SK280784B6

SK280784B6 - Spôsob výroby neutralizovaného latexu

Info

Publication number: SK280784B6
Application number: SK601-92A
Authority: SK
Inventors: Richard Edmund Srail; Gary Lee Burroway
Original assignee: The Goodyear Tire And Rubber Company
Priority date: 1991-02-28
Filing date: 1992-02-28
Publication date: 2000-07-11
Also published as: CA2054116A1; EP0501272A1; KR100232313B1; PL169686B1; AU1129692A; US5194469A; JPH0565303A; KR920016482A; CZ60192A3; BR9200583A; BG63397B2; JP3251044B2; DE69205189T2; SK60192A3; YU12792A; AU639658B2; EP0501272B1; DE69205189D1; CA2054116C; PL293645A1

Description

Oblasť techniky

Vynález sa týka spôsobu výroby neutralizovaného latexu vhodného na výrobu vodou redukovateľných náterov, ktoré majú zlepšenú pružnosť a odolnosť proti ultrafialovému svetlu a súčasne vynikajúcu odolnosť proti korózii a hrdzi.

Doterajší stav techniky

Väčšina bežných náterových živíc je vo vode nerozpustná. Preto vo všeobecnej praxi sú rozpúšťané vo vhodnom organickom rozpúšťadle alebo sú dispergované vo vode pomocou emulgačného činidla, aby sa získala náterová zmes vhodná na aplikáciu na podkladový povrch. Vážnou nevýhodou roztokov organických rozpúšťadiel je, že sú potenciálne toxické, horľavé a že znečisťujú životné prostredie.

Vodou redukovateľné nátery nevyvolávajú tieto problémy a sú preto vysoko žiaduce. Z týchto dôvodov boli vyvinuté rôzne vo vode redukovateľné náterové živice, ako je napríklad živica opísaná v US patente č. 4,474 926. Vo vode redukovateľné nátery, ktoré využívajú takéto živice, boli vyvinuté na celý rad účelov a boli široko akceptované v mnohých aplikáciách, ako je napríklad farba na vyznačovanie pruhov na cestách.

US patent č. 4,968 741 opisuje náter na kovové podklady, ktorý poskytuje zlepšenú odolnosť proti korózii a hrdzi. Takéto nátery sú vo vode redukovateľného typu a môžu byť výhodne využité v automobilovom priemysle a v ďalších aplikáciách, v ktorých je potrebná dobrá odolnosť proti hrdzi. Napríklad takéto nátery sú výborné na natieranie mostov a ostatných vonkajších kovových konštrukcií. Je veľa aplikácií, keď by bolo vysoko žiaduce pre vo vode redukovateľné nátery poskytnúť zlepšenú pružnosť a odolnosť proti ultrafialovému svetlu súčasne s dobrou odolnosťou proti korózii a hrdzi. Napríklad takéto vodou redukovateľné nátery by boli cenné v aplikáciách pri náteroch striech. Tento vynález sa vzťahuje na takýto, vo vode redukovateľný náter, ktorý poskytuje zlepšenú pružnosť a odolnosť proti ultrafialovému svetlu spoločne s vynikajúcou odolnosťou proti korózii a hrdzi.

Na účely tejto patentovej prihlášky je vodný náterový systém považovaný za koloidnú disperziu živice vo vode, ktorý môže byť zriedený pridaním vody a ktorý tvorí trvanlivý náter, keď je aplikovaný na povrch podkladu. Pojem vodný náterový systém je tu použitý zameniteľné s pojmom vodou redukovateľný náter. Ostatné názvy občas aplikované na vodou redukovateľné nátery sú vo vode vytvorené, vo vode rozpustné a vodou riediteľné nátery.

Podstata vynálezu

Predmetom vynálezu je spôsob výroby neutralizovaného latexu vhodného na výrobu vodou redukovateľných náterov, ktoré sa môžu pripraviť emulznou polymerizáciou s tvorbou voľných radikálov, používajúcou jedinečnú kombináciu povrchovo aktívnych, spolurozpúšťacích a monomémych zložiek. Po skončení emulznej polymerizácie je dôležité neutralizovať latex amoniakom na pH, ktoré je v rozsahu od 7 do 10,5. Táto kombinácia vedie k latexu, ktorý môže byť zapracovaný do náterov majúcich vynikajúcu odolnosť proti vode tak pri prenose vlhkých pár, ako aj pri odstraňovaní vodných škvŕn. Takéto nátery tiež majú zlepšenú pružnosť pri nízkych teplotách a odolnosť proti ultrafialovému svetlu. Keď sú aplikované na kovové podklady náterové zmesi pripravené s latexom podľa tohto vynálezu, poskytujú výbornú odolnosť proti korózii, výbornú pružnosť a výbornú odolnosť proti ultrafialovému svetlu. V súhlase s tým sa môžu pripraviť pri použití tohto latexu zmesi, ktoré sú značne žiaduce ako nátery na kovové strešné povrchy. Takéto kovové strechy, ktoré sú často vyrobené z hliníka, sa často vyskytujú na transportovateľných domoch a domových trajleroch. Tieto náterové zmesi sa môžu vhodne použiť v náteroch asfaltových striech, ktoré sú popraskané a pretekajú. Tento vynález špecificky ukazuje spôsob výroby neutralizovaného latexu, ktorý je užitočný vo výrobe vo vode redukovateľných náterov, ktorý spočíva vtom, že sa 1. polymerizuje vodná emulzia pri použití tvorby voľných radikálov, pri pH polymémej zmesi menšom ako približne 3,5, ktorú tvorí, vztiahnuté na 100 hmotnostných % monomérov: (a) od asi 30 do asi 70 % hmotnostných viny 1 aromatických monomérov, (b) od asi 25 do asi 65 % hmotnostných najmenej jedného alkylakrylátového monoméru, (c) od asi 1 do asi 5 % hmotnostných kyseliny akrylovej a (d) od asi 0,4 do asi 3 % hmotnostných kyseliny metakrylovej v prítomnosti približne 0,2 až 0,4 phm najmenej jedného sulfonátového zmáčadla a v prítomnosti od asi 4 do 8 phm najmenej jedného vo vode nerozpustného neiónového povrchovo aktívneho činidla majúceho hydrofilno-lipofilné balančné číslo, ktoré je v rozsahu od asi 12 do asi 20, na výrobu latexu a potom sa 2. neutralizuje latex amoniakom na pH, ktoré je v rozsahu od asi 7 do asi 10,5 pH na výrobu neutralizovaného latexu.

V uskutočňovaní spôsobu podľa vynálezu monoméme zložky môžu byť privádzané do reakčného média kontinuálne v priebehu polymerizačnej reakcie kvôli výrobe oveľa jednotnej šej zmesi a aby sa predišlo vytvoreniu vo vode rozpustných blokových kopolymérov z monomérov, obsahujúcich karboxylovú skupinu. Sulfonátové zmáčadlo zistené ako najužitočnejšie v uskutočňovaní tohto vynálezu je dodecylbenzénsulfonát sodný. Triton^R X-165 je vysoko výhodné neiónové povrchovo aktívne činidlo, ktoré je dostupné od Rohma a Haasa. Triton^R X-165 má hydrofilno-lipofilné balančné číslo, ktoré je vypočítané, že je 15,8.

Latexy podľa vynálezu sú vyrábané emulznou polymerizáciou pri využití tvorby voľných radikálov. Vsádzkové zmesi používané vo výrobe latexov podľa vynálezu obsahujú monoméry, aspoň jedno sulfonátové zmáčadlo, najmenej jedno vo vode nerozpustné neiónové povrchovo aktívne činidlo majúce hydofilno-lipofilné balančné číslo, ktoré je v rozsahu od asi 12 do asi 20, a aspoň jednu iniciačnú látku na tvorbu voľných radikálov. Monoméma vsádzková zmes používaná v takýchto polymerizačných reakciách je tvorená z (a) od asi 30 do asi 70 % hmotnostných vinylaromatických monomérov, (b) od asi 25 do asi 65 % hmotnostných najmenej jedného alkylakryiátového monoméru, (c) od asi 1 do asi 5 % hmotnostných kyseliny akrylovej a (d) od asi 0,4 do asi 3 % hmotnostných kyseliny metakrylovej. Pre polymér, ktorý má byť syntetizovaný, je výhodné, aby bol zložený od asi 40 do asi 60 % hmotnostných z vinylaromatických monomérov, od asi 35 do asi 55 % hmotnostných alkylakrylátových monomérov, od asi 1 do asi 3 % hmotnostných kyseliny akrylovej a od asi 0,6 do asi 2 % hmotnostných kyseliny metakrylovej. Oveľa výhodnejšie je pre polymér, aby bol zložený od asi 47 % hmotnostných do asi 57 % hmotnostných z vinylaromatických monomérov, z asi 40 do asi 50 % hmotnostných alkylakrylátových monomérov, od asi 1,5 do asi 2,5 % hmot2

SK 280784 Β6 nostných kyseliny akrylovej a od asi 0,8 do asi 1,5 % hmotnostných kyseliny metakrylovej.

Niektoré reprezentačné príklady vinylaromatických monomérov, ktoré sa môžu použiť, zahrnujú: styrén, a-metylstyrén a vinyltoluén. Výhodné vinylaromatické monoméry sú styrén a α-metylstyrén. V dôsledku relatívne nízkej ceny je styrén najviac výhodným vinylaromatickým monomérom. Alkylakrylátové monoméry, ktoré sa môžu použiť, majú alkylové zvyšky, ktoré obsahujú od 2 do asi 10 atómov uhlíka. Alkylakrylátový monomér bude výhodne mať alkylový zvyšok, ktorý obsahuje od 3 do 5 atómov uhlíka. Značne výhodným alkylakrylátovým monomérom je normálny butylakrylát.

Vsádzková zmes používaná v prípade latexov podľa vynálezu bude obsahovať podstatné množstvo vody. Pomer medzi celkovým množstvom monomérov prítomných vo vsádzkovej zmesi a vodou môže byť v rozsahu medzi asi 0,2 : 1 a asi 1,2 : 1. Je všeobecne výhodné, aby pomer monomérov k vode vo vsádzkovej zmesi bol v rozsahu od asi 0,8 : 1 a asi 1,1 : 1. Napríklad je veľmi uspokojivé použiť pomer monomérov k vode vo vsádzkovej zmesi okolo 1:1. Vsádzková zmes bude tiež obsahovať asi 0,2 phm (časti na sto častí monoméru) do asi 0,4 phm najmenej jedného sulfonátového zmáčadla. Musí sa použiť približne 0,2 phm sulfonátového zmáčadla, pretože použitie menšieho množstva vedie k veľmi malým rýchlostiam polymerizácie a veľkosti častíc, ktorá je príliš veľká, než aby bola použitá na vytváranie dobrých filmov. Nie je žiaduce použiť viac ako asi 0,4 phm sulfonátového zmáčadla, pretože vedie k zlej stabilite pri zmrazení-rozmrazení. Normálne je výhodné pre sulfonátové zmáčadlo, aby bolo prítomné v polymerizačnom médiu pri úrovni v rozsahu od asi 0,25 phm do asi 0,35 phm. Je oveľa výhodnejšie pre vsádzkovú zmes, aby obsahovala od asi 0,28 do asi 0,32 phm fosfátového esterového zmáčadla.

Sulfonátové zmáčadlá, ktoré sú použité pri uskutočňovaní spôsobu podľa vynálezu, sú komerčne dostupné zo širokého výberu zdrojov. Napríklad DuPont predáva alkylsulfonát sodný pod obchodnou známkou Alkanol™, Browning Chemical Corporation predáva dodecylbenzénsulfonáty sodné pod obchodným názovom Ufaryl™ DL-85 a Ruetgers-Nease Chemical Company predáva kuménsulfonát sodný pod obchodným názvom Naxonate Hydrotrope™. Niektoré reprezentačné príklady sulfonátových zmáčadiel, ktoré sa môžu použiť, zahrnujú toluénxylénsulfonát sodný, toluénsulfonát sodný, kuménsulfonát sodný, decyldi-fenylétersulfonát sodný, dodecylbenzénsulfonát sodný, dodecyl-difenylétersulfonát sodný, 1-oktánsulfonát sodný, tetradekánsulfonát sodný, pentadekánsulfonát sodný, heptadekánsulfonát sodný, toluénsulfonát draselný.

Soli kovov alkylbenzénsulfonátov sú značne výhodnou triedou sulfonátových zmáčadiel. Kovom bude všeobecne sodík alebo draslík, výhodným je sodík. Sodné soli alkylbenzénsulfonátov majú štruktúrny vzorec:

v ktorom R znamená alkylovú skupinu, obsahujúcu oď 1 do 20 atómov uhlíka. Pre alkylovú skupinu je výhodné, aby obsahovala od 8 do asi 14 atómov uhlíka. Neiónové zmáčadlá, majúce hydrofilno-lipofilné balančné (HLB) číslo od asi 12 do asi 20, sa môžu použiť ako vo vode nerozpustné neiónové povrchovo aktívne činidlá. Všeobecne je pre tieto neiónové zmáčadlá vhodné, aby mali HLB číslo, ktoré je v rozsahu od asi 14 do asi 18. To preto, že použitie neiónových zmáčadiel, majúcich menšie HLB číslo ako 12, vedie k vytváraniu gélu v priebehu polymerizácie. Použitie neiónových zmáčadiel, majúcich HLB čísla väčšie ako 20, vedie k citlivosti na vodu. Oveľa výhodnejšie pre neiónové zmáčadlá je, aby mali HLB číslo, ktoré je v rozsahu od 15 do 17.

HLB čísla indikujú emulzifikačné správanie zmáčadla a vzťahujú sa na rovnováhu medzi hydrofilnými a lipofilnými (hydrofóbnymi) časťami molekuly. HLB čísla sú ďalej opísané v článku Griffina, W. C., J. Soc. Cosmet. Chem. 1, 311 (1949), ktorý je tu uvádzaný ako odkaz. HLB číslo určitého zmáčadla sa všeobecne znižuje so zvyšovaním teploty. Tu uvedené čísla sú určené alebo vypočítané pre použitú reakčnú teplotu. Môžu sa použiť vo vode nerozpustné neiónové zmáčadlá, ktoré obsahujú nízke hladiny (od asi 8 do asi 50) etylénoxidových opakovacích jednotiek. Tieto vo vode nerozpustné neiónové zmáčadlá môžu mať štruktúrny vzorec:

(Qý—O-(CH₂-CH₂-Oy_í;-H , v ktorom n je celé číslo od asi 8 do asi 50 a v ktorom m je celé číslo od asi 6 do asi 12. Normálne je výhodné pre m, aby bolo 8 alebo 9, a pre n, aby v priemere bolo od asi 12 do 20. Rohn a Haas predávajú neiónové zmáčadlo tohto typu, v ktorom n má v priemere 16 pod obchodným názvom Triton™ X-165. HLB číslo takýchto zlúčenín sa zvyšuje so zvýšením hladín začlenenia etylénoxidu. HLB čísla takýchto zlúčenín sa zvyšujú ako funkcie, ako je uvedené ďalej:

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

Použitie väčších množstiev sulfonátových zmáčadiel v polymerizačnom prostredí vedie k lepšej stabilite latexu. Ale použitie väčších množstiev sulfonátových zmáčadiel tiež vedie k väčšej tvorbe máp v konečnom nátere a následne k menšej rezistencii k hrdzaveniu a korózii. Použitie väčšieho množstva vo vode nerozpustných neiónových povrchovo aktívnych činidiel vedie k menšej stabilite latexu, ale tiež vedie k menšej tvorbe máp a väčšej rezistencii k vode (menšej permeabilite na vodu). V súlade s tým je dôležité vyvážiť množstvo sulfonátového zmáčadla a neiónového povrchovo aktívneho činidla, ktoré sú použité v záväzkovej zmesi. Ako všeobecné pravidlo bude použitých od asi 4 do asi 8 phm neiónového povrchovo aktívneho činidla. Prinajmenšom sa bude používať okolo 4 phm neiónového povrchovo aktívneho činidla. Najmenej okolo 4 phm je potrebných na poskytnutie dobrej rezistencie na zmrazenie-rozmrazenie a použitie množstiev v prebytku okolo 8 phm vedie k slabej rezistencii na vodu. Normálne je výhodné použiť od 4,5 phm do 6 phm neiónového povrchovo aktívneho činidla.

Vodná emulzná polymerizácia s tvorbou voľných radikálov používaná pri výrobe latexov podľa vynálezu je začatá s najmenej jedným generátorom tvorby voľných radikálov. Generátor tvorby voľných radikálov sa normálne používa v koncentrácii v rozsahu od asi 0,01 phm do asi 1 phm. Iniciátory tvorby voľných radikálov, ktoré sú bežne používané zahrnujú rôzne peroxidové zlúčeniny, napríklad persulfát draselný, persulfát amónny, benzoylpcroxid, hydrogénperoxid, di-terc.butyl peroxid, dikumylperoxid, 2,4-dichlór-benzoylperoxid, dekanolylperoxid, laurylperoxid, kuménhydroperoxid, p-metánhydroperoxid, terc.butylhydroperoxid, acetylperoxid, metyletylketónperoxid, peroxid kyseliny jantárovej, dicetyl-peroxydikarbonát, terc.butylperoxyacetát, terc.butylperoxymaleová kyselina, terc.butylperoxybenzoát, acetylcyklohexylsulfonylperoxid a podobne, rôzne azo-zlúčeniny, ako napríklad 2-terc.butylazo-2-kyanopropán, dimetylazodiizobutyrát, azodiizobutyronitril, 2-terc.butylazo-l-kyanocyklohexán, 1-terc.amylazo-l-kyano-cyklohexán a podobne, rôzne alkylperketály, ako je napríklad 2,2-bis-(terc.butyl-peroxy)bután a podobne. Vo vode rozpustné peroxidové vodné iniciátory radikálov sú užitočné najmä v takýchto vodných polymerizáciách.

Emulzné polymerizácie podľa vynálezu sa typicky uskutočňujú pri teplotách v rozsahu od asi 52 do asi 88 °C. Pri teplotách nad asi 88 °C alkylakrylátové monoméry, napríklad butylakrylát, majú tendenciu variť sa. Takže bude potrebný tlakový plášť na zahrievanie takýchto alkylakrylátov na teploty nad 88 °C. Na druhej strane polymerizačné reakcie pri teplotách pod asi 52 °C postupujú pomalou rýchlosťou. Pomalá rýchlosť polymerizácie pozorovaná pri teplotách pod 52 °C vedie k polyméru, majúcemu vo svojej kostre nejednotnú distribúciu opakovaných jednotiek. Pomalé rýchlosti polymerizácie, pociťované pri takýchto nízkych teplotách sú tiež nežiaduce, pretože značne spomaľujú prechod polymerizačným reaktorom.

Pre polymerizáciu je všeobecne výhodné, aby bola udržovaná v rozsahu okolo 54 °C do 85 °C. Všeobecne je výhodnejšie kontrolovať reakčnú teplotu v rozsahu od 57 °C do asi 79 °C. Pre polymerizáciu je dôležité uskutočniť ju pri pH, ktoré je pod asi 3,5 tak, že sa nevytvára na vodu citlivý polymér. Pre pH polymerizačného média je výhodné, keď je udržované v priebehu polymerizácie pri hladine okolo 3,0 alebo menšej. Ako polymerizačná reakcia pokračuje, pH polymerizačného média prirodzene klesne. Tak sa dobré výsledky môžu dosiahnuť pri úprave počiatočnej monomémej vsádzkovej zmesi na pH v rozsahu okolo 3,0 až 3,5, umožňujúcom postup polymerizácie. V takomto prípade konečné pH polymerizačného média bude okolo 1,5, čo je vysoko postačujúce. V komerčných postupoch je typicky žiaduce pridať okolo 15 % do asi 20 % monomérov v počiatočnej vsádzke. Počiatočná vsádzka potom reaguje počas asi 30 minút do asi 60 minút. Potom sa monoméry, ktoré majú byť vsadené, môžu kontinuálne vsadzovať do reakčnej zóny rýchlosťou, ktorá je dostatočná na udržanie reakčnej teploty v požadovanom rozsahu. Kontinuálnym pridávaním monomérov k reakčnému médiu pri udržovaní relatívne konštantnej teploty sa môžu pripraviť veľmi jednotné polyméry.

V súlade sa spôsobom tohto vynálezu syntetizovaný latex je potom neutralizovaný amoniakom na pH v rozsahu okolo 7 do asi 10,5. Normálne je pre latex výhodné, aby bol neutralizovaný na pH v rozsahu 8 do 10 a oveľa výhodnejšie je v rozsahu okolo 9,0 do asi 9,5. Aby sa získal neutralizovaný latex, uskutoční sa jednoduchá disperzia amoniaku v latexe. Vytvorený latex sa môže zriediť ďalšou vodou na koncentráciu (obsah tuhých látok), ktorá je požadovaná. Tento latex sa môže použiť na výrobu vodou redukovateľných náterov s použitím techník dobre známych odborníkom v tejto oblasti techniky. Pri výrobe vodou re dukovateľných náterov sa všeobecne k latexu pridávajú rôzne pigmenty a zmáčadlo. Zlá adhézia je problémom, s ktorým sa občas stretávame pri vodou redukovateľných živiciach. Adhézia náterov uskutočnených s vodou redukovateľnými živicami na podklady môže byť veľmi zlepšená pridaním zmäkčovadiel a/alebo miešateľných rozpúšťadiel.

Nátery zo zmesí redukovateľných vodou sa môžu vyrobiť využitím zmesí živíc s vhodným miešateľným rozpúšťadlom a zmäkčovadlom. Je výhodné, aby miešateľné rozpúšťadlo bolo aspoň miešateľné s vodou a ešte výhodnejšie je, aby bolo vo vode rozpustné. Z rôznych rozpúšťadiel, ktoré sa môžu použiť, sú všeobecne výhodné nasledujúce: etylénglykolmonobutyléter, ctylénglykoletyléter, dietylénmonometyléter, dietylénglykolmonoetyléter, dietylénglykolmonometyléter, dietylénglykolmonoetyléter a dietylénglykolmonobutyléter. Malo by sa upozorniť na to, že rozpúšťadlo a zmäkčovadlo sa môžu miešať priamo so živicou v jej vodnej emulzii alebo je latex bez svojho návratu do pôvodného stavu vo svojej suchej forme, ak je to vo väčšine prípadov žiadané. V takomto prípade, by zmes automaticky bola vo vodou redukovateľnej forme, hneď po použití dostatočného množstva amoniaku.

Z rôznych zmäkčovadiel je žiaduce, aby bolo vybrané také, ktoré je kvapalné pri teplote miestnosti približne 25 °C a ktoré má dostatočne vysokú teplotu varu, výhodne najmenej 100 °C a dokonca výhodnejšie najmenej 150 °C tak, aby sa neodparovali z natieracej zmesi, keď je aplikovaná na podklad. V skutočnosti by malo zvyšovať nerozpustnosť suchého náteru spojenej živice vo vode. Ďalej zmäkčovadlo alebo zmes zmäkčovadiel musí mať tú vlastnosť, že je kompatibilné so samotnou živicou. Pre túto vlastnosť je potrebné, aby parameter solubility bol v rozsahu od asi 8 do asi 16. Takýto parameter solubility je typu, ktorý je opísaný v The Encyclopedia of Polymér Science and Technology, Volume 3. str. 854, 1965, John Wiley and Sons, Inc. a ktorý je jednoducho určený rovnicou:

σ = (Σ F)/V = F/MW/d , kde σ = parameter solubility,

Σ F = súčet trvalých molámych atrakčných konštánt skupiny určenej Smallom, P. A. (J. Appl. Chem. 3, 71, (1953)) V = molekulárny objem pri 25 °C,

MW = molekulová hmotnosť, d = hustota pri 25 “C.

Na tento účel sa môžu použiť rôzne zmäkčovadlá. Môžu byť napríklad typu uvedeného vo Federation Šerieš on Coastings Technology, Unit Twenty-two, pod názvom “Plasticizers”, publikovanej v apríli 1974, pokiaľ spĺňajú požiadavky na teplotu topenia, teplotu varu a na kompatibilitu.

Predstavitelia rôznych zmäkčovadiel sú cyklické zmäkčovadlá, ako sú estery kyseliny fosforečnej, estery kyseliny ftálovej a estery kyseliny trimelitovej, ako N-cyklohexyl-p-toluén sulfónamid, dibenzylsebakát, dietylénglykoldibenzoát, di-terc.oktylfenyléter, dipropándioldibenzoát, N-etyl-p-toluén, sulfónamid, izopropylidéndifenoxypropanol, alkylovaný naftalén, polyetylénglykoldibenzoát, o-p-toluénsulfónamid, trimetylpentándioldibenzoát a trimetylpentándiolmonoizobutyrát monobenzoát.

Predstavitelia rôznych acyklických zmäkčovadiel sú estery kyseliny adipovej, estery kyseliny azolaínovej, estery kyseliny myristovej, estery kyseliny fosforečnej, estery ky4

SK 280784 Β6 seliny ricínolejovej, estery kyseliny acetylricínolejovej, estery kyseliny sebakovej, estery kyseliny stearovej, epoxidované estery ako 1,4-bután-dioldikaprylát, butoxyetylpelargonát, di[(butoxy)etoxy]etoxymetán, dibutyl-vinan, dietylénglykoldipelargonát, diizooktyldiglykolát, izodecylnonanoát, tetra-etylénglykol, di(2-etylbutyrát), trietylénglykol, di-(2-etylhexanoát), trietylénglykol-dipelargonát a 2,2,4-trimetyl-1,3-pentándioldiizobutyrát.

Ďalšie rôzne zmäkčovadlá, ako cyklické, acyklické a iné zahrnujú chlórované parafíny, hydrogenované tetrafenyly, substituované fenoly, propylénové glykoly, polypropylénové glykolestery, polyetylénové glykolestery, epoxidované sójové oleje, kvapalné hydrogenované estery kyseliny abietovej, epoxyftalátové estery, alkylftalylalkylglykoláty, sulfónamidy sebakové esteiy, aromatické epoxidy, alifatické epoxidy, kvapalné poly(a-metylstyrénjmaleátové estery, melitátové estery, benzoáty, benzylestery, vínany, jantarany, izoftaláty, ortoftaláty, butyráty, ftimaráty, glutaráty, dikapryláty, dibenzoáty a dibenzylestery. Treba zdôrazniť, že môžu byť tiež použité polyméry a kopolyméry relatívne s nízkou molekulovou hmotnosťou odvodené od monoolefínov, obsahujúce 4 až 6 atómov uhlíka, zmesi diolefínov a monoolefínov obsahujúce 4 až 6 atómov uhlíka rovnako ako uhľovodíky a uhľovodíkové zmesi so styrénom a/alebo a-metylstyrénom.

Výhodné estery sú pripravené reakciou karboxylových a dikarboxylových kyselín vrátane mastných kyselín, napríklad ako je kyselina ftálová, kyselina benzoová, kyselina dibenzoová, kyselina maleínová, kyselina vínna, kyselina jantárová, kyselina maslová, kyselina fumarová a kyselina glutarová s uhľovodíkovými diolmi, výhodne nasýtenými uhľovodíkovými diolmi, majúcimi približne 7 až 13 atómov uhlíka.

Predstavitelia rôznych esterov kyseliny fosforečnej sú kresyldifenylfosfát, trikresylfosfát, dibutylfenylfosfát, difenyloktylfosfát, mctyldifcnylfosfát, tributylfosfát, trifenylfosfát, tri-(2-butoxyetyl)fosfát, tri-(2-chlóretyl)fosfát, tri-(2-chlórpropyl)fosfát a trioktylfosfát.

Predstavitelia rôznych esterov kyseliny ftálovej sú butyloktylftalát, butyl-2-etylhexylftalát, butyl-n-oktylfialát, dibutylftalát, dietylfialát, diizodecylftalát, dimetylftalátdioktylftalát, di-(2-etylhexyl)ftalát, diizoktylftalát, ditridecylftalát, n-hexyl-n-decylftalát, alkylbenzylftalát, butylcyklohexylftalát, di-(2-butoxyetyl)ftalát, dicykloizodecylftalát, dicyklohexylftalát, dietylizoftalát, dietylizoftalát, di-n-heptylftalát, dihexylftalát, diizononylftalát, di-(2-metoxyetyl)ňalát, dimetylizoftalát, dinonylftalát, dioktylftalát, dikaprylftalát, di-(2-etylhexyl)izoftalát, zmiešané dioktylftaláty, difenylftalát, 2-(etylhexyl)izobutylftalát, butylftalylbutylglykolát, etyl(a metylj-ftalyletylglykolát, polypropylénglykolbis(amyl)ftalát, hexylizodecylftalát, izodecyltridecylftalát a izooktylizodecylftalát.

Predstavitelia esterov kyseliny tromelitovej sú triizooktyltrimelitát, tri-n-oktyl-n-decyltrimelitát, trioktyltrimelitát, tri-(2-etylhexyl)trimelitát, tri-n-hexyl-n-decyltrimelitát, tri-n-hexyltrimelitát, triizodecyltrimelitát a triizononyltrimelitát.

Predstavitelia rôznych esterov kyseliny adipovej sú di-[2-(2-butoxyetoxy)etyl]-adipát, di-(2-etylhexyl)adipát, diizodecyladipát, dioktyladipáty (vrátane diizooktyladipátu), n-hexyl-n-decyladipát, n-oktyl-n-decyladipát a di-n-heptyladipát,

Predstavitelia rôznych esterov kyseliny sebakovej sú dibutylsebakát, di-(2-etylhexyl)sebakát, dibutoxyetylsebakát, diizooktylsebakát a diizopropylsebakát.

Predstavitelia rôznych esterov kyseliny azelaínovej sú di-(2-etylhexyl)azelát, dicyklohexylazelát, diizobutylazelát a diizooktylazelát.

Podľa tohto vynálezu vo vode redukovateľná zmes živice, zmäkčovadla a miešateľného rozpúšťadla, ak je použité, je získaná tak, že je uskutočnená neutralizácia karboxylových skupín vodou redukovateľnej živice amoniakom a potom sa mieša s vodou. Výsledná disperzia alebo roztok môže byť všeobecne charakterizovaný ako stabilný bez zrejmej, ak vôbec nejakej, precipitácie živice počas obdobia aspoň 30 dní a výhodne počas obdobia najmenej 365 alebo viac dní pri teplote asi 25 °C.

V zmesiach podľa vynálezu sa na približne 100 až asi 400 hmotnostných dielov vody používa 100 hmotnostných dielov neutralizovanej živice, hoci môže byť zvyčajné použiť viac alebo menej vody v závislosti od toho, či je žiadaná disperzia alebo roztok s veľkou alebo nízkou viskozitou alebo či je požadovaný nízky alebo vysoký obsah tuhých látok. Tiež to závisí od typu a množstva miešateľného rozpúšťadla a zmäkčovadla. Vodou redukovaná náterová zmes, ako vodná disperzia alebo roztok, je aplikovaná ako náter na vhodný podklad, ako je napríklad drevo, murivo, rôzne plasty a rôzne kovy. Voda, amoniak a miešateľné rozpúšťadlo sa odparí z náteru, zvyčajne pri teplote v rozsahu od asi 20 °C do asi 100 °C, výhodne od asi 25 °C do asi 50 °C, aby vznikol v podstate vo vode nerozpustný náter spojenej živice a zmäkčovadla. Všeobecne sa takýto náter môže vyrobiť bez potreby dodatočných tvrdidiel a vulkanizačných prostriedkov na zníženie citlivosti na vodu.

Preto dôležitou vlastnosťou podľa vynálezu je, že je vytvorený trvalý náter na podklade prípravy určitej živice, majúcej vyrovnané hydrofilné a hydrofóbne prvky, výhodne s ďalšou rovnováhou tvrdých a mäkkých segmentov a vytvorenia vodou redukovanej zmesi takejto živice s kombináciou miešateľného rozpúšťadla a kompatibilného zmäkčovadla.

Prax podľa vynálezu je úplnejšic ilustrovaná s odkazom na nasledujúce príklady, ktoré sú zamýšľané ako ilustračné a nie ako obmedzujúce rozsah vynálezu, Všetky časti sú uvádzané ako hmotnostné, pokiaľ nie je uvedené inak.

Príklady uskutočnenia vynálezu

Príklad 1

V tomto pokuse sa vyrobí latex v 37,8-litrovom (desaťgalónovom) reaktore s použitím techniky podľa vynálezu. Reaktor použitý v pokuse bol vybavený axiálnou prietokovou turbínou miešacieho typu a bol prevádzkovaný pri 150 otáčkach za minútu. Na použitie v polymerizácii bol pripravený roztok pufra a roztok monoméru. Roztok pufra bol pripravený zmiešaním 14,3 kg vody a 47,6 g dodecylbenzén-sulfonátu sodného majúceho pH približne 6, 5,794 g Triton™ X-165, 235 g hydrogenpyrofosforečnanu sodného (ako pufra) a 32 g amóniumpersulfátu. Roztok monoméru bol pripravený zmiešaním 8,3 kg styrénu, 16 g dodecylmerkaptánu, 7,1 kg 2-etylhexylakrylátu, 318 g kyseliny akrylovej a 159 g kyseliny metakrylovej. Po vyprázdnení reaktora na 30 minút, bol roztok vložený do reaktora. Potom bol pridaný do reaktora roztok monoméru. Reaktor bol zahrievaný na teplotu 57 °C. Vzorky latexu boli odoberané počas postupu polymerizácie na určenie obsahu tuhých látok v latexe. Obsah tuhých látok v latexe sa zvyšoval v priebehu polymerizácie, ako je ukázané v tabuľke 1.

Tabuľka 1

Polymerizácia čas (hodiny)	Obsah tuhých látok
0	0
2	8
4	11,1
6	14,7
8	18,4
10	21,5
12	27,7
14	35,3
16	45,5
17	50,3
18	54,0
19	56,3
21	56,9

Potom ako latex dosiahol konštantný obsah tuhých látok, teplota bola zvýšená na 79 °C a bola udržiavaná pokiaľ hladina reziduálneho styrénového monoméru nepoklesla na menej ako 0,05 %. Potom bolo pridaných 250 g amínu. Latex pripravený využitím tohto postupu mal konečný obsah tuhých látok 57 %, pH približne 9,5. Brookfieldovu viskozitu 0,03 Pa, povrchové napätie 36 dyn/cm a prešiel testovaním 5 cyklov stability na zmrazenie - rozmrazenie. Z latexu boli odliate filmy na testovanie ťažnosti a UV rezistencie. Bolo dokázané, že živica má výbornú UV rezistenciu a vynikajúcu pružnosť s pozorovanými predĺženiami pri pretrhnutí nad 500 %. Latex mal výbornú kombináciu vlastností na použitie v strešných lakovaných aplikáciách, pri pružných lakoch kovov a plastoch.

Vodná rezistencia náterov pripravených s lakovacími zmesami podľa vynálezu môže byť zlepšená pôsobením karbodiimidu na lakovaciu zmes UCARLNK™ Crosslinker XL-25SE od Union Carbide je mnohofúnkčný karbodiimid, ktorý je vhodný na tento účel. Použitím takýchto karbodiimidov môže byť účinne vylúčené vytvorenie vodných škvŕn a kôrky. Ako všeobecné pravidlo je karbodiimid pridaný k latexu alebo náterovej zmesi v množstve, ktoré je v rozsahu približne 10 phr do asi 20 phr.

Príklad 2

Štandardný strešný lakovací prípravok bol pripravený využitím latexu pripraveného všeobecným postupom opísaným v príklade 1. Tento strešný lakovací prípravok bol pripravený najskôr zmiešaním 57,6 kg vody, 7,4 kg etylénglykolu, 454 g amoniaku, 2,9 kg Suríynolu 104 (protipenivého činidla), 27,8 kg oxidu titaničitého, 236,9 kg uhličitanu vápenatého a 3,7 kg Nopcocidu N-96 (antibakteriálneho činidla) za vysoko šmykových podmienok počas 15 až 30 minút. Potom bolo zmiešaných 201,7 kg latexu, pripraveného všeobecným postupom opísaným v príklade 1, 11,1 kg Santicizeru (zmäkčovadlo), 3,7 kg Henkel DSX 1550 (uretánový asociatívny zahusťovač) a 907 g Drew L475 (protipenivé činidlo). Gumovitý náterový prostriedok bol aplikovaný na povrchy striech a bolo zistené, že na takéto použitie je výborný. Prípravok mal výbornú pružnosť a vynikajúcu rezistenciu proti ultrafialovému svetlu.

Takéto vysoko žiaduce lakové prípravky sa môžu vyrobiť zmiešaním 30 % až 40 % neutralizovaného latexu podľa vynálezu s 38 % až 48 % uhličitanu vápenatého, 2 % až 10 % oxidu titaničitého, 5 % až 15 % ďalšej vody, 0,5 % až 2 % etylénglykolu, 0,05 % až 0,2 % amoniaku, 0,02 % až

1,5 % protipenivého činidla, 1 % až 5 % zmäkčovadlá, 0,2 % až 1,5 % antibakteriálneho činidla a 0,2 % až 1,5 % zahusťo vadia.

Zatiaľ čo určité reprezentačné uskutočnenie a detaily boli ukázané s cieľom ilustrovať vynález, odborníkom v danej oblasti techniky bude zrejmé, že je možné urobiť rôzne ďalšie zmeny a modifikácie bez toho, aby sa odchyľovali od rozsahu vynálezu.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

L Spôsob výroby neutralizovaného latexu, ktorý je vhodný na výrobu vodou redukovateľných náterov, vyznačujúci sa tým, že sa polymerizuje vodná emulzia monomémej zmesi za tvorby voľných radikálov, pri teplote 55°C až 88 °C a pH menšom ako 3,5, pričom monomému zmes tvorí, vztiahnuté na 100 % hmotnostných monomérov: 30 až 70 % hmotnostných vinylaromatických monomérov, 25 až 65 % hmotnostných najmenej jedného alkylakrylového monoméru, 1 až 5 % hmotnostných kyseliny akrylovej a 0,4 až 3 % hmotnostných kyseliny metakrylovej, v prítomnosti 0,2 až 0,4 phm najmenej jedného sulfonátového zmáčadla a v prítomnosti 4 až 8 phm najmenej jedného neiónového povrchovo aktívneho činidla majúceho hydrofilno-lipofilné balančné číslo, ktoré je v rozsahu od 12 do 20 a latex sa neutralizuje amoniakom na pH, ktoré je v rozsahu od 7 do 10,5.
2. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa t ý m , že monomérna zmes obsahuje 40 až 60 % hmotnostných vinylaromatických monomérov, 35 až 55 % hmotnostných najmenej jedného alkylakrylátového monoméru, 1 až 3 % hmotnostných kyseliny akrylovej a 0,6 až 2 % hmotnostných kyseliny metakrylovej, vztiahnuté na celkové množstvo monomérov.
3. Spôsob podľa nároku 2, vyznačujúci sa t ý m , že vinylaromatický monomér je styrén.
4. Spôsob podľa nároku 2, vyznačujúci sa t ý m , že alkylakrylátový monomér je 2-etylhexylakrylát.
5. Spôsob podľa nároku 4, vyznačujúci sa t ý m , že sulfonátové zmáčadlo je kovová soľ alkylbenzénsulfonátu.
6. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa t ý m , že monomérna zmes je zložená zo 47 až 57 % hmotnostných styrénu, zo 40 až 50 % hmotnostných 2-etylhexylakrylátu, z 1,5 až 2,5 % hmotnostných kyseliny akrylovej a z 0,8 až 1,5 % hmotnostných kyseliny metakrylovej.
7. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa t ý m , že vo vode nerozpustné neiónové povrchovo aktívne činidlo má hydrifilno-lipofilné balančné číslo, ktoré je v rozsahu od 14 do 18.
8. Spôsob podľa nároku 4, vyznačujúci sa t ý m , že neiónové povrchovo aktívne zmáčadlo je dodecylbenzénsulfonát sodný.
9. Spôsob podľa nároku 6, vyznačujúci sa t ý m , že neiónové povrchovo aktívne činidlo má hydrofilno-lipofilné balančné číslo, ktoré je v rozsahu od 15 do 17.
10. Spôsob podľa nároku 7, vyznačujúci sa t ý m , že je neiónové povrchovo aktívne činidlo prítomné pri hladine v rozsahu od 4,5 do 6,0 phm, v ktorom sulfonátové zmáčadlo je prítomné pri hladine v rozsahu od 0,25 do 0,35 phm.

SK 280784 Β6
11. Spôsob podľa nároku 1,vyznačujúci sa t ý m , žc sa uskutočňuje pri pH menšom ako 3,0.
12. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa t ý m , že neiónové povrchovo aktívne činidlo je vo vode nerozpustné neiónové zmáčadlo, majúce štruktúrny vzorec: v ktorom n je celé číslo od 8 do 50 a v ktorom m je celé číslo od 6 do 12.
13. Spôsob podľa nároku 12, vyznačujúci sa tým, že n je v priemere od 12 do 20.
14. Spôsob podľa nároku 13, vyznačujúci sa tým, že m je 8.
15. Spôsob podľa nároku 13, vyznačujúci sa t ý m , že m je 9.