり、1 個のオレフィン性不飽和結合のみを育する。エチレンが、最も好ましいXである 。Regarding hard monomers, hard monomers include alkylene aromatic monomers and non-functional Including, but not limited to, methacrylic monomers. Description and Claims "Alkylene aromatic monomer" as used in Any containing at least one aliphatic-containing moiety with lekenyl unsaturation “hard monomer” means an organic compound with a homopolymer Tg of about 30″C or more High monomer meaning. Preferred alkenyl aromatic monomers have the following formula (In the formula, X is an aliphatic group having at least one alkenyl bond, and Y is an aromatic ring. substituents, n indicates the number of Y substituents in the ring, n is an integer from O to 5) expressed. Generally, X will be at least 2, but usually no more than about 6, preferably about Contains up to 3 carbon atoms. X is preferably a substituted or unsubstituted alkenyl group be. Preferred substituents on alkenyl groups are halogen atoms, e.g. chlorine. . However, the most preferred alkenyl groups are unsubstituted, i.e. hydrocarbon groups, with 1 Grows only olefinic unsaturated bonds. Ethylene is the most preferred X .
Yは有機または無機基である0本明細書および請求の範囲を通して用いる「有機 基」は、少なくとも1個の炭素原子を有する任意の基を意味し、「無機基」は、 炭素原子を有しない任意の基を意味する。nが2以上である場合、Yは同一であ っても異なっていてもよい、有機基である場合、Yは一般に1〜約15個の炭素 原子を有し、好ましくは脂肪族基である。さらに好ましくは、Yは飽和脂肪族基 である。無機基である場合、Yは好ましくはハロゲン原子である6代表的なY置 換基はハロおよびシアノ基並びに1〜約10個の炭素原子を有する置換または非 置換アルキル基を含む、好ましいY置換基は塩素原子、および1〜約6個の炭素 原子を有する非置換アルキル基である。Yは、さらに好ましくは塩素原子および C1〜約C4の非置換アルキル基である。Y is an organic or inorganic group. "group" means any group having at least one carbon atom; "inorganic group" means: means any group that does not have a carbon atom. If n is 2 or more, Y is the same Y generally has 1 to about 15 carbons. atomic group, preferably an aliphatic group. More preferably, Y is a saturated aliphatic group It is. If it is an inorganic group, Y is preferably a halogen atom. Substituents include halo and cyano groups and substituted or unsubstituted groups having from 1 to about 10 carbon atoms. Preferred Y substituents, including substituted alkyl groups, include chlorine atoms, and 1 to about 6 carbon atoms. It is an unsubstituted alkyl group having atoms. Y is more preferably a chlorine atom and A C1 to about C4 unsubstituted alkyl group.
代表的なアルケニル芳香族単量体は、スチレン、p−メチルスチレン、メチルス チレン、o、p−ジメチルスチレン、O+p−ジエチルスチレン、p−クロロス チレン、イソプロピルスチレン、t−ブチルスチレン、0−メチル−p−イソプ ロピルスチレン、o、p−ジクロロスチレンおよびこれらの混合物を含む。商業 的な入手のしやすさおよび価格の低さのため、スチレンが好ましいアルケニル芳 香族単量体である。Typical alkenyl aromatic monomers include styrene, p-methylstyrene, and methylstyrene. Styrene, o, p-dimethylstyrene, O+p-diethylstyrene, p-chloros Styrene, isopropylstyrene, t-butylstyrene, 0-methyl-p-isopropylene Includes lopylstyrene, o,p-dichlorostyrene and mixtures thereof. commerce Styrene is the preferred alkenyl aromatic because of its easy availability and low cost. It is an aromatic monomer.
非官能性メタクリル系単量体に関しては、代表的な非官能性メタクリル系単量体 は次式■ に (式中R1は好ましくは約6個までの炭素原子を有するアルキ5 ル基を示す) で表される0代表的な非官能性メタクリル系単量体は、メチルメタクリレート、 エチルメタクリレート、イソブチルメタクリレート、イソボルニルメタクリレー トおよびこれらの混合物を含む。Regarding non-functional methacrylic monomers, typical non-functional methacrylic monomers is the following formula■ to (wherein R1 preferably represents an alkyl group having up to about 6 carbon atoms) Representative non-functional methacrylic monomers represented by are methyl methacrylate, Ethyl methacrylate, isobutyl methacrylate, isobornyl methacrylate and mixtures thereof.
本発明の種々の例において、重合体は、好ましくは平均粒度(すなわち最大断面 直径)が約25On+wより小さい、一般に、本発明の重合体において、平均粒 度が小さくなるに従い、重合体はより耐水性が増加する。従って、重合体の平均 粒度は約85〜約20on−であることが好ましく、さらに好ましくは約90〜 約19On−1最も好ましくは約100〜約15On@である。In various examples of the invention, the polymer preferably has an average particle size (i.e., maximum cross-section). Generally, in the polymers of the present invention, the average particle size (diameter) is less than about 25 On+w. As the water resistance decreases, the polymer becomes more water resistant. Therefore, the average of the polymer The particle size is preferably about 85 to about 20 on-, more preferably about 90 to about 20 on- About 19 On-1, most preferably about 100 to about 15 On@.
この重合体乳濁液は、随意に1種以上の他の成分を含む0例えば、この重合体は ろうを含むことができる。ろうを用いる場合、ろうは一般に生成する薄膜の耐水 性を増加させるのに十分な量用いる。The polymer emulsion optionally contains one or more other components. For example, the polymer emulsion may optionally contain one or more other components. May contain wax. When using a wax, the wax generally increases the water resistance of the thin film produced. Use in sufficient amount to increase sex.
さらに、この重合体は、随意に連鎖移動剤を含む、この連鎖移動剤は、用いる場 合、重合体の分子量を調整するために混入させ、通常、重合体を製造する際に用 いる単量体の量に対して約0.01〜約0.5重量%の濃度で用いる。連鎖移動 剤が存在する場合、若干の低分子量重合体成分が好ましい傾向にあるPSAにお いて特に有利である。Additionally, the polymer optionally includes a chain transfer agent, which, if used, It is mixed in to adjust the molecular weight of the polymer, and is usually used in the production of polymers. It is used at a concentration of about 0.01 to about 0.5% by weight, based on the amount of monomer present. chain transfer When present, some low molecular weight polymeric components tend to be preferred in PSAs. This is particularly advantageous.
1種以上のウレイド含有単量体もまた重合体中に随意に存在する0代表的なウレ イド含有単量体は、2−ウレイド−エチルアクリレート、2−ウレイド−メチル アクリレート、2−ウレイド−エチルアクリルアミド、2−ウレイド−エチルメ タクリルアミドおよび1−(2−(3−アロキシ−2−ヒドロキシプロピルアミ ノ)エチル〕イミダゾリジンー2−オンを含むが、これらに限定されない、好ま しいウレイド含有単量体は1−〔2−(3−アロキシ−2−ヒドロキシプロピル アミノ)エチル〕イミダソ゛リジンー2−オンであり、これはシボマー(Sip os+er) WAM商標名の単量体として知られており、アルコラック(AI colac)から入手できる。このウレイド含有単量体は、一般に乳濁液の湿潤 接着強度を高めるのに十分な濃度、例えば重合体の約0.25〜約1重量%で用 いる。One or more ureido-containing monomers are also optionally present in the polymer. Ido-containing monomers include 2-ureido-ethyl acrylate, 2-ureido-methyl Acrylate, 2-ureido-ethyl acrylamide, 2-ureido-ethylmethane tacrylamide and 1-(2-(3-aloxy-2-hydroxypropylamide) ethyl]imidazolidin-2-one, but are not limited to The new ureido-containing monomer is 1-[2-(3-aloxy-2-hydroxypropyl amino)ethyl]imidasolysin-2-one, which is known as Sibomer (Sip os+er) Alcolac (AI available from colac). This ureido-containing monomer is generally used for emulsion wetting. Used at a concentration sufficient to enhance adhesive strength, such as from about 0.25% to about 1% by weight of the polymer. There is.
界面活性剤含有種は、重合体中に存在する他の随意の成分である。この種は、一 般に平均粒度が約80 ntaより小さく、好ましくは約25〜約60 nmの 範囲内である0代表的な種はアルケニル芳香族単量体、アクリレート単量体およ びこれらの混合物を含む0通常、スチレンおよび/またはブチルアクリレート単 量体を種の製造に用いる。Surfactant-containing species are other optional components present in the polymer. This species is one Generally, the average particle size is less than about 80 nta, preferably from about 25 to about 60 nm. 0 Representative species within the range include alkenyl aromatic monomers, acrylate monomers and and mixtures thereof. Usually styrene and/or butyl acrylate alone. The polymer is used to produce seeds.
本発明の乳濁液は、例えば、遅延添加重合方法により製造する0代表的に、この 遅延添加重合方法は、約25〜約90重量%の軟質単量体および約10〜約75 重量%の硬質単量体、約1〜約5重量%のオレフィン系カルボン酸単量体および 約0.5〜約5重量%の架橋用単量体を含有する単量体混合物を形成することを 含む、水を反応器に加え、一般に約150〜約190’F(約65.6〜約87 .8℃)に加熱し、この間好ましくは反応器を不活性気体、例えば窒素、で置換 して反応器からほとんど全ての酸素を除去する0次に触媒を反応器に加える。好 ましくは、重合用のローカス(focus) (例えば界面活性剤および/また は界面活性剤含有種)を反応器に、触媒の添加前、同時、または後に加えて反応 器の装入物を形成する0重合用の触媒およびローカスの添加の後、単量体混合物 の遅延添加を開始する。続く反応により、本発明の乳濁液が形成される。単量体 混合物の添加は、典型的に約3時間までかかる。単量体混合物の遅延添加の間、 典型的に追加の触媒もまた反応器に加える。他の合成工程において、単量体混合 物の一部、例えば約172までを、反応の初期に最初の触媒および/または璽お よび/または界面活性剤の添加と同時に反応器に加える。The emulsion of the present invention is typically produced by, for example, a delayed addition polymerization method. The delayed addition polymerization process comprises about 25 to about 90% by weight of soft monomer and about 10 to about 75% by weight of soft monomer. % by weight of hard monomers, about 1 to about 5% by weight of olefinic carboxylic acid monomers, and forming a monomer mixture containing from about 0.5 to about 5% by weight crosslinking monomer; water, including water, is added to the reactor and generally at a temperature of about 150 to about 190'F (about 65.6 to about 87 .. 8°C), during which time the reactor is preferably purged with an inert gas, e.g. nitrogen. A catalyst is then added to the reactor to remove nearly all the oxygen from the reactor. good Preferably, the polymerization focus (e.g. surfactant and/or is a surfactant-containing species) added to the reactor before, simultaneously with, or after the addition of the catalyst. After addition of the catalyst and locus for polymerization forming the charge of the vessel, the monomer mixture Begin delayed addition of The ensuing reaction forms the emulsion of the invention. monomer Addition of the mixture typically takes up to about 3 hours. During the delayed addition of the monomer mixture, Additional catalyst is also typically added to the reactor. In other synthesis steps, monomer mixing A portion of the material, e.g. and/or to the reactor at the same time as the addition of surfactant.
乳濁液を安定化させるために、単量体混合物添加の終了近くに、典型的に乳濁液 のpHを調整する。一般に、乳濁液のpHは少なくとも6、好ましくは約6〜約 10、最も好ましくは約6〜約8に調整する。pHをこれらの範囲に調整するこ とにより、重合体の全てのオレフィン系カルボン酸基がほぼ中和される。To stabilize the emulsion, the emulsion is typically added near the end of the monomer mixture addition. Adjust the pH of Generally, the pH of the emulsion is at least 6, preferably from about 6 to about 10, most preferably from about 6 to about 8. Adjusting the pH to these ranges As a result, almost all of the olefinic carboxylic acid groups in the polymer are neutralized.
通常、乳濁液のpHは、単量体混合物の添加を終了する約30分前から約30分 後に調整する。好ましくは、pH調整は、単量体混合物の添加を終了した後約1 5分以内に行う。Typically, the pH of the emulsion is adjusted approximately 30 minutes before the end of adding the monomer mixture. Adjust later. Preferably, the pH adjustment is about 1 after the addition of the monomer mixture is complete. Do it within 5 minutes.
単量体混合物の添加を終了した後、さらに、一般に触媒を加え、この間乳濁液を 高反応温度に保持してほとんど全ての単量体が確実に重合するようにする。ある 触媒を用いる際には常に同一の触媒を用いることができる。代表的な触媒は1. t−ブチルヒドロペルオキシド、過硫酸ナトリウム、過酸化水素およびこれらの 混合物を含むが、これらには限定されない。After finishing the addition of the monomer mixture, a further catalyst is generally added, during which time the emulsion is A high reaction temperature is maintained to ensure that almost all monomers are polymerized. be When using a catalyst, it is possible to always use the same catalyst. Typical catalysts are 1. t-Butyl hydroperoxide, sodium persulfate, hydrogen peroxide and these including, but not limited to, mixtures.
全ての単量体混合物および触媒を加えた後、この乳濁液を放冷して周囲温度また は室温とする。通常、所要に応じて、冷却した乳濁液のpHを約8〜約10に調 整する。典型的に、乳濁液のpHを調整する各側において、塩基を用いる。代表 的な塩基は、アミン含有塩基、水酸化物含有塩基およびこれらの混合物から成る 群から選択される。代表的な塩基はジメチルアミン、ジエチルアミン、アミノプ ロパツール、水酸化アンモニウムおよび水酸化ナトリウムであり、揮発性塩基が 好ましく、水酸化アンモニウムが最も好ましい。After all monomer mixture and catalyst have been added, the emulsion is allowed to cool to ambient temperature or is room temperature. Typically, the pH of the cooled emulsion is adjusted to between about 8 and about 10, as required. Arrange. Typically, a base is used on each side to adjust the pH of the emulsion. representative bases consist of amine-containing bases, hydroxide-containing bases and mixtures thereof. selected from the group. Typical bases are dimethylamine, diethylamine, and aminopropylene. Ropatool, ammonium hydroxide and sodium hydroxide, volatile bases Preferred and most preferred is ammonium hydroxide.
この重合方法により、本発明の重合体乳濁液が生成する。この乳濁液中の固体含 有量は一般に少なくとも約40重量%であり、好ましくは約45〜約60重量% の範囲内であり、さらに好ましくは約45〜約55重量%の範囲内である。This polymerization method produces the polymer emulsion of the invention. The solid content in this emulsion The amount is generally at least about 40% by weight, preferably about 45 to about 60% by weight. It is more preferably within the range of about 45 to about 55% by weight.
乳濁液を使用するにあたり、この乳濁液を基体の表面の少なくとも一部に塗布す る。乾燥した際、乳濁液は耐水性薄膜を形成する。従って、本発明の乳濁液は、 水分にさらした際、基体(例えばパーティクルボードおよび合板)の耐水性を増 強し、および/または組成物の好ましい特徴を保持することができる(例えばP SA)。When using an emulsion, apply the emulsion to at least a portion of the surface of the substrate. Ru. When dry, the emulsion forms a water-resistant film. Therefore, the emulsion of the present invention is Increases the water resistance of substrates (e.g. particleboard and plywood) when exposed to moisture. strength and/or retain favorable characteristics of the composition (e.g. P SA).
1−1−■ 以下の実施例は、本発明の範囲内の代表的な重合体乳濁液の調製および、乳濁液 で被覆したパーティクルボードにより、このパーティクルボードを水に浸漬した 後の膨潤における減少を示す、しかし、本発明はこれらの実施例に限定されるも のではなく、請求の範囲により定義される。1-1-■ The following examples illustrate the preparation of representative polymer emulsions within the scope of the present invention and emulsion formulations. This particle board was immersed in water. However, the present invention is not limited to these examples. defined by the claims rather than by the claims.
以下の表Iに示した組成を有する単量体混合物を調整したニー表−」− a、STはスチレンを示す。Knee table prepared with a monomer mixture having the composition shown in Table I below. a, ST indicates styrene.
b、2EHAは2−エチルへキシルアクリレートを示す。b, 2EHA indicates 2-ethylhexyl acrylate.
c、MAAはメタクリル酸を示す。c, MAA indicates methacrylic acid.
d、IBMAはイソボルニルメタクリレートを示す。d, IBMA indicates isobornyl methacrylate.
e、AAEMはアセトアセトキシエチルメタクリレートを示す。e, AAEM indicates acetoacetoxyethyl methacrylate.
実施例1〜3のそれぞれにおいて、水(約550g)を反応器に加えて加熱し、 この間反応器を窒素で置換した。水が約180″F(約82.2°C)(実施例 1〜2)または約160@F(約71.1゛C)(実施例3)のいずれかの温度 に達した際、以下の表■に列挙した成分を別個に反応器に加えた。In each of Examples 1-3, water (approximately 550 g) was added to the reactor and heated; During this time, the reactor was purged with nitrogen. Water at approximately 180″F (approximately 82.2°C) (Example 1-2) or about 160@F (about 71.1°C) (Example 3) When reached, the ingredients listed in Table 1 below were added separately to the reactor.
f、50sは、約50 nmの平均粒度を有するスチレン種を含有する、乾固体 含量が約30重量%の乳濁液を示す。f, 50s is a dry solid containing styrene species with an average particle size of about 50 nm It represents an emulsion with a content of approximately 30% by weight.
g、30sは、約30 nmの平均粒度を有するスチレン種を含有する、乾固体 含量が約30重量%の乳濁液を示す。g, 30s is a dry solid containing styrene species with an average particle size of about 30 nm It represents an emulsion with a content of approximately 30% by weight.
次に、上記の表Iに示した単量体混合物並びに、約0.9gの過硫酸ナトリウム および約27gの水を含有する触媒溶液を、個別に、しかし同時に、反応器の内 容物に約3時間にわたり加え、この間反応器内の温度を約185”F(約85. 0″C)(実施例1〜2)または約165”F(約73.9℃)(実施例3)の いずれかに保持した。Next, the monomer mixture shown in Table I above and about 0.9 g of sodium persulfate are added. and a catalyst solution containing about 27 g of water separately but simultaneously into the reactor. to the reactor over a period of approximately 3 hours, during which time the temperature within the reactor was increased to approximately 185"F. 0″C) (Examples 1-2) or about 165″F (about 73.9°C) (Example 3) It was held either way.
実施例1〜2において、3時間の終わりおよび、反応器中の乳濁液を約室温まで 冷却した後、乳濁液のpHを、約10%の水酸化アンモニウム溶液を用いて約8 .5に上昇させた。実施例3において、触媒溶液および単量体混合物の添加を終 了した直後に、約5■2の水酸化アンモニウムおよび約20mfの水を含有する 溶液を乳濁液に加えた。乳濁液を室温まで冷却した後、10%の水酸化アンモニ ウム溶液を、乳濁液のpHを約8.5まで上昇させるのに十分な量加えた。乳濁 液の乾固体含量および重合体の平均粒度(クールター エレクトロニクス(Co ulter1!1ectronics )から人手できるノンサイザー(Non sizer) N 4商標名粒度計により測定)を以下の表■に示す。In Examples 1-2, at the end of the 3 hours, the emulsion in the reactor was brought to about room temperature. After cooling, the pH of the emulsion is adjusted to about 8 using about 10% ammonium hydroxide solution. .. Increased to 5. In Example 3, the addition of catalyst solution and monomer mixture was completed. Immediately after completion of the test, it contains about 5.2 mf of ammonium hydroxide and about 20 mf of water. The solution was added to the emulsion. After cooling the emulsion to room temperature, add 10% ammonium hydroxide. Sufficient amount of um solution was added to raise the pH of the emulsion to about 8.5. emulsion The dry solids content of the liquid and the average particle size of the polymer (Coulter Electronics (Co ulter1!1 electronics) to non-sizer (Non size (measured using a 4-trade name granulometer) is shown in Table 3 below.
1 180 50.3 2 186 49.0 3 133 48.3 11■工 八 ′ の゛ 単量体混合物および架橋剤溶液を調製した。単量体混合物は、約1470 gの スチレン、約1470gの2−エチルへキシルアクリレートおよび約90gのメ タクリル酸から成るものであった。架橋剤溶液は、約250gの水および約12 5gのN−メチロールアクリルアミドを含有していた。1 180 50.3 2 186 49.0 3 133 48.3 11 ■Eng. 8′゛ A monomer mixture and crosslinker solution were prepared. The monomer mixture contains approximately 1470 g styrene, about 1470 g of 2-ethylhexyl acrylate and about 90 g of methane. It consisted of tacrylic acid. The crosslinker solution consists of about 250 g of water and about 12 It contained 5g of N-methylolacrylamide.
次に、水(約2500 g )を反応器に加えて加熱し、この間窒素) で反応 器を置換した。水が約160”F(約71.1℃)の温度に達した際、約4.5 gの過硫酸ナトリウムおよび、平均粒度が約3゜n−であるスチレン種を含有す る乾固体含量が30重量%である乳濁液約90gを個別に反応器に加えた。Next, water (approximately 2500 g) was added to the reactor and heated, during which time the reaction was The container was replaced. When the water reaches a temperature of approximately 160”F (71.1C), approximately 4.5 g of sodium persulfate and styrene seeds with an average particle size of about 3°n- Approximately 90 g of an emulsion having a dry solids content of 30% by weight was separately added to the reactor.
次に単量体混合物および、約4.5gの過硫酸ナトリウムおよび約135gの水 を含有する触媒溶液を個別に反応器の内容物に約3時間にわたり加え、この間反 応器内の温度を約165 ”F(約73.9℃)に保持した。触媒溶液および単 量体混合物の添加を終了した直後に、約50−lの水酸化アンモニウムおよび約 100111の水を含有する溶液を乳濁液に加えた。その後、乳濁液の温度を約 175 °F(約79.4℃)に上昇させ、この温度で約1.5時間保持し、こ の間追加の触媒溶液を加えてあらゆる未反応単量体の濃度を減少させた0次に乳 濁液を放冷して室温とした。Next, the monomer mixture and about 4.5 g of sodium persulfate and about 135 g of water were individually added to the reactor contents over a period of approximately 3 hours, during which time the The temperature inside the reactor was maintained at approximately 165”F (73.9°C). Immediately after completing the addition of the polymer mixture, about 50-l of ammonium hydroxide and about A solution containing 100,111 g of water was added to the emulsion. Then reduce the temperature of the emulsion to approx. Raise to 175°F (about 79.4°C) and hold at this temperature for about 1.5 hours; Add additional catalyst solution during the milk to reduce the concentration of any unreacted monomers. The suspension was allowed to cool to room temperature.
乳濁液を室温まで冷却した後、10%の水酸化アンモニウム溶液を、乳濁液のP Hを約8.6に上昇させるのに十分な量加えた。After cooling the emulsion to room temperature, a 10% ammonium hydroxide solution was added to the P of the emulsion. Sufficient amount was added to raise the H to about 8.6.
この乳濁液の乾固体含量は約47.2重量%であり、重合体の平均粒度は約12 3 tvであった。The dry solids content of this emulsion is about 47.2% by weight, and the average particle size of the polymer is about 12%. It was 3 tv.
1隻五i二■ 水1皿に駿 パーティクルボード片の一端に、実施例1〜4の乳濁液を完全に塗布した。この 塗布したパーティクルボード片を、約180”F(約82.2℃)で約1時間、 または室温で約1週間乾燥した後、第1に各パーティクルボード片の被覆した端 の厚さを測定し、次に水に約16時間にわたり浸漬した。被覆、浸漬した端の厚 さを測定し、厚さの%増加(%膨潤)を計算した。対照1.すなわち未被覆のパ ーティクルボード片を用いて、同様の方法をくり返した。この結果を以下の表■ に示す。1 ship 5i2■ Shun on a plate of water One end of the particle board piece was completely coated with the emulsions of Examples 1-4. this Heat the coated particle board pieces at about 180”F (about 82.2C) for about 1 hour. or after drying at room temperature for about a week, first coat the coated edges of each particle board piece. The thickness was measured and then soaked in water for about 16 hours. Coating, dipped edge thickness The thickness was measured and the % increase in thickness (% swelling) was calculated. Control 1. In other words, the uncoated part The same process was repeated using a piece of paperboard. The results are shown in the table below■ Shown below.
5 無(対照)32 6 実施例17 7 実施例25 8 実施例33 9 実施例42 10 実施例42 11 実施例45 12 実施例48 13 実施例46 14 実施例45 15 実施例43 表■に示したデータは、パーティクルボードに本発明の範囲内の乳濁液を塗布し た際、パーティクルボードは、水に浸漬した際の膨潤に顕著な減少が見られたこ とを示す。5 None (control) 32 6 Example 17 7 Example 25 8 Example 33 9 Example 42 10 Example 42 11 Example 45 12 Example 48 13 Example 46 14 Example 45 15 Example 43 The data shown in Table ■ applies to particleboard coated with an emulsion within the scope of the present invention. Particleboard was found to exhibit a significant reduction in swelling when immersed in water. and
本発明を若干の好ましい例について極めて詳細に説明してきたが、他の例も可能 である。例えば、乳濁液は、他の薄膜および/または乳濁液特性を向上させる1 種以上の成分を含むことができる。従って、添付した請求の範囲の本章および範 囲は、必ずしもここに記載した好適例の記載に限定されない。Although the invention has been described in great detail with respect to some preferred embodiments, other embodiments are possible. It is. For example, the emulsion may be modified to improve other thin film and/or emulsion properties. It can contain more than one type of component. Accordingly, this chapter and scope of the appended claims The boxes are not necessarily limited to the description of preferred embodiments described herein.
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