CS261486B1

CS261486B1 - Plastic-elastic sealants based on aqueous exclusively acrylate dispersions

Info

Publication number: CS261486B1
Application number: CS868959A
Authority: CS
Inventors: Tamara Ing Alexandrova; Zdenek Ing Berka; Jiri Ing Vachuda; Jiri Keilhauer
Original assignee: Tamara Ing Alexandrova; Berka Zdenek; Jiri Ing Vachuda; Jiri Keilhauer
Priority date: 1986-12-05
Filing date: 1986-12-05
Publication date: 1989-02-10
Also published as: CS895986A1

Abstract

Řešení se týká plasticko-elastických tmelů na bázi vodných výhradně akrylátových disperzí obsahujících jako disperzní pojivo kopolymer kyseliny akrylové a jejích nejméně dvou esterů s 1 až 10 atomy uhlíku v alkoxylové skupině. Podle zastoupení jednotlivých komonomerů v disperzním pjjivu a podle obsahu komponent v tmelu lze připravit tmely požadovaných vlastností s vysokou odolnosti proti atmosférickému stárnutí, vhodných jako tmely spárovací, těsnicí, k vyrovnávání povrchů, ale i jako tmely lepicí.The solution concerns plastic-elastic sealants based on aqueous exclusively acrylate dispersions containing as a dispersion binder a copolymer of acrylic acid and at least two of its esters with 1 to 10 carbon atoms in the alkoxyl group. Depending on the proportion of individual comonomers in the dispersion binder and the content of components in the sealant, it is possible to prepare sealants with the desired properties with high resistance to atmospheric aging, suitable as joint sealants, sealants for sealing, for leveling surfaces, but also as adhesive sealants.

Description

Vynález se týká plasticko-elastických tmelů na bázi výhradně akrylátovýeh kopolyraerních disperzí. Tyto tmely jsou vhodné jako tmely spárovací a těsnicí (např. ve stavebnictví pro těsnění dilatačních spár nebo pro uzavírání spár mezi dílci a otvorovými výplněmi), sklenářské, vyrovnávání povrchů, ale i jako tmely lepící např. pro obkladačské práce.The invention relates to plastic-elastic sealants based solely on acrylate copolyraeric dispersions. These sealants are suitable as jointing and sealing sealants (eg in construction for sealing expansion joints or for closing joints between panels and openings), glazing, surface leveling, as well as adhesive sealants, eg for tiling work.

Tmely na bázi disperzí polymerů jsou celosvětově nejmladší skupinou tmelů. Ve srovnání se tmely na bázi syntetických kaučuků, olejů, asfaltů a dehtů jde o vodou ředitelné systémy, jejichž předností je především zdravotní nezávadnost. Základní složkou disperzního tmele je pojivo, kterým je disperze polymeru. Dosud se nejvíce uplatňují polymery vinylacetátu, kopolyméry vinylacetátu a esterů kyseliny akrylové a kopolymer etylénu s vinylacetátem. Tmely na bázi polyvinylacetátu, které byly vyráběny nejdříve, mají omezené použiti (v interiérech), nedostatečnou odolnost ke zmrazovacím cyklům, vlivem atmosférického stárnutí tvrdnou a ztrácejí původní tažnost. Tyto tmely také nejsou odolné vůči hydrolyze v alkalickém prostředí.Polymer dispersion sealants are the youngest group of sealants worldwide. Compared to synthetic rubber, oil, asphalt and tar based sealants, these are water-dilutable systems, the main advantage of which is their health safety. The basic component of the dispersion sealant is a binder which is a polymer dispersion. The most widely used so far are vinyl acetate polymers, copolymers of vinyl acetate and acrylic esters, and an ethylene-vinyl acetate copolymer. The polyvinyl acetate based sealants that were produced first have limited use (indoors), insufficient resistance to freezing cycles, harden due to atmospheric aging and lose their original ductility. These sealants are also not resistant to hydrolysis in an alkaline environment.

V posledních deseti letech se ve světě připravují tmely, kde jako disperzní pojivo se používá kopolymer esterů kyseliny akrylové nebo methakrylové s dalšími komonomery, jako např. vinylaromatické nebo vinylalifatické sloučeniny, akrylonitril a jiné. Japonský patent 7 939 447 uvádí jako disperzní pojivo kopolymer 95 % butylakrylátu a 5 % styrenu, patent NSR 3 247 337 pak kopolymer esteru kyseliny akrylové a akrylonitrilu. Tyto tmely mají sice dostatečnou odolnost vůči hydrolýze v alkalickém prostředí, ale nevhodné tahové vlastnosti, které vyplývají z kombinace použitých komonomerů. Pokud se požaduje vysoká tažnost, odolnost proti únavě střídavým namáháním, je nutné přidávat velký podíl vnějších změkčovadel nebo plastifikátorů, jako např. alkylesterů kyseliny ftalové.In the past decade, sealants have been prepared in the world where a dispersion binder is a copolymer of esters of acrylic or methacrylic acid with other comonomers, such as vinylaromatic or vinylaliphatic compounds, acrylonitrile and others. Japanese Patent 7,939,447 discloses a dispersion binder of a copolymer of 95% butyl acrylate and 5% styrene, and German Patent No. 3,247,337 discloses a copolymer of acrylic acid ester and acrylonitrile. These cements have sufficient resistance to hydrolysis in an alkaline environment, but they have unsuitable tensile properties that result from the combination of comonomers used. If high ductility, fatigue resistance by alternating stresses are required, it is necessary to add a large proportion of external plasticizers or plasticizers such as phthalic acid alkyl esters.

To na druhé straně způsobuje menší odolnost proti atmosferickému stárnuti, takže je nelze doporučit jako tmely pro venkovní použití.This, on the other hand, results in less resistance to atmospheric aging, so it cannot be recommended as a sealant for outdoor use.

261 486 □ako pojivá vysoce elastických tmelů odolných vůči povětrnosti jsou podle japonských patentů 6 053 584 a 6 053 583 produkty polyoxyalkylénpolyolu s izokyanáty a nizkomolekulárními akrylovými polymery. Sítujicí složkou jsou polyoxyalkylénpolyoly a akrylové polymery schopné reagovat s NCO- skupinami, Tyto tmely jsou zpravidla dvoj složkové a vyžaduji přimíchání tvrdidla před aplikací, kromě toho jejich výroba je značně nákladná· Neobsahuji vodná disperzní pojivá stejně jako v případě rumunského patentu 83 808, kde pojivém vysoce elastického tmelu je roztokový kopolymer etylakrylát s kyselinou akrylovou v toluenu·In the Japanese patents 6,053,584 and 6,053,583, polyoxyalkylene polyol products with isocyanates and low molecular weight acrylic polymers are used as binders of highly elastic weatherproof sealants. The crosslinking component is polyoxyalkylene polyols and acrylic polymers capable of reacting with NCO groups. These sealants are generally two-component and require admixture of the hardener prior to application; moreover, they are very costly to produce. They do not contain aqueous dispersion binders as in Romanian patent 83,808. highly elastic sealant is a solution copolymer of ethyl acrylate with acrylic acid in toluene ·

Uvedné nevýhody nemají tmely, podle tohoto vynálezu, u nichž jako disperzní pojivo je použita vodná disperze kopolymerů kyseliny akrylové a jejích nejméně dvou esterů obsahujících i až 10 atomů uhlíku v alkoxylové skupině·These disadvantages have no mastics according to the invention in which an aqueous dispersion of acrylic acid copolymers and at least two esters of up to 10 carbon atoms in the alkoxy group is used as the dispersion binder.

Vedle disperzního pojivá obsahují tmely podle tohoto vynálezu další přísady za účelem získáni požadovaných vlastností. Pro dosaženi optimální konzistence a pro snížení výrobních nákladů se přidávají plniva jako uhličitany vápenaté (vápenec, křída), křemičitany jako kaolin nebo mastek. Oako přísady upravující reologické vlastnosti se přidávají různé modifikace oxidu křemičitého jako např. mikromletý křemen, srážený oxid křemičitý, kalcinovaný nebo ve formě aerogelu.In addition to the dispersion binder, the sealants of the present invention contain other additives to obtain the desired properties. Fillers such as calcium carbonates (limestone, chalk), silicates such as kaolin or talc are added to achieve optimum consistency and to reduce manufacturing costs. Various modifications of silica such as micronized quartz, precipitated silica, calcined or in the form of an airgel are added to the rheological conditioning additives.

Kromě uvedených komponent se přidávají další speciální aditiva jako dispergátory, smáčedla, fungicidní přípravky, odpěňovače, hydrofobizačni přísady; případně i vnější změkčovadla nebo plastifikátory a další speciální přísady.In addition to these components, other special additives such as dispersants, wetting agents, fungicides, antifoams, hydrophobicizing agents are added; where appropriate, external plasticizers or plasticizers and other special additives.

Bylo zjištěno, že při formulaci disperzního pojivá podle tohoto vynálezu lze s výhodou využit disperzních kopolymerů esterů kyseliny akrylové a alifatických alkoholů s nižší a vyšší molekulovou hmotnosti. Film vzniklý odpařením vody z takového disperzního pojivá se pak chová jako částečně zesítěný elastomer, přestože neobsahuje chemicky sítujicí komponenty. Tento kopolymer má pak při dostatečné povrchovéIt has been found that dispersion copolymers of acrylic acid esters and aliphatic alcohols of lower and higher molecular weight can be advantageously used in the formulation of the dispersion binder of the present invention. The film formed by evaporation of water from such a dispersion binder then behaves as a partially cross-linked elastomer, although it does not contain chemically crosslinking components. This copolymer then has a sufficient surface area

261 486 lepivosti i určitou houževnatost a vratnou deformaci, a přitom nijak nepříznivě neovlivňuje dlouhodobou skladovatelnost výsledného tmelu na rozdíl od tmelů připravených z pojiv obsahujících chemicky sítující reaktivní skupiny. Vlastnosti kopolymerů podle vynálezu se výhodně přenášejí i do výsledného tmelu. Požadované tvrdosti tmelů, tahových charakteristik a konzistence se dosahuje i vyšším nebo nižším zastoupením esterů kyseliny akrylové s alkoholy s lehčím nebo těžším alifatickým alkylem v kopolymerů tvořícím disperzní pojivo. Není tedy nutné přidávat vnější změkčovadla. Proto tyto tmely mají vynikající odolnost proti atmosferickému stárnutí a zachovávají si potřebnou tažnost po celou dobu své životnosti, tj. 15 - 20 let.261 486 does not adversely affect the long-term shelf life of the resulting sealant, unlike sealants prepared from binders containing chemically crosslinking reactive groups. The properties of the copolymers of the invention are advantageously transferred to the resulting sealant. The desired sealant hardness, tensile characteristics and consistency are also achieved by a higher or lower proportion of acrylic acid esters with alcohols with a lighter or heavier aliphatic alkyl in the dispersive binder copolymers. It is therefore not necessary to add external plasticizers. Therefore, these sealants have excellent resistance to atmospheric aging and retain the required ductility throughout their lifetime, ie 15-20 years.

Příprava tmelu je ilustrována následujícími příklady provedení, přičemž příklad 3 dokládá nevhodnost použiti pojivá se sítujícími komonomery.The preparation of the sealant is illustrated by the following Examples, wherein Example 3 illustrates the unsuitability of using a binder with crosslinking comonomers.

Příklad 1Example 1

Výchozí látkyStarting materials

a) vodná disperze kopolymerů 68 % butylakrylátu, 30 % etylakrylátu a 2 % kyseliny akrylové se sušinou 60 %,(a) an aqueous dispersion of copolymers of 68% butyl acrylate, 30% ethyl acrylate and 2% acrylic acid with a dry weight of 60%,

b) odpěňovač na bázi kovových mýdel a silikonových sloučenin(b) antifoam based on metallic soaps and silicone compounds

c) metylfenylsilikonový olej (měrná hmotnost 1,032 g/cm )(c) methylphenylsilicone oil (specific gravity 1,032 g / cm)

d) bistributylcínoxid - roztok s obsahem 11 % aktivní složkyd) bistributyltin oxide - a solution containing 11% active ingredient

e) nonylfenol etoxilovaný 20 moly etylénoxidu, ve formě 80 % vodného roztokue) nonylphenol ethoxylated with 20 moles of ethylene oxide as an 80% aqueous solution

f) mletý vápenec č. 10 dle ČSN 721220 s touto granulometriif) ground limestone No. 10 according to ČSN 721220 with this granulometry

- zbytek na sítě 0,09 mm max. 0,4 % hm.- remainder for sieve 0,09 mm max. 0,4% wt.

- zbytek na sítě 0,063 mm max. 5 % hm.- net residue 0,063 mm max. 5% wt.

g) amorfní oxid křemičitý o těchto parametrech(g) Amorphous silica of these parameters

- zbytek n‘a sítě 10 000 ok podle ČSN 6705-22 max. 1 % hm.- the rest of the net of 10 000 mesh according to ČSN 6705-22 max.

- amorfní SiOg dle ČSN 72 1110 min. 95 %, max. 97,5 % hra.- amorphous SiOg according to ČSN 72 1110 min. 95%, max 97.5% game.

Postup přípravy *^Bb Preparation procedure * ^Bb

Do mísiče z nerezavějící oceli o obsahu 100 litrů, opatřeného kotvovým míchadlem, se předloží 15,6 kg vodné kopolymerní akrylátové disperze (a), 20 g odpěňovače (b), 0,8 kg metylfenylsilikonového oleje (c), 0,2 kg roztoku bistributylcinoxidu (d), 0,4 kg vodného roztoku etoxilovaného nonyl fenolu (e). Směs se promíchává po dobu 5 minut při 60 otáčkách za minutu, pak se sníží otáčky na 20 ot /min, postupně se přidává 5,6 kg amorfního oxidu křemičitého (g) a 17,4 kg vápence (f). Po přidáni sypkých komponent se otáčky zvýši opět na původní počet a promíchává se po dobu 40 min· Produktem je 40 kg tmelu o následujících parametrech: penetrace kuželem dle ČSN 722343 při 23 °C ... 230 penetr. jednotek stékavost ve žlábku o šíři 18 mm podle ČSN 722342 ··· O mm objemové smrštění podle ČSN 722346 ... 9 % hmotnostní úbytek podle ČSN 722347 ... 16 % tvrdost Shore dle ČSN 722348 ... 33 °Sh.A 100 liter stainless steel mixer equipped with an anchor stirrer was charged with 15.6 kg of an aqueous copolymer acrylate dispersion (a), 20 g of an antifoam (b), 0.8 kg of methylphenylsilicone oil (c), 0.2 kg of a solution. bistributyltin oxide (d), 0.4 kg of an aqueous solution of ethoxylated nonyl phenol (e). The mixture is stirred for 5 minutes at 60 rpm, then the speed is reduced to 20 rpm, 5.6 kg of amorphous silica (g) and 17.4 kg of limestone (f) are gradually added. After the addition of loose components, the speed is increased again to the original number and mixed for 40 min. flow rate in the groove of 18 mm width according to ČSN 722342 ··· 0 mm shrinkage according to ČSN 722346 ... 9% weight loss according to ČSN 722347 ... 16% Shore hardness according to ČSN 722348 ... 33 ° Sh.

tažnost dle či. 14 ČSN 722344 na betonu ... 75 %·ductility according to Art. 14 ČSN 722344 on concrete ... 75% ·

Příklad 2Example 2

Výchozí látky a, b, c, e, f a g stejné jako v přikladu 1Starting materials a, b, c, e, f and g are the same as in Example 1

d) 33 %ni vodná suspenze 1,2 - banzthiazolin-3-on Postup přípravyd) 33% aqueous 1,2-banzthiazolin-3-one aqueous suspension Preparation procedure

Oo mísiče z nerezavějící oceli o obsahu 100 litrů, opatřeného kotvovým míchadlem, se předloží 19,2 kg vodné kopolymerní akrylátové disperze (a), 20 g odpěňovače (b), 0,8 kg metylfenylsilikonového oleje (c), 0,2 kg suspenze l,2-benzthiazolin-3-on (d), 0,4 kg vodného roztoku etoxylovaného nonylfenolu (e)· Směs se promíchá po dobu 5 minut, při 60 otáčkách za minutu, poté se otáčky sni£í na 20 min a postupně se přidává 6,8 kg amorfního oxidu křemičitého (g) a 12,6 kg vápence (f).A 100 L stainless steel mixer equipped with an anchor stirrer was charged with 19.2 kg of an aqueous copolymer acrylate dispersion (a), 20 g of an antifoam (b), 0.8 kg of methylphenylsilicone oil (c), 0.2 kg of a suspension. 1,2-benzthiazolin-3-one (d), 0.4 kg of an aqueous solution of ethoxylated nonylphenol (e). Stir for 5 minutes at 60 rpm, then reduce the speed to 20 min and gradually 6.8 kg of amorphous silica (g) and 12.6 kg of limestone (f) are added.

- 5 261 486- 5,261,486

Po přidání sypkých komponent se otáčky zvýši na původní počet a promíchává se po dobu 40 min. Produktem je 40 kg tmelu o následujících parametrech:After addition of the free-flowing components, the speed is increased to the original number and mixed for 40 min. The product is 40 kg of sealant with the following parameters:

penetrace kuželem dle ČSN 722343 při 23 °C ... 257 penetr. jednotek stékavost ve žlábku o šiří 18 mm ČSN ... 1 mm objemové smrštění dle ČSN 722346 ... 18 % hmotnostní úbytek dle ČSN 722347 ... 19 % tvrdost dle Shorea dle ČSN 722348 ... 25 °Sh.penetration cone according to ČSN 722343 at 23 ° C ... 257 penetr. 1 mm volume shrinkage according to ČSN 722346 ... 18% weight loss according to ČSN 722347 ... 19% Shore hardness according to ČSN 722348 ... 25 ° Sh.

tažnost dle čl. 14 ČSN 722344 na-betonu ... 110 %.elongation according to art. 14 ČSN 722344 on concrete ... 110%.

Příklad 3Example 3

Výchozí látkyStarting materials

a) směs vodné disperze kopolymerů 68 % butylakrylátu, % etylakrylátu, 2 % kyseliny akrylové se sušinou 60 % a vodné disperze kopolymerů 85 % etylakrylátu, % akrylonitrilu, 2 % N-methylolakrylaraidu, 6 % kyseliny akrylové se sušinou 40 %. Směs uvedených disperzí v hmotnostním poměru 3 : 1.(a) an aqueous dispersion of copolymers of 68% butyl acrylate,% ethyl acrylate, 2% acrylic acid with 60% dry matter and an aqueous dispersion of copolymers 85% ethyl acrylate,% acrylonitrile, 2% N-methylolacrylaraid, 6% acrylic acid with 40% dry matter. Mixture of said dispersions in a weight ratio of 3: 1.

b, c, d, e, f a g) stejné jako v příkladě 1.b, c, d, e, f and g) are the same as in Example 1.

Postup přípravy a navážky výchozích látek stejné jako v příkladě 1.Preparation and weight of starting materials as in Example 1.

Parametry tmelu penetrace kuželem dle ČSN 722343 při 23 °C ... 240 penetr. jednotek stékavost ve žlábku o šíři 18 mm dle ČSN 722342 ... O mm hmotnostní úbytek dle ČSN 722347 ... 18 %.Parameters of cone penetration sealant according to ČSN 722343 at 23 ° C ... 240 penetration. flow rate in the groove with a width of 18 mm according to ČSN 722342 ... O mm weight loss according to ČSN 722347 ... 18%.

Po dobu 48 hodinách tmel zcela zesítoval, takže další parametry nebyly hodnoceny.For 48 hours the sealant completely crosslinked, so no other parameters were evaluated.

Claims

6 SCOPE OF THE INVENTION

261 486

Plastic-elastic sealants based on aqueous, exclusively acrylate dispersions as binders, fillers and other additives, characterized in that they contain as a binder a copolymer of acrylic acid and at least two esters thereof having 1 to 10 carbon atoms in the alkoxy group.

Price: 2,40 Kčs

Printed by Moravian printing works, center. 11 100, 3 people class, Olomouc