WO2011151091A1 - Verdicktes polymer - Google Patents

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Vesna Aleksandrovic-Bondzic
Sascha Mertens
Stephan FÖRSTER
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Beiersdorf Ag
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    • C08F222/10—Esters
    • C08F222/1006—Esters of polyhydric alcohols or polyhydric phenols
    • C08F222/103—Esters of polyhydric alcohols or polyhydric phenols of trialcohols, e.g. trimethylolpropane tri(meth)acrylate

Definitions

  • the invention relates to a novel thickening polymer having particular properties which is free of associative monomers or whose chain contains no such associative monomers.
  • Associative monomers in the sense of the present specification are monomers of the type U-S-L, where U contains an ethylenically unsaturated group such as methacrylate, acrylate, allyl or vinyl groups, S a spacer of a polyoxyalkylene chain having 2 to 300
  • Alkyleneoxy units such as polyethylene glycol, polypropylene glycol or polybutylene glycol and L is a hydrophobic group such as an alkyl and / or aryl group having at least 4, preferably at least 8 carbon atoms, for example a lauryl group.
  • tan ⁇ value in the sense of the present specification means the quotient of the loss modulus and the storage modulus, measured in each case at 40 ° C. It does not depend on the measuring device used. The values given in this document were determined using the Malvern Gemini HR nano.
  • thickening polymers serve to thicken water or water-containing preparations.
  • the water causes the polymers to swell into gels in order to influence viscosity and flow behavior.
  • Thickening polymers are important in the manufacture of personal cleansers, creams, cleansers, seasonings, inks, paints, disperse paints and other coatings, adhesives, paper, food, and so on.
  • b) at least one nonionic vinyl monomer c) a first associative monomer having a first hydrophobic end group, d) a second associative monomer having a second hydrophobic end group, a semihydrophobic monomer and a combination thereof, and optionally e) one or more cross-linking monomers or chain transfer agents.
  • Such polymers are prepared by emulsion polymerization.
  • the monomer mixture is emulsified or suspended with a surfactant in water in the form of micelles.
  • the initiator is introduced into the actual reactor in aqueous solution or suspension and the monomer suspension is added slowly.
  • the rate of monomer addition is controlled so that there is no significant increase in reaction temperature due to the Trommsdorff (gel effect) effect.
  • the gel effect occurs when the conversion is increased too much and causes the rate of polymerization to increase as a result of the diffusion of the polymer radicals and the polymerization itself accelerates. This is attempted for reasons of safety and to obtain a narrow molar mass distribution. When the gel effect occurs, a bimodal molecular weight distribution is obtained.
  • Thickening polymers with which it is possible to thicken aqueous preparations in such a way that gels which are as clear as possible are desirable are desirable are desirable.
  • thickening polymers with which the lowest possible tan ⁇ values can be achieved in aqueous solution.
  • (E) optionally a protective colloid, characterized in that the polymerization is controlled so that at least temporarily the gel effect occurs, achieved in that the monomer addition (dosing), while 40 minutes, more preferably takes place for 30 minutes, the deficiencies of the prior art remedies.
  • the polymerization is controlled so that at least temporarily the gel effect occurs, achieved in that the monomer addition (dosing), while 40 minutes, more preferably takes place for 30 minutes, the deficiencies of the prior art remedies.
  • (F) associative monomers are absent or at most a concentration of 15% by weight, preferably 10% by weight, particularly preferably 5% by weight, very particularly preferably 2.5% by weight, very particularly preferably 1% by weight. %, very particularly preferably 0, 1 wt .-% have.
  • the acidic vinyl monomer (A) is selected from vinyl monomers having carboxyl groups, particularly preferably acrylic acid or methacrylic acid or their alkali metal, alkaline earth metal, ammonium or alkylammonium salts, very particularly preferably methacrylic acid or its alkali metal, alkaline earth metal, ammonium or alkyl ammonium salts.
  • nonionic vinyl monomer (B) is chosen from C 1 -C 22 -alkyl (meth) acrylates and mixtures thereof.
  • C 1 -C 22 -alkyl (meth) acrylates and mixtures thereof are particularly preferred because they increase the achievable viscosity.
  • Additional long chain alkyl acrylates (C12 and C18) are particularly preferred because they increase the achievable viscosity.
  • the monomer (C) containing an unsaturated end group and a polyoxyalkylene moiety is selected from
  • Vinylpolyalkylenglykolen or polymerizable surfactants or mixtures thereof more preferably is selected from R307, RAL307, A1 1/1800, R1 100, A1 1 1 R, AB25-8. It is particularly preferred if the crosslinking monomer (D) is selected from polyol (meth) acrylates having at least two (meth) acrylate groups and the mixed esters of polyols with acrylic acid and / or methacrylic acid.
  • the monomers (A) are present in amounts of from 10 to 75%, preferably from 30 to 50%, particularly preferably from 35 to 49%, (B) in amounts of from 10 to 90%, preferably from 30 to 80%, particularly preferably 47 to 60%, (C) in contents of 0.5 to 40%, preferably 1 to 10%, particularly preferably 2 to 6%, (D) in contents of up to 1%, preferably 0.05 to 0 , 5%, more preferably 0, 1 It is very particularly preferred if the monomers (A) :( B) are present in mass ratios of from 1: 2 to 2: 1. It is very particularly preferred if the polymer is chosen from Example 22, 24, 25, 28, 35, 37, 40 or 52.
  • the invention also encompasses a thickened preparation containing a polymer according to any one of the preceding claims. It is particularly preferred if the use concentration of the polymer for thickening aqueous, preferably surfactant-containing aqueous preparations is 2 to 3%. As a result, the formulation becomes transparent at pH ⁇ 6.5 and has a viscosity of at least 3000 mPa.s, which allows added suspended matter not to settle, which may be beads, pigments or air bubbles. It is particularly preferred if the preparations according to the invention comprise a health product, cleaning product, household product, shower gel, paints, inks,
  • Dispersants for anti-settling agents, concrete and cement additives, coatings, medical device, cosmetic product or dermatological product are.
  • the invention also encompasses the use of a polymer according to the invention as thickener, emulsifier, dispersant or bodying agent.
  • the preparations are - if they are gelformige preparations with yield point - designed so that they have a yield value of 0.5-20 Pa, preferably 1 -6 Pa.
  • the yield stress is the critical shear stress of the flow curve. It can be determined according to the invention as follows:
  • the flow curve is measured on a shear stress-controlled rheometer at 25 ° C ⁇ 1 ° C with 20 mm plate / plate geometry at a gap between 0.8 mm and 1, 2 mm, which is filled structure gentle.
  • a suitable constant shear stress ramp is specified and a corresponding structure recovery time is maintained before the test and the critical shear stress is specified at the maximum of the flow curve.
  • the preparations are designed such that they have a tan ⁇ of 0.05-0.6, preferably 0.1-0.5.
  • tan ⁇ the quotient of the loss modulus and the memory module understood.
  • the tan ⁇ is determined as follows:
  • the loss and storage modulus are measured by a dynamic frequency test run on a shear stress controlled rheometer at 40 ° C ⁇ 1 ° C with a 20 mm plate / plate geometry at a gap between 0.8 mm and 1.2 mm, filling the structure gently.
  • the frequency test is carried out with a corresponding structure recovery time before the test and the tan ⁇ in the frequency range between
  • 0.05 rad / s and 3.0 rad / s preferably between 0.08 rad / s and 1, 0 rad / s.
  • the preparations are advantageously designed so that they have a turbidity value of NTU (Nephelometry Turbidity Unit) ⁇ 20 at pH ⁇ 6.2.
  • polymers according to the invention as emulsifier. So creams and lotions can be provided.
  • the polymers are also suitable as dispersing and anti-settling agents.
  • the reaction vessel which is equipped with stirrer, reflux condenser, nitrogen inlet, metering device and internal thermometer, is charged with 173,146 parts of water and 0.300 parts of sodium lauryl sulfate. The mixture is heated to 82 ° C with stirring and nitrogen atmosphere.
  • the monomer mixture is prepared in a second stirred vessel equipped with stirrer and nitrogen inlet. This is the monomer phase with 37,000 parts
  • Methacrylic acid 51, 800 parts of ethyl acrylate, 5,000 parts of octadecyl acrylate, 6,000 parts Emulsogen R307 and 0.300 parts of trimethylolpropane triacrylate and in this mixed with stirring under nitrogen atmosphere, the water phase with 33.060 parts of water and 0.984 parts of sodium lauryl sulfate.
  • an initiator phase A consisting of 0.069 parts of ammonium persulfate and 1, 91 1 parts of water is added and the monomer mixture at 85-88 ° C for 30 minutes evenly metered.
  • an initiator phase B consisting of 0.021 parts of ammonium persulfate and 2.909 parts of water is added and then the reaction mixture is postpolymerized for 4 hours at 90 ° C, before being cooled to ⁇ 40 ° C.
  • Example 1 The following examples (Table 1) are prepared analogously to Example 1. In most of the examples, sodium lauryl sulfate was used as the emulsifier. Deviating from Examples 5 and 1 1 from a combination of sodium lauryl sulfate and ethoxylated
  • R1 100 polyglycol
  • R1 100 (Clariant)
  • the particle size in the polymer emulsion is determined by dynamic light scattering (DLS) in a dilute aqueous sample of the emulsion at 25 ° C ⁇ 1 ° C.
  • DLS dynamic light scattering
  • the polymer of the invention is diluted with a portion of the water phase and added to the surfactant phase with stirring. Subsequently, the other recipe ingredients are added to NaOH and the floats with stirring. After pH adjustment, the floats are stirred into the finished gel base with the least possible shearing.
  • Table 3 Preparation shower gel
  • the viscosity of the preparations is measured on a rheometer at 25 ° C ⁇ 1 ° C with 40 mm cone / plate geometry (1 ° cone angle) at a gap of 0.03 mm, which is filled gently. A suitable constant shear rate time ramp is specified and a corresponding structure recovery time is maintained before the test. The viscosity is reported at a shear rate of 10 s -1 .
  • the polymers of the invention must have sufficient storage stability.
  • a shower gel according to Example 53 was prepared again from Examples 1, 22, 24, 25 and 28 after one year. It turns out that the polymers according to the invention are also advantageous after prolonged storage at room temperature.
  • Table 6 Results Storage stability
  • the polymers according to the invention eliminate deficiencies of the prior art compared to other polymers.
  • Example 53 a shower gel according to Example 53 was prepared in each case from Examples 24, 37 and Carbopol® AQUA SF-1 (Lubrizol). Table 7: Results compared to AQUA SF-1
  • the polymers according to the invention have a better tan ⁇ and a lower turbidity at a lower pH than AQUA SF-1. Turbidity values of ⁇ 10 are comparable to spring water.
  • NTU 58.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Polymer erhältlich durch radikalische Emulsionspolymerisation von wenigstens einem sauren Vinylmonomer oder dessen Salz, wenigstens einem nichtionischen Vinylmonomer, besonders bevorzugt einem hydrophoben nichtionischen Vinylmonomer, wenigstens einem Monomer, enthaltend eine ungesättigte Endgruppe und einen Polyoxyalkylenteil, wenigstens einem quervernetzenden Monomeren, optional einem Schutzkolloid und ist dadurch gekennzeichnet, dass die Polymerisation so gesteuert wird, dass zumindest zeitweise der Geleffekt auftritt, dadurch erreicht, das die Monomerzugabe (Dosierzeit),während 40 Minuten besonders bevorzugt während 30 Minuten erfolgt.

Description

Beiersdorf AG
Hamburg
VERDICKTES POLYMER
Die Erfindung betrifft ein neuartiges verdickendes Polymer mit besonderen Eigenschaften, das frei von assoziativen Monomeren ist bzw. dessen Kette keine solchen assoziativen Monomere enthält.
Alle Mengenangaben sind- sofern nicht anders angegeben - Massenprozente bezogen auf die Gesamtmasse der Zubereitung.
Assoziative Monomere im Sinne der vorliegenden Schrift sind Monomere vom Typ U-S-L , wobei U eine ethylenisch ungesättigte Gruppe wie Methacrylat-, Acrylat-, Allyl- oder Vinyl- gruppen enthält, S ein Spacer aus einer Polyoxyalkylenkette mit 2 bis 300
Alkylenoxyeinheiten wie Polyethylenglykol, Polypropylenglykol oder Polybutylenglykol ist und L eine Hydrophobe Gruppe wie eine Alkyl- und/oder Arylgruppe ist, die wenigstens 4, bevorzugt wenigstens 8 Kohlenstoffatome aufweist, beispielsweise eine Laurylgruppe. tan δ -Wert im Sinne der vorliegenden Schrift bedeutet der Quotient aus dem Verlustmodul und dem Speichermodul, jeweils gemessen bei 40°C. Dabei kommt es auf das verwendete Messgerät nicht an. Die in dieser Schrift angegebenen Werte wurden mit dem Malvern Gemini HR nano bestimmt.
Allgemein dienen verdickende Polymere dazu, Wasser oder wasserhaltige Zubereitungen zu verdicken. Dabei lässt das Wasser die Polymere zu Gelen aufquellen um so Viskosität und Fließverhalten zu beeinflussen. Verdickende Polymere sind von Bedeutung bei der Herstellung von Körperreinigungsmitteln, Cremes, Reinigungsmitteln, Appreturen, Druckfarben, Lacken, Dispersionsfarben und anderen Beschichtungsstoffen, Klebstoffen, Papier, Lebensmitteln und so fort.
Aus der EP 1465932 B1 waren Alkali-quellbare und alkalilösliche assoziative Mehrzweck- Polymere, die das Polymerisationsprodukt eines Monomergemisches aus
a) mindestens einem säurehaltigen Vinyl-Monomer,
b) mindestens einem nichtionischem Vinyl-Monomer, c) einem ersten assoziativen Monomer, das eine erste hydrophobe Endgruppe hat, d) einem zweiten assoziativen Monomer mit einer zweiten hydrophoben Endgruppe, einem halbhydrophoben Monomer und aus einer Kombination davon und optional e) einem oder mehreren querverbindenen Monomeren oder Kettenüberträgern ist, bekannt.
Solche Polymere werden durch Emulsionspolymerisation hergestellt. Dabei wird zunächst die Monomermischung mit einem Tensid in Wasser in Form von Mizellen emulgiert oder suspendiert. In den eigentlichen Reaktor wird der Initiator in wässriger Lösung oder Suspension vorgelegt und die Monomersuspension langsam zugegeben. Die Geschwindigkeit der Monomerzugabe wird so gesteuert, dass es nicht zu einem erheblichen Anstieg der Reaktionstemperatur durch den Trommsdorff-Effekt (Geleffekt) kommt. Der Geleffekt tritt bei einem zu starken Anstieg des Umsatzes auf und führt dazu, dass die Polymerisationsgeschwindigkeit durch Hinderung der Diffusion der Polymerradikale ansteigt und sich die Polymerisation selbst beschleunigt. Dies versucht man aus Gründen der Sicherheit und zur Erhalt einer engen Molmassenverteilung zu verhindern. Tritt der Geleffekt auf, so erhält man eine bimodale Molmassenverteilung.
Weiterer Stand der Technik findet sich in EP 1272159, WO03062288, WO03061615, WO03062288, WO2007090759, US6242531 .
Wünschenswert sind verdickende Polymere, mit denen es möglich ist, wässrige Zubereitungen so zu verdicken, dass möglichst klare Gele entstehen.
Weiterhin wünschenswert sind verdickende Polymere, mit denen in wässriger Lösung möglichst geringe tan δ-Werte erreicht werden können.
Ebenfalls wünschenswert sind verdickende Polymere mit einer deutlich erweiterten Lagerstabilität.
Dem Stand der Technik fehlte es an verdickenden Polymeren, die die Herstellung klarer Gele bei gleichzeitig geringen tan δ-Werten ermöglichen.
Überraschend und für den Fachmann nicht vorhersehbar, hat sich nun herausgestellt, dass ein Polymer erhältlich durch radikalische Emulsionspolymerisation von
(A) wenigstens einem sauren Vinylmonomer oder dessen Salz, (B) wenigstens einem nichtionischen Vinylmonomer, besonders bevorzugt einem hydrophoben nichtionischen Vinylmonomer,
(C) wenigstens einem Monomer, enthaltend eine ungesättigte Endgruppe und einen
Polyoxyalkylenteil,
(D) wenigstens einem quervernetzenden Monomeren,
(E) optional einem Schutzkolloid dadurch gekennzeichnet, dass die Polymerisation so gesteuert wird, dass zumindest zeitweise der Geleffekt auftritt, dadurch erreicht, dass die Monomerzugabe (Dosierzeit),während 40 Minuten, besonders bevorzugt während 30 Minuten erfolgt, den Mängeln des Standes der Technik abhilft. Bei einer solchen Polymerisation unter Ausnutzung des Trommsdorff-Effektes, d. h. bei konstanter Zugabe der Monomere und gleichzeitig hoher Zugabegeschwindigkeit der Monomere bildet sich ein
Monomerenüberschuss, der zu einer Selbstbeschleunigung der Polymerisation
(Trommsdorff-Effekt) führt. Das Ergebnis ist ein Anstieg der Molekulargewichte bei gleichzeitig vorteilhafter Morphologie der Polymere. Dabei ist es besonders bevorzugt, wenn
(F) assoziative Monomere fehlen oder höchstens eine Konzentration von 15 Gew.-%, bevorzugt 10 Gew.-%, besonders bevorzugt 5 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt 2,5 Gew.-%, ganz außergewöhnlich bevorzugt 1 Gew.-%, ganz besonders außergewöhnlich bevorzugt 0, 1 Gew.-% aufweisen. Besonders bevorzugt ist es, wenn das saure Vinylmonomer (A) gewählt wird unter Vinylmonomeren mit Carboxylgruppen, besonders bevorzugt Acrylsäure oder Methacrylsäure oder deren Alkali-, Erdalkali-, Ammonium oder Alkylammoniumsalzen, ganz besonders bevorzugt Methacrylsäure oder deren Alkali-, Erdalkali-, Ammonium oder Alkylammoniumsalze. Besonders bevorzugt ist es, wenn das nichtionische Vinylmonomer (B) gewählt wird unter C1 -C22-Alkyl-(meth)acrylaten und deren Mischungen. Dadurch werden gute Fließeigenschaften und damit ein vorteilhaftes rheologisches Profil erreicht. Zusätzliche langkettige Alkylacrylate (C12 und C18) sind besonders bevorzugt, weil sie die erreichbare Viskosität erhöhen. Besonders bevorzugt ist es, wenn das Monomer (C), enthaltend eine ungesättigte Endgruppe und einen Polyoxyalkylenteil gewählt wird unter
Vinylpolyalkylenglykolen oder polymerisierbaren Tensiden oder deren Mischungen, besonders bevorzugt gewählt wird unter R307, RAL307, A1 1/1800, R1 100, A1 1 1 R, AB25-8. Besonders bevorzugt ist es, wenn das quervernetzende Monomer (D) gewählt wird unter Polyol(meth)acrylaten mit wenigstens zwei (Meth)acrylatgruppen und den Mischestern von Polyolen mit Acrylsäure und/oder Methacrylsäure. Weiter besonders bevorzugt ist es, wenn die Monomere (A) in Gehalten von 10 bis 75 %, bevorzugt 30 bis 50 %, besonders bevorzugt 35 bis 49 %, (B) in Gehalten von 10 bis 90 %, bevorzugt 30 bis 80 %, besonders bevorzugt 47 bis 60 %, (C) in Gehalten von 0,5 bis 40 %, bevorzugt 1 bis 10 %, besonders bevorzugt 2 bis 6 %, (D) in Gehalten von bis zu 1 %, bevorzugt 0,05 bis 0,5 %, besonders bevorzugt 0, 1 bis 0,35 % vorliegen .Ganz besonders bevorzugt ist es, wenn die Monomere (A):(B ) in Massenverhältnissen von 1 :2 bis 2:1 vorliegen. Ganz besonders bevorzugt ist es, wenn das Polymer unter Beispiel 22, 24, 25, 28, 35, 37, 40 oder 52 gewählt wird. De Erfindung umfasst auch eine verdickte Zubereitung enthaltend ein Polymer nach einem der vorangehenden Patentansprüche. Besonders bevorzugt ist es, wenn die Einsatzkonzentration des Polymers zur Verdickung wässriger, bevorzugt tensidhaltiger wässriger Zubereitungen 2 bis 3 %, beträgt. Dadurch wird die Zubereitung bei pH-Werten <6,5 transparent und weist eine Viskosität von mindestens 3000mPa.s auf, was es ermöglicht, dass sich zugesetzte Schwebestoffe nicht absetzen, wobei die Schwebestoffe Perlen, Pigmente oder Luftblasen sein können. Besonders bevorzugt ist es, wenn die erfindungsgemäßen Zubereitungen ein Gesundheitsprodukt, Reinigungsprodukt, Haushaltsprodukt, Duschgel, Anstrichmittel, Tinten,
Dispergiermittel, Antiabsetzmittel, Beton- und Zementzusatzmittel, Beschichtungen, Medizinprodukt, kosmetisches Produkt oder dermatologisches Produkt sind. Die Erfindung umfasst auch die Verwendung eines erfindungsgemäßen Polymers als Verdicker, Emulgator, Dispergiermittel oder Konsistenzgeber.
Vorteilhaft werden die Zubereitungen - sofern es sich um gelformige Zubereitungen mit Fließgrenze handelt - so ausgestaltet, dass sie eine Fließgrenze von 0,5-20 Pa aufweisen, bevorzugt 1 -6 Pa.
Als Fließgrenze wird die kritische Schubspannung der Fließkurve angesehen. Sie kann erfindungsgemäß wie folgt ermittelt werden:
Gemessen wird die Fließkurve auf einem schubspannungsgesteuerten Rheometer bei 25°C ± 1 °C mit 20 mm Platte/Platte Geometrie bei einem Spalt zwischen 0,8 mm und 1 ,2 mm, wobei strukturschonend befüllt wird. Es wird eine geeignete konstante Schubspannungszeit- rampe vorgegeben und vor dem Test eine entsprechende Strukturerholungszeit eingehalten und die kritische Schubspannung im Maximum der Fließkurve angegeben.
Vorteilhaft werden die Zubereitungen so ausgestaltet, dass sie einen tan δ von 0,05 - 0,6 aufweisen, bevorzugt 0,1 - 0,5.
Unter tan δ wird erfindungsgemäß der Quotient aus dem Verlustmodul und dem Speichermodul verstanden. Der tan δ wird wie folgt ermittelt:
Gemessen werden Verlust- und Speichermodul durch einen dynamischen Frequenztestlauf einem schubspannungsgesteuerten Rheometer bei 40°C ± 1 °C mit 20 mm Platte/Platte Geometrie bei einem Spalt zwischen 0,8 mm und 1 ,2 mm, wobei strukturschonend befüllt wird. Es wird nach dem Stand der Technik der Frequenztest mit einer entsprechenden Strukturerholungszeit vor dem Test durchgeführt und der tan δ im Frequenzbereich zwischen
0,05 rad/s und 3,0 rad/s angegeben, bevorzugt zwischen 0,08 rad/s und 1 ,0 rad/s.
Vorteilhaft werden die Zubereitungen so ausgestaltet, dass Sie bei pH < 6.2 einen Trübungswert von NTU (Nephelometrie Turbidity Unit ) < 20 aufweisen. Der Trübungswert wird gemessen mit einem Trübungsmessgerät, wobei destilliertes Wasser mit einem Wert von NTU=0 als Standard gilt.
Erfindungsgemäß ist es auch, wenn nicht Wasser, sondern andere polare Flüssigkeiten durch erfindungsgemäße Polymere verdickt werden. Insbesondere können Alkohole, Glyko- le, Polyole, Amine und organische Säuren wie etwa Acrylsäure verdickt werden.
Erfindungsgemäß ist auch die Verwendung erfindungsgemäßer Polymere als Emulgator. So können Cremes und Lotionen bereitgestellt werden.
Die Polymere eignen sich auch als Dispergier- und Antiabsetzmittel.
Beispiele
Synthese der Copolymere
Die nachfolgenden Beispiele sollen die vorliegende Erfindung verdeutlichen, ohne sie einzuschränken. Die Herstellung der Beispiele erfolgt gemäß der nachstehend beschriebenen Methode, wobei Art und Mengen der jeweils als Ausgangskomponenten eingesetzten Monomere, Kettenübertragungsmittel und Schutzkolloide in der Tabelle 2 zusammengefasst wiedergegeben sind. Teile und Prozente beziehen sich auf das Gewicht.
Beispiel 1 :
Monomerphase
Methacrylsäure 37,000 Teile
Ethylacrylat 51 ,800 Teile
Octadecylacrylat 5,000 Teile
Emuisogen R307 6,000 Teile
Trimethylolpropantriacrylat 0,300 Teile
Wasserphase
Wasser 33,060 Teile
Natriumlaurylsulfat 0,984 Teile
Reaktionsgefäß
Wasser 173, 146 Teile
Natriumlaurylsulfat 0,300 Teile
Initiatorphase A
Wasser 1 ,91 1 Teile
Ammoniumpersulfat 0,069 Teile
Initiatorphase B
Wasser 2,909 Teile
Ammoniumpersulfat 0,021 Teile
Im Reaktionsgefäß, das mit Rührer, Rückflusskühler, Stickstoffzuleitung, Dosiervorrichtung und Innenthermometer ausgestattet ist, werden 173,146 Teile Wasser und 0,300 Teile Natriumlaurylsulfat vorgelegt. Die Mischung wird unter Rühren und Stickstoffatmosphäre auf 82°C erwärmt.
Das Monomerengemisch wird in einem zweiten Rührgefäß hergestellt, das mit Rührer und Stickstoffzuleitung ausgestattet ist. Dazu wird die Monomerphase mit 37,000 Teilen
Methacrylsäure, 51 ,800 Teilen Ethylacrylat, 5,000 Teilen Octadecylacrylat, 6,000 Teilen Emulsogen R307 und 0,300 Teilen Trimethylolpropantriacrylat vorlegt und in diese unter Rühren und Stickstoffatmosphäre die Wasserphase mit 33,060 Teilen Wasser und 0,984 Teilen Natriumlaurylsulfat gemischt.
Sobald im Reaktionsgefäß eine Temperatur von 82°C erreicht ist, wird eine Initiatorphase A, bestehend aus 0,069 Teilen Ammoniumpersulfat und 1 ,91 1 Teilen Wasser zugegeben und das Monomerengemisch bei 85-88°C während 30 Minuten gleichmäßig zudosiert. Danach wird eine Initiatorphase B, bestehend aus 0,021 Teilen Ammoniumpersulfat und 2,909 Teilen Wasser zugegeben und anschließend die Reaktionsmischung noch 4 Stunden bei 90°C nachpolymerisiert, bevor auf <40°C abgekühlt wird.
Beispiele 2 - 52:
Die nachfolgenden Beispiele (Tabelle 1 ) sind analog zu Beispiel 1 hergestellt. In den meisten Beispielen wurde Natriumlaurylsulfat als Emulgator eingesetzt. Abweichend wurden die Beispiele 5 und 1 1 aus einer Kombination von Natriumlaurylsulfat und ethoxyliertem
Isotridecylalkohol (Genapol X1005, Clariant) und Beispiel 10 mit Isotridecylalkohol (Genapol X1005, Clariant) hergestellt.
Abkürzungen
MAA Methacrylsäure
EA Ethylacrylat
ODA Octadecylacrylat
LA Laurylacrylat
S20W Bisomer® S20W (Cognis)
Methoxypolyethyleneglykolmethacrylat (EO 45 mol) M5010 Maxemul® 5010 (Croda)
Cl2H23HCCH(C2H40)25CH3
R307 Emuisogen® R307 (Clariant)
EO/PO 30 1 ,4-Butandiolvinylether (EO/PO 30 mol) RAL307 Emuisogen® RAL307 (Clariant)
Allylpolyalkylenglykolether (EO 30 mol)
R208 Emuisogen® R208 (Clariant)
1 ,4-Butandiolvinylether (EO/PO 25 mol)
A1 1/1800 Polyglycol A1 1/1800 (Clariant)
Allylpolyalkylenglykolether (EO 20 mol, PO 20 mol)
R500 Polyglycol R500 (Clariant)
Vinylpolyalkylenglykolether (EO 9 mol)
R1 100 Polyglycol R1 100 (Clariant)
Vinylpolyalkylenglykolether (EO 20 mol)
R2000 Polyglycol R2000 (Clariant)
Vinylpolyalkylenglykolether (EO 40 mol)
AM 20/20 Polyglycol AM 20/20 (Clariant)
Polyalkylenglykolallylmethylether (EO 20 mol, PO 20
AB 1500 Polyglycol AB1500 (Clariant)
Polypropylenglykolallylbutylether (PO 25 mol)
AB/25-8 Polyglycol AB/25-8 (Clariant)
Polyalkylenglykolallylbutylether (EO 25 mol, PO 8 mo
A31/1600 Polyglycol A31/1600 (Clariant)
Polyalkylenglykolallylether (EO 25 mol, PO 8 mol)
A 10 R Pluriol® A10R (BASF)
Allylalkoholalkoxylate
A 1 1 1 R Pluriol® A1 1 1 R (BASF)
Allylalkoholalkoxylate
SPE RALLKBMER SPE (Raschig) Dimethyl[2-[(2-methyl-1 -oxoallyl)oxy]ethyl](3- sulfopropyl)ammoniumhydroxid
SPM RALU®MER SPM (Raschig)
Kalium-3-sulfopropylmethacrylat
SPP RALU®MER SPP (Raschig)
Dimethyl[3-[(2-methyl-1 -oxoallyl)amino]propyl]-3- sulfopropylammoniumhydroxid
HMP Bisomer® HMP (Cognis)
Monoester von Maleinsäure und C16-18 Fettalkohol KH-10 Hitenol® KH-10 (Dai-Ichi Kogyo Seiyaku)
Ammoniumpolyoxyalkylen-1-(allyloxymethyl)alkylethersulfat
CH3-^CH2-^-CH-CH2-0 CH-CH =CH2
O^CH2-CH O^S03NH4
BC-10 Hitenol® BC-10 (Dai-Ichi Kogyo Seiyaku)
Ammoniumnonylphenolpolyoxyethylenealkylethersulfat
Figure imgf000010_0001
BEM Behenylethylenglykol-1 100-methacrylat
TM PTA Trimethylolpropantriacrylat
Trimethylolpropantrimethacryiat
lsooctyl-3-mercaptopropionat
Tylose AM H40 YP2 (SE Tylose)
Allyl-modifizierte Hydroxyethylcellulose
Tabelle 1: Beispiele 1-52
Figure imgf000011_0001
Figure imgf000012_0001
Tabelle 2: Ergebnisse Polymeremulsionen
Beispiel pH-Wert Partikelgröße* in nm
1 2,48 108
2 2,47 103
3 n.b. n.b.
4 n.b. n.b.
5 n.b. n.b.
6 n.b. n.b.
7 n.b. n.b.
8 n.b. n.b.
9 n.b. n.b.
10 n.b. n.b.
1 1 n.b. n.b.
12 n.b. n.b.
13 2,57 102
14 2,62 129
15 3,13 95
16 2,14 186
17 2,53 88
18 2,52 107
19 2,51 101
20 2,53 79
21 2,54 79
22 2,50 96
23 2,52 89
24 2,55 87
25 2,47 1 1 1
26 2,67 165
27 2,76 89
28 2,50 87
29 2,56 103
30 2,58 87
31 2,57 95
32 2,48 79
33 2,30 104 34 2,37 96
35 2,46 85
36 2,36 85
37 2,46 1 13
38 2,39 89
39 2,37 96
40 2,38 94
41 2,65 85
42 2,32 103
43 2,42 91
44 2,39 90
45 2,36 87
46 2,42 101
47 2,34 84
48 2,40 106
49 2,40 123
50 2,69 100
51 2,46 99
52 2,50 124
* Die Partikelgröße in der Polymeremulsion wird mit Dynamischer Lichtstreuung (DLS) in einer verdünnten wässrigen Probe der Emulsion bei 25°C ± 1 °C ermittelt. Beispiel 53:
Die nachfolgende Zubereitung soll die vorliegende Erfindung verdeutlichen, ohne sie einzuschränken. Alle Mengenangaben, Anteile und Prozentanteile sind, soweit nicht anders angegeben, auf das Gewicht und die Gesamtmenge bzw. auf das Gesamtgewicht der Zubereitung bezogen.
Das erfindungsgemäße Polymer wird mit einem Teil der Wasserphase verdünnt und unter Rühren zur Tensidphase gegeben. Anschließend werden die weiteren Rezepturbestandteile bis auf NaOH und die Schwebekörper unter Rühren zugegeben. Nach erfolgter pH- Einstellung werden die Schwebekörper in die fertige Gelgrundlage unter möglichst geringer Scherung eingerührt. Tabelle 3: Zubereitung Duschgel
Natrium Laurethsulfat 6,50
Cocoamidopropylbetain 4,60
Natriumcocoylglutamat 0,50
Polymer 2,25
PEG-40 hydriertes Rizinusöl 0,80
PEG-7 Glyceryl Cocoat 1 ,75
Pigmente q.s.
NaOH q.s.
Parfüm q.s.
Wasser ad 100
Tabelle 4: Ergebnisse Zubereitung Duschgel
Beispiel tan δ Viskosität in mPas pH-Wert Duschgel
1 0,30 3544 6,19
2 0,29 2600 6,21
3* 0,89 2605 6,15
4* 8,58 1977 6,18
5* 1,89 2014 6,15
6* 0,59 2234 6,20
7* 1,56 1967 6,18
8* 5,03 1548 6,19
9* 1,54 2043 6,18
10* n.b. n.b. n.b.
11* n.b. n.b. n.b.
12* 8,14 1465 6,11
13 0,32 2404 6,18
14 4,54 2055 6,25
15 0,70 1964 6,18
16 0,27 2423 6,15
17 3,57 3356 6,18
18 0,31 2092 6,20
19 1,12 1998 6,18
20 1,92 2754 6,17
21 4,42 2090 6,23
22 0,37 3118 6,23
23 0,35 3089 6,22
24 0,17 3409 6,20
25 0,19 4100 6,22
26 4,42 3592 5,86
27 0,15 2967 6,17
28 0,14 3301 6,15
29 2,58 2442 6,18
30 2,54 1941 6,21
31 0,52 2233 6,15
32 1,83 2752 6,15
33 0,79 2953 6,20 34 0,83 2208 6,21
35 0,24 3501 6,20
36 0,34 2833 6,38
37 0,23 3432 5,91
38 0,20 3262 6, 18
39 0,26 3580 6, 1 1
40 0,16 4120 6,25
41 0,39 3317 6, 19
42 0,17 3230 6, 15
43 0,25 3690 6, 15
44 0,22 4167 6,28
45 5,97 3196 5,97
46 0,60 2385 6, 14
47 0,26 4349 6, 17
48 0,22 4073 6,29
49 0,42 3313 6,09
50 0,37 3827 5,87
51 0,83 3580 5,93
52 0,14 7344 6,07
* Die Beispiele wurden ohne Parfüm im Duschgel hergestellt.
Die Viskosität der Zubereitungen wird auf einem Rheometer bei 25°C ± 1 °C mit 40 mm Ke- gel/Platte Geometrie (1 ° Kegelwinkel) bei einem Spalt von 0,03 mm gemessen, wobei strukturschonend befüllt wird. Es wird eine geeignete konstante Scherratenzeitrampe vorgegeben und vor dem Test eine entsprechende Strukturerholungszeit eingehalten. Die Viskosität wird bei einer Scherrate von 10 s"1 angegeben. Beispiel 54:
Es hat sich überraschend herausgestellt, dass die durch eine schnelle Dosierung des Monomerengemisches erzeugte Morphologie der Polymere vorteilhaft in Sinne der vorliegenden Erfindung ist. Die Tabelle 4 zeigt die unterschiedlichen Eigenschaften zweier Polymere auf, wenn die Dosierzeit variiert wird. Die Dosierzeit beträgt bevorzugt 40 Minuten und besonders bevorzugt 30 Minuten. Tabelle 5: Dosierzeit und Ergeb
Figure imgf000018_0001
Beispiel 55:
Die erfindungsgemäßen Polymere müssen über eine ausreichende Lagerstabilität verfügen. Hierzu wurde aus den Beispielen 1 , 22, 24, 25 und 28 nach einem Jahr erneut ein Duschgel nach Beispiel 53 hergestellt. Es zeigt sich, dass die erfindungsgemäßen Polymere auch nach längerer Lagerung bei Raumtemperatur vorteilhaft sind. Tabelle 6: Ergebnisse Lagerstabilität
Figure imgf000018_0002
Beispiel 56:
Im Vergleich zu anderen Polymeren beseitigen die erfindungsgemäßen Polymere im Ver- gleich zu anderen Polymeren Mängel des Standes der Technik.
Um dies zu verdeutlichen wurden aus den Beispielen 24, 37 und Carbopol® AQUA SF-1 (Lubrizol) jeweils ein Duschgel nach Beispiel 53 hergestellt. Tabelle 7: Ergebnisse im Vergleich zu AQUA SF-1
Figure imgf000019_0001
Die erfindungsgemäßen Polymere weisen bei niedrigerem pH-Wert als AQUA SF-1 einen besseren tan δ und eine geringere Trübung auf. Trübungswerte von <10 sind mit Quellwasser vergleichbar. Bei Einstellung einer Zubereitung mit AQUA SF-1 auf einen niedrigeren pH- Wert, z. B.: 6,20, ist die Zubereitung deutlich wahrnehmbar trüb (NTU = 58).

Claims

Patentansprüche
Polymer erhältlich durch radikalische Emulsionspolymerisation von
a) wenigstens einem sauren Vinylmonomer oder dessen Salz,
b) wenigstens einem nichtionischen Vinylmonomer, besonders bevorzugt einem hydrophoben nichtionischen Vinylmonomer,
c) wenigstens einem Monomer, enthaltend eine ungesättigte Endgruppe und einen Polyoxyalkylenteil,
d) wenigstens einem quervernetzenden Monomeren,
e) optional einem Schutzkolloid,
dadurch gekennzeichnet, dass die Polymerisation so gesteuert wird, dass zumindest zeitweise der Geleffekt auftritt, dadurch erreicht, das die Monomerzugabe
(Dosierzeit),während 40 Minuten besonders bevorzugt während 30 Minuten erfolgt.
Polymer nach Patentanspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass (F) assoziative Monomere fehlen oder höchstens eine Konzentration von 15 Gew.-%, bevorzugt 10 Gew.-%, besonders bevorzugt 5 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt 2,5 Gew.-%, ganz außergewöhnlich bevorzugt 1 Gew.-%, ganz besonders außergewöhnlich bevorzugt 0,1 Gew.-% aufweisen.
Polymer nach einem der vorangehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das saure Vinylmonomer (A) gewählt wird unter Vinylmonomeren mit
Carboxylgruppen, besonders bevorzugt Acrylsäure oder Methacrylsäure oder deren Alkali-, Erdalkali-, Ammonium oder Alkylammoniumsalzen, ganz besonders bevorzugt Methacrylsäure oder deren Alkali-, Erdalkali-, Ammonium oder Alkylammoniumsalze.
Polymer nach einem der vorangehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das nichtionische Vinylmonomer (B) gewählt wird unter C1 -C22-Alkyl- (meth)acrylaten und deren Mischungen.
Polymer nach einem der vorangehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Monomer (C), enthaltend eine ungesättigte Endgruppe und einen
Polyoxyalkylenteil gewählt wird unter Vinylpolyalkylenglykolen oder polymerisierbaren Tensiden oder deren Mischungen, besonders bevorzugt gewählt wird unter R307, RAL307, A1 1/1800, R1 100, A1 1 1 R, AB25-8. 6) Polymer nach einem der vorangehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das quervernetzende Monomer (D) gewählt wird unter Polyol(meth)acrylaten mit wenigstens zwei (Meth)acrylatgruppen und den Mischestern von Polyolen mit Acryl- säure und/oder Methacrylsäure.
7) Polymer nach einem der vorangehenden Patentansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Monomere
a) in Gehalten von 10 bis 75 %, bevorzugt 30 bis 50 %, besonders bevorzugt 35 bis 49 %,
b) in Gehalten von 10 bis 90 %, bevorzugt 30 bis 80 %, besonders bevorzugt 47 bis 60 %,
c) in Gehalten von 0,5 bis 40 %, bevorzugt 1 bis 10 %, besonders bevorzugt 2 bis 6 %,
d) in Gehalten von bis zu 1 %, bevorzugt 0,05 bis 0,5 %, besonders bevorzugt 0, 1 bis 0,35 %
vorliegen .
8) Polymer nach einem der vorangehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Monomere (A):(B) in Massenverhältnissen von 1 :2 bis 2:1
vorliegen.
9) Polymer nach einem der vorangehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es unter Beispiel 22, 24, 25, 28, 35, 37, 40 oder 52 gewählt wird.
10) Verdickte Zubereitung enthaltend ein Polymer nach einem der vorangehenden Patentansprüche.
1 1 ) Zubereitung nach Patentanspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Einsatzkonzentration des Polymers zur Verdickung wässriger, bevorzugt tensidhaltiger wässriger Zubereitungen 2 bis 3 %, beträgt.
12) Zubereitung nach Patentanspruch 10 oder 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass sie ein Gesundheitsprodukt, Reinigungsprodukt, Haushaltsprodukt, Duschgel, Anstrichmittel, Tinten, Dispergiermittel, Antiabsetzmittel, Beton- und Zementzusatzmittel, Beschich- tungen, Medizinprodukt, kosmetisches Produkt oder dermatologisches Produkt ist. 3) Verwendung eines Polymers nach einem der Patentansprüche 1 bis 9 als Verdicker, Emulgator, Dispergiermittel oder Konsistenzgeber.
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