DE19816741A1 - Self-crosslinking aqueous preparation useful as binder for coatings etc., as an adhesive or in treating leather - Google Patents
Self-crosslinking aqueous preparation useful as binder for coatings etc., as an adhesive or in treating leatherInfo
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft selbstvernetzende, wässrige
Zubereitungen, die
The present invention relates to self-crosslinking, aqueous preparations which
- (i) wenigstens ein Anhydridgruppen AH aufweisendes Copolymer P in Form einer wässrigen Dispersion, und(i) at least one copolymer P in having anhydride groups AH Form of an aqueous dispersion, and
- (ii) wenigstens eine vernetzend wirkende Substanz A enthält.(ii) contains at least one crosslinking substance A.
Für die anwendungstechnischen Eigenschaften wässriger Polymeri satdispersionen ist es häufig von Vorteil, wenn die Polymerisate ein hohes Molekulargewicht aufweisen. So verbessert ein hohes Mo lekulargewicht in der Regel die mechanische Festigkeit der Poly mere. Gleichzeitig wird ihre Empfindlichkeit gegenüber Lösungs mitteleinflüssen herabgesetzt, was insbesondere bei Beschichtun gen von Vorteil ist. Bei Klebstoffen verbessert ein hohes Moleku largewicht die für die Stabilität der Verklebung wichtige Kohä sion.For the application properties of aqueous polymers It is often an advantage if the polymers have a high molecular weight. So a high Mo improves molecular weight usually the mechanical strength of the poly mere. At the same time, their sensitivity to solutions Influences reduced, which is particularly the case with coatings is an advantage. In the case of adhesives, a high molecule improves lar weight is important for the stability of the bond sion.
In der Regel erreicht man ein hohes Molekulargewicht durch Zugabe von vernetzend wirkenden Monomeren bei der Polymerisationsreak tion. Bei einer Reihe von Anwendungen wässriger Polymerisatdis persionen kann es allerdings von Vorteil sein, wenn die Vernet zung nicht schon während der Polymerisation stattfindet, sondern erst im Nachhinein. Der Grund hierfür ist einerseits darin zu se hen, dass durch eine Vernetzung während der Polymerisationsreak tion die Filmbildungseigenschaften der Polymerisatdispersionen herabgesetzt werden. Andererseits ermöglicht eine nachträgliche Vernetzung prinzipiell die interpartikuläre Vernetzung der Poly merisatteilchen im Film, was zu einer Verbesserung der chemischen und mechanischen Widerstandsfähigkeit von Polymerfilmen auf Basis solcher Dispersionen führt.As a rule, a high molecular weight is achieved by adding of crosslinking monomers in the polymerization reaction tion. In a number of applications aqueous polymer dis persions, however, it can be an advantage if the network tion does not already take place during the polymerization, but instead only afterwards. The reason for this is on the one hand hen that through a crosslinking during the polymerization craze tion the film-forming properties of the polymer dispersions be reduced. On the other hand, a subsequent Networking is basically the interparticular networking of the poly merisate particles in the film, leading to an improvement in chemical and mechanical resistance of polymer films based such dispersions.
So sind beispielsweise aus der US-A-4,048,130 wässrige Polymeri satdispersionen bekannt, welche N-Methylolamide ethylenisch unge sättigter Carbonsäuren, z. B. N-Methylolmethacrylamid, einpolyme risiert enthalten. Eine nachträgliche Vernetzung findet in derar tigen Polymeren allerdings erst unter erhöhter Temperatur (bei spielsweise 150 bis 200°C) statt. Zudem wird bei der nachträgli chen Vernetzung gesundheitsschädliches Formaldehyd frei. For example, US Pat. No. 4,048,130 describes aqueous polymers satdispersionen known, which N-methylolamides ethylenisch un saturated carboxylic acids, e.g. B. N-methylol methacrylamide, einpolyme included. Subsequent networking takes place in derar term polymers, however, only at elevated temperature (at for example 150 to 200 ° C) instead. In addition, the networking free of harmful formaldehyde.
Aus der EP-A-372 295 sind selbstvernetzende Bindemittel in Form wässriger Zubereitungen bekannt, die wenigstens ein Polymer ent halten, welches durch Umsetzung eines Anhydridgruppen enthalten den Polymerisats mit einer niedermolekularen Verbindung erhält lich ist, die wenigstens eine blockierte Aminogruppe und wenig stens eine, gegenüber der Anhydridgruppe reaktive Funktionalität aufweist. Derartige Zubereitungen werden vorzugsweise für Ein brennlackierungen eingesetzt. Die nachträgliche Vernetzung findet erst bei erhöhter Temperatur statt. Zudem werden die Anhydrid gruppen enthaltenden Polymere durch radikalische Polymerisation in einem organischen Lösungsmittel hergestellt, anschließend mit den blockierten Aminen in einer separaten Reaktion in einem orga nischen Lösungsmittel umgesetzt und dann erst in einem weiteren Verfahrensschritt in eine wässrige Zubereitung überführt. Diese Vorgehensweise ist für viele Anwendungen zu aufwendig.Self-crosslinking binders are in the form of EP-A-372 295 aqueous preparations are known which ent ent at least one polymer hold which contain by reacting an anhydride groups receives the polymer with a low molecular weight compound is at least one blocked amino group and little at least one functionality that is reactive towards the anhydride group having. Such preparations are preferably used for one stove enamels used. The subsequent networking takes place only at an elevated temperature. In addition, the anhydride polymers containing groups by radical polymerization made in an organic solvent, then with the blocked amines in a separate reaction in an orga African solvent and only then in another Process step converted into an aqueous preparation. This The procedure is too complex for many applications.
Aus der EP-A-620 234 sind wässrige Polymerisatdispersionen be kannt, die Methacrylsäureanhydrid als vernetzendes Monomer einpo lymerisiert enthalten. Die Anwesenheit des vernetzenden Meth acrylsäureanhydrids bewirkt eine Erhöhung der Mindestfilmbilde temperatur. Die dort beschriebenen, wässrigen Polymerisatdisper sionen werden als Bindemittel für pigmenthaltige Farben einge setzt.EP-A-620 234 describes aqueous polymer dispersions knows that the methacrylic anhydride as a crosslinking monomer lymerized included. The presence of the cross-linking meth acrylic anhydride causes an increase in the minimum film formation temperature. The aqueous polymer disper described there ions are used as binders for pigment-containing paints puts.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Zuberei tungen auf der Basis wässriger Polymerisatdispersionen bereitzu stellen, die eine nachträgliche, sich an die Polymerisationsreak tion anschließende Selbstvernetzung ermöglichen. Die Selbstver netzung sollte bereits bei geringen Temperaturen (z. B. Raumtem peratur) stattfinden und nicht zu einer Freisetzung gesundheit lich bedenklicher Substanzen führen. Ferner sollte die wässrige Polymerisatdispersion auf möglichst einfachem Wege erhältlich sein.The present invention has for its object preparation ready on the basis of aqueous polymer dispersions make a subsequent, adhere to the polymerization craze enable subsequent self-networking. The self ver Networking should be carried out even at low temperatures (e.g. room temperature temperature) take place and do not lead to a release health lead dangerous substances. Furthermore, the aqueous Polymer dispersion available in the simplest possible way be.
Diese Aufgabe konnte gelöst werden durch eine wässrige Zuberei tung, enthaltend wenigstens ein Anhydridgruppen AH aufweisendes Copolymer P in Form einer wässrigen Polymerisatdispersion und we nigstens eine vernetzend wirkende Verbindung A, die ausgewählt ist unter Verbindungen mit wenigstens zwei primären und/oder se kundären Aminogruppen, Aminogruppen enthaltenden Polymeren, Ami noalkoholen und Aminosiloxanen.This task could be solved by an aqueous preparation tion containing at least one anhydride groups AH Copolymer P in the form of an aqueous polymer dispersion and we at least one crosslinking compound A, which is selected is among compounds with at least two primary and / or se secondary amino groups, polymers containing amino groups, ami alcohols and aminosiloxanes.
Demnach betrifft die vorliegende Erfindung selbstvernetzende,
wässrige Zubereitungen, enthaltend:
Accordingly, the present invention relates to self-crosslinking, aqueous preparations comprising:
- i) wenigstens ein Anhydridgruppen AH aufweisendes Copolymer P in Form einer wässrigen Dispersion, erhältlich durch radikali sche wässrige Emulsionspolymerisation ethylenisch ungesättig ter Monomere M, wobei die Monomere M wenigstens ein Monomer M1, ausgewählt unter den Anhydriden monoethylenisch ungesät tigter Carbonsäuren mit 3 bis 8 C-Atomen, und wenigstens ein mit den Monomeren M1 copolymerisierbares, davon verschiedenes Monomer M2 umfassen, undi) at least one copolymer P in having anhydride groups AH Form of an aqueous dispersion, available from radicals aqueous emulsion polymerization ethylenically unsaturated ter monomers M, wherein the monomers M at least one monomer M1, selected from the anhydrides monoethylenically unsaturated saturated carboxylic acids with 3 to 8 carbon atoms, and at least one copolymerizable with the monomers M1, different from it Include monomer M2, and
-
ii) wenigstens eine vernetzend wirkende Substanz A mit wenigstens
einer primären und/oder sekundären Aminogruppe AM, ausgewählt
unter
Verbindungen A1, die wenigstens zwei primäre und/oder sekun däre Aminogruppen AM je Molekül aufweisen,
Verbindungen A2, die wenigstens eine primäre oder sekundäre Aminogruppe AM und eine Siloxangruppe aufweisen,
Aminoalkoholen (Verbindungen A3) und
Polymeren AP mit mehreren primären und/oder sekundären Amino gruppen AM.ii) at least one crosslinking substance A with at least one primary and / or secondary amino group AM, selected from
Compounds A1 which have at least two primary and / or secondary amino groups AM per molecule,
Compounds A2 which have at least one primary or secondary amino group AM and one siloxane group,
Amino alcohols (compounds A3) and
Polymer AP with several primary and / or secondary amino groups AM.
Bevorzugte Monomere M1 sind Methacrylsäureanhydrid, Acrylsäurean hydrid und Itaconsäureanhydrid. Besonders bevorzugtes Monomer M1 ist Methacrylsäureanhydrid. Der Anteil der Monomere M1 an der Ge samtmenge der zu polymerisierenden Monomere M liegt in der Regel im Bereich von 0,1 bis 30 Gew.-%, vorzugsweise im Bereich von 0,1 bis 20 Gew.-%, besonders bevorzugt im Bereich von 0,2 bis 10 Gew.-% und speziell im Bereich von 0,5 bis 5 Gew.-%.Preferred monomers M1 are methacrylic anhydride, acrylic acid hydride and itaconic anhydride. Particularly preferred monomer M1 is methacrylic anhydride. The proportion of the monomers M1 in the Ge total amount of the monomers M to be polymerized is generally in the range from 0.1 to 30% by weight, preferably in the range from 0.1 to 20% by weight, particularly preferably in the range from 0.2 to 10 % By weight and especially in the range from 0.5 to 5% by weight.
Als Monomere M2 kommen alle jene monoethylenisch ungesättigen Mo nomere in Frage, die mit den Monomeren M1 copolymerisierbar sind. In der Regel handelt es sich um hydrophobe Monomere mit einer be grenzten Wasserlöslichkeit (d. h. < 60 g/l bei 25°C), wie sie üblicherweise für die radikalische, wässrige Emulsionspolymerisa tion eingesetzt werden. Typische Monomere M2 sind ausgewählt un ter vinylaromatischen Monomeren wie Styrol, α-Methylstyrol, ortho-Chlorstyrol oder Vinyltoluole, Vinylestern von C1-C18-, vor zugsweise C1-C12-Monocarbonsäuren, wie Vinylacetat, Vinylpropio nat, Vinylbutyrat, Vinylvalerat, Vinylhexanoat, Vinyl-2-ethylhe xanoat, Vinyldecanoat, Vinyllaurat, Vinylstearat und Vinylester der Versatic® -Säuren (Versatic®-Säuren sind verzweigte, aliphati sche Carbonsäuren mit 5 bis 11 C-Atomen). Weiterhin kommen Ester β,β-ethylenisch ungesättigter C3-C8-Mono- oder Dicarbonsäuren mit vorzugsweise C1-C12- und insbesondere C1-C8-Alkanolen oder C5-C8-Cycloalkanolen in Frage. Geeignete C1-C12-Alkanole sind bei spielsweise Methanol, Ethanol, n-Propanol, i-Propanol, 1-Butanol, 2-Butanol, Isobutanol, tert.-Butanol, n-Hexanol und 2-Ethylhexa nol. Geeignete Cycloalkanole sind beispielsweise Cyclopentanol oder Cyclohexanol. Geeignet sind insbesondere Ester der Acryl säure, der Methacrylsäure, der Crotonsäure, der Maleinsäure, der Itaconsäure oder der Fumarsäure. Speziell handelt es sich um Ester der Acrylsäure und der Methacrylsäure, (Meth)acrylsäureme thylester, (Meth)acrylsäureethylester, (Meth)acrylsäureisopropy lester, (Meth)acrylsäure-n-butylester, (Meth)acrylsäureisobutyl ester, (Meth)acrylsäure-1-hexylester, (Meth)acrylsäure-tert.-bu tylester, (Meth)acrylsäure-2-ethylhexylester, Maleinsäuredime thylester oder Maleinsäuredi-n-butylester. Darüber hinaus können auch C4-C8-konjugierte Diene, wie 1,3-Butadien, Isopren oder Chlo ropren, C2-C6-Olefine, wie Ethylen, Propen, 1-Buten und Isobuten, oder Vinylchlorid als Monomere M2 eingesetzt werden. Die genann ten Monomere M2 machen vorzugsweise 80 bis 99,9 Gew.-%, insbeson dere 90 bis 99,8 Gew.-% und speziell 95 bis 99,5 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der eingesetzten Monomere aus. In einer be vorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfassen die Monomere M2 wenigstens zwei voneinander verschiedene Monomere M2a und M2b. Diese sind vorzugsweise ausgewählt unter den vorgenann ten vinylaromatischen Monomeren, den Estern der Acrylsäure und der Methacrylsäure mit C1-C12-Alkanolen, den Vinylestern aliphati scher C1-C12-Carbonsäuren sowie Ethylen und Vinylchlorid. Die bei den letztgenannten Monomere werden vorzugsweise in Kombination mit Vinylacetat oder Vinylpropionat eingesetzt.Suitable monomers M2 are all those monoethylenically unsaturated monomers which are copolymerizable with the monomers M1. In general, they are hydrophobic monomers with a limited water solubility (ie <60 g / l at 25 ° C), as are usually used for radical, aqueous emulsion polymerization. Typical M2 monomers are selected from vinyl aromatic monomers such as styrene, α-methylstyrene, ortho-chlorostyrene or vinyltoluenes, vinyl esters of C 1 -C 18 -, preferably C 1 -C 12 -monocarboxylic acids, such as vinyl acetate, vinyl propionate, vinyl butyrate, vinyl valerate , Vinyl hexanoate, vinyl 2-ethylhe xanoate, vinyl decanoate, vinyl laurate, vinyl stearate and vinyl ester of Versatic® acids (Versatic® acids are branched, aliphatic carboxylic acids with 5 to 11 carbon atoms). Furthermore, esters of β, β-ethylenically unsaturated C 3 -C 8 mono- or dicarboxylic acids with preferably C 1 -C 12 and in particular C 1 -C 8 alkanols or C 5 -C 8 cycloalkanols are suitable. Suitable C 1 -C 12 -alkanols are, for example, methanol, ethanol, n-propanol, i-propanol, 1-butanol, 2-butanol, isobutanol, tert-butanol, n-hexanol and 2-ethylhexanol. Suitable cycloalkanols are, for example, cyclopentanol or cyclohexanol. Particularly suitable are esters of acrylic acid, methacrylic acid, crotonic acid, maleic acid, itaconic acid or fumaric acid. Specifically, these are esters of acrylic acid and methacrylic acid, (meth) acrylic acid methyl ester, (meth) acrylic acid ethyl ester, (meth) acrylic acid isopropyl ester, (meth) acrylic acid n-butyl ester, (meth) acrylic acid isobutyl ester, (meth) acrylic acid-1 -hexyl ester, (meth) acrylic acid tert-butyl ester, (meth) acrylic acid 2-ethylhexyl ester, maleic acid dimethyl ester or maleic acid di-n-butyl ester. In addition, C 4 -C 8 conjugated dienes such as 1,3-butadiene, isoprene or chloroprene, C 2 -C 6 olefins such as ethylene, propene, 1-butene and isobutene, or vinyl chloride can be used as monomers M2 will. The said monomers M2 preferably make up 80 to 99.9% by weight, in particular 90 to 99.8% by weight and especially 95 to 99.5% by weight, based on the total weight of the monomers used. In a preferred embodiment of the present invention, the monomers M2 comprise at least two mutually different monomers M2a and M2b. These are preferably selected from the aforementioned vinyl aromatic monomers, the esters of acrylic acid and methacrylic acid with C 1 -C 12 -alkanols, the vinyl esters of aliphatic C 1 -C 12 -carboxylic acids and ethylene and vinyl chloride. The latter monomers are preferably used in combination with vinyl acetate or vinyl propionate.
Ferner kann das Copolymer P auch von den Monomeren M1 und M2 ver schiedene Monomere M3 in einpolymerisierter Form enthalten, die eine erhöhte Wasserlöslichkeit, d. h. < 60 g/l bei 25°C und 1 bar aufweisen. Diese Monomere können in Mengen bis zu 10 Gew.-%, vor zugsweise bis zu 5 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmonomermenge, mit einpolymerisiert werden. Derartige Monomere erhöhen die Sta bilität der als Bindemittel eingesetzten Polymerisatdispersionen. Zu den Monomeren M3 zählen Monomere M3a, die saure Gruppen ent halten wie β,β-monoethylenische ungesättigte Mono- und Dicarbon säuren mit 3 bis 10 C-Atomen sowie ethylenisch ungesättigte Sul fonsäuren, Phosphonsäuren oder ethylenisch ungesättigte Dihydro genphosphate und deren wasserlösliche Salze. Bevorzugte Monomere M3a sind ethylenisch ungesättigten C3-C8-Carbonsäuren oder C4-C8-Dicarbonsäuren, z. B. Itaconsäure, Crotonsäure, Vinylessig säure, Acrylamidoglykolsäure und insbesondere Acrylsäure und Me thacrylsäure, ferner Sulfonsäuren, wie Vinyl- und Allylsulfon säure, (Meth)acrylamidoethansulfonsäure, 2-(Meth)acrylamido-2-me thylpropansulfonsäure, Phosphonsäuren, wie Vinylphosphonsäure, Allylphosphonsäure und 2-Acrylamido-2-methylpropan-1-phosphon säure, und deren Alkalimetallsalze, insbesondere deren Natrium salze. Die Monomere M3 umfassen auch neutrale bzw. nichtionische, modifizierende Monomere M3b, z. B. die Amide oder die N-Alkylol amide der genannten copolymerisierbaren Carbonsäuren, beispiels weise Acrylamid, Methacrylamid, N-Methylolacrylamid und N-Methy lolmethacrylamid oder die Hydroxyalkylester der genannten copoly merisierbaren Carbonsäuren, z. B. Hydroxyethylacrylat, Hydroxy propylacrylat und Hydroxybutylacrylat sowie entsprechende Meth acrylate. Weiterhin kommen Nitrile α,β-monoethylenisch ungesättig ter C3-C8-Carbonsäuren, wie Acrylnitril oder Methacrylnitril in Betracht.Furthermore, the copolymer P can also contain monomers M3 different from the monomers M1 and M2 in copolymerized form, which have an increased solubility in water, ie <60 g / l at 25 ° C. and 1 bar. These monomers can be copolymerized in amounts of up to 10% by weight, preferably up to 5% by weight, based on the total amount of monomers. Such monomers increase the stability of the polymer dispersions used as binders. The monomers M3 include monomers M3a which contain acidic groups such as β, β-monoethylenic unsaturated mono- and dicarboxylic acids with 3 to 10 carbon atoms as well as ethylenically unsaturated sulphonic acids, phosphonic acids or ethylenically unsaturated dihydrogen phosphates and their water-soluble salts. Preferred monomers M3a are ethylenically unsaturated C 3 -C 8 carboxylic acids or C 4 -C 8 dicarboxylic acids, e.g. B. itaconic acid, crotonic acid, vinyl acetic acid, acrylamidoglycolic acid and especially acrylic acid and methacrylic acid, further sulfonic acids, such as vinyl and allylsulfonic acid, (meth) acrylamidoethanesulfonic acid, 2- (meth) acrylamido-2-methopropanesulfonic acid, phosphonic acids such as vinylphosphonic acid, allylphosphonic acid and 2-acrylamido-2-methylpropane-1-phosphonic acid, and their alkali metal salts, especially their sodium salts. The monomers M3 also include neutral or nonionic, modifying monomers M3b, e.g. B. the amides or the N-alkylol amides of the copolymerizable carboxylic acids mentioned, for example acrylamide, methacrylamide, N-methylolacrylamide and N-methylol methacrylamide or the hydroxyalkyl esters of the copoly merizable carboxylic acids mentioned, for. B. hydroxyethyl acrylate, hydroxy propyl acrylate and hydroxybutyl acrylate and corresponding meth acrylates. Nitriles α, β-monoethylenically unsaturated ter C 3 -C 8 carboxylic acids, such as acrylonitrile or methacrylonitrile, are also suitable.
Weiterhin kann das Copolymer P vernetzende Monomere M4 einpolyme risiert enthalten. Diese werden, sofern erwünscht, in untergeord neter Menge, d. h. in Mengen von 0,01 bis 2 Gew.-% bezogen auf die Gesamtmonomermenge, verwendet. Hierbei handelt es sich vor zugsweise um Monomere, die zwei nicht-konjugierte, ethylenisch ungesättigte Bindungen aufweisen, z. B. die Diester zweiwertiger Alkohole mit β,β-monoethylenischen ungesättigten C3-C8-Carbonsäu ren, z. B. Glykolbisacrylat oder Ester von α,β-ungesättigten Car bonsäuren mit Alkenolen, z. B. Bicyclodecenyl(meth)acrylat, fer ner Divinylbenzol, N,N'-Divinylharnstoff, N,N'Divinylimidazoli non, Diallylphthalat etc. In einer bevorzugten Ausführungsform enthält das Polymerisat P keine Monomere M4 einpolymerisiert.Furthermore, the copolymer P can contain crosslinking monomers M4 in a polymerized form. If desired, these are used in a subordinate amount, ie in amounts of 0.01 to 2% by weight, based on the total amount of monomers. These are preferably monomers which have two non-conjugated, ethylenically unsaturated bonds, for. B. the diesters of dihydric alcohols with β, β-monoethylenic unsaturated C 3 -C 8 -carbonsäu ren, for. B. glycol bisacrylate or esters of α, β-unsaturated car acids with alkenols, for. B. bicyclodecenyl (meth) acrylate, fer ner divinylbenzene, N, N'-divinylurea, N, N'Divinylimidazolon non, diallyl phthalate etc. In a preferred embodiment, the polymer P contains no monomers M4 copolymerized.
Die Glasübergangstemperatur der Copolymere P richtet sich in er
ster Linie nach dem gewünschten Anwendungszweck. Sie liegt übli
cherweise im Bereich von -80°C bis +100°C und vorzugsweise im
Bereich von -60°C bis +70°C. In einer speziellen Ausführungs
form, die beispielsweise für Haftklebstoffe oder für flexible Be
schichtungsmassen und für Dichtungsmassen geeignet sind, liegt
die Glasübergangstemperatur des Copolymeren P unterhalb 0°C. In
einer anderen erfindungsgemäßen Ausführungsform, die beispiels
weise als Bindemittel in pigmenthaltigen Zubereitungen, wie Dis
persionsfarben, oder blockfesten Anstrichmitteln geeignet ist,
weist das Copolymer P eine Glasübergangstemperatur zwischen 0 und
+50°C auf. Hierbei erweist es sich als hilfreich, die Glasüber
gangstemperatur Tg des dispergierten Polymerisats abzuschätzen.
Nach Fox (T.G. Fox, Bull. Am. Phys. Soc. (Ser. II) 1, 123 [1956]
und Ullmanns Enzyklopädie der technischen Chemie, Weinheim
(1980), S. 17, 18) gilt für die Glasübergangstemperatur von
Mischpolymerisaten bei großen Molmassen in guter Nährung
The glass transition temperature of the copolymers P depends in the first place on the desired application. It is usually in the range from -80 ° C to + 100 ° C and preferably in the range from -60 ° C to + 70 ° C. In a special embodiment, which is suitable, for example, for pressure sensitive adhesives or for flexible coating compositions and for sealing compositions, the glass transition temperature of the copolymer P is below 0 ° C. In another embodiment of the invention, which is suitable, for example, as a binder in pigment-containing preparations, such as dispersion paints, or block-resistant paints, the copolymer P has a glass transition temperature between 0 and + 50 ° C. Here it proves to be helpful to estimate the glass transition temperature T g of the dispersed polymer. According to Fox (TG Fox, Bull. Am. Phys. Soc. (Ser. II) 1, 123 [1956] and Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Weinheim (1980), pp. 17, 18) the following applies to the glass transition temperature of copolymers large molar masses in good nutrition
wobei X1, X2,. . .,Xn die Massenbrüche 1, 2,. . .,n und Tg 1, Tg 2,. . .,Tg n die Glasübergangstemperaturen der jeweils nur aus einem der Monomeren 1, 2,. . .,n aufgebauten Polymeren in Grad Kelvin bedeuten. Letztere sind z. B. aus Ullmann's Encyclopedia of Indu strial Chemistry, VCH, Weinheim, Vol. A 21 (1992) S. 169 oder aus J. Brandrup, E.H. Immergut, Polymer Handbook 3rd ed, J. Wiley, New York 1989 bekannt.where X 1 , X 2,. . ., X n the mass fractions 1, 2 ,. . ., n and T g 1 , T g 2 ,. . ., T g n are the glass transition temperatures of only one of the monomers 1, 2 ,. . ., n mean polymers in degrees Kelvin. The latter are e.g. B. from Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemical Chemistry, VCH, Weinheim, Vol. A 21 (1992) p. 169 or from J. Brandrup, EH Immergut, Polymer Handbook 3rd ed, J. Wiley, New York 1989.
Aus dem Gesagten wird deutlich, dass die Glastemperatur des Copo lymeren P sowohl durch ein geeignetes Hauptmonomer M2, das eine Glastemperatur im gewünschten Bereich aufweist, als auch durch Kombination wenigstens eines Monomers M2a, dessen Homopolymerisat eine hohe Glasübergangstemperatur aufweist und wenigstens eines Monomers M2b, dessen Homopolymerisat eine niedrige Glasübergangs temperatur aufweist, eingestellt werden kann.From what has been said it is clear that the glass temperature of the Copo lymeren P both by a suitable main monomer M2, the one Glass temperature in the desired range, as well as by Combination of at least one monomer M2a, its homopolymer has a high glass transition temperature and at least one Monomer M2b, whose homopolymer has a low glass transition temperature, can be adjusted.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfassen die das Copolymer P konstituierenden Monomere M2 wenig stens ein Monomer M2a, dessen Homopolymerisat für den Grenzfall eines sehr hohen Molekulargewichts eine Glasübergangstemperatur Tg < 30°C aufweist, und wenigstens ein Monomer M2b, dessen Homo polymerisat eine Glasübergangstemperatur Tg < 0°C aufweist. Für diesen Zweck geeignete Monomere M2a sind beispielsweise Styrol, α-Methylstyrol, Methylmethacrylat, Ethylmethacrylat, n- und iso- Propoylmethacrylat, n-, iso- und tert.-Butylmethacrylat, Vinyla cetat sowie tert.-Butylacrylat, ferner Acrylnitril und Methacryl nitril, wobei die Nitrile vorzugsweise nicht mehr als 30 Gew.-% der Monomere M2 ausmachen. Geeignete Monomere M2b sind z. B. die C1-C12-Alkylacrylate, Butadien, Vinylpropionat, Vinylester der Versatic®-Säuren, insbesondere Ethylacrylat, n-Butylacrylat und 2-Ethylhexylacrylat. Besonders bevorzugt werden Monomerkombina tionen M2a/M2b, die Styrol und/oder Methylmethacrylat sowie n-Bu tylacrylat und gegebenenfalls 2-Ethylhexylacrylat umfassen.In a preferred embodiment of the present invention, the monomers M2 constituting the copolymer P comprise at least one monomer M2a, the homopolymer of which has a glass transition temperature T g <30 ° C. for the limit of a very high molecular weight, and at least one monomer M2b, the homopolymer of which Glass transition temperature T g <0 ° C. Monomers M2a which are suitable for this purpose are, for example, styrene, α-methylstyrene, methyl methacrylate, ethyl methacrylate, n- and isopropyl methacrylate, n-, iso- and tert-butyl methacrylate, vinyl acetate and tert-butyl acrylate, furthermore acrylonitrile and methacrylonitrile, wherein the nitriles preferably make up no more than 30% by weight of the monomers M2. Suitable monomers M2b are e.g. B. the C 1 -C 12 alkyl acrylates, butadiene, vinyl propionate, vinyl esters of Versatic® acids, in particular ethyl acrylate, n-butyl acrylate and 2-ethylhexyl acrylate. Monomer combinations M2a / M2b which comprise styrene and / or methyl methacrylate and also n-butyl acrylate and optionally 2-ethylhexyl acrylate are particularly preferred.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung ist das Copolymer P aufgebaut aus:
In a particularly preferred embodiment of the present invention, the copolymer P is composed of:
- i) 0 bis 39,8 Gew.-%, insbesondere 5 bis 29,3 Gew.-%, Monomeren M2a, insbesondere Styrol und/oder Methylmethacrylat,i) 0 to 39.8% by weight, in particular 5 to 29.3% by weight, of monomers M2a, in particular styrene and / or methyl methacrylate,
- ii) 60 bis 99,8 Gew.-%, insbesondere 70 bis 99,3 Gew.-%, Monome ren M2b, insbesondere n-Butylacrylat und/oder 2-Ethylhexyla crylat,ii) 60 to 99.8% by weight, in particular 70 to 99.3% by weight, of monomers ren M2b, especially n-butyl acrylate and / or 2-ethylhexyl crylate,
- iii) 0,1 bis 30 Gew.-%, vorzugsweise 0,2 bis 10 Gew.-%, wenigstens eines Monomers M1, insbesondere Methacrylsäureanhydrid undiii) 0.1 to 30% by weight, preferably 0.2 to 10% by weight, at least of a monomer M1, in particular methacrylic anhydride and
-
iv) 0,1 bis 5 Gew.-%, vorzugsweise 0,2 bis 3 Gew.-% Monomeren M3,
insbesondere einer ethylenisch ungesättigten Carbonsäure, und
besonders bevorzugt Acrylsäure oder Methacrylsäure,
wobei sich die Gewichtsteile der Monomere M1, M2a, M2b und M3 zu 100 Gew.-% addieren.iv) 0.1 to 5% by weight, preferably 0.2 to 3% by weight, of monomers M3, in particular an ethylenically unsaturated carboxylic acid, and particularly preferably acrylic acid or methacrylic acid,
the parts by weight of the monomers M1, M2a, M2b and M3 add up to 100% by weight.
Ferner hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Polymeri satteilchen des Copolymers P einen mittleren Polymerisatteilchen Durchmesser im Bereich von 50 bis 1000 nm aufweisen (bestimmt mittels Ultrazentrifuge oder durch Photonenkorrelationsspektros kopie; zur Teilchengrößenbestimmung siehe W.Mächtle, Angew. Ma kromolekulare Chemie 1984, Bd. 185, 1025-1039, W. Mächtle ebenda, 1988, Bad 162, 35-42). Bei Zubereitungen, mit hohen Feststoffge halten, z. B. < 50 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zu bereitung, ist es aus Gründen der Viskosität von Vorteil, wenn der gewichtsmittlere Teilchendurchmesser der Polymerisatteilchen in der Dispersion < 250 nm ist. Der mittlere Teilchendurchmesser wird vorzugsweise 600 nm nicht überschreiten.It has also proven to be advantageous if the polymer a particle of the copolymer P is a medium polymer particle Have diameters in the range of 50 to 1000 nm (determined by means of an ultracentrifuge or by means of photon correlation spectros Copy; for particle size determination see W.Mächtle, Angew. Ma Kromolecular Chemistry 1984, Vol. 185, 1025-1039, W. Mächtle ibid., 1988, Bad 162, 35-42). For preparations with a high solids content hold, e.g. B. <50 wt .-%, based on the total weight of the zu preparation, it is advantageous for reasons of viscosity if the weight average particle diameter of the polymer particles in the dispersion is <250 nm. The average particle diameter will preferably not exceed 600 nm.
Die Herstellung der erfindungsgemäß zur Anwendung kommenden wäss rigen Polymerisatdispersionen erfolgt wie bereits erwähnt durch radikalische wässrige Emulsionspolymerisation der genannten Mono mere in Gegenwart wenigstens eines radikalischen Polymerisati onsinitiators und gegebenenfalls einer grenzflächenaktiven Sub stanz.The preparation of the aq used according to the invention Other polymer dispersions are carried out as already mentioned by radical aqueous emulsion polymerization of the above mono mere in the presence of at least one radical polymer onsinitiators and possibly a surfactant sub punch.
Als radikalische Polymerisationsinitiatoren kommen alle diejeni gen in Betracht, die in der Lage sind, eine radikalische wässrige Emulsionspolymerisation auszulösen. Es kann sich dabei sowohl um Peroxide, z. B. Alkalimetallperoxodisulfate als auch um Azover bindungen handeln. Bevorzugt werden Redoxinitiatorsysteme verwen det, die aus wenigstens einem organischen Reduktionsmittel und wenigstens einem Peroxid und/oder Hydroperoxid, z. B. tert.-Bu tylhydroperoxid, Wasserstoffperoxid oder Peroxopivalat, zusammen gesetzt sind. Als Reduktionsmittel kommen Schwefelverbindungen, z. B. das Natriumsalz der Hydroxymethansulfinsäure, Natriumsul fit, Natriumdisulfit, Natriumthiosulfat oder Acetonbisulfit-Ad dukt, ferner Ascorbinsäure, Hydrazin oder Hydroxylamin in Frage. Auch können für diesen Zweck Redoxinitiatorsysteme verwendet wer den, die eine geringe Menge einer im Polymerisationsmedium lösli chen Metallverbindung enthalten, deren metallische Komponente in mehreren Wertigkeitsstufen auftreten kann, z. B. Eisen(II)sulfat, Eisen(II)-EDTA-Komplex in Form des Natriumsalzes, Vanadiumsulfat oder CuCl2. Ebenfalls bevorzugte Initiatoren sind Peroxodisulfate, wie Natriumperoxodisulfat oder Ammoniumperoxodisulfat. Vorzugs weise beträgt die Menge der eingesetzten radikalischen Initiator systeme, bezogen auf die Gesamtmenge der zu polymerisierenden Mo nomeren, 0,1 bis 2 Gew.-%. Free radical polymerization initiators are all those which are capable of initiating a free radical aqueous emulsion polymerization. It can be both peroxides, e.g. B. alkali metal peroxodisulfates and azo compounds. Redox initiator systems are preferably used which consist of at least one organic reducing agent and at least one peroxide and / or hydroperoxide, e.g. B. tert-Bu tylhydroperoxid, hydrogen peroxide or peroxopivalate, are put together. As reducing agents come sulfur compounds, e.g. B. the sodium salt of hydroxymethanesulfinic acid, sodium sulfate, sodium disulfite, sodium thiosulfate or acetone bisulfite adduct, and also ascorbic acid, hydrazine or hydroxylamine. Redox initiator systems can also be used for this purpose, which contain a small amount of a metal compound soluble in the polymerization medium, the metallic component of which can occur in several valence levels, e.g. B. iron (II) sulfate, iron (II) EDTA complex in the form of the sodium salt, vanadium sulfate or CuCl 2 . Peroxodisulfates such as sodium peroxodisulfate or ammonium peroxodisulfate are also preferred initiators. The amount of radical initiator systems used is preferably 0.1 to 2% by weight, based on the total amount of monomers to be polymerized.
Für die Durchführung der Emulsionspolymerisation geeignete grenz flächenaktive Substanzen sind die üblicherweise für diese Zwecke eingesetzten Schutzkolloide und Emulgatoren. Die grenzflächenak tiven Substanzen werden üblicherweise in Mengen bis zu 10 Gew.-%, vorzugsweise 0,5 bis 5 Gew.-% und insbesondere 1 bis 4 Gew.-%, bezogen auf die zu polymerisierenden Monomere eingesetzt.Limit suitable for carrying out the emulsion polymerization Surfactants are the most common for these purposes protective colloids and emulsifiers used. The interfacial tive substances are usually used in amounts of up to 10% by weight, preferably 0.5 to 5% by weight and in particular 1 to 4% by weight, based on the monomers to be polymerized.
Geeignete Schutzkolloide sind beispielsweise Polyvinylalkohole, Stärke- und Cellulosederivate oder Vinylpyrrolidon enthaltende Copolymerisate. Eine ausführliche Beschreibung weiterer geeigne ter Schutzkolloide findet sich in Houben-Weyl, Methoden der orga nischen Chemie, Band XIV/1, Makromolekulare Stoffe, Georg-Thieme- Verlag, Stuttgart 1961, S. 411-420. Auch Gemische aus Emulgatoren und/oder Schutzkolloiden können verwendet werden.Suitable protective colloids are, for example, polyvinyl alcohols, Starch and cellulose derivatives or containing vinyl pyrrolidone Copolymers. A detailed description of other suitable The protective colloid can be found in Houben-Weyl, Methods of Orga African Chemistry, Volume XIV / 1, Macromolecular Substances, Georg-Thieme- Verlag, Stuttgart 1961, pp. 411-420. Mixtures of emulsifiers and / or protective colloids can be used.
Vorzugsweise werden als grenzflächenaktive Substanzen ausschließ lich Emulgatoren eingesetzt, deren relative Molekulargewichte im Unterschied zu den Schutzkolloiden üblicherweise unter 2000 lie gen. Sie können sowohl anionischer, kationischer als auch nicht ionischer Natur sein. Zu den anionischen Emulgatoren zählen Al kali- und Ammoniumsalze von Alkylsulfaten (Alkylrest: C8-C12), von Schwefelsäurehalbestern ethoxylierter Alkanole (EO-Grad: 2 bis 50, Alkylrest: C12 bis C18) und ethoxylierter Alkylphenole (EO- Grad: 3 bis 50, Alkylrest: C4-C9), von Alkylsulfonsäuren (Alkyl rest: C12-C18) und von Alkylarylsulfonsäuren (Alkylrest: C9 bis C12).Preferably only emulsifiers are used as surface-active substances, the relative molecular weights of which, in contrast to the protective colloids, are usually less than 2000. They can be both anionic, cationic and nonionic in nature. The anionic emulsifiers include alkali and ammonium salts of alkyl sulfates (alkyl radical: C 8 -C 12 ), of sulfuric acid semiesters of ethoxylated alkanols (EO degree: 2 to 50, alkyl radical: C 12 to C 18 ) and ethoxylated alkylphenols (EO degree : 3 to 50, alkyl radical: C 4 -C 9 ), of alkyl sulfonic acids (alkyl radical: C 12 -C 18 ) and of alkylarylsulfonic acids (alkyl radical: C 9 to C 12 ).
Zu den anionischen grenzflächenaktiven Substanzen zählen auch Mono- und Dialkylderivate von Sulfonylphenoxybenzolsulfonsäure- Salzen, insbesondere von deren Natrium-, Kalium- oder Calcium salze. Die Alkylgruppen in diesen Verbindungen weisen in der Re gel 6 bis 18 und insbesondere 6, 12 oder 16 C-Atome auf. Häufig werden technische Gemische verwendet, die einen Anteil von 50 bis 90 Gew.-% des monoalkylierten Produktes aufweisen. Diese Verbin dungen sind allgemein bekannt, z. B. aus der US-A-4,269,749, und im Handel erhältlich, beispielsweise als Dowfax® 2A1 (Warenzei chen der Dow Chemical Company).Anionic surfactants also count Mono- and dialkyl derivatives of sulfonylphenoxybenzenesulfonic acid Salts, especially their sodium, potassium or calcium salts. The alkyl groups in these compounds have in the Re gel 6 to 18 and in particular 6, 12 or 16 carbon atoms. Often technical mixtures are used, the proportion of 50 to Have 90 wt .-% of the monoalkylated product. This verb are well known, e.g. B. from US-A-4,269,749, and commercially available, for example as Dowfax® 2A1 (product no Chen of the Dow Chemical Company).
Neben den genannten anionischen Emulgatoren können auch nichtio nische Emulgatoren verwendet werden. Geeignete nichtionische Emulgatoren sind araliphatische oder aliphatische nichtionische Emulgatoren, beispielsweise ethoxylierte Mono-, Di- und Trialkyl phenole (EO-Grad: 3 bis 50, Alkylrest: C4-C9), Ethoxylate langket tiger Alkohole (EO-Grad: 3 bis 50, Alkylrest: C8-C36), sowie Poly ethylenoxid/Polypropylenoxid-Blockcopolymere. Bevorzugt werden Ethoxylate langkettiger Alkanole (Alkylrest: C10-C22, mittlerer Ethoxylierungsgrad: 3 bis 50) und darunter besonders bevorzugt solche auf Basis von Oxoalkoholen und nativen Alkoholen mit einem linearen oder verzweigten C12-C18-Alkylrest und einem Ethoxilie rungsgrad von 8 bis 50.In addition to the anionic emulsifiers mentioned, nonionic emulsifiers can also be used. Suitable nonionic emulsifiers are araliphatic or aliphatic nonionic emulsifiers, for example ethoxylated mono-, di- and trialkyl phenols (EO grade: 3 to 50, alkyl radical: C 4 -C 9 ), ethoxylates of long-chain alcohols (EO grade: 3 to 50 , Alkyl radical: C 8 -C 36 ), and poly ethylene oxide / polypropylene oxide block copolymers. Preferred are ethoxylates of long-chain alkanols (alkyl radical: C 10 -C 22 , average degree of ethoxylation: 3 to 50) and among them particularly preferably those based on oxo alcohols and native alcohols with a linear or branched C 12 -C 18 alkyl radical and an ethoxylation degree of 8 to 50.
Bevorzugt werden anionische Emulgatoren oder Kombinationen aus wenigstens einem anionischen und einem nichtionischen Emulgator eingesetzt. Weitere geeignete Emulgatoren finden sich in Houben- Weyl, Methoden der organischen Chemie, Band XIV/1, Makromoleku lare Stoffe, Georg-Thieme-Verlag, Stuttgart, 1961, S. 192-208).Anionic emulsifiers or combinations of are preferred at least one anionic and one nonionic emulsifier used. Other suitable emulsifiers can be found in Houben Weyl, Methods of Organic Chemistry, Volume XIV / 1, Macromolecule lare Stoffe, Georg-Thieme-Verlag, Stuttgart, 1961, pp. 192-208).
Das Molekulargewicht der Polymerisate kann durch Zugabe geringer Mengen, in der Regel bis zu 1 Gew.-%, bezogen auf die zu polyme risierenden Monomere, einer oder mehrerer, das Molekulargewicht regelnder Substanzen, z. B. organische Thioverbindungen, Silane, Allylalkohole oder Aldehyde eingestellt werden.The molecular weight of the polymers can be reduced by adding Amounts, usually up to 1 wt .-%, based on the polyme rising monomers, one or more, the molecular weight regulating substances, e.g. B. organic thio compounds, silanes, Allyl alcohols or aldehydes can be adjusted.
Die Emulsionspolymerisation kann sowohl kontinuierlich als auch nach der Batchfahrweise, vorzugsweise nach einem halbkontinuier lichen Verfahren erfolgen. Dabei können die zu polymerisierenden Monomere kontinuierlich, einschließlich Stufen- oder Gradienten fahrweise, dem Polymerisationsansatz zugeführt werden.The emulsion polymerization can be both continuous and according to the batch mode, preferably after a semi-continuous process. The ones to be polymerized can Monomers continuously, including step or gradient way, the polymerization approach.
Neben der saatfreien Herstellungsweise kann zur Einstellung einer definierten Polymerteilchengröße die Emulsionspolymerisation nach dem Saatlatex-Verfahren oder in Gegenwart von in situ hergestell ten Saatlatex erfolgen. Verfahren hierzu sind bekannt und können dem Stand der Technik entnommen werden (siehe EP-B 40419, EP-A-614 922, EP-A-567 812 und dort zitierte Literatur sowie "En cyclopedia of Polymer Science and Technology", Vol. 5, John Wiley & Sons Inc., New York 1966, S. 847).In addition to the seed-free production method, a defined polymer particle size according to the emulsion polymerization the seed latex process or in the presence of in situ seed latex. Methods for this are known and can can be taken from the prior art (see EP-B 40419, EP-A-614 922, EP-A-567 812 and literature cited therein and "En cyclopedia of Polymer Science and Technology ", Vol. 5, John Wiley & Sons Inc., New York 1966, p. 847).
Vorzugsweise wird die Polymerisation in Anwesenheit von 0,01 bis 3 Gew.-% und insbesondere 0,05 bis 1,5 Gew.-% eines Saatlatex (Feststoffgehalt des Saatlatex, bezogen auf Gesamtmonomermenge), vorzugsweise mit vorgelegtem Saatlatex (Vorlagensaat) durchge führt. Der Latex weist in der Regel eine gewichtsmittlere Teil chengröße von 10 bis 300 nm und insbesondere 20 bis 100 nm auf. Seine konstituierenden Monomere sind beispielsweise Styrol, Me thylmethacrylat, n-Butylacrylat und Mischungen davon, wobei der Saatlatex in untergeordnetem Maße auch Monomere M3, vorzugsweise weniger als 10 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Polyme risatteilchen im Saatlatex, einpolymerisiert enthalten kann.The polymerization is preferably carried out in the presence of 0.01 to 3% by weight and in particular 0.05 to 1.5% by weight of a seed latex (Solids content of the seed latex, based on the total amount of monomer), preferably with seed latex (master seed) leads. The latex usually has a weight-average part size from 10 to 300 nm and in particular 20 to 100 nm. Its constituent monomers are, for example, styrene, Me thyl methacrylate, n-butyl acrylate and mixtures thereof, the Seed latex to a lesser extent also monomers M3, preferably less than 10% by weight based on the total weight of the polymer Risk particles in the seed latex that can be copolymerized.
Polymerisationsdruck und Polymerisationstemperatur sind von un tergeordneter Bedeutung. Im Allgemeinen arbeitet man bei Tempera turen zwischen Raumtemperatur und 120°C, vorzugsweise bei Tempe raturen von 40 bis 95°C und besonders bevorzugt zwischen 50 und 90°C.Polymerization pressure and polymerization temperature are of un secondary importance. Generally one works at Tempera structures between room temperature and 120 ° C, preferably at temperature temperatures of 40 to 95 ° C and particularly preferably between 50 and 90 ° C.
Im Anschluss an die eigentliche Polymerisationsreaktion ist es gegebenenfalls erforderlich, die wässrigen Dispersionen des Copo lymeren P weitgehend frei von Geruchsträgern, wie Restmonomeren und anderen organischen flüchtigen Bestandteilen zu gestalten. Dies kann in an sich bekannter Weise physikalisch durch destilla tive Entfernung (insbesondere über Wasserdampfdestillation) oder durch Abstreifen mit einem inerten Gas erreicht werden. Die Ab senkung der Restmonomere kann weiterhin chemisch durch radikali sche Nachpolymerisation, insbesondere unter Einwirkung von Redo xinitiatorsystemen, wie sie z. B. in der DE-A 44 35 423 und der dort zitierten Literatur aufgeführt sind, erfolgen. Bevorzugt wird die Nachpolymerisation mit einem Redoxinitiatorsystem aus wenigstens einem organischen Peroxid und einer organischen Schwe felverbindung durchgeführt.Following the actual polymerization reaction it is if necessary, the aqueous dispersions of Copo lymeren P largely free of odorants, such as residual monomers and other organic volatile components. This can be done physically by distilla in a manner known per se tive removal (especially by steam distillation) or can be achieved by stripping with an inert gas. The Ab Reduction of the residual monomers can continue chemically through radicals post-polymerization, especially under the influence of redo xinitiator systems, such as z. B. in DE-A 44 35 423 and literature cited there are carried out. Prefers is the post-polymerization with a redox initiator system at least one organic peroxide and one organic weld field connection carried out.
Auf diesem Wege sind wässrige Dispersionen des Copolymeren P mit Polymergehalten bis zu 80 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Dispersion, zugänglich. Aus praktischen Gründen werden vor zugsweise Dispersionen mit Polymergehalten im Bereich von 30 bis 70 Gew.-%, insbesondere 40 bis 65 Gew.-%, verwendet.In this way, aqueous dispersions of the copolymer P are included Polymer contents up to 80% by weight, based on the total weight the dispersion, accessible. For practical reasons preferably dispersions with polymer contents in the range from 30 to 70 wt .-%, in particular 40 to 65 wt .-%, used.
Neben den Copolymeren P enthalten die erfindungsgemäßen Zuberei
tungen wenigstens eine vernetzend wirkende Substanz A, die wenig
stens eine primäre und/oder sekundäre Aminogruppe AM aufweist.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrifft Zuberei
tungen, die als vernetzend wirkende Substanz A Verbindungen A1
enthält, die wenigstens zwei primäre und/oder sekundäre Amino
gruppen, insbesondere primäre Aminogruppen je Molekül aufweist.
Bevorzugt handelt es sich dabei um Verbindungen der allgemeinen
Formel I
In addition to the copolymers P, the preparations according to the invention contain at least one crosslinking substance A which has at least one primary and / or secondary amino group AM. One embodiment of the present invention relates to preparations which contain, as crosslinking substance A, compounds A1 which have at least two primary and / or secondary amino groups, in particular primary amino groups per molecule. These are preferably compounds of the general formula I.
worin
R1, R2, R3 und R4 unabhängig voneinander für Wasserstoff oder für
funktionelle Gruppen der allgemeinen Formel Alk-NR5R6 stehen,
worin
Alk für C1-C4-Alkylen steht und
R5,R6 unabhängig voneinander für Wasserstoff oder eine funk
tionelle Gruppe Alk-NR7R8 stehen, worin
R7 und R8 unabhängig voneinander eine der für R1 bis R4
angegebenen Bedeutungen besitzen, und
B für C2-C24-Alkylen, das durch ein oder mehrere Sauerstof
fatome, Cycloalkylengruppen oder Gruppen NR9 unterbrochen
oder durch ein oder mehrere Gruppen -Alk-NR5R6 substi
tuiert sein kann, wobei R9 eine der für R1 bis R4 angege
benen Bedeutungen aufweist, oder C1-C10-Alkyl bedeutet,
für Arylen oder
für einen Rest der Formel steht:
wherein
R 1 , R 2 , R 3 and R 4 independently of one another represent hydrogen or functional groups of the general formula Alk-NR 5 R 6 , in which
Alk represents C 1 -C 4 alkylene and
R 5 , R 6 independently of one another are hydrogen or a functional group Alk-NR 7 R 8 , in which R 7 and R 8 independently of one another have one of the meanings given for R 1 to R 4 , and
B is C 2 -C 24 alkylene which can be interrupted by one or more oxygen atoms, cycloalkylene groups or groups NR 9 or substituted by one or more groups -Alk-NR 5 R 6 , where R 9 is one of those for R 1 to R 4 indicated meanings, or C 1 -C 10 alkyl, for arylene or
represents a remainder of the formula:
worin
o, q und s unabhängig voneinander für 0 oder eine ganze
Zahl von 1 bis 6 stehen,
p und r unabhängig voneinander für 1 oder 2 stehen und
t für 0,1 oder 2 steht,
wobei die cycloaliphatischen Reste auch durch 1, 2 oder
3 C1-C10-Alkylreste substituiert sein können.wherein
o, q and s independently of one another represent 0 or an integer from 1 to 6,
p and r independently of one another represent 1 or 2 and t represents 0.1 or 2,
where the cycloaliphatic radicals can also be substituted by 1, 2 or 3 C 1 -C 10 alkyl radicals.
In den Verbindungen der allgemeinen Formel I stehen naturgemäß wenigstens zwei Gruppen NR1R3, NR2R4, NR5R6, NR7R8 für eine primäre oder sekundäre Aminogruppe.In the compounds of the general formula I naturally at least two groups NR 1 R 3 , NR 2 R 4 , NR 5 R 6 , NR 7 R 8 represent a primary or secondary amino group.
Hier und im Folgenden steht C1-C10-Alkyl für lineare oder ver zweigte Alkylgruppen, die 1 bis 10 Kohlenstoffatome aufweisen und durch ein oder mehrere, nicht benachbarte Sauerstoffatome unter brochen sein können. Beispiele für C1-C10-Alkyl sind Methyl, Ethyl, n- oder Isopropyl, n-Butyl, 2-Butyl, Isobutyl, n-Pentyl, n-Hexyl, n-Octyl, 2-Ethylhexyl und n-Decyl, ferner 3-Oxa-1-butyl, 3-Oxa-1-pentyl, 3-Oxa-1-hexyl, 4-Oxo-1-pentyl, 4-Oxa-1-hexyl, 5-Oxa-1-hexyl, 3,6-Dioxa-1-heptyl, 3,6-Dioxa-1-octyl, 4,8-Dioxa-1-nonyl etc.Here and below, C 1 -C 10 alkyl represents linear or branched alkyl groups which have 1 to 10 carbon atoms and can be interrupted by one or more non-adjacent oxygen atoms. Examples of C 1 -C 10 alkyl are methyl, ethyl, n- or isopropyl, n-butyl, 2-butyl, isobutyl, n-pentyl, n-hexyl, n-octyl, 2-ethylhexyl and n-decyl, furthermore 3-oxa-1-butyl, 3-oxa-1-pentyl, 3-oxa-1-hexyl, 4-oxo-1-pentyl, 4-oxa-1-hexyl, 5-oxa-1-hexyl, 3, 6-dioxa-1-heptyl, 3,6-dioxa-1-octyl, 4,8-dioxa-1-nonyl etc.
C1-C4-Alkylen steht vorzugsweise für 1,2-Ethylen, 1,2-Propylen, 1,3-Propylen und 1,4-Butylen. C 1 -C 4 alkylene is preferably 1,2-ethylene, 1,2-propylene, 1,3-propylene and 1,4-butylene.
C2-C24-Alkylen steht für lineares oder verzweigtes Alkylen, das 2 bis 24 Kohlenstoffatome aufweist. Beispiele für C2-C24-Alkylen sind 1,2-Ethylen, 1,2- und 1,3-Propylen, 1,2,-, 1,3- und 1,4-Bu tylen, 2-Methyl-1,3-propylen, 2,2-Dimethyl-1,3-propylen, 1,5-Pen tylen, 2-Methyl-1,4-butylen, 1,6-Hexylen, 2-Methyl-1,6-hexylen, 2,2-Dimethyl-1,6-hexylen, 2,2,4-Trimethyl-1,6-hexylen, β,ω-Octy len, β,ω-Decylen, β,ω-Dodecylen. Beispiele für Alkylen, das durch Sauerstoffatome unterbrochen ist, sind: 3-Oxa-1,5-pentylen, 3,6-Dioxa-1,8-octylen, 3,6,9-Trioxa-1,11-undecylen, 4-Oxa-1,7- heptylen, 4,7-Dioxa-1,11-undecylen und 4,8, 12-Trioxa-1,15-penta decylen etc. Beispiele für Alkylen, das durch Gruppen NR9-Alkylen unterbrochen ist, sind 3-Imino-1,5-pentylen, 3,6-Bisimino-1,8-oc tylen, 3,6,9-Trisimino-1,1-undecylen, 4-Imino-1,7-heptylen etc.C 2 -C 24 alkylene represents linear or branched alkylene which has 2 to 24 carbon atoms. Examples of C 2 -C 24 alkylene are 1,2-ethylene, 1,2- and 1,3-propylene, 1,2, -, 1,3- and 1,4-butylene, 2-methyl-1 , 3-propylene, 2,2-dimethyl-1,3-propylene, 1,5-pentylene, 2-methyl-1,4-butylene, 1,6-hexylene, 2-methyl-1,6-hexylene, 2,2-dimethyl-1,6-hexylene, 2,2,4-trimethyl-1,6-hexylene, β, ω-octylene, β, ω-decylene, β, ω-dodecylene. Examples of alkylene which is interrupted by oxygen atoms are: 3-oxa-1,5-pentylene, 3,6-dioxa-1,8-octylene, 3,6,9-trioxa-1,11-undecylene, 4- Oxa-1,7-heptylene, 4,7-dioxa-1,11-undecylene and 4,8, 12-trioxa-1,15-penta decylene etc. Examples of alkylene which is interrupted by groups NR 9 -alkylene, are 3-imino-1,5-pentylene, 3,6-bisimino-1,8-octylene, 3,6,9-trisimino-1,1-undecylene, 4-imino-1,7-heptylene etc.
Arylen steht beispielsweise für 1,2-, 1,3- oder 1,4-Phenylen, wo
rin die Phenylgruppe gegebenenfalls 1 oder 2 C1-C10-Alkylgruppen
oder ethoxiliertes -OH als Substituenten aufweist. Ferner umfasst
Arylen auch Atomgruppen der folgenden Formel:
Arylene is, for example, 1,2-, 1,3- or 1,4-phenylene, where the phenyl group may have 1 or 2 C 1 -C 10 -alkyl groups or ethoxylated -OH as substituents. Arylene also includes atomic groups of the following formula:
worin
u und w unabhängig voneinander für 0 oder 1 stehen,
v = 0, 1 oder 2 ist, und
-T- für eine Einfachbindung, lineares oder verzweigtes C1-C4-Alky
len oder für -O-, -S-, -S(O)-, -S(O)2-, -C(O)-, -O-C(O)-,
-NH-C(O)- oder -NH-C(O)-NH- steht.wherein
u and w independently of one another represent 0 or 1,
v = 0, 1 or 2, and
-T- for a single bond, linear or branched C 1 -C 4 alkyl or for -O-, -S-, -S (O) -, -S (O) 2 -, -C (O) -, -OC (O) -, -NH-C (O) - or -NH-C (O) -NH-.
Beispiele für Verbindungen der Formel I sind aliphatische oder cycloaliphatische Diamine wie 1,2-Ethylendiamin, 1,2- und 1,3-Diaminopropan, 1,3- und 1,5-Diaminopentan, 2-Methyl-1,5-dia minopentan, 2-Ethyl-2-butyl-1,5-diaminopentan, 2,2-Dime thyl-1,3-diaminopropan, 1, 3-Diamino-2-methylpropan, 2-Me thyl-1,6-diaminohexan, 3-Methyl-1,6-diaminohexan, 2,2,4-Trime thyl-1,6-diaminohexan, Isophorondiamin, Bis-(4-aminocyclohe xyl)methan, Bis-(4-amino-3-methylcyclohexyl)methan und 2,2-Bis-(4-aminocyclohexyl)propan sowie aromatische Diamine, z. B. 1,2-, 1,3- und 1,4-Xylylendiamin, Bis-(4-aminophenyl)me than-sulfon, -sulfid, 2,2-Bis-(4-aminophenyl)propan und 2,2-Bis-(4-aminophenyl)ether. Hierzu zählen auch Alkylendiamine, worin die Alkyleneinheit durch ein oder mehrere NH-Gruppen oder durch Sauerstoffatome unterbrochen ist, beispielsweise N-(2-Ami noethyl)-1,2-diaminoethan (= Diethylentriamin), N-(3-Aminopro pyl)-1,2-diaminoethan, N,N'-Bis-(3-aminopropyl)ethylendiamin, Triethylentetramin, Tetraethylenpentamin, 1,5-Diamino-3,6,9-tri oxaundecan, 1,10-Diamino-4,7-dioxadecan, 1,12-Diamino-4,9-dioxa dodecan, 1,14-Diamino-4,11-dioxatetradecan und 1,13-Dia mino-4,7,10-trioxatridecan, ferner Polyoxyalkylendiamine, die un ter der Bezeichnung Jeffamine® von der Fa. Huntsman vertrieben werden, z. B. Jeffamine D-230, Jeffamine D-400, Jeffamine D-2000, Jeffamine D-4000, Jeffamine ED-600, Jeffamine ED-900, Jeffamine ED-2001 und Jeffamine EDR-148.Examples of compounds of the formula I are aliphatic or cycloaliphatic diamines such as 1,2-ethylenediamine, 1,2- and 1,3-diaminopropane, 1,3- and 1,5-diaminopentane, 2-methyl-1,5-dia minopentane, 2-ethyl-2-butyl-1,5-diaminopentane, 2,2-dime thyl-1,3-diaminopropane, 1, 3-diamino-2-methylpropane, 2-Me ethyl-1,6-diaminohexane, 3-methyl-1,6-diaminohexane, 2,2,4-trime thyl-1,6-diaminohexane, isophoronediamine, bis (4-aminocyclohe xyl) methane, bis (4-amino-3-methylcyclohexyl) methane and 2,2-bis (4-aminocyclohexyl) propane and aromatic diamines, e.g. B. 1,2-, 1,3- and 1,4-xylylenediamine, bis (4-aminophenyl) me than sulfone, sulfide, 2,2-bis (4-aminophenyl) propane and 2,2-bis (4-aminophenyl) ether. This also includes alkylenediamines, wherein the alkylene unit by one or more NH groups or is interrupted by oxygen atoms, for example N- (2-Ami noethyl) -1,2-diaminoethane (= diethylenetriamine), N- (3-aminopro pyl) -1,2-diaminoethane, N, N'-bis (3-aminopropyl) ethylenediamine, Triethylene tetramine, tetraethylene pentamine, 1,5-diamino-3,6,9-tri oxaundecane, 1,10-diamino-4,7-dioxadecane, 1,12-diamino-4,9-dioxa dodecane, 1,14-diamino-4,11-dioxatetradecane and 1,13-dia mino-4,7,10-trioxatridecan, also polyoxyalkylenediamines, the un sold under the name Jeffamine® by Huntsman be, e.g. B. Jeffamine D-230, Jeffamine D-400, Jeffamine D-2000, Jeffamine D-4000, Jeffamine ED-600, Jeffamine ED-900, Jeffamine ED-2001 and Jeffamine EDR-148.
Die Verbindungen A1 der allgemeinen Formel I umfassen auch Ver bindungen mit mehr als 2 Aminogruppen, z. B. 4-Amino-ethyl-1,8- diaminooctan, weiterhin sogenannte "Dendrimer"-Polyamine, die durch die allgemeinen Formeln Ia und Ib beschrieben werden kön nen.The compounds A1 of the general formula I also include Ver bonds with more than 2 amino groups, e.g. B. 4-amino-ethyl-1,8- diaminooctane, also known as "dendrimer" polyamines can be described by the general formulas Ia and Ib nen.
In den Formeln Ia und Ib weist B eine der oben für B in Formel I genannten Bedeutungen auf. In Formel Ib steht R' für -CH2-CH2-CH2-NH2, wobei ein Teil der Reste R' auch für Wasserstoff stehen kann. Dendrimer-Polyamine der allgemeinen Formel Ia sind ausgehend von aliphatischen oder cycloaliphatischen Diaminen, beispielsweise den oben genannten Diaminen und insbesondere 1,2-Ethylendiamin, durch Umsetzung mit bis zu 4 Mol Acrylnitril pro Mol Diaminoverbindung im Sinne einer Michael-Reaktion und an schließende, katalytische Hydrierung zugänglich. Ein Beispiel hierfür ist das hydrierte Addukt von 4 Mol Acrylnitril an Ethy lendiamin. Hieraus resultiert ein Hexamin mit 4 primären Amino gruppen der allgemeinen Formel Ia, worin B für 1,2-Ethylen steht. Diese Verbindung wird auch als N-6-Amin bezeichnet. Das so er hältliche N-6-Amin kann nun seinerseits mit bis zu 8 mol Acrylni tril umgesetzt und anschließend erneut hydriert werden. Hieraus resultiert im Extremfall das N-14-Amin (Verbindung Ib, worin B für 1,2-Ethylen und alle Reste R' für 3-Aminopropyl stehen). An stelle von Ethylendiamin können selbstverständlich auch andere aliphatische Diamine oder Triamine für die Dendrimer-Synthese eingesetzt werden. Die Herstellung der Dendrimer-Polyamine ist in der WO 93/14 147 beschrieben, auf die hier in vollem Umfang Bezug genommen wird.In formulas Ia and Ib, B has one of the meanings given above for B in formula I. In formula Ib, R 'is -CH 2 -CH 2 -CH 2 -NH 2 , and some of the radicals R' can also be hydrogen. Dendrimer polyamines of the general formula Ia are based on aliphatic or cycloaliphatic diamines, for example the above-mentioned diamines and in particular 1,2-ethylenediamine, by reaction with up to 4 moles of acrylonitrile per mole of diamino compound in the sense of a Michael reaction and subsequent catalytic Hydrogenation accessible. An example of this is the hydrogenated adduct of 4 moles of acrylonitrile with ethylenediamine. This results in a hexamine with 4 primary amino groups of the general formula Ia, in which B is 1,2-ethylene. This compound is also known as N-6 amine. The N-6-amine thus obtained can in turn now be reacted with up to 8 mol of acrylonitrile and then hydrogenated again. In extreme cases, this results in the N-14-amine (compound Ib, in which B is 1,2-ethylene and all radicals R 'are 3-aminopropyl). Instead of ethylenediamine, other aliphatic diamines or triamines can of course also be used for the dendrimer synthesis. The preparation of the dendrimer polyamines is described in WO 93/14 147, to which full reference is made here.
Die erfindungsgemäßen Zubereitungen können als vernetzend wir
kende Substanz A auch Aminosiloxane der allgemeinen Formel II
The preparations according to the invention can, as crosslinking substance A, also aminosiloxanes of the general formula II
RaHN-X-Si(ORb)3 (II)
R a HN-X-Si (OR b ) 3 (II)
enthalten, worin
Ra für Wasserstoff, C1-C10-Alkyl, Aryl oder Aralkyl steht,
Rb C1-C10 Alkyl bedeutet und
X für C2-C24-Alkylen, das durch ein oder mehrere Sauerstoffatome
oder Gruppen NRc unterbrochen sein kann, worin Rc Wasserstoff
oder C1-C10-Alkyl bedeutet, oder für Arylen steht.contain what
R a represents hydrogen, C 1 -C 10 alkyl, aryl or aralkyl,
R b is C 1 -C 10 alkyl and
X is C 2 -C 24 alkylene, which can be interrupted by one or more oxygen atoms or groups NR c , in which Rc is hydrogen or C 1 -C 10 alkyl, or is arylene.
Bevorzugte Aminosiloxane der allgemeinen Formel II sind Verbin dungen, worin Ra für Wasserstoff steht. Rb bedeutet vorzugsweise C1-C4-Alkyl und X steht vorzugsweise für C1-C4-Alkylen. Beispiele für Verbindungen II sind 3-Aminopropyltrimethoxysilan und 3-Ami nopropyltriethoxysilan.Preferred aminosiloxanes of the general formula II are compounds in which R a is hydrogen. R b is preferably C 1 -C 4 alkyl and X is preferably C 1 -C 4 alkylene. Examples of compounds II are 3-aminopropyltrimethoxysilane and 3-aminopropyltriethoxysilane.
Ferner können als vernetzend wirkende Substanz auch Aminoalkohole eingesetzt werden. Unter Aminoalkoholen versteht man hier und im Folgenden Verbindungen A3, die wenigstens eine an ein sp3-Kohlen stoffatom gebundene OH-Gruppe und wenigstens eine primäre oder sekundäre, vorzugsweise ebenfalls an ein sp3-C-Atom gebundene Ami nogruppe enthalten. Beispiele für geeignete Aminoalkohole A3 sind 2-Aminoethanol, 2- oder 3-Aminopropanol, 2-(2-Aminoethoxy)etha nol, N-(2-Aminoethyl)ethanolamin, N-Methyl- und N-Ethylethanol amin, Diethanolamin und 3-(2-Hydroxyethylamino-)-1-propanol. Amino alcohols can also be used as the cross-linking substance. Here and below, amino alcohols are understood to mean compounds A3 which contain at least one OH group bonded to an sp 3 carbon atom and at least one primary or secondary amino group, preferably also bound to an sp 3 -C atom. Examples of suitable amino alcohols A3 are 2-aminoethanol, 2- or 3-aminopropanol, 2- (2-aminoethoxy) ethanol, N- (2-aminoethyl) ethanolamine, N-methyl- and N-ethylethanolamine, diethanolamine and 3- (2-Hydroxyethylamino -) - 1-propanol.
Die erfindungsgemäßen Zubereitungen können als vernetzend wir kende Substanz A anstelle oder zusammen mit den Verbindungen A1, A2 oder A3 auch ein oder mehrere Aminogruppen aufweisende Poly mere AP enthalten. Die Unterscheidung zwischen Verbindungen A1 und Polymeren AP ist hierbei rein formaler Natur und bezieht sich auf das Molekulargewicht, wobei die Verbindungen A in der Regel ein Molekulargewicht < 800 und die Polymere AP in der Regel ein gewichtsmittleres Molekulargewicht Mw < 800 aufweisen. Diese Grenze ist allerdings fließend. Vorzugsweise liegt das gewichts mittlere Molekulargewicht Mw der Polymere AP im Bereich von 1000 bis 50 000 Dalton. Die Polymere AP weisen mehrere endständig und/oder seitenständig angeordnete, gegebenenfalls über C1-C4-Al kylen, z. B. Methylen, gebundene, primäre und/oder sekundäre Ami nogruppen AM auf. Die Anzahl der Aminogruppen AM im Polymer liegt in der Regel im Bereich von 0,5 bis 20 mmol und vorzugsweise im Bereich von 1 bis 10 mmol Aminogruppen pro Gramm Polymer. Dies entspricht einer Amin-Zahl im Bereich von 20 bis 1200 und vor zugsweise im Bereich von 60 bis 600 mg KOH/g Polymer. Beispiele für geeignete Aminogruppen enthaltende Polymere AP sind die Hy drierungsprodukte von Homo- und Copolymeren des Acrylnitrils und/ oder des Methacrylnitrils mit beispielsweise Styrol und/oder Bu tadien.The preparations according to the invention can also contain, as crosslinking substance A, instead of or together with the compounds A1, A2 or A3, one or more amino groups having polyamines AP. The distinction between compounds A1 and polymers AP is of a purely formal nature and relates to the molecular weight, the compounds A generally having a molecular weight <800 and the polymers AP generally having a weight-average molecular weight M w <800. However, this limit is fluid. The weight average molecular weight M w of the polymers AP is preferably in the range from 1000 to 50,000 daltons. The polymers AP have several terminally and / or laterally arranged, optionally via C 1 -C 4 -alkylene, for. B. methylene, bound, primary and / or secondary amino groups AM. The number of amino groups AM in the polymer is generally in the range from 0.5 to 20 mmol and preferably in the range from 1 to 10 mmol of amino groups per gram of polymer. This corresponds to an amine number in the range from 20 to 1200 and preferably in the range from 60 to 600 mg KOH / g polymer. Examples of suitable polymers AP containing amino groups are the hydrogenation products of homo- and copolymers of acrylonitrile and / or methacrylonitrile with, for example, styrene and / or butadiene.
Bevorzugte Beispiele für derartige Polymere AP sind die Hydrie rungsprodukte von Copolymeren, die aus 5 bis 50 Gew.-%, insbeson dere 10 bis 30 Gew.-% Acrylnitril und/oder Methacrylnitril und 50 bis 95 Gew.-%, insbesondere 70 bis 90 Gew.-% Butadien und/oder Isopren aufgebaut sind.Preferred examples of such polymers AP are the hydrie tion products of copolymers consisting of 5 to 50 wt .-%, in particular 10 to 30% by weight of acrylonitrile and / or methacrylonitrile and 50 up to 95% by weight, in particular 70 to 90% by weight of butadiene and / or Isoprene are built up.
Ein spezielles Beispiel hierfür sind die Hydrierungsprodukte von Copolymeren, die aus etwa 18 Gew.-% Acrylnitril, etwa 79,6 Gew.-% Butadien und etwa 2,4 Gew.-% Carboxylat-Endgruppen aufgebaut sind, wobei in dem Hydrierungsprodukt etwa 50 bis 95% der Ni trilgruppen zum Amin hydriert wurden. Das Molekulargewicht dieser speziellen Hydrierungsprodukte liegt im Bereich von 2000 bis 10 000 Dalton und die Amin-Zahl im Bereich von 100 bis 200 mg KOH/g Polymer. Verfahren zur Herstellung der hydrierten Copoly mere sind beispielsweise aus der US-A-2,456,428, der US-A-2,585,583, der US-A-3,122,526, den älteren deutschen Anmel dungen P 196 43 126.3 und P 197 02 103.4 bekannt. Insbesondere auf die letztgenannten Schriften wird hiermit in vollem Umfang Bezug genommen.A special example of this are the hydrogenation products from Copolymers consisting of approximately 18% by weight acrylonitrile, approximately 79.6% by weight Butadiene and about 2.4 wt .-% carboxylate end groups are, wherein in the hydrogenation product about 50 to 95% of Ni Trilgruppen were hydrogenated to the amine. The molecular weight of this special hydrogenation products is in the range of 2000 to 10,000 daltons and the amine number in the range of 100 to 200 mg KOH / g polymer. Process for the preparation of the hydrogenated copoly mers are for example from US-A-2,456,428, the US-A-2,585,583, US-A-3,122,526, the earlier German application P 196 43 126.3 and P 197 02 103.4 are known. In particular the latter writings are hereby made in their entirety Referred.
Erfindungsgemäß geeignet sind auch solche Aminogruppen enthalten den Polymere AP, die durch radikalische Homo- oder Copolymerisa tion von hydrolysierbaren N-Vinylamiden wie N-Vinylformamid, N-Vinylacetamid, N-Vinylpropionamid, N-Vinylsuccinimid oder N-Vi nylphthalimid und nachträgliche Hydrolyse der dabei erhaltenen Homo- oder Copolymere erhältlich sind. Derartige Homo- oder Copo lymere sowie deren Hydrolysate sind aus dem Stand der Technik be kannt oder können in analoger Weise hergestellt werden (siehe z. B. Römpp, Chemielexikon, Vinylamin-Polymere und dort zit. Li teratur sowie EP-A-71 050).Such amino groups are also suitable according to the invention the polymers AP, which by radical homo- or copolymerisa tion of hydrolyzable N-vinylamides such as N-vinylformamide, N-vinyl acetamide, N-vinyl propionamide, N-vinyl succinimide or N-Vi nylphthalimide and subsequent hydrolysis of the resultant Homo- or copolymers are available. Such homo or copo polymers and their hydrolyzates are known from the prior art known or can be produced in an analogous manner (see e.g. B. Römpp, chemical lexicon, vinylamine polymers and cited therein. Li temperature and EP-A-71 050).
Als Polymere AP kommen auch Derivate von Polyvinylalkoholen in Frage, worin ein Teil oder alle OH-Gruppen durch aminierende Hy drierung in primäre Aminogruppen umgewandelt wurden. Als Aus gangsmaterialien dienen hierbei handelsübliche Polyvinylalkohole, wie sie beispielsweise aus Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 5th ed., Vol 21A, S. 743-747 bekannt sind, wobei Poly vinylalkohole mit einem Molekulargewicht im Bereich von 2000 bis 50 000 bevorzugt werden. Diese werden nach bekannten Verfahren (siehe z. B. DE-A-44 28 004, EP-A-382 049 und dort zit. Litera tur) mit Wasserstoff und Ammoniak bei Temperaturen im Bereich von 80 bis 250°C und Drücken bis 400 bar an oxidischen Übergangsme tallkatalysatoren, beispielsweise Cu-Oxid-, Ni-Oxid-, Co-Oxid-, Ru-Oxid-Katalysatoren, Mischoxid-Katalysatoren der vorgenannten übergangsmetalle, die gegebenenfalls noch Oxide des Molybdän, Va nadium, Zirkon, Aluminium oder Silicium enthalten, z. B. Zr-Cu- Ni-Mo-Oxidkatalysatoren umgesetzt. Hierbei resultieren aminogrup penhaltige Polymere mit KOH-Zahlen im Bereich von 50 bis 500 mg KOH/g Polymer.Derivatives of polyvinyl alcohols also come in as polymers AP Question, in which part or all of the OH groups by aminating Hy Dration were converted into primary amino groups. As out transition materials serve commercially available polyvinyl alcohols, such as from Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 5th ed., Vol 21A, pp. 743-747 are known, wherein Poly vinyl alcohols with a molecular weight in the range from 2000 to 50,000 are preferred. These are made using known methods (see, for example, DE-A-44 28 004, EP-A-382 049 and litera cited therein tur) with hydrogen and ammonia at temperatures in the range of 80 to 250 ° C and pressures up to 400 bar at oxidic transition meters tall catalysts, for example Cu oxide, Ni oxide, Co oxide, Ru oxide catalysts, mixed oxide catalysts of the aforementioned transition metals, which may also contain oxides of molybdenum, Va Contain nadium, zircon, aluminum or silicon, e.g. B. Zr-Cu Ni-Mo oxide catalysts implemented. This results in an amino group Pen-containing polymers with KOH numbers in the range of 50 to 500 mg KOH / g polymer.
Erfindungsgemaß geeignete Aminogruppen enthaltende Polymere AP sind auch Polyalkylenimine wie Polyethylenimin. Derartige Poly ethylenimine sind allgemein bekannt. Polyethylenimine mit Moleku largewichten Mw im Bereich von 400 bis 2 000 000 sind beispiels weise unter der Bezeichnung Lupasol® der BASF Aktiengesellschaft erhältlich. Polyethylenimine bestehen in der Regel aus verzweig ten Polymerketten und enthalten daher primäre, sekundäre und ter tiäre Aminogruppen. Deren Verhältnis liegt üblicherweise bei 1 : 2 : 1. Bei niedrigeren Molekulargewichten, die erfindungsgemäß bevorzugt sind, findet man höhere Anteile primärer Aminogruppen. Weitgehend lineare Polyethylenimine, die über spezielle Herstel lungsverfahren zugänglich sind, sind für die erfindungsgemäßen Zubereitungen ebenfalls bevorzugt. Besonders bevorzugte Alkylen imine weisen ein zahlenmittleres Molekulargewicht Mn im Bereich von 400 bis 1400 Dalton auf. Beispiele hierfür sind Polyethyleni mine der allgemeinen Formel H2N-(CH2-CH2-NH-)kCH2-CH2-NH2, worin k für eine Zahl im Bereich von 8 bis 30 steht. Polymere Alkyleni mine mit primären und/oder sekundären Aminogruppen sind bei spielsweise beschrieben in "Encyclopedia of Polymer Science and Engineering", H. Mark (ed.), rev. ed., Vol. 1, S. 680-739, John Wiley & Sons Inc. New York, 1985.Polymers AP which are suitable according to the invention are also polyalkyleneimines such as polyethyleneimine. Such poly ethyleneimines are generally known. Polyethyleneimines with molecular weights M w in the range from 400 to 2,000,000 are available, for example, under the name Lupasol® from BASF Aktiengesellschaft. Polyethyleneimines usually consist of branched polymer chains and therefore contain primary, secondary and tertiary amino groups. Their ratio is usually 1: 2: 1. At lower molecular weights, which are preferred according to the invention, higher proportions of primary amino groups are found. Largely linear polyethyleneimines, which are accessible via special production processes, are also preferred for the preparations according to the invention. Particularly preferred alkylene imines have a number average molecular weight M n in the range from 400 to 1400 daltons. Examples of these are polyethyleneimines of the general formula H 2 N - (CH 2 -CH 2 -NH-) k CH 2 -CH 2 -NH 2 , where k is a number in the range from 8 to 30. Polymeric alkylene mines with primary and / or secondary amino groups are described for example in "Encyclopedia of Polymer Science and Engineering", H. Mark (ed.), Rev. ed., Vol. 1, pp. 680-739, John Wiley & Sons Inc. New York, 1985.
In den erfindungsgemäßen Zubereitungen wird durch das Mengenver hältnis von vernetzend wirkender Substanz A zu Copolymeren P der gewünschte Vernetzungsgrad eingestellt. Hierbei ist zu berück sichtigen, dass die Vernetzung primär durch das molare Verhältnis von den Aminogruppen AM in der vernetzend wirkenden Substanz A zu den in Copolymeren P einpolymerisierten Anhydridgruppen AH be stimmt wird. Ferner ist zu berücksichtigen, dass bei Polyamino- Verbindungen, z. B. bei den Dendrimer-Polyaminen, und ebenso bei den Aminogruppen enthaltenden Polymeren AP nicht alle Aminogrup pen zur Reaktion gelangen können. Daher wird bei niedermolekula ren Diamino-Verbindungen bzw. bei Aminoalkoholen oder Aminosilo xanen ein vergleichbarer Vernetzungseffekt bereits bei einem ge ringeren molaren Verhältnis AM/AH erreicht als bei Polyamino-Ver bindungen oder Aminogruppen enthaltenden Polymeren AP.In the preparations according to the invention, the quantitative ver Ratio of crosslinking substance A to copolymers P the desired degree of crosslinking. This has to be taken into account realize that crosslinking is primarily due to the molar ratio of the amino groups AM in the crosslinking substance A. the anhydride groups copolymerized into copolymers P AH be is true. It should also be borne in mind that with polyamino Connections, e.g. B. in the dendrimer polyamines, and also in the polymers AP containing amino groups do not all amino groups pen can react. Therefore, in low molecular weight ren diamino compounds or in the case of amino alcohols or aminosilo xanen a comparable networking effect already with a ge achieved a lower molar ratio AM / AH than with polyamino ver polymers or amino-containing polymers AP.
In der Regel wird das Molverhältnis der Aminogruppen AM in der Substanz A zu den Anhydridgruppen AH im Copolymer P im Bereich von 100 : 1 bis 1 : 20 und vorzugsweise im Bereich von 50 : 1 bis 1 : 10 liegen. Bei niedermolekularen Diamino-Verbindungen liegt das mo lare Verhältnis AM/AH vorzugsweise im Bereich von 5 : 1 bis 1 : 20 und insbesondere im Bereich von 2 : 1 bis 1 : 10. Vergleichbares gilt für Aminoalkohole und Aminosiloxane. Bei Dendrimer-Polyaminen wählt man das molare Verhältnis AM/AH vorzugsweise im Bereich von 10 : 1 bis 1 : 15 und insbesondere im Bereich von 5 : 1 bis 1 : 10. Beim erfindungsgemäßen Einsatz von Aminogruppen enthaltenden Polymeren AP wählt man das molare Verhältnis AM/AH vorzugsweise im Bereich von 100 : 1 bis 1 : 10 und insbesondere im Bereich von 50 : 1 bis 1 : 2.As a rule, the molar ratio of the amino groups AM in the Substance A to the anhydride groups AH in the copolymer P in the range from 100: 1 to 1:20 and preferably in the range from 50: 1 to 1:10 lie. In the case of low-molecular diamino compounds, the mo lare ratio AM / AH preferably in the range from 5: 1 to 1:20 and in particular in the range from 2: 1 to 1: 10. The same applies for amino alcohols and aminosiloxanes. For dendrimer polyamines the molar ratio AM / AH is preferably selected in the range from 10: 1 to 1:15 and in particular in the range from 5: 1 to 1:10 Use according to the invention of polymers containing amino groups AP, the molar ratio AM / AH is preferably selected in the range from 100: 1 to 1:10 and in particular in the range from 50: 1 to 1: 2.
Je nach Gehalt an einpolymerisierten Anhydridgruppen im Copolymer P und der Aminzahl der Substanz A wählt man in den erfindungsge mäßen Zubereitungen ein Gew.-Verhältnis von Copolymer P zu Sub stanz A im Bereich von 2000:1 bis 1 : 10, insbesondere im Bereich von 1000:1 bis 1 : 5 und besonders bevorzugt im Bereich von 500 : 1 bis 1 : 2. Bei Einsatz von Aminogruppen aufweisenden Verbindungen A1, A2 oder A3 als Vernetzer liegt das Gew.-Verhältnis von Copo lymer P zu Verbindung A1, A2 oder A3 vorzugsweise im Bereich von 2000:1 bis 5 : 1, insbesondere im Bereich von 1000:1 bis 10 : 1. Bei Einsatz von Polymeren AP als Vernetzer liegt das Gew.-Verhältnis von Copolymer P zu Polymer AP im Bereich von 50 : 1 bis 1 : 10, vor zugsweise im Bereich von 20 : 1 bis 1 : 5 und insbesondere im Bereich von 10 : 1 bis 1 : 2. Depending on the content of copolymerized anhydride groups in the copolymer P and the amine number of substance A are chosen in the Invention formulations a weight ratio of copolymer P to sub punch A in the range from 2000: 1 to 1:10, especially in the range from 1000: 1 to 1: 5 and particularly preferably in the range from 500: 1 to 1: 2. When using compounds containing amino groups A1, A2 or A3 as the crosslinker is the weight ratio of Copo lymer P to compound A1, A2 or A3 preferably in the range of 2000: 1 to 5: 1, especially in the range of 1000: 1 to 10: 1 The use of polymer AP as a crosslinking agent lies in the weight ratio from copolymer P to polymer AP in the range from 50: 1 to 1:10 preferably in the range from 20: 1 to 1: 5 and in particular in the range from 10: 1 to 1: 2.
Für die Stabilität der erfindungsgemäßen Zubereitungen ist es
grundsätzlich von Vorteil, wenn die erfindungsgemäßen Zubereitun
gen wenigstens ein quartäres, nicht-polymerisierbares Ammonium
salz enthalten. Üblicherweise handelt es sich hierbei um Salze
der allgemeinen Formel III
For the stability of the preparations according to the invention, it is fundamentally advantageous if the preparations according to the invention contain at least one quaternary, non-polymerizable ammonium salt. These are usually salts of the general formula III
worin Ra, Rb, Rc und Rd unabhängig voneinander für C1-C18-Alkyl, Aryl oder Aralkyl stehen und X⁻ ein Anionenäquivalent bedeutet.wherein R a , R b , R c and R d independently of one another are C 1 -C 18 alkyl, aryl or aralkyl and X⁻ is an anion equivalent.
Unter C1-C18-Alkyl versteht man lineares oder verzweigtes Alkyl, das gegebenenfalls auch OH-Gruppen oder Halogenidgruppen aufwei sen kann. Beispiele für C1-C18-Alkyl sind Methyl, Ethyl, n-Propyl, Isopropyl, n-Butyl, n-Pentyl, n-Hexyl, n-Octyl, 2-Ethylhexyl, n-Decyl, Lauryl und Stearyl. Unter Aryl versteht man vorzugsweise Phenyl oder Naphthyl, das gegebenenfalls mit C1-C4-Alkyl oder Ha logenid, z. B. Chlorid, substituiert sein kann. Aryl kann auch mit ethoxiliertem OH substituiert sein. Aralkyl ist Aryl, das über eine C1-C4-Alkyleneinheit, z. B. Methylen, 1,2-Ethylen, 1,1-Ethylen, 1,3-Propylen, gebunden ist. Bevorzugtes Aralkyl ist Phenylmethyl (= Benzyl) und Phenylethyl, wobei der Phenylrest auch in der oben beschriebenen Weise substituiert sein kann. Be vorzugt werden solche Salze der allgemeinen Formel III, worin höchstens einer der Reste Ra bis Rd und insbesondere keiner dieser Reste für Aryl oder Aralkyl steht. Ferner ist bevorzugt, wenn die Reste Ra bis Rd unter C1-C12-Alkyl und insbesondere unter C2-C8-Al kyl ausgewählt sind.C 1 -C 18 alkyl is understood to mean linear or branched alkyl, which may also have OH groups or halide groups. Examples of C 1 -C 18 alkyl are methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, n-pentyl, n-hexyl, n-octyl, 2-ethylhexyl, n-decyl, lauryl and stearyl. Aryl is preferably understood to mean phenyl or naphthyl, optionally with C 1 -C 4 alkyl or halide, for. B. chloride, may be substituted. Aryl can also be substituted with ethoxylated OH. Aralkyl is aryl which has a C 1 -C 4 alkylene unit, e.g. B. methylene, 1,2-ethylene, 1,1-ethylene, 1,3-propylene. Preferred aralkyl is phenylmethyl (= benzyl) and phenylethyl, where the phenyl radical can also be substituted in the manner described above. Preference is given to those salts of the general formula III in which at most one of the radicals R a to R d and in particular none of these radicals is aryl or aralkyl. It is further preferred if the radicals R a to R d are selected from C 1 -C 12 alkyl and in particular from C 2 -C 8 alkyl.
In Formel III ist X⁻ vorzugsweise ausgewählt unter organischen An ionen wie Acetat, Toluolsulfonat, Benzolsulfonat, und anorgani schen Anionen wie Halogenid, 1/2 SO4 2-, 1/3 PO4 3-, HSO4-, ClO4-, BF4- oder OH⁻. Vorzugsweise steht X⁻ für ein anorganisches Anion, insbesondere für Halogenid und hierunter besonders bevorzugt für Chlorid oder Bromid. Beispiele für besonders bevorzugte Salze der allgemeinen Formel III sind Benzyltriethylamoniumsalze, Tetra n-butylamoniumsalze, Tetraethylamoniumsalze, z. B. die Chloride, Bromide, Sulfate, Hydrogensulfate und Perchlorate. In formula III, X⁻ is preferably selected from organic anions such as acetate, toluenesulfonate, benzenesulfonate, and inorganic anions such as halide, 1/2 SO 4 2- , 1/3 PO 4 3- , HSO 4- , ClO 4- , BF 4- or OH⁻. X⁻ preferably represents an inorganic anion, in particular halide and particularly preferably chloride or bromide. Examples of particularly preferred salts of the general formula III are benzyltriethylamonium salts, tetra n-butylamonium salts, tetraethylamonium salts, e.g. B. the chlorides, bromides, sulfates, hydrogen sulfates and perchlorates.
Sofern erwünscht, enthalten die erfindungsgemäßen Zubereitungen vorzugsweise 0,1 bis 10 Gew.-%, insbesondere 0,2 bis 5 Gew .-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zubereitung, wenigstens ein quartäres, nicht-polymerisierbares Amoniumsalz.If desired, the preparations according to the invention contain preferably 0.1 to 10% by weight, in particular 0.2 to 5% by weight, based on the total weight of the preparation, at least one quaternary, non-polymerizable ammonium salt.
Die erfindungsgemäßen Zubereitungen können auch in untergeord neter Menge organische Lösungsmittel enthalten. Art und Menge des Lösungsmittels orientieren sich einerseits am gewünschten Verwen dungszweck der Zubereitung. Andererseits können die erfindungsge mäßen Zubereitungen auch herstellungsbedingt Lösungsmittel ent halten (siehe unten). Geeignete Lösungsmittel sind solche, die mit der Anhydrideinheit des Copolymeren P keine Reaktion einge hen. Hierzu zählen sowohl mit Wasser mischbare Lösungsmittel wie cyclische Ether, z. B. Tetrahydrofuran, Dioxan, Amide wie Acet amid, N,N-Dimethylformamid, N,N-Dimethylacetamid, N-Methylpyrro lidon, Dialkylether von Diethylenglykol, Triethylenglykol oder Tetraethylenglykol, z. B. Diethylenglykolbismethylether. Hierzu zählen auch mit Wasser nicht mischbare Lösungsmittel, beispiels weise Kohlenwasserstoffe oder Kohlenwasserstoffgemische, z. B. Toluol, Hexan, Cyclohexan, Testbenzin, ferner aliphatische Ether, z. B. Diethylether, t.-Butylmethylether etc. Vorzugsweise enthält die erfindungsgemäße, wässrige Zubereitung nicht mehr als 50 Gew.-%, insbesondere nicht mehr als 20 Gew.-%, besonders be vorzugt nicht mehr als 10 Gew.-% und ganz besonders bevorzugt nicht mehr als 5 Gew.-% organisches Lösungsmittel, bezogen auf die Gesamtmenge an Wasser und organischem Lösungsmittel.The preparations according to the invention can also be subordinate Contain neter amount of organic solvents. Type and amount of On the one hand, solvents are based on the desired use purpose of preparation. On the other hand, the fiction Preparations ent also solvents due to manufacturing hold (see below). Suitable solvents are those that no reaction with the anhydride unit of the copolymer P. hen. These include both water-miscible solvents such as cyclic ethers, e.g. B. tetrahydrofuran, dioxane, amides such as acet amide, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, N-methylpyrro lidon, dialkyl ether of diethylene glycol, triethylene glycol or Tetraethylene glycol, e.g. B. Diethylene glycol bismethyl ether. For this count also water-immiscible solvents, for example as hydrocarbons or hydrocarbon mixtures, e.g. B. Toluene, hexane, cyclohexane, white spirit, also aliphatic ethers, e.g. B. diethyl ether, t-butyl methyl ether etc. Preferably contains the aqueous preparation according to the invention no more than 50 wt .-%, in particular not more than 20 wt .-%, especially be preferably not more than 10% by weight and very particularly preferably not more than 5% by weight of organic solvent, based on the total amount of water and organic solvent.
Die Herstellung der erfindungsgemäßen Zubereitungen erfolgt in der Regel durch Vermischen der einzelnen Komponenten bei Raumtem peratur oder erhöhter Temperatur, vorzugsweise jedoch unterhalb 50°C. Vorzugsweise wird die wässrige Dispersion des Copolymeren P, die herstellungsbedingt häufig einen sauren pH-Wert aufweist, vor dem Vermischen mit einer Base, z. B. Natriumhydrogencarbonat, Natriumcarbonat, Kaliumhydrogencarbonat oder Kaliumcarbonat, neu tralisiert. Der pH-Wert der Dispersion des Copolymers P liegt vor der Zugabe der vernetzend wirkenden Substanz vorzugsweise im Be reich von pH 5 bis pH 9. Selbstverständlich können auch andere Basen zur Neutralisation eingesetzt werden. Vorzugsweise werden keine Amine für die Neutralisation eingesetzt.The preparations according to the invention are produced in usually by mixing the individual components at room temperature temperature or elevated temperature, but preferably below 50 ° C. Preferably the aqueous dispersion of the copolymer P, which often has an acidic pH due to the manufacturing process, before mixing with a base, e.g. B. sodium bicarbonate, Sodium carbonate, potassium hydrogen carbonate or potassium carbonate, new tralized. The pH of the dispersion of the copolymer P is available the addition of the crosslinking substance preferably in the loading range from pH 5 to pH 9. Of course, others can Bases are used for neutralization. Preferably be no amines used for neutralization.
Vorzugsweise geht man bei der Herstellung so vor, dass man die Aminogruppen enthaltende Substanz A bzw. das Polymer AP zu der vorgelegten, neutralisierten, wässrigen Dispersion des Copolyme ren P gibt. Die Substanzen A können sowohl als Feststoff oder Flüssigkeit, gelöst in Wasser oder in einem organischen Lösungs mittel, oder als wässrige Dispersion zu der Dispersion des Copo lymeren P gegeben werden. Das quartäre Amoniumsalz wird, sofern erwünscht, vorzugsweise vor der Zugabe der Substanz A zu der wässrigen Dispersion des Copolymeren P gegeben. In der Regel wird das quartäre Amoniumsalz in Form einer wässrigen Lösung oder Dis persion zugegeben.It is preferable to proceed in the production in such a way that the Substance A containing amino groups or the polymer AP to the submitted, neutralized, aqueous dispersion of the copolyme ren P there. Substances A can be either as a solid or Liquid, dissolved in water or in an organic solution medium, or as an aqueous dispersion to the dispersion of the copo lymeren P be given. The quaternary ammonium salt is provided desirable, preferably before adding substance A to the given aqueous dispersion of the copolymer P. Usually will the quaternary ammonium salt in the form of an aqueous solution or dis persion admitted.
Die erfindungsgemäßen Zubereitungen sind wässrige Dispersionen, die auch über einen längeren Zeitraum lagerstabil sind. Ausfloc kungen oder die Bildung von Koagulat wird nicht beobachtet. Eine Vernetzung findet erst beim Trocknen, d. h. beim Entfernen des Wassers bzw. des Lösungsmittels statt. Die Vernetzung tritt be reits bei niedrigen Temperaturen, beispielsweise unter üblichen Trocknungsbedingungen, z. B. Raumtemperatur ein. Eine Anwendung erhöhter Temperatur ist nicht erforderlich. Ferner werden bei der Vernetzung keine flüchtigen Substanzen freigesetzt.The preparations according to the invention are aqueous dispersions, which are stable in storage over a longer period of time. Excoc The formation of coagulum is not observed. A Crosslinking takes place only when drying, i.e. H. when removing the Water or the solvent instead. The network joins riding at low temperatures, for example under usual Drying conditions, e.g. B. a room temperature. An application elevated temperature is not necessary. Furthermore, the Crosslinking no volatile substances released.
Die erfindungsgemäßen Zubereitungen sind für eine Vielzahl von Anwendungen geeignet, beispielsweise als Bindemittel für Be schichtungs- und Dichtungsmassen, als Bindemittel für Disper sionsfarben, als Bindemittel für Faserverbundwerkstoffe sowie als Klebstoffe und als Klebrohstoffe. Demnach betrifft die vorlie gende Erfindung auch die Verwendung der vorgenannten Zubereitun gen für die vorgenannten Anwendungen.The preparations according to the invention are suitable for a large number of Suitable applications, for example as a binder for Be layering and sealing compounds, as binders for dispersers sion colors, as a binder for fiber composite materials and as Adhesives and as adhesive raw materials. Accordingly, this concerns ing invention also the use of the aforementioned preparation conditions for the aforementioned applications.
Die im folgenden aufgeführten Beispiele sollen die Erfindung ver deutlichen, ohne sie jedoch einzuschränken.The examples listed below are intended to ver the invention clear, but without restricting them.
Die Herstellung erfolgte in Anlehnung an die DE 197 02 103.4. In einem Autoklaven wurden 100 g einer Lösung aus 15 g eines Copolymeren aus 18 Gew.-% einpolymerisiertem Acrylnitril, 79,6 Gew.-% einpolymerisiertem Butadien und 2,4 Gew.-%, je weils bezogen auf das Gesamtgewicht des Polymeren, an Carbo xylat-Endgruppen mit einem mittleren Molekulargewicht von etwa 4000 Dalton, in 85 g Tetrahydrofuran vorgelegt und mit 60 ml einer gesättigten Lösung von Ammoniak in Tetrahydrofu ran und 15 g Katalysator versetzt. Anschließend stellte man einen Wasserstoffdruck von 250 bar und eine Temperatur von 180°C ein und behielt die Temperatur 10 h bei. Anschließend entfernte man das Lösungsmittel im Vakuum. Das erhaltene Po lymer wies eine Aminzahl von etwa 120 mg KOH/g auf. The production was based on DE 197 02 103.4. In an autoclave, 100 g of a solution of 15 g of a Copolymers of 18% by weight copolymerized acrylonitrile, 79.6% by weight of polymerized butadiene and 2.4% by weight, each because of the total weight of the polymer, carbo xylate end groups with an average molecular weight of about 4000 daltons, placed in 85 g of tetrahydrofuran and with 60 ml of a saturated solution of ammonia in tetrahydrofu ran and 15 g of catalyst were added. Then you asked a hydrogen pressure of 250 bar and a temperature of 180 ° C and kept the temperature for 10 h. Subsequently the solvent was removed in vacuo. The Po received lymer had an amine number of about 120 mg KOH / g.
Als Katalysator diente Ruthenium auf Aluminiumoxid mit einem Rutheniumgehalt von 0,3 Gew.-%, bezogen auf das Katalysator gewicht, und einer spezifischen Rutheniumoberfläche von 0,4 m2/g (bestimmt durch H2-Puls-Chemisorption). Der Katalysa tor wurde durch Tränkung von Al2O3-Pellets (3 bis 6 mm, spezi fische BET-Oberfläche 10 m2/g, Porenvolumen ca. 0,45 ml/g und mittlerer Porendurchmesser 0,21 µm) mit Ru(NO3)3-Lösung und anschließendes Aktivieren mit Wasserstoff bei 200°C herge stellt.Ruthenium on aluminum oxide with a ruthenium content of 0.3% by weight, based on the catalyst weight, and a specific ruthenium surface area of 0.4 m 2 / g (determined by H 2 pulse chemisorption) served as the catalyst. The catalyst was obtained by impregnating Al 2 O 3 pellets (3 to 6 mm, specific BET surface area 10 m 2 / g, pore volume approx. 0.45 ml / g and average pore diameter 0.21 µm) with Ru ( NO 3 ) 3 solution and subsequent activation with hydrogen at 200 ° C.
Gemäß den Beispielen der DE 44 38 001 AI wurde Polyvinylalko hol mit einem mittleren Molekulargewicht im Bereich von 9000 bis 10 000 Dalton und flüssiger Ammoniak in einen kontinuier lich betriebenen Autoklaven, der mit Katalysator aus 50 Gew.-% NiO, 17 Gew.-% Cu2O, 1,5 Gew.-% MoO3 und 31,5 Gew.-%ZrO2 (Katalysator A der DE-A-44 28 004) beschickt worden war, eingespeist und bei etwa 200°C und etwa 250 bar Wasserstoffdruck aminierend hydriert. Die Aminzahl des erhal tenen Produkts lag bei etwa 200 mg KOH/g Polymer.According to the examples in DE 44 38 001 A1, polyvinyl alcohol with an average molecular weight in the range from 9000 to 10,000 daltons and liquid ammonia was placed in a continuously operated autoclave which was equipped with a catalyst composed of 50% by weight NiO, 17% by weight Cu 2 O, 1.5% by weight of MoO 3 and 31.5% by weight of ZrO 2 (catalyst A of DE-A-44 28 004) had been fed in and fed in at about 200 ° C. and about 250 bar Hydrogenating amine hydrogen pressure. The amine number of the product obtained was about 200 mg KOH / g polymer.
Die Bestimmung der Aminzahlen von AP1 und AP2 wurde wie folgt durchgeführt: Das jeweilige Polymer wurde in 20 ml Dichlorbenzol und 30 ml Eisessig in einer Konzentration von 0,8 mmol/l gelöst. Anschließend wurde die Lösung mit einer 0,1 M-Lösung von Tri fluormethansulfonsäure in Eisessig titriert. Die Titrationskurve wurde potentiometrisch mit einer Glaselektrode bestimmt.The determination of the amine numbers of AP1 and AP2 was as follows carried out: The respective polymer was in 20 ml dichlorobenzene and 30 ml of glacial acetic acid in a concentration of 0.8 mmol / l. The solution was then treated with a 0.1 M solution of Tri titrated fluoromethanesulfonic acid in glacial acetic acid. The titration curve was determined potentiometrically with a glass electrode.
In einem Polymerisationsreaktor legte man 375 g entionisier
tes Wasser und 4,5 g Polystyrolsaat (33 gew.-%ig, mittlerer
Polymerisatteilchendurchmesser 30 nm) vor und erwärmte auf 85
°C. Anschließend gab man Zulauf 1 mit gleichbleibender Zu
laufrate innerhalb 2 Stunden zu. Gleichzeitig mit Zulauf 1
beginnend gab man 5% von Zulauf 2 innerhalb 5 Minuten und
den Rest von Zulauf 2 innerhalb 1 Stunde 55 Minuten zu. Nach
Beendigung von Zulauf 1 und Zulauf 2 behielt man die Tempera
tur eine weitere halbe Stunde bei. Anschließend kühlte man
auf Raumtemperatur. Der pH-Wert der Dispersion lag bei 2,2,
der Feststoffgehalt bei 55,3 Gew.-%.
375 g of deionized water and 4.5 g of polystyrene seed (33% by weight, average polymer particle diameter 30 nm) were placed in a polymerization reactor and heated to 85.degree. Subsequently, feed 1 was added at a constant flow rate within 2 hours. Starting with feed 1 at the same time, 5% of feed 2 were added within 5 minutes and the rest of feed 2 within 1 hour 55 minutes. After feed 1 and feed 2 had ended, the temperature was maintained for a further half an hour. Then it was cooled to room temperature. The pH of the dispersion was 2.2 and the solids content was 55.3% by weight.
Zulauf 1:
654,6 g entionisiertes Wasser
1125,0 g n-Butylacrylat
300,0 g Methylmethacrylat
30,0 g Acrylsäure
45,0 g Methacrylsäureanhydrid
30,0 g einer 15 gew.-%igen Lösung von Natriumlaurylsulfat
in Wasser
25,0 g einer 50 gew.-%igen Lösung eines Natriumsalzes des
Sulfobernsteinsäurebis-2-ethylhexylesters
Inlet 1:
654.6 g of deionized water
1125.0 g of n-butyl acrylate
300.0 g methyl methacrylate
30.0 g acrylic acid
45.0 g methacrylic anhydride
30.0 g of a 15% by weight solution of sodium lauryl sulfate in water
25.0 g of a 50% by weight solution of a sodium salt of bis-2-ethylhexyl sulfosuccinate
Zulauf 2:
wässrige Lösung von 4,5 g Natriumperoxodisulfat in
175,5 g entionisiertem Wasser.Inlet 2:
aqueous solution of 4.5 g sodium peroxodisulfate in 175.5 g deionized water.
Analog Dispersion D1 wurde eine wässrige Polymerisatdisper sion D2 hergestellt, mit dem Unterschied, dass Zulauf 1 1095 anstelle 1125 g n-Butylacrylat und 75 g anstelle 45 Metha crylsäureanhydrid enthielt. Der pH-Wert der Dispersion lag bei 2,2, der Feststoffgehalt bei 55,3 Gew.-%.Analogous to dispersion D1 was an aqueous polymer disperser sion D2 manufactured, with the difference that inlet 1 1095 instead of 1125 g n-butyl acrylate and 75 g instead of 45 metha Contained crylic anhydride. The pH of the dispersion was at 2.2, the solids content at 55.3 wt .-%.
Die Dispersionen aus II wurden mit 15 gew.-%igem, wässrigem Natriumcarbonat neutralisiert (pH = 7 bis 8) und anschließend mit einem Gew.-Teil, bezogen auf 100 Gew.-Teile der Disper sion, Tetra-n-butylammoniumbromid versetzt.The dispersions from II were with 15 wt .-%, aqueous Sodium carbonate neutralized (pH = 7 to 8) and then with one part by weight, based on 100 parts by weight of the Disper sion, tetra-n-butylammonium bromide added.
Anschließend gab man hierzu eine wässrige Dispersion bzw. eine Lösung des Amins bzw. des Aminogruppen enthaltenden Po lymers zu der wässrigen Dispersion. Die jeweiligen Mengen sind in Tabelle 1 angegeben. Die so hergestellten Zubereitun gen wurden bei Raumtemperatur verfilmt. Hierzu wird die Dis persion auf eine Polyethylenplatte in eine Vertiefung von etwa 3 mm gegossen. Anschließend ließ man die Probe 7 Tage bei Raumtemperatur und anschließend noch 2 Tage bei vermin dertem Druck (ca. 500 bis 100 mbar) trocknen. Der Film wies eine Dicke von 1,5 mm auf. Zur Bestimmung der Vernetzung wurde der Film gewogen und in der hundertfachen Menge Tetra hydrofuran eine Woche gelagert. Dann wurde der Film dem Te trahydrofuran entnommen und nach Abtrocknen anhaftender Lö sungsmitteltropfen sofort gewogen. Die Lösungsmittelaufnahme des Films in Gew.-% ist in Tabelle 1 angegeben (Quellung in %). Sie ist ein direktes Maß für den Vernetzungsgrad. Hierbei bedeutet eine geringere Gewichtszunahme eine höhere Vernet zungsdichte beim gleichen Polymertyp. An aqueous dispersion or a solution of the amine or of the Po containing amino groups lymers to the aqueous dispersion. The respective quantities are given in Table 1. The preparation thus prepared gen were filmed at room temperature. For this, the Dis persion on a polyethylene plate in a recess of cast about 3 mm. The sample was then left for 7 days at room temperature and then 2 days at min dry pressure (approx. 500 to 100 mbar). The film pointed a thickness of 1.5 mm. To determine networking the film was weighed and tetra hydrofuran stored for one week. Then the film became the Te Removed trahydrofuran and, after drying, adhering solder drop of solvent weighed immediately. The solvent uptake of the film in% by weight is given in Table 1 (swelling in %). It is a direct measure of the degree of cross-linking. Here a lower weight gain means a higher net tongue density for the same type of polymer.
4) AP2 Aminierend hydrierter Polyvinylalkohol (siehe 1.2.).4) AP2 Aminatingly hydrogenated polyvinyl alcohol (see 1.2.).
Claims (11)
- i) wenigstens ein Anhydridgruppen AH aufweisendes Copolymer P in Form einer wässrigen Dispersion, erhältlich durch radikalische wässrige Emulsionspolymerisation ethylenisch ungesättigter Monomere M, wobei die Monomere M wenigstens ein ethylenisch ungesättigtes Monomer M1, ausgewählt un ter den Anhydriden monoethylenisch ungesättigter Carbon säuren mit 3 bis 8 C-Atomen, und wenigstens ein mit den Monomeren M1 copolymerisierbares, davon verschiedenes Mo nomer M2 umfassen, und
- ii) wenigstens eine vernetzend wirkende Substanz A mit wenig
stens einer primären und/oder sekundären Aminogruppe AM,
ausgewählt unter
Verbindungen A1, die wenigstens zwei primäre und/oder se kundäre Aminogruppen AM je Molekül aufweisen,
Verbindungen A2, die wenigstens eine primäre oder sekun däre Aminogruppe AM und eine Siloxangruppe aufweisen,
Aminoalkoholen (Verbindungen A3) und
Polymeren AP mit mehreren primären und/oder sekundären Aminogruppen AM.
- i) at least one copolymer P having anhydride groups AH in the form of an aqueous dispersion, obtainable by free radical aqueous emulsion polymerization of ethylenically unsaturated monomers M, where the monomers M have at least one ethylenically unsaturated monomer M1, selected from the anhydrides of monoethylenically unsaturated carboxylic acids having 3 to 8 C. -Atoms, and at least one copolymerizable with the monomers M1, different monomer M2 comprise, and
- ii) at least one crosslinking substance A with at least one primary and / or secondary amino group AM, selected from
Compounds A1 which have at least two primary and / or secondary amino groups AM per molecule,
Compounds A2 which have at least one primary or secondary amino group AM and one siloxane group,
Amino alcohols (compounds A3) and
Polymer AP with several primary and / or secondary amino groups AM.
worin
R1, R2, R3 und R4 unabhängig voneinander für Wasserstoff oder für funktionelle Gruppen der allgemeinen Formel Alk-NR5R6 stehen, worin
Alk für C1-C4-Alkylen steht und
R5,R6 unabhängig voneinander für Wasserstoff oder eine funktionelle Gruppe Alk-NR7R8 stehen, worin R7 und R8 unabhängig voneinander eine der für R1 bis R4 angegebenen Bedeutungen besitzen, und
B für C2-C24-Alkylen, das durch ein oder mehrere Sauer stoffatome oder Gruppen NR9 unterbrochen oder durch ein oder mehrere Gruppen -Alk-NR5R6 substituiert sein kann, wobei R9 eine der für R1 bis R4 angegebenen Bedeutungen aufweist, oder C1-C10-Alkyl bedeutet,
für Arylen oder
für einen Rest der Formel steht:
worin
o, q und s unabhängig voneinander für 0 oder eine ganze Zahl von 1 bis 6 stehen,
p und r unabhängig voneinander für 1 oder 2 stehen und
t für 0,1 oder 2 steht,
wobei die cycloaliphatischen Reste auch durch 1, 2 oder 3 C1-C10-Alkylreste substituiert sein können.5. Preparations according to one of the preceding claims, wherein the compound A1 is selected from compounds of the general formula I.
wherein
R 1 , R 2 , R 3 and R 4 independently of one another represent hydrogen or functional groups of the general formula Alk-NR 5 R 6 , in which
Alk represents C 1 -C 4 alkylene and
R 5 , R 6 independently of one another represent hydrogen or a functional group Alk-NR 7 R 8 , in which R 7 and R 8 independently of one another have one of the meanings given for R 1 to R 4 , and
B is C 2 -C 24 -alkylene which can be interrupted by one or more oxygen atoms or groups NR 9 or substituted by one or more groups -Alk-NR 5 R 6 , where R 9 is one of R 1 to R 4 has the meanings given, or denotes C 1 -C 10 -alkyl,
for aryls or
represents a remainder of the formula:
wherein
o, q and s independently of one another represent 0 or an integer from 1 to 6,
p and r independently of one another represent 1 or 2 and
t stands for 0.1 or 2,
where the cycloaliphatic radicals can also be substituted by 1, 2 or 3 C 1 -C 10 alkyl radicals.
RaHN-X-Si(ORb)3 (II)
worin
Ra für Wasserstoff, Alkyl, Aryl oder Arylalkyl steht,
Rb C1-c10-Alkyl bedeutet und
X für C2-C24-Alkylen, das durch ein oder mehrere Sauer stoffatome oder Gruppen NRc unterbrochen sein kann, worin Rc Wasserstoff oder C1-C10-Alkyl bedeutet, oder für Arylen steht.6. Preparation according to one of claims 1 to 4, wherein the compound A2 is selected from aminosiloxanes of the general formula II
R a HN-X-Si (OR b ) 3 (II)
wherein
R a represents hydrogen, alkyl, aryl or arylalkyl,
R b is C 1 -C 10 alkyl and
X is C 2 -C 24 alkylene, which can be interrupted by one or more oxygen atoms or groups NR c , in which R c is hydrogen or C 1 -C 10 alkyl, or is arylene.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| DE1998116741 DE19816741A1 (en) | 1998-04-15 | 1998-04-15 | Self-crosslinking aqueous preparation useful as binder for coatings etc., as an adhesive or in treating leather |
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|---|---|---|---|
| 8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |