PL170301B1

PL170301B1 - Kompozycja powlokowa, zwlaszcza do powlekania dachów PL PL PL

Info

Publication number: PL170301B1
Application number: PL92312331A
Authority: PL
Inventors: Richard E Srail; Gary L Burroway
Original assignee: Goodyear Tire & Rubber
Priority date: 1991-02-28
Filing date: 1992-02-28
Publication date: 1996-11-29
Also published as: CA2054116C; DE69205189D1; KR100232313B1; SK60192A3; US5194469A; BG63397B2; MX9200787A; CA2054116A1; CZ60192A3; JPH0565303A; YU12792A; SK280784B6; CZ288951B6; PL293645A1; PL169686B1; BR9200583A; AU1129692A; EP0501272B1; EP0501272A1; DE69205189T2

Abstract

1. Kompozycja powlokowa, zwlaszcza do powlekania dachów, na osnowie wody zawierajaca lateks i srodki pomocnicze, znamienna tym, ze zawiera okolo 30-40% wagowych produktu otrzymanego z prowadzonej przy pH ponizej 3,5 wolnorodnikowej polimeryzacji wodnej emulsji mieszaniny monomerów zawierajacej w przeliczeniu na 100% wagowych monomerów okolo 30-70% wagowych monomerów winylowo-aromatycznych, okolo 25-65% wagowych co najmniej jednego monomeru alkiloakiylowego, okolo 1-5% wagowych kwasu akrylowego i okolo 0,4-3% wagowych kwasu metakrylowego, przy czym polimeryzacja ta prowadzona jest w obecnosci okolo 0,2-0,4 phm co najmniej jednego sulfonianowego srodka powierzchniowo czynnego i okolo 4-8 phm co najmniej jednego niejonowego srodka powierzchniowo czynnego wykazujacego hydrofilowo-lipofilowa liczbe równowagi wynoszaca okolo 12-20 i nastepnie zobojetnionego amoniakiem do pH okolo 7-10,5, oraz zawiera okolo 38-48% wagowych weglanu wapnia, okolo 2-10% wagowych dwutlenku tytanu, okolo 5-15% wagowych dodatkowej wody, okolo 0,5-2% wagowych glikolu etylenowego, okolo 0,05-0,2% wagowych amoniaku, okolo 0,02-1,5% wagowych srodka przeciwpiennego, okolo 1-5% plastyfikatora, okolo 0,2-1,5% wagowych srodka przeciwbakteryjnego i okolo 0,2-1,5% wagowych zageszczacza. PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest kompozycja powłokowa, zwłaszcza do powlekania dachów, zawierająca zobojętniony lateks.

Większość konwencjonalnych żywic powłokowych nie rozpuszcza się w wodzie. Z tego powodu rozpuszczano je zwykle w odpowiednim rozpuszczalniku organicznym lub dyspergowano w wodzie przy pomocy odpowiedniego emulgatora lub środka powierzchniowo czynnego, wytwarzając w ten sposób kompozycję powłokową do nakładania na powlekaną powierzchnię. Poważną wadą roztworów rozpuszczalników organicznych jest ich potencjalna toksyczność, palność i zanieczyszczanie środowiska.

Środki powłokowe rozcieńczalne wodą nie stanowią takiego zagrożenia, są więc bardzo pożądanym produktem. Z tego powodu opracowano takie żywice powłokowe, jak np. omówiona w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 4 474 926. Powłoki z roztworów wodnych wykorzystujące takie żywice opracowano dla różnych celów i przyjęto szeroko w wielu zastosowaniach, np. w farbie do malowania pasów na drogach.

Opis patentowy Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 4 968 741 opisuje powłokę na podłoże metalowe, dającą podwyższoną odporność na korozję i rdzę. Powłoki takie nakłada się z roztworów wodnych. Można je wykorzystywać w przemyśle samochodowym i w innych zastosowaniach, gdzie niezbędna jest odporność na rdzę. Nadają się one doskonale do nakładania powłok na konstrukcje mostowe i inne struktury na wolnym powietrzu. W wielu zastosowaniach korzystne byłoby posiadanie przez powłokę z roztworu wodnego ulepszonej elastyczności i odporności na promieniowanie nadfioletowe poza dobrą odpornością na korozję i rdzę. Taka powłoka nadawałaby się np. do pokrywania dachów. Przedmiotem niniejszego wynalazku są właśnie takie powłoki z roztworów wodnych, wykazujące ulepszoną elastyczność i odporność na promieniowanie nadfioletowe poza doskonałą odpornością na korozję i rdzę.

Wodny układ powłokowy jest koloidalną dyspersją żywicy w wodzie, którą może być rozcieńczona dodatkiem wody i która tworzy trwałą powłokę na danej powierzchni. Określenie wodny układ powłokowy używa się wymiennie z terminem powłoki z roztworu wodnego. Inne nazwy takich powłok to powłoki wodopochodne, rozpuszczane w wodzie i rozcieńczane wodą.

Żywice powłokowe stosowane w kompozycji według wynalazku można otrzymać w procesie wolnorodnikowej polimeryzacji w emulsji stosując unikalną kombinację środka powierzchniowo czynnego, współrozpuszczalnika i składników monomerycznych. Po zakończeniu polimeryzacji emulsyjnej ważne jest zobojętnienie lateksu amoniakiem

170 301 do pH około 7-10,5. Pozwala to na otrzymanie lateksu nadającego się na powłoki o doskonałej odporności na wodę, zarówno na przenikanie pary wodnej jak i na zmoczenie wodą. Takie powłoki wykazują także ulepszoną elastyczność w niskich temperaturach i odporność na promieniowanie nadfioletowe. Pokrycie powłoką według wynalazku zawierającą zobojętniony lateks powierzchni metalu nadaje jej doskonałą odporność na korozję, elastyczność i odporność na promieniowanie nadfioletowe. Podobnie można sporządzić z tego lateksu powłoki doskonałe do pokrywania metalowych powierzchni dachowych. Powierzchnie dachowe wykonane z aluminium spotyka się często na przewoźnych domach i samochodowych przyczepach mieszkalnych. Korzystnie można zastosować takie powłoki na spękanych i przeciekających asfaltowanych dachach.

Kompozycja powłokowa, zwłaszcza do powlekania dachów, na osnowie wody zawierająca lateks i środki pomocnicze, według wynalazku zawiera 30-40% wagowych produktu otrzymanego z prowadzonej przy pH poniżej około 3,5 wolnorodnikowej polimeryzacji wodnej emulsji mieszaniny monomerów zawierającej w przeliczeniu na 100% wagowych monomerów około 30-70% wagowych monomerów winylowo-aromatycznych, 25-65% wagowych co najmniej jednego monomeru alkiloakrylowego, 1-5% wagowych kwasu akrylowego i 0,4-3% wagowych kwasu metakrylowego, przy czym polimeryzacja ta prowadzona jest w obecności 0,2-0,4 phm części na 100 części monomeru co najmniej jednego sulfonianowego środka powierzchniowo czynnego i około 4-8 phm co najmniej jednego niejonowego środka powierzchniowo czynnego wykazującego hydrofilowolipofilową liczbę równowagi wynoszącą około 12-20 i następnie zobojętnionego amoniakiem do pH około 7-10,5 oraz zawiera około 38-48% węglanu wapnia, około 2-10% wagowych dwutlenku tytanu, około 5-15% wagowych dodatkowej wody, około 0,5-2% wagowych glikolu etylenowego, około 0,05-2% wagowych amoniaku, około 0,02-1,:5% wagowych środka przeciwpiennego, około 1-5% wagowych plastyfikatora, około 0,2-1,5% wagowych środka przeciwbakteryjnego i około 0,2-1,5% wagowych zagęszczacza.

W praktycznej realizacji wynalazku składniki monomeryczne można wprowadzać do środowiska reakcji w sposób ciągły w czasie trwania reakcji polimeryzacji w celu zapewnienia bardziej jednorodnego składu i uniknięcia tworzenia blokowych kopolimerów rozpuszczalnych w wodzie z monomerów zawierających grupy karboksylowe. Sulfonianowym środkiem powierzchniowo czynnym najlepszym dla potrzeb niniejszego wynalazku okazał się dodecylobenzenosulfonian sodowy. Zalecanym niejonowym środkiem powierzchniowo czynnym jest Triton® Χ-165 firmy Rohm i Haas. Triton® Χ-165 ma hydrofilowolipofilową liczbę równowagi obliczoną na 15,8.

Lateksy stosowane w kompozycji według niniejszego wynalazku otrzymuje się metodą wolnorodnikowej polimeryzacji w emulsji. Mieszaniny wsadowe stosowane do wytwarzania tych lateksów zawierają monomery, co najmniej jeden sulfonianowy środek powierzchniowo czynny, co najmniej jeden nierozpuszczalny w wodzie niejonowy środek powierzchniowo czynny o hydrofilowo-lipofilowej liczbie równowagi w zakresie około 12-20 i co najmniej jeden inicjator polimeryzacji wolnorodnikowej. Wsad monomerowy w takim procesie polimeryzacji zawiera (a) około 30-70% wagowych monomerów winylowo-aromatycznych, (b) około 25-65% wagowych co najmniej jednego monomeru alkiloakrylowego, (c) około 1-5% wagowych kwasu akrylowego i (d) około 0,4-3% wagowych kwasu metakrylowego. Wskazane jest, aby syntetyzowany polimer składał się z około 40-60% wagowych monomerów winylowo-aromatycznych, około 35-55% wagowych monomeru alkiloakrylowego, około 1-3% wagowych kwasu akrylowego i około 0,6-2% wagowych kwasu metakrylowego. Najkorzystniej, aby polimer składał się z około 47-57% wagowych monomerów winylowo-aromatycznych, około 40-50% wagowych monomeru alkiloakrylowego, około 1,5-2,5% wagowych kwasu akrylowego i około 0,8-1,5% wagowych kwasu metakrylowego.

Przykładowymi monomerami winylowo-aromatycznymi są styren, α-metylostyren i winylotoluen. Zalecane są styren i α -metylostyren, Najlepszym monomerem winylowo-aromatycznym, ze względu na względnie niski koszt, jest styren. Alkilowe monomery akrylowe, jakie można wykorzystać, zawierają grupy alkilowe mające 2-10 atomów węgla.

170 301

Zalecane są alkilowe monomery akrylowe z grupą alkilową,, mającą 3-5 atomów węgla. Najlepszym alkilowym monomerem akrylowym jest akrylan n-butylu.

Wsad do wytwarzania lateksów stosowanych w kompozycji według niniejszego wynalazku będzie zawierał znaczną ilość wody. Stosunek pomiędzy całkowitą ilością monomerów we wsadzie, a ilością wody może wahać się od około 0,2:1 do 1,2:1. Ogólnie zalecany stosunek pomiędzy ilością- monomerów we wsadzie, a ilością wody może wahać się od około 0,8:1 do 1,1:1. Korzystny stosunek pomiędzy ilością monomerów we wsadzie a ilością wody wynosi około 1:1.

Mieszanina wsadowa korzystnie zawiera około 0,2-0,4 phm (części na 100 części monomeru) co najmniej jednego sulfonianowego środka powierzchniowo czynnego. Dość środka powierzchniowo czynnego musi wynosić co najmniej 0,2 phm, ponieważ użycie mniejszej ilości bardzo zmniejsza szybkość polimeryzacji, a cząstki polimeru są zbyt duże, aby tworzyć dobre błony. Użycie ponad 0,4 phm sulfonianowego powoduje pogorszenie właściwości przy zamrażaniu i rozmrażaniu. Zaleca się ogólnie, aby środowisko polimeryzacji zawierało sulfonianowy środek powierzchniowo czynny w ilości około 0,25-0,35 phm. Najkorzystniej mieszanina wsadowa zawiera powierzchniowo czynny ester fosforanowy w ilości około 0,28-0,32 phm.

Przydatne w niniejszym wynalazku sulfonianowe środki powierzchniowo czynne można z łatwością nabyć z wielu źródeł, Np. firma DuPont sprzedaje alkiloarylosulfonian sodu pod nazwą handlową Alkanol™, Browning Chemical Corporation sprzedaje dodecylobenzenosulfoniany sodu pod nazwą handlową Ufaryl™ DL-85, a Ruetgers-Nease Chemical Company sprzedaje kumenosulfonian sodu pod nazwą handlową Naxonate Hydrotrope™. Niektóre z przykładowych sulfonianowych środków powierzchniowo czynnych, jakich można użyć, obejmują tolueno-ksylenosulfonian sodu, toluenosulfonian sodu, kumenosulfonian sodu, decylodifenyloeterosulfonian sodu, dodecylobenzenosulfonian sodu, 1-oktanosulfonian sodu, tetradekanosulfonian sodu, pentadekanosulfonian sodu, heptadekanosulfonian sodu i toluenosulfonian potasu.

Zalecaną klasą sulfonianowych środków powierzchniowo czynnych są sole metali i alkilobenzenosulfonianów. Metalem będzie zwykle sód lub potas, przy czym zaleca się sód. Sole sodowe alkilobenzenosulfonianów przedstawia wzór 1, w którym R oznacza grupę alkilową zawierającą około 1-20 atomów węgla. Zaleca się aby grupa alkilowa zawierała około 8-14 atomów węgla.

Jako niejonowy środek powierzchniowo czynny można wykorzystywać niejonowe środki powierzchniowo czynne o hydrofilowo-lipofilowej liczbie równowagi (HLB) wynoszącej około 12-20. Zaleca się, aby takie niejonowe środki powierzchniowo czynne miały hydrofilowo-lipofilową liczbę równowagi wynoszącą około 12-18. Zastosowanie niejonowego środka powierzchniowo czynnego o hydrofilowo-lipofilowej liczbie równowagi poniżej 12 powoduje tworzenie się żelu w czasie polimeryzacji. Zastosowanie niejonowego środka powierzchniowo czynnego o liczbie hydrofilowo-lipofilowej powyżej 20 powoduje wrażliwość na wodę. Najkorzystniej stosuje się niejonowy środek powierzchniowo czynny o liczbie hydrofilowo-lipofilowej wynoszącej około 15-17.

Liczby HLB wskazują na zachowanie emulgujące środka powierzchniowo czynnego i odnoszą się do równowagi pomiędzy hydrofilową i lipofilową (hydrofobową) częścią cząsteczki. Liczby HLB opisuje Griffin W.C, w J.Soc.CosmettChm.l, 311 (1949). Liczba HLB danego środka powierzchniowo czynnego maleje zwykle ze wzrostem temperatury. Liczby podawane lub obliczane tutaj odnoszą się do temperatury reakcji. Można wykorzystywać w wodzie niejonowe środki powierzchniowo czynne o niewielkiej liczbie (około 8-50) powtarzalnych jednostek tlenku etylenu. Takie nierozpuszczalne w wodzie niejonowe środki powierzchniowo czynne przedstawia strukturalny wzór 2, w którym n jest liczbą całkowitą wynoszącą około 8-50, a m jest liczbą całkowitą wynoszącą około 6-12. Zaleca się, aby m wynosiło 8 lub 9 , a n 12-20. Forma Rohm and Haas sprzedaje niejonowy środek powierzchniowo czynny tego typu, w którym n wynosi średnio 16, pod nazwą handlową Τι^π™ Χ-165.

170 301

Liczba HLB takich związków rośnie ze wzrostem ilości włączonego tlenku etylenu. Liczby te zmieniają się w funkcji n jak to przedstawiono w tabeli 1.

Tabela 1

n	Liczba HLB
1	3,6
3	7,8
4	10,4
10	13,5
16	15,8
30	17,3
40	17,9

Zastosowanie większych ilości sulfonianowych środków powierzchniowo czynnych w środowisku polimeryzacji prowadzi do większej trwałości lateksu. Jednak zastosowanie większych ilości sulfonianowych środków powierzchniowo czynnych prowadzi także do pęcznienia końcowej powłoki i gorszej odporności na rdzę i korozję. Zastosowanie większych ilości niejonowych środków powierzchniowo czynnych nierozpuszczalnych w wodzie prowadzi do mniejszej trwałości lateksu, ale daje mniejsze pęcznienie i większą odporność na wodę (mniejszą przepuszczalność). A więc jest ważne zrównoważenie ilości sulfonianowego i niejonowego środka powierzchniowo czynnego stosowanego w mieszaninie wsadowej. Jako zasadę należy przyjąć stosowanie około 4-8 phm niejonowego środka powierzchniowo czynnego. Należy użyć co najmniej około 4 phm niejonowego środka powierzchniowo czynnego. Co najmniej około 4 phm niejonowego środka powierzchniowo czynnego potrzeba dla uzyskania dobrej odporności na zamrażanie i rozmrażanie, a zastosowanie ilości przekraczającej 8 phm powoduje złą odporność na wodę. Zwykle zaleca się stosować 4,5-6 phm niejonowego środka powierzchniowo czynnego.

Wolnorodnikowa polimeryzacja w emulsji wodnej zastosowana do wytwarzania lateksów stosowanych w kompozycji według niniejszego wynalazku jest inicjowana przy pomocy co najmniej jednego generatora wolnych rodników. Zwykle stosuje się go w stężeniach około 0,01-1 phm. inicjatory wolnorodnikowe używane zwykle obejmują różne związki nadtlenowe, takie jak nadsiarczan potasu, nadsiarczan amonu, nadtlenek benzoilu, nadtlenek wodoru, nadtlenek di-t-butylu, nadtlenek dikumylu, nadtlenek 2,4-dichlorobenzoilu, nadtlenek dekanoilu, nadtlenek laurylu, wodoronadtlenek kumenu, wodoronadtlenek p-mentanu, wodoronadtlenek t-butylu, nadtlenek acetylu, nadtlenek metyloetyloketonu, nadtlenek kwasu bursztynowego, nadwęglan dicetylu, nadoctan t-butylu, nadbenzoesan t-butylu, nadmaleinian t-butylu, nadbenzoesan t-butylu, nadtlenek acetylocykloheksylosulfonylu, i tym podobne, różne związki azowe, takie jak 2-t-butylazo-2-cyjanopropan, azodiizomaślan dimetylu, azodiizobutylonitryl, 2-t-butylazo-1-cyjanocyldoheksan, 1-t-amylazo-1-cyjanocykloheksan i tym podobne. Szczególnie przydatne przy takiej wodnej polimeryzacji są rozpuszczalne w wodzie nadtlenowe inicjatory wolnorodnikowe.

Polimeryzację emulsyjną prowadzi się korzystnie w temperaturze około 52-88°C. W temperaturze powyżej około 88°C monomery alkiloakrylowe, takie jak akrylan butylu mają tendencję do wrzenia. A więc, do ogrzania alkiloakrylowych monomerów do temperatur powyżej 88°C należy stosować osłonę ciśnieniową. Z drugiej strony reakcja polimeryzacji w temperaturach poniżej około 52°C jest bardzo powolna. Mała szybkość polimeryzacji w temperaturach poniżej około 52°C powoduje powstanie polimeru o nierównomiernym rozkładzie powtarzalnych jednostek w łańcuchu głównym. Mała szybkość polimeryzacji w tych niskich temperaturach jest niepożądana, ponieważ znacznie zmniejsza moc przerobową reaktora polimeiyzacji.

170 301

Zalecane jest utrzymywanie temperatury polimeryzacji w zakresie około 54-85°C. Najlepiej jest utrzymywać temperaturę reakcji w zakresie około 57-79°C. Ważne jest, aby polimeryzację prowadzić przy odczynie pH poniżej około 3,5, aby polimer nie był wrażliwy na wodę. Zaleca się, aby pH środowiska polimeryzacji zachowywać w czasie polimeryzacji na poziomie co najwyżej 3,0. W trakcie polimeryzacji pH środowisko polimeryzacji będzie spadało. A więc można uzyskać dobre wyniki rozpoczynając polimeryzację z pH od około 3,0-3,5 i pozwalając na zajście reakcji. W takim przypadku końcowe pH środowiska polimeryzacji będzie miało zadowalającą wartość około 1,5.

W warunkach przemysłowych wskazane jest umieszczenie w początkowym wsadzie około 15-25% monomerów. Początkowy wsad reaguje następnie przez od 30 minut do 60 minut. Cała ilość monomerów może być podawana w sposób ciągły do strefy reakcyjnej z szybkością wystarczającą do zachowania temperatury reakcji w żądanym zakresie. Dodając w sposób ciągły monomery do środowiska reakcji i zachowując względnie stałą temperaturę reakcji można otrzymać bardzo jednorodne polimery

Wytworzony lateks zobojętnia się następnie amoniakiem do pH w zakresie około 7-10,5. Zaleca się zobojętnić lateks do pH w zakresie około 8-10, a najlepiej około 9,0-9,5. Można tego dokonać dyspergując po prostu amoniak w lateksie otrzymując zobojętniony lateks.

Wytworzony lateks można rozcieńczyć dodatkową ilością wody do wymaganego stężenia (zawartość ciał stałych). Lateks ten można stosować do wytwarzania powłok z roztworów wodnych stosując techniki znane fachowcom. Zwykle do lateksu w czasie wytwarzania powłoki dodaje się różne pigmenty i plastyfikatory. Problemem spotykanym niekiedy przy wytwarzaniu powłok z roztworów wodnych jest słaba przyczepność. Przyczepność tę można polepszyć dodając plastyfikator i/lub rozpuszczalnik koagulujący.

Tworzącą powłokę kompozycję z roztworu wodnego można otrzymać wykorzystując mieszaninę żywicy z odpowiednim koagulującym rozpuszczalnikiem i plastyfikatorem. Zaleca się, aby rozpuszczalnik koagulujący co najmniej mieszał się z wodą, a najlepiej, aby był rozpuszczalny w wodzie. Spośród różnych możliwych do zastosowania rozpuszczalników zaleca się eter monobutylowy glikolu etylenowego, eter monoetylowy glikolu etylenowego, eter monometylowy gikolu dietylenowego, eter monoetylowy glikolu dietylenowego i eter monobutylowy glikolu dietylenowego. Należy zauważyć, że rozpuszczalnik i plasyfikator w razie potrzeby w większości przypadków można bezpośrednio mieszać z żywicą w emulsji wodnej lub lateksem bez odzyskiwania go w postaci suchej. W takim przypadku mieszanina będzie już w postaci roztworu wodnego po dodaniu dostatecznej ilości amoniaku.

Spośród różnych plastyfikatorów powinno się wybrać taki, któryjest ciekływ temperaturze pokojowej, takiej jak 25°C, i ma wystarczająco wysoką temperaturę wrzenia, najlepiej co najmniej 100°C, a jeszcze lepiej co najmniej 150°C, aby nie ulatniał się on z mieszaniny powlekającej w czasie nakładania. W istocie plastyfikator powinien polepszać nierozpuszczalność w wodzie suchej powłoki skoagulowanej żywicy. Ponadto plastyfikator, lub mieszanina plastyfikatorów, powinien wykazywać zgodność z samą żywicą. W tym celu współczynnik rozpuszczalności powinien wynosić około 8-16. Współczynnik rozpuszczalności jest typu opisanego w publikacji Encyclopedia of Polymer Science and Technology, tom 3, str. 854,1965, John Wiley and Sons, Inc., określonego prostym równaniem:

δ =( Σ F)/V = F/MW/d gdzie:

δ = współczynnik rozpuszczalności

2F = suma odpowiednich molowych stałych przyciągania grup określona przez Smalla P.A./J.Appl.Chem.3,71(1953)/

V = objętość molowa w temperaturze 25°C

MW = masa cząsteczkowa d = gęstość w temperaturze 25°C

W powyższym celu można wykorzystać wiele różnych plastyfikatorów. Mogą być one np. typu wymienionego w publikacji Federation Series on Coating Technology, Unit 22,

170 301 zatytułowanego Plasticizers, opublikowanego w kwietniu 1974, jeśli tylko spełniają warunki narzucone na temperaturę topnienia, temperaturę wrzenia i wymaganie zgodności.

Reprezentantami różnych plastyfikatorów są plastyfikatory cykliczne, takie jak estry kwasu fosforowego, estry bezwodnika ftalowego i estry kwasu trimeiitowego, a także N-cyłkoheksylo-p-toluenosulfonamid, sebacynian dibenzylu, dibenzoesan glikolu dietylenowego, di-t-oktylofenyloeter, dibenzoesan dipropanodiolu, N-etylo-p-toluenosulfonamid, izopropylidenodifenoksypropanol, alkilowany naftalen, dibenzoesan glikolu polietylenowego, o-p-toluenosulfonamid, dibenzoesan trimetylopentanodiolu i monoizomaśkanomonobenzoesan ti imetylopentanodiolu.

Przedstawicielami różnych acyklicznych plastyfikatorów są estry kwasu adypinowego, estry kwasu azelainowego, estry kwasu cytrynowego, estry kwasu acetylocytrynowego, estry kwasu mirystynowego, estry kwasu fosforowego, estry kwasu rycynowego, estry kwasu acetylorycynowego, estry kwasu sebacynowego, estry kwasu stearynowego, estry epoksydowane, a także dikaprylan 1,4-butanodiolu, pelargonian di/(butoksyetoksy)etoksy/metanu, winian dibutylu, dipelargonian glikolu ditylenowego, diglikolan diizooktylu, oktanokarboksylan izodecylu, di(2-etylomaślan)glikolu tetraetylenowego, dipelargonian glikolu trietylenowego, diizomaślan 2,2,4-trimetylo-1,3-pentanodiolu.

Dodatkowe różne plastyfikatory, cykliczne, acykliczne i inne, obejmują chlorowane parafiny, uwodornione terfenyle, podstawione fenole, glikole propylenowe, estry glikoli propylenowych, estry glikoli polietylenowych, melaminy, epoksydowane soje, oleje, melaminy, ciecze, uwodornione estry abietynowe, estry epoksytalowe, glikolany alkiloffaliloalkilowe, sulfonamidy, estry sebacynowe, aromatyczne epoksydy, alifatyczne epoksydy, ciekły poli(a-metylostyren), estry maleinowe, estry melitowe, benzoesany, estry benzylowe, winiany bursztyniany, izoftalany, ortoftalany, maślany, fumarany, glutarany, dikaprylany, dibenzoesany i estry dibenzylowe. Należy wskazać, że można zastosować polimery i kopolimery o niskiej masie molekularnej otrzymane z monoolefin zawierających 4 do 6 atomów węgla, a także węglowodory jako takie i mieszaniny węglowodorów ze styrenem i/lub α-metylostyrenem.

Zalecanymi estrami są estry otrzymywane w reakcji kwasów karboksylowych i dikarboksylowych, wraz z kwasami tłuszczowymi, takich jak kwasy ftalowe, kwas benzoesowy, kwas dibenzoesowy, kwas adypinowy, kwas sebacynowy, kwas stearynowy, kwas maleinowy, kwas winowy, kwas bursztynowy, kwas masłowy, kwas fumarowy i kwas glutarowy z diolami węglowodorowymi, najlepiej nasyconymi, mającymi około 7 do 13 atomów węgla.

Reprezentantami różnych estrów kwasu fosforowego są fosforan krezylodifenylu, fosforan trikrezylu, fosforan dibutylofenylu, fosforan difenylooktylu, fosforan dibutylofenylu, fosforan metylodifenylu, fosforan tributylu, fosforan trifenylu, fosforan tri(2-butoksyetylu), fosforan tri(2-chloroetylu), fosforan tri(2-chloro)propylu i fosforan trioktylu.

Reprezentantami różnych estrów bezwodnika ftalowego są ftalan butylooktylu, ftalan butylo-2-etyloheksylu, ftalan butylo-n-oktylu, ftalan dibutylu, ftalan dietylu, ftalan diizodecylu, ftalan dimetylu, ftalany dioktylu, ftalan di(2-etyloheksylu), ftalan diizooktylu, ftalan di-tridecylu, ftalan n-heksylo-n-decylu, ftalan n-oktylo-n-decylu, ftalan alkilobenzylu, ftalan bis(4-metylo-1,2-pentylu), ftalan butylobenzylu, ftalan butylocykloheksylu, ftalan di(2-butoksyetylu), ftalan dicykloheksyloizodecylu, ftalan dicykloheksylu, izoftalan dietylu, ftalan di-n-heptylu, ftalan diheksylu, ftalan diizononylu, ftalan di(2-metoksyetylu), izoftalan dimetylu, ftalan dinonylu, ftalany dioktylu, ftalan dikaprylu, ftalan di(2-etyloheksylu), mieszane ftalany dioktylu, ftalan difenylu, ftalan 2-(etyloheksylo)izobutylu, glikolan butyloftalilobutylu, glikolan etylo(i metylojftaHloetylu, ftalan glikolu polipropylenowego, i bis(amylu), ftalan heksyloizodecylu, ftalan izodecylotridecylu i ftalan izooktyloizodecylu.

Reprezentantami różnych estrów kwasu trimeiitowego są trimelitan triizooktylu, trimelitan tri-n-oktylo-n-decylu, trimelitan trioktylu, trimelitan tri(2-etyloheksylu), trimelitan tri-n-heksylo-n-decylu, trimelitan tri-n-heksylu, trimelitan triizodecylu i trimelitan triizononylu.

Reprezentantami różnych estrów kwasu adypinowego są adypinian di/2-(2-butoksyetoksy)etylu/, adypinian di(2-etyloheksylu), adypinian diizodecylu, adypiniany dioktyli (wraz

170 301 z adypinianem diizooktylu), adypinian n-heksylo-n-decylu, adypinian n-oktylo-n-decyłu i adypinian di-n-heptylu.

Przykładami estrów kwasu sebacynowego są sebacynian dibutylu, sebacynian di(2-etyloheksylu), sebacynian dibutoksyetylu, sebacynian diizooktylu i sebacynian diizopropylu.

Przykładami estrów kwasu azelainowego są azelainian di(2-etyloheksylu), azelainian dicykloheksylu, azelainian diizobutylu i azelainian diizoktylu.

W praktyce niniejszego wynalazku mieszaninę żywicy, plastyfikatora i rozpuszczalnika koagulującego, jeśli zostanie użyty, zobojętnia się amoniakiem i miesza z wodą. Powstała dyspersja lub roztwór wykazuje trwałość nie osadzając widocznych ilości żywicy przez co najmniej 30 dni, a najlepiej przez co najmniej 365 dni lub więcej w temperaturze 25°C. Ogólnie według wynalazku stosuje się około 100-400 części wagowych wody na 100 części wagowych zobojętnionej żywicy, choć można użyć mniej lub więcej wody w zależności od żądanej niższej lub wyższej lepkości roztworu lub zawiesiny i zawartości części stałych. Zależy to również od rodzaju i ilości rozpuszczalnika koagulującego i plastyfikatora. Mieszankę powlekającą, jako dyspersję wodną lub roztwór wodny, nakłada się jako powłokę na odpowiednią powierzchnię, takąjak drewno, mur, różne tworzywa sztuczne i metale. Wodę, amoniak i rozpuszczalnik koagulujący odparowuje się z powłoki w temperaturze około 20-100°C, a najlepiej około 25-50°C, pozostawiając całkowicie nierozpuszczalną w wodzie powłokę skoagulowanej żywicy i plastyfikatora, Zwykle powłokę taką można przygotować i nałożyć bez używania dodatkowych środków utwardzających i sieciujących, obniżających wiażliwość na wodę.

Tak więc istotną cechą niniejszego wynalazku jest tworzenie trwałej powłoki na powierzchni dzięki przygotowaniu żywicy o zrównoważonym stosunku elementów hydrofitowych i hydrofobowych, i równowadze twardych i miękkich segmentów, oraz wytwarzaniu kompozycji z roztworu wodnego takiej żywicy w połączeniu z rozpuszczalnikiem koagulującym i zgodnym plastyfikatorem.

Praktyczne stosowanie niniejszego wynalazku opisano pełniej w poniższych przykładach, mających charakter ilustracyjny. Jeśli nie podano inaczej wszystkie części są częściami wagowymi.

Przykład I. Stosując wyżej opisany sposób w reaktorze o pojemności 37,8 1 przygotowano lateks. Zastosowany reaktor był wyposażony w osiową turbinę mieszającą, pi acującą z prędkością 150 obrotów na minutę. Przygotowano roztwór buforowy i roztwór monomeru do polimeryzacji. Roztwór buforowy przygotowano mieszając 14,3 kg wody z 47,6 g dodecylosulfonianu sodu o pH około 6,5, 794 g Tritomi Χ-165, 235 g wodoropirofosforanu sodu (jako bufora) i 32 g nadsiarczanu amonu. Roztwór monomeru przygotowano mieszając 8,3 kg styrenu, 16 g dodecylomerkaptanu, 7,1 kg akrylanu 2-etyloheksylu, 318 g kwasu akrylowego i 159 g kwasu metakrylowego.

Po obciążeniu ciśnienia w reaktorze i upływie 30 minut do reaktora wprowadzono roztwór buforowy, a następnie roztwór monomeru. Reaktor ogrzano do temperatury 57°C. W czasie polimeryzacji pobierano próbki lateksu, aby ustalić zawartość ciała stałego. Zawartość ciała stałego w lateksie wzrastała w trakcie polimeryzacji, jak to pokazano w tabeli 2.

170 301

Tabela 2

Czas polimeryzacji (godz)	Zawartość ciała stałego
0	0
2	8
4	11,1
6	14,7
8	18,4
10	21,5
12	27,7
14	35,3
16	45,4
17	50,3
18	54,0
19	56,3
21	56,9

Po ustaleniu się zawartości ciała stałego w lateksie temperaturę podniesiono do 79°C i utrzymywano na tym poziomie, aż ilość pozostałego monomeru styrenu spadła do 0,05%. Następnie dodano 250 g aminy.

Lateks wytworzony w ten sposób zawierał około 57% ciała stałego, miał pH około 9,5, lepkość Brookfielda 0,3N-s/m² napięcie powierzchniowe 36-10‘³N/m i przeszedł 5 cykli testowego zamrażania i rozmrażania. Wylano warstwy lateksu w celu dokonania prób rozciągania i odporności na promieniowanie nadfioletowe. Żywica miała doskonałą odporność na promieniowanie nadfioletowe i wykazała doskonałą elastyczność wydłużając się o ponad 500% przed zerwaniem. Kombinacja doskonałych właściwości lateksu czyni go przydatnym do powlekania dachów, zewnętrznych konstrukcji drewnianych, zginanych konstrukcji metalowych i tworzyw sztucznych.

Odporność na wodę powłok uzyskanych z kompozycji według mniejszego wynalazku można polepszyć traktując kompozycję powlekającą karbodiimidem. UCARLNK™ Crosslinker XL-25SE z Union Carbide jest wielofunkcyjnym karbodiimidem nadającym się dobrze do tego celu. Stosując takie karbodiimidy można całkowicie wyeliminować przesiąkanie wody. Karbodiimid dodaje się zwykle do lateksu lub kompozycji powlekającej w ilości około 10-20 phm (części na 100 części monomeru).

Przykład II. Przygotowano standardową kompozycję do powlekania dachu stosując lateks otrzymany według procedury z przykładu I. Mieszaninę tę sporządzono łącząc najpierw 57,6 kg wody, 7,4 kg glikolu etylenowego, 454 g amoniaku, 2,9 kg Surfynolu 104 (środek przeciwpieniący) 27,8 kg ditlenku tytanu, 236,9 kg węglanu wapnia i 3,7 kg Nopcocide N-96 (środek przeciwbakteiyjny) wwarunkach intensywnego ścierania przez 15 do 30 minut. Następnie dodano 201,7 kg lateksu otrzymanego według procedury z przykładu I, 11,1 kg Santicizer 160 (plastyfikator), 3,7 kg Henkel DSX 1550 (zagęszczacz uretanowy) i 907 g Drew L475 (środek przeciwpieniący). Kompozycję powłokową nałożono na powierzchnię dachu. Okazała się ona doskonała w tym zastosowaniu. Wykazywała ona doskonałą elastyczność i wyjątkową odporność na promieniowanie nadfioletowe.

Podczas gdy niektóre przykładowe sposoby realizacji i szczegóły podano w celu zilustrowania wynalazku, jest oczywiste dla fachowca, że możliwe są różne zmiany i modyfikacje bez odchodzenia od zakresu wynalazku.

Claims

1. Kompozycja powłokowa, zwłaszcza do powlekania dachów, na osnowie wody zawierająca lateks i środki pomocnicze, znamienna tym, że zawiera około 30-40% wagowych produktu otrzymanego z prowadzonej przy pH poniżej 3,5 wolnorodnikowej polimeryzacji wodnej emulsji mieszaniny monomerów zawierającej w przeliczeniu na 100% wagowych monomerów około 30-70% wagowych monomerów winylowo-aromatycznych, około 25-65% wagowych co najmniej jednego monomeru alkiloakrylowego, około 1-5% wagowych kwasu akrylowego i około 0,4-3% wagowych kwasu metakrylowego, przy czym polimeryzacja ta prowadzonajest w obecności około 0,2-0,4 phm co najmniej jednego sulfonianowego środka powierzchniowo czynnego i około 4-8 phm co najmniej jednego niejonowego środka powierzchniowo czynnego wykazującego hydrofilowo-lipofilową liczbę równowagi wynoszącą około 12-20 i następnie zobojętnionego amoniakiem do pH około 7-10,5, oraz zawiera około 38-48% wagowych węglanuwapnia, około 2-10% wagowych dwutlenku tytanu, około 5-15 % wagowych dodatkowej wody, około 0,5-2% wagowych glikolu etylenowego, około 0,05-0,2% wagowych amoniaku, około 0,02-1,5% wagowych środka przeciwpiennego, około 1-5% plastyfikatora, około 0,2-1,5% wagowych środka przeciwbakteryjnego i około 0,2-1,5% wagowych zagęszczacza.

2. Kompozycja według zastrz. 1, znamienna tym, że zawiera produkt polimeryzacji mieszaniny monomerów składającej się z około 40-60% wagowych monomerów winylowoaromatycznych, około 35-55% wagowych co najmniej jednego monomeru alkiloakrylowego, około 1-3% wagowych kwasu akrylowego i około 0,6-2% wagowych kwasu metakrylowego, przy czym procenty liczone są względem całkowitej masy monomerów.

3. Kompozycja według zastrz. 1, znamienna tym, że zawiera produkt wolnorodnikowej polimeryzacji prowadzonej w wodnej emulsji w temperaturze około 52-88°C.

4. Kompozycja według zastrz. 1, znamienna tym, że zawiera produkt polimeryzacji, w której jako monomer winylowoaromatyczny zastosowano styren.

5. Kompozycja według zastrz. 1, znamienna tym, że zawiera produkt polimeryzacji, w której jako monomer alkiloakrylowy zastosowano akrylan 2-etyloheksylu.

6. Kompozycja według zastrz. 1, znamienna tym, że zawiera produkt polimeiyzacji, w której jako sulfonianowy środek powierzchniowo czynny zastosowano sól alkil obenzenosulfonianową metalu.

7. Kompozycja według zastrz. 6, znamienna tym, że zawiera produkt polimeryzacji, w której jako sulfonianowy środek powierzchniowo czynny stosuje się dodecylobenzenosulfonian sodowy.

8. Kompozycja według zastrz. 1, znamienna tym, że zawiera produkt polimeryzacji mieszaniny monomerów składającej się z około 47-57% wagowych styrenu, około 40-50% wagowych akrylanu 2-etyloheksylu, około 1,5-2,5% wagowych kwasu akrylowego, około 0,8-1,5% wagowych kwasu metakrylowego.

9. Kompozycja według zastrz. 8, znamienna tym, że zawiera produkt polimeiyzacji prowadzonej w wodnej emulsji w temperaturze około 52-88°C.

10. Kompozycja według zastrz. 1, znamienna tym, że zawiera produkt polimeryzacji, w której stosuje się nierozpuszczalny w.wodzie niejonowy środek powierzchniowo czynny wykazujący liczbę równowagi hydrofilowo-lipofilowej wynoszącą około 14-18.

11. Kompozycja według zastrz. 1, znamienna tym, że zawiera produkt polimejyzacji, w której stosuje się nierozpuszczalny w wodzie niejonowy środek powierzchniowo czynny wykazujący liczbę równowagi hydrofilowo-lipofilowej wynoszącą około 15-17.

170 301

12. Kompozycja według zastrz. 1, znamienna tym, że zawiera produkt polimeryzacji, w której niejonowy środek powierzchniowo czynny stosuje się w ilości około 4,5-6 phm, a sulfonianowy środek powierzchniowo czynny stosuje się w ilości 0,25-0,35 phm.

13. Kompozycja według zastrz. 1, znamienna tym, że zawiera produkt polimetyzacji prowadzonej przy pH około 3,0.

14. Kompozycja według zastrz. 1, znamienna tym, że zawiera produkt polimetyzacji, w której jako niejonowy środek powierzchniowo czynny stosuje się nierozpuszczalny w wodzie niejonowy środek powierzchniowo czynny o wzorze 2, w którym n jest liczbą całkowitą wynoszącą 8-50, a m jest liczbą całkowitą wynoszącą 6-12.

15. Kompozycja według zastrz. 14, znamienna tym, że zawiera produkt polimeryzacji, w której stosuje się środek powierzchniowo czynny o wzorze 2, w którym n wynosi około 12-20.

16. Kompozycja według zastrz. 14, znamienna tym, że zawiera produkt polimeryzacji, w której stosuje się środek powierzchniowo czynny o wzorze 2, w którym m wynosi 8.

17. Kompozycja według zastrz. 1, znamienna tym, że zawiera produkt polimeryzacji, w której stosuje się środek powierzchniowo czynny o wzorze 2, w którym m wynosi 9.