NO891172L - Basismateriale for overflatebelegg. - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse vedrører kopolymermaterialer i emulsjons-form som omfatter vinyl-Cl- til -C4-alkanoater, f.eks. vinylacetat, vinylklorid og en alkylenkomponent, f.eks. etylen, som de viktigste monomerkomponenter. Kopolymeremulsjoner av denne gruppe er nyttige som basismaterialer for overflatebelegg,

f.eks. maling.

Kopolymerer av denne gruppe er nyttige ved en rekke anvendelser i avhengighet av forholdene mellom de valgte monomerer. Anvendbarheten inkluderer anvendelse av maling og andre overflatebelegg som er beregnet på å brukes inne og ute. Det kreves av disse kopolymerer at de skal ha visse egenskaper for å kunne virke godt ved disse anvendelser i overflatebelegg, som f.eks. at kopolymerene må ha tilfredsstillende strekkfasthet, forlengelse og vannopptak.

Oppfinnelsen tilveiebringer kopolymerer av vinyl-Cl- til -C4-alkanoater, f.eks. vinylacetat, vinylklorid og en alkylenkomponent, f.eks. etylen, som er modifisert ved at det er inkludert, i monomersatsen hvorfra de er fremstilt, alkyl-(C2 til C12)-(met)akrylat, vanligvis i en mengde på minst 2 og opp til 20 vekt%. Alkyl(met)akrylatet inneholder fortrinnsvis minst 4 karbonatomer og vanligvis opp til 10 karbonatomer i alkylgruppen. Eksempler på disse modifiserende (met)akrylater er butyl-, heksyl-, oktyl- og 2-etylheksyl-akrylater og -metakrylater. Selv om vinylacetat er et foretrukket vinyl-alkanoat, er også andre vinylestere innen den definerte gruppe anvendbare, spesielt vinylformiat, -propionat, -butyrat og

-isobutyrat.

Slike kopolymerer kan fremstilles som en vandig emulsjon fra en egnet emulgert monomersats under etylentrykk i nærvær av et stabiliserende emulgeringsmiddelsystem.

Disse terpolymer-emulsjoner kan innlemmes i vannbaserte materialer, sammen med andre konvensjonelle ingredienser, i slike overflatebelegg som maling og andre overflatebelegg beregnet for påføring inne og ute, hvorved plastfilmen som tilveiebringes med kopolymerdispersjonen er nødvendig for å tilveiebringe beskyttelse spesielt mot virkninger av atmosfærisk beskadigelse, og også for å tilveiebringe bestandighet mot slitasje. Filmen er derfor nødvendig for å tilfredsstille strenge behov som spesielt inkluderer fleksibilitet for å få bestandighet mot brudd og slitasje, gjenspeilet i tilstrekkelig forlengelse og strekkfasthet, både våt og tørr, sammen med begrenset vannopptak.

Det er nå funnet at disse egenskaper kan påvirkes skadelig ved nærvær i kopolymeren av komponenter som vanligvis inkluderes for å befordre polymerisering eller som hjelpemiddel for andre formål.

Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer derfor et basismateriale for overflatebelegg som omfatter en vandig emulsjon av en kopolymer av et vinyl-Cl- til C4-alkanoat, vinylklorid og en alkalen-komponent, f.eks. etylen, hvor monomersatsen hvorfra terpolymeren er fremstilt også inkluderer en andel av et alkylakrylat, og hvorved kopolymeren er i alt vesentlig fri for natriumvinylsulfonat eller dets polymeriserte derivater, og fortrinnsvis også fri for (met)akrylsyre.

Oppfinnelsen tilveiebringer også en fremgangsmåte for fremstilling av kopolymerer av vinylacetat, vinylklorid og etylen, som omfatter å polymerisere en monomersats som inkluderer alkylakrylat, fortrinnsvis under overatmosfærisk etylentrykk, fortrinnsvis i en vandig fase hvor monomersatsen blir dispergert og polymerisert i en emulsjon i nærvær av mindre mengder av komponenter for akselerering av polymeriseringen og et emulgeringsmiddelsystem, og den erkarakterisert vedat det anvendes en monomersats som er fri for natriumvinylsulfonat og fortrinnsvis også fri for frie akrylsyrer.

GB 1551415 åpenbarer anvendelse av akrylmetakrylat ved fremstilling av kopolymerer. Japansk patentpublikasjon 32787/74 åpenbarer anvendelse av langkjedede alkylgrupper i akrylatene, for fremstilling av terpolymer-emulsjoner som er egnet for anvendelse i maling. Ved fremgangsmåten som er beskrevet i nevnte publikasjon, anvendes natriumvinylsulfonat i en mengde på fra 0,1 til 3%.

Den skadelige virkning som fremsbringes ved nærvær av natriumvinylsulfonat i polymerfilmer av den beskrevne type, er spesielt fremtredende i kopolymerer som inkluderer en andel av alkylakrylater i monomersatsen hvorfra polymerene er fremstilt. Alkylakrylatene er fortrinnsvis til stede i en mengde fra 1 til 40 vekt% av monomersatsen, mer foretrukket minst 2 og spesielt fra 2 til 2 0 vekt% av monomersatsen. Av de viktigste ingredienser som kopolymeren i henhold til foreliggende oppfinnelse består av, er vinylacetat fortrinnsvis til stede i en mengde av 10 til 90 vektdeler og mer spesielt 30 til 80 vektdeler, vinylklorid fra 5 til 50 og mer spesielt fra 10 til 40 vektdeler og etylen fra 5 til 40 og mer spesielt 10-30 vektdeler av monomersatsen hvorfra kopolymeren blir fremstilt.

Alkylakrylatet inneholder fortrinnsvis minst 4 karbonatomer og mer spesielt opp til 10 karbonatomer i alkylgruppen. Eksempler inkluderer butyl-, heksyl-, oktyl- og 2-etylheksyl-akrylater og -metakrylater. Kopolymeren kan også inkludere mindre mengder av monomerkomponenter som inkluderes for å tilveiebringe spesifikke fordeler, innbefattet akryl- og metakrylsyre og derivater derav og hydroksy-funksjonelle akrylater, men disse er fortrinnsvis ikke til stede.

Det er generelt behov for å forbedre egenskapene til kopolymerene i henhold til oppfinnelsen for å sikre at de er egnet for langvarig utendørs anvendelse, og de beskrevne modifikasjoner tilveiebringer forbedringer av de ønskede egenskaper.

Det er ikke noen kritiske trekk ved den anvendte fremgangsmåte for fremstilling av de modifiserte kopolymerer forutsatt at det ikke er til stede noe natriumvinylsulfonat i monomersatsen og/eller inkorporert i polymerstrukturen. Kopolymerene i henhold til foreliggende oppfinnelse blir imidlertid fortrinnsvis fremstilt i samsvar med den metode som er beskrevet i EP 0255363, hvorved det tilsettes et polymerisasjons-initiatorsystem sammen med en del av monomersatsen til resten i et reaksjonsmedium i en grad hvorved det blir værende et reservoar av monomeren i reaksj onsmediet.

Eksempel

Det vil nå bli gitt et eksempel på kopolymeren for å belyse, men ikke begrense oppfinnelsen, og dette vil bli sammenlignet med en sammenligningsprøve hvorved natriumvinyl-sulf onat var inkludert i monomermaterialet.

En sammenlignings-kopolymer omfattende en monomer-komponent-blanding av:

ble fremstilt ved den følgende fremgangsmåte:

En vandig løsning med den nedenfor oppførte sammensetning ble fremstilt og anbragt i en trykkreaktor (kapasitet 3,7 liter).

Destillert vann til et innhold av 52% ikke-flyktig stoff Maursyre 1 ml (for å gi en pH-verdi på 3-3,5)

* fra Hercules Ltd., London, England;under varenavnet Natrosol 250LR.;<*>fra Lankro Chemicals Ltd., Manchester, England

under varenavnet Perlankrol RN75.

Reaktoren ble spylt først med nitrogen og så med etylen. Agitatoren ble så satt i gang, innholdet i karet ble oppvarmet til 30°C og alt av etylenkomponenten ble innført i karet for å gi et trykk på 55 bar. 5 vekt% av hver av vinylacetat-, vinylklorid- og 2-etylheksylakrylat-monomerene ble tilsatt ved dette trinn for å danne en innledende monomersats.

Initiator-løsninger med sammensetningene

var på forhånd fremstilt og 10% av hver løsning ble satt til karet som inneholdt 5%-monomersatsene, og temperaturen i dette ble tillatt å stige etter hvert som den innledende monomersats ble polymerisert. 15 minutter etter tilsetninegn av initiatorløsningene ble de gjenværende 95% av monomerkomponentene tilsatt kontinuerlig i løpet av en periode på 4 timer. Tilsetningen av de gjenværende 90% av initiatorløsningene ble satt i gang samtidig med tilsetningen av monomerkomponentene, men initiatorløsningene ble tilsatt kontinuerlig i løpet av en periode på 5 timer. Temperaturen ble holdt ved 60°C under disse tilsetninger av monomerer og initiatorer under kontinuerlig agitering.

Ved slutten av 5-timers-perioden ble reaksjonsmassen avkjølt til omgivelsestemperatur mens det endelige trinns initiatorløsninger C og D ble tilsatt i løpet av en periode på 0,5 time.

Etter avsluttet omsetning ble den modifiserte kopolymer-emulsjon testet på strekkfasthet (våt og tørr), forlengelse (våt og tørr) og vannopptak.

De oppnådde test-målinger blir i tabellen sammenlignet med slike som ble oppnådd med en terpolymer fremstilt som tidligere beskrevet, men med en total monomersats på:

Andelene av terpolymer-monomerene ble variert for å sikre at begge terpolymerer hadde like glasstemperaturer.

Begge de ovennevnte fremstillinger ble relatert til fravær av natriumvinylsulfonat fra den vandige sats. Testene ble gjentatt i hvert tilfelle og fremgår av tabellen.

En kontinuerlig polymerfilm ble fremstilt ved påføring av en emulsjonsfilm med tykkelse 0,1 mm på en PTFE-belagt glass-plate, og tørking av filmen i 7 dager ved 20°C. Etter denne periode ble det skåret prøvestykker fra den for testing. Strekkfasthet og forlengelse ble målt ved anvendelse av et Instron-tensometer ved en forlengelseshastighet av 50 mm pr. min. ved 2 0°C. Målinger av våt strekkfasthet og forlengelse ble utført på polymerfilmer etter nedsenking i vann ved 20°C i 24 timer. De oppnådde resultater ble registrert for å tilveiebringe en seighetsenhet, beregnet ved integrering av kurven for strekkfasthet/forlengelse, i Newton-meter/cm<2>. De registrerte verdier tilveiebringer derfor en sammenligning av det arbeide som kreves for å bryte polymerfilmen.

Vannopptak ble målt som den prosentvise vektøkning for prøver av terpolymerfilm etter nedsenking i vann ved 20°C.

Resultater fremgår av den medfølgende tabell. Tallene i parantesene er for sammenligningstester med SVS til stede i polymeren.

Resultatene viser at det ikke blir oppnådd noen betydelig fordel ved nærvær av SVS, hverken for terpolymeren eller for akrylpolymeren, men at derimot våt-fastheten blir klart svekket ved nærvær av denne komponent, og vannopptaket blir sterkt øket etter 1 dag.

Claims (11)

1. Basismateriale for overflatebelegg som omfatter en vandig emulsjon av en kopolymer av et vinyl-Cl- til -C4-alkanoat, vinylklorid og en alkylenkomponent, karakterisert ved at det er i alt vesentlig fritt for natriumvinylsulfonat og dets polymeriserte derivater, og ved at monomersatsen også inkluderer en andel av et alkylakrylat.

2. Materiale i henhold til krav 1, karakterisert ved at terpolymersammensetningen samsvarer med 10 til 90 deler vinylacetat, 5 til 50 deler vinylklorid og 5 til 40 deler etylen, basert på vekten av monomersatsen.

3. Materiale i henhold til krav 1, karakterisert ved at terpolymersammensetningen samsvarer med 30 til 80 deler vinylacetat, 10 til 40 deler vinylklorid og 10 til 3 0 deler etylen, basert på vekten av monomersatsen.

4. Materiale i henhold til krav 2, karakterisert ved at terpolymersammensetningen samsvarer med 60 til 90 deler vinylacetat og 5 til 20 deler etylen, basert på vekten av monomersatsen.

5. Materiale i henhold til krav 4, karakterisert ved at kopolymersammensetningen samsvarer med en monomersats som inneholder et alkylakrylat med minst 4 karbonatomer i alkylgruppen.

6. Materiale i henhold til krav 5, karakterisert ved at alkylgruppen omfatter butyl-, heksyl-, oktyl- eller 2-etylheksyl-akrylat og/eller at akrylatet omfatter et metakrylat.

7. Materiale i henhold til hvilket som helst av de foregående krav. karakterisert ved at akrylkopolymer-sammensetningen samsvarer med at det er fra 1 til 40 vekt% av akrylmonomer i monomersatsen.

8. Materiale i henhold til krav 7, karakterisert ved at akrylkopolymer-sammensetningen samsvarer med at det er fra 2 til 20 vekt% av akrylmonomer i monomersatsen.

9. Fremgangsmåte for fremstilling av kopolymerer av en monomersats som omfatter vinylacetat, vinylklorid, akrylat og etylen under overatmosfærisk trykk, hvorved monomersatsen dispergeres i en vandig emulsjon og polymeriseres i nærvær av mindre mengder av polymerisasjons-akseleratorer og et emulgeringsmiddelsystem, karakterisert ved at det anvendes en monomersats som er i alt vesentlig fri for natriumvinylsulfonat og fortrinnsvis også for frie akrylsyrer.

10. Fremgangsmåte i henhold til krav 9, karakterisert ved at monomersatsen ytterligere omfatter et alkylakrylat med minst 4 karbonatomer i alkylgruppen.

11. Fremgangsmåte i henhold til krav 10, karakterisert ved at alkylakrylatet utgjør fra 1 til 40 vekt% av monomersatsen.