SE467543B - Vattenhaltig autoxidativt torkande alkydkomposition - Google Patents

Description

467 543 2 det stabiliserar strukturen genom att på dropparna bilda en elastisk ytfilm, som minskar tendensen till sammanslagning.

Med rätt val av emulgator kan alkydemulsioner med god lag- ringsstabilitet erhållas. Vanligen använda tensider .för ändamålet är alkylfenoletoxilat och alkoholetoxilat med HLB- värden i. intervallet 8-15. HLB-värdet (av Hydrofil-Lipofil Balans) är ett vanligen använt uttryck för en tensids amfi- fila natur.

Användning av alkyder i emulsionssystem löser problemet med emission av kolväten fràn färger men skapar samtidigt nya olägenheter av användningsteknisk art.

Emulgatorn fungerar som en extern. mjukgörare i färg- filmen. Eftersom den är ytaktiv och lågmolekylär migrerar den dessutom till gränsytans luft-färgfilm, där den anrikas.

Detta leder till att filmen blir mjukare och får vatten- och kemikaliebeständighet än vad som erhålles med en sämre konventionell lacknaftabaserad färg baserad på samma alkyd som bindemedlet. att försämra filmens klarhet och glans liksom torkegenskaperna hos filmen.

Närvaro av tensid tenderar. ochså Vid sidan av utvecklingen mot emulsionsbaserade alkyd- färger arbetar man intensivt med att göra mikroemulsioner av alkyder och att använda dessa termodynamiskt stabila lösning- ar som råvara. Mikroemulsioner är alltså ett alternativ till emulsioner, när det gäller att införa alkyder i ett vatten- baserat system. Mikroemulsioner skiljer sig från emulsioner genom att vara termodynamiskt stabila, dvs de hir ingen tendens att separera vid lagring. Detta är en stor fördel i färgsammanhang. För att framställa en mikroemulsion går det dock åt betydligt större mängd tensid än för en emulsion. För alkyder för färgändamål blir därför problemen med evulqatorn i form av sämre filmegenskaper och nedsatt torkhastiqhet än mer accentuerad.

Föreliggande uppfinning beskriver ett sätt att fram- ställa vattenhaltiga emulsioner och mikroemulsioner av aut- 'oxidativt härdande alkyder, som ger bättre filmegenskaper än 3 467 543 vad som åstadkommes med känd teknik. Principen för upp- finningen är att man som emulgator använder ett alkoxilat av monoalkanolamid av torkande karbonsyror, d v s föreningar med den allmänna formeln ' i? R - C - NHCmH2mO - (X)n - H (I) där R är en fleromättad alkylgrupp med 7-23 kolatomer, före- trädesvis 9-21 kolatomer, X är en alkylenoxigrupp här- stammande från en alkylenoxid med 2-3 kolatomer, m är ett tal från 2-4, företrädesvis 2, och n är ett tal från 2 till 30, företrädesvis från 3 till 20. Mängden av emulgatorn är vanligtvis 0.5-25 viktprocent av den färdiga alkydkomposi- tionen. I det fall att alkydkompositionen föreligger som emulsion är mängden företrädesvis 1-5 viktprocent, medan om den föreligger som mikroemulsion är mängden företrädesvis 5-20 viktprocent.

Exempel på lämpliga karbonsyror, RCOOH, där R har den ovan angivna betydelsen är torkade fettsyror, såsom C-18 fettsyror innehållande två dubbelbindningar som 9,l2-oktade- kadiensyra (linolsyra) och 9,11-oktadekadiensyra (dehydrati- serad ricinolsyra och C-18 fettsyror innehållande tre dubbel- bindningar som 9,12,15-oktadekatriensyra (linolensyra), 9,11,13-oktadekatriensyra (eleostearinsyra) och 4-keto- 9,11,13-oktadekatriensyra (likansyra). Även längre fler- omättade fettsyror som 5,8,11,14-eikosatetraensyra (arachi- donsyra) och 5,8,11,14,17-eikosapentaensyra kan användas. Av ekonomiska skäl används vanligen inte rena fettsyror utan blandningar som härstammar från naturliga triglycerider.

Exempel på naturliga triglycerider lämpliga för ändamålet är linolja, sojaolja, tallolja, träolja, solrosolja och fisk- olja. Dehydratiserad ricinolja är också en lämplig tri- glycerid.

Alkoxilatet framställs till exempel genom aminolys av motsvarande triglycerid eller metylester med en lämplig 2-aminoalkanol följt av alkoxilering av den därvid erhållna amiden i närvaro av en alkalisk katalysator vid en temperatur 467 545 4- av 150-l80°C. Speciellt lämpligt är att utföra alkoxileringen i närvaro av en tertiär amin, som saknar' med alkylenoxid reaktiva protoner, eller ett alkylenoxidkvartärnerat derivat av den tertiära aminen vid en temperatur från rumstemperatur till l20°C, varvid höga utbyten av den önskade produkten kan erhållas. Exempel på lämpliga tertiära aminer är trimetyl- amin, trietylamin, tributylamin, dimetyloktylamin, tetra- metyletylendiamin, dimetylkokosamin, tristearylamin, dimetyl- piperazin och diazabicyklooktan. Alkoxileringen kan omfatta etoxilering, propoxilering, anlagring av propenoxid och eten- oxid i block, samtidig anlagring med etenoxid och propenoxid eller en kombination härav. Etylenoxid utgör lämpligen minst 50 molprocent av anlagrad alkylenoxid. Enbart etoxilering är föredraget.

Alkoxileringen utförs så att emulgatorn får lämpligt HLB-värde, vanligtvis mellan 8 och 15. För en normal fraktion innehållande fleromättade C-18 syror, t ex härstammande från linolja, motsvarar detta vid enbart etoxilering anlagring av 3 till 18 mol etenoxid per mol fettsyramonoetanolamin. Det är underförstått att det erhållna alltid är en homologblandning, eftersom alkoxileringen, liksom de flesta anjonpolymerisationsprocesser, ger en statistisk fördelning med avseende på polymerisationsgrad.

Alkoxilatet etoxilatet enligt föreliggande uppfinning undergår autoxidativ härdning enligt samma mekanism som autoxidativt torkande alkyder. så önskas Det är även möjligt att om kombinera emulgatorn enligt föreliggande uppfinning med andra ytaktiva medel eller solubiliserande medel, t ex för att erhålla förbättrad stabilitet hos alkydkompositionen. Härd- ningen kan underlättas av vissa metallsalter, främst kobolt- och mangansalter, så kallade sickativ. sioner av torkande alkyder med här beskrivna alkoxilat som Sickativerade emul- emulgatorer ger en film som i uthärdat tillstånd inte inne- håller någon, eller endast en mindre andel, fritt alkoxilat.

Det autoxidativt härdande alkoxilatet binds nätverket som bildas av det härdade bindemedlet. Genom att alltså in i ingen eller endast en ringa mängd alkoxilat finns i filmen 4) 5 467 543 erhålles goda filmegenskaper med avseende på t ex hårdhet, glans, klarhet, vatten-och kemikaliebeständighet. Tork- egenskaperna gynnas också av att alkoxilatet deltar i härdningsförloppet.

Uppfinningen belyses ytterligare av nedanstående exempel.

Exempel 1 - Pigmenterad färg baserad på alkydemulsion En blank färg baserad på 53 viktprocent av en alkydemul- sion med 60% torrhalt och 20 viktprocent titandioxid formu- lerades med olika emulgatorer i en mängd av 3%. Genomgående erhölls stabila emulsioner med en droppstorlek pà ca 2 um efter högtryckshomogenisering. Alkyden hade en oljelängd på 61% och var baserad på sojaolja. Effekten av emulgatorvalet' på filmegenskaperna undersöktes med avseende pá torktid, glans, hårdhet och vattenbeständighet. Resultatet framgår av nedanstående tabell. Egenskaperna graderas i en skala från 10 (bäst) till 1 (sämst).

Tabell 1 Emulgator Tork- Glans Hård- Vatten- tid het best.

Linoljefettsyramono- etanolamid - 7 EO 8 9 8 8 Träoljefettsyramono- etanolamid - 7 EO 9 8 9 8 Nonylfenol - 10 EO 6 7 6 6 C16-18 alkohol - 8 EO 6 7 5 6 Som synes ger det autoxidativt härdande alkoxilatet bättre egenskaper åt filmen än de konventionella emulga- tOIêrIlä . 467 543 6 Exempel 2 - Klarlack baserad pà alkydemulsion En klarlack baserad på 59.5 viktprocent av en alkydemul- sion med 60% torrhalt formulerades med olika emulgatorer i en mängd av 2.5%. Genomgående erhölls emulsioner med god sta- bilitet och med en droppstorlek på 1-2 Pm efter ultraljuds- homogenisering. Alkyden hade en oljelängd på 66% och var baserad på tallfettsyra. Effekten av emulgatorvalet på film- egenskaperna undersöktes med avseende på torktid, klarhet, hårdhet och vattenbeständighet. Resultatet framgår av nedan- stående tabell, där egenskaperna graderas i en skala från 10 (bäst) till l (sämst).

Tabell 2 Emulgator Tork- Klar- Hård- Vatten- tid het het best.

Linoljefettsyramono- etanolamid - 8 E0 7 Klar 8 8 Linoljefettsyramono- etanolamid - 9 EO 7 Klar 7 8 Nonylfenol - ll EO 5 Disig 5 6_ De autoxidativt härdande alkoxilaten ger som synes bättre egenskaper åt filmen än den konventionella emulgatorn.

Exempel 3 - Klarlack baserad pá mikroemulsion av alkvd En mikroemulsion av en alkyd med 64% oljelängd baserad på linolja formulerades enligt följande recept: 40 vikt- procent alkyd, 15 viktprocent emulgator, 10 viktprocent butyldietylenglykol, 5 viktprocent trietanolamin, gresten additiv och vatten. Olika emulgatorer testades och effekten av emulgatorvalet på filmegenskaperna undersöktes med avseende på torktid, klarhet, hårdhet och vattenbeständighet.

Resultatet framgår av nedanstående tabell, där egenskaperna graderas i en skala från 10 (bäst) till 1 (sämst). 467 543 överlägsna de konventionella emulgatorerna vad gäller effekt* Tabell 3 Emulgator Tork- Klar- Hård- Vatten- tid het het best.

Linoljefettsyramono- etanolamid - 6 EO 6 Klar 5 7 Träoljefettsyramono- etanolamid - 6 EO _ 6 Klar 6 8 Nonylfenol - 9 EO 3 Disig 2 5 C16-18 alkohol - 8 EO 3 Disig 3 4 De autoxidativt härdande alkoxilaten är som synes pà filmegenskaper, torktid och vattenbeständighet.

Claims (10)

467 543 8 PATENTKRAV

1. Vattenhaltig autoxidativt torkande alkydkomposition innehållande en emulgator, k ä n n e t e c k n a d därav, att emulgatorn åtminstone delvis utgöres av ett alkoxilat av monoalkanolamid med den allmänna formeln O H R - C - NHCmH2mO - (X)n - H (I) där R är en fleromättad alkylgrupp med 7-23 kolatomer, X är en alkylenoxigrupp härstammande från en alkylenoxid med 2-3 kolatomer, m är ett tal 2-4 och n är ett tal från 2-30.

2. Alkydkomposition enligt krav 1, k ä n n e t e c k - n a d därav, att R är härledd från en fettsyra med formeln RCOOH, där R är en fleromättad alkylgrupp med 9-21 kolatomer.

3. Alkydkomposition enligt krav 2, k ä n n e t e c k - n a d därav, att R är härledd från linolja, tallfettsyra eller sojaolja.

4. Alkydkomposition enligt krav 1-3, k ä n n e - t e c k n a d därav, att åtminstone 50% av all X är härledda från etylenoxid.

5. Alkydkomposition enligt krav 4, k ä n n e t e c k - n a d därav, att alkoxilatet har ett HLB-värde av 8-15.

6. Alkydkomposition enligt krav 1-5, k ä n n e t e c k - n a d därav, att m är 2.

7. Alkydkomposition enligt krav 1-6, k ä n n e t e c k - n a d därav, att mängden av alkoxilatet är 0.5-25 vikt- procent räknat på alkydkompositionens vikt.

8. Alkydkomposition enligt krav 7, k ä n n e t e c k - n a d därav, att den har formen av en emulsion och inne- håller 1-5 viktprocent av alkoxilatet.

9. Alkydkomposition enligt krav 7, därav, k ä n n e t e c k - n a d att den har formen av, en. mikroemulsion och innehåller 5-20 viktprocent av alkoxilatet.

10. Användning av ett alkoxilat definierat enligt något av kraven 1-6 i. vattenhaltiga autoxidativt torkande alkyd- kompositioner.