WO2016012315A1 - Coating formulation - Google Patents

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WO2016012315A1
WO2016012315A1 PCT/EP2015/066108 EP2015066108W WO2016012315A1 WO 2016012315 A1 WO2016012315 A1 WO 2016012315A1 EP 2015066108 W EP2015066108 W EP 2015066108W WO 2016012315 A1 WO2016012315 A1 WO 2016012315A1
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WO
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dispersion
aqueous
polymer
graphene
weight
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Application number
PCT/EP2015/066108
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German (de)
French (fr)
Inventor
Lucia JIMENEZ GARCIA
Kitty Chih-Pei Cha
Ingolf Hennig
Nicolas Tissier
Original Assignee
Basf Se
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Publication of WO2016012315A1 publication Critical patent/WO2016012315A1/en

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B1/00Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
    • H01B1/20Conductive material dispersed in non-conductive organic material
    • H01B1/24Conductive material dispersed in non-conductive organic material the conductive material comprising carbon-silicon compounds, carbon or silicon
    • 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
    • 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
    • C08K3/042Graphene or derivatives, e.g. graphene oxides
    • 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

Definitions

  • the present invention is 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 P has a glass transition temperature Tg> 0 ° C, and b) an aqueous graphene Dispersion, wherein the weight fraction of graphene is> 0.01 and 10 parts by weight per 100 parts by weight of dispersion polymer P (solid / solid), applied first to the surface of a substrate and then at a temperature T> the minimum film-forming temperature of aqueous polymer dispersion is dried.
  • an aqueous dispersion PG prepared from a) an aqueous polymer dispersion whose dispersion polymer P has a glass transition temperature Tg> 0 ° C, and b) an aqueous graphene Dispersion, wherein the weight fraction of graphene is> 0.01 and 10 parts by weight per 100 parts by weight of dispersion polymer P (solid
  • 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 are applied to the surface of a substrate and then dried to form a film.
  • an aqueous coating formulation those skilled in the art, for example, sealant, plastic plaster, ink, printing ink or paint formulations are familiar.
  • Conductive inks and coatings are known and available on the market. These conductive coating formulations typically contain graphite and / or silver particles and are solvent-based.
  • 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 mixed and the water is removed from this mixture, then the remaining graphite phen / polymer mixture is heated until the liquefaction of 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.
  • 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 and, moreover, are generally solvent-based.
  • an essential component of the aqueous dispersion PG used in the process according to the invention is an aqueous polymer dispersion whose dispersion polymer P 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 P 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 P based on natural substances include nitrocellulose, cellulose esters, rosin and / or shellac.
  • examples are polycondensation products, such as, for example, alkyd resins, polyesters, polyamides, silicone resins and / or epoxy resins, and also polyaddition products, for example polyurethanes.
  • the polyaddition products are preferably polymers which are synthesized from ethylenically unsaturated compounds in copolymerized form.
  • 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 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, DE-A. 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.
  • 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 P formed have a glass transition temperature Tg> 0 ° C.
  • the seed, step and gradient methods familiar to the person skilled in the art are also to be included.
  • step polymers at least the polymer of one stage has a glass transition temperature Tg> 0 ° C.
  • Tg> 0 ° C At least 50 wt .-% of the step polymer to a polymer P having a glass transition temperature Tg> 0 ° C.
  • Particularly suitable monomers are radically polymerizable monomers, for example ethylene, vinylaromatic monomers, such as styrene, or the like 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 ⁇ , ⁇ -monoethylenically unsaturated mono- and dicarboxylic acids, such as in particular acrylic acid, methacrylic acid, maleic acid, fumaric acid and itaconic acid, having in general 1 to 12, preferably 1 to 8 and in particular 1 to 4 carbon atoms Alkanols, such as especially acrylic and methacrylic acid, methyl, ethyl, n-
  • the monomers mentioned generally 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 content of 50% by weight, preferably> 80% by weight and more preferably> 90 Wt .-% to unite.
  • 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,
  • 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 P is 50 and -i 99.9% by weight of esters of acrylic and / or methacrylic acid with alkanols and / or styrene having 1 to 12 C atoms, or
  • aqueous polymer dispersions whose dispersion polymers P 0.1 and -i 5% by weight have at least one ⁇ , ⁇ -monoethylenically unsaturated mono- and / or dicarboxylic acid and / or their amide having 3 to 6 C atoms , and
  • the free-radically initiated aqueous emulsion polymerization for the preparation of the dispersion polymers P is generally carried out in the presence of from 0.1 to 5% by weight, preferably from 0.1 to 4
  • radical polymerization initiator a radical polymerization initiator carried out.
  • 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.
  • peroxides may in principle inorganic peroxides, such as hydrogen peroxide or peroxodisulfates, such as the mono- or di-alkali metal or ammonium salts of Peroxodischwe-, such as their mono- and di-sodium, potassium or ammonium salts or organic peroxides, such as alkyl hydroperoxides
  • inorganic peroxides such as hydrogen peroxide or peroxodisulfates, such as the mono- or di-alkali metal or ammonium salts of Peroxodischwe-, such as their mono- and di-sodium, potassium or ammonium salts or organic peroxides, such as alkyl hydroperoxides
  • tert-butyl, p-menthyl or cumyl hydroperoxide as well as dialkyl or Diarylperoxide, such as di-tert-butyl or di-cumyl peroxide are used.
  • redox initiator systems 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) ,
  • AIBA 2,2'-azobis (isobutyronitrile), 2,2 - azobis (2,4-dimethylvaleronitrile), and 2,2'-azobis (amidinopropyl) dihydrochloride
  • 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 sulphites, for example potassium and / or sodium sulphite, alkali hydrogen sulphites, for example potassium and / or sodium hydrogen sulphite, alkali metal metabisulphites, for example potassium and / or sodium metabisulphite, formaldehyde sulphoxylates, for example potassium and / or sodium formaldehyde.
  • alkali metal sulphites for example potassium and / or sodium sulphite
  • alkali hydrogen sulphites for example potassium and / or sodium hydrogen sulphite
  • alkali metal metabisulphites for example potassium and / or sodium metabisulphite
  • formaldehyde sulphoxylates for example potassium and / or sodium formaldehyde.
  • dehydesulfoxylate alkali metal salts, especially potassium and / or sodium salts, aliphatic sulfinic acids and alkali metal hydrogen sulfides, such as potassium and / or sodium hydrosulfide, salts of polyvalent metals, such as iron (II) sulfate, iron (II) ammonium sulfate, iron (II ) - phosphate, endiols, such as dihydroxymaleic acid, benzoin and / or ascorbic acid, and reducing saccharides such as sorbose, glucose, fructose and / or dihydroxyacetone are used.
  • polyvalent metals such as iron (II) sulfate, iron (II) ammonium sulfate, iron (II ) - phosphate
  • endiols such as dihydroxymaleic acid, benzoin and / or ascorbic acid
  • reducing saccharides such as sorbose, glucose, fructo
  • 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 other 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 or protective colloids.
  • 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 are e.g.
  • 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 (Al - Cyl radical: C12 to C18) and of alkylarylsulfonic acids (alkyl radical: C9 to C18).
  • emulsifiers can be found in Houben-Weyl, Methods of Organic Chemistry, Volume XIV / 1, Macromolecular substances, pages
  • 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 are compounds (I) in which M 1 and M 2 are sodium, R 1 is a branched Al kylrest with 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 advantageously used.
  • 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 P 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 total amount.
  • the emulsion polymerization for the preparation of the dispersion polymers P 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).
  • 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.
  • the seed polymer particles act as 'polymerization seeds' and decouple the polymerate particle formation and the polymer particle growth.
  • 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).
  • a defined seed latex it can also be generated in situ.
  • 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 P are prepared by free-radically initiated aqueous emulsion polymerization at a reaction temperature in the range from 0 to 170 ° C., although temperatures of from 70 to 120 ° C. and in particular from 80 to 100 ° 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.
  • 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.
  • the free-radically initiated aqueous emulsion polymerization is preferably carried out in the absence of such solvents.
  • the dispersion polymers P used according to the invention can in principle have glass transition temperatures Tg in the range of> 0 ° C.
  • the dispersion polymers P may have different glass transition temperatures, glass transition temperatures of 100 ° C. and preferably 80 ° C. and particularly preferably 60 ° C. being generally not exceeded. If the aqueous dispersion PG is a sealant, a plastic plaster, a paper coating slip or a paint, then the glass transition temperature Tg is generally in the range of> 5 and -i 60 ° C., advantageously in the range of> 5 and ⁇ 50 ° C and particularly advantageously in the range of> 5 and ⁇ 40 ° 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. 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
  • the aqueous dispersion polymers P 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 on the aqueous polymer dispersion on.
  • the dispersion polymers P are in the form of particles having an average particle diameter> 10 and 1000 nm, advantageously> 30 and 600 nm and particularly advantageously> 50 to 400 nm, determined by the method of quasi-elastic light scattering (ISO standard 13,321; cumulant z-average), before.
  • aqueous dispersions of the dispersion polymer P can in principle also be prepared in the form of so-called secondary polymer dispersions (for the preparation of secondary polymer dispersions, see, for example, Eckersley et al., Am Chem Chem, Soc., Polymer Chemistry, 1977, 38 (2), pages 630, 631, US-A 3360599, US-A 3238173, US-A 3726824, US-A 3734686 or US-A 6207756).
  • the secondary aqueous dispersions are generally prepared in such a way that the dispersion polymers P prepared by the method of bulk or solution polymerization are dissolved in a suitable organic solvent and converted to an aqueous solution to form aqueous polymer / solvent (mini) emulsions Medium are dispersed. Subsequent solvent removal provides the corresponding aqueous dispersions of the dispersion polymer P.
  • the process according to the invention is advantageously carried out using aqueous polymer dispersions whose dispersion polymers P have an average particle diameter> 10 and -i 1000 nm, advantageously> 30 and> 600 nm and particularly advantageously> 50 to> 400 nm.
  • the aqueous polymer dispersions may have a bimodal particle size distribution whose first maximum is generally in the range> 200 and 400 nm and whose second maximum is generally in the range> 800 and 1000 nm.
  • an aqueous polymer dispersion is used in the process according to the invention, the polymer P from
  • 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 exclusively based on a monolayer existing carbon honeycomb structure, but also includes, as in a variety of publications and as indicated by many graphene manufacturers for their product, a carbon material consisting of a mixture of corresponding carbon monolayers, layered agglomerates of two superimposed carbon monolayers (Two-layer product), and layered agglomerates of three to ten and sometimes even up to twenty few (“few layer graphene”) carbon monolayers
  • 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 reflex in the X-ray diffraction diagram.
  • the presence of graphitic portions is characterized by a peak at a diffraction angle 2Theta in the range 25 to 30 ° (exact value: 26.3 °, with Cu ⁇ radiation, wavelength 0.154 nm).
  • a broad reflex is measured, since the carbon monolayers in the graphene have different layer spacings.
  • the presence of a reflex in this region indicates incomplete exfoliation, and the intensity of this reflection allows the extent of exfoliation, ie, the degree of exfoliation, or the extent of carbon monolayer presence to be determined.
  • 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> 0.003 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 advantageously 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 , to me with particular advantage 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
  • 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
  • graph in the sense of the present invention is advantageous by a high ratio characterized by carbon atoms to oxygen atoms (C / O ratio).
  • the C / O ratio reflects the extent of the reduction reaction 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).
  • the amount of graphene used in the invention is in the range of> 0.01 and 10 parts by weight, preferably> 0.1 and 7.5 parts by weight and more preferably> 0.5 and 5 parts by weight per 100 parts by weight of dispersion polymer P.
  • 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.
  • aqueous polymer dispersion essentially dispersion polymer and dispersing aids, such as surfactants or protective colloids
  • aqueous graphene dispersion essentially graphene and dispersing aid
  • 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 in particular advantageous in the range> 0.1 and ⁇ 3.0 wt .-%, each based on the aqueous graphene dispersion.
  • pulverulent graphene can also be used for the preparation of the aqueous graphene dispersion, so that according to the invention aqueous dispersions PG should also be included, for the production of which pulverulent graphene into the aqueous medium containing the aqueous polymer dispersion and optionally further additives and auxiliaries, is introduced.
  • the dispersion of the powdered graphene takes place under the action of ultrasound.
  • 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 such as, pigments, fillers, dyes, optical brighteners, retention aids, wetting agents, film-forming aids, defoamers, preservatives, biocides, Slime control agents, plasticizers, antiblocking agents, antistatic agents, buffering agents, water repellents, etc., but pigments and / or fillers are preferred.
  • the most important white pigment due to its high refractive index (rutile: 2.70 and anatase: 2.55) and its good hiding power, is titanium dioxide in its various modifications. But also zinc oxide and zinc sulfide are used as white pigments. These white pigments may be used in surface-coated (i.e., coated) or uncoated (i.e., uncoated) form. In addition, however, organic white pigments, such as non-film-forming styrene and carboxyl-rich hollow polymer particles having a particle size of about 300 to 400 nm (so-called opaque particles) are used.
  • colored pigments for example the somewhat less expensive inorganic iron, cadmium, chromium and lead oxides or sulfides, lead molybdate, cobalt blue or carbon black and the somewhat more expensive organic pigments, for example phthalocyanines, azo pigments, quinacridones, Peryl ene or carbazoles are used.
  • the fillers used are essentially inorganic materials having a lower refractive index than the pigments (white fillers have refractive index values ⁇ 1.7 in accordance with DIN 55943 and DIN 55945).
  • the powdery fillers are often naturally occurring minerals, such as calcite, chalk, dolomite, kaolin, talc,
  • Mica diatomaceous earth, barite, quartz or talc / chlorite adhesions, but also synthetically prepared inorganic compounds, such as precipitated calcium carbonate, calcined kaolin or barium sulfate and fumed silica.
  • the filler used is preferably calcium carbonate in the form of crystalline calcite or amorphous chalk.
  • aqueous coating formulations for specific fields of application should also be included according to the invention, such as in particular
  • auxiliaries such as buffer substances, biocides etc., or
  • an embodiment of the invention comprises a method according to which an aqueous dispersion PG, which additionally contains pigments and / or fillers in finely pulverized form, is used for the coating.
  • the expert is familiar with what is meant by a pigment, a filler and a dispersing agent, thickener or starch.
  • 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 minimum film-forming temperature (MFT) [T> MFT] of the aqueous polymer dispersion.
  • T the drying temperature
  • MFT + 5 the drying temperature
  • T> MFT + 5
  • T> MFT + 10
  • T> MFT + 20
  • MFT is understood to mean the temperature experimentally determined according to DIN ISO 21 15 of April 2001, below which the aqueous polymer dispersion no longer forms a closed polymer film.
  • the amount of aqueous dispersion PG is chosen so that the coating applied to the substrate after drying has a layer thickness -i 2 mm, advantageously> 0.01 and 1.5 mm, and particularly advantageously> 0.05 and 0.5 mm.
  • a substrate has a hydrophilic surface when, at a temperature of 20 ° C.
  • 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 P 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 P (solid / solid), for the preparation of coating formulations.
  • an aqueous dispersion PG for the production of sealants, plastic plasters, paper coating slips and paints.
  • aqueous polymer dispersion having a solids content of 51.5% by weight was used, the dispersion polymer P thereof being 53% by weight of n-butyl acrylate, 43% by weight of styrene, 2% by weight of acrylic acid and 2% by weight.
  • Acrylamide was built in copolymerized form.
  • the glass transition temperature of the dispersion polymer was 19 ° C and the number average particle size was 1 10 nm.
  • the powdery graph used was analogous to the preparation 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 graphene obtained had a BET of 476 m 2 / g and a bulk density of 0.0053 g / cm 3 .
  • aqueous graphite dispersions GF1 to GF4 To prepare the aqueous graphite dispersions GF1 to GF4, the amounts of deionized water indicated in Table 1 were mixed with one through which a cooling medium flowed Double wall vessel submitted. Subsequently, the stated amounts of dispersing agent were first added with stirring and dissolved at 20 to 25 ° C (room temperature). Subsequently, the quantities of graphene indicated in Table 1 were added in portions to the resultant aqueous solutions under the action of ultrasound and cooled to room temperature and mixed homogeneously. To prepare the graphite dispersion GF1, the amount of aqueous polymer dispersion PD likewise indicated in Table 1 was then added to the aqueous medium and the resulting dispersion was mixed homogeneously. Table 1: Starting materials and quantities (in parts by weight) of the graphene formulations GF1 to
  • the 7 different coating formulations PaFol to PaFo5 and comparison formulations PaFoVI and PaFoV2 were prepared.
  • the procedure was such that the constituents (amounts in parts by weight) indicated in Table 2 below were placed in a mixing vessel at room temperature while stirring with a disk stirrer at 1000 revolutions per minute in the sequence indicated from top to bottom and mixed homogeneously. After addition of the last component was allowed to continue stirring for 5 minutes, then switched off the stirrer and then left the corresponding color formulation before further processing for 1 hour at room temperature.
  • Table 2 Composition of the formulations PaFol to PaFo5 and PaFoVI and
  • PaFoV2 in parts by weight.
  • the abovementioned coating formulations were applied with a paint roller to 15 ⁇ 6.5 ⁇ 0.5 cm fiber cement boards in such a way that the wet coverage was 300 g / m 2 in each case. Subsequently, the coatings thus obtained for 7 days in a climate room at 50% relative humidity and 23 ° C were dried.
  • the total resistances of the coatings obtained with the coating formulations PaFol to PaFo5 and PaFoVI and PaFoV2 were determined.
  • a rectangular aluminum electrode was applied at intervals of 12 cm on the surfaces of the respective coatings in the middle of the short sides of the plate and with a Dipato4 Precision Pico-Ampere / Tera-ohm meter of Dr. Ing. Thiedig, with which the corresponding total resistance between the two aluminum electrodes measured.
  • Table 3 Overall resistances and conductivities of the coatings from PaFol to PaFo5 as well as PaFoVI and PaFoV2.

Abstract

The invention relates to a method for producing electrically conductive coatings using graphene and polymer-containing aqueous dispersions.

Description

Beschichtungsformulierung  coating formulation
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 P 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 P (fest/fest) beträgt, zuerst auf die Oberfläche eines Substrates aufge- bracht und danach bei einer Temperatur T > der Mindestfilmbildetemperatur der wässrigen Polymerisatdispersion getrocknet wird. The present invention is 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 P has a glass transition temperature Tg> 0 ° C, and b) an aqueous graphene Dispersion, wherein the weight fraction of graphene is> 0.01 and 10 parts by weight per 100 parts by weight of dispersion polymer P (solid / solid), applied first to the surface of a substrate and then at a temperature T> the minimum film-forming temperature of aqueous polymer dispersion is dried.
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 Be- schichtung der Substrate in der Regel dergestalt, dass eine wässrige Beschichtungsformulierung enthaltend ein Bindemittel sowie übliche Additive auf die Oberfläche eines Substrates auf- gebracht und anschließend unter Filmbildung getrocknet wird. Als wässrige Beschichtungsformulierung sind dem Fachmann beispielsweise Dichtmassen-, Kunststoffputz-, Tinten-, Druckfarben- oder Anstrichmittelformulierungen geläufig. Methods for coating substrates are known in the art. As a rule, the coating of the substrates takes place in such a way that an aqueous coating formulation comprising a binder and customary additives are applied to the surface of a substrate and then dried to form a film. As an aqueous coating formulation, those skilled in the art, for example, sealant, plastic plaster, ink, printing ink or paint formulations are familiar.
Leitfähige Tinten und Beschichtungen sind bekannt und am Markt verfügbar. Diese leitfähigen Beschichtungsformulierungen enthalten in der Regel Graphit- und/oder Silberpartikel und sind lösungsmittelbasiert. Conductive inks and coatings are known and available on the market. These conductive coating formulations typically contain graphite and / or silver particles and are solvent-based.
Neben dem Einarbeiten von Graphit- und/oder Silberpartikeln in Beschichtungsformulierungen sind auch wissenschaftliche Ansätze bekannt, welche Ruß, aber auch Kohlenstofffasern oder Kohlenstoffnanoröhrchen als leitfähiges Material in Beschichtungsformulierungen einsetzen (siehe hierzu beispielsweise S. Kim, J. B. Wright, J. C. Grunlan. Polymer 2008, 49, Seiten 570 bis 578; J. C. Grunlan, A. R. Mehrabi, M. V. Bannon, J. L. Bahr. Adv. Mater. 2004, 16, Seiten 150 bis 153). 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. Besides the incorporation of graphite and / or silver particles in coating formulations, scientific approaches are also known which use carbon black, but also carbon fibers or carbon nanotubes as a conductive material in coating formulations (see, for example, S. Kim, JB Wright, JC Grunlan, Polymer 2008, 49 , Pages 570-578; JC Grunlan, AR Mehrabi, MV Bannon, JL Bahr. Adv. Mater. 2004, 16, pages 150-153). 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 mixed and the water is removed from this mixture, then the remaining graphite phen / polymer mixture is heated until the liquefaction of 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.
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 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 und darüber hinaus in der Regel lösungsmittelbasiert sind. 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 and, moreover, are generally solvent-based.
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 P 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 P 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 P 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 P auf Ba- sis von Naturstoffen seien Nitrocellulose, Celluloseester, Kolophonium und/oder Schellack genannt. Bei den synthetisch hergestellten Dispersionspolymerisaten P seien beispielhaft Poly- kondensationsprodukte, 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 ethylenisch ungesättigten Verbindungen in einpolymerisierter Form aufgebaut sind. Die Herstellung dieser Polyadditionsverbindungen erfolgt in der Regel durch dem Fachmann geläufige me- tallkomplexkatalysierte, anionisch katalysierte, kationisch katalysierte und besonders bevorzugt durch radikalisch katalysierte Polymerisation ethylenisch ungesättigter Verbindungen. Suitable dispersion polymers P 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 P based on natural substances include nitrocellulose, cellulose esters, rosin and / or shellac. In the case of the synthetically prepared dispersion polymers P, examples are polycondensation products, such as, for example, alkyd resins, polyesters, polyamides, silicone resins and / or epoxy resins, and also polyaddition products, for example polyurethanes. 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 person skilled in the art metal complex-catalyzed, anionically catalyzed, cationically catalyzed and particularly preferably by free-radically catalyzed polymerization of ethylenically unsaturated compounds.
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. 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 physikalische 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 Polymerisatdis- persion 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 P eine Glasübergangstemperatur Tg > 0 °C aufweisen. Dabei ist es selbstverständ- lieh, dass zur Herstellung der Dispersionspolymerisate P im Rahmen der vorliegenden Schrift auch die dem Fachmann geläufigen Saat-, Stufen- und Gradientenfahrweisen mit umfasst sein sollen. Werden Stufenpolymerisate eingesetzt, so weist wenigstens das Polymerisat einer Stufe eine Glasübergangstemperatur Tg > 0 °C auf. Mit besonderem Vorteil weisen wenigstens 50 Gew.-% des Stufenpolymerisats ein Polymerisat P mit einer Glasübergangstemperatur Tg > 0 °C auf. 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, DE-A. 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 P formed have a glass transition temperature Tg> 0 ° C. It goes without saying that for the preparation of the dispersion polymers P 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. If step polymers are used, at least the polymer of one stage has a glass transition temperature Tg> 0 ° C. With particular advantage at least 50 wt .-% of the step polymer to a polymer P having a glass transition temperature Tg> 0 ° C.
Als Monomere kommen insbesondere in einfacher Weise radikalisch polymerisierbare Monomere in Betracht, wie beispielsweise Ethylen, vinylaromatische Monomere, wie Styrol, o Methylstyrol, o-Chlorstyrol oder Vinyltoluole, Vinylhalogenide, wie Vinylchlorid oder Vinyli- denchlorid, Ester aus Vinylalkohol und 1 bis 18 C-Atome aufweisenden Monocarbonsauren, 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 aufweisenden 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-e- 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. Particularly suitable monomers are radically polymerizable monomers, for example ethylene, vinylaromatic monomers, such as styrene, or the like 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, such as in particular acrylic acid, methacrylic acid, maleic acid, fumaric acid and itaconic acid, having in general 1 to 12, preferably 1 to 8 and in particular 1 to 4 carbon atoms Alkanols, such as especially acrylic and methacrylic acid, methyl, ethyl, n-butyl, iso-butyl, pentyl, hexyl, heptyl, octyl, nonyl, decyl and 2-ethylhexyl ester, dimethyl fumarate and dimethyl maleate or di-n-butyl nitrile, nitriles of α, β-monoethylenically unsaturated carboxylic acids, such as acrylonitrile, methacrylonitrile, fumaronitrile, maleic acid dinitrile, and C 4- e-conjugated dienes, such as 1,3-butadiene and Isopr s. The monomers mentioned generally 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 content of 50% by weight, preferably> 80% by weight and more preferably> 90 Wt .-% to unite. 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 P ä 50 und -i 99,9 Gew.-% Ester der Acryl- und/oder Methacrylsäure mit 1 bis 12 C-Atome aufweisenden Alkanolen und/oder Styrol, oder Advantageously used according to the invention are aqueous polymer dispersions whose dispersion polymer P is 50 and -i 99.9% by weight of esters of acrylic and / or methacrylic acid with alkanols and / or styrene having 1 to 12 C atoms, or
> 40 und < 99,9 Gew.-% Styrol und/oder Butadien, oder ä 50 und -i 99,9 Gew.-% Vinylchlorid und/oder Vinylidenchlorid, oder > 40 and <99.9 wt .-% of styrene and / or butadiene, or ä 50 and -i 99.9 wt .-% of vinyl chloride and / or vinylidene chloride, or
> 40 und -i 99,9 Gew.-% Vinylacetat, Vinylpropionat und/oder Ethylen in einpolymerisierter Form enthalten. > 40 and -i 99.9 wt .-% vinyl acetate, vinyl propionate and / or ethylene in polymerized form.
Insbesondere vorteilhaft werden erfindungsgemäß solche wässrige Polymerisatdispersionen eingesetzt, deren Dispersionspolymerisate P 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, particular preference is given to using those aqueous polymer dispersions whose dispersion polymers P 0.1 and -i 5% by weight have at least one α, β-monoethylenically unsaturated mono- and / or dicarboxylic acid and / or their amide having 3 to 6 C atoms , and
ä 50 und -i 99,9 Gew.-% wenigstens eines Esters der Acryl- und/oder Methacrylsäure mit ä 50 and -i 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 > 40 und < 99,9 Gew.-% Styrol und/oder Butadien, oder > 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 and <99.9 wt .-% of styrene and / or butadiene, 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
> 50 und < 99,9 Gew.-% Vinylchlorid und/oder Vinylidenchlorid, oder  > 50 and <99.9 wt .-% of vinyl chloride and / or vinylidene chloride, 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.-% 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 Dispersionspo- lymerisate P wird in der Regel in Gegenwart von 0,1 bis 5 Gew.-%, vorzugsweise 0,1 bis 4The free-radically initiated aqueous emulsion polymerization for the preparation of the dispersion polymers P is generally carried out in the presence of from 0.1 to 5% by weight, preferably from 0.1 to 4
Gew.-% und insbesondere 0,1 bis 3 Gew.-%, jeweils bezogen auf die Gesamtmonomerenmen- ge, 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 Peroxodisulfate, wie die Mono- oder Di-Alkalimetall- oder Ammoniumsalze der Peroxodischwe- felsäure, wie beispielsweise deren Mono- und Di-Natrium-, -Kalium- oder Ammoniumsalze oder organische Peroxide, wie Alkylhydroperoxide, beispielsweise tert.-Butyl-, p-Menthyl- oder Cumylhydroperoxid, 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 Redo- xinitiatorensysteme als Radikalinitiatoren eingesetzt werden. Als Oxidationsmittel für Redoxiniti- atorsysteme 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 Natriumformal- dehydsulfoxylat, Alkalisalze, speziell Kalium- und/oder Natriumsalze aliphatische Sulfinsäuren und Alkalimetallhydrogensulfide, wie beispielsweise Kalium- und/oder Natriumhydrogensulfid, Salze mehrwertiger Metalle, wie Eisen-(ll)-sulfat, Eisen-(ll)-Ammoniumsulfat, Eisen-(ll)- phosphat, Endiole, wie Dihydroxymaleinsäure, Benzoin und/oder Ascorbinsäure sowie reduzie- rende Saccharide, wie Sorbose, Glucose, Fructose und/oder Dihydroxyaceton eingesetzt wer- den. Wt .-% and in particular 0.1 to 3 wt .-%, each based on the Gesamtmonomerenmen- ge, a radical polymerization initiator (radical initiator) carried out. 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. As peroxides may in principle inorganic peroxides, such as hydrogen peroxide or peroxodisulfates, such as the mono- or di-alkali metal or ammonium salts of Peroxodischwe-, such as their mono- and di-sodium, potassium or ammonium salts or organic peroxides, such as alkyl hydroperoxides For example, tert-butyl, p-menthyl or cumyl hydroperoxide, as well as 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) , 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 sulphites, for example potassium and / or sodium sulphite, alkali hydrogen sulphites, for example potassium and / or sodium hydrogen sulphite, alkali metal metabisulphites, for example potassium and / or sodium metabisulphite, formaldehyde sulphoxylates, for example potassium and / or sodium formaldehyde. dehydesulfoxylate, alkali metal salts, especially potassium and / or sodium salts, aliphatic sulfinic acids and alkali metal hydrogen sulfides, such as potassium and / or sodium hydrosulfide, salts of polyvalent metals, such as iron (II) sulfate, iron (II) ammonium sulfate, iron (II ) - phosphate, endiols, such as dihydroxymaleic acid, benzoin and / or ascorbic acid, and reducing saccharides such as sorbose, glucose, fructose and / or dihydroxyacetone are used.
Üblicherweise werden bei der Herstellung der Dispersionspolymerisate P durch radikalisch initi- ierten wässrigen Emulsionspolymerisation Dispergierhilfsmittel mitverwendet, die sowohl die Monomerentröpfchen 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. In the preparation of the dispersion polymers P 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, deren relative Molekulargewichte im Unterschied zu den Schutzkolloiden üblicherweise unter 1000 liegen. Sie können sowohl anionischer, kationischer oder nichtionischer Natur sein. Selbstver- ständlich 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 (Al- kylrest: 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 other 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 or protective colloids. 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 are e.g. 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 (Al - Cyl radical: C12 to C18) and of alkylarylsulfonic acids (alkyl radical: 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
(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 AI kylrest 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.
(I)
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 are compounds (I) in which M 1 and M 2 are sodium, R 1 is a branched Al kylrest with 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 P durch radikalisch initiierten wässrigen Emulsionspolymerisation nichtionische und/oder anionische Dispergierhilfsmittel verwendet. Es können jedoch auch kationische Dispergierhilfsmittel eingesetzt werden. In the preparation of the dispersion polymers P by free-radically initiated aqueous emulsion polymerization, nonionic and / or anionic dispersing aids are advantageously used. However, it is also possible to use cationic dispersing aids.
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, ungesättigte 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. 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 ones and / or aromatic aldehydes, such as acetaldehyde, propionaldehyde and / or benzaldehyde, unsaturated fatty acids, such as oleic acid, dienes with non-conjugated double bonds, such as divinylmethane or vinylcyclohexane or hydrocarbons with readily abstractable hydrogen atoms, such as toluene. However, it is also possible to use mixtures of non-interfering radical-chain-transferring compounds mentioned above.
Die bei der Herstellung der Dispersionspolymerisate P 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. The total amount of radical chain transferring compounds optionally used in the preparation of the dispersion polymers P 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 total amount.
Neben der saatfreien Herstellungsweise kann zur Einstellung der Polymerisatteilchengröße die Emulsionspolymerisation zur Herstellung der Dispersionspolymerisate P 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 Fest- stoffgehalt oftmals erwünscht sind (vgl. hierzu beispielsweise DE-A 4213965). Anstelle der Zugabe 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 Zulaufverfahren durchgeführt (siehe auch DE-A 4213965). In addition to the seed-free production method, the emulsion polymerization for the preparation of the dispersion polymers P 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 latex, 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 P durch radikalisch initiierten wässrigen 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 = 1 ,013 bar absolut) unter Inertgasatmosphäre, wie beispielsweise unter Stickstoff oder Argon durchgeführt. Bei der radikalisch initiierten wässrigen Emulsionspolymerisation kann das wässrige Reaktionsmedium 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. Advantageously, the dispersion polymers P are prepared by free-radically initiated aqueous emulsion polymerization at a reaction temperature in the range from 0 to 170 ° C., although temperatures of from 70 to 120 ° C. and in particular from 80 to 100 ° 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. Advantageously, the free-radical aqueous emulsion polymerization is carried out at 1 atm (= atmospheric pressure = 1, 013 bar absolute) under an inert gas atmosphere, such as under nitrogen or argon. In the case of 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.
Die erfindungsgemäß eingesetzten Dispersionspolymerisate P können prinzipiell Glasübergangstemperaturen Tg im Bereich von > 0 °C aufweisen. The dispersion polymers P used according to the invention can in principle have glass transition temperatures Tg in the range of> 0 ° C.
Abhängig vom Einsatzzweck der im erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzten wässrigen Dispersion PG können die Dispersionspolymerisate P unterschiedliche Glasübergangstemperaturen aufweisen, wobei in der Regel Glasübergangstemperaturen von 100 °C und bevorzugt 80 °C und besonders bevorzugt 60 °C nicht überschritten werden. Handelt es sich bei der wässri- gen Dispersion PG um eine Dichtmasse, einen Kunststoffputz, eine Papierstreichmasse oder ein Anstrichmittel so liegt die Glasübergangstemperatur Tg in der Regel im Bereich von > 5 und -i 60 °C, vorteilhaft im Bereich von > 5 und ^ 50 °C und insbesondere vorteilhaft im Bereich von > 5 und < 40 °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 Depending on the intended use of the aqueous dispersion PG used in the process according to the invention, the dispersion polymers P may have different glass transition temperatures, glass transition temperatures of 100 ° C. and preferably 80 ° C. and particularly preferably 60 ° C. being generally not exceeded. If the aqueous dispersion PG is a sealant, a plastic plaster, a paper coating slip or a paint, then the glass transition temperature Tg is generally in the range of> 5 and -i 60 ° C., advantageously in the range of> 5 and ^ 50 ° C and particularly advantageously in the range of> 5 and <40 ° 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 -ι, Tg 2, .... n Tg, the glass transition temperatures of the in each case only one of the monomers 1, 2, .... n Ho- mopolymerisaten constructed in degrees Kelvin mean. 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 P 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 P 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 on the aqueous polymer dispersion on.
Mit besonderem Vorteil liegen die Dispersionspolymerisate P 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 P are in the form of particles having an average particle diameter> 10 and 1000 nm, advantageously> 30 and 600 nm and particularly advantageously> 50 to 400 nm, determined by the method of quasi-elastic light scattering (ISO standard 13,321; cumulant z-average), before.
Selbstverständlich lassen sich wässrige Dispersionen des Dispersionspolymerisats P 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 P 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 P. Of course, aqueous dispersions of the dispersion polymer P can in principle also be prepared in the form of so-called secondary polymer dispersions (for the preparation of secondary polymer dispersions, see, for example, Eckersley et al., Am Chem Chem, Soc., Polymer Chemistry, 1977, 38 (2), pages 630, 631, US-A 3360599, US-A 3238173, US-A 3726824, US-A 3734686 or US-A 6207756). The secondary aqueous dispersions are generally prepared in such a way that the dispersion polymers P prepared by the method of bulk or solution polymerization are dissolved in a suitable organic solvent and converted to an aqueous solution to form aqueous polymer / solvent (mini) emulsions Medium are dispersed. Subsequent solvent removal provides the corresponding aqueous dispersions of the dispersion polymer P.
Dementsprechend erfolgt das erfindungsgemäße Verfahren vorteilhaft mit wässrigen Polymerisatdispersionen, deren Dispersionspolymerisate P einen mittleren Teilchendurchmesser > 10 und -i 1000 nm, vorteilhaft > 30 und ^ 600 nm und besonders vorteilhaft > 50 bis ^ 400 nm aufweisen. Selbstverständlich können die wässrigen Polymerisatdispersionen eine bimodale Teil- chengrößenverteilung aufweisen, deren erstes Maximum in der Regel im Bereich > 200 und ^ 400 nm und deren zweites Maximum in der Regel im Bereich > 800 und ^ 1000 nm liegt. Accordingly, the process according to the invention is advantageously carried out using aqueous polymer dispersions whose dispersion polymers P have an average particle diameter> 10 and -i 1000 nm, advantageously> 30 and> 600 nm and particularly advantageously> 50 to> 400 nm. Of course, the aqueous polymer dispersions may have a bimodal particle size distribution whose first maximum is generally in the range> 200 and 400 nm and whose second maximum is generally in the range> 800 and 1000 nm.
Mit besonderem Vorteil wird im erfindungsgemäßen Verfahren eine wässrige Polymerisatdispersion eingesetzt, deren Polymerisat P aus With particular advantage, an aqueous polymer dispersion is used in the process according to the invention, the polymer P from
> 45 und < 55 Gew.-% n-Butylacrylat und/oder 2-Ethylhexylacrylat > 45 and <55 wt .-% of n-butyl acrylate and / or 2-ethylhexyl acrylate
> 40 und < 50 Gew.-% Styrol und/oder Methylmethacrylat  > 40 and <50 wt .-% of styrene and / or methyl methacrylate
> 0,1 und < 5 Gew.-% Acrylsäure und/oder Methacrylsäure und  > 0.1 and <5 wt .-% acrylic acid and / or methacrylic acid and
> 0,1 und < 5 Gew.-% Acrylamid und/oder Methacrylamid wobei sich die Gesamtmenge auf 100 Gew.-% addiert, in einpolymerisierter Form aufgebaut ist.  > 0.1 and <5 wt .-% acrylamide and / or methacrylamide 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 Koh- lenstoffmonoschichten (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 Kohlenstoffmonolagen 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. Graphene is technically understood to mean a monolayer of carbon atoms which are present in a two-dimensional honeycomb structure (hexagonal ring structure). In the context of the present invention, however, the term "graphene" is not exclusively based on a monolayer existing carbon honeycomb structure, but also includes, as in a variety of publications and as indicated by many graphene manufacturers for their product, a carbon material consisting of a mixture of corresponding carbon monolayers, layered agglomerates of two superimposed carbon monolayers (Two-layer product), and layered agglomerates of three to ten and sometimes even up to twenty few ("few layer graphene") carbon monolayers 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 reflex in the X-ray diffraction diagram. The presence of graphitic portions is characterized by a peak at a diffraction angle 2Theta in the range 25 to 30 ° (exact value: 26.3 °, with Cu Κα radiation, wavelength 0.154 nm). Frequently, however, a broad reflex is measured, since the carbon monolayers in the graphene have different layer spacings. The presence of a reflex in this region indicates incomplete exfoliation, and the intensity of this reflection allows the extent of exfoliation, ie, the degree of exfoliation, or the extent of carbon monolayer presence to be determined.
„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" 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> 0.003 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 advantageously 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 , to me with particular advantage 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 .
„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. „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 besonde- rem Vorteil ä 500, jeweils bestimmt aus den atomaren Gehalten (in %) an Kohlenstoff und Sauerstoff mittels Röntgenphotoelektronenspektroskopie (X-ray Photoelectron Spectroskopie). 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 zitier- ten Literatur beschrieben. "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. "graph" in the sense of the present invention is advantageous by a high ratio characterized by carbon atoms to oxygen atoms (C / O ratio). The C / O ratio reflects the extent of the reduction reaction 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, as well as in the cited literature.
Die erfindungsgemäß eingesetzte Menge an Graphen liegt im Bereich von > 0,01 und ^ 10 Gew.-Teile, vorteilhaft > 0,1 und ^ 7,5 Gew.-Teile und insbesondere vorteilhaft > 0,5 und ^ 5 Gew.-Teile pro 100 Gewichtsteilen Dispersionspolymerisat P. The amount of graphene used in the invention is in the range of> 0.01 and 10 parts by weight, preferably> 0.1 and 7.5 parts by weight and more preferably> 0.5 and 5 parts by weight per 100 parts by weight of dispersion polymer P.
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. 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. Care is taken in particular 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.
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 > 0,1 und ^ 3,0 Gew.-%, jeweils bezogen auf die wässrige Graphen-Dispersion auf. 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 disperse powdered graphene in an aqueous surfactant or protective colloid solution with the introduction of energy 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 in particular advantageous in the range> 0.1 and ^ 3.0 wt .-%, each based on the aqueous graphene dispersion.
Mit Vorteil kann erfindungsgemäß auch pulverförmiges Graphen zur Herstellung der wässrigen Graphen-Dispersion eingesetzt werden, so dass erfindungsgemäß auch wässrige Dispersionen PG umfasst sein sollen, zu deren Herstellung pulverförmiges Graphen in das wässrige Medium, enthaltend die wässrige Polymerdispersion sowie ggf. weitere Additive und Hilfsstoffe, eingebracht wird. Mit Vorteil erfolgt die Dispergierung des pulverförmigen Graphens unter Ultraschalleinwirkung. 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, Farbstoffe, optische Aufheller, Retentionsmittel, Netzmittel, Filmbildehilfsmittel, Entschäumer, Konservierungsmittel, Biozide, Schleimbekämpfungsmittel, Weichmacher, Antiblockmittel, Antistatika, Puffersubstanzen, Hydrophobierungsmittel etc, wobei jedoch Pigmente und/oder Füllstoffe bevorzugt sind. Advantageously, according to the invention, pulverulent graphene can also be used for the preparation of the aqueous graphene dispersion, so that according to the invention aqueous dispersions PG should also be included, for the production of which pulverulent graphene into the aqueous medium containing the aqueous polymer dispersion and optionally further additives and auxiliaries, is introduced. Advantageously, the dispersion of the powdered graphene takes place under the action of ultrasound. 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 such as, pigments, fillers, dyes, optical brighteners, retention aids, wetting agents, film-forming aids, defoamers, preservatives, biocides, Slime control agents, plasticizers, antiblocking agents, antistatic agents, buffering agents, water repellents, etc., but pigments and / or fillers are preferred.
Als Pigmente können prinzipiell alle dem Fachmann geläufigen Weiß- bzw. Buntpigmente ein- gesetzt werden. In principle, all pigments known to those skilled in the art can be used as pigments.
Als wichtigstes Weißpigment ist aufgrund seines hohen Brechungsindex (Rutil: 2,70 und Ana- tas: 2,55) und seines guten Deckvermögens Titandioxid in seinen verschiedenen Modifikationen zu nennen. Aber auch Zinkoxid und Zinksulfid werden als Weißpigmente eingesetzt. Dabei können diese Weißpigmente in oberflächenbeschichteter (d.h. gecoateter) bzw. unbeschichteter (d.h. nicht gecoateter) Form eingesetzt werden. Daneben werden aber auch organische Weißpigmente, wie beispielsweise nichtverfilmende styrol- und carboxylgruppenreiche hohle Polymerisatteilchen mit einer Teilchengröße von ca. 300 bis 400 nm (sogenannte Opakteilchen) verwendet. The most important white pigment, due to its high refractive index (rutile: 2.70 and anatase: 2.55) and its good hiding power, is titanium dioxide in its various modifications. But also zinc oxide and zinc sulfide are used as white pigments. These white pigments may be used in surface-coated (i.e., coated) or uncoated (i.e., uncoated) form. In addition, however, organic white pigments, such as non-film-forming styrene and carboxyl-rich hollow polymer particles having a particle size of about 300 to 400 nm (so-called opaque particles) are used.
Neben Weißpigmenten können zur Farbgestaltung dem Fachmann geläufige unterschiedlichste Buntpigmente, beispielsweise die etwas preiswerteren anorganischen Eisen-, Cadmium-, Chrom- und Bleioxide bzw. -sulfide, Bleimolybdat, Kobaltblau oder Ruß sowie die etwas teureren organischen Pigmente, beispielsweise Phthalocyanine, Azopigmente, Chinacridone, Peryl- ene oder Carbazole eingesetzt werden. In addition to white pigments, a wide variety of colored pigments known to the person skilled in the art can be used, for example the somewhat less expensive inorganic iron, cadmium, chromium and lead oxides or sulfides, lead molybdate, cobalt blue or carbon black and the somewhat more expensive organic pigments, for example phthalocyanines, azo pigments, quinacridones, Peryl ene or carbazoles are used.
Als Füllstoffe werden im Wesentlichen anorganische Materialien mit im Vergleich zu den Pigmenten geringerem Brechungsindex verwendet (weiße Füllstoffe weisen nach DIN 55943 und DIN 55945 Brechungsindexwerte < 1 ,7 auf). Die pulverförmigen Füllstoffe sind dabei häufig natürlich vorkommende Mineralien, wie beispielsweise Calcit, Kreide, Dolomit, Kaolin, Talk,The fillers used are essentially inorganic materials having a lower refractive index than the pigments (white fillers have refractive index values <1.7 in accordance with DIN 55943 and DIN 55945). The powdery fillers are often naturally occurring minerals, such as calcite, chalk, dolomite, kaolin, talc,
Glimmer, Diatomeenerde, Baryt, Quarz oder Talk/Chlorit-Verwachsungen aber auch synthetisch hergestellte anorganische Verbindungen, wie beispielsweise präzipitiertes Calciumcarbonat, kalziniertes Kaolin oder Bariumsulfat sowie pyrogene Kieselsäure. Bevorzugt wird als Füllstoff Calciumcarbonat in Form des kristallinen Calcits oder der amorphen Kreide eingesetzt. Mica, diatomaceous earth, barite, quartz or talc / chlorite adhesions, but also synthetically prepared inorganic compounds, such as precipitated calcium carbonate, calcined kaolin or barium sulfate and fumed silica. The filler used is preferably calcium carbonate in the form of crystalline calcite or amorphous chalk.
Von besonderer Bedeutung ist, dass auch wässrige Beschichtungsformulierungen für spezifische Anwendungsgebiete erfindungsgemäß umfasst sein sollen, wie insbesondere It is of particular importance that aqueous coating formulations for specific fields of application should also be included according to the invention, such as in particular
Dichtmassen, Kunststoffputze und Anstrichmittel, enthaltend (als Feststoff gerechnet) Sealants, plastic plasters and paints, containing (calculated as solid)
> 5 und < 89,89 Gew.-% Dispersionspolymerisat P > 5 and <89.89% by weight of dispersion polymer P
> 0,01 und < 10 Gew.-% Graphen  > 0.01 and <10% by weight of graphene
> 0 und < 30 Gew.-% Pigmente  > 0 and <30% by weight of pigments
> 10 und < 70 Gew.-% Füllstoffe,  > 10 and <70% by weight of fillers,
> 0,1 und < 5 Gew.-% Dispergierhilfsmittel > 0.1 and <5 wt .-% dispersing aid
> 0 und < 20 Gew.-% Verdicker, sowie  > 0 and <20 wt .-% thickener, as well
> 0 und < 30 Gew.-% weitere Hilfsstoffe, wie Puffersubstanzen, Biozide etc., oder > 0 and <30% by weight of further auxiliaries, such as buffer substances, biocides etc., or
Papierstreichmassen enthaltend (als Feststoff gerechnet) Containing paper coating slips (calculated as solids)
> 4 und < 14,99 Gew.--% Dispersionspolymerisat P > 4 and <14.99% by weight of dispersion polymer P
> 0,01 und < 10 Gew.--% Graphen  > 0.01 and <10 wt .-% graphene
> 0 und < 8 Gew.-% Stärke und  > 0 and <8 wt .-% starch and
> 85 und < 95 Gew.-% Füllstoffe, jeweils bezogen auf den Feststoffgehalt der genannten Beschichtungsformulierung, enthalten.  > 85 and <95 wt .-% fillers, each based on the solids content of said coating formulation included.
Demnach umfasst eine erfindungsgemäße Ausführungsform ein Verfahren, gemäß welchem eine wässrige Dispersion PG, welche zusätzlich noch Pigmente und/oder Füllstoffe in fein pulverisierter Form enthält, zur Beschichtung eingesetzt wird. Dabei ist dem Fachmann geläufig, was unter einem Pigment, einem Füllstoff sowie unter einem Dispergierhilfsmittel, Verdicker bzw. Stärke verstanden wird. Accordingly, an embodiment of the invention comprises a method according to which an aqueous dispersion PG, which additionally contains pigments and / or fillers in finely pulverized form, is used for the coating. The expert is familiar with what is meant by a pigment, a filler and a dispersing agent, thickener or starch.
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 Mindest- filmbildetemperatur (MFT) [T > MFT] der wässrigen Polymerisatdispersion, getrocknet wird. Mit Vorteil ist die Trocknungstemperatur T > (MFT + 5) °C, mit besonderem Vorteil T > (MFT + 10) °C und insbesondere T > (MFT + 20) °C. 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 minimum film-forming temperature (MFT) [T> MFT] of the aqueous polymer dispersion. Advantageously, the drying temperature T> (MFT + 5) ° C, with particular advantage T> (MFT + 10) ° C and especially T> (MFT + 20) ° C.
Dabei wird im Rahmen dieser Schrift unter der MFT die nach der DIN ISO 21 15 vom April 2001 experimentell ermittelte Temperatur verstanden, unterhalb derer die wässrige Polymerisatdispersion keinen geschlossenen Polymerfilm mehr bildet. For the purposes of this document, MFT is understood to mean the temperature experimentally determined according to DIN ISO 21 15 of April 2001, below which the aqueous polymer dispersion no longer forms a closed polymer film.
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 Schichtdi- cke -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 nacheinander zwei oder mehrere gleiche oder unterschiedliche Beschichtungsschichten aufgebracht werden können. Erfindungsgemäß können alle natürlichen oder synthetischen, organischen oder anorganischen Substrate zur Beschichtung eingesetzt werden, wobei jedoch solche Substrate bevorzugt eingesetzt werden, welche eine hydrophile Oberfläche aufweisen, wie beispielsweise Metall, Glas, Porzellan, Papier, Pappe, Kunststoffe, Beton oder Holz. Im Rahmen der vorliegenden Schrift weist ein Substrat dann eine hydrophile Oberfläche auf, wenn bei einer Temperatur von 20 °C und Atmosphärendruck 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]. 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 -i 2 mm, advantageously> 0.01 and 1.5 mm, and particularly advantageously> 0.05 and 0.5 mm. Of course, it is possible according to the invention that two or more identical or different coating layers can be successively applied to a substrate. According to the invention, all natural or synthetic, organic or inorganic substrates can be used for coating, but those substrates are preferably used which have a hydrophilic surface, such as metal, glass, porcelain, paper, cardboard, plastics, concrete or wood. In the context of the present document, a substrate has a hydrophilic surface when, at a temperature of 20 ° C. and atmospheric pressure, the contact angle of a drop of deionized water applied to a horizontal flat surface of a substrate immediately after it has been applied, with the surface of the substrate Contact angle < 90 ° [interfacial tension of the substrate to the environment is greater than the interfacial tension of the water to the environment].
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sollen daher auch die nach dem erfin- dungsgemäßen Verfahren erhaltenen beschichteten Substrate umfasst sein. 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 P 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 P (fest/fest) beträgt, zur Herstellung von Beschichtungsformulierungen umfasst sein. 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 P 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 P (solid / solid), for the preparation of coating formulations.
Erfindungsgemäß vorteilhaft erfolgt die Verwendung einer wässrigen Dispersion PG zur Her- Stellung von Dichtmassen, Kunststoffputzen, Papierstreichmassen und Anstrichmitteln. Advantageously according to the invention, the use of an aqueous dispersion PG for the production of sealants, plastic plasters, paper coating slips and paints.
Die Erfindung soll anhand nachfolgender nicht einschränkender Beispiele erläutert werden. The invention will be illustrated by the following non-limiting examples.
Beispiele Examples
Einsatzstoffe: Starting Materials:
Es wurde eine wässrige Polymerisatdispersion mit einem Feststoffgehalt von 51 ,5 Gew.-% eingesetzt, deren Dispersionpolymerisat P zu 53 Gew.-% n-Butylacrylat, 43 Gew.-% Styrol, 2 Gew.-% Acrylsäure und 2 Gew.-% Acrylamid in einpolymerisierter Form aufgebaut war. Die Glasübergangstemperatur des Dispersionspolymerisats betrug 19 °C und die zahlenmittlere Teilchengröße betrug 1 10 nm. An aqueous polymer dispersion having a solids content of 51.5% by weight was used, the dispersion polymer P thereof being 53% by weight of n-butyl acrylate, 43% by weight of styrene, 2% by weight of acrylic acid and 2% by weight. Acrylamide was built in copolymerized form. The glass transition temperature of the dispersion polymer was 19 ° C and the number average particle size was 1 10 nm.
Das eingesetzte 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. Als Dispergierhilfsmittel wurde Tamol® NN 9401 der Firma BASF SE eingesetzt. The powdery graph used was analogous to the preparation 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 graphene obtained had a BET of 476 m 2 / g and a bulk density of 0.0053 g / cm 3 . As dispersing Tamol ® NN 9401 from BASF SE was used.
Zur Herstellung der wässrigen Graphendispersionen GF1 bis GF4 wurden die in Tabelle 1 angegebenen Mengen an entionisiertem Wasser in einem, mit einem Kühlmedium durchströmten Doppelwandgefäß vorgelegt. Daran anschließend wurden zuerst unter Rühren die angegebenen Mengen an Dispergierhilfsmittel zugegeben und bei 20 bis 25 °C (Raumtemperatur) gelöst. Daran anschließend wurden den erhaltenen wässrigen Lösungen die in der Tabelle 1 angegebenen Mengen an Graphen unter Ultraschalleinwirkung und Kühlung auf Raumtemperatur por- tionsweise zugegeben und homogen gemischt. Zur Herstellung der Graphendispersion GF1 wurde danach noch die ebenfalls in Tabelle 1 angegebene Menge an wässriger Polymerisatdispersion PD dem wässrigen Medium zugegeben und die erhaltene Dispersion homogen gemischt. Tabelle 1 : Einsatzstoffe und Mengen (in Gewichtsteilen) der Graphen-Formulierungen GF1 bis To prepare the aqueous graphite dispersions GF1 to GF4, the amounts of deionized water indicated in Table 1 were mixed with one through which a cooling medium flowed Double wall vessel submitted. Subsequently, the stated amounts of dispersing agent were first added with stirring and dissolved at 20 to 25 ° C (room temperature). Subsequently, the quantities of graphene indicated in Table 1 were added in portions to the resultant aqueous solutions under the action of ultrasound and cooled to room temperature and mixed homogeneously. To prepare the graphite dispersion GF1, the amount of aqueous polymer dispersion PD likewise indicated in Table 1 was then added to the aqueous medium and the resulting dispersion was mixed homogeneously. Table 1: Starting materials and quantities (in parts by weight) of the graphene formulations GF1 to
GF4  GF4
Einsatzstoff GF1 GF2 GF3 GF4 Feedstock GF1 GF2 GF3 GF4
Entionisiertes Wasser 192,0 192,0 94,0 92,0  Deionized water 192.0 192.0 94.0 92.0
Dispergierhilfsmittel 4,0 4,0 3,0 4,0 Dispersing aid 4.0 4.0 3.0 4.0
Polymerisatdispersion PD 336,3 . . .  Polymer dispersion PD 336.3. , ,
Graphen 4,0 4,0 3,0 4,0  Graphene 4.0 4.0 3.0 4.0
Beschichtungsformulierungen coating formulations
Unter Verwendung der vorgenannten Graphen-Formulierungen GF1 bis GF4 wurden die 7 verschiedenen Beschichtungsformulierungen PaFol bis PaFo5 sowie Vergleichsformulierungen PaFoVI und PaFoV2 hergestellt. Dabei wurde so vorgegangen, dass die in nachfolgender Tabelle 2 angegeben Bestandteile (Mengen in Gewichtsteilen) in der von oben nach unten ange- gebenen Reihenfolge bei Raumtemperatur unter Rühren mit einem Scheibenrührer bei 1000 Umdrehungen pro Minute in ein Mischgefäß gegeben und homogen gemischt wurden. Nach Zugabe der letzten Komponente ließ man noch 5 Minuten weiterrühren, schaltete dann den Rührer aus und ließ dann die entsprechende Farbformulierung vor ihrer Weiterverarbeitung 1 Stunde bei Raumtemperatur ruhen. Using the aforementioned graphene formulations GF1 to GF4, the 7 different coating formulations PaFol to PaFo5 and comparison formulations PaFoVI and PaFoV2 were prepared. The procedure was such that the constituents (amounts in parts by weight) indicated in Table 2 below were placed in a mixing vessel at room temperature while stirring with a disk stirrer at 1000 revolutions per minute in the sequence indicated from top to bottom and mixed homogeneously. After addition of the last component was allowed to continue stirring for 5 minutes, then switched off the stirrer and then left the corresponding color formulation before further processing for 1 hour at room temperature.
Tabelle 2: Zusammensetzung der Formulierungen PaFol bis PaFo5 sowie PaFoVI und Table 2: Composition of the formulations PaFol to PaFo5 and PaFoVI and
PaFoV2 in Gewichtsteilen.  PaFoV2 in parts by weight.
Einsatzstoffe PaFoVI PaFol PaFo2 PaFoV2 PaFo3 PaFo4 PaFo5 entionisiertes Wasser 85,0 - 85,0 315,4 - - -Feedstocks PaFoVI PaFol PaFo2 PaFoV2 PaFo3 PaFo4 PaFo5 Deionized Water 85.0 - 85.0 315.4 - - -
GF1 - 745,5 - - - - 562,4GF1 - 745.5 - - - - 562.4
GF2 - - 240,0 - 262,3 - -GF2 - - 240,0 - 262,3 - -
GF3 - 150,0 - - - - 294,7GF3 - 150.0 - - - - 294.7
GF4 - - - - - 444,6 -GF4 - - - - - 444.6 -
Dispex® AA 41451» - 21 ,2 - - - 15,2 9,8Dispex ® AA 4145 1 "- 21 2 - - - 15.2 9.8
Dispex® CX 42311> 25,0 - 25,0 25,0 27,3 - -Dispex ® CX 4231 1 > 25.0 - 25.0 25.0 27.3 - -
Dispex® CX 43201> 9,0 7,6 9,0 9,0 9,8 5,5 3,5Dispex ® CX 4320 1> 9.0 7.6 9.0 9.0 9.8 5.5 3.5
Parmetol® A 262> 2,0 1 ,7 2,0 2,0 2,2 1 ,2 0,8 Agitan® 7023> 4,0 1 ,7 4,0 4,0 4,4 2,4 1 ,6 KRONOS® 21904> 240,0 9,6 145,7 93,9 Butylglycol5' 20,0 17,0 20,0 20,0 21 ,9 12,1 7,8 Solvenon® PP5> 15,0 12,7 15,0 15,0 16,4 9,1 5,9 Rheovis® PU 12706> 25,0 21 ,3 25,0 25,0 27,3 15,2 9,8 Propyleneglycol5' 25,0 21 ,3 25,0 25,0 27,3 15,2 9,8 Polymerisatdispersion PD 550,0 550,0 550,0 601 ,1 333,8 Parmetol ® A 26 2> 2.0 1 7 2.0 2.0 2.2 1 2 0.8 Agitan ® 702 3> 4.0 1 7 4.0 4.0 4.4 2.4 1, 6 KRONOS 2190 ® 4> 240.0 9.6 145.7 93.9 butyl glycol 5 '20.0 17 , 0 20.0 20.0 21, 9 12.1 7.8 Solvenon ® PP 5 > 15.0 12.7 15.0 15.0 16.4 9.1 5.1 Rheovis ® PU 1270 6 > 25 , 0 21, 3 25.0 25.0 27.3 15.2 9.8 Propylene glycol 5 '25.0 21, 3 25.0 25.0 27.3 15.2 9.8 Polymer dispersion PD 550.0 550 , 0 550.0 601, 1 333.8
1> Dispergierhilfsmittel der Firma BASF SE 1 > dispersing agent from BASF SE
2) Biozid der Firma Schülke & Mayr GmbH 2 ) Biocide of Schülke & Mayr GmbH
3> Entschäumer der Firma Münzing Chemie GmbH 3> Defoamer of Münzing Chemie GmbH
4> Titandioxid der Firma Kronos Titan GmbH 4> Titanium dioxide from Kronos Titan GmbH
5> Lösemittel der Firma BASF SE 5> Solvents from BASF SE
6> Rheologiemodifizierer der Firma BASF SE 6> Rheology modifier BASF SE
Herstellung der beschichteten Testsubstrate sowie Bestimmung der Eigenschaften Production of the coated test substrates and determination of the properties
Die vorgenannten Beschichtungsformulierungen wurden derart mit einer Farbrolle auf Faserzementplatten der Größe 15 x 6,5 x 0,5 cm aufgetragen, dass das Auftragsflächengewicht (nass) jeweils 300 g/m2 betrug. Anschließend wurden die so erhaltenen Beschichtungen für 7 Tage im Klimaraum bei 50 % relativer Luftfeuchtigkeit und 23 °C getrocknet. The abovementioned coating formulations were applied with a paint roller to 15 × 6.5 × 0.5 cm fiber cement boards in such a way that the wet coverage was 300 g / m 2 in each case. Subsequently, the coatings thus obtained for 7 days in a climate room at 50% relative humidity and 23 ° C were dried.
Daran anschließend wurden die Gesamtwiderstände der mit den Beschichtungsformulierungen PaFol bis PaFo5 sowie PaFoVI und PaFoV2 erhaltenen Beschichtungen bestimmt. Hierzu wurden auf den Oberflächen der jeweiligen Beschichtungen in der Mitte der kurzen Plattenseiten jeweils eine rechteckige Aluminiumelektrode im Abstände von 12 cm aufgebracht und mit einem Dipato4 Precision Pico-Ampere/Tera-Ohm-Meter der Firma Dr. Thiedig verbunden, mit welchem die entsprechenden Gesamtwiderstände zwischen den beiden Aluminiumelektroden gemessen. Subsequently, the total resistances of the coatings obtained with the coating formulations PaFol to PaFo5 and PaFoVI and PaFoV2 were determined. For this purpose, in each case a rectangular aluminum electrode was applied at intervals of 12 cm on the surfaces of the respective coatings in the middle of the short sides of the plate and with a Dipato4 Precision Pico-Ampere / Tera-ohm meter of Dr. Ing. Thiedig, with which the corresponding total resistance between the two aluminum electrodes measured.
Tabelle 3: Gesamtwiderstände und Leitfähigkeiten der Beschichtungen von PaFol bis PaFo5 sowie PaFoVI und PaFoV2. Table 3: Overall resistances and conductivities of the coatings from PaFol to PaFo5 as well as PaFoVI and PaFoV2.
Beschichtung Gesamtwiderstand [Ω] Coating total resistance [Ω]
PaFoVI 8,3E+09  PaFoVI 8.3E + 09
PaFol 7,6E+04  PaFol 7.6E + 04
PaFo2 3,4E+05  PaFo2 3,4E + 05
PaFoV2 7,9E+09  PaFoV2 7,9E + 09
PaFo3 8,1 E+03  PaFo3 8.1 E + 03
PaFo4 1 ,4E+03  PaFo4 1, 4E + 03
PaFo5 2,2E+03 Darüber hinaus wurde von den Beschichtungen PaFo2 und PaFoV2 noch eine künstliche Be- witterung nach DIN EN ISO 1 1341 (Cycle A; 500 Stunden, dabei jeweils abwechselnd 102 Minuten trocken [= 50 % relative Luftfeuchtigkeit] und 18 Minuten unter Aufsprühen eines feinen Wassernebels mit einer UV-Lampe [60 W, 340 nm]) durchgeführt. Anschließend wurden die Farben der Beschichtungen nach DIN 6174 bestimmt (L*a*b*-Farbwerte vor und nach der Be- witterung unter Verwendung der Formel ΔΕ = Quadratwurzel aus [(Li-L2)2+(ai-a2)2+(bi-b2)2]). Insgesamt wurden jeweils 5 Messungen durchgeführt. Dabei wurde sowohl für die Beschichtung PaFo2 wie auch für die Beschichtung PaFoV2 ΔΕ-Werte im Bereich von 10,2 +/- 0,3 erhalten. PaFo5 2,2E + 03 In addition, the coatings PaFo2 and PaFoV2 were additionally subjected to artificial weathering according to DIN EN ISO 1 1341 (Cycle A, 500 hours, alternately 102 minutes dry [= 50% relative humidity] and 18 minutes while spraying a fine water mist) a UV lamp [60 W, 340 nm]) performed. The colors of the coatings were then determined according to DIN 6174 (L * a * b * color values before and after weathering using the formula ΔΕ = square root of [(Li-L2) 2 + (ai-a2) 2+ ( bi-b2) 2 ]). In total, 5 measurements were taken. For the coating PaFo2 as well as for the coating PaFoV2 ΔΕ values in the range of 10.2 +/- 0.3 were obtained.

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 P 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 P (fest/fest) beträgt, zuerst auf die Oberfläche eines Substrates aufgebracht und danach bei einer Temperatur T > der Mindestfilmbildetemperatur der wässrigen Polymerisatdispersion getrocknet wird. 1 . Process for coating a substrate, characterized in that an aqueous dispersion PG, prepared from a) an aqueous polymer dispersion whose dispersion polymer P 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 P (solid / solid) is first applied to the surface of a substrate and then dried at a temperature T> the minimum film-forming temperature of the aqueous polymer dispersion.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Gewichtsanteil an Graphen > 0,5 und -i 5 Gew.-Teile pro 100 Gewichtsteilen Dispersionspolymerisat P beträgt. 2. The method according to claim 1, characterized in that the weight fraction of graphene> 0.5 and -i 5 parts by weight per 100 parts by weight of dispersion polymer P is.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, 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. 3. The method according to any one of claims 1 or 2, 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.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die wässrigen Dispersion PG zusätzlich noch Pigmente und/oder Füllstoffe enthält. 4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the aqueous dispersion PG additionally contains pigments and / or fillers.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat eine hydrophile Oberfläche aufweist. 5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the substrate has a hydrophilic surface.
6. Beschichtete Substrate erhältlich nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5. 6. Coated substrates obtainable by a process according to one of claims 1 to 5.
7. Verwendung einer wässrigen Dispersion PG, hergestellt aus a) einer wässrigen Polymerisatdispersion, deren Dispersionspolymerisat P 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 P (fest/fest) beträgt, zur Herstellung von Beschichtungsformulie- rungen. 7. Use of an aqueous dispersion PG, prepared from a) an aqueous polymer dispersion whose dispersion polymer P 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 P (solid / solid), for the preparation of coating formulations.
8. Verwendung einer wässrigen Dispersion PG gemäß Anspruch 7 zur Herstellung von 8. Use of an aqueous dispersion PG according to claim 7 for the preparation of
Dichtmassen, Kunststoffputzen, Papierstreichmassen und Anstrichmitteln.  Sealants, plastic plasters, paper coatings and paints.
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