WO2016012314A1 - Coating - Google Patents

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WO2016012314A1
WO2016012314A1 PCT/EP2015/066107 EP2015066107W WO2016012314A1 WO 2016012314 A1 WO2016012314 A1 WO 2016012314A1 EP 2015066107 W EP2015066107 W EP 2015066107W WO 2016012314 A1 WO2016012314 A1 WO 2016012314A1
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WO
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dispersion
aqueous
polymer
graphene
weight
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Application number
PCT/EP2015/066107
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German (de)
French (fr)
Inventor
Lucia JIMENEZ GARCIA
Paul Birnbrich
Ingolf Hennig
Kitty Chih-Pei Cha
Matthias Georg SCHWAB
Matthias Gerst
Original Assignee
Basf Se
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Filing date
Publication date
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/02Elements
    • C08K3/04Carbon
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D133/00Coating compositions based on homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by only one carboxyl radical, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides, or nitriles thereof; Coating compositions based on derivatives of such polymers
    • C09D133/04Homopolymers or copolymers of esters
    • C09D133/06Homopolymers or copolymers of esters of esters containing only carbon, hydrogen and oxygen, the oxygen atom being present only as part of the carboxyl radical
    • C09D133/08Homopolymers or copolymers of acrylic acid esters
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09JADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J133/00Adhesives based on homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by only one carboxyl radical, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides, or nitriles thereof; Adhesives based on derivatives of such polymers
    • C09J133/04Homopolymers or copolymers of esters
    • C09J133/06Homopolymers or copolymers of esters of esters containing only carbon, hydrogen and oxygen, the oxygen atom being present only as part of the carboxyl radical
    • C09J133/08Homopolymers or copolymers of acrylic acid esters
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F220/00Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical or a salt, anhydride ester, amide, imide or nitrile thereof
    • C08F220/02Monocarboxylic acids having less than ten carbon atoms; Derivatives thereof
    • C08F220/10Esters
    • C08F220/12Esters of monohydric alcohols or phenols
    • C08F220/16Esters of monohydric alcohols or phenols of phenols or of alcohols containing two or more carbon atoms
    • C08F220/18Esters of monohydric alcohols or phenols of phenols or of alcohols containing two or more carbon atoms with acrylic or methacrylic acids
    • C08F220/1804C4-(meth)acrylate, e.g. butyl (meth)acrylate, isobutyl (meth)acrylate or tert-butyl (meth)acrylate
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K2201/00Specific properties of additives
    • C08K2201/011Nanostructured additives

Definitions

  • the present invention relates to a process for coating a substrate, which is characterized in that an aqueous dispersion PG, prepared from a) an aqueous polymer dispersion whose dispersion polymer has a glass transition temperature Tg ⁇ 0 ° C, and b) an aqueous graphene Dispersion, wherein the weight fraction of graphene> 0.01 and ⁇ 10 parts by weight per 100 parts by weight of dispersion polymer (solid / solid), is first applied to the surface of a substrate and then dried at a temperature T> the glass transition temperature Tg of the dispersion polymer ,
  • the present invention further provides the coated substrates themselves and the use of the present aqueous dispersion PG for the preparation of a coating formulation.
  • aqueous coating formulation comprising a binder and customary additives
  • an aqueous coating formulation comprising a binder and customary additives
  • an aqueous coating formulation the person skilled in the art is familiar with, for example, adhesive, sealant, plastic plaster, ink, printing ink or paint formulations.
  • WO 2010/86176 discloses a process for producing electrically conductive moldings, according to which graphite oxide is dispersed with the aid of a dispersing aid in an aqueous medium and then converted by reduction into an aqueous graphene dispersion, this aqueous graphene dispersion with an aqueous polymer dispersion is mixed and the water is removed from this mixture, then the remaining graphene / polymer mixture is heated until the liquefaction of the dispersion polymer and the resulting liquid mass is brought to the desired shape and then cooled.
  • the use of a graphene / dispersion polymer mixture for coating substrates is neither disclosed nor suggested.
  • WO 201/144321 discloses a process for producing electrically conductive moldings, according to which an aqueous graphene dispersion is mixed with an aqueous polymer dispersion and the water is removed from this mixture, then the remaining graphene / polymer mixture bis heated to liquefy the dispersion polymer and the resulting liquid mass is brought into the desired shape and then cooled.
  • the use of a graphene / dispersion polymer mixture for coating substrates is neither disclosed nor suggested.
  • a disadvantage of the known methods for coating substrates is that the coatings obtained using known binders have no or only a low electrical conductivity or require large amounts of expensive silver particles.
  • an essential component of the aqueous dispersion PG used in the process according to the invention is an aqueous polymer dispersion whose dispersion polymer has a glass transition temperature Tg ⁇ 0 ° C.
  • an aqueous polymer dispersion is understood to mean a fluid system which contains, as a disperse phase in an aqueous medium, a polymer coil consisting of a plurality of intertwined polymer chains, the so-called polymer matrix and / or polymer particles (dispersion polymer) made up of crosslinked polymer structures in disperse distribution.
  • the mean diameter of the dispersion polymer particles is generally in the range from 10 to 2000 nm.
  • Suitable dispersion polymers in the context of the present invention are all naturally occurring and / or synthetically prepared polymers which have a glass transition temperature Tg ⁇ 0 ° C.
  • dispersion polymers based on natural substances are nitrocellulose, cellulose esters, colophony and / or shellac called.
  • synthetically prepared dispersion polymers polycondensation products, for example alkyd resins, polyesters, polyamides, silicone resins and / or epoxy resins and also polyaddition products, for example polyurethanes, may be mentioned by way of example.
  • the polyaddition products are preferably polymers which are synthesized from ethylenically unsaturated compounds in copolymerized form.
  • the preparation of these polyaddition compounds is generally carried out by the skilled person familiar metal complex-catalyzed, anionic catalyzed, cationically catalyzed and particularly preferably by free-radically catalyzed polymerization of ethylenically unsaturated compounds.
  • the free-radically catalyzed polymerization of ethylenically unsaturated compounds is familiar to the person skilled in the art and takes place, in particular, by the method of free-radical bulk, emulsion, solution, precipitation or suspension polymerization, although the free-radically initiated aqueous emulsion polymerization is particularly preferred.
  • the free-radically initiated aqueous emulsion polymerization is usually carried out by dispersing the monomers, generally with concomitant use of dispersing aids, such as emulsifiers and / or protective colloids, in aqueous medium and polymerizing them by means of at least one water-soluble free-radical polymerization initiator.
  • dispersing aids such as emulsifiers and / or protective colloids
  • the polymer solids content is adjusted by dilution or concentration to a desired value or the aqueous polymer dispersion further conventional additives, such as foaming or viscosity modifying additives added.
  • the preparation of an aqueous polymer dispersion used according to the invention differs only in that the monomers are selected in type and amount so that the dispersion polymers formed have a glass transition temperature Tg ⁇ 0 ° C. It is understood that for the production of dispersion polymers in the context of the present specification, the seed, step and gradient methods familiar to the person skilled in the art are also to be included.
  • Particularly suitable monomers are radically polymerizable monomers, for example ethylene, vinylaromatic monomers, such as styrene, or the like
  • Monomers which have an increased water solubility under the abovementioned conditions are those which either have at least one acid group and / or their corresponding anion or at least one amino, amido, ureido or N-heterocyclic group and / or their nitrogen-protonated or alkylated ammonium derivatives. Examples which may be mentioned are ⁇ , ⁇ -monoethylenically unsaturated mono- and dicarboxylic acids and their amides, such.
  • Acrylic acid methacrylic acid, maleic acid, fumaric acid, itaconic acid, acrylamide and methacrylamide, furthermore vinylsulfonic acid, 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid, styrenesulfonic acid and its water-soluble salts and N-vinylpyrrolidone, 2-vinylpyridine, 4-vinylpyridine, 2-vinylimidazole, 2 (N, N-dimethylamino) ethyl acrylate, 2- (N, N-dimethylamino) ethyl methacrylate, 2- (N, N-diethylamino) ethyl acrylate, 2- (N, N-diethylamino) ethyl methacrylate, 2- (N-tert-butyl) Butylamino) ethyl methacrylate, N- (3-N ', N'-dimethylaminopropyl) methacrylamide and 2- (1
  • Monomers which usually increase the internal strength of the films of the polymer matrix, normally have at least one epoxy, hydroxyl, N-methylol or carbonyl group, or at least two non-conjugated ethylenically unsaturated double bonds.
  • examples include two vinyl radicals containing monomers, two vinylidene radicals having monomers and two alkenyl radicals having monomers.
  • Particularly advantageous are the diesters of dihydric alcohols with ⁇ , ⁇ -monoethylenically unsaturated monocarboxylic acids, among which acrylic and methacrylic acid are preferred.
  • alkylene glycol diacrylates and dimethacrylates such as ethylene glycol diacrylate, 1,2-propylene glycol diacrylate, 1,3-propylene glycol diacrylate, 1,3-butylene glycol diacrylate, 1,4-butylene glycol diacrylate and ethylene glycol dimethacrylate, 1, 2-propylene glycol dimethacrylate, 1, 3-propylene glycol dimethacrylate, 1, 3-butylene glycol dimethacrylate, 1, 4-butylene glycol dimethacrylate and divinylbenzene, vinyl methacrylate, vinyl acrylate, allyl methacrylate, allyl acrylate, diallyl maleate, diallyl fumarate, methylenebisacrylamide, cyclopentadienyl acrylate, triallyl cyanurate or triallyl isocyanurate.
  • alkylene glycol diacrylates and dimethacrylates such as ethylene glycol diacrylate, 1,2-propylene glycol diacrylate, 1,
  • methacrylic acid and acrylic acid C 1 -C 8 -hydroxyalkyl esters such as n-hydroxyethyl, n-hydroxypropyl or n-hydroxybutyl acrylate and methacrylate, and also compounds such as diacetoneacrylamide and acetylacetoxyethyl acrylate or methacrylate.
  • the abovementioned monomers are used in amounts of ⁇ 5% by weight, but preferably in amounts of ⁇ 3% by weight, in each case based on the total monomer amount.
  • aqueous polymer dispersions whose dispersion polymer ä 50 and -i 99.9 wt .-% esters of acrylic and / or methacrylic acid with 1 to 12 C-atoms alkanols and / or styrene, or
  • those aqueous polymer dispersions are particularly advantageously used whose dispersion polymers have 0.1 and -i 5% by weight of at least one ⁇ , ⁇ -monoethylenically unsaturated mono- and / or dicarboxylic acid and / or their amide having 3 to 6 C atoms.
  • the free-radically initiated aqueous emulsion polymerization for preparing the dispersion polymers is generally in the presence of 0.1 to 5 wt .-%, preferably 0.1 to 4 wt .-% and in particular 0.1 to 3 wt .-%, respectively to the total monomer amount, a radical polymerization initiator (radical initiator) performed.
  • a radical polymerization initiator (radical initiator) performed.
  • Suitable radical initiators are all those which are capable of initiating a free-radical aqueous emulsion polymerization. In principle, these can be both peroxides and azo compounds. Of course, redox initiator systems come into consideration.
  • inorganic peroxides such as hydrogen peroxide or peroxodisulfates, such as the mono- or di-alkali metal or ammonium salts of peroxodisulfuric acid, such as, for example, their mono- and di-sodium, potassium or ammonium salts or organic peroxides, such as alkyl hydroperoxides, can be used as peroxides
  • peroxides for example, tert-butyl, p-menthyl or Cumylhydro- peroxide, and dialkyl or Diarylperoxide, such as di-tert-butyl or di-cumyl peroxide are used.
  • azo compound substantially 2,2'-azobis (isobutyronitrile), 2,2'-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile), and 2,2'-azobis (amidinopropyl) dihydrochloride (AIBA, corresponding to V-50 from Wako Chemicals) Use.
  • AIBA 2,2'-azobis (isobutyronitrile), 2,2'-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile), and 2,2'-azobis (amidinopropyl) dihydrochloride (AIBA, corresponding to V-50 from Wako Chemicals) Use.
  • so-called redox initiator systems can also be used as free-radical initiators.
  • Suitable oxidizing agents for redox initiator systems are essentially the abovementioned peroxides.
  • Suitable reducing agents may be sulfur compounds having a low oxidation state, such as alkali metal sulfites, for example potassium and / or sodium sulfite, alkali hydrogen sulfites, for example potassium and / or sodium hydrogen sulfite, alkali metal metabisulfites, for example potassium and / or sodium metabisulfite, formaldehyde sulfoxylates, for example potassium and / or sodium formaldehyde sulphate.
  • alkali metal sulfites for example potassium and / or sodium sulfite
  • alkali hydrogen sulfites for example potassium and / or sodium hydrogen sulfite
  • alkali metal metabisulfites for example potassium and / or sodium metabisulfite
  • formaldehyde sulfoxylates for example potassium and / or sodium formaldehyde sulphate.
  • aliphatic sulfinic acids and alkali metal hydrogen sulfides such (II) phosphate, diols, such as dihydroxymaleic acid, benzoin and / or ascorbic acid and reducing saccharides, such as sorbose, glucose, fructose and / or dihydroxyacetone.
  • dispersants are usually used which keep both the monomer droplets and polymer particles dispersed in the aqueous phase and thus ensure the stability of the aqueous dispersions of the dispersion polymers produced. Suitable as such are both the protective colloids commonly used to carry out free-radical aqueous emulsion polymerizations and emulsifiers.
  • Suitable protective colloids are, for example, polyvinyl alcohols, cellulose derivatives or vinylpyrrolidone-containing copolymers. A detailed description of further suitable Protective colloids can be found in Houben-Weyl, Methods of Organic Chemistry, Volume XIV / 1, Macromolecular substances, pages 41 1 to 420, Georg Thieme Verlag, Stuttgart, 1961. Of course, mixtures of emulsifiers and / or protective colloids can be used.
  • the dispersants used are preferably exclusively emulsifiers whose relative molecular weights, in contrast to the protective colloids, are usually below 1000. They may be anionic, cationic or nonionic in nature.
  • anionic emulsifiers are compatible with each other and with nonionic emulsifiers.
  • cationic emulsifiers while anionic and cationic emulsifiers are usually incompatible with each other.
  • Common emulsifiers include ethoxylated mono-, di- and tri-alkylphenols (EO degree: 3 to 50, alkyl radical: C4 to C12), ethoxylated fatty alcohols (EO degree: 3 to 50, alkyl radical: C8 to C36) and alkali metal and ammonium salts of alkyl sulfates (alkyl radical: C8 to C12), of sulfuric monoesters of ethoxylated alkanols (EO degree: 4 to 30, alkyl radical: C12 to C18) and ethoxylated alkylphenols (EO degree: 3 to 50, alkyl radical: C4 to C12), of alkylsulfonic acids (alkyl group: C12 to C18) and of alkylarylsulfonic acids (alkyl group: C9 to C18). Further suitable emulsifiers can be found in Houben-Weyl, Methods of Organic Chemistry, Volume XIV / 1, Macromole
  • R 1 and R 2 hydrogen atoms or C 4 - to C2 to 4 alkyl and simultaneously hydrogen atoms are not, and M 1 and M 2 alkali metal ions and / or ammonium ions have been found to be suitable.
  • R 1 and R 2 are preferably linear or branched alkyl radicals having 6 to 18 C atoms, in particular having 6, 12 and 16 C atoms or hydrogen, where R 1 and R 2 are not both simultaneously H and Atoms are.
  • M 1 and M 2 are preferably sodium, potassium or ammonium, with sodium being particularly preferred.
  • Particularly advantageous compounds (I) are those in which M 1 and M 2 are sodium, R 1 is a branched alkyl radical having 12 C atoms and R 2 is an H atom or R 1 .
  • technical mixtures are used which have a proportion of 50 to 90 wt .-% of the monoalkylated product, such as Dowfax ® 2A1 (trademark of the Dow Chemical Company).
  • the compounds (I) are well known, for example from US-A 4269749, and commercially available.
  • nonionic and / or anionic dispersing aids are used in the preparation of the dispersion polymers by free-radically initiated aqueous emulsion polymerization.
  • cationic dispersing aids it is also possible to use cationic dispersing aids.
  • the amount of dispersant used is 0.1 to 5 wt .-%, preferably 1 to 3 wt .-%, each based on the total monomer. It is often favorable if a partial or total amount of the dispersing assistant is fed to the aqueous reaction medium before the initiation of the free-radical polymerization.
  • a partial or total amount of the dispersing assistant may advantageously also be added to the aqueous reaction medium together with the monomers, in particular in the form of an aqueous monomer emulsion during the polymerization.
  • Radical chain-transferring compounds are commonly used to reduce or control the molecular weight of the dispersion polymers obtainable by free-radically initiated aqueous emulsion polymerization.
  • halogen compounds such as, for example, n-butyl chloride, n-butyl bromide, n-butyl iodide, methylene chloride, ethylene dichloride, chloroform, bromoform, bromodichloromethane, dibromodichloromethane, carbon tetrachloride, carbon tetrabromide, benzyl chloride, benzyl bromide, organic compounds Thio compounds, such as primary, secondary or tertiary aliphatic thiols, such as ethanethiol, n-propanethiol, 2-propanethiol, n-butanethiol, 2-butanethiol, 2-methyl-2-propanethiol, n-pentanethiol, 2-pentanethiol, 3-pentanethiol , 2-methyl-2-butanethiol,
  • the total amount of radical chain transferring compounds optionally used in the preparation of the dispersion polymers by free-radically initiated aqueous emulsion polymerization is generally ⁇ 5% by weight, often ⁇ 3% by weight and frequently ⁇ 1% by weight, based in each case on the total monomer amount .
  • the emulsion polymerization for the preparation of the dispersion polymers can be carried out by the seed latex method or in the presence of a seed latex prepared in situ to adjust the polymer particle size.
  • additional seed latex may be added directly into the polymerization reactor.
  • broad size distributions of the polymer particles are achieved, which are often desirable, in particular in the case of polymer dispersions with a high solids content (cf., for example, DE-A 4213965).
  • it can also be generated in situ. For this purpose, for example, a partial amount of the monomers used for the polymerization and of the free-radical initiator together with a partial or total amount of the emulsifier are initially charged and heated to reaction temperature, resulting in a relatively finely divided polymer seed. Subsequently, the actual polymerization is carried out by the feed process in the same polymerization vessel (see also DE-A 4213965).
  • the dispersion polymers are prepared by free-radically initiated aqueous emulsion polymerization at a reaction temperature in the range from 0 to 170.degree. C., although temperatures of from 70 to 120.degree. C. and in particular from 80 to 100.degree. C. are particularly preferred.
  • the radical aqueous emulsion polymerization can be carried out at a pressure less than or equal to 1 atm (absolute).
  • volatile monomers such as ethylene, butadiene or vinyl chloride are polymerized under elevated pressure.
  • the pressure may be 1, 2, 1, 5, 2, 5, 10, 15 bar (overpressure) or even higher values.
  • emulsion polymerizations are carried out under reduced pressure, pressures of 950 mbar, often 900 mbar and often 850 mbar (absolute) are set.
  • the aqueous reaction medium may in principle also comprise minor amounts ( ⁇ 5% by weight) of water-soluble organic solvents, such as, for example, methanol, ethanol, isopropanol, butanols, pentanols, but also acetone.
  • water-soluble organic solvents such as, for example, methanol, ethanol, isopropanol, butanols, pentanols, but also acetone.
  • the free-radically initiated aqueous emulsion polymerization is preferably carried out in the absence of such solvents.
  • the dispersion polymers used according to the invention generally have a glass transition temperature Tg ⁇ 0 ° C.
  • glass transition temperature Tg is understood to mean the midpoint temperature according to ASTM D 3418-12, determined by differential thermal analysis (DSC, heating rate: 20 K / min) [cf. also Ullmann 's Encyclopedia of Industrial Chemistry, page 169, Verlag Chemie, Weinheim, 1992 and Zosel in paint and varnish, 82, pages 125 to 134, 1976]. It is also important that, according to Fox (TG Fox, Bull. Am. Phys Soc.
  • aqueous dispersion polymers obtainable by emulsion polymerization in the form of their aqueous dispersions usually have a polymer solids content of> 10 and ⁇ 70 wt .-%, often> 20 and ⁇ 65 wt .-% and often> 25 and ⁇ 60 wt .-%, each based to the aqueous polymer dispersion, on.
  • aqueous dispersions of the dispersion polymer can in principle also be prepared in the form of so-called secondary polymer dispersions (for example, Eckersley et al., Am Chem, Soc., Div , US-A 3360599, US-A 3238173, US-A 3726824, US-A 3734686 or US-A 6207756).
  • the secondary aqueous dispersions are generally prepared by dissolving the dispersion polymers prepared by the method of bulk or solution polymerization in a suitable organic solvent and forming aqueous polymer / solvent (mini) emulsions in an aqueous medium be dispersed.
  • the process according to the invention is advantageously carried out using aqueous polymer dispersions whose dispersion polymers have an average particle diameter> 10 and ⁇ 1000 nm, advantageously> 30 and> 600 nm and particularly advantageously> 50 to> 400 nm.
  • the aqueous polymer dispersions have a bimodal part The first maximum in the range> 200 and ⁇ 400 nm and the second maximum in the range> 800 and ⁇ 1000 nm.
  • aqueous dispersion PG Another essential constituent of the aqueous dispersion PG is an aqueous graphene dispersion.
  • Graphene is technically understood to mean a monolayer of carbon atoms which are present in a two-dimensional honeycomb structure (hexagonal ring structure).
  • the term "graphene” is not limited to the mono-layered carbon honeycomb structure, but includes, as in a variety of publications and as indicated by many graphene manufacturers for their product, a carbon material. which consists of a mixture of corresponding carbon monolayers, layered agglomerates of two superimposed carbon monolayers (bilayer product), and layered agglomerates of three to ten and sometimes even up to twenty carbon monolayers ("few layer graphene").
  • the ratio of separate carbon monolayers and agglomerates of two or more carbon monolayers is highly dependent on the manufacturing process or vendor.
  • the material called "graphene” is characterized in that it preferably has no graphite reflection in the X-ray diffraction pattern
  • the presence of graphitic portions is indicated by a peak at a diffraction angle 2Theta in the range 25 to 30 ° (exact value: 26
  • a broad reflection is often measured because the carbon monolayers in the graphene have different slice distances, and the presence of a reflex in this range indicates incomplete exfoliation
  • the intensity of this reflection makes it possible to determine the degree of exfoliation, ie the degree of exfoliation or the degree of presence of carbon monolayers.
  • Graphene within the meaning of the present invention is also characterized by a low bulk density which is in the range ⁇ 0.2 g / cm 3 , for example in the range> 0.001 and ⁇ 0.2 g / cm 3 or> 0.0 03 and ⁇ 0.2 g / cm 3 , advantageously in the range ⁇ 0.15 g / cm 3 , for example in the range> 0.001 and -i 0.15 g / cm 3 or> 0.003 and ⁇ 0.15 g / cm 3 , particularly advantageous in the range -i 0.1 g / cm 3 , for example in the range> 0.001 and 0.1 g / cm 3 or> 0.003 and 0.1 g / cm 3 , I particularly advantageous in the range ⁇ 0, 05 g / cm 3 , for example in the range> 0.001 and ⁇ 0.05 g / cm 3 or> 0.003 and ⁇ 0.05 g / cm 3 , and with particular advantage in the range ⁇ 0.01 g
  • Graphene in the context of the present invention is further characterized by a very high BET surface area (Brunauer-Emmett-Teller surface) which is in the range> 200 m 2 / g, for example in the range> 200 and ⁇ 2600 m 2 / g or> 200 and ⁇ 2000 m 2 / g or> 200 and ⁇ 1500 m 2 / g or> 200 and ⁇ 700 m 2 / g and advantageously in the range> 300 m 2 / g, for example in the range> 300 and ⁇ 2600 m 2 / g or> 300 and ⁇ 2000 m 2 / g or> 300 and ⁇ 1500 m 2 / g or> 300 and ⁇ 700 m 2 / g.
  • BET surface area Brunauer-Emmett-Teller surface
  • Graphene in the meaning of the present invention is advantageously characterized by a high ratio of carbon atoms to oxygen atoms (C / O ratio) .
  • the C / O ratio reflects the extent of the reduction reaction starting from graphite oxide, the common starting material in the preparation of graphene
  • the C / O ratio is at least 3 3, preferably 5 5, particularly preferably 50 50, particularly preferably 100 100 and with particular advantage 500 500, in each case determined from the atomic contents (in%) of carbon and oxygen by means of x-ray photoelectron spectroscopy ( X-ray Photoelectron Spectroscopy).
  • Graphene which can be used according to the invention and its preparation is described, for example, in Macromolecules 2010, 43, pages 6515 to 6530, in WO 2009/126592, in J. Phys. Chem. B 2006, 1 10, pages 8535 to 8539, in Chem. Mater. 2007, 19, pages 5396 to 4404, in ACS Nano 2008, 2 (3), pages 463 to 470, in Nano Letters 2010, 10 (12), pages 4863 to 4868, and in the cited literature.
  • the amount of graphene used according to the invention is in the range of> 0.01 and 10 parts by weight, advantageously> 0.1 and 5 parts by weight and more preferably> 0.5 and 3 parts by weight per 100 Parts by weight of dispersion polymer.
  • the preparation of the aqueous dispersion PG takes place in such a way that an aqueous polymer dispersion is mixed with the appropriate amount of an aqueous graphene dispersion.
  • the total amount of the aqueous polymer dispersion is advantageously initially introduced in a temperature range> 10 ° C. and 40 ° C., and the aqueous graphene dispersion is slowly metered in under homogeneous mixing.
  • the components of the aqueous polymer dispersion are compatible with the components of the aqueous graphene dispersion (essentially graphene and dispersing aid) and no interfering reactions, in particular coagulation to enter.
  • the preparation of an aqueous graphene dispersion is familiar to the person skilled in the art and takes place, for example, in situ by reduction of graphite oxide in an aqueous graphite oxide dispersion, as for example in Nature Nanotechnology 3, pages 101 to 105 and WO 2010/86176 or WO 201 1 / 144321.
  • the graphene dispersions thus prepared and used for the preparation of the aqueous dispersions PG generally have a content of graphene in the range> 0.001 and ⁇ 10.0 wt .-%, advantageously in the range> 0.01 and ⁇ 5.0 wt. -% and particularly advantageously in the range> 0.01 and ⁇ 1, 0 wt .-%, each based on the aqueous graphene dispersion.
  • the aqueous dispersion PG in the context of the present invention, depending on the application still further, the person skilled in type and amount conventional adjuvants include, such as, pigments, fillers, tackifiers, dyes, optical brighteners, retention aids, wetting agents, film-forming aids, defoamers, Preservatives, slimicides, plasticizers, antiblocking agents, antistatic agents, water repellents, etc.
  • tackifying resins are usually used in addition.
  • Tackifiers are z. B. from Adhesive Age, July 1987, page 19-23 or Polym. Mater. Be. Closely. 61 (1989), pages 588-592.
  • Tackifiers are, for example, natural resins, such as rosin resins and their derivatives formed by disproportionation or isomerization, polymerization, dimerization, hydrogenation.
  • Alcohols which are used for the esterification may be monohydric or polyhydric. Ethanediol, diethylene glycol, triethylene glycol, 1,3,3-propanethiol, pentaerythritol, etc.
  • hydrocarbon resins for example coumarone-indene resins, polyterpene resins, hydrocarbon resins based on unsaturated C-H compounds, such as butadiene, pentene, methylbutene, are also found , Isoprene, piperylene, divinylmethane, pentadiene, cyclopentene, cyclopentadiene, cyclohexadiene, styrene, ⁇ -methylstyrene, vinyltoluene are increasingly being used as tackifiers.Also, these polyacrylates have a weight-average molecular weight Mw below The polyacrylates preferably comprise at least 60, in particular at least 80% by weight of C 1 -C 8 -alkyl (meth) acrylates e Tackifiers are natural or chemically modified rosins.
  • Rosin resins consist predominantly of abietic acid or abietic acid derivatives.
  • the tackifiers can be added to the aqueous dispersion PG in a simple manner.
  • the tackifiers are preferably themselves in the form of an aqueous dispersion.
  • the amount by weight of the tackifiers is preferably 5 5 and 100 100 parts by weight, more preferably 10 10 and 50 50 parts by weight, in each case based on 100 parts by weight of dispersion polymer (solid / solid).
  • an embodiment of the invention comprises a method according to which an aqueous dispersion PG, which additionally contains tackifiers, pigments and / or fillers, is used for the coating.
  • the aqueous dispersion PG is first applied to the surface of a substrate and then dried at a temperature T which is equal to or greater than the glass transition temperature Tg of the dispersion polymer.
  • Tg glass transition temperature
  • the amount of aqueous dispersion PG is chosen so that the coating applied to the substrate after drying has a layer thickness of -i 2 mm, advantageously> 0.01 and 1, 5 mm and particularly advantageously> 0, 05 and ⁇ has 0.5 mm.
  • two or more identical or different coating layers can be applied to one substrate in succession.
  • substrates it is possible to use all natural or synthetic, organic or inorganic solids as substrates, but preference is given to those substrates which have a hydrophilic surface, such as, for example, metal, glass, porcelain, paper, cardboard, plastics, concrete or wood.
  • the coated substrates obtained by the process according to the invention should also be included.
  • an aqueous dispersion PG prepared from a) an aqueous polymer dispersion whose dispersion polymer has a glass transition temperature Tg ⁇ 0 ° C, and b) an aqueous graphene dispersion wherein the weight fraction of graphene> 0 , 01 and 10 parts by weight per 100 parts by weight of dispersion polymer (solid / solid), for the preparation of coating formulations.
  • the use of an aqueous dispersion PG for the production of adhesives is advantageous, with pressure-sensitive adhesives being particularly preferred.
  • aqueous polymer dispersion was cooled to room temperature and 7.7 g of a 7.5 wt .-% aqueous solution of Acticid ® MBS 2550 and 1, 9 g of a 1, 5 wt .-% aqueous solution of Acticid ® MV (both biocidal products of Thor GmbH) added.
  • the solids content was determined by drying an aliquot (about 2 g) of the aqueous polymer dispersion at 140 ° C. to constant weight. Two separate measurements were made. The value given in the example represents the mean value of the two measurement results.
  • the light transmittance (“LD value") was determined after dilution of the aqueous polymer dispersion to 0.01% by weight at 20 ° C. using a spectrophotometer DR / 2010 from Hach (USA) The layer thickness was 2.5 cm
  • the glass transition temperature of the dispersion polymer was determined using a TA8000 series DSC820 instrument from Mettler-Toledo International Inc. using the DSC method (Differential Scanning Calorimetry, 20 K / min, midpoint measurement, DIN 53765).
  • naphthalenesulfonic acid sodium salt Temol ® NN9401, BASF SE product
  • graph the powdery graph was analogous to the preparation procedure of H.
  • the graph obtained had a BET of 476 m 2 / g and a bulk density of 0.0053 g / cm 3 ) in a 100 ml beaker, and the graphene is dispersed by means of ultrasound irradiation for 10 minutes (using an ultrasonic finger UP 400 SH 7 from Hielscher at room temperature with cooling.
  • the aqueous graphene dispersions G1 to G4 were admixed with the amounts of aqueous polymerispersible dispersion P1 given in Table 4 and mixed homogeneously to give the graphene-containing aqueous polymer dispersions PG1 to PG4.
  • the contents of graphene, based on 100 parts by weight of dispersion polymer, of the graphene-containing aqueous polymer dispersants PG1 to PG4 are likewise listed in Table 4.
  • Table 4 Amounts of aqueous polymer dispersion P1 added [in g] and the parts by weight of graphene per 100 parts by weight of dispersion polymer [in% by weight] of graphene-containing aqueous added amount of aqueous content
  • the graphene-free aqueous polymer dispersion P1 which was diluted to a solids content of 10% by weight with deionized water, was additionally used for the following application engineering tests.
  • the electrical conductivity was determined by first introducing 30 g of the graphene-containing aqueous polymer dispersions PG1 to PG4 and the aqueous polymer dispersion P1 into a round aluminum dish having an inner diameter of 8.5 cm and a bottom thickness of 80 ⁇ m. Subsequently, the samples thus obtained were analyzed for Dried for 7 days at room temperature. The various samples were then conditioned for 24 hours at 23 ° C and a relative humidity of 50% (standard climate). Subsequently, the thicknesses of the respectively obtained polymer films were determined by measurement at at least 5 different measuring points within the aluminum shell and the mean values were formed.
  • the specific conductivity was determined by measuring the volume resistivity, the reciprocal of which represents it. The results obtained are summarized in Table 5.
  • circular contact electrodes (diameter 2.5 cm) of conductive silver were applied to the respective polymer film surface.
  • the volume resistivities of the polymer films obtained from the aqueous polymer dispersions PG1 to PG4 and P1 were measured by means of a 2-point method between the aluminum substrate and the conductive silver electrode under standard conditions.
  • a voltage of 100 V was applied to the resistors> 10 6 ⁇ , and the respective resistance was measured with a teraohmmeter Dipato 4 from Thiedig.
  • aqueous polymer dispersions PG1 to PG4 and P1 were mixed with a deposition amount (calculated as solids) of 10 g / m 2 on PET film Hostaphan ® RN 36 (30 x 31 cm) coated as the support and dried for 5 minutes at 90 ° C.
  • the coated PET films obtained in each case were cut into 25 mm wide test strips.
  • the test strips obtained were glued to a non-greasy horizontal and steel sheet with a glued surface of 25 ⁇ 25 mm, rolled once with a roll weighing 1 kg. The steel sheets were then erected vertically and the respective test strips suspended vertically with a weight of 1 kg.
  • the measurements of the shear strengths (cohesion) were carried out on the one hand under standard conditions (23 ° C., 50% relative atmospheric humidity) and on the other hand at a temperature of 70 ° C. (also 50% relative humidity). In each case, the times until the demolition of the adhesive area (drop in weight) were measured in hours. In each case 2 measurements were carried out. The values given in Table 6 represent the averages of these respective 2 measurements.
  • Shear Strengths Aqueous Shear Strength 23 ° C Shear Strength 70 ° C

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Abstract

The invention relates to a method for coating a substrate with a graphene-containing aqueous polymer dispersion.

Description

Beschichtung  coating
Beschreibung Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Beschichten eines Substrates, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass eine wässrige Dispersion PG, hergestellt aus a) einer wässrigen Polymerisatdispersion, deren Dispersionspolymerisat eine Glasübergangstemperatur Tg < 0 °C aufweist, und b) einer wässrigen Graphen-Dispersion, wobei der Gewichtsanteil an Graphen > 0,01 und ^ 10 Gew.-Teile pro 100 Gewichtsteilen Dispersionspolymerisat (fest/fest) beträgt, zuerst auf die Oberfläche eines Substrates aufgebracht und danach bei einer Temperatur T > der Glasüberganstemperatur Tg des Dispersionspolymerisats getrocknet wird. The present invention relates to a process for coating a substrate, which is characterized in that an aqueous dispersion PG, prepared from a) an aqueous polymer dispersion whose dispersion polymer has a glass transition temperature Tg <0 ° C, and b) an aqueous graphene Dispersion, wherein the weight fraction of graphene> 0.01 and ^ 10 parts by weight per 100 parts by weight of dispersion polymer (solid / solid), is first applied to the surface of a substrate and then dried at a temperature T> the glass transition temperature Tg of the dispersion polymer ,
Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind ferner die beschichteten Substrate selbst sowie die Verwendung der vorliegenden wässrigen Dispersion PG zur Herstellung einer Beschich- tungsformulierung. The present invention further provides the coated substrates themselves and the use of the present aqueous dispersion PG for the preparation of a coating formulation.
Verfahren zum Beschichten von Substraten sind dem Fachmann bekannt. Dabei erfolgt die Beschichtung der Substrate in der Regel dergestalt, dass eine wässrige Beschichtungsformulie- rung enthaltend ein Bindemittel sowie übliche Additive auf die Oberfläche eines Substrates auf- gebracht und anschließend unter Filmbildung getrocknet wird. Als wässrige Beschichtungsfor- mulierung sind dem Fachmann beispielsweise Klebstoff-, Dichtmassen-, Kunststoffputz-, Tinten-, Druckfarben- oder Anstrichmittelformulierungen geläufig. Methods for coating substrates are known in the art. The coating of the substrates is generally carried out in such a way that an aqueous coating formulation comprising a binder and customary additives is applied to the surface of a substrate and then dried to form a film. As an aqueous coating formulation, the person skilled in the art is familiar with, for example, adhesive, sealant, plastic plaster, ink, printing ink or paint formulations.
In Journal of Adhesion Science and Technology 2013, Vol. 27, No. 13, Seiten 1446 bis 1454 werden von Zbigniew Czech, Agnieska Kowalczyk, Lu Shao, Xi-Quan Cheng, Shai Quan und Yong-Ping Bai) Haftklebstoffe offenbart, welche Silberpartikel enthalten. Bezogen auf den Polymeranteil werden wenigstens 15 Gew.-% an feinteiligem Silber benötigt um eine brauchbare elektrische Leitfähigkeit zu gewährleisten. In der WO 2010/86176 wird ein Verfahren zur Herstellung elektrisch leitfähiger Formkörper offenbart, gemäß welchem Graphitoxid mit Hilfe eines Dispergierhilfsmittels in einem wässrigen Medium dispergiert und anschließend durch Reduktion in eine wässrige Graphen-Dispersion überführt wird, diese wässrige Graphen-Dispersion mit einer wässrigen Polymerisatdispersion gemischt wird und aus diesem Gemisch das Wasser entfernt wird, dann das verbleibende Gra- phen/Polymergemisch bis zur Verflüssigung des Dispersionspolymers erhitzt und die erhaltene flüssige Masse in die gewünschte Form gebracht und daran anschließend abgekühlt wird. Die Verwendung eines Graphen/Dispersionspolymerisat-Gemisches zum Beschichten von Substraten wird weder offenbart noch nahe gelegt. In analoger Weise wird in der WO 201 1/144321 ein Verfahren zur Herstellung elektrisch leitfähiger Formkörper offenbart, gemäß welchem eine wässrige Graphen-Dispersion mit einer wäss- rigen Polymerisatdispersion gemischt und aus diesem Gemisch das Wasser entfernt wird, dann das verbleibende Graphen/Polymergemisch bis zur Verflüssigung des Dispersionspolymers erhitzt und die erhaltene flüssige Masse in die gewünschte Form gebracht und daran anschließend abgekühlt wird. Die Verwendung eines Graphen/Dispersionspolymerisat-Gemisches zum Beschichten von Substraten wird weder offenbart noch nahe gelegt. In Journal of Adhesion Science and Technology 2013, Vol. 27, no. 13, pages 1446 to 1454 are disclosed by Zbigniew Czech, Agnieska Kowalczyk, Lu Shao, Xi-Quan Cheng, Shai Quan and Yong-Ping Bai) pressure-sensitive adhesives containing silver particles. Based on the polymer content, at least 15% by weight of finely divided silver is required in order to ensure useful electrical conductivity. WO 2010/86176 discloses a process for producing electrically conductive moldings, according to which graphite oxide is dispersed with the aid of a dispersing aid in an aqueous medium and then converted by reduction into an aqueous graphene dispersion, this aqueous graphene dispersion with an aqueous polymer dispersion is mixed and the water is removed from this mixture, then the remaining graphene / polymer mixture is heated until the liquefaction of the dispersion polymer and the resulting liquid mass is brought to the desired shape and then cooled. The use of a graphene / dispersion polymer mixture for coating substrates is neither disclosed nor suggested. In an analogous manner, WO 201/144321 discloses a process for producing electrically conductive moldings, according to which an aqueous graphene dispersion is mixed with an aqueous polymer dispersion and the water is removed from this mixture, then the remaining graphene / polymer mixture bis heated to liquefy the dispersion polymer and the resulting liquid mass is brought into the desired shape and then cooled. The use of a graphene / dispersion polymer mixture for coating substrates is neither disclosed nor suggested.
Nachteilig an den bekannten Verfahren zum Beschichten von Substraten ist, dass die unter Verwendung bekannter Bindemittel erhaltenen Beschichtungen keinerlei oder lediglich eine geringe elektrische Leitfähigkeit aufweisen oder große Mengen an teuren Silberpartikeln benötigen. A disadvantage of the known methods for coating substrates is that the coatings obtained using known binders have no or only a low electrical conductivity or require large amounts of expensive silver particles.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es daher, ein Verfahren zum Beschichten von Substra- ten zur Verfügung zu stellen, welches unter Verwendung eines spezifischen Bindemittelsystems elektrisch leitfähige Beschichtungen zugänglich macht ohne die anderen physikalisch mechanischen Eigenschaften negativ zu beeinflussen. It was therefore an object of the present invention to provide a method for coating substrates which makes accessible electrically conductive coatings using a specific binder system without negatively influencing the other physical-mechanical properties.
Demgemäß wurde das eingangs definierte Verfahren gefunden. Accordingly, the method defined above was found.
Eine wesentliche Komponente der im erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzten wässrigen Dispersion PG ist eine wässrige Polymerisatdispersion, deren Dispersionspolymerisat eine Glasübergangstemperatur Tg < 0 °C aufweist. Dabei wird unter einer wässrigen Polymerisatdispersion ein fluides System verstanden, welches als disperse Phase in wässrigem Medium ein aus mehreren ineinander verschlungenen Polymerisatketten bestehenden Polymerisatknäuel, die sogenannte Polymermatrix und/oder aus vernetzten Polymerisatstrukturen aufgebaute Polymerpartikel (Dispersionspolymerisat) in disperser Verteilung befindlich enthalten. Die mittleren Durchmesser der Dispersionspolymerisat- partikel liegt in der Regel im Bereich von 10 bis 2000 nm. An essential component of the aqueous dispersion PG used in the process according to the invention is an aqueous polymer dispersion whose dispersion polymer has a glass transition temperature Tg <0 ° C. In this case, an aqueous polymer dispersion is understood to mean a fluid system which contains, as a disperse phase in an aqueous medium, a polymer coil consisting of a plurality of intertwined polymer chains, the so-called polymer matrix and / or polymer particles (dispersion polymer) made up of crosslinked polymer structures in disperse distribution. The mean diameter of the dispersion polymer particles is generally in the range from 10 to 2000 nm.
Als Dispersionspolymerisate kommen im Rahmen der vorliegenden Erfindung alle natürlich vorkommenden und/oder synthetisch hergestellten Polymerisate in Betracht, welche eine Glasübergangstemperatur Tg < 0 °C aufweisen. Beispielhaft für Dispersionspolymerisate auf Basis von Naturstoffen seien Nitrocellulose, Celluloseester, Kolophonium und/oder Schellack genannt. Bei den synthetisch hergestellten Dispersionspolymeriate seien beispielhaft Polykonden- sationsprodukte, wie beispielsweise Alkydharze, Polyester, Polyamide, Silikonharze und/oder Epoxyharze sowie Polyadditionsprodukte, wie beispielsweise Polyurethane genannt. Bei den Polyadditionsprodukten handelt es sich jedoch bevorzugt um Polymerisate, welche aus ethyle- nisch ungesättigten Verbindungen in einpolymerisierter Form aufgebaut sind. Die Herstellung dieser Polyadditionsverbindungen erfolgt in der Regel durch dem Fachmann geläufige metall- komplexkatalysierte, anionisch katatysierte, kationisch katalysierte und besonders bevorzugt durch radikalisch katalysierte Polymerisation ethylenisch ungesättigter Verbindungen. Die radikalisch katalysierte Polymerisation von ethylenisch ungesättigten Verbindungen ist dem Fachmann geläufig und erfolgt insbesondere nach der Methode der radikalischen Substanz-, Emulsions-, Lösungs-, Fällungs- oder Suspensionspolymerisation, wobei jedoch die radikalisch initiierte wässrige Emulsionspolymerisation insbesondere bevorzugt ist. Suitable dispersion polymers in the context of the present invention are all naturally occurring and / or synthetically prepared polymers which have a glass transition temperature Tg <0 ° C. Examples of dispersion polymers based on natural substances are nitrocellulose, cellulose esters, colophony and / or shellac called. In the case of the synthetically prepared dispersion polymers, polycondensation products, for example alkyd resins, polyesters, polyamides, silicone resins and / or epoxy resins and also polyaddition products, for example polyurethanes, may be mentioned by way of example. However, the polyaddition products are preferably polymers which are synthesized from ethylenically unsaturated compounds in copolymerized form. The preparation of these polyaddition compounds is generally carried out by the skilled person familiar metal complex-catalyzed, anionic catalyzed, cationically catalyzed and particularly preferably by free-radically catalyzed polymerization of ethylenically unsaturated compounds. The free-radically catalyzed polymerization of ethylenically unsaturated compounds is familiar to the person skilled in the art and takes place, in particular, by the method of free-radical bulk, emulsion, solution, precipitation or suspension polymerization, although the free-radically initiated aqueous emulsion polymerization is particularly preferred.
Die Durchführung von radikalisch initiierten Emulsionspolymerisationen von ethylenisch ungesättigten Verbindungen (Monomere) in einem wässrigen Medium ist vielfach vorbeschrieben und dem Fachmann daher hinreichend bekannt [vgl. hierzu Emulsionspolymerisation in Encyc- lopedia of Polymer Science and Engineering, Vol. 8, Seiten 659 ff. (1987); D.C. Blackley, in High Polymer Latices, Vol. 1 , Seiten 35 ff. (1966); H. Warson, The Applications of Synthetic Resin Emulsions, Kapitel 5, Seiten 246 ff. (1972); D. Diederich, Chemie in unserer Zeit 24, Seiten 135 bis 142 (1990); Emulsion Polymerisation, Interscience Publishers, New York (1965); DE-A 40 03 422 und Dispersionen synthetischer Hochpolymerer, F. Hölscher, Springer-Verlag, Berlin (1969)]. Die radikalisch initiierte wässrige Emulsionspolymerisation erfolgt üblicherweise dergestalt, dass man die Monomere, in der Regel unter Mitverwendung von Dispergierhilfsmit- teln, wie Emulgatoren und/oder Schutzkolloiden, in wässrigem Medium dispers verteilt und mittels wenigstens eines wasserlöslichen radikalischen Polymerisationsinitiators polymerisiert. Häufig werden bei den erhaltenen wässrigen Polymerisatdispersionen die Restgehalte an nicht umgesetzten Monomeren durch dem Fachmann ebenfalls bekannte chemische und/oder physi- kaiische Methoden [siehe beispielsweise EP-A 771328, DE-A 19624299, DE-A 19621027, DE- A 19741 184, DE-A 19741 187, DE-A 19805122, DE-A 19828183, DE-A 19839199, DE-A 19840586 und 198471 15] herabgesetzt, der Polymerisatfeststoffgehalt durch Verdünnung oder Aufkonzentration auf einen gewünschten Wert eingestellt oder der wässrigen Polymerisatdispersion weitere übliche Zusatzstoffe, wie beispielsweise schäum- oder viskositätsmodifizieren- de Additive zugesetzt. Von dieser allgemeinen Verfahrensweise unterscheidet sich die Herstellung einer erfindungsgemäß eingesetzten wässrigen Polymerisatdispersion lediglich dadurch, dass die Monomeren in Art und Menge so gewählt werden, dass die gebildeten Dispersionspolymerisate eine Glasübergangstemperatur Tg < 0 °C aufweisen. Dabei ist es selbstverständlich, dass zur Herstellung der Dispersionspolymerisate im Rahmen der vorliegenden Schrift auch die dem Fachmann geläufigen Saat-, Stufen- und Gradientenfahrweisen mit umfasst sein sollen. The implementation of free-radically initiated emulsion polymerizations of ethylenically unsaturated compounds (monomers) in an aqueous medium has been described many times and is therefore sufficiently known to the person skilled in the art [cf. for this emulsion polymerization in Encyclopedia of Polymer Science and Engineering, Vol. 8, pages 659 et seq. (1987); D.C. Blackley, in High Polymer Latices, Vol. 1, pp. 35 et seq. (1966); H. Warson, The Applications of Synthetic Resin Emulsions, Chapter 5, pages 246 et seq. (1972); D. Diederich, Chemistry in Our Time 24, pages 135 to 142 (1990); Emulsion Polymerization, Interscience Publishers, New York (1965); DE-A 40 03 422 and dispersions of synthetic high polymers, F. Hölscher, Springer-Verlag, Berlin (1969)]. The free-radically initiated aqueous emulsion polymerization is usually carried out by dispersing the monomers, generally with concomitant use of dispersing aids, such as emulsifiers and / or protective colloids, in aqueous medium and polymerizing them by means of at least one water-soluble free-radical polymerization initiator. The residual contents of unreacted monomers are frequently also known from the chemical and / or physical methods known to the person skilled in the art [see, for example, EP-A 771328, DE-A 19624299, DE-A 19621027, DE-A 19741 184, US Pat. DE-A 19741 187, DE-A 19805122, DE-A 19828183, DE-A 19839199, DE-A 19840586 and 198471 15], the polymer solids content is adjusted by dilution or concentration to a desired value or the aqueous polymer dispersion further conventional additives, such as foaming or viscosity modifying additives added. From this general procedure, the preparation of an aqueous polymer dispersion used according to the invention differs only in that the monomers are selected in type and amount so that the dispersion polymers formed have a glass transition temperature Tg <0 ° C. It is understood that for the production of dispersion polymers in the context of the present specification, the seed, step and gradient methods familiar to the person skilled in the art are also to be included.
Als Monomere kommen insbesondere in einfacher Weise radikalisch polymerisierbare Monomere in Betracht, wie beispielsweise Ethylen, vinylaromatische Monomere, wie Styrol, o Particularly suitable monomers are radically polymerizable monomers, for example ethylene, vinylaromatic monomers, such as styrene, or the like
Methylstyrol, o-Chlorstyrol oder Vinyltoluole, Vinylhalogenide, wie Vinylchlorid oder Vinyli- denchlorid, Ester aus Vinylalkohol und 1 bis 18 C-Atome aufweisenden Monocarbonsäuren, wie Vinylacetat, Vinylpropionat, Vinyl-n-butyrat, Vinyllaurat und Vinylstearat, Ester aus vorzugsweise 3 bis 6 C-Atome aufweisenden α,β-monoethylenisch ungesättigten Mono- und Dicarbonsäu- ren, wie insbesondere Acrylsäure, Methacrylsäure, Maleinsäure, Fumarsäure und Itaconsäure, mit im allgemeinen 1 bis 12, vorzugsweise 1 bis 8 und insbesondere 1 bis 4 C-Atome aufwei- senden Alkanolen, wie besonders Acrylsäure- und Methacrylsäuremethyl-, -ethyl-, -n-butyl-, - iso-butyl-, pentyl-, -hexyl-, -heptyl-, -octyl-, -nonyl-, -decyl- und -2-ethylhexylester, Fumar- und Maleinsäuredimethylester oder -di-n-butylester, Nitrile α,β-monoethylenisch ungesättigter Carbonsäuren, wie Acrylnitril, Methacrylnitril, Fumarsäuredinitril, Maleinsäuredinitril sowie C4-8- konjugierte Diene, wie 1 ,3-Butadien und Isopren. Die genannten Monomere bilden in der Regel die Hauptmonomeren, die, bezogen auf die zur Herstellung des Dispersionspolymerisats eingesetzte Menge aller ethylenisch ungesättigter Verbindungen (Gesamtmonomerenmenge), einen Anteil ä 50 Gew.-%, bevorzugt > 80 Gew.-% und insbesondere bevorzugt > 90 Gew.-% auf sich vereinen. In aller Regel weisen diese Monomeren in Wasser bei Normalbedingungen [20 °C, 1 atm (= 1 ,013 bar absolut)] lediglich eine mäßige bis geringe Löslichkeit auf. Methylstyrene, o-chlorostyrene or vinyltoluenes, vinyl halides such as vinyl chloride or vinylidene chloride, esters of vinyl alcohol and 1 to 18 carbon atoms monocarboxylic acids such as vinyl acetate, vinyl propionate, vinyl n-butyrate, vinyl laurate and vinyl stearate, esters of preferably 3 to 6 C atoms having α, β-monoethylenically unsaturated mono- and dicarboxylic acids, in particular acrylic acid, methacrylic acid, maleic acid, fumaric acid and itaconic acid, with generally 1 to 12, preferably 1 to 8 and in particular 1 to 4 carbon atoms aufwei alkanols, such as, in particular, methyl, ethyl, n-butyl, isobutyl, pentyl, hexyl, heptyl, octyl, n-butyl, decyl and methacrylic acid, and 2-ethylhexyl, fumaric and maleic acid dimethyl or di-n-butyl, nitriles α, β-monoethylenically unsaturated carboxylic acids, such as acrylonitrile, methacrylonitrile, fumaronitrile, malononitrile and C4-8 conjugated dienes, such as 1, 3-butadiene and hyssop ren. The monomers mentioned usually form the main monomers which, based on the amount of all ethylenically unsaturated compounds (total monomer amount) used to prepare the dispersion polymer, have a proportion of ≦ 50% by weight, preferably 80 80% by weight and particularly preferably 90 90% by weight , In general, these monomers in water at normal conditions [20 ° C, 1 atm (= 1, 013 bar absolute)] only a moderate to low solubility.
Monomere, die unter den vorgenannten Bedingungen eine erhöhte Wasserlöslichkeit aufweisen, sind solche, die entweder wenigstens eine Säuregruppe und/oder deren entsprechendes Anion bzw. wenigstens eine Amino-, Amido-, Ureido- oder N-heterocyclische Gruppe und/oder deren am Stickstoff protonierten oder alkylierten Ammoniumderivate enthalten. Beispielhaft genannt seien α,β-monoethylenisch ungesättigte Mono- und Dicarbonsäuren und deren Amide, wie z.B. Acrylsäure, Methacrylsäure, Maleinsäure, Fumarsäure, Itaconsäure, Acrylamid und Methacrylamid, ferner Vinylsulfonsäure, 2-Acrylamido-2-methylpropansulfonsäure, Styrolsulfon- säure und deren wasserlösliche Salze sowie N-Vinylpyrrolidon, 2-Vinylpyridin, 4-Vinylpyridin, 2- Vinylimidazol, 2-(N,N-Dimethylamino)ethylacrylat, 2-(N,N-Dimethylamino)ethylmethacrylat, 2- (N,N-Diethylamino)ethylacrylat, 2-(N,N-Diethylamino)ethylmethacrylat, 2-(N-tert- Butylamino)ethylmethacrylat, N-(3-N',N'-Dimethylaminopropyl)methacrylamid und 2-(1 - lmidazolin-2-onyl)ethylmethacrylat. Im Normalfall sind die vorgenannten Monomeren lediglich als modifizierende Monomere in Mengen < 10 Gew.-% und bevorzugt < 5 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmonomerenmenge, enthalten. Monomers which have an increased water solubility under the abovementioned conditions are those which either have at least one acid group and / or their corresponding anion or at least one amino, amido, ureido or N-heterocyclic group and / or their nitrogen-protonated or alkylated ammonium derivatives. Examples which may be mentioned are α, β-monoethylenically unsaturated mono- and dicarboxylic acids and their amides, such. Acrylic acid, methacrylic acid, maleic acid, fumaric acid, itaconic acid, acrylamide and methacrylamide, furthermore vinylsulfonic acid, 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid, styrenesulfonic acid and its water-soluble salts and N-vinylpyrrolidone, 2-vinylpyridine, 4-vinylpyridine, 2-vinylimidazole, 2 (N, N-dimethylamino) ethyl acrylate, 2- (N, N-dimethylamino) ethyl methacrylate, 2- (N, N-diethylamino) ethyl acrylate, 2- (N, N-diethylamino) ethyl methacrylate, 2- (N-tert-butyl) Butylamino) ethyl methacrylate, N- (3-N ', N'-dimethylaminopropyl) methacrylamide and 2- (1-imidazolin-2-onyl) ethyl methacrylate. In the normal case, the abovementioned monomers are present merely as modifying monomers in amounts of <10% by weight and preferably <5% by weight, based on the total monomer amount.
Monomere, die üblicherweise die innere Festigkeit der Verfilmungen der Polymermatrix erhöhen, weisen normalerweise wenigstens eine Epoxy-, Hydroxy-, N-Methylol- oder Carbonylgrup- pe, oder wenigstens zwei nicht konjugierte ethylenisch ungesättigte Doppelbindungen auf. Beispiele hierfür sind zwei Vinylreste aufweisende Monomere, zwei Vinylidenreste aufweisende Monomere sowie zwei Alkenylreste aufweisende Monomere. Besonders vorteilhaft sind dabei die Di-Ester zweiwertiger Alkohole mit α,β-monoethylenisch ungesättigten Monocarbonsäuren unter denen die Acryl- und Methacrylsäure bevorzugt sind. Beispiele für derartige zwei nicht konjugierte ethylenisch ungesättigte Doppelbindungen aufweisende Monomere sind Alkylengly- koldiacrylate und -dimethacrylate, wie Ethylenglykoldiacrylat, 1 ,2-Propylenglykoldiacrylat, 1 ,3- Propylenglykoldiacrylat, 1 ,3-Butylenglykoldiacrylat, 1 ,4-Butylenglykoldiacrylate und Ethylengly- koldimethacrylat, 1 ,2-Propylenglykoldimethacrylat, 1 ,3-Propylenglykoldimethacrylat, 1 ,3- Butylenglykoldimethacrylat, 1 ,4-Butylenglykoldimethacrylat sowie Divinylbenzol, Vinylmethac- rylat, Vinylacrylat, Allylmethacrylat, Allylacrylat, Diallylmaleat, Diallylfumarat, Methylenbisac- rylamid, Cyclopentadienylacrylat, Triallylcyanurat oder Triallylisocyanurat. In diesem Zusammenhang von besonderer Bedeutung sind auch die Methacrylsäure- und Acrylsäure-d-Cs- Hydroxyalkylester wie n-Hydroxyethyl-, n-Hydroxypropyl- oder n-Hydroxybutylacrylat und - methacrylat sowie Verbindungen, wie Diacetonacrylamid und Acetylacetoxyethylacrylat bzw. - methacrylat. Häufig werden die vorgenannten Monomeren in Mengen < 5 Gew.-%, bevorzugt jedoch in Mengen < 3 Gew.-%, jeweils bezogen auf die Gesamtmonomerenmenge, eingesetzt. Monomers, which usually increase the internal strength of the films of the polymer matrix, normally have at least one epoxy, hydroxyl, N-methylol or carbonyl group, or at least two non-conjugated ethylenically unsaturated double bonds. Examples include two vinyl radicals containing monomers, two vinylidene radicals having monomers and two alkenyl radicals having monomers. Particularly advantageous are the diesters of dihydric alcohols with α, β-monoethylenically unsaturated monocarboxylic acids, among which acrylic and methacrylic acid are preferred. Examples of such two monomers having non-conjugated ethylenically unsaturated double bonds are alkylene glycol diacrylates and dimethacrylates, such as ethylene glycol diacrylate, 1,2-propylene glycol diacrylate, 1,3-propylene glycol diacrylate, 1,3-butylene glycol diacrylate, 1,4-butylene glycol diacrylate and ethylene glycol dimethacrylate, 1, 2-propylene glycol dimethacrylate, 1, 3-propylene glycol dimethacrylate, 1, 3-butylene glycol dimethacrylate, 1, 4-butylene glycol dimethacrylate and divinylbenzene, vinyl methacrylate, vinyl acrylate, allyl methacrylate, allyl acrylate, diallyl maleate, diallyl fumarate, methylenebisacrylamide, cyclopentadienyl acrylate, triallyl cyanurate or triallyl isocyanurate. Of particular importance in this connection are the methacrylic acid and acrylic acid C 1 -C 8 -hydroxyalkyl esters, such as n-hydroxyethyl, n-hydroxypropyl or n-hydroxybutyl acrylate and methacrylate, and also compounds such as diacetoneacrylamide and acetylacetoxyethyl acrylate or methacrylate. Frequently, the abovementioned monomers are used in amounts of <5% by weight, but preferably in amounts of <3% by weight, in each case based on the total monomer amount.
Erfindungsgemäß vorteilhaft werden wässrige Polymerisatdispersionen eingesetzt, deren Dispersionspolymerisat ä 50 und -i 99,9 Gew.-% Ester der Acryl- und/oder Methacrylsaure mit 1 bis 12 C-Atome aufweisenden Alkanolen und/oder Styrol, oder According to the invention, it is advantageous to use aqueous polymer dispersions whose dispersion polymer ä 50 and -i 99.9 wt .-% esters of acrylic and / or methacrylic acid with 1 to 12 C-atoms alkanols and / or styrene, or
> 40 und < 99,9 Gew.-% Styrol und/oder Butadien, oder > 50 und < 99,9 Gew.-% Vinylchlorid und/oder Vinylidenchlorid, oder > 40 and <99.9 wt .-% of styrene and / or butadiene, or> 50 and <99.9 wt .-% of vinyl chloride and / or vinylidene chloride, or
> 40 und < 99,9 Gew.-% Vinylacetat, Vinylpropionat und/oder Ethylen in einpolymerisierter Form enthalten. > 40 and <99.9 wt .-% vinyl acetate, vinyl propionate and / or ethylene in polymerized form.
Insbesondere vorteilhaft werden erfindungsgemäß solche wässrige Polymerisatdispersionen eingesetzt, deren Dispersionspolymerisate ä 0,1 und -i 5 Gew.-% wenigstens eine 3 bis 6 C-Atome aufweisende α,β- monoethylenisch ungesättigte Mono- und/oder Dicarbonsäure und/oder deren Amid, und According to the invention, those aqueous polymer dispersions are particularly advantageously used whose dispersion polymers have 0.1 and -i 5% by weight of at least one α, β-monoethylenically unsaturated mono- and / or dicarboxylic acid and / or their amide having 3 to 6 C atoms. and
> 50 und < 99,9 Gew.-% wenigstens eines Esters der Acryl- und/oder Methacrylsäure mit  > 50 and <99.9 wt .-% of at least one ester of acrylic and / or methacrylic acid with
1 bis 12 C-Atome aufweisenden Alkanolen und/oder Styrol, oder  1 to 12 C-atoms alkanols and / or styrene, or
> 0,1 und < 5 Gew.-% wenigstens eine 3 bis 6 C-Atome aufweisende α,β- monoethylenisch ungesättigte Mono- und/oder Dicarbonsäure und/oder deren Amid, und > 0.1 and <5 wt .-% of at least one 3 to 6 carbon atoms having α, β-monoethylenically unsaturated mono- and / or dicarboxylic acid and / or their amide, and
> 40 und < 99,9 Gew.-% Styrol und/oder Butadien, oder ä 0,1 und -i 5 Gew.-% wenigstens eine 3 bis 6 C-Atome aufweisende α,β- monoethylenisch ungesättigte Mono- und/oder Dicarbonsäure und/oder deren Amid, und  > 40 and <99.9 wt .-% of styrene and / or butadiene, or ä 0.1 and -i 5 wt .-% at least one 3 to 6 C-atoms having α, β-monoethylenically unsaturated mono- and / or Dicarboxylic acid and / or its amide, and
ä 50 und -i 99,9 Gew.-% Vinylchlorid und/oder Vinylidenchlorid, oder > 0,1 und < 5 Gew.-% wenigstens eine 3 bis 6 C-Atome aufweisende α,β- monoethylenisch ungesättigte Mono- und/oder Dicarbonsäure und/oder deren Amid, und ä 50 and -i 99.9 wt .-% of vinyl chloride and / or vinylidene chloride, or > 0.1 and <5 wt .-% of at least one 3 to 6 carbon atoms having α, β-monoethylenically unsaturated mono- and / or dicarboxylic acid and / or their amide, and
> 40 und < 99,9 Gew.-% Vinylacetat, Vinylpropionat und/oder Ethylen in einpolymerisierter Form enthalten.  > 40 and <99.9 wt .-% vinyl acetate, vinyl propionate and / or ethylene in polymerized form.
Die radikalisch initiierte wässrige Emulsionspolymerisation zur Herstellung der Dispersionspolymerisate wird in der Regel in Gegenwart von 0,1 bis 5 Gew.-%, vorzugsweise 0,1 bis 4 Gew.- % und insbesondere 0,1 bis 3 Gew.-%, jeweils bezogen auf die Gesamtmonomerenmenge, eines radikalischen Polymerisationsinitiators (Radikalinitiator) durchgeführt. Als Radikalinitiatoren kommen alle diejenigen in Betracht, die in der Lage sind, eine radikalische wässrige Emulsionspolymerisation auszulösen. Es kann sich dabei prinzipiell sowohl um Peroxide als auch um Azoverbindungen handeln. Selbstverständlich kommen auch Redoxinitiatorsysteme in Betracht. Als Peroxide können prinzipiell anorganische Peroxide, wie Wasserstoffperoxid oder Peroxo- disulfate, wie die Mono- oder Di-Alkalimetall- oder Ammoniumsalze der Peroxodischwefelsäure, wie beispielsweise deren Mono- und Di-Natrium-, -Kalium- oder Ammoniumsalze oder organische Peroxide, wie Alkylhydroperoxide, beispielsweise tert.-Butyl-, p-Mentyl- oder Cumylhydro- peroxid, sowie Dialkyl- oder Diarylperoxide, wie Di-tert.-Butyl- oder Di-Cumylperoxid eingesetzt werden. Als Azoverbindung finden im Wesentlichen 2,2'-Azobis(isobutyronitril), 2,2'-Azobis(2,4- dimethylvaleronitril) und 2,2'-Azobis(amidinopropyl)dihydrochlorid (AIBA, entspricht V-50 von Wako Chemicals) Verwendung. Selbstverständlich können auch sogenannte Redoxinitiatoren- systeme als Radikalinitiatoren eingesetzt werden. Als Oxidationsmittel für Redoxinitiatorsysteme kommen im Wesentlichen die oben genannten Peroxide in Betracht. Als entsprechende Reduktionsmittel können Schwefelverbindungen mit niedriger Oxidationsstufe, wie Alkalisulfite, beispielsweise Kalium- und/oder Natriumsulfit, Alkalihydrogensulfite, beispielsweise Kalium- und/oder Natriumhydrogensulfit, Alkalimetabisulfite, beispielsweise Kalium- und/oder Natriummetabisulfit, Formaldehydsulfoxylate, beispielsweise Kalium- und/oder Natriumformaldehydsul- foxylat, Alkalisalze, speziell Kalium- und/oder Natriumsalze aliphatische Sulfinsäuren und Alka- limetallhydrogensulfide, wie beispielsweise Kalium- und/oder Natriumhydrogensulfid, Salze mehrwertiger Metalle, wie Eisen-(ll)-sulfat, Eisen-(ll)-Ammoniumsulfat, Eisen-(ll)-phosphat, En- diole, wie Dihydroxymaleinsäure, Benzoin und/oder Ascorbinsäure sowie reduzierende Saccha- ride, wie Sorbose, Glucose, Fructose und/oder Dihydroxyaceton eingesetzt werden. Üblicherweise werden bei der Herstellung der Dispersionspolymerisate durch radikalisch initiierten wässrigen Emulsionspolymerisation Dispergierhilfsmittel mitverwendet, die sowohl die Mo- nomerentröpfchen als auch Polymerisatteilchen in der wässrigen Phase dispers verteilt halten und so die Stabilität der erzeugten wässrigen Dispersionen der Dispersionspolymerisate gewährleisten. Als solche kommen sowohl die zur Durchführung von radikalischen wässrigen Emulsionspolymerisationen üblicherweise eingesetzten Schutzkolloide als auch Emulgatoren in Betracht. The free-radically initiated aqueous emulsion polymerization for preparing the dispersion polymers is generally in the presence of 0.1 to 5 wt .-%, preferably 0.1 to 4 wt .-% and in particular 0.1 to 3 wt .-%, respectively to the total monomer amount, a radical polymerization initiator (radical initiator) performed. Suitable radical initiators are all those which are capable of initiating a free-radical aqueous emulsion polymerization. In principle, these can be both peroxides and azo compounds. Of course, redox initiator systems come into consideration. In principle, inorganic peroxides, such as hydrogen peroxide or peroxodisulfates, such as the mono- or di-alkali metal or ammonium salts of peroxodisulfuric acid, such as, for example, their mono- and di-sodium, potassium or ammonium salts or organic peroxides, such as alkyl hydroperoxides, can be used as peroxides For example, tert-butyl, p-menthyl or Cumylhydro- peroxide, and dialkyl or Diarylperoxide, such as di-tert-butyl or di-cumyl peroxide are used. As an azo compound substantially 2,2'-azobis (isobutyronitrile), 2,2'-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile), and 2,2'-azobis (amidinopropyl) dihydrochloride (AIBA, corresponding to V-50 from Wako Chemicals) Use. Of course, so-called redox initiator systems can also be used as free-radical initiators. Suitable oxidizing agents for redox initiator systems are essentially the abovementioned peroxides. Suitable reducing agents may be sulfur compounds having a low oxidation state, such as alkali metal sulfites, for example potassium and / or sodium sulfite, alkali hydrogen sulfites, for example potassium and / or sodium hydrogen sulfite, alkali metal metabisulfites, for example potassium and / or sodium metabisulfite, formaldehyde sulfoxylates, for example potassium and / or sodium formaldehyde sulphate. aliphatic sulfinic acids and alkali metal hydrogen sulfides, such (II) phosphate, diols, such as dihydroxymaleic acid, benzoin and / or ascorbic acid and reducing saccharides, such as sorbose, glucose, fructose and / or dihydroxyacetone. In the preparation of the dispersion polymers by free-radically initiated aqueous emulsion polymerization, dispersants are usually used which keep both the monomer droplets and polymer particles dispersed in the aqueous phase and thus ensure the stability of the aqueous dispersions of the dispersion polymers produced. Suitable as such are both the protective colloids commonly used to carry out free-radical aqueous emulsion polymerizations and emulsifiers.
Geeignete Schutzkolloide sind beispielsweise Polyvinylalkohole, Cellulosederivate oder Vi- nylpyrrolidon enthaltende Copolymerisate. Eine ausführliche Beschreibung weiterer geeigneter Schutzkolloide findet sich in Houben-Weyl, Methoden der organischen Chemie, Band XIV/1 , Makromolekulare Stoffe, Seiten 41 1 bis 420, Georg-Thieme-Verlag, Stuttgart, 1961. Selbstverständlich können auch Gemische aus Emulgatoren und/oder Schutzkolloiden verwendet werden. Vorzugsweise werden als Dispergierhilfsmittel ausschließlich Emulgatoren eingesetzt, de- ren relative Molekulargewichte im Unterschied zu den Schutzkolloiden üblicherweise unter 1000 liegen. Sie können sowohl anionischer, kationischer oder nichtionischer Natur sein. Selbstverständlich müssen im Falle der Verwendung von Gemischen grenzflächenaktiver Substanzen die Einzelkomponenten miteinander verträglich sein, was im Zweifelsfall an Hand weniger Vorversuche überprüft werden kann. Im allgemeinen sind anionische Emulgatoren untereinander und mit nichtionischen Emulgatoren verträglich. Desgleichen gilt auch für kationische Emulgatoren, während anionische und kationische Emulgatoren meistens nicht miteinander verträglich sind. Gebräuchliche Emulgatoren sind z.B. ethoxilierte Mono-, Di- und Tri-Alkylphenole (EO-Grad: 3 bis 50, Alkylrest: C4 bis C12), ethoxilierte Fettalkohole (EO-Grad: 3 bis 50; Alkylrest: C8 bis C36) sowie Alkalimetall- und Ammoniumsalze von Alkylsulfaten (Alkylrest: C8 bis C12), von Schwefelsäurehalbestern ethoxylierter Alkanole (EO-Grad: 4 bis 30, Alkylrest: C12 bis C18) und ethoxilierter Alkylphenole (EO-Grad: 3 bis 50, Alkylrest: C4 bis C12), von Alkylsulfonsäuren (Alkylrest: C12 bis C18) und von Alkylarylsulfonsäuren (Alkylrest: C9 bis C18). Weitere geeignete Emulgatoren finden sich in Houben-Weyl, Methoden der organischen Chemie, Band XIV/1 , Makromolekulare Stoffe, Seiten 192 bis 208, Georg-Thieme-Verlag, Stuttgart, 1961. Suitable protective colloids are, for example, polyvinyl alcohols, cellulose derivatives or vinylpyrrolidone-containing copolymers. A detailed description of further suitable Protective colloids can be found in Houben-Weyl, Methods of Organic Chemistry, Volume XIV / 1, Macromolecular substances, pages 41 1 to 420, Georg Thieme Verlag, Stuttgart, 1961. Of course, mixtures of emulsifiers and / or protective colloids can be used. The dispersants used are preferably exclusively emulsifiers whose relative molecular weights, in contrast to the protective colloids, are usually below 1000. They may be anionic, cationic or nonionic in nature. Of course, in the case of the use of mixtures of surfactants, the individual components must be compatible with each other, which can be checked in case of doubt by hand on fewer preliminary tests. In general, anionic emulsifiers are compatible with each other and with nonionic emulsifiers. The same applies to cationic emulsifiers, while anionic and cationic emulsifiers are usually incompatible with each other. Common emulsifiers include ethoxylated mono-, di- and tri-alkylphenols (EO degree: 3 to 50, alkyl radical: C4 to C12), ethoxylated fatty alcohols (EO degree: 3 to 50, alkyl radical: C8 to C36) and alkali metal and ammonium salts of alkyl sulfates (alkyl radical: C8 to C12), of sulfuric monoesters of ethoxylated alkanols (EO degree: 4 to 30, alkyl radical: C12 to C18) and ethoxylated alkylphenols (EO degree: 3 to 50, alkyl radical: C4 to C12), of alkylsulfonic acids (alkyl group: C12 to C18) and of alkylarylsulfonic acids (alkyl group: C9 to C18). Further suitable emulsifiers can be found in Houben-Weyl, Methods of Organic Chemistry, Volume XIV / 1, Macromolecular substances, pages 192 to 208, Georg-Thieme-Verlag, Stuttgart, 1961.
Als grenzflächenaktive Substanzen haben sich ferner Verbindungen der allgemeinen Formel I As surface-active substances are also compounds of general formula I
Figure imgf000008_0001
worin R1 und R2 H-Atome oder C4- bis C24-Alkyl bedeuten und nicht gleichzeitig H-Atome sind, und M1 und M2 Alkalimetallionen und/oder Ammoniumionen sein können, als geeignet erwiesen. In der allgemeinen Formel (I) bedeuten R1 und R2 bevorzugt lineare oder verzweigte Alkylreste mit 6 bis 18 C-Atomen, insbesondere mit 6, 12 und 16 C-Atomen oder Wasserstoff, wobei R1 und R2 nicht beide gleichzeitig H-Atome sind. M1 und M2 sind bevorzugt Natrium, Kalium oder Ammonium, wobei Natrium besonders bevorzugt ist. Besonders vorteilhaft sind Verbindungen (I), in denen M1 und M2 Natrium, R1 ein verzweigter Alkylrest mit 12 C-Atomen und R2 ein H- Atom oder R1 ist. Häufig werden technische Gemische verwendet, die einen Anteil von 50 bis 90 Gew.-% des monoalkylierten Produktes aufweisen, wie beispielsweise Dowfax® 2A1 (Marke der Dow Chemical Company). Die Verbindungen (I) sind allgemein bekannt, z.B. aus US-A 4269749, und im Handel erhältlich.
Figure imgf000008_0001
wherein R 1 and R 2 hydrogen atoms or C 4 - to C2 to 4 alkyl and simultaneously hydrogen atoms are not, and M 1 and M 2 alkali metal ions and / or ammonium ions have been found to be suitable. In the general formula (I), R 1 and R 2 are preferably linear or branched alkyl radicals having 6 to 18 C atoms, in particular having 6, 12 and 16 C atoms or hydrogen, where R 1 and R 2 are not both simultaneously H and Atoms are. M 1 and M 2 are preferably sodium, potassium or ammonium, with sodium being particularly preferred. Particularly advantageous compounds (I) are those in which M 1 and M 2 are sodium, R 1 is a branched alkyl radical having 12 C atoms and R 2 is an H atom or R 1 . Frequently, technical mixtures are used which have a proportion of 50 to 90 wt .-% of the monoalkylated product, such as Dowfax ® 2A1 (trademark of the Dow Chemical Company). The compounds (I) are well known, for example from US-A 4269749, and commercially available.
Vorteilhaft werden bei der Herstellung der Dispersionspolymerisate durch radikalisch initiierten wässrigen Emulsionspolymerisation nichtionische und/oder anionische Dispergierhilfsmittel verwendet. Es können jedoch auch kationische Dispergierhilfsmittel eingesetzt werden. In der Regel beträgt die Menge an eingesetztem Dispergierhilfsmittel 0,1 bis 5 Gew.-%, bevorzugt 1 bis 3 Gew.-%, jeweils bezogen auf die Gesamtmonomerenmenge. Häufig ist es günstig, wenn eine Teil- oder die Gesamtmenge des Dispergierhilfsmittels dem wässrigen Reaktions- medium vor der Initiierung der radikalischen Polymerisation zugeführt wird. Darüber hinaus kann eine Teil- oder die Gesamtmenge des Dispergierhilfsmittels dem wässrigen Reaktionsmedium vorteilhaft auch gemeinsam mit den Monomeren, insbesondere in Form einer wässrigen Monomerenemulsion während der Polymerisation zugeführt werden. Radikalkettenübertragende Verbindungen werden üblicherweise eingesetzt, um das Molekulargewicht der durch eine radikalisch initiierte wässrige Emulsionspolymerisation zugänglichen Dispersionspolymerisate zu reduzieren bzw. zu kontrollieren. Dabei kommen im Wesentlichen aliphatische und/oder araliphatische Halogenverbindungen, wie beispielsweise n-Butylchlorid, n-Butylbromid, n-Butyljodid, Methylenchlorid, Ethylendichlorid, Chloroform, Bromoform, Brom- trichlormethan, Dibromdichlormethan, Tetrachlorkohlenstoff, Tetrabromkohlenstoff, Benzylchlo- rid, Benzylbromid, organische Thioverbindungen, wie primäre, sekundäre oder tertiäre aliphatische Thiole, wie beispielsweise Ethanthiol, n-Propanthiol, 2-Propanthiol, n-Butanthiol, 2- Butanthiol, 2-Methyl-2-propanthiol, n-Pentanthiol, 2-Pentanthiol, 3-Pentanthiol, 2-Methyl-2- butanthiol, 3-Methyl-2-butanthiol, n-Hexanthiol, 2-Hexanthiol, 3-Hexanthiol, 2-Methyl-2- pentanthiol, 3-Methyl-2-pentanthiol, 4-Methyl-2-pentanthiol, 2-Methyl-3-pentanthiol, 3-Methyl-3- pentanthiol, 2-Ethylbutanthiol, 2-Ethyl-2-butanthiol, n-Heptanthiol und seine isomeren Verbindungen, n-Octanthiol und seine isomeren Verbindungen, n-Nonanthiol und seine isomeren Verbindungen, n-Decanthiol und seine isomeren Verbindungen, n-Undecanthiol und seine isomeren Verbindungen, n-Dodecanthiol und seine isomeren Verbindungen, n-Tridecanthiol und sei- ne isomeren Verbindungen, substituierte Thiole, wie beispielsweise 2-Hydroxyethanthiol, aromatische Thiole, wie Benzolthiol, ortho-, meta-, oder para-Methylbenzolthiol, sowie alle weiteren im Polymerhandbook 3rd edition, 1989, J. Brandrup und E.H. Immergut, John Wiley & Sons, Abschnitt II, Seiten 133 bis 141 , beschriebenen Schwefelverbindungen, aber auch aliphatische und/oder aromatische Aldehyde, wie Acetaldeyhd, Propionaldehyd und/oder Benzaldehyd, un- gesättigte Fettsäuren, wie Ölsäure, Diene mit nicht konjugierten Doppelbindungen, wie Divinyl- methan oder Vinylcyclohexan oder Kohlenwasserstoffe mit leicht abstrahierbaren Wasserstoffatomen, wie beispielsweise Toluol, zum Einsatz. Es ist aber auch möglich, Gemische sich nicht störender vorgenannter radikalkettenübertragender Verbindungen einzusetzen. Die bei der Herstellung der Dispersionspolymerisate durch radikalisch initiierten wässrigen Emulsionspolymerisation optional eingesetzte Gesamtmenge der radikalkettenübertragenden Verbindungen, beträgt in der Regel < 5 Gew.-%, oft < 3 Gew.-% und häufig < 1 Gew.-%, jeweils bezogen auf die Gesamtmonomerenmenge. Neben der saatfreien Herstellungsweise kann zur Einstellung der Polymerisatteilchengröße die Emulsionspolymerisation zur Herstellung der Dispersionspolymerisate nach dem Saatlatex- Verfahren oder in Gegenwart eines in situ hergestellten Saatlatex erfolgen. Verfahren hierzu sind dem Fachmann bekannt und können dem Stand der Technik entnommen werden (siehe beispielsweise EP-B 40 419, EP-A 567 812, EP-A 614 922 sowie 'Encyclopedia of Polymer Science and Technology', Vol. 5, Seite 847, John Wiley & Sons Inc., New York, 1966). So empfiehlt der Stand der Technik, beim semikontinuierlichen Zulaufverfahren eine definierte feinteilige Saat-Polymerisatdispersion im Polymerisationsgefäß vorzulegen und dann die Monomeren in Gegenwart des Saatlatices zu polymerisieren. Hierbei wirken die Saat-Polymerisatteilchen als 'Polymerisationskeime' und entkoppeln die Polymersatteilchenbildung und das Polymerisatteilchenwachstum. Während der Emulsionspolymerisation kann weitere Saatlatex direkt in den Polymerisationsreaktor zugegeben werden. Hierdurch werden breite Größenverteilungen der Polymerisatteilchen erreicht, die insbesondere bei Polymerisatdispersionen mit hohem Feststoffgehalt oftmals erwünscht sind (vgl. hierzu beispielsweise DE-A 4213965). Anstelle der Zu- gäbe eines definierten Saatlatices kann dieser auch in situ erzeugt werden. Hierzu wird beispielsweise eine Teilmenge der zur Polymerisation eingesetzten Monomeren und des Radikalinitiators zusammen mit einer Teil- oder der Gesamtmenge des Emulgators vorgelegt und auf Reaktionstemperatur erwärmt, wobei eine relativ feinteilige Polymersaat entsteht. Anschließend wird im gleichen Polymerisationsgefäß die eigentliche Polymerisation nach dem Zulaufverfah- ren durchgeführt (siehe auch DE-A 4213965). Advantageously, nonionic and / or anionic dispersing aids are used in the preparation of the dispersion polymers by free-radically initiated aqueous emulsion polymerization. However, it is also possible to use cationic dispersing aids. In general, the amount of dispersant used is 0.1 to 5 wt .-%, preferably 1 to 3 wt .-%, each based on the total monomer. It is often favorable if a partial or total amount of the dispersing assistant is fed to the aqueous reaction medium before the initiation of the free-radical polymerization. In addition, a partial or total amount of the dispersing assistant may advantageously also be added to the aqueous reaction medium together with the monomers, in particular in the form of an aqueous monomer emulsion during the polymerization. Radical chain-transferring compounds are commonly used to reduce or control the molecular weight of the dispersion polymers obtainable by free-radically initiated aqueous emulsion polymerization. These are essentially aliphatic and / or araliphatic halogen compounds, such as, for example, n-butyl chloride, n-butyl bromide, n-butyl iodide, methylene chloride, ethylene dichloride, chloroform, bromoform, bromodichloromethane, dibromodichloromethane, carbon tetrachloride, carbon tetrabromide, benzyl chloride, benzyl bromide, organic compounds Thio compounds, such as primary, secondary or tertiary aliphatic thiols, such as ethanethiol, n-propanethiol, 2-propanethiol, n-butanethiol, 2-butanethiol, 2-methyl-2-propanethiol, n-pentanethiol, 2-pentanethiol, 3-pentanethiol , 2-methyl-2-butanethiol, 3-methyl-2-butanethiol, n-hexanethiol, 2-hexanethiol, 3-hexanethiol, 2-methyl-2-pentanethiol, 3-methyl-2-pentanethiol, 4-methyl-2 pentanethiol, 2-methyl-3-pentanethiol, 3-methyl-3-pentanethiol, 2-ethylbutanethiol, 2-ethyl-2-butanethiol, n-heptanethiol and its isomeric compounds, n-octanethiol and its isomeric compounds, n-nonanethiol and its isomeric compounds, n-decanethiol and its isomers Compounds, n-undecanethiol and its isomeric compounds, n-dodecanethiol and its isomeric compounds, n-Tridecanthiol and its isomeric compounds, substituted thiols, such as 2-hydroxyethanethiol, aromatic thiols, such as benzenethiol, ortho-, meta-, or para-methylbenzenethiol, as well as all other sulfur compounds described in the Polymer Handbook 3rd edition, 1989, J. Brandrup and EH Immergut, John Wiley & Sons, Section II, pages 133 to 141, but also aliphatic and / or aromatic aldehydes, such as acetaldehyde, propionaldehyde and / or benzaldehyde, unsaturated fatty acids, such as oleic acid, dienes with nonconjugated double bonds, such as divinylmethane or vinylcyclohexane, or hydrocarbons with readily abstractable hydrogen atoms, such as, for example, toluene. However, it is also possible to use mixtures of non-interfering radical-chain-transferring compounds mentioned above. The total amount of radical chain transferring compounds optionally used in the preparation of the dispersion polymers by free-radically initiated aqueous emulsion polymerization is generally <5% by weight, often <3% by weight and frequently <1% by weight, based in each case on the total monomer amount , In addition to the seed-free production method, the emulsion polymerization for the preparation of the dispersion polymers can be carried out by the seed latex method or in the presence of a seed latex prepared in situ to adjust the polymer particle size. Methods for this purpose are known to the person skilled in the art and can be taken from the prior art (see, for example, EP-B 40 419, EP-A 567 812, EP-A 614 922 and 'Encyclopedia of Polymer Science and Technology ', Vol. 5, page 847, John Wiley & Sons Inc., New York, 1966). Thus, the state of the art recommends to introduce a defined finely divided seed polymer dispersion in the polymerization vessel in the semicontinuous feed process and then to polymerize the monomers in the presence of the seed latex. Here, the seed polymer particles act as 'polymerization seeds' and decouple the polymerate particle formation and the polymer particle growth. During the emulsion polymerization, additional seed latex may be added directly into the polymerization reactor. As a result, broad size distributions of the polymer particles are achieved, which are often desirable, in particular in the case of polymer dispersions with a high solids content (cf., for example, DE-A 4213965). Instead of adding a defined seed latice, it can also be generated in situ. For this purpose, for example, a partial amount of the monomers used for the polymerization and of the free-radical initiator together with a partial or total amount of the emulsifier are initially charged and heated to reaction temperature, resulting in a relatively finely divided polymer seed. Subsequently, the actual polymerization is carried out by the feed process in the same polymerization vessel (see also DE-A 4213965).
Vorteilhaft erfolgt Herstellung der Dispersionspolymerisate durch radikalisch initiierten wässri- gen Emulsionspolymerisation bei einer Reaktionstemperatur im Bereich von 0 bis 170 °C, wobei jedoch Temperaturen von 70 bis 120 °C und insbesondere 80 bis 100 °C besonders bevorzugt sind. Die radikalische wässrige Emulsionspolymerisation kann bei einem Druck kleiner, gleich oder größer 1 atm (absolut) durchgeführt werden. Vorzugsweise werden leichtflüchtige Monomere wie Ethylen, Butadien oder Vinylchlorid unter erhöhtem Druck polymerisiert. Dabei kann der Druck 1 ,2, 1 ,5, 2, 5, 10, 15 bar (Überdruck) oder noch höhere Werte einnehmen. Werden Emulsionspolymerisationen im Unterdruck durchgeführt, werden Drücke von 950 mbar, häufig von 900 mbar und oft 850 mbar (absolut) eingestellt. Vorteilhaft wird die radikalische wässrige Emulsionspolymerisation bei 1 atm (= Atmosphärendruck) unter Inertgasatmosphäre, wie beispielsweise unter Stickstoff oder Argon durchgeführt. Advantageously, the dispersion polymers are prepared by free-radically initiated aqueous emulsion polymerization at a reaction temperature in the range from 0 to 170.degree. C., although temperatures of from 70 to 120.degree. C. and in particular from 80 to 100.degree. C. are particularly preferred. The radical aqueous emulsion polymerization can be carried out at a pressure less than or equal to 1 atm (absolute). Preferably, volatile monomers such as ethylene, butadiene or vinyl chloride are polymerized under elevated pressure. The pressure may be 1, 2, 1, 5, 2, 5, 10, 15 bar (overpressure) or even higher values. If emulsion polymerizations are carried out under reduced pressure, pressures of 950 mbar, often 900 mbar and often 850 mbar (absolute) are set. The free-radical aqueous emulsion polymerization is advantageously carried out at 1 atm (= atmospheric pressure) under an inert gas atmosphere, for example under nitrogen or argon.
Bei der radikalisch initiierten wässrigen Emulsionspolymerisation kann das wässrige Reakti- onsmedium prinzipiell auch in untergeordneten Mengen (< 5 Gew.-%) wasserlösliche organische Lösungsmittel, wie beispielsweise Methanol, Ethanol, Isopropanol, Butanole, Pentanole, aber auch Aceton etc. umfassen. Bevorzugt erfolgt die radikalisch initiierte wässrige Emulsionspolymerisation jedoch in Abwesenheit solcher Lösungsmittel durchgeführt. Die erfindungsgemäß eingesetzten Dispersionspolymerisate weisen generell eine Glasübergangstemperatur Tg < 0 °C auf. In der Regel liegt die Glasübergangstemperatur im Bereich von ä -60 und -i 0 °C, vorteilhaft im Bereich von > -40 und < -10 °C und insbesondere vorteilhaft im Bereich von > -35 und < -15 °C. Unter Glasübergangstemperatur Tg wird im Rahmen dieser Schrift die midpoint temperature nach ASTM D 3418-12 verstanden, ermittelt durch Differentialthermoanalyse (DSC; Aufheizrate: 20 K/min) [vgl. auch Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Seite 169, Verlag Chemie, Weinheim, 1992 und Zosel in Farbe und Lack, 82, Seiten 125 bis 134, 1976]. Von Bedeutung ist ferner, dass nach Fox (T.G. Fox, Bull. Am. Phys. Soc. 1956 [Ser. II] 1 , Seite 123 und gemäß Ullmann's Encyclopädie der technischen Chemie, Bd. 19, Seite 18, 4. Auflage, Verlag Chemie, Weinheim, 1980) die Glasübergangstemperatur von höchstens schwach vernetzten Mischpolymerisaten in guter Näherung nach folgender Gleichung abgeschätzt werden kann In the case of the free-radically initiated aqueous emulsion polymerization, the aqueous reaction medium may in principle also comprise minor amounts (<5% by weight) of water-soluble organic solvents, such as, for example, methanol, ethanol, isopropanol, butanols, pentanols, but also acetone. However, the free-radically initiated aqueous emulsion polymerization is preferably carried out in the absence of such solvents. The dispersion polymers used according to the invention generally have a glass transition temperature Tg <0 ° C. In general, the glass transition temperature in the range of -60 and -i 0 ° C, preferably in the range of> -40 and <-10 ° C and particularly advantageously in the range of> -35 and <-15 ° C. For the purposes of this document, glass transition temperature Tg is understood to mean the midpoint temperature according to ASTM D 3418-12, determined by differential thermal analysis (DSC, heating rate: 20 K / min) [cf. also Ullmann 's Encyclopedia of Industrial Chemistry, page 169, Verlag Chemie, Weinheim, 1992 and Zosel in paint and varnish, 82, pages 125 to 134, 1976]. It is also important that, according to Fox (TG Fox, Bull. Am. Phys Soc. 1956 [Ser II] 1, page 123 and according to Ullmann 's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Vol. 19, page 18, 4th edition , Verlag Chemie, Weinheim, 1980), the glass transition temperature of at most weakly crosslinked copolymers can be estimated to a good approximation according to the following equation
1/Tg = xi/Tgi + x2/Tg2 + .... xn/Tgn, wobei χι , X2, .... xn die Massenbrüche der Monomeren 1 , 2, .... n und Tg-ι , Tg2, .... Tgn die Glasübergangstemperaturen der jeweils nur aus einem der Monomeren 1 , 2, .... n aufgebauten Ho- mopolymerisaten in Grad Kelvin bedeuten. Die Glasübergangstemperaturen dieser Homopoly- merisate der meisten ethylenisch ungesättigten Monomere sind bekannt (bzw. können in einfacher an sich bekannter Weise experimentell ermittelt werden) und beispielsweise in J. Brand- rup, E.H. Immergut, Polymer Handbook I st Ed. J. Wiley, New York, 1966, 2nd Ed. J. Wiley, New York, 1975 und 3rd Ed. J. Wiley, New York, 1989, sowie in Ullmann's Cncyclopedia of Industrial Chemistry, Seite 169, Verlag Chemie, Weinheim, 1992, aufgeführt. 1 / Tg = xi / Tgi + x 2 / Tg 2 + .... x n / Tg n where χι, X2, .... x n are the mass fractions of the monomers 1, 2, .... n and Tg 1, 2,... Tg n denote the glass transition temperatures of the homopolymers in each case composed of only one of the monomers 1, 2,... n in degrees Kelvin. The glass transition temperatures of these homopolymers of most ethylenically unsaturated monomers are known (or can be determined experimentally in a simple manner known per se) and, for example, in J. Brandrup, EH Immergut, Polymer Handbook I st Ed. J. Wiley, New York, 1966, 2nd ed. J. Wiley, New York, 1975 and 3rd Ed. J. Wiley, New York, 1989, and in Ullmann 's Cncyclopedia of Industrial Chemistry, page 169, Verlag Chemie, Weinheim, 1992.
Die durch Emulsionspolymerisation zugänglichen wässrigen Dispersionspolymerisate in Form ihrer wässrigen Dispersionen weisen üblicherweise einen Polymerisatfeststoffgehalt von > 10 und < 70 Gew.-%, häufig > 20 und < 65 Gew.-% und oft > 25 und < 60 Gew.-%, jeweils bezogen auf die wässrige Polymerisatdispersion, auf. The aqueous dispersion polymers obtainable by emulsion polymerization in the form of their aqueous dispersions usually have a polymer solids content of> 10 and <70 wt .-%, often> 20 and <65 wt .-% and often> 25 and <60 wt .-%, each based to the aqueous polymer dispersion, on.
Mit besonderem Vorteil liegen die Dispersionspolymerisate in Form von Teilchen mit einem mittleren Teilchendurchmesser > 10 und ^ 1000 nm, vorteilhaft > 30 und ^ 600 nm und besonders vorteilhaft > 50 bis ^ 400 nm, bestimmt nach der Methode der quasielastische Lichtstreuung (ISO-Norm 13 321 ; cumulant z-average), vor. With particular advantage, the dispersion polymers in the form of particles having a mean particle diameter> 10 and ^ 1000 nm, preferably> 30 and ^ 600 nm and more preferably> 50 to ^ 400 nm, determined by the method of quasi-elastic light scattering (ISO standard 13th 321; cumulant z-average), before.
Selbstverständlich lassen sich wässrige Dispersionen des Dispersionspolymerisats prinzipiell auch in Form sogenannter sekundärer Polymerisatdispersionen herstellen (zur prinzipiellen Herstellung von sekundären Polymerisatdispersionensiehe beispielsweise Eckersley et al., Am. Chem. Soc, Div. Polymer Chemistry, 1977, 38(2), Seiten 630, 631 , US-A 3360599, US-A 3238173, US-A 3726824, US-A 3734686 oder US-A 6207756). Die Herstellung der sekundären wässrigen Dispersionen erfolgt dabei in der Regel dergestalt, dass die nach der Methode der Substanz- oder Lösungspolymerisation hergestellten Dispersionspolymerisate in einem geeigneten organischen Lösemittel aufgelöst und unter Ausbildung von wässrigen Polyme- ren/Lösemittel-(Mini)emulsionen in ein wässriges Medium dispergiert werden. Anschließende Lösemittelabtrennung liefert die entsprechenden wässrigen Dispersionen des Dispersionspolymerisats. Dementsprechend erfolgt das erfindungsgemäße Verfahren vorteilhaft mit wässrigen Polymerisatdispersionen, deren Dispersionspolymerisate einen mittleren Teilchendurchmesser > 10 und < 1000 nm, vorteilhaft > 30 und ^ 600 nm und besonders vorteilhaft > 50 bis ^ 400 nm aufweisen. Mit besonderem Vorteil weisen die wässrigen Polymerisatdispersionen eine bimodale Teil- chengrößenverteilung auf, deren erstes Maximum im Bereich > 200 und ^ 400 nm und deren zweites Maximum im Bereich > 800 und ^ 1000 nm liegt. Of course, aqueous dispersions of the dispersion polymer can in principle also be prepared in the form of so-called secondary polymer dispersions (for example, Eckersley et al., Am Chem, Soc., Div , US-A 3360599, US-A 3238173, US-A 3726824, US-A 3734686 or US-A 6207756). The secondary aqueous dispersions are generally prepared by dissolving the dispersion polymers prepared by the method of bulk or solution polymerization in a suitable organic solvent and forming aqueous polymer / solvent (mini) emulsions in an aqueous medium be dispersed. Subsequent solvent removal provides the corresponding aqueous dispersions of the dispersion polymer. Accordingly, the process according to the invention is advantageously carried out using aqueous polymer dispersions whose dispersion polymers have an average particle diameter> 10 and <1000 nm, advantageously> 30 and> 600 nm and particularly advantageously> 50 to> 400 nm. With particular advantage, the aqueous polymer dispersions have a bimodal part The first maximum in the range> 200 and ^ 400 nm and the second maximum in the range> 800 and ^ 1000 nm.
Mit besonderem Vorteil wird im erfindungsgemäßen Verfahren eine wässrige Polymerisatd persion eingesetzt, deren Polymerisat aus With particular advantage in the process according to the invention an aqueous Polymerisatd persion is used, the polymer of
> 60,0 und < 95,0 Gew. % n-Butylacrylat > 60.0 and <95.0% by weight of n-butyl acrylate
> 2,0 und < 30,0 Gew. % Methylmethacrylat  > 2.0 and <30.0% by weight of methyl methacrylate
> 0,1 und < 5,0 Gew. % Acrylsäure und/oder Methacrylsäure  > 0.1 and <5.0% by weight of acrylic acid and / or methacrylic acid
> 0,1 und < 5,0 Gew. % Styrol > 0.1 and <5.0% by weight of styrene
> 0,1 und < 5,0 Gew. % Hydroxyethyl- und/oder Hydroxypropylacrylat bzw. -methacrylat > 0.1 and <5.0% by weight of hydroxyethyl and / or hydroxypropyl acrylate or methacrylate
> 0,1 und < 5,0 Gew. % Ethylacrylat, wobei sich die Gesamtmenge auf 100 Gew.-% addiert, in einpolymerisierter Form aufgebaut ist. > 0.1 and <5.0 wt.% Of ethyl acrylate, wherein the total amount added to 100 wt .-%, is built up in polymerized form.
Ein weiterer wesentlicher Bestandteil der wässrige Dispersion PG ist eine wässrige Graphen- Dispersion. Another essential constituent of the aqueous dispersion PG is an aqueous graphene dispersion.
Unter Graphen wird technisch eine Monoschicht aus Kohlenstoffatomen verstanden, welche in einer zweidimensionalen Honigwabenstruktur (hexagonale Ringstruktur) vorliegen. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist der Begriff„Graphen" jedoch nicht ausschließlich auf die aus einer Monoschicht bestehenden Kohlenstoff-Honigwabenstruktur beschränkt, sondern umfasst auch, wie in einer Vielzahl von Publikationen und wie von vielen Graphen-Herstellern für ihr Produkt angegeben, ein Kohlenstoffmaterial, welches aus einer Mischung aus entsprechenden Kohlenstoffmonoschichten, geschichteten Agglomeraten aus zwei übereinander liegenden Kohlenstoffmonoschichten (Zweischichtenprodukt), und geschichteten Agglomeraten aus drei bis zehn und manchmal sogar bis zu zwanzig Kohlenstoffmonoschichten („few layer graphene") besteht. Das Verhältnis aus separaten Kohlenstoffmonoschichten und Agglomeraten aus zwei- oder mehreren Kohlenstoffmonoschichten ist stark abhängig vom Herstellprozess bzw. dem Anbieter. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist das„Graphen" genannte Material dadurch charakterisiert, dass es vorzugsweise keinen Graphit-Reflex im Röntgenbeugungsdiagramm aufweist. Das Vorliegen von graphitischen Anteilen wird durch einen Peak bei einem Beugungswinkel 2Theta im Bereich 25 bis 30° (exakter Wert: 26,3°; mit Cu Κα-Strahlung; Wellenlänge 0,154 nm) charakterisiert. Häufig wird jedoch ein breiter Reflex gemessen, da die Kohlen- stoffmonolagen im Graphen unterschiedliche Schichtabstände aufweisen. Das Vorhandensein eines Reflexes in diesem Bereich weist auf eine unvollständige Exfolierung hin und die Intensität dieses Reflexes ermöglicht das Maß der Exfoliation, d.h. das Maß der Aufblätterung bzw. das Maß des Vorliegens an Kohlenstoffmonoschichten zu bestimmen. „Graphen" im Sinne der vorliegenden Erfindung ist ebenfalls durch eine niedrige Schüttdichte charakterisiert, welche im Bereich < 0,2 g/cm3, beispielsweise im Bereich > 0,001 und ^ 0,2 g/cm3 oder > 0,003 und ^ 0,2 g/cm3, vorteilhaft im Bereich < 0,15 g/cm3, beispielsweise im Bereich > 0,001 und -i 0,15 g/cm3 oder > 0,003 und ^ 0,15 g/cm3, besonders vorteilhaft im Bereich -i 0,1 g/cm3, beispielsweise im Bereich > 0,001 und ^ 0,1 g/cm3 oder > 0,003 und ^ 0,1 g/cm3, mir besonderem Vorteil im Bereich < 0,05 g/cm3, beispielsweise im Bereich > 0,001 und ^ 0,05 g/cm3 oder > 0,003 und ^ 0,05 g/cm3, und mit insbesonderem Vorteil im Bereich < 0,01 g/cm3, beispielsweise im Bereich > 0,001 und ^ 0,01 g/cm3 oder > 0,003 und ^ 0,01 g/cm3, liegt. Graphene is technically understood to mean a monolayer of carbon atoms which are present in a two-dimensional honeycomb structure (hexagonal ring structure). However, in the context of the present invention, the term "graphene" is not limited to the mono-layered carbon honeycomb structure, but includes, as in a variety of publications and as indicated by many graphene manufacturers for their product, a carbon material. which consists of a mixture of corresponding carbon monolayers, layered agglomerates of two superimposed carbon monolayers (bilayer product), and layered agglomerates of three to ten and sometimes even up to twenty carbon monolayers ("few layer graphene"). The ratio of separate carbon monolayers and agglomerates of two or more carbon monolayers is highly dependent on the manufacturing process or vendor. In the context of the present invention, the material called "graphene" is characterized in that it preferably has no graphite reflection in the X-ray diffraction pattern The presence of graphitic portions is indicated by a peak at a diffraction angle 2Theta in the range 25 to 30 ° (exact value: 26 However, a broad reflection is often measured because the carbon monolayers in the graphene have different slice distances, and the presence of a reflex in this range indicates incomplete exfoliation The intensity of this reflection makes it possible to determine the degree of exfoliation, ie the degree of exfoliation or the degree of presence of carbon monolayers. "Graphene" within the meaning of the present invention is also characterized by a low bulk density which is in the range <0.2 g / cm 3 , for example in the range> 0.001 and ^ 0.2 g / cm 3 or> 0.0 03 and ^ 0.2 g / cm 3 , advantageously in the range <0.15 g / cm 3 , for example in the range> 0.001 and -i 0.15 g / cm 3 or> 0.003 and ^ 0.15 g / cm 3 , particularly advantageous in the range -i 0.1 g / cm 3 , for example in the range> 0.001 and 0.1 g / cm 3 or> 0.003 and 0.1 g / cm 3 , I particularly advantageous in the range <0, 05 g / cm 3 , for example in the range> 0.001 and ^ 0.05 g / cm 3 or> 0.003 and ^ 0.05 g / cm 3 , and with particular advantage in the range <0.01 g / cm 3 , for example in the range> 0.001 and ^ 0.01 g / cm 3 or> 0.003 and ^ 0.01 g / cm 3 , lies.
„Graphen" im Sinne der vorliegenden Erfindung ist weiterhin durch eine sehr hohe BET- Oberfläche (Brunauer-Emmett-Teller-Oberfläche) charakterisiert, welche im Bereich > 200 m2/g, beispielsweise im Bereich > 200 und < 2600 m2/g oder > 200 und < 2000 m2/g oder > 200 und < 1500 m2/g oder > 200 und ^ 700 m2/g und vorteilhaft im Bereich > 300 m2/g, beispielsweise im Bereich > 300 und < 2600 m2/g oder > 300 und < 2000 m2/g oder > 300 und < 1500 m2/g oder > 300 und < 700 m2/g, liegt. "Graphene" in the context of the present invention is further characterized by a very high BET surface area (Brunauer-Emmett-Teller surface) which is in the range> 200 m 2 / g, for example in the range> 200 and <2600 m 2 / g or> 200 and <2000 m 2 / g or> 200 and <1500 m 2 / g or> 200 and ^ 700 m 2 / g and advantageously in the range> 300 m 2 / g, for example in the range> 300 and <2600 m 2 / g or> 300 and <2000 m 2 / g or> 300 and <1500 m 2 / g or> 300 and <700 m 2 / g.
„Graphen" im Sinne der vorliegenden Erfindung ist vorteilhaft durch ein hohes Verhältnis von Kohlenstoffatomen zu Sauerstoffatomen (C/O-Verhältnis) charakterisiert. Das C/O-Verhältnis spiegelt das Maß der Reduktionsreaktion ausgehend von Graphitoxid, dem gängigen Ausgangsprodukt bei der Herstellung von Graphen wider. Das C/O-Verhältnis beträgt mindestens ä 3, bevorzugt > 5, besonders bevorzugt > 50, insbesondere bevorzugt > 100 und mit besonderem Vorteil ä 500, jeweils bestimmt aus den atomaren Gehalten (in %) an Kohlenstoff und Sauerstoff mittels Röntgenphotoelektronenspektroskopie (X-ray Photoelectron Spectroskopy). "Graphene" in the meaning of the present invention is advantageously characterized by a high ratio of carbon atoms to oxygen atoms (C / O ratio) .The C / O ratio reflects the extent of the reduction reaction starting from graphite oxide, the common starting material in the preparation of graphene The C / O ratio is at least 3 3, preferably 5 5, particularly preferably 50 50, particularly preferably 100 100 and with particular advantage 500 500, in each case determined from the atomic contents (in%) of carbon and oxygen by means of x-ray photoelectron spectroscopy ( X-ray Photoelectron Spectroscopy).
Erfindungsgemäß einsetzbares Graphen und seine Herstellung ist beispielsweise in Macro- molecules 2010, 43, Seiten 6515 bis 6530, in WO 2009/126592, in J. Phys. Chem. B 2006, 1 10, Seiten 8535 bis 8539, in Chem. Mater. 2007, 19, Seiten 5396 bis 4404, in ACS Nano 2008, 2 (3), Seiten 463 bis 470, in Nano Letters 2010, 10 (12), Seiten 4863 bis 4868, sowie in der zitierten Literatur beschrieben. Die erfindungsgemäß eingesetzte Menge an Graphen liegt im Bereich von > 0,01 und ^ 10 Gew.-Teile, vorteilhaft > 0,1 und ^ 5 Gew.-Teile und insbesondere vorteilhaft > 0,5 und ^ 3 Gew.-Teile pro 100 Gewichtsteilen Dispersionspolymerisat. Graphene which can be used according to the invention and its preparation is described, for example, in Macromolecules 2010, 43, pages 6515 to 6530, in WO 2009/126592, in J. Phys. Chem. B 2006, 1 10, pages 8535 to 8539, in Chem. Mater. 2007, 19, pages 5396 to 4404, in ACS Nano 2008, 2 (3), pages 463 to 470, in Nano Letters 2010, 10 (12), pages 4863 to 4868, and in the cited literature. The amount of graphene used according to the invention is in the range of> 0.01 and 10 parts by weight, advantageously> 0.1 and 5 parts by weight and more preferably> 0.5 and 3 parts by weight per 100 Parts by weight of dispersion polymer.
Mit Vorteil erfolgt die Herstellung der wässrigen Dispersion PG dergestalt, dass eine wässrige Polymerisatdispersion mit der entsprechenden Menge einer wässrigen Graphen-Dispersion gemischt wird. Hierzu wird in einem Temperaturbereich > 10 und ^ 40 °C vorteilhaft die Gesamtmenge der wässrigen Polymerisatdispersion vorgelegt und die wässrige Graphen- Dispersion unter homogener Mischung langsam zudosiert. Dabei wird insbesondere darauf geachtet, dass die Komponenten der wässrigen Polymerisatdispersion (im Wesentlichen Dispersionspolymerisat und Dispergierhilfsmittel, wie Tenside oder Schutzkolloide) mit den Komponenten der wässrigen Graphen-Dispersion (im Wesentlichen Graphen und Dispergierhilfsmittel) miteinander kompatibel sind und keine störenden Reaktionen, wie insbesondere Koagulation, eingehen. Die Herstellung einer wässrigen Graphen-Dispersion ist dem Fachmann geläufig und erfolgt beispielsweise in situ durch Reduktion von Graphitoxid in einer wässrigen Graphitoxid- Dispersion, wie beispielsweise in Nature Nanotechnology 3, Seiten 101 bis 105 sowie der WO 2010/86176 oder der WO 201 1/144321 offenbart. Selbstverständlich ist es auch möglich, pul- verförmiges Graphen in einer wässrige Tensid- oder Schutzkolloid-Lösung unter Energieeintrag mittels Ultraschall zu dispergieren. Die so hergestellten und zur Herstellung der wässrigen Dispersionen PG eingesetzten Graphen-Dispersionen weisen in der Regel einen Gehalt an Graphen im Bereich > 0,001 und < 10,0 Gew.-%, vorteilhaft im Bereich > 0,01 und < 5,0 Gew.-% und insbesondere vorteilhaft im Bereich > 0,01 und ^ 1 ,0 Gew.-%, jeweils bezogen auf die wässrige Graphen-Dispersion auf. Advantageously, the preparation of the aqueous dispersion PG takes place in such a way that an aqueous polymer dispersion is mixed with the appropriate amount of an aqueous graphene dispersion. For this purpose, the total amount of the aqueous polymer dispersion is advantageously initially introduced in a temperature range> 10 ° C. and 40 ° C., and the aqueous graphene dispersion is slowly metered in under homogeneous mixing. Particular care is taken here that the components of the aqueous polymer dispersion (essentially dispersion polymer and dispersing aids, such as surfactants or protective colloids) are compatible with the components of the aqueous graphene dispersion (essentially graphene and dispersing aid) and no interfering reactions, in particular coagulation to enter. The preparation of an aqueous graphene dispersion is familiar to the person skilled in the art and takes place, for example, in situ by reduction of graphite oxide in an aqueous graphite oxide dispersion, as for example in Nature Nanotechnology 3, pages 101 to 105 and WO 2010/86176 or WO 201 1 / 144321. Of course, it is also possible to powdery graphene in an aqueous surfactant or protective colloid solution with energy input to disperse by means of ultrasound. The graphene dispersions thus prepared and used for the preparation of the aqueous dispersions PG generally have a content of graphene in the range> 0.001 and <10.0 wt .-%, advantageously in the range> 0.01 and <5.0 wt. -% and particularly advantageously in the range> 0.01 and ^ 1, 0 wt .-%, each based on the aqueous graphene dispersion.
Selbstverständlich kann die wässrige Dispersion PG im Rahmen der vorliegenden Erfindung je nach Anwendungszweck noch weitere, dem Fachmann in Art und Menge geläufige übliche Hilfsstoffe enthalten, wie beispielsweise, Pigmente, Füllstoffe, Tackifier, Farbstoffe, optische Aufheller, Retentionsmittel, Netzmittel, Filmbildehilfsmittel, Entschäumer, Konservierungsmittel, Schleimbekämpfungsmittel, Weichmacher, Antiblockmittel, Antistatika, Hydrophobierungsmittel etc. Of course, the aqueous dispersion PG in the context of the present invention, depending on the application still further, the person skilled in type and amount conventional adjuvants include, such as, pigments, fillers, tackifiers, dyes, optical brighteners, retention aids, wetting agents, film-forming aids, defoamers, Preservatives, slimicides, plasticizers, antiblocking agents, antistatic agents, water repellents, etc.
Bei der Verwendung der wässrigen Dispersion PG als Klebstoffformulierung, insbesondere als Haftklebstoffformulierung werden in der Regel noch zusätzlich klebrig machende Harze (sogenannte Tackifier) eingesetzt. Solche Tackifier sind z. B. aus Adhesive Age, Juli 1987, Seite 19- 23 oder Polym. Mater. Sei. Eng. 61 (1989), Seite 588-592 bekannt. Tackifier sind beispielsweise Naturharze, wie Kolophoniumharze und deren durch Disproportionierung oder Isomerisierung, Polymerisation, Dimerisation, Hydrierung entstehenden Derivate. Diese können in ihrer Salz- form (mit z. B. ein- oder mehrwertigen Gegenionen (Kationen) oder bevorzugt in ihrer verester- ten Form vorliegen. Alkohole, die zur Veresterung verwendet werden, können ein- oder mehrwertig sein. Beispiele sind Methanol, Ethandiol, Diethylenglykol, Triethylenglykol, 1 ,2,3- Propanthiol, Pentaerythrit. Des Weiteren finden auch Kohlenwasserstoffharze, z. B. Cumaron- Inden-Harze, Polyterpen-Harze, Kohlenwasserstoffharze auf Basis ungesättigter CH- Verbindungen, wie Butadien, Penten, Methylbuten, Isopren, Piperylen, Divinylmethan, Pentadi- en, Cyclopenten, Cyclopentadien, Cyclohexadien, Styrol, α-Methylstyrol, Vinyltoluol Verwendung. Als Tackifier werden zunehmend auch Polyacrylate, welche ein geringes Molgewicht aufweisen, verwendet. Vorzugsweise haben diese Polyacrylate ein gewichtsmittleres Molekulargewicht Mw unter 30 000. Die Polyacrylate bestehen bevorzugt zu mindestens 60, insbeson- dere mindestens 80 Gew.-% aus C1 -C8-Alkyl(meth)acrylaten. Bevorzugte Tackifier sind natürliche oder chemisch modifizierte Kolophoniumharze. Kolophoniumharze bestehen zum überwiegenden Teil aus Abietinsäure oder Abietinsäurederivaten. Die Tackifier können der wässrigen Dispersion PG, in einfacher Weise zugesetzt werden. Vorzugsweise liegen die Tackifier dabei selber in Form einer wässrigen Dispersion vor. Die Gewichtsmenge der Tackifier beträgt vor- zugsweise ä 5 und ^ 100 Gew.-Teile, besonders bevorzugt > 10 und ^ 50 Gew.-Teile, jeweils bezogen auf 100 Gew.-Teile Dispersionspolymerisat (fest/fest). When using the aqueous dispersion PG as an adhesive formulation, in particular as a pressure-sensitive adhesive formulation tackifying resins (so-called Tackifier) are usually used in addition. Such tackifiers are z. B. from Adhesive Age, July 1987, page 19-23 or Polym. Mater. Be. Closely. 61 (1989), pages 588-592. Tackifiers are, for example, natural resins, such as rosin resins and their derivatives formed by disproportionation or isomerization, polymerization, dimerization, hydrogenation. These may be present in their salt form (with, for example, mono- or polyvalent counterions (cations) or preferably in their esterified form.) Alcohols which are used for the esterification may be monohydric or polyhydric. Ethanediol, diethylene glycol, triethylene glycol, 1,3,3-propanethiol, pentaerythritol, etc. Furthermore, hydrocarbon resins, for example coumarone-indene resins, polyterpene resins, hydrocarbon resins based on unsaturated C-H compounds, such as butadiene, pentene, methylbutene, are also found , Isoprene, piperylene, divinylmethane, pentadiene, cyclopentene, cyclopentadiene, cyclohexadiene, styrene, α-methylstyrene, vinyltoluene are increasingly being used as tackifiers.Also, these polyacrylates have a weight-average molecular weight Mw below The polyacrylates preferably comprise at least 60, in particular at least 80% by weight of C 1 -C 8 -alkyl (meth) acrylates e Tackifiers are natural or chemically modified rosins. Rosin resins consist predominantly of abietic acid or abietic acid derivatives. The tackifiers can be added to the aqueous dispersion PG in a simple manner. The tackifiers are preferably themselves in the form of an aqueous dispersion. The amount by weight of the tackifiers is preferably 5 5 and 100 100 parts by weight, more preferably 10 10 and 50 50 parts by weight, in each case based on 100 parts by weight of dispersion polymer (solid / solid).
Demnach umfasst eine erfindungsgemäße Ausführungsform ein Verfahren, gemäß welchem eine wässrige Dispersion PG, welche zusätzlich noch Tackifier, Pigmente und/oder Füllstoffe enthält, zur Beschichtung eingesetzt wird. Accordingly, an embodiment of the invention comprises a method according to which an aqueous dispersion PG, which additionally contains tackifiers, pigments and / or fillers, is used for the coating.
Erfindungsgemäß wird die wässrige Dispersion PG zuerst auf die Oberfläche eines Substrates aufgebracht und danach bei einer Temperatur T, welche gleich oder größer ist als die Glasübergangstemperatur Tg des Dispersionspolymerisats, getrocknet wird. Erfindungsgemäß von Bedeutung ist, dass die Menge an wässriger Dispersion PG so gewählt wird, dass die auf das Substrat aufgebrachte Beschichtung nach der Trocknung eine Schichtdicke -i 2 mm, vorteilhaft > 0,01 und ^ 1 ,5 mm und insbesondere vorteilhaft > 0,05 und ^ 0,5 mm aufweist. Selbstverständlich ist es erfindungsgemäß möglich, dass auf ein Substrat nacheinan- der zwei oder mehrere gleiche oder unterschiedliche Beschichtungsschichten aufgebracht werden können. According to the invention, the aqueous dispersion PG is first applied to the surface of a substrate and then dried at a temperature T which is equal to or greater than the glass transition temperature Tg of the dispersion polymer. According to the invention, it is important that the amount of aqueous dispersion PG is chosen so that the coating applied to the substrate after drying has a layer thickness of -i 2 mm, advantageously> 0.01 and 1, 5 mm and particularly advantageously> 0, 05 and ^ has 0.5 mm. Of course, it is possible according to the invention that two or more identical or different coating layers can be applied to one substrate in succession.
Erfindungsgemäß können alle natürlichen oder synthetischen, organischen oder anorganischen Festkörper als Substrate eingesetzt werden, wobei jedoch solche Substrate bevorzugt einge- setzt werden, welche eine hydrophile Oberfläche aufweisen, wie beispielsweise Metall, Glas, Porzellan, Papier, Pappe, Kunststoffe, Beton oder Holz. According to the invention, it is possible to use all natural or synthetic, organic or inorganic solids as substrates, but preference is given to those substrates which have a hydrophilic surface, such as, for example, metal, glass, porcelain, paper, cardboard, plastics, concrete or wood.
Im Rahmen der vorliegenden Schrift weist ein Substrat dann eine hydrophile Oberfläche auf, wenn bei einer Temperatur von 20 °C und Atmosphärendruck (1 atm = 1 ,013 bar absolut) der Kontaktwinkel eines auf eine waagrechte ebene Oberfläche eines Substrates aufgebrachter Tropfen entionisierten Wassers, unmittelbar nach dessen Aufbringen, mit der Oberfläche des Substrates einen Kontaktwinkel < 90° ausbildet [Grenzflächenspannung des Substrates zur Umgebung ist größer als die Grenzflächenspannung des Wassers zur Umgebung]. In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sollen daher auch die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltenen beschichteten Substrate umfasst sein. In the context of the present document, a substrate has a hydrophilic surface when, at a temperature of 20 ° C. and atmospheric pressure (1 atm = 1, 013 bar absolute), the contact angle of a drop of deionized water applied to a horizontal flat surface of a substrate is instantaneous after its application, with the surface of the substrate forms a contact angle <90 ° [interfacial tension of the substrate to the environment is greater than the interfacial tension of the water to the environment]. In one embodiment of the present invention, therefore, the coated substrates obtained by the process according to the invention should also be included.
In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung soll auch die Verwendung einer wässrigen Dispersion PG, hergestellt aus a) einer wässrigen Polymerisatdispersion, deren Dispersionspolymerisat eine Glasübergangstemperatur Tg < 0 °C aufweist, und b) einer wässrigen Graphen-Dispersion wobei der Gewichtsanteil an Graphen > 0,01 und ^ 10 Gew.-Teile pro 100 Gewichtsteilen Dispersionspolymerisat (fest/fest) beträgt, zur Herstellung von Beschichtungsformulierungen umfasst sein. Erfindungsgemäß vorteilhaft erfolgt die Verwendung einer wässrigen Dispersion PG zur Herstellung von Klebstoffen, wobei Haftklebstoffe insbesondere bevorzugt sind. In a further embodiment of the present invention, the use of an aqueous dispersion PG, prepared from a) an aqueous polymer dispersion whose dispersion polymer has a glass transition temperature Tg <0 ° C, and b) an aqueous graphene dispersion wherein the weight fraction of graphene> 0 , 01 and 10 parts by weight per 100 parts by weight of dispersion polymer (solid / solid), for the preparation of coating formulations. According to the invention, the use of an aqueous dispersion PG for the production of adhesives is advantageous, with pressure-sensitive adhesives being particularly preferred.
Die Erfindung soll anhand nachfolgender nicht einschränkender Beispiele erläutert werden. Beispiele The invention will be illustrated by the following non-limiting examples. Examples
1 Herstellung der wässrigen Polymerisatdispersion P1 1 Preparation of the aqueous polymer dispersion P1
In einem 2 L-Glaskolben, ausgerüstet mit einem Rührer und 4 Dosiereinrichtungen wurden bei 20 bis 25 °C (Raumtemperatur) und unter Stickstoffatmosphäre 186,7 g entionisiertes Wasser sowie 0,7 g L(+)-Ascorbinsäure vorgelegt und unter Ruhren auf 92 °C aufgeheizt. Dann wurden 10,0 g einer 7 gew.-%igen wässrige Lösung von Natriumperoxodisulfat zugegeben und 2 Minuten gewartet. Zeitgleich beginnend wurden nun Zulauf 1 in Form einer wässrigen Emulsion und Zulauf 2 gestartet. Zulauf 1 wurde mit dem in Tabelle 2 angegeben Zulaufprofil und Zulauf 2 in kontinuierlichem und konstantem Mengenstrom innerhalb von 3,5 Stunden zudosiert. 186.7 g of deionized water and 0.7 g of L (+) - ascorbic acid were introduced into a 2 L glass flask equipped with a stirrer and 4 metering devices at 20 to 25 ° C. (room temperature) and under a nitrogen atmosphere and, while stirring, to 92 ° C. ° C heated. Then, 10.0 g of a 7% by weight aqueous solution of sodium peroxodisulfate was added and maintained for 2 minutes. Beginning at the same time were now feed 1 in the form of an aqueous emulsion and Feed 2 started. Feed 1 was metered in with the feed profile indicated in Table 2 and feed 2 in a continuous and constant stream within 3.5 hours.
Zulauf 1 : Feed 1:
377,0 g entionisiertes Wasser  377.0 g of deionized water
31 ,1 g einer 45 gew.-%igen wässrigen Lösung eines anionischen Tensids (Dowfax® 2 A1 )31, 1 g of a 45 wt .-% aqueous solution of an anionic surfactant (Dowfax ® 2 A1)
21 ,9 g einer 32 gew.-%igen wässrigen Lösung eines Natriumsalzes eines Fettalkoholpoly- glykolethersulfats (Disponil® FES 77 ein Produkt der BASF SE) 21, 9 g of a 32 wt .-% aqueous solution of a sodium salt of a fatty alcohol polyglycol glykolethersulfats (Disponil FES 77 ®, a product of BASF SE)
21 ,0 g Acrylsäure  21, 0 g of acrylic acid
1 12,0 g Methylmethacrylat  1 12.0 g of methyl methacrylate
27,3 g Hydroxypropylacrylat  27.3 g of hydroxypropyl acrylate
14,0 g Styrol  14.0 g of styrene
1 171 ,1 g n-Butylacrylat Zulauf 2:  1 171, 1 g of n-butyl acrylate feed 2:
90,0 g einer 7 gew.-%igen wässrige Lösung von Natriumperoxodisulfat  90.0 g of a 7 wt .-% aqueous solution of sodium peroxodisulfate
Tabelle 2: Zulaufprofil von Zulauf 1. Menge [in g] Zeit [in Minuten] Table 2: Feed profile of feed 1. Quantity [in g] Time [in minutes]
7,5 6  7.5 6
61 ,6 22  61, 6 22
123,4 22  123.4 22
186,8 22  186.8 22
1396,1 138  1396.1 138
Nach Beendigung der Zuläufe 1 und 2 wurden noch 54,6 g Ethylacrylat und 93,3 g entionisiertes Wasser zudosiert. Anschließend ließ man das Polymerisationsgemisch noch 15 Minuten bei 92 °C nachpolymerisieren. Danach wurde das Reaktionsgemisch auf 80 °C abgekühlt und 5,6 g einer 25 gew.-%igen wässrigen Ammoniaklösung zugegeben. Danach wurden zeitgleich beginnend 19,6 g einer 10 gew.-%igen wässrige Lösung von tert.-Butylhydroperoxid und 16,1 g einer 13,1 gew.-%igen wässrige Lösung von Acetonbisulfit [= 1 :1 -Additionsprodukt aus Aceton und Natriumbisulfit] über getrennte Leitungen kontinuierlich mit gleichbleibenden Mengenströmen innerhalb von 2 Stunden zudosiert. Anschließend wurden noch 37,3 g entionisiertes Wasser sowie 18,2 g einer 10 gew.-%igen wässrige Ammoniaklösung zugegeben. Danach wurde die erhaltenen wässrige Polymerisatdispersion auf Raumtemperatur abgekühlt und 7,7 g einer 7,5 gew.-%igen wässrige Lösung von Acticid® MBS 2550 sowie 1 ,9 g einer 1 ,5 gew.-%igen wässrige Lösung von Acticid® MV (beides biozide Produkte der Thor GmbH) zugegeben. Es wurde eine wässrige Polymerisatdispersion P1 mit einem Feststoffgehalt von 62 Gew.-%, mit einer Lichtdurchlässigkeit von 34 % und einer Glasübergangstemperatur Tg von -31 °C erhalten. After completion of feeds 1 and 2, 54.6 g of ethyl acrylate and 93.3 g of deionized water were added. The polymerization mixture was then postpolymerized for a further 15 minutes at 92.degree. Thereafter, the reaction mixture was cooled to 80 ° C and 5.6 g of a 25 wt .-% aqueous ammonia solution was added. Thereafter, at the same time starting 19.6 g of a 10 wt .-% aqueous solution of tert-butyl hydroperoxide and 16.1 g of a 13.1 wt .-% aqueous solution of acetone bisulfite [= 1: 1 addition product of acetone and Natriumbisulfit] metered via separate lines continuously with constant flow rates within 2 hours. Subsequently, 37.3 g of deionized water and 18.2 g of a 10 wt .-% aqueous ammonia solution were added. Thereafter, the resulting aqueous polymer dispersion was cooled to room temperature and 7.7 g of a 7.5 wt .-% aqueous solution of Acticid ® MBS 2550 and 1, 9 g of a 1, 5 wt .-% aqueous solution of Acticid ® MV (both biocidal products of Thor GmbH) added. An aqueous polymer dispersion P1 having a solids content of 62% by weight, having a light transmittance of 34% and a glass transition temperature Tg of -31 ° C., was obtained.
Die Feststoffgehalt wurde bestimmt, indem eine aliquote Menge (ca. 2 g) der wässrigen Poly- merisatdispersion bei 140 °C bis zur Gewichtskonstanz getrocknet wurde. Es wurden zwei separate Messungen durchgeführt. Der im Beispiel angegebene Wert stellt den Mittelwert der beiden Messergebnisse dar. Die Lichtdurchlässigkeit („LD-Wert") wurde nach Verdünnung der wässrigen Polymerisatdispersion auf 0,01 Gew-% bei 20 °C mit einem Spectrophotometer DR/2010 der Firma Hach (USA) bestimmt. Die Schichtdicke lag bei 2,5 cm. Die Glasübergangstemperatur des Dispersionspolymerisats wurde mit einem TA8000 series DSC820 Instrument from Mettler-Toledo Int. Inc. nach dem DSC-Verfahren (Differential Scan- ning Calorimetry, 20 K/min, midpoint-Messung, DIN 53765) bestimmt. The solids content was determined by drying an aliquot (about 2 g) of the aqueous polymer dispersion at 140 ° C. to constant weight. Two separate measurements were made. The value given in the example represents the mean value of the two measurement results. The light transmittance ("LD value") was determined after dilution of the aqueous polymer dispersion to 0.01% by weight at 20 ° C. using a spectrophotometer DR / 2010 from Hach (USA) The layer thickness was 2.5 cm The glass transition temperature of the dispersion polymer was determined using a TA8000 series DSC820 instrument from Mettler-Toledo International Inc. using the DSC method (Differential Scanning Calorimetry, 20 K / min, midpoint measurement, DIN 53765).
2 Herstellung der graphenhaltigen wässrigen Polymerisatdispersionen 2 Preparation of graphene-containing aqueous polymer dispersions
2.1 Herstellung der wässrigen Graphen-Dispersionen 2.1 Preparation of the aqueous graphene dispersions
Zur Herstellung der wässrigen Graphen-Dispersionen G1 bis G4 wurden die in Tabelle 3 angegebenen Mengen an entionisiertem Wasser, Naphthalinsulfonsäure-Natriumsalz (Tamol® NN9401 , Produkt der BASF SE) und Graphen (das pulverförmige Graphen wurde analog der Herstellvorschrift aus H. Kim, A.A. Abdala. C.W. Macosko; Macromolecules 2010, 43, Seiten 6515 bis 6530, insbesondere Seiten 6518 und 6519 hergestellt und die erhaltene wässrige Graphen-Dispersion gefriergetrocknet; das erhaltene Graphen wies eine BET von 476 m2/g und eine Schüttdichte von 0,0053 g/cm3 auf) in einem 100 ml Becherglas eingewogen und das Gra- phen mittels 10 minütiger Ultraschalleinstrahlung (unter Verwendung eines Ultraschallfingers UP 400 S H 7 der Firma Hielscher bei Raumtemperatur unter Kühlung dispergiert. To prepare the aqueous graphene dispersions G1 to G4, the amounts indicated in Table 3 of deionized water were naphthalenesulfonic acid sodium salt (Tamol ® NN9401, BASF SE product) and graph (the powdery graph was analogous to the preparation procedure of H. Kim, AA Abdala, CW Macosko, Macromolecules 2010, 43, pages 6515 to 6530, in particular pages 6518 and 6519 and the resulting aqueous graphene dispersion freeze-dried, the graph obtained had a BET of 476 m 2 / g and a bulk density of 0.0053 g / cm 3 ) in a 100 ml beaker, and the graphene is dispersed by means of ultrasound irradiation for 10 minutes (using an ultrasonic finger UP 400 SH 7 from Hielscher at room temperature with cooling.
Tabelle 3: Zusammensetzung der wässrigen Graphen-Dispersionen G1 bis G4 Table 3: Composition of the aqueous graphene dispersions G1 to G4
[Mengenangaben jeweils in g]  [Quantities in g each]
Graphen-Dispersion Wasser Naphthalinsulfonsäure-Natriumsalz Graphen Graphene dispersion water naphthalenesulfonic acid sodium salt graphene
G1 25,05 0,020 0,015  G1 25.05 0.020 0.015
G2 25,07 0,039 0,029  G2 25.07 0.039 0.029
G3 25,1 1 0,077 0,057  G3 25.1 1 0.077 0.057
G4 25,15 0,1 12 0,084 G4 25.15 0.1 12 0.084
2.2 Herstellung der graphenhaltigen wässrigen Polymerisatdispersionen 2.2 Preparation of graphene-containing aqueous polymer dispersions
Zur Herstellung der graphenhaltigen wässrigen Polymerisatdispersionen wurden die wässrigen Graphen-Dispersionen G1 bis G4 mit den in Tabelle 4 angegebenen Mengen an wässriger Po- lymerisatdisperison P1 versetzt und homogen gemischt, wobei die graphenhaltigen wässrigen Polymerisatdispersionen PG1 bis PG4 erhalten wurden. Die Gehalte an Graphen, bezogen auf 100 Gewichtsteile Dispersionspolymerisat, der graphenhaltigen wässrigen Polymerisatdisperi- sonen PG1 bis PG4 sind ebenfalls in Tabelle 4 aufgelistet. To prepare the graphene-containing aqueous polymer dispersions, the aqueous graphene dispersions G1 to G4 were admixed with the amounts of aqueous polymerispersible dispersion P1 given in Table 4 and mixed homogeneously to give the graphene-containing aqueous polymer dispersions PG1 to PG4. The contents of graphene, based on 100 parts by weight of dispersion polymer, of the graphene-containing aqueous polymer dispersants PG1 to PG4 are likewise listed in Table 4.
Tabelle 4: Zugesetzte Mengen an wässrigen Polymerisatdispersion P1 [in g] und die Gewichtsanteile an Graphen pro 100 Gewichtseilen Dispersionspolymerisat [in Gew.- %] Graphenhaltige wässrige zugesetzte Menge an wässriger Gehalt an Table 4: Amounts of aqueous polymer dispersion P1 added [in g] and the parts by weight of graphene per 100 parts by weight of dispersion polymer [in% by weight] of graphene-containing aqueous added amount of aqueous content
Polymerisatdispersion Polymerisatdispersion P1 Graphen  Polymer dispersion Polymer dispersion P1 Graphene
PG1 4,918 0,5  PG1 4,918 0.5
PG2 4,861 1 ,0 PG3 4,753 PG2 4,861 1, 0 PG3 4,753
PG4 4,649 PG4 4,649
Des Weiteren wurde für die folgenden anwendungtechnischen Untersuchungen zusätzlich die graphenfreie wässrige Polymerisatdispersion P1 , welche mit entionisiertem Wasser auf einen Feststoffgehalt von 10 Gew.-% verdünnt wurde, zum Vergleich eingesetzt. Furthermore, the graphene-free aqueous polymer dispersion P1, which was diluted to a solids content of 10% by weight with deionized water, was additionally used for the following application engineering tests.
3 Anwendungstechnische Untersuchungen 3.1 Bestimmung der elektrischen Leitfähigkeit und des spezifischen Durchgangswiderstands 3 Application Tests 3.1 Determination of the electrical conductivity and the volume resistivity
Die elektrische Leitfähigkeit wurde bestimmt, indem zuerst 30 g der graphenhaltigen wässrigen Polymerisatdispersionen PG1 bis PG4 sowie der wässrigen Polymerisatdispersion P1 in eine runde Aluminiumschale mit einem Innendurchmesser von 8,5 cm und einer Bodendicke von 80 μηη eingebracht wurden Daran anschließend wurden die so erhaltenen Proben für 7 Tage bei Raumtemperatur getrocknet. Die verschiedenen Proben wurden danach 24 Stunden bei 23 °C und einer relativen Luftfeuchtigkeit von 50 % (Normklima) konditioniert. Anschließend wurden die Dicken der jeweils erhaltenen Polymerisatfilme durch Messung an mindestens 5 verschiedenen Messpunkten innerhalb der Aluminiumschale bestimmt und die Mittelwerte gebildet. The electrical conductivity was determined by first introducing 30 g of the graphene-containing aqueous polymer dispersions PG1 to PG4 and the aqueous polymer dispersion P1 into a round aluminum dish having an inner diameter of 8.5 cm and a bottom thickness of 80 μm. Subsequently, the samples thus obtained were analyzed for Dried for 7 days at room temperature. The various samples were then conditioned for 24 hours at 23 ° C and a relative humidity of 50% (standard climate). Subsequently, the thicknesses of the respectively obtained polymer films were determined by measurement at at least 5 different measuring points within the aluminum shell and the mean values were formed.
Die Bestimmung der spezifischen Leitfähigkeit erfolgte durch Messung des spezifischen Durchgangswiderstandes, dessen Reziprokwert sie darstellt. Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 5 zusammenfassend dargestellt. Für die Bestimmungen der spezifischen Durchgangswiderstände senkrecht zur jeweiligen Filmebene wurden auf der jeweiligen Polymerfilmoberfläche eine kreisförmige Kontaktelektroden (Durchmesser 2,5 cm) aus Leitsilber aufgebracht. Daran anschließen wurden die spezifischen Durchgangswiderstände der ausgehend von den wässrigen Polymerisatdispersionen PG1 bis PG4 sowie P1 erhaltenen Polymerisatfilme mittels einer 2-Punktmethode zwischen dem Alumi- niumsubstrat und der Leitsilber-Elektrode bei Normklima gemessen. Dabei wurden für die Widerstände > 106 Ω eine Spannung von 100 V angelegt und der jeweilige Widerstand mit einem Teraohmmeter Dipato 4 von Firma Thiedig gemessen. Für Widerstände < 106 Ω wurde mit einer Stromquelle (Keithley 225) ein Strom I im Bereich 10"3 und 10"4 A eingespeist. Dieser wurde mit einem Keithley Multimeter 2000 gemessen, der Spannungsabfall U wurde mit einem Keithley 6517 Elektrometer gemessen. Die jeweiligen Widerstände wurden daraus nach der Formel R= U/l berechnet. Aus den jeweils gemessenen Widerständen R wurde der jeweilige spezifische Durchgangswiderstand p nach der Formel p = R x A /d berechnet, wobei A die jeweilige Elektrodenfläche, d die jeweils erhaltene gemittelte Probendicke darstellt. Die spezifischen Durchgangswiderstände sind in Qcm angegeben Die erhaltenen Ergebnisse sind ebenfalls in Tabelle 5 zusammenfassend dargestellt. The specific conductivity was determined by measuring the volume resistivity, the reciprocal of which represents it. The results obtained are summarized in Table 5. For the determination of the volume resistivities perpendicular to the respective film plane, circular contact electrodes (diameter 2.5 cm) of conductive silver were applied to the respective polymer film surface. Following this, the volume resistivities of the polymer films obtained from the aqueous polymer dispersions PG1 to PG4 and P1 were measured by means of a 2-point method between the aluminum substrate and the conductive silver electrode under standard conditions. A voltage of 100 V was applied to the resistors> 10 6 Ω, and the respective resistance was measured with a teraohmmeter Dipato 4 from Thiedig. For resistances <10 6 Ω, a current I in the range 10 "3 and 10 " 4 A was fed with a current source (Keithley 225). This was measured with a 2000 Keithley Multimeter, the voltage drop U was measured with a Keithley 6517 electrometer. The respective resistances were calculated from this according to the formula R = U / l. From the respective measured resistances R, the respective volume resistivity p was calculated according to the formula p = R x A / d, where A represents the respective electrode area, d represents the respectively obtained average sample thickness. The volume resistivities are given in Qcm. The results obtained are also summarized in Table 5.
Tabelle 5: Erhaltene spezifische Durchgangswiderstände und spezifische Leitfähigkeiten spezifischer Durchgangswassnge widerstand spezifische LeitfähigkeitTable 5: Specific Volume Resistances Received and Specific Conductivities of Specific Passage Waters Resistance Specific Conductivity
Polymerisatdispersion [in Qcm] [in S/cm] Polymer dispersion [in Qcm] [in S / cm]
P1 4,8 x 1011 2,3 x 10-12 P1 4.8 x 10 11 2.3 x 10 12
PG1 1 ,2 x 1010 8,3 x 10"11 PG2 1 ,6 x 109 6,3 x 10"10 PG1 1, 2 x 10 10 8,3 x 10 "11 PG2 1, 6x10 9 6.3x10 "10
PG3 1 ,7 x 107 5,9 x 10"8 PG3 1, 7 x 10 7 5.9 x 10 "8
PG4 7,5 x 103 1 ,3 x 1 Q-4 PG4 7.5 x 10 3 1, 3 x 1 Q- 4
3.2 Klebstoffsprüfungen 3.2 adhesive tests
Die wässrigen Polymerisatdispersionen PG1 bis PG4 sowie P1 wurden mit einer Auftragsmenge (als Feststoff gerechnet) von 10 g/m2 auf PET-Folie Hostaphan® RN 36 (30 x 31 cm) als Träger beschichtet und 5 Minuten bei 90 °C getrocknet. Die jeweils erhaltenen beschichteten PET-Folien wurden in 25 mm breite Prüfstreifen geschnitten. The aqueous polymer dispersions PG1 to PG4 and P1 were mixed with a deposition amount (calculated as solids) of 10 g / m 2 on PET film Hostaphan ® RN 36 (30 x 31 cm) coated as the support and dried for 5 minutes at 90 ° C. The coated PET films obtained in each case were cut into 25 mm wide test strips.
3.2.1 Bestimmung der Scherfestigkeiten 3.2.1 Determination of shear strengths
Zur Bestimmung der Scherfestigkeiten wurden die erhaltenen Prüfstreifen mit einer verklebten Fläche von 25 x 25 mm auf ein fettfreies waagrechtes und Stahlblech geklebt, mit einer 1 kg schweren Rolle einmal angerollt. Anschließend wurden die Stahlbleche jeweils senkrecht aufgerichtet und die jeweiligen Prüfstreifen senkrecht hängend mit einem Gewicht von 1 kg belastet. Die Messung der Scherfestigkeiten (Kohäsion) wurden zum einen bei Normklima (23 °C; 50 % rel. Luftfeuchtigkeit) und zum anderen bei einer Temperatur von 70 °C (ebenfalls 50 % rel. Luft- feuchtigkeit) durchgeführt. Dabei wurden jeweils die Zeiten bis zum Abriss der Klebfläche (Abfallen des Gewichts) in Stunden gemessen. Es wurden jeweils 2 Messungen durchgeführt. Die in Tabelle 6 angegebenen Werte stellen die Mittelwerte dieser jeweiligen 2 Messungen dar. To determine the shear strengths, the test strips obtained were glued to a non-greasy horizontal and steel sheet with a glued surface of 25 × 25 mm, rolled once with a roll weighing 1 kg. The steel sheets were then erected vertically and the respective test strips suspended vertically with a weight of 1 kg. The measurements of the shear strengths (cohesion) were carried out on the one hand under standard conditions (23 ° C., 50% relative atmospheric humidity) and on the other hand at a temperature of 70 ° C. (also 50% relative humidity). In each case, the times until the demolition of the adhesive area (drop in weight) were measured in hours. In each case 2 measurements were carried out. The values given in Table 6 represent the averages of these respective 2 measurements.
Tabelle 6: Erhaltene Scherfestigkeiten wässrige Scherfestigkeit 23 °C Scherfestigkeit 70 °C Shear Strengths Aqueous Shear Strength 23 ° C Shear Strength 70 ° C
Polymerisatdispersion [in Stunden] [in Stunden]  Polymer dispersion [in hours] [in hours]
P1 > 100 >100  P1> 100> 100
PG1 > 100 >100  PG1> 100> 100
PG2 > 100 >100  PG2> 100> 100
PG3 > 100 >100  PG3> 100> 100
PG4 > 100 >100  PG4> 100> 100

Claims

Patentansprüche claims
1 . Verfahren zum Beschichten eines Substrates, dadurch gekennzeichnet, dass eine wäss- rige Dispersion PG, hergestellt aus a) einer wässrigen Polymerisatdispersion, deren Dispersionspolymerisat eine Glasübergangstemperatur Tg < 0 °C aufweist, und b) einer wässrigen Graphen-Dispersion, wobei der Gewichtsanteil an Graphen > 0,01 und ^ 10 Gew.-Teile pro 100 Gewichtsteilen Dispersionspolymerisat (fest/fest) beträgt, zuerst auf die Oberfläche eines Substrates aufgebracht und danach bei einer Temperatur T > der Glasübergangstemperatur Tg des Dispersionspolymerisats getrocknet wird. 1 . A process for coating a substrate, characterized in that an aqueous dispersion PG, prepared from a) an aqueous polymer dispersion whose dispersion polymer has a glass transition temperature Tg <0 ° C, and b) an aqueous graphene dispersion, wherein the weight fraction of graphene > 0.01 and ^ 10 parts by weight per 100 parts by weight of dispersion polymer (solid / solid), is first applied to the surface of a substrate and then dried at a temperature T> the glass transition temperature Tg of the dispersion polymer.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Gewichtsanteil an Graphen > 0,5 und -i 3 Gew.-Teile pro 100 Gewichtsteilen Dispersionspolymerisat beträgt. 2. The method according to claim 1, characterized in that the weight fraction of graphene> 0.5 and -i is 3 parts by weight per 100 parts by weight of dispersion polymer.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Dis- persionspolymerisat eine Glasübergangstemperatur > -40 und < -10 °C aufweist. 3. The method according to any one of claims 1 or 2, characterized in that the dispersion persis polymer has a glass transition temperature> -40 and <-10 ° C.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge an wässriger Dispersion PG so gewählt wird, dass die auf das Substrat aufgebrachte Be- schichtung eine Schichtdicke ^ 2 mm aufweist. 4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the amount of aqueous dispersion PG is chosen so that the coating applied to the substrate has a layer thickness ^ 2 mm.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die wässrigen Dispersion PG zusätzlich noch Tackifier, Pigmente und/oder Füllstoffe enthält. 5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the aqueous dispersion PG additionally contains tackifiers, pigments and / or fillers.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat eine hydrophile Oberfläche aufweist. 6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the substrate has a hydrophilic surface.
7. Beschichtete Substrate erhältlich nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6. 7. Coated substrates obtainable by a process according to one of claims 1 to 6.
8. Verwendung einer wässrigen Dispersion PG, hergestellt aus a) einer wässrigen Polymerisatdispersion, deren Dispersionspolymerisat eine Glasübergangstemperatur Tg < 0°C aufweist, und b) einer wässrigen Graphen-Dispersion, wobei der Gewichtsanteil an Graphen > 0,01 und ^ 10 Gew.-Teile pro 100 Gewichtsteilen Dispersionspolymerisat (fest/fest) beträgt, zur Herstellung von Beschichtungsformulierun- gen. Verwendung einer wässrigen Dispersion PG gemäß Anspruch 8 zur Herstellung Klebstoffen. 8. Use of an aqueous dispersion PG, prepared from a) an aqueous polymer dispersion whose dispersion polymer has a glass transition temperature Tg <0 ° C, and b) an aqueous graphene dispersion, wherein the weight fraction of graphene> 0.01 and ^ 10 wt. Parts per 100 parts by weight of dispersion polymer (solid / solid), for the preparation of coating formulations. Use of an aqueous dispersion PG according to claim 8 for the preparation of adhesives.
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