KR19990029089A - 가교할 수 있는 재분산성 분산분말 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 에틸렌불포화모노머와 선택적으로 보호클로이드 및 앤티블록킹제용 첨가제의 물에 불용성인 코폴리머로부터 제조된 가교할 수 있는 제분산성 분산분말에 관한 것이다.
그 분산분말을 (a)탄소원자 1-18개를 가진 분기 또는 무분기 알킬카르복실산의 비닐에스테르, 메타아크릴산 에스테르 및 탄소원자 1-18개를 가진 분기 또는 무분기알코올의 아크릴산에스테르, 올레핀, 디엔, 비닐방향족 화합물 및 비닐할라이드로 이루어지는 그룹에서, 하나이상의 코모노머와, 그 코모노머혼합물의 총중량을 기준으로 하여 다음 일반식의 하나이상의 실리콘 화합물 0.05-15.0wt%로 구성되는 코모노머혼합물에 대한 PH2-9에서의 에멀젼 중합과,
(b)건조전후에 선택적으로 첨가제를 첨가하면서 이와같이하여 얻어진 코폴리머수용성분산액에 대한 유출온도 55-100℃, PH 4-8에서의 분무건조에 의해 제조된다.
(m = 0-8) , (n = 1-6)

Description

가교할 수 있는 재분산성 분산분말
에틸렌 불포화 모노머의 호모폴리머 또는 코폴리머를 기재로 하며 수중에서 재분산성이 있는 분산분말 조성물은 공지되어 있다.
이와같은 분산분말 조성물은 열공기 스트림중에서 그 대응되는 수용성 플라스틱 분산액을 분무건조시켜 제조하였다.
그 분산분말은 건축재료 공업에서 수경성 바인더용 첨가제로서 적합하다.
또 이와같은 생성물은 코팅조성물 또는 첨가제의 바인더로서 사용되었다.
가교할 수 있는 분산분말은 특허문헌 EP-A 149098(US-A 4859751)에서 공지되어 있다.
여기서 설명하는 폴리머에는 가교 작용을 하는 기능기로서 N-메틸롤아크릴아미드단위 또는 N-메틸롤메타아크릴아미드 단위가 포함되어 있다.
이와같은 폴리머는 N-메틸롤아미드 단위가 가교할 때 포름알데히드가 분리되는 결점이 있으나, 무엇보다도 N-메틸롤아미드함유 폴리머가 적합할 경우 가교촉매의 첨가에 의해 산(acids)에서만 가교된다.
그러나, 수중에서 재분산성이 있는 가교할 수 있는 분산분말에 대한 사용의 주분야는 건재분야이다.
여기서 그 바인더의 가교는 무엇보다도 알칼리성에서 실시해야할 필요가 있다.
따라서, 이 발명은 수중에서 재분산성이 있고, 또 알칼리성에서 가교하나 그 분산분말을 제조할 때, 즉 중합 또는 건조할 때 완전가교함이 없이 가교할 수 있는 분산분말을 제공하는데 목적이 있다.
염기성에서 가교할 수 있는 공지의 비닐에스테르 코폴리머에는 비닐알콕시실란단위를 포함하는 화합물이 있다.
특허문헌 DE-A 3727181(US-A 4959249)에서는 가교단위로서 비닐트리알콕시 또는 알킬비닐디알콕시실란을 구성하는 폴리머의 수용성분산액에 대해서 기재되어 있다.
아크릴옥시알킬(트리알콕시)실란단위를 가진 알킬아크릴레이트 폴리머를 기재로 하는 화합물과 동일한 수용성 코폴리머 분산액은 특허문헌 US-A 3706697에서 공지되어 있다.
여기서, 가교 작용을 하는 기능기로서 알콕기실란 단위를 가진 코폴리머 분산액에 있어서, 이들의 분산액이 약 500C 의 비교적 낮은 온도에서도 축합에 의해 용이하게 가수분해되어 가교된다는 사실에서 여러 가지의 문제점이 있다.
알콕시실란 치환 코폴리머의 수용성분산액의 조기 가교(premature crosslinking)를 방지하기 위하여, 특허문헌 EP-A 48 5057 에서는 물에 불용성인 알콕시실란 치환코폴리머 이외에 극성인 저분자량의 알콕시실란 코폴리머를 구성하는 수용성분산액의 사용을 제안하고 있다.
알콕시실란기능단위를 가진 폴리머의 수용성 분산액에 대한 저장안정성을 향상시키기 위하여 특허문헌 US-A 5214095 에서는 축합할 수 있는 실록산 전구물질의 존재하에서 이들의 수용성분산액의 중합을 제안하고 있는바, 보호기와 같이 그 알콕시실란단위를 포위할 수 있는 폴리실록산이 얻어졌다.
특허문헌 EP-A 493168은 수용성 폴리머 분산액과 액상 오르가노폴리실록산으로 구성되는 혼합물을 분무-건조시켜 얻어진 분산분말에 관한 것이다.
특허문헌 CH-A 499650 은 분무-건조과정에서 그 폴리머입자의 케이킹(caking)을 방지하기 위하여 건조시키는 폴리비닐에스테르-기재분산분말의 분무건조전에 실리카분말을 첨가시키는 폴리비닐에스테르-기재분산분말의 제조방법에 대하여 기재되어 있다.
특허문헌 EP-A 601518 은 (메타)아크릴레이트를 기재로 하며, 에틸렌 불포화 코모노머단위 1-15%를 구성하고 분무조제로서 폴리비닐알코올의 존재하에 건조시키는 재분산성 폴리머분말에 관한 것이다.
위에서 설명한 목적은 위에서, 열거한 배경기술에서 그 코폴리머분산액을 55-1000C 의 온도에서 소정의 건조를 할 때 그 코폴리머의 완전건조를 기대할 필요가 있으나 알콕시실란 기능단위를 가진 코폴리머의 분산분말을 사용하여 기대이상으로 달성하였다.
본 발명은 수중에서 재분산성이 있는 가교할 수 있는 분산 분말조성물, 그 제조방법 및 그 사용에 관한 것이다.
본 발명은 에틸렌불포화 모노머의 물에 불용성인 코폴리머와, 선택적으로 보호콜로이드와 앤티블록킹제등 또 다른 첨가제를 기재로 하며, 수중에서 재분산성이 있는 가교할 수 있는 분산분말에 관한 것으로,
a) 탄소원자 1-18 개를 가진 분기 또는 분기없는 알킬카르복실산의 비닐에스테르, 메타아크릴산에스테르 및 탄소원자 1-18 개를 가진 분기 또는 분기없는 알코올, 올레핀 , 디엔 , 비닐방향족화합물 및 비닐 할라이드로 구성되는 그룹에서 하나 이상의 코모노머와, 그 코모노머 혼합물의 총중량을 기준으로 하여 다음 일반식의 하나이상의 실리콘 화합물 0.05~15.0 wt% 로 구성되는 코모노머 혼합물의 pH 2-9 에서의 에멀젼중합과,
b) 선택적으로 상기 첨가제의 첨가전후에 유출온도 55~1000C에서 그 수용성 코폴리머 분산액의 pH 4-8 에서의 분무건조에 의해 얻을수 있다.
위 일반식은 다음과 같다.
위식에서, R 은 분기 또는 분기없는 선택치환시킨 C1-C12-알킬래디컬 또는 페닐래디컬이고, R' 는 같거나 다르며, 분기, 분기없거나 환상의 선택치환되는 C2-C4-알킬래디컬이고, R" 은 H 또는 CH3이고 기 -SiR(OR')는이고 , m 은 0~8 이고, n 은 1~6 이다.
바람직한 비닐에스테르 코폴리머에는 비닐아세테이트, 비닐프로피오네이트, 비닐부티레이트, 비닐 2-에틸헥사노에이트, 비닐라우레이트, 1-메틸비닐아세테이트, 비닐피말레이트, α-분기 모노카르복실산의 비닐에스테르 , 예로서 탄소원자 9개를 가진 α-분기 모노카르복실산의 비닐에스테르(Veo Va9R) 또는 탄소원자 10개를 가진 α-분기 모노카르복실산의 비닐에스테르(Veo Va9R), 및 비닐메틸노르보르난 카르복실레이트가 있다.
비닐아세테이트가 특히 바람직하다.
바람직한 아크릴산에스테르 또는 메타아크릴산 에스테르에는 메틸(메타)아크릴레이트, 에틸(메타)아크릴레이트, n-프로필(메타)아크릴레이트, 이소-프로필(메타)아크릴레이트, n-부틸(메틸)아크릴레이트, 이소-부틸(메타)아크릴레이트, t-부틸(메타)아크릴레이트, 헥실(메타)아크릴레이트, 에틸헥실(메타)아크릴레이트, 시클로헥실(메타)아크릴레이트 및 도데실(메타)아크릴레이트가 있다.
메틸 아크릴레이트, 메틸 메타아크릴레이트, n-부틸 아크릴레이트 및 2-에틸헥실 아크릴레이트가 특히 바람직하다.
적합한 코모노머에는 또 푸마르산과 말레인산의 모노 및 디에스테르가 있다.
푸마르산과 말레인산의 에스테르기에서 바람직한 알킬기에는 메틸,에틸,이소-프로필, n-프로필, n-부틸, 이소-부틸,t-부틸, 헥실, 에틸헥실 및 도데실래디컬이 있다.
올레핀 및 디엔의 예로는 에텐,프로펜 및 부타디엔 및 이소프렌이 있으며, 그 디엔은 예로서 스티렌,(메타)아크릴산 에스테르 또는 푸마르산 또는 말레인산의 에스테르와 공중합할 수 있다.
비닐 방향족화합물의 예로는 스티렌, 메틸스트렌 및 비닐톨루엔이 있다.
바람직한 비닐할라이드에는 비닐클로라이드가 있다.
바람직한 실예에서, 그 코모노머혼합물 총중량을 기준으로 하여 에틸렌 불포화 카르복실산, 바람직하게는 아크릴산, 메타아크릴산, zm로톤산, 푸마르산 또는 말레인산으로 이루어지는 그룹, 에틸렌 불포화 카르복실산 아미드, 바람직하게는 아크릴아미드로 이루어지는 그룹 , 또는 에틸렌 불포화설폰산 및 그염, 예로서 비닐설폰산으로 이루어지는 그룹의 보조모노머 0.05~15wt%를, 물에 불용성인 코폴리머를 제조할 때 공중합시킨다.
적합할 경우, 그 코모노머 혼합물 총중량을 기준으로 하는 각각의 경우 폴리에틸렌 불포화 코모노머, 예로서 디비닐 아디페이트, 디알릴말리에이트, 알릴메타아크릴레이트 또는 트리알릴시아누레이트로 이루어지는 그룹의 코모노머를 2wt% 이내, 바람직하게는 0.5wt% 이내로 공중합시킬수 있다.
이들의 가교 코모노머가 공중합할 경우 이들의 코모노머는 그 코모노머혼합물 총중량을 기준으로 하여 0.05~3.0wt% 으로 공중합시키는 것이 바람직하다.
특히 바람직한 실리콘화합물에는 CH2=CH-(CH2)0-1- Si(CH3)(OR')2및 CH2=CR"-CO2-(CH2)2-3-Si(CH3)(OR')2가 있다.
여기서, R' 는 같거나 다르며, 에틸,이소-프로필, n-프로필, n-부틸, 이소-부틸 또는 t-부틸래디컬이 있다.
R' 는 같으며, n-부틸, 이소-부틸 , t-부틸 또는 시클로헥실래디컬이 바람직하다.
치환래디컬 R' 는 알콕시기에 의해 치환시킨 래디컬이 바람직하다.
이들 래디컬의 예로는 식-(CH"')2-3-O-CH2R"를 가진 래디컬 R' 가 있다.
여기서 R″ 는 H, CH3또는 C2H5있다.
특히 바람직한 치환 래디컬 R' 에는 메톡시에틸렌, 에톡시에틸렌, 메톡시프로필렌 및 에톡시프로필렌 래디컬 및 래디컬가 있다.
여기서 R" 는 각각의 경우 위에서 설명한 H 또는 CH3가 있다.
가장 바람직한 실리콘 화합물에는 비닐메틸-디이소프로폭시-실란, 비닐메틸-디-n-부톡시실란, 비닐메틸-디-이소-부톡시-실란, 비닐메틸-디-t-부톡시실란, 비닐메틸-디-시클로헥실옥시-실란, 비닐메틸-디-(1-메톡시-이소프로필옥시)실란이 있다.
위에서 설명한 실리콘 화합물이 시중에서 상품으로 얻을 수 없을 경우, 이들의 화합물은 다음 참고문헌에서 공지된 방법에 의해 제조할 수 있따(Noll, chemie und Technologie der silicone [chemistry and Technology of the silicones], 2nd edition 1968, Weinheim and in Houben-Weyl, Methoden der organischen Chemie [Methods of organic chemistry], volume E20 , page 1782 et seq, 2219 et seq., Georg Thieme verlag, Stuttgart, 1987).
그 실리콘 화합물은 코모노머 혼합물 총중량을 기준으로 하여 0.2~3.0wt% 로 공중합하는 것이 바람직하다.
상기 실리콘화합물이외에, 다음의 코모노머 또는 코모노머 단위로 이루어지는 코모노머 혼합물 또는 코폴리머가 바람직하다.
비닐아세테이트;
비닐아세티이트와 에틸렌 함량 5-50wt% 의 에틸렌;
비닐아세테이트와 1-30wt% 의 비닐 라우레이트 또는 α-분기 카르복실산의 비닐에스테르(VeoVa9R또는 VeoVa10R)와 5-40wt% 의 에틸렌;
비닐아세티이트와 1-30wt% 의 비닐라우레이트 또는 α-분기 카르복실산의 비닐에스테르(VeoVa9R또는 VeoVa10R)과 5-40wt% 의 에틸렌; 비닐아세테이트와 1-30wt% 의 비닐라우레이트 또는 α-분기 카르복실산의 비닐에스테르(VeoVa9R또는 VeoVa10R);
비닐아세테이트와 1-30wt% 의 아크릴산 에스테르, 특히 n-부틸 아크릴레이트 또는 2-에틸헥실아크릴레이트;
비닐아세테이트 , 1-30wt% 의 아크릴산 에스테르, 특히 n-부틸 아크릴레이트 또는 2-에틸헥실 아크릴레이트 및 5-40wt% 의 에틸렌;
비닐아세테이트, 1-30wt% 의 비닐 라우레이트 또는 α-분기 카르복실산의 비닐에스테르(VeoVa9R또는 VeoVa10R), 1-30wt% 의 아크릴산에스테르, 특히 n-부틸 아크릴레이트 또는 2-에틸헥실아크릴레이트 및 5-40wt% 의 에틸렌;
비닐아세테이트, 1-30wt% 의 비닐라우레이트 또는 α-분기카르복실산의 비닐에스테르(VeoVa9R또는 VeoVa10R), 1-30wt% 의 아크릴산 에스테르, 특히 n-부틸아크릴레이트 또는 2-에틸헥실 아크릴레이트 및 5-40wt% 의 에틸렌;
비닐클로라이드, 10-40wt% 의 에틸렌 및 5-40wt% 의 비닐라우레이트 또는 α-분기 카르복실산의 비닐에스테르(VeoVa9R또는 VeoVa10R);
메틸 메타아크릴레이트와 35-65wt% 의 아크릴산에스테르, 특히 n-부틸 아크릴레이트 및/또는 2-에틸헥실아크릴레이트;
스티렌 및 35-65wt% 의 아크릴산에스테르, 특히 n-부틸 아크릴레이트 및/또는 2-에틸 헥실아크릴레이트;
여기서 데이타 wt% 는 각각의 경우 코모노머 혼합물 또는 코폴리머의 총중량을 기준으로 한 것이다.
프리래디컬에 의해 중합할 수 있는 상기의 물에 불용성인 폴리머는 에멀젼 중합방법에 의해 제조하는 것이 바람직하다.
그 중합은 연속 도는 불연속적으로 종라텍스(seed latex)를 사용하거나 사용하지 않고 그 반응혼합물의 전성분 또는 각각의 성분을 반응용기에 초기도입시키거나, 또는 그 반응혼합물일부를 그 반응용기에 초기도입시킨다음 또는 그 성분 또는 각각의 성분을 혼합시키거나, 또는 성분을 초기도입함이 없이 그 혼합방법에 의해 실시할 수 있다.
모든 혼합은 소정성분의 소비율로 실시하는 것이 바람직하다.
그 중합은 온도 0∼100℃에서 실시하여, 프리래디컬을 형성하며, 에멀젼중합에 통상적으로 사용되는 수용성의 가용화제로 개시하는 것이 바람직하다. 이들의 가용화제는 그 모노머의 총중량을 기준으로하여 0.01∼3.0wt%의 사용이 바람직하다.
이들의 수용성 가용화제의 예로는 암모늄 및 포타슘퍼설페이트; 과산화수소 및 t-부틸퍼옥사이드; t-부틸 히드로퍼옥사이드등 알킬히드로퍼옥사이드; 포타슘, 소듐 및 암모늄퍼옥소디포스페이트; 및 아조비스이소부티로니트릴 또는 아조비스시아노발레르산등 아조화합물이 있다.
적합할 경우, 위에서 설명한 프리래디컬개시제를 공지의 방법으로 그 모노머의 총중량을 기준으로 하여 환원제 0.01∼1.owt%와 혼합할 수도 있다.
적합한 환원제에는 예로서 알칼리금속포름알데히드설폭실레이트 및 아스코르빈산이 있다. 레독스개시 반응의 경우 레독스촉매성분 하나 또는 2개를 중합할 때 혼합하는 것이 바람직하다.
레독스 촉매성분 하나 또는 2개를 중합할 때 혼합하는 것이 바람직하다.
에멀젼 중합에 통상사용되는 모든 유화제 및/또는 보호클로이드를 분산제로서 사용할 수 있다.
적합할 경우, 그 모노머의 총중량을 기준으로하여 유화제 0.05∼3.0wt%를 사용한다. 적합한 유화제에는 아니온, 카티온 및 비이온유화제가 있다. 적합한 유화제는 이분야 기술자에게 알려저 있으며, 예로서 다음의 문헌에 기재되어있다(Houben-Weyl, Methoden der organishen chemie[methods of organic chemistry], volume XIV, 1, makromolekulare stoffe [macromole Cular substances], Georg Thieme Verlag, stuttgart, 1961, 192-208).
그 보호 클로이드에 불용성인 이들의 유화제가 바람직하다.
이 중합은 일반적으로 그 모노머의 총중량을 기준으로하여 보호클로이드 3∼35wt%의 존재하에 실시한다.
이들 보호클로이드의 예로는 비닐알코올/비닐아세테이트 코폴리머 및 폴리비닐피롤리돈등 폴리비닐알코올 및 그 유도체; 전분(아밀로오스 및 아밀로펙틴), 셀룰로오스 타마린드(tamarind), 덱스트란, 알기네이트 및 카르복시메틸, 메틸, 히드록시에틸 및 그 히드록시프로필유도체등 점도 로인하여 바람직하게는 부분적으로 "분해" (degraded)되는 수용성 형태의 폴리삭카라이드; 카제인 소야 단백질 및 젤라틴등 단백질;
폴리(메타)아크릴산, 폴리(메타)아크릴아마이드, 폴리비닐설폰산 및 그 수용성코폴리머등 합성폴리머; 및 멜라민-포름알데히드설포네이트 및 스티렌/말레인산 및 비닐에테르/말레인산코폴리머가 있다.
그 중합은 PH 2-9, 바람직하게는 4-8, 특히 바람직하게는 5∼7에서 실시한다. 그 PH는 중합이 완료된 후 최소한 4-8, 바람직하게는 5.5∼7로 된다.
분무시킨 혼합물은 이 PH를 가질 필요가 있다.
그 분산분말 조성물은 분산건조에 의해 제조한다. 건조는 통상의 분산건조장치에서 실시하며, 그 분무는 1성분, 2성분 또는 다성분 노즐에 의해 또는 회전디스크의 사용에 의해 실시할 수 있다.
그 유출온도는 일반적으로 처리장치, 그 수지의 Tg 및 건조의 바람직한 정도에 따라 55℃∼100℃, 바람직하게는 70℃∼90℃의 범위에서 선택한다.
그 분무건조 하기전에, 그 에멀젼중합후 얻어진 코폴리머분산액을 고형분함량 20-60%을 얻는 것이 바람직하다. 그 고형분 함량은 건조시에 첨가하는 다른 첨가제의 특성 및 양에 따른다.
예로서, 또다른 양의 보호클로이드를 그 분산액에 첨가시킬 수도 있다.
그 건조조작전 보호클로이드의 총량은 그 코폴리머를 기준으로하여 최소한 6wt%, 바람직하게는 최소한 10wt%이다
그 코폴리머를 기준으로 하여 소포제(antifoam) 1.5wt%이내의 함량이 분무시에 바람직한 것으로 확인되었다.
액상 소포제는 통상 건조전에 그 분산액에 첨가하며, 고형 소포제는 건조분산분말 조성물에 혼합시킬 수 있다.
그 분산 분말입자의 평균입자크기는 일반적으로 1-1000㎛, 바람직하게는 10-700㎛, 특히 바람직하게는 50∼500㎛이다.
블로킹(blocking)에 대한 안정성의 향상에 의한 저장 안정성을 증가시키기 위하여, 특히 글라스전이 온도가 낮은 분말의 경우, 폴리머성분의 총중량을 기준으로 하여 바람직하게는 30wt%이내의 앤티블로킹제(antiblocking agent)(엔티베이킹제: antibaking agent)를 그 얻어진 분말에 첨가시킬 수 있다. 이 첨가제는 그 분말이 미세하게 분산될 때 예로서 건조가스중에서 현탁되어 있을 때 실시하는 것이 바람직하다. 특히, 앤티블로킹제는 그 건조장치내에서 그 분산분말조성물과 최소한 부분적으로 분리시킨 상태에서 동시에 혼합시킨다.
앤티블록킹제의 예로는 미세한 알루미늄 실리케이트, 규조토, 클로이드상 실리카겔, 소성규산, 침전규산, 미크로실리카, 분쇄석고, 카올린, 활석, 시멘트, 마그네슘 카르보네이트 및/또는 칼슘카르보네이트 또는 마그네슘히드로실리게이트가 있다.
바람직한 실예에서 포함되어 있는 분산분말 조성물의 다른 성분에는 예로서 착색제, 필러, 발포안정제, 소수성화제 및 축합촉매가 있다. 이들 성분은 분무건조 전후에 첨가할 수 있다. 사용시에 가교를 촉진시키기 위한 축합촉매를 분무건조후에 첨가시킨다.
다음예의 대표적인 사용분야에서 이 분산분말 조성물을 사용할 수 있다. 그 사용예로는 건축재료 접착제, 플라스터, 스톱퍼조성물, 플로링스토퍼조성물, 조인트모르타르 및 페인트의 제조용으로 시멘트류[포오트랜드시멘트, 알루미네이트시멘트, 트래스 시멘트(trass cement), 피복재료 시멘트(sheathing cement), 마그네시아 시멘트 및 포스페이트 시멘트], 석고 및 물유리등 무기질수경성 바인더와 혼합시킨 건축재료 화학제품; 코팅조성물 및 접착제용 바인더 단독 또는 직물용 바인더가 있다.
그 분산분말조성물은 그 사용분야에서 바인더로서 사용이 바람직하며, 여기서 접착성이 양호한 것이외에, 흡수성의 감소 및/또는 내용제성이 우수한 것이 바람직하다.
본 발명에 의한 재분산성 분말은 대부분 약간 가교되고 수중에서 용이하게 재분산시킬 수 있으며 분말형태로 또는 분산액으로 사용할 때 기계적으로 강력한 가교필름을 형성하는 제품이다.
종래기술과 대비하여 프리래디컬 중합을 할 때 실록산을 공축합시킬 필요가 없어 이들의 제품을 용이하게 사용할 수 있다.
[실시예]
실시예 :
표 1에 나타낸 수지기재 비닐아세테이트/n-부틸아크릴레이트를 가진 실시예 및 대비실시예:
교반기와 온도계를 장치한 1.5ℓ용 열안정화 탱크내에, 물 545g, 폴리비닐알코올 상품 G04/140(출원인 제품) 36.5g과, 비닐아세테이트 437.8g, n-부틸 아크릴레이트 158.0g 및 실란(실시예 1에 의한 특성과 처리량)의 모노머 혼합물 60g을 넣은다음, 그 얻어진 초기 혼합물을 65℃로 가열하였다.
그 다음, 그 촉매용액, 3.4%농도의 t-부틸 히드로퍼옥사이드 수용액 및 5%농도의 소듐포름알데히드 설폭실레이트 수용액(1:1)을 넣었다.
반응 개시 5분후에 그 모노머 혼합물의 잔류량을 혼합시켰다. 그 혼합은 약 2시간 하였다. 중합시와 분무후의 PH는 표 1에 나타낸다.
그 반응을 유지시킬 때, 후중합을 10%농도의 H2O2용액 1㎖로 3회 처리하여 실시하였다.
그 고형분함량은 48.5∼50.0%이었다. 그 잔류모노머 함량은 약 0.3%이 었다.
대비실시예 3과 실시예 2에서 그 실란을 40%의 비닐아세테이트/부틸아크릴레이트 혼합물과 함께 혼합하였다.
대비실시예 1에서는 실란을 혼합하지 않았다. 이것을 가교도 "0"값(Ovalue)으로 측정하는 데 사용하였다.
분무조작전에 폴리비닐알코올 상품명 M13/140(출원인 제품) 10wt%(고체)를 11%수용액 형태의 분산액에 혼가하였다.
그 혼합물을 물로 처리하여 33%농도로 되게 희석하였다.
이 분산액을 뉴빌로사(Nubilosa)분무 건조기에서 다음 조건하에 분무하였다:
흡수온도: 약 112℃
유출온도: 80℃
2 성분노즐에서의 상류압축공기압력: 4bar
처리량: 1.5ℓ/시간
분무처리후, 분무-건조제품을 기준으로 하여 시판용 앤티블로킹제 100w%를 그 분말에 혼합하였다. 그 건조분말은 수중에서 대단히 용이한 유동성(free-flowing)과 재분산성(redispersible)이 있다.
그 가교를 측정하기 위하여, 테트라히드로푸란중에 용해할수 있는 함량을 그 분산필름 또는 분말 약 500㎎에서 측정하였다. 테트라히드로푸란중에 불용성인 성분, 폴리비닐 알코올 및 앤티블로킹제를 그 산출전 중량에서 공제하였다(deduct).
그 가용성 함량과 평량한 물에 불용성인 수지함량의 총량사이의 차이를 다음 표에서 "%가교"로 나타내었다.
그 결과를 표 1에서 요약하였다.
대비실시예 1의 제품은 실란함량이 없기 때문에 가교시키지 않은 것이다.
THF(테트라히드로푸란)중에서 불용성인 57%값은 분무조제 폴리비닐알코올에 의해 그 입자를 포위한다는 사실에 기인되는 값이다.
따라서, 이 값은 중합 또는 분무건조시에 실란함유 폴리머의 가교를 평가하는 기준치로 사용할 수 있다.
본 발명에 의해 실란치환이 되지 아니한 대비실시예 2 및 3의 폴리머를 분무건조후 완전가교시킬 때 실시예 2 및 3에서는 현저한 가교를 검출할 수 없었으며, 다만 약간의 초기가교가 실시예 1에서 검출할 수 있었다.
표 1:
실시예 실란모노머 실란의 wt% PH *wt%(THF-불용성)
중합 분무
대비실시예 1 --- - 5.5 6.0 57.0 **
대비실시예 2 비닐트리에톡시 2.0 6.0 6.0 98.5
대비실시예 3 비닐메틸-디-n-부톡시 2.6 2.5 2.5 96.0
실시예 1 비닐메틸디에톡시- 2.0 5.5 6.0 77.0
실시예 2 비닐메틸디-n-부톡시 2.6 5.5 6.0 65.0
실시예 3 비닐메틸디-i-부톡시- 2.6 5.5 6.0 61.0
* : 폴리비닐알코올 및 히드라이트(hydrite)등 THF중에서 불용성인 첨가제 공제함.
** : 플랭킹 값(blank value): 제품은 가교시키지 않았음. 그 제품입자는 폴리비닐알코올에 의해 포위되므로 THF중에서 부분적
으로만 불용성임(이 경우 57%).
다음 표 2에 나타낸 수지기재 비닐아세테이트/에틸렌을 가진 실시예 및 대비실시예:
15ℓ용 교반식 오토클레이브내에 물 4,630g, 폴리비닐알코올 상품명 W25/140(출원인 제품) 78g 및 폴리비닐알코올 상품명 M05/140(출원인 제품), 에틸렌 800g 및 비닐아세테이트 2,430g과 실란(표 2에 의한 사용량과 타입)의 모노머 혼합물 일부를 초기에 넣었다.
그 얻어진 초기 혼합물을 50℃로 가열시켰다. 그 다음, 그 촉매용액, 6.0%농도의 소듐퍼설페이트 수용액 및 3%농도의 소듐포름알데히드-설폭실레이트 수용액(1:1)을 넣었다.
1시간동안 반응시킨 다음, 그 비닐 아세테이트/실란 혼합물의 잔유량을 혼합시켰다.
혼합을 약 5시간동안 하였다. 2시간동안 후중합시킨후, 그 오토클레이브에서의 처리를 완료하였다.
그 고형분함량은 50∼51%이었다. 잔류모노머 함량은 약 0.3%이었다.
대비실시예 4 및 5에서는 실란없이 혼합하였다. 이 처리를 사용하여 분말용해도 및 필름가교에 대하여 "0"값(Ovalue)을 측정하였다.
분무조작전에 폴리비닐알코올 상품명 M 13/140(출원인 제품) 10wt%(고체)룰 11%농도의 수용액형태 분산액에 혼가하였다. 물을 사용해 33%로 그 혼합물을 희석하였다.
그 분산액을 위 처리조건하에서 뉴빌로사(Nubilosa)분무건조기에서 분무시켰다.
테스트방법:
그 분산분말의 용해도는 표 1의 측정에서와 동일하게 하여 측정하였다. 다만, 용제로서 디메틸포름아미드를 사용하였다. 그 용해도는 정성 평가룰 하였다(evaluate qualitatively).
또, 산 또는 염기상태하에 수중에서 그 분말을 재분산시켜 얻어지는 필름의 가교도를 테스트하였다.
염기상태하에 가교도를 조사하기 위해(investigate), 분산분말 90부를 칼슘히드록사이드 10부와 함께 수중에서 재분산시켰다.
산상태하에 가교도를 조사하기 위하여, 분산분말 90부를 수중에서 재분산시키고 HC1을 사용하여 PH2.0으로 하였다.
이와같이하여 얻어진 재분산용액으로 필름을 캐스팅(casting)시켜 디메틸포름아미드중에서 이들 필름의 용해도를 정성 평가하였다.
그 결과를 표 2에 요약하였다;
실란함량이 없는 대비실시예 4 및 5의 생성물을 디메틸포름아미드중에 완전 용해하였다. 산상태도 염기상태도 아닌 상태에서 가교시킨 생성물로 필름을 제조하였다.
실시예 4, 5 및 6의 생성물은 디메틸포름아미드중에서 완전 용해시켰다. 산상태와 염기상태하에 가교시킨 생성물로 필름을 제조하였다.
표 2
실시예 실란모노머 wt%(실란) PH DMF중 분말의용해도 재분산용액에 산/염기첨가 DMF중 필름의용해도
중합 분무
대비실시예 4 --- - 5.5 6.9 맑은용액 Ca(OH)2 완전용해
대비실시예 5 --- - 5.5 6.9 맑은용액 HCl 완전용해
실시예 4 비닐메틸-디-에톡시 4.0 5.6 5.9 흐린용액 Ca(OH)2 필름팽윤
실시예 5 비닐메틸-디프로톡시 3.0 5.3 6.9 흐린용액 Ca(OH)2 필름파괴,행윤
실시예 6 비닐메틸-디-i-부톡시 2.5 6.0 6.9 맑은용액 HCl 필름약간,팽윤
본 발명에 의해 수중에서 재분산시킬 수 있고 가교할 수 있는 분산분말을 제공함으로써, 건축용 화학제품의 바인더(binders), 코팅조성물 및 접착제용 바인더 또는 직물용 바인더에 그 분산분말을 효과적으로 사용할 수 있다.

Claims (9)

  1. 에틸렌불포화 모노머와, 선택적으로 보호클로이드 및 앤티블록킹제등의 또다른 첨가제의 물에 불용성인코폴리머를 기재로하여 수중에서 재분산시킬 수 있는, 가교할 수 있고, 분산분말에 있어서,
    a) 탄소원자 1∼18개를 가진 분기 또는 분기없는 알킬카르복실산의 비닐에스테르 메타 아크릴산 에스테르 및 탄소원자 1-18개를 가진 분기 또는 분기없는 알코올의 아크릴산 에스테르, 올레핀, 디엔, 비닐방향족 화합물 및 비닐할라이드로 이루어지는 그룹에서 하나이상의 코모노머와,
    그 코모노머혼합물의 총중량을 기준으로 하여 다음 일반식의 하나이상의 실리콘화합물 0.05∼15.0wt%로 구성되는 코모노머혼합물에 대한 PH2∼9에서의 유화중합과,
    b) 유출온도 55∼100℃에서 그 얻어진 코폴리머 수용액에 대하여 선택적으로 상기 첨가제의 첨가전후에 PH 4∼8에서의 분무건조(spray drying)에 의해 얻어짐을 특징으로 하는 분산분말.
    위식에서, R은 분기되거나 또는 분기가 없으며, 선택치환시킨 C1-C12-알킬래디컬 또는 페닐래디컬이고,
    R1는 같거나 다르며, 분기되거나, 분기가 없으며 또는 환상의 선택치환시킨 C2-C6-알킬래디컬이며,
    R″는 H 또는 CH3이고,
    기-SiR(OR′)2는 다음식을 가질수도 있다.
    m은 0∼8이고,
    n은 1∼6임.
  2. 제1항에 있어서,
    코모노머 혼합물은 다음 일반식의 하나이상의 실리콘화합물을 구성함을 특징으로 하는 분산분말.
    CH2= CH-(CH2)o-1-Si(CH3)(OR')2및
    CH2= CR"-CO2-(CH2)2-3-Si(CH3)(OR')2
    위식에서,
    R'는 같거나 다르며, 에틸, 이소-프로필, n-프로필, n-부틸, 이소-부틸, t-부틸 또는 시클로헥실래디컬 또는 R'가 일반식 -(CHR″)2-3-O-CH2R″을 가진 치환 알킬래디컬이다(여기서, R″는 H, CH3또는 C2H5이고, R"는 각각의 경우 H 또는 CH3임).
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    코모노머 혼합물은 비닐메틸-디이소프로폭시-실란, 비닐메틸-디-n-부톡시-실란, 비닐메틸-디-이소-부톡시-실란, 비닐메틸-디-t-부톡시-실란, 비닐메틸-디-시클로헥실옥시-실란 및 비닐메틸-디-(1-메톡시-이소프로필옥시)-실란으로 이루어지는 그룹에서 하나이상의 실리콘화합물을 구성함을 특징으로 하는 분산분말.
  4. 제1항에 있어서,
    코모노머 혼합물은 그 코모노머혼합물의 총중량을 기준으로 하여 0.2∼3.0wt%의 실리콘 화합물을 구성함을 특징으로 하는 분산분말.
  5. 제 1 항에 있어서,
    코모노머 혼합물은 상기 실리콘화합물 이외에, 비닐아세테이트 또는 비닐아세테이트와 에틸렌 함량 5-50wt%를 가진 에틸렌, 또는 비닐아세테이트와 비닐라우레이트 1-30wt% 또는 탄소원자 9또는 10개를 가진 α-분기 카르복실산과 에틸렌 5-40wt%의 비닐 에스테르, 또는 비닐아세테이트와 비닐라우레이트 1-30wt%또는 탄소원자 9 또는 10개를 가진 α-분기 카르복실산의 비닐에스테르, 또는 비닐아세테이트와 아크릴산에스테르로서 n-부틸 아크릴레이트 또는 2-에틸헥실아크릴레이트 1-30wt%, 또는 비닐아세테이트, 아크릴산에스테르로서 n-부틸아크릴레이트 또는 2-에틸헥실아크릴레이트 1-30wt%와 에틸렌 5-40wt%, 또는 비닐아세테이트, 비닐라우레이트 1-30wt% 또는 탄소원자 9 또는 10개를 가진 α-분기 카르복실산의 비닐에스테르, 아크릴산 에스테르로서 n-부틸아크릴레이트 또는 2-에틸헥실아크릴레이트 1-30wt%와 에틸렌 5-40wt%로 구성함을 특징으로 하는 분산분말.
  6. 제 1 항에 있어서,
    코모노머혼합물을 그 실리콘화합물이외에 비닐클로라이드, 에틸렌 10-40wt%와 비닐라우레이트 5-40wt% 또는 탄소원자 9 또는 10개를 가진 α-분기카르복실산의 비닐에스테르로 구성함을 특징으로 하는 분산분말.
  7. 제 1 항에 있어서,
    코모노머혼합물을 그 실리콘화합물이외에 메틸메타아크릴레이트와 아크릴산에스테르로서 n-부틸아크릴레이트 및/또는 2-에틸헥실아크릴레이트 35-65wt%, 또는 스티렌과 아크릴산에스테르로서 n-부틸 아클릴레이트 및/또는 2-에틸헥실아크릴레이트 35-65wt% 로 구성함을 특징으로 하는 분산분말.
  8. 수중에서 재분산시킬 수 있는 제1항의 가교할 수 있는 분산분말의 제조방법에 있어서,
    (a)탄소원자 1-18개를 가진 분기 또는 분기없는 알킬카르복실산의 비닐에스테르, 메타아크릴산 에스테르 및 탄소원자 1-18개를 가진 분기 또는 분기없는 알코올의 아크릴산에스테르, 올레핀, 디엔, 비닐방향족 화합물 및 비닐할라이드로 이루어지는 그룹에서 하나이상의 코모노머와,
    그 코모노혼합물의 총중량을 기준으로하여 다음 일반식의 하나이상의 실리콘화합물 0.05∼15.0wt%로 구성하는 코모노머혼합물을 PH 2-9, 온도 0-100℃에서 프리래디컬에멀젼 중합을 시켜,
    (b) 유출온도 55-100℃애서, 선택적으로 그 첨가제의 첨가전후에 그 얻어진 코폴리머분산액을 PH4-8에서 분무건조시킴을 특징으로 하는 제조방법.
    위식에서,
    R은 분기되거나 또는 분기가 없으며(unbranched), 선택 치환되는 C1-C12-알킬래디컬 또는 페닐래디컬이고,
    R＇는 같거나 다르며, 분기되거나 분기가 없으며 또는 환상의 선택치환된 C2-C6-알킬래디컬이고,
    R˝는 H 또는 CH3이고,
    기- SiR(OR′)2는를 가질수도 있다.
  9. 건축용 화학제품의 바인더, 코팅조성물과 접착제용 바인더 또는 직물용 바인더로서 제1항에 의한 수중에서 재분산 시킬수 있고 가교할 수 있는 분산분말의 사용.
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