DE602004000082T2

DE602004000082T2 - Wässrige Copolymerzusammensetzung und Verfahren zur Herstellung einer Beschichtung daraus

Info

Publication number: DE602004000082T2
Application number: DE602004000082T
Authority: DE
Inventors: William J. Hatboro Rosano
Original assignee: Rohm and Haas Co
Current assignee: Rohm and Haas Co
Priority date: 2003-06-09
Filing date: 2004-06-03
Publication date: 2006-05-18
Anticipated expiration: 2024-06-04
Also published as: CN1572834A; AU2004202390A1; US7537802B2; BRPI0401857A; MXPA04005377A; EP1486545B1; AU2004202390B2; DE602004000082D1; CN1303151C; EP1486545A1; US20040247783A1

Description

Diese Erfindung betrifft allgemein eine wässrige Copolymer-Zusammensetzung enthaltend Copolymerpartikel, die in einem wässrigen Medium dispergiert sind, und ungesättigte Fettsäureester. Die Copolymerpartikel enthalten polymerisiertes Methacrylonitril, Acrylonitril oder andere ausgewählte Monomere. Die wässrige Copolymer-Zusammensetzung ist zur Herstellung getrockneter Beschichtungen mit einer Kombination aus guten Filmbildungseigenschaften und gutem Blockwiderstand verwendbar. Die Erfindung betrifft ebenfalls ein Verfahren zur Herstellung einer Beschichtung aus der wässrigen Copolymer-Zusammensetzung.
Beschichtungszusammensetzungen wie z. B. Latexfarben enthalten in einem wässrigen Medium dispergierte Binderpolymerpartikel. Nach dem Trocknen durchlaufen die Binderpolymerpartikel einen Filmbildungsprozess, bei dem sich die Binderpolymerpartikel zur Bildung eines polymeren Films verbinden. Viele Binderpolymerpartikel sind jedoch bei Umgebungstemperaturen wie z. B. Temperaturen im Bereich von 5°C bis 40°C nicht filmbildend. Typischerweise werden in diese Beschichtungszusammensetzungen Koaleszenzmittel aufgenommen, um den Filmbildungsprozess der Binderpolymerpartikel bei Umgebungstemperaturen zu unterstützen. Beispiele gebräuchlicher Koaleszenzmittel umfassen Ethylenglykolmonoalkylether, Ester, Diester, Diethylenglykolmonoalkylether und aromatische Propylenglykolmonoalkylether. Nach der Filmbildung verdunsten die Koaleszenzmittel allmählich aus den getrockneten Farbfilmen und hinterlassen Beschichtungen mit den benötigten physikalischen Eigenschaften wie z. B. Härte, Lösemittelbeständigkeit, Blockwiderstand oder Wasserfestigkeit.
Die Freisetzung flüchtiger organischer Verbindungen (volatile organic compounds, VOCs) in die Atmosphäre wurde als ein zur Bildung von troposphärischem Ozon insbesondere in Stadtgebieten beitragender Faktor identifiziert. In vielen Beschichtungsanwendungen umfassen VOC-Quellen Koaleszenzmittel, Verschnittmittel oder andere organische Verbindungen, die aus den trocknenden oder getrockneten Farbfilmen verdunsten. Erwünscht sind Beschichtungszusammensetzungen, die mit geringeren VOC-Mengen formuliert werden können, insbesondere Beschichtungszusammensetzungen, die keine VOCs enthalten. Das Entfernen von Koaleszenzmitteln aus Beschichtungszusammensetzungen beeinflusst jedoch nachteilig die Filmbildungseigenschaften der Binderpolymerpartikel und die Eigenschaften des entstehenden trockenen Films. Der Einschluss nicht-flüchtiger Weichmacher in die Beschichtungszusammensetzung unterstützt die Filmbildung, vermindert jedoch Filmeigenschaften wie z. B. den Blockwiderstand oder die Verschmutzungsresistenz. Erwünscht sind wässrige Beschichtungszusammensetzungen, die mit geringeren VOC-Mengen formuliert werden können und die getrocknete Filme mit annehmbarem Blockwiderstand bereitstellen können.
WO 00/56823 offenbart eine filmbildende Zusammensetzung enthaltend Polymerpartikel und ein Koaleszenzmittel. Das Koaleszenzmittel ist ein Ester einer ungesättigten Fettsäure. Die Referenz offenbart Beispiele einer Halbmattfarben-Formulierung und einer Mattfarben-Formulierung, die aus Polymerpartikeln hergestellt wurden und die ungesättigten Fettsäureester als Koaleszenzmittel enthalten. Der Blockwiderstand eines aus der Halbmattfarben-Formulierung hergestellten, getrockneten Films wies einen verbesserten Blockwiderstand im Vergleich zu einem aus einer Halbmattfarben-Formulierung hergestellten, getrockneten Film auf, der ein flüchtiges Koaleszenzmittel anstelle des ungesättigten Fettsäureesters enthielt. Ein aus der Mattfarben-Formulierung hergestellter, getrockneter Film wies jedoch einen geringeren Blockwiderstand im Vergleich zu einem aus einer Mattfarben-Formulierung hergestellten, getrockneten Film auf, der ein flüchtiges Koaleszenzmittel anstelle des ungesättigten Fettsäureesters enthielt.
Erwünscht sind wässrige Beschichtungszusammensetzungen, die getrocknete Filme mit verbessertem Grad an Blockwiderstand bereitstellen und außerdem mit geringeren VOC-Mengen formuliert werden können.
Überraschenderweise haben die Erfinder eine wässrige Copolymer-Zusammensetzung entdeckt, die getrocknete Filme mit verbessertem Blockwiderstand bereitstellen. Die wässrige Copolymer-Zusammensetzung enthält eine Kombination aus ungesättigten Fettsäureestern und Copolymerpartikeln, die bestimmte Monomere als polymerisierte Einheiten enthalten. Die wässrige Copolymer-Zusammensetzung kann mit geringeren VOC-Mengen einschließlich ohne VOC formuliert werden.
Gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine wässrige Copolymer-Zusammensetzung bereitgestellt, enthaltend Copolymerpartikel, die als polymerisierte Einheiten, bezogen auf das Gewicht der Copolymerpartikel, enthalten: von 5 bis 60 Gew.-% eines ersten Monomers, ausgewählt aus (Meth)acrylonitril, (Meth)acrylamid oder Kombinationen hiervon, von 25 bis 95 Gew.-% eines nicht-ionischen Monomers und von 0 bis 15 Gew.-% eines anionischen Monomers; und einen oder mehrere ungesättigte Fettsäureester; wobei die Copolymerpartikel eine Glasübergangstemperatur im Bereich von Null bis 70°C haben.
Ein zweiter Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt ein Verfahren zur Herstellung einer Beschichtung bereit, enthaltend die Schritte: Aufbringen einer wässrigen Copolymer-Zusammensetzung auf ein Substrat, wobei die wässrige Copolymer-Zusammensetzung Copolymerpartikel enthält, die als polymerisierte Einheiten, bezogen auf das Gewicht der Copolymerpartikel, enthalten: von 5 bis 60 Gew.-% eines ersten Monomers, ausgewählt aus (Meth)acrylonitril, (Meth)acrylamid oder Kombinationen hiervon, von 25 bis 95 Gew.-% eines nicht-ionischen Monomers und von Null bis 15 Gew.-% eines anionischen Monomers; und Trocknen oder Trocknenlassen der wässrigen Copolymer-Zusammensetzung, die zur Herstellung der Beschichtung auf das Substrat aufgebracht wurde.
Wie hier verwendet, bezeichnet die Verwendung des Begriffs „(Meth)", gefolgt von einem anderen Begriff wie z. B. Acrylat, sowohl Acrylate als auch Methacrylate. Zum Beispiel bezieht sich der Begriff „(Meth)acrylat" sowohl auf Acrylat als auch auf Methacrylat; der Begriff „(Meth)acryl" bezieht sich sowohl auf Acryl als auch auf Methacryl; der Begriff „(Meth)acrylonitril" bezieht sich sowohl auf Acrylonitril als auch auf Methacrylonitril; und der Begriff „(Meth)acrylamid" bezieht sich sowohl auf Acrylamid als auch auf Methacrylamid.
Wie hier verwendet, bedeutet „Glasübergangstemperatur" oder „T_g" die Temperatur, bei oder oberhalb der ein glasartiges Polymer eine segmentweise Bewegung der Polymerketten durchläuft. Glasübergangstemperaturen eines Polymers können durch die Fox-Gleichung [Bulletin of the American Physical Society 1,3 Seite 123 (1956)] wie folgt berechnet werden:
Bei einem Copolymer beziehen sich w₁ und w₂ auf den Gewichtsanteil der beiden Comonomere, und T_g(1) und T_g(2) beziehen sich auf die Glasübergangstemperaturen der beiden korrespondierenden Homopolymere in Kelvin. Für Polymere enthaltend drei oder mehr Monomere werden zusätzliche Glieder (w_n/T_g(n)) zugefügt. Die T_g einer Polymerphase kann ebenfalls unter Verwendung der geeigneten Werte für die Glasübergangstemperaturen von Homopolymeren berechnet werden, welche z. B. in „Polymer Handbook", herausgegeben von J. Brandrup und E. H. Immergut, Interscience Publishers, gefunden werden können. Die hier angezeigten T_g-Werte wurden mittels der Fox-Gleichung berechnet.
Wie hier verwendet, bezieht sich der Begriff „Dispersion" auf einen physikalischen Zustand der Materie, der mindestens zwei verschiedene Phasen enthält, wobei eine erste Phase in einer zweiten Phase verteilt und die zweite Phase ein kontinuierliches Medium ist.
Der Begriff „anhängend" wird in der Beschreibung mit der Bedeutung „an das Polymerrückgrat befestigt" verwendet. Der Begriff „anhängend" umfasst ebenfalls die Befestigung solcher Gruppen an den Enden einer Polymerkette.
Die wässrige Copolymer-Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung enthält ausgewählte, in einem wässrigen Medium dispergierte Copolymerpartikel und einen oder mehrere ungesättigte Fettsäureester.
Die in der wässrigen Copolymer-Zusammensetzung enthaltenen Copolymerpartikel sind durch die Polymerisierung von ethylenisch ungesättigten Monomeren gebildete Additionspolymere. Wie hier verwendet, bezieht sich „Copolymer" auf ein Polymer enthaltend zwei oder mehrere verschiedene Arten von Monomeren als polymerisierte Einheiten. Die verschiedenen Arten von Monomereinheiten können als Zufallscopolymer zufällig über das Copolymerrückgrat verteilt sein oder als Blockcopolymer, enthaltend Blöcke einer An von polymerisietrem Monomer, gefolgt von Blöcken eines anderen polymerisierten Monomers. Die Glasübergangstemperatur der Copolymerpartikel liegt im Bereich von Null bis 70°C, vorzugsweise im Bereich von 15 bis 50°C und noch mehr bevorzugt im Bereich von 20 bis 40°C. Der durchschnittliche Durchmesser der Copolymerpartikel liegt typischerweise im Bereich von 50 bis 500 Nanometern (nm), vorzugsweise im Bereich von 80 bis 300 nm und noch mehr bevorzugt im Bereich von 100 bis 250 nm. Der durchschnittliche Partikeldurchmesser wird mittels einer quasielastischen Lichtstreuungsmethode gemessen, wie sie zum Beispiel durch den Model BI-90 Particle Sizer von Brookhaven Instruments Corp. bereitgestellt wird. Eine die Copolymerpartikel enthaltende Dispersion kann eine unimodale oder eine multimodale einschließlich einer bimodalen Partikelgrößenverteilung aufweisen.
Die Copolymerpartikel enthalten als polymerisierte Einheiten ein oder mehrere erste Monomere, ausgewählt aus (Meth)acrylonitril, (Meth)acrylamid oder Kombinationen hiervon. Die Menge des in den Copolymerpartikeln enthaltenen polymerisierten ersten Monomers liegt typischerweise im Bereich von 5 bis 60 Gew.-%, bevorzugt von 8 bis 50 Gew.-% und mehr bevorzugt von 10 bis 40 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Copolymerpartikel.
Die Copolymerpartikel enthalten ebenfalls als polymerisierte Einheiten mindestens ein nichtionisches Monomer. Ein nicht-ionisches Monomer ist ein Monomer, das keine anhängende saure oder basische Gruppe enthält. Beispiele nicht-ionischer Monomere umfassen Styrol, Butadien, α-Methylstyrol, Vinyltoluol, Vinylnaphthalin, Ethylen, Propylen, Vinylacetat, Vinylversatat, Vinylchlorid, Vinylidenchlorid, verschiedene C₁-C₄₀-Alkylester von (Meth)acrylsäure wie z. B. Methyl(meth)acrylat, Ethyl(meth)acrylat, n-Butyl(meth)acrylat, 2-Ethylhexyl(meth)acrylat, Cyclohexyl(meth)acrylat, n-Octyl(meth)acrylat, n-Decyl(meth)acrylat, n-Dodecyl(meth)acrylat, Tetradecyl(meth)acrylat, Lauryl(meth)acrylat, Oleyl(meth)acrylat, Palmityl(meth)acrylat und Stearyl(meth)acrylat; andere (Meth)acrylate wie z. B.
Isobornyl(meth)acrylat, Benzyl(meth)acrylat, Phenyl(meth)acrylat und 2-Bromoethyl(meth)acrylat; Alkoxyalkyl(meth)acrylate wie z. B. Ethoxyethyl(meth)acrylat; vollständige Ester ethylenisch ungesättigter Di- und Tricarbonsäuren und Anhydride wie z. B. Diethylmaleat, Dimethylfumarat und Ethylmethylitaconat. Andere geeignete nicht-ionische Monomere umfassen multiethylenisch ungesättigte Monomere, die zum Erhöhen des Molekulargewichts der Copolymerpartikel effektiv sind. Beispiele multiethylenisch ungesättigter Monomere umfassen Tripropylenglykoldi(meth)acrylat, Diethylenglykoldi(meth)acrylat, Ethylenglykoldi(meth)acrylat, 1,6-Hexandioldi(meth)acrylat, 1,3-Butylenglykoldi(meth)acrylat, Polyalkylenglykoldi(meth)acrylat, Diallylphthalat, Trimethylolpropantri(meth)acrylat, Divinylbenzol, Divinyltoluol, Trivinylbenzol und Divinylnaphthalin. Das nicht-ionische Monomer schließt ausdrücklich erste Monomere und anionische Monomere aus.
Geeignete Mengen des polymerisierten, nicht-ionischen Monomers in den Copolymerpartikeln umfassen von 25 bis 95 Gew.-%, vorzugsweise von 35 bis 92 Gew.-% und noch mehr bevorzugt von 45 bis 90 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Copolymerpartikel.
Optional enthalten die Copolymerpartikel ein oder mehrere anionische Monomere als polymerisierte Einheiten. Üblicherweise ist das polymerisierte anionische Monomer in den Copolymerpartikeln enthalten, um zur Stabilisierung der Copolymerpartikel in dem wässrigen Medium beizutragen. Wie hier verwendet, bezieht sich „anionisches Monomer" auf ein ethylenisch ungesättigtes Monomer enthaltend mindestens eine anhängende saure Gruppe und Salze hiervon. Anionische Monomere umfassen Carbonsäure-enthaltende Monomere wie z. B. (Meth)acrylsäure, Itaconsäure, Fumarinsäure und Maleinsäure; Anhydride, die in Gegenwart von Wasser Carbonsäuremonomere bilden können, wie z. B. Itaconanhydrid und Maleinanhydrid; und unvollständige Ester von Multicarbonsäure-Monomeren wie z. B. Ethylmaleat. Andere Beispiele für Säure-enthaltende Monomere sind phosphorige Säure-Monomere wie z. B. 2-Phosphoethyl(meth)acrylat; und Schwefelsäure-Monomere wie z. B. Natriumvinylsulfonat, 2-Acrylamido-2-methylpropansulfonsäure, Vinylsulfonsäure, Styrolsulfonsäure, Sulfoethyl(meth)acrylat und Methacryloxyisopropylsäuresulfophthalat und Hydroxy-, Dihydroxy-, Amino- oder Diamino-Alkyl- oder Arylfulfonsäuren wie z. B. 1,4-Butandiol-2-sulfonsäure. Wie hier verwendet, schließt „anionisches Monomer" ausdrücklich erste Monomere und nicht-ionische Monomere aus.
Das erste Monomer, das eine nicht-ionische Monomer und das optionale anionische Monomer sind typischerweise so gewählt, dass die Copolymerpartikel mit einer oder mehreren gewünschten Eigenschaften wie z. B. Glasübergangstemperatur oder chemische Resistenz ausgestattet werden, und dass Gruppen von Monomeren bereitgestellt werden, die zur Bildung der Copolymerpartikel copolymerisieren.
Optional enthalten die Copolymerpartikel Monomere mit quervernetzenden Gruppen, die zur Bildung chemischer Bindungen während oder nach der Filmbildung fähig sind. Die quervernetzenden Monomere können erste Monomere, nicht-ionische Monomere oder anionische Monomere sein. Beispiele geeigneter quervernetzender Gruppen umfassen Gruppen enthaltend einen oder mehrere Vinylreste wie z. B. (Meth)acryloxygruppen, Allylgruppen und Diengruppen; Gruppen enthaltend Aldehyd- oder Keton-Reste wie z. B. Acetoacetoxygruppen und Cyanoacetoxygruppen; primäre Amingruppen; Harnstoffgruppen wie z. B. Ethylenureidogruppen, Thioharnstoffgruppen; Imidazolingruppen und Oxazolidingruppen. Beispiele für quervernetzende Monomere umfassen Acetoacetyl-funktionale Monomere wie z. B. Acetoacetoxyethyl(meth)acrylat, Allylacetoacetat, Vinylacetoacetat, Acetoacetoxypropyl(meth)acrylat, Acetoacetoxybutyl(meth)acrylat, 2,3-Di(acetoacetoxy)propyl(meth)acrylat und Kombinationen hiervon; Cynoacetoxy-funktionale Monomere wie z. B. Cyanoacetoxyethyl(meth)acrylat, Cyanoacetoxypropyl(meth)acrylat, Allylcyanoacetat und Vinylcyanoacetat. Andere geeignete quervernetzende Monomere umfassen Harnstofffunktionale Monomere, bei denen es sich um Monomere mit einer ethylenischen Nichtsättigung und einer oder mehreren Harnstoffgruppen handelt. Beispiele für Harnstofffunktionale Monomere umfassen, ohne darauf beschränkt zu sein, Wasserstoffethylenureidoethylitaconamid, Ethylenureidoethylwasserstoffitaconat, Bis-ethylenureidoethylitaconat, Ethylenureidoethylundecylenat, Ethylenureidoethylundecylenamid, Ethylenureidoethyl(meth)acrylat, (Meth)acrylamdioethylethylenharnstoff, N-(ethylenthioureidoethyl)-10-undecenamid, Butylethylenureidoethylfumarat, Methylethylenureidoethylfumarat, Benzyl-N-(ethylenureidoethyl)fumarat, Benzyl-N-(ethylenureidoethyl)maleamat, N-vinoxyethylethylenharnstoff, N-(ethylenureidoethyl)-crotonamid, Ureidopentylvinylether, 2-Ureidoethyl(meth)acrylat, (Meth)acryloxyacetamidoethylethylenharnstoff N-(Ethylenureidoethyl)-4-pentenamid, N-((Meth)acrylamidoethyl)-N-(1-hydroxymethyl)ethylenharnstoff N-((Meth)acrylamidoethyl)-N-(1-methoxy) methylethylenharnstoff N-Formamidoethyl-N-(1-vinyl)ethylenharnstoff, N-Vinyl-N-(1-aminoethyl)-ethylenharnstoff, 2-(3-Methylolimidazolidon-2-yl-1)ethylacrylat, 2-Ethylenureidoethyl(meth)acrylat, 1-[2-(3-Allyloxy-2-hydroxypropylamino)ethyl]-imidazolidin-2-on, N-2-(Allylcarbamoto)aminoethylimidazolidinon und 1-(2-((2-Hydroxy-3-(2-propenyloxy)propyl)amino)ethyl)-2-imidazolidinon. Weitere Beispiele quervernetzender Monomere umfassen Thioharnstoff-funktionale Monomere, bei denen es sich um Monomere mit einer ethylenischen Nichtsättigung und einer oder mehreren Thioharnstoffgruppen handelt. Ein Beispiel eines Thioharnstoff-funktionalen Monomers ist (Meth)acrylamdioethylethylenthioharnstoff. Noch weitere Beispiele für quervernetzende Monomere umfassen Oxazolidin-funktionale Monomere, bei denen es sich um Monomere mit einer ethylenischen Nichtsättigung und einer oder mehreren Oxazolidingruppen handelt. Beispiele für Oxazolidin-funktionale Monomere umfassen 2-(3-Oxazolidinyl)ethyl(meth)acrylat und N-(2-Vinoxyethyl)-2-methyloxazolidin. Weitere Beispiele für quervernetzende Monomere umfassen Oxazolin-funktionale Monomere, bei denen es sich um Monomere mit einer ethylenischen Nichtsättigung und einer oder mehreren Oxazolingruppen handelt. Ein Beispiel für ein Oxazolin-funktionales Monomer ist 4,4-Dimethyl-2-isopropenyloxazolin. Noch weitere Beispiele für quervernetzenden Monomere umfassen Amin-funktionale Monomere, bei denen es sich um Monomere mit einer ethylenischen Nichtsättigung und einer oder mehreren Amingruppen handelt. Beispiele für Amin-funktionale Monomere umfassen, ohne darauf beschränkt zu sein, 2-Vinoxyethylamin, 2-Vinoxyethylethylen-Diamin, 3-Aminopropylvinylether, 2-Amino-2-methylpropylvinylether und 2-Aminobutylvinylether. Quervernetzende Monomere, die als quervernetzende Gruppe Vinylgruppen enthalten, umfassen Allyl(meth)acrylat, Dicyclopentenyloxyethyl(meth)acrylat und ungesättigte Fettsäureester von (Meth)acrylaten wie z. B.: H₂C=C(R₁)-C(O)-O-R₂-X-C(O)-R₃ wobei R₁ eine Wasserstoff- oder Methylgruppe ist; R₂ ist eine C₂ bis C₈ lineare oder verzweigte Alkylengruppe; X ist Sauerstoff oder Stickstoff; und R₃ ist eine C₈ bis C₃₀ Kohlenwasserstoffgruppe mit mindestens einer Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung. Beispiele für ungesättigte Fettsäureester von (Meth)acrylaten umfassen Ester, die aus Fettölen wie z. B. Maiskeimöl, Rhizinusöl, Baumwollsamenöl, Leinsamenöl, Olivenöl, Rapsöl, Distelöl, Sojabohnenöl, Sonnenblumenkernöl und Tungöl abgeleitet sind.
Typischerweise enthalten die Copolymerpartikel mit den optionalen anhängenden quervernetzenden Gruppen quervernetzende Monomere als polymerisierte Einheiten im Bereich von 0 bis 15 Mol-%, vorzugsweise im Bereich von 1 bis 10 Mol-% und am meisten bevorzugt von 1 bis 5 Mol-%, bezogen auf die Gesamtheit des in den Copolymerpartikeln enthaltenen polymerisierten Monomers.
Die Copolymerpartikel werden durch ein beliebiges Verfahren hergestellt, welches die Polymerisierung der ersten Monomere, der nicht-ionischen Monomere und der optionalen anionischen Monomere bereitstellt. Geeignete Verfahren umfassen Suspensions- oder Emulsionspolymerisierung, einschließlich beispielsweise die in US-Patent 5,356,968 und US-Patent 5,264,530 offenbarten Verfahren. Ein alternatives Verfahren zur Herstellung der Copolymerpartikel ist die Lösungspolymerisierung, gefolgt von der Konversion des Lösungspolymers in die Copolymerpartikel durch verschiedene im Stand der Technik bekannte Methoden. Wässrige Emulsionspolymerisierung ist ein bevorzugtes Verfahren zur Herstellung der Copolymerpartikel. Geeignete Temperaturen für das Verfahren der wässrigen Emulsionspolymerisierung liegen im Bereich von 20°C bis weniger als 100°C, vorzugsweise im Bereich von 40°C bis 95°C und noch mehr bevorzugt im Bereich von 50°C bis 90°C. Geeignete Polymerisierungsverfahren einschließlich Emulsionspolymerisierungs-, Lösungspolymerisierungs- und Suspensionspolymerisierungsverfahren werden typischerweise als diskontinuierliche („batch"), semikontinuierliche oder kontinuierliche Verfahren durchgeführt. Die Polymerisierungsverfahren verwenden üblicherweise verschiedene Synthesehilfsstoffe wie z. B. thermale oder Redox-Polymerisierungsinitiatoren, Kettenübertragungsreagenzien, Katalysatoren, Tenside, Polymere mit hohem Molekulargewicht, Dispergiermittel, Salze, Puffer, Säuren oder Basen. Vorzugsweise wird die Verwendung organischer Lösungsmittel im Polymerisierungsverfahren minimiert, um wässrige Dispersionen mit geringen VOC-Mengen bereitzustellen. Die wässrige Dispersion enthaltend die Copolymerpartikel wird optional durch Verfahren wie z. B. Wasserdampfdestillation oder Destillation zum Entfernen von VOCs behandelt. Die wässrige Dispersion enthaltend die Copolymerpartikel wird typischerweise mit Mengen an Polymerfeststoffen im Bereich von mindestens 30 Gew.-% bereitgestellt, vorzugsweise von 35 bis 70 Gew.-% und noch mehr bevorzugt im Bereich von 40 bis 60 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der wässrigen Dispersion.
In einer Ausführungsform werden die Copolymerpartikel durch ein zweistufiges Emulsionspolymerisierungsverfahren hergestellt. In dem zweistufigen Polymerisierungsverfahren wird ein erstes Polymer durch die wässrige Emulsionspolymerisierung einer ersten Monomermischung zur Bildung von Partikeln des ersten Polymers hergestellt. Anschließend wird ein zweites Polymer in Gegenwart der ersten Polymerpartikel durch wässrige Emulsionspolymerisierung einer zweiten Monomermischung in die Copolymerpartikel hergestellt. Das erste Monomer kann in die erste Monomermischung, die zweite Monomermischung oder in beide Monomermischungen eingefügt werden. Die in der wässrigen Copolymer-Zusammensetzung verwendbaren zweistufigen Copolymerpartikel haben verschiedene Morphologien einschließlich Kern/Hülle, Eichel, sich gegenseitig durchdringende Polymere, mehrere kleine Polymerdomänen innerhalb einer kontinuierlichen Polymerphase oder mehrlappige Morphologien.
Die wässrige Copolymer-Zusammensetzung dieser Erfindung enthält ebenfalls mindestens einen ungesättigten Fettsäureester. Der ungesättigte Fettsäureester ist ein Koaleszenzmittel und verringert die minimale Filmbildungstemperatur der Copolymerpartikel. Der ungesättigte Fettsäureester ist außerdem in Gegenwart von atmosphärischem Sauerstoff autooxidationsfähig. Ohne von der Theorie gebunden zu sein, wird angenommen, dass nach der Bildung eines trockenen Films aus der wässrigen Copolymer-Zusammensetzung die Oxidation des ungesättigten Fettsäureesters in der Verminderung oder der Beseitigung der koaleszierenden Aktivität des ungesättigten Fettsäureesters resultiert, was zu einer verstärkten Härte im trockenen Film führt.
Die zur Verwendung in der Zusammensetzung dieser Erfindung geeigneten ungesättigten Fettsäureester sind durch die chemische Struktur R₁C(O)OR₂ charakterisiert, wobei R₁C(O)O eine ungesättigte Fettsäurekomponente und R₂ eine organische Gruppe ist, welche die Esterkomponente bildet. Die Gruppe R₁ ist ein C₈ bis C₂₈-Kohlenwasserstoff enthaltend mindestens eine ungesättigte Bindung. Der Grad der Nichtsättigung der R₁-Gruppe ist entweder monoungesättigt oder polyungesättigt, wie z. B. diungesättigt und triungesättigt. Geeignete ungesättigte Fettsäureester umfassen monoungesättigte Fettsäuren, die aus Palmitoleinsäure, Ölsäure oder Caproleinsäure gebildet wurden; diungesättigte Fettsäureester, die aus Linolsäure gebildet wurden; triungesättigte Fettsäureester, die aus Linolensäure oder Eleosterinsäure gebildet wurden, oder Mischungen hiervon. Bevorzugt werden ungesättigte Fettsäureester, die aus monoungesättigten, diungesättigten Fettsäuren oder Mischungen hiervon gebildet wurden. Noch mehr bevorzugt sind ungesättigte Fettsäureester, die aus diungesättigten Fettsäuren gebildet wurden. Die organische Gruppe, R₂, welche die Esterkomponente des ungesättigten Fettsäureesters bildet, enthält typischerweise von 1 bis 8 Kohlenstoffatome und umfasst substituierte oder unsubstituierte Alkylgruppen, enthaltend von 1 bis 8 Kohlenstoffe, und Alkylethergruppen. Beispiele für geeignete unsubstituierte Alkylgruppen umfassen Alkylgruppen wie z. B. Methyl-, Ethyl-, n-Propyl-, Isopropyl- und t-Butyl-Gruppen. Beispiele für geeignete substuierte Alkylgruppen umfassen Alkylgruppen enthaltend Alkoholreste wie z. B. organische Gruppen, die aus Ethylenglykol und Propylenglykol gebildet wurden. Beispiele für geeignete Alkylethergruppen umfassen Gruppen, die aus Polyethern wie z. B. Diethylenglykol-, Triethylenglykol-, Dipropylenglykol-, Tripropylenglykol- und Diethylenglykolmonobutylether gebildet wurden. Bevorzugte ungesättigte Fettsäureester umfassen Methyl- und Ethylester von diungesättigten Fettsäuren und ungesättigte Fettsäureester, die aus Ethylenglykol oder Propylenglykol gebildet wurden.
Geeignete Quellen zur Herstellung der ungesättigten Fettsäureester umfassen ungesättigte Fettsäuren oder Mischungen aus ungesättigten Fettsäuren, abgeleitet aus pflanzlichen Quellen wie z. B. Maiskeimöl, Baumwollsamenöl, Erdnussöl, Olivenöl, Rhizinusöl, dehydriertes Rhizinusöl, Weizenkeimöl, Mohnöl, Distelöl, Sojabohnenöl und Sonnenblumenkernöl.
In einer Ausführungsform wird der in der wässrigen Copolymer-Zusammensetzung enthaltene ungesättigte Fettester oder die Mischung von ungesättigten Fettsäureestern ferner mit einer durchschnittlichen Iodzahl von mindestens 50, vorzugsweise mindestens 80 und noch mehr bevorzugt mindestens 100 gekennzeichnet. Die durchschnittliche Iodzahl ist ein Maß für den Grad der Nichtsättigung des ungesättigten Fettsäureesters oder der Mischung von ungesättigten Fettsäureestern und wird mittels der ASTM-Methode 1959–97 bestimmt.
In einer anderen Ausführungsform enthält die wässrige Copolymer-Zusammensetzung dieser Erfindung weniger als 10 Gew.-% an triungesättigtem Fettsäureester, vorzugsweise weniger als 8 Gew.-% und noch mehr bevorzugt mindestens weniger als 5 Gew.-%, bezogen auf das in der wässrigen Copolymer-Zusammensetzung enthaltene Gesamtgewicht der ungesättigten Fettsäureester. Es wird angenommen, dass die Verwendung von weniger als 10 Gew.-% triungesättigter Fettsäureester, bezogen auf das in der wässrigen Copolymer-Zusammen setzung enthaltene Gesamtgewicht der ungesättigten Fettsäureester, die Entwicklung einer gelben Farbe in den aus der wässrigen Copolymer-Zusammensetzung hergestellten getrockneten Filmen minimiert.
Geeignete Mengen von Copolymerpartikeln in der wässrigen Copolymer-Zusammensetzung liegen im Bereich von 5 bis 70 Gew.-%, vorzugsweise von 10 bis 65 Gew.-% und noch mehr bevorzugt im Bereich von 15 bis 55 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der wässrigen Copolymer-Zusammensetzung. Geeignete Mengen des einen oder der mehreren ungesättigten Fettsäureester in der wässrigen Copolymer-Zusammensetzung liegen im Bereich von 0,1 bis 5 Gew.-%, vorzugsweise von 0,25 bis 4 Gew.-% und noch mehr bevorzugt im Bereich von 0,3 bis 3 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der wässrigen Copolymer-Zusammensetzung. Die wässrige Copolymer-Zusammensetzung enthält typischerweise von 20 bis 79 Gew.-% an wässrigem Medium, bezogen auf das Gewicht der wässrigen Copolymer-Zusammensetzung. Das wässrige Medium enthält Wasser, optional wassermischbare Lösungsmittel wie z. B. Alkohole oder Ketone sowie optional gelöste oder solubilisierte Materialien wie z. B. Salze oder Tenside.
Eine flüchtige organische Verbindung („VOC") wird hier als eine Kohlenstoff-enthaltende Verbindung mit einem Siedepunkt unterhalb von 280°C bei atmosphärischem Druck definiert. Verbindungen wie z. B. Wasser und Ammoniak sind von den VOCs ausgeschlossen.
Die wässrige Copolymer-Zusammensetzung dieser Erfindung enthält weniger als 5 Gew.-% VOC, bezogen auf das Gesamtgewicht der wässrigen Copolymer-Zusammensetzung; vorzugsweise enthält die wässrige Copolymer-Zusammensetzung weniger als 3 Gew.-% VOC, bezogen auf das Gesamtgewicht der wässrigen Copolymer-Zusammensetzung; noch mehr bevorzugt enthält die wässrige Copolymer-Zusammensetzung weniger als 1,7 Gew.-% VOC, bezogen auf das Gesamtgewicht der wässrigen Copolymer-Zusammensetzung. Eine „niedrig-VOC" wässrige Copolymer-Zusammensetzung ist hier eine wässrige Copolymer-Zusammensetzung, die weniger als 5 Gew.-% VOC, bezogen auf das Gesamtgewicht der wässrigen Copolymer-Zusammensetzung, enthält; vorzugsweise enthält sie zwischen 0,01 Gew.-% und 1,7 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der wässrigen Copolymer-Zusammensetzung.
Zusätzlich enthält die niedrig-VOC wässrige Copolymer-Zusammensetzung optional Koaleszenzmittel, die keine VOCs sind. Ein Koaleszenzmittel ist eine Verbindung, die zu einem wassergetragenen Emulsionspolymer, einer Farbe oder Beschichtung zugefügt wird, um die minimale Filmbildungstemperatur des Emulsionspolymers, der Farbe oder Beschichtung um mindestens 1°C zu reduzieren. Ein nicht-VOC-Koaleszenzmittel ist daher als ein Koaleszenzmittel definiert, das einen Siedepunkt oberhalb von 280°C bei atmosphärischem Druck aufweist.
Typische Methoden zur Farb- oder Beschichtungsherstellung führen hinzukommende VOCs von der die Copolymerpartikel enthaltenden wässrigen Dispersion ein, die anhängende quervernetzende Gruppen, Biozide, Entschäumer, Seifen, Dispergiermittel und Verdickungsmittel aufweisen. Diese machen typischerweise 0,1 Gew.-% VOC, bezogen auf das Gesamtgewicht der wässrigen Copolymer-Zusammensetzung, aus. Zusätzliche Methoden wie z. B. die Wasserdampfdestillation und die Wahl von Zusätzen, die wenig VOC enthalten, wie Biozide, Entschäumer, Seifen, Dispergiermittel und Verdickungsmittel, sind zum weiteren Reduzieren der wässrigen Copolymer-Zusammensetzung auf weniger als 0,01 Gew.-% VOC, bezogen auf das Gesamtgewicht der wässrigen Copolymer-Zusammensetzung, geeignet.
Zusätzlich enthält die wässrige Copolymer-Zusammensetzung optional andere Komponenten, einschließlich anderer Polymere, Tenside, Pigmente, Streckmittel, Farbstoffe, Perlglanzmittel, Haftverstärker, Quervernetzer, Dispergiermittel, Entschäumer, Verlaufmittel, optische Aufheller, Ultraviolett-Stabilistoren, absorbierende Pigmente, Koaleszenzmittel, Viskositätsveränderer, Konservierungsstoffe, Biozide, Polymerpartikel mit inneren Hohlräumen und Antioxidantien, vorausgesetzt, dass die wässrige Copolymer-Zusammensetzung weniger als 5 Gew.-% VOC enthält. Die Autooxidation kann ferner durch die Verwendung von Metallionen-Katalysatoren wie z. B. Kobalt, Zirkonium, Kalzium, Mangan, Kupfer, Zink und Eisen verstärkt werden. Einfache Salze wie z. B. Halide, Nitrate und Sulfate können verwendet werden, aber in vielen Fällen wird ein organisches Anion wie z. B. Acetat, Naphthenat oder Acetoacetonat verwendet.
Geeignete Pigmentmengen in der wässrigen Copolymer-Zusammensetzung dieser Erfindung umfassen den Bereich von Null bis 70 Vol.-%, vorzugsweise von Null bis 40 Vol.-% und noch mehr bevorzugt von 2 bis 25 Vol.-%, bezogen auf das in der wässrigen Copolymer-Zusammensetzung enthaltene Gesamtvolumen an Pigment und Polymer.
Ein Verfahren zur Herstellung einer Beschichtung aus der wässrigen Copolymer-Zusammensetzung dieser Erfindung umfasst: das Aufbringen der wässrigen Copolymer-Zusammensetzung auf ein Substrat und das Trocknen oder Trocknenlassen der wässrigen Copolymer-Zusammensetzung, die zur Herstellung der Beschichtung auf das Substrat aufgebracht wurde. In Gegenwart von Sauerstoff kann der ungesättigte Fettsäureester eine Reaktion eingehen, die zur Reduktion oder zur Beseitigung der Koaleszenzaktivität des ungesättigten Fettsäureesters führt.
Die wässrige Copolymer-Zusammensetzung ist zum Aufbringen auf ein Substrat zur Herstellung einer trockenen Beschichtung geeignet. Verschiedene Techniken werden zum Aufbringen der wässrigen Copolymer-Zusammensetzung auf ein Substrat verwendet, einschließlich beispielsweise Streichen, Walzen, Probelackieren („drawdown"), Eintauchen, mit einem Messer oder einer Kelle, Florstreichen und Sprühmethoden wie zum Beispiel Luftatomisiertes Sprühen, Luft-unterstütztes Sprühen, luftfreies Sprühen, Hochvolumen-Niedrigdruck-Sprühen und Luft-unterstütztes luftfreies Sprühen. Die nasse Beschichtungsdicke der aufgebrachten wässrigen Copolymer-Zusammensetzung kann im Bereich von 1 Mikron bis 250 Mikron liegen. Die wässrige Copolymer-Zusammensetzung wird in Form einer einzigen Beschichtung oder mehrerer Beschichtungen auf das Substrat aufgebracht. Nach dem Aufbringen wird die aufgebrachte wässrige Copolymer-Zusammensetzung typischerweise bei Umgebungsbedingungen trocknen gelassen oder alternativ durch die Anwendung von Hitze zum Bereitstellen einer trockenen Beschichtung getrocknet. Das Trocknen erfolgt typischerweise unter Umgebungsbedingungen wie zum Beispiel bei 0°C bis 35°C.
Die wässrige Copolymer-Zusammensetzung ist zum Aufbringen auf verschiedene Substrate geeignet, einschließlich verarbeitetes Holz wie z. B. Faserplatten mittlerer Dichte, Spanplatten, Laminate; Mineralsubstrate wie z. B. Mauerwerk, Zement, Faserzement, Zementasbest, Gips, Gipskartonplatten, glasiertes und unglasiertes keramisches Material; Metallsubstrate wie z. B. galvanisiertes Eisen, galvanisierter Stahl, kaltgewalzter Stahl, Zincalum-Metall, Zincalum-II-Metall, Aluminium, Schmiedeeisen, Gesenkschmiedestahl, Edelstahl; zuvor bemalte oder grundierte Oberflächen (frisch, gealtert oder verwittert) einschließlich, jedoch nicht darauf limitiert, Acrylbeschichtungen, Vinylacrylbeschichtungen, Styrolacrylbeschichtungen, Pulver-beschichtete Oberflächen, Lösungsmittel-Acrylbeschichtungen, Alkydharzbeschichtungen, Lösungsmittel-Urethanbeschichtungen, Epoxybeschichtungen; zellulosehaltige Substrate wie z. B. Papier und Pappe; Glas; Asphalt; Leder; Sperrholz; Vliesmaterialien und synthetische Substrate wie z. B. Polyvinylchlorid, Polyvinylidenchlorid, Polyethylen und Polypropylen.
Die aus der wässrigen Copolymer-Zusammensetzung hergestellte trockene Beschichtung ist als eine schützende Beschichtung oder eine ästhetische Beschichtung geeignet. Beispiele für geeignete Beschichtungen umfassen architektonische Beschichtungen wie z. B. innere und äußere Farbbeschichtungen einschließlich Mauerbeschichtungen, Holzbeschichtung und -Behandlungen; Bohnermassen; Erhaltungsbeschichtungen wie z. B. Metallbeschichtungen; Papierbeschichtungen und Verkehrsbeschichtungen wie z. B. solche Beschichtungen, die zum Bereitstellen von Markierungen auf Straßen, Gehsteigen und Rollbahnen verwendet werden.
Die folgenden Beispiele werden zur Illustration der Zusammensetzung und des Verfahrens der Erfindung präsentiert. Diese Beispiele sollen dem Fachmann beim Verstehen der vorliegenden Erfindung behilflich sein. Die vorliegende Erfindung ist jedoch in keiner Weise dadurch limitiert.

Die folgenden Abkürzungen werden in den Beispielen verwendet:

AN	Acrylonitril
APS	Ammoniumpersulfat
EHA	2-Ethylhexylacrylat
MAA	Methacrylsäure ("methacrylic acid")
MMA	Methylmethacrylat
Tensid-A	ethoxyliertes Natriumlaurethsulfat mit 1 bis 4 Ethylenoxidgruppen pro Molekül (31 Gew.-%)
STY	Styrol

Beispiel 1 – Herstellung von wässrigen Copolymer-Zusammensetzungen
Eine wässrige Copolymer-Zusammensetzung wurde in einem mit einem Paddelrührer, einem Thermometer, einem Stickstoffeinlass und einem Rückflusskühler ausgestatteten 51-Vierhals-Rundkolben hergestellt.
Beispiel 1.1
Eine Monomeremulsion wurde durch das Kombinieren von 400 g deionisiertem Wasser, 46,2 g Tensid-A, 751,3 g EHA, 504,6 STY, 342,8 g AN, 45,0 g MMA und 60,6 g MAA hergestellt. Der zum Abwiegen der Monomere verwendete Behälter wurde mit 43,3 g deionisiertem Wasser gespült. In den Kolben wurden 1.272,0 g deionisiertes Wasser und 2,4 g Tensid-A zugegeben. Der Inhalt des Kolbens wurde unter Stickstoffatmosphäre auf 89°C erhitzt, und 114,8 g der Monomeremulsion wurden in den Kolben zugegeben, gefolgt von der Zugabe einer Lösung enthaltend 4,2 g APS, gelöst in 45 g deionisiertem Wasser. Die Behälter, welche die Monomeremulsion und die APS-Lösungen enthielten, wurden mit 38,6 g deionisiertem Wasser gespült. Das Spülwasser wurde anschließend dem Kolben zugefügt. Nach 15-minütigem Rühren wurde die verbleibende Monomeremulsion und eine Lösung aus 2,8 g APS und 6,4 g wässrigem Ammoniak (28 Gew.-% aktiv) in 80 g deionisiertem Wasser über einen Zeitraum von 1,5 bis 4 Stunden linear und separat dem Kolben zugegeben. Der Inhalt des Kolbens wurde während der Zugabe bei einer Temperatur von 89°C gehalten. Sobald alle Zugaben vollständig waren, wurden die Behälter mit 47,6 deionisiertem Wasser gespült, welches dem Kolben zugefügt wurde. Nachdem die Einspeisung der Monomeremulsion abgeschlossen war, wurde ein Katalysator/Aktivator-Paar zugegeben. Die entstandene wässrige Copolymer-Zusammensetzung wurde mit wässrigem Ammoniak (29 %) neutralisiert.
Die wässrige Copolymer-Zusammensetzung aus Beispiel 1.1 hatte einen Feststoffgehalt von 44,0 Gew.-% und einen pH von 8,5. Die Polymerpartikel aus Beispiel 1.1 hatten einen durchschnittlichen Partikeldurchmesser von 121 nm, eine Glasübergangstemperatur von –11°C und enthielten als polymerisierte Einheiten:
30,7 STY/43,4 EHA/2,6 MMA/19,8 AN/3,5MAA, bezogen auf das Gewicht.
Vergleich A
Die Vergleichs-Copolymer-Zusammensetzung von Vergleich A wurde gemäß der allgemeinen Vorgehensweise von Beispiel 1.1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass die Monomeremulsion durch Beimischung von 400 g deionisiertem Wasser, 46,2 g Tensid-A, 760,0 g EHA, 531,5 g STY, 379,1 g MMA und 60,6 g MAA hergestellt wurde.
Die wässrige Copolymer-Zusammensetzung von Vergleich A hatte einen Feststoffgehalt von 44,2 Gew.-% und einen pH von 9,0. Die Polymerpartikel von Vergleich A hatten einen durchschnittlichen Partikeldurchmesser von 109 nm, eine Glasübergangstemperatur von –10°C und enthielten als polymerisierte Einheiten: 30,7 STY/43,4 EHA/21,9 MMA/3,5 MAA, bezogen auf das Gewicht.
Beispiel 2 – Herstellung von Farben enthaltend die wässrige Copolymer-Zusammensetzung und die vergleichende wässrige Copolymer-Zusammensetzung
Schwarze Lackfarben wurden durch die Mischung der Inhaltsstoffe in der in Tabelle 2.1 aufgeführten Reihenfolge hergestellt. Die schwarzen Lackfarben wiesen Pigmentvolumenkonzentrationen von 4,3 %, Volumenprozent an Feststoffen von 35,5 % und Gewichtsprozent an Feststoffen von 35,9 Gew.-% auf. Der ungesättigte Fettsäureester war Propylenglykolester-Sonnenblumenöl, das als überwiegend aus Propylenglykolmonoester von Sonnenblumenöl-Fettsäuren bestehend beschrieben wird (Archer Daniel Midland). Sonnenblumenöl enthält 25,1 Gew.-% Ölfettsäure, 66,2 Gew.-% Linolsäure und 8,7 gesättigte Öle (Handbook of Chemistry and Physics, 76^th Edition, David R. Lide, Editor, Seite 7–29 (1995). Das Koaleszenzmittel war 2,2,4-Trimethyl-1,3-pentandiolmonobutyrat. UCD^TM 1530E Black Jet Carbon 4-Pigment und Acrysol^TM RM-8W-Verdickungsmittel sind Produkte der Rohm and Haas Company.
Tabelle 2.1 – Zusammensetzungen schwarzer Lackfarben enthaltend die wässrige Copolymer-Zusammensetzung von Beispiel 1.1 (Mengen in Gramm)
Tabelle 2.1 – Zusammensetzungen schwarzer Lackfarben enthaltend die vergleichende wässrige Copolymer-Zusammensetzung von Vergleich A (Mengen in Gramm)
Für jede schwarze Lackfarbe werden getrocknete beschichtete Proben durch das Aufbringen eines 76 Mikron dicken Nassfilms der Farbe auf eine Leneta-Karte (Form W9, The Leneta Co., NJ) hergestellt. Die aufgebrachten Beschichtungen werden bei 24°C und 50 % relativer Luftfeuchtigkeit für 7 Stunden trocknen gelassen.
Beispiel 3 – Blockwiderstand der beschichteten Substrate
Der Blockwiderstand der beschichteten Substrate wurde gemäß ASTM D4946-89 ermittelt. Auf die Proben wurden Gewichte für eine Zeitdauer von 30 Minuten oder 24 Stunden gestellt. Die beschichteten Proben wurden hinsichtlich ihres Blockwiderstands auf einer Skala von 0 bis 10 folgendermaßen bewertet:

10: = keine Klebrigkeit, perfekt
9: = Spuren von Klebrigkeit, exzellent
8: = leichte Klebrigkeit, sehr gut
7: = leichte Klebrigkeit, gut
6: = mäßige Klebrigkeit, gut
5: = mäßige Klebrigkeit, ausreichend
4: = starke Klebrigkeit, keine Versiegelung, ausreichend
3: = 5–25 % Versiegelung, mangelhaft
2: = 25–50 % Versiegelung, mangelhaft
1: = 50–75 % Versiegelung, mangelhaft
0: = vollständige Versiegelung, sehr mangelhaft

Eine Blockbewertung von 5 und darüber wies auf annehmbare 30 Minuten-Blockeigenschaften hin. Eine Blockbewertung von 4 und darüber wies auf annehmbare 24 Stunden-Blockeigenschaften hin.
Tabelle 3.1 – Blockwiderstand von mit schwarzem Lack beschichteten Proben
Die Ergebnisse in Tabelle 3.1 zeigen, dass die Beschichtungen, die aus den niedrig-VOC wässrigen Copolymer-Zusammensetzungen der Beispiele 2.1–2.2, welche Copolymerpartikel enthaltend polymerisiertes Acrylonitril enthielten, hergestellt waren, einen verbesserten und annehmbaren Blockwiderstand im Vergleich zu den vergleichenden Beschichtungen aufwiesen, die aus den niedrig-VOC-Zusammensetzungen der Vergleiche C und D, welche vergleichende Copolymerpartikel ohne polymerisiertes Acrylonitril enthielten, hergestellt waren. Die vergleichenden Zusammensetzungen der Vergleiche B und E, die flüchtige Koaleszenzmittel enthielten, jedoch nicht das reaktive nichtflüchtige Koaleszenzmittel enthielten, stellten Beschichtungen mit annehmbarem Blockwiderstand bereit. Diese vergleichenden Zusammensetzungen waren jedoch keine niedrig-VOC-Zusammensetzungen.

Claims

Wässrige Copolymer-Zusammensetzung umfassend: a) Copolymerpartikel umfassend als polymerisierte Einheiten, bezogen auf das Gewicht der Copolymerpartikel: i) von 5 bis 60 Gew.-% eines ersten Monomers, ausgewählt aus (Meth)acrylonitril, (Meth)acrylamid oder Kombination davon, ii) von 25 bis 95 Gew.-% eines nicht-ionischen Monomers, und iii) von 0 bis 15 Gew.-% eines anionischen Monomers; und b) einen oder mehrere ungesättigte Fettsäureester; wobei die Copolymerpartikel eine Glasübergangstemperatur im Bereich von 0 bis 70°C haben.
Wässrige Copolymer-Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei die wässrige Copolymer-Zusammensetzung weniger als 5 Gew.-% flüchtige organische Verbindungen, bezogen auf das Gewicht der wässrigen Copolymer-Zusammensetzung, umfasst.
Wässrige Copolymer-Zusammensetzung nach Anspruch 1, umfassend von 2 bis 30 Gew.-% der ungesättigten Fettsäureester, bezogen auf das Gewicht der Copolymerpartikel.
Wässrige Copolymer-Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei die ungesättigten Fettsäureester ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Estern von Palmitoleinsäure, Ölsäure, Caproleinsäure, Linolsäure und Gemischen davon.
Wässrige Copolymer-Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei die ungesättigten Fettsäureester eine durchschnittliche Iodzahl von mindestens 50 haben.
Verfahren zur Erzeugung einer Beschichtung, umfassend die Schritte: a) Aufbringen einer wässrigen Copolymer-Zusammensetzung auf ein Substrat, wobei die wässrige Copolymer-Zusammensetzung Copolymerpartikel umfasst, welche als polymerisierte Einheiten, bezogen auf das Gewicht der Copolymerpartikel, umfassen: i) von 5 bis 60 Gew.-% eines ersten Monomers, ausgewählt aus (Meth)acrylonitril, (Meth)acrylamid oder Kombinationen davon, ii) von 25 bis 95 Gew.-% eines nicht-ionischen Monomers, und iii) von 0 bis 15 Gew.-% eines anionischen Monomers; und b) Trocknen oder Trocknenlassen der wässrigen Copolymer-Zusammensetzung, die auf das Substrat aufgebracht wurde, um die Beschichtung zu erzeugen.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei die wässrige Copolymer-Zusammensetzung weniger als 5 Gew.-% flüchtiger organischer Verbindungen, bezogen auf das Gewicht der wässrigen Copolymer-Zusammensetzung, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei die wässrige Copolymer-Zusammensetzung von 2 bis 30 Gew.-% von ungesättigten Fettsäureestern, bezogen auf das Gewicht der Copolymerpartikel, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei die ungesättigten Fettsäureester ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Palmitoleinsäure, Ölsäure, Caproleinsäure, Linolsäure und Gemischen davon.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei die ungesättigten Fettsäureester eine durchschnittliche Iodzahl von mindestens 50 haben.