PL200726B1 - Sposób wytwarzania wodnych dyspersji kopolimerów (met)akrylowych - Google Patents

Abstract

Sposób wytwarzania wodnych dyspersji kopolimerów (met)akrylowych o małych cząstkach, średnicy rzędu dziesiątek nanometrów, polega na tym, że podczas mieszania, do fazy wodnej zawierającej emulgator niejonowo-anionowy i pierwszą część wodorozpuszczalnego inicjatora wolnorodnikowego, dozuje się stabilizowaną emulgatorem niejonowo-anionowym emulsję wodną mieszaniny (met)akrylanów, zawierającą rozpuszczone w wodzie emulsyjnej bufor i środek sieciujący, przy czym równolegle z dozowaniem emulsji do fazy wodnej dozuje się drugą zasadniczą część roztworu inicjatora wolnorodnikowego.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania głębokopenetrujących, wodnych dyspersji kopolimerów (met)akrylowych o małych cząstkach, średnicy rzędu dziesiątek nanometrów, przydatnych zwłaszcza do wzmacniania podłoży (mikro)porowatych, przeznaczonych do malowania lub klejenia, zwłaszcza farbami i klejami wodorozcieńczalnymi.

Znane sposoby wytwarzania wodnych dyspersji kopolimerów akrylowych ogólnie polegają na jedno- lub wielostopniowej polimeryzacji monomerów w obecności środków pomocniczych, przy czym dozuje się monomery lub ich emulsje do wody zawierającej, co najmniej, emulgatory polimeryzacji.

Na przykład, istotą zgłoszenia patentowego RP nr P. 303 940 jest dozowanie mieszaniny monomerów w postaci emulsji, zapewniające równomierne dozowanie wszystkich monomerów. Mieszaninę monomerów tworzą: w 35-70 częściach wagowych monomery, których homopolimer ma temperaturę zeszklenia nie wyższą niż 0°C, w 0,5-3 częściach wagowych monomery karboksylowe, w 0-4 częściach wagowych (met)akrylamid, a emulsję dozuje się do wody zawierającej emulgator.

Tak otrzymane dyspersje powłokotwórcze zawierają cząstki dużych rozmiarów, rzędu 150-400 nm.

Sposób według wynalazku polega na tym, że do fazy wodnej (roztwór I), korzystnie o temperaturze 76-78°C, zawierającej emulgator niejonowo-anionowy i pierwszą część, około 20% całości, wodorozpuszczalnego inicjatora wolnorodnikowego, dozuje się mieszając stabilizowaną emulgatorem niejonowo-anionowym emulsję wodną (roztwór II) mieszaniny (met)akrylanów, korzystnie akrylanu butylu, akrylanu metylu i metakrylanu metylu, zawierającą rozpuszczone w wodzie emulsyjnej bufor i środek sieciujący, przy czym równolegle z dozowaniem roztworu II do roztworu I dozuje się drugą, zasadniczą część, około 80 % całości, roztworu inicjatora wolnorodnikowego (roztwór III).

W sposobie według wynalazku - najczęściej stosuje się, w częściach wagowych w odniesieniu do 100 części wagowych mieszaniny monomerów użytych do polimeryzacji,

a) do sporządzania roztworu I: 39-59 wody, 0,24-0,36 emulgatora niejonowo-anionowego. soli sodowej siarczanowanego, etoksylowanego alkoholu tłuszczowego w postaci 27% roztworu wodnego, 0,14-0,25 inicjatora wolnorodnikowego, nadsiarczanu potasowego w postaci 4% roztworu wodnego,

b) do sporządzaniaroztworu IIi 57 - 85 wody, 4-6 emulgatoraniejonowo-anionowego jak w roztworze I, 0,4-0,6 buforu, węglanu sodowego, 2,6-4 środka sieciującego, (met)akrylamidu w postaci 10% roztworu wodnego, 32-48 akrylanu butylu, 32-48 akrylanu metylu, 16-24 metakrylanu metylu,

c) roztwór III stanowi 0,55-0,90 nadsiarczanu potasowego w postaci 4% roztworu wodnego.

Kopolimeryzację prowadzi się w ten sposób, że uwzględniając wodę zużytą do sporządzania roztworów emulgatora, inicjatora i środka sieciującego, do 83-126 części wagowych roztworu I dozuje się równolegle 199-250 części wagowych roztworu II i 14-21 części wagowych roztworu III. Dodatkowo do dyspersji można wprowadzać inne znane środki pomocnicze według potrzeb, jak na przykład 0,24-0,36 części wagowych środka biobójczego i środka przeciwpiennego.

W sposobie według wynalazku, w miejsce nadsiarczanu potasowego można stosować inny inicjator wolnorodnikowy o zbliżonej do nadsiarczanu potasowego skuteczności inicjacji, a także inne niż wymienione - akrylany.

Nieoczekiwanie okazało się, że oddzielne dozowanie emulsji zawierającej monomery zemulgowane do wielkości cząstek emulsji o średnicy poniżej 100 nm i roztworu inicjatora wolnorodnikowego umożliwia otrzymanie dyspersji kopolimerów (met)akrylowych o cząstkach rzędu dziesiątek nanometrów. Bezpośrednie włączenie do sporządzania emulsji monomerowej inicjatora wolnorodnikowego będącego solą podlegającą w roztworze wodnym dysocjacji elektrolitycznej, uniemożliwia otrzymanie dyspersji o małych cząstkach głębokopenetrujących.

Wynalazek ilustrują przykłady wykonania.

P r z y k ł a d I

Oddzielnie sporządza się: fazę wodną - roztwór I, emulsje monomerów - roztwór II i roztwór wodny inicjatora wolnorodnikowego - roztwór III.

Sporządzanie roztworu I:

Do mieszalnika wprowadza się, w częściach wagowych, 48,95 wody odmineralizowanej, 0,30 emulgatora niejonowo-anonowego, soli sodowej siarczanowanego oksyetylowanego alkoholu tłuszczowego w postaci 27% roztworu wodnego, 0,17 inicjatora, nadsiarczanu potasowego w postaci 4% roztworu wodnego.

PL 200 726 B1

Sporządzanie roztworu II:

Do mieszalnika wprowadza się, w częściach wagowych, 71 wody odmineralizowanej, 5,12 soli sodowej siarczanowanego oksyetylowanego alkoholu tłuszczowego w postaci 27% roztworu wodnego, 0,53 buforu, węglanu sodowego, 3,29 środka sieciującego, metakrylamidu w postaci 10% roztworu wodnego, 40 akrylanu butylu, 40 akrylanu metylu, 20 metakrylanu metylu. Całość miesza się przez około 0,5 godziny.

Sporządzanie roztworu III:

W mieszalniku sporządza się 4% roztwór nadsiarczanu potasowego zawierający 0,70 części wagowych nadsiarczanu.

Kopolimeryzacja

Do polimeryzatora wprowadza się roztwór I, podgrzewa do temperatury 77-78°C i dozuje roztwór II w czasie 4 godzin. Po upływie 0,5 godziny od rozpoczęcia dozowania roztworu II, równolegle, w czasie 3,5 godzin dozuje się roztwór III. Po zakończeniu dozowania, na dwie godziny, temperaturę polimeryzatora podnosi się do 80°C. Po schłodzeniu zawartości do temperatury 40°C wprowadza się 0,3 części wagowych środka biobójczego oraz środka przeciwpiennego i chłodzi się do temperatury otoczenia.

Otrzymuje się wodną dyspersję o pH 6,8, zawartości substancji stałej 37,6%, lepkości według Brookfielda 20 mPa-s, średnim rozmiarze cząstek 90 nm, napięciu powierzchniowym 35,2 mN/m, temperaturze zeszklenia Tg 7,2°C, minimalnej temperaturze tworzenia filmu MTTF minus 0,8°C, zawartości resztkowych monomerów, w procentach: akrylanu metylu 0,005, akrylanu butylu 0,002 i metakrylanu metylu 0,001.

P r z y k ł a d II

Polimeryzację prowadzi się jak w przykładzie I, z tym, że do sporządzania roztworu I używa się, w częściach wagowych: 40 wody, 0,28 emulgatora, 0,15 inicjatora, do sporządzania roztworu II używa się 82 wody, 4,5 emulgatora, 0,5 buforu, 2,75 środka sieciującego, 35 akrylanu butylu, 50 akrylanu metylu, 15 metakrylanu metylu, a roztwór III stanowi 0,8 inicjatora.

Otrzymuje się wodną dyspersję o pH 6,7, zawartości substancji stałej 38,8%, lepkości 25 mPa-s, napięciu powierzchniowym 36 mN/m, średnim rozmiarze cząstek 93 nm, Tg 8,7°C, MTTF równej 1,2°C, zawartości resztkowych monomerów, w procentach: 0,006 akrylanu butylu, 0,003 akrylanu metylu, 0,001 metakrylanu metylu.

P r z y k ł a d III

Polimeryzacje prowadzi się jak w przykładzie I z tym, że do sporządzenia roztworu I używa się, w częściach wagowych: 55 wody, 0,35 emulgatora, 0,22 inicjatora, do sporządzania roztworu II używa się: 60 wody, 6 emulgatora, 0,6 buforu, 3,8 środka sieciującego, 45 akrylanu butylu, 30 akrylanu metylu, 25 metakrylanu metylu, a roztwór III stanowi 0,6 inicjatora.

Otrzymuje się wodną dyspersję o pH 6,9, zawartości substancji stałej 40,4%, lepkości 19 mPa-s, średnim rozmiarze cząstek 75 nm, napięciu powierzchniowym 34 mN/m, Tg równym 5,9°C, MTTF równej minus 2°C, zawartości resztkowych monomerów, w procentach: akrylanu butylu 0,004, akrylanu metylu 0,002, metakrylanu metylu 0,001.

Claims (2)

1. Sposób wytwarzania wodnych dyspersji kopolimerów (met)akrylowych o małych cząstkach, średnicy rzędu dziesiątek nanometrów, polegający na tym, że podczas mieszania, do fazy wodnej zawierającej emulgator niejonowo-anionowy i pierwszą część wodorozpuszczalnego inicjatora wolnorodnikowego, dozuje się stabilizowaną emulgatorem niejonowo anionowym emulsję wodną mieszaniny (met)akrylanów zawierającą rozpuszczone w wodzie emulsyjnej bufor i środek sieciujący, znamienny tym, że równolegle z dozowaniem emulsji wodnej mieszaniny (met)akrylanów do fazy wodnej, zawierającej pierwszą część, to jest około 20% całości inicjatora wolnorodnikowego, wprowadza się drugą, zasadniczą część, to jest około 80% całości roztworu wodnego inicjatora wolnorodnikowego, którym najkorzystniej jest nadsiarczan potasowy.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako emulsję wodną stosuje się akrylanów, takich jak akrylan butylu, akrylan metylu i metakrylan metylu, zawierającą jako bufor - węglan sodowy, jako środek sieciujący - metakrylamid, a jako emulgator niejonowo-anionowy - sól sodową siarczanowanego, oksyetylowanego alkoholu tłuszczowego.