CZ20011086A3

CZ20011086A3 - Stálá vodná disperse a způsob výroby

Info

Publication number: CZ20011086A3
Application number: CZ20011086A
Authority: CZ
Inventors: Joseph Leo Nothnagel; Michael Davis Coad; Kevin Jude O´Callaghan; Carlos Alfredo Kienzle Sterzer
Original assignee: Mcwhorter Technologies, Inc.
Priority date: 1998-09-25
Filing date: 1999-09-23
Publication date: 2001-11-14
Also published as: US20040186227A1; DE69937736T2; US6306956B1; CN1325417A; CA2345258A1; BR9914068A; AU763520B2; KR20010075359A; WO2000018828A1; AU6053499A; KR100625398B1; EP1149124A1; DE69937736D1; KR20010075361A; EP1149124A4; JP2002525408A; US6225402B1; US20020147269A1; CN1186369C; KR100655560B1

Description

Předkládaný vynález se týká stabilních vodných polymerních disperzí a způsobu jejich výroby. Vodné polymerní disperze se zvláště připravuji vytvořen im

Suli polymeru v hydrofilním organickém rozpouštědle a odstraněním hydrofilního organického rozpouštědla ze směsi rozpouštědla složené z vody a hydrofilního organického rozpouštědla při teplotách, které .minimalizují střední velikost částic polymeru ve výsledné vodné disperzi polymeru a/nebo odstraňují 10 organické rozpouštědlo ze směsi polymeru/organického rozpouštědla/vody takovým způsobem, že nedochází k inverzím.

Dosavadní stav techniky

Ochranné a dekorativní povlaky na bázi polyesteru, alkydových a akrylových polymerů se stále více používají v mnoha aplikacích, protože poskytují široké rozmezí pevnosti, pružnosti, tažnosti, adheze, odolnosti proti degradaci a jiných vlastností filmů. Mnohé tyto materiály jsou polymery v roztoku, protože se připravují a nanášejí ve formě roztoků organických polymerů v organických rozpouštědlech.

Pro průmysl výroby povlaků se stávají stále důležitější ohledy na životní prostředí týkající se použití organických rozpouštědel. Tyto ohledy se týkají nejen samotné ochrany životního prostředí, ale přesahují i do oblasti bezpečnosti práce z hlediska životních i pracovních podmínek. Těkavé organické emise vznikající z potahovacích směsí, které se nanášejí a používají v průmyslu a u spotřebitelů, jsou často nejen nepříjemné, ale přispívají také k fotochemickému smogu. Vládní úřady vytvořily pravidla a předpisy týkající se těkavých organických sloučenin (VOC), které mohou být • · · · · ·

uvolňovány do atmosféry. Úřad pro ochranu životního prostředí USA (U. S. Environmental Protection Agency (EPA)) vytvořil pravidla omezující množství VOC uvolňovaných do atmosféry, kde tato pravidla mají být přijata nebo již byla přijata různými státy v rámci USA.

Pravidla týkající se VOC, jako jsou pravidla vytvořená EPA, a ohledy na životní prostředí se týkají zvláště průmyslu barev a povlaků, který používá organických rozpouštědel, která jsou vylučována do atmosféry.

Použití vodných disperzí polymerních vehikul nebo alternativně polymerní vehikula s vysokými obsahy pevných látek jsou dva obecné přístupy, které se používají pro snížení VOC v potahovacích prostředcích. Dosavadní přístupy k běžným vodným systémům omezovaly molekulové hmotnosti polymerů používaných v polymerním vehikulu, což vedlo k omezením rázové pevnosti a jiných vlastností 15 potahovacích pojiv a filmů vznikajících z těchto polymerních vehikul.

Běžný způsob pro výrobu vodných polymerních disperzí je emulzní polymerace, při které se používají hydrofilní pomocné látky (emulgátory a/nebo ochranné koloidy) pro zajištění stability disperze. Tyto pomocné látky způsobují určitou citlivost filmů vyrobených 20 z těchto disperzí na vodu.

Další způsob pro snížení obsahu VOC je použití vody jako prostředí pro filmotvorné složky v polymerním vehikulu. Jeden přístup se týká vytvoření polymeru jako je polyesterový, alkydový, akrylový nebo epoxidový polymer obsahující karboxylové skupiny nebo jiné 25 ionizovatelné skupiny, a s takovým číslem kyselosti, že pokud se karboxylové skupiny převedou na soli s neutralizačním prostředkem jako je amin, umožní dispergaci polymeru nebo oligomeru ve směsném systému rozpouštědel, který obsahuje organické rozpouštědlo a vodu. Sůl jako je aminová sůl oligomeru nebo polymeru se disperguje do 30 směsného rozpouštědla složeného z vody a organického rozpouštědla ·· ····

t za vytvoření disperze jako protikladu k roztoku. Tento systém se běžně označuje jako systém ředitelný vodou (water reducible systém).

Organické rozpouštědlo se ze systémů ředitelných vodou typicky odstraňovalo dvěma způsoby. První způsob využívá nízkovroucích rozpouštědel, která jsou mísitelná s vodou a často s vodou tvoří nízkovroucí azeotropní směsi. Tyto typy procesů vedou k úbytku i icuu αιιζ.αιυι u ι η zxl i i α vyxauuji μι i £puouuu kX řf /J rxi ,1.x μι luctvcft

4/Xkxl«i lií/xík/x υυμιι iuji^ii iu ir ' 10 [i*· * neutralizátoru. Navíc vede použití nedostatečného množství rozpouštědla v těchto systémech k nerozpustnosti polymemí soli přidáním vody. Proto probíhá při odstraňování rozpouštědla ze systému inverze.

Druhý způsob typicky používá organických rozpouštědel, která se vaří při teplotách vyšších než 100 °C a také často tvoří azeotropní směsi s vodou. Destilace probíhá při vyšších teplotách, které v případě, že solí je amin, vedou k úbytku aminu, což způsobuje nežádoucí změnu velikosti částic v disperzi a nežádoucímu zvýšení průměrné velikosti částic pryskyřice v disperzi. Jestliže destilace pokračuje příliš dlouho a odstraní se příliš mnoho aminu, disperze se stane nestabilní a rozpadá se.

Aby bylo možno udržet viskozity na nízké úrovni, u některých systémů ředitelných vodou byly udržovány nízké hodnoty molekulových hmotností. Důsledkem je, že tyto systémy vyžadovaly velká množství zesíťujících činidel a zesítění pro dosažení potřebných vlastností povrchů. Použití polymerů s vyšší molekulovou hmotností v systémech ředitelných vodou často vede k nepřijatelně vysokým viskozitám při zpracování v důsledku inverze z emulze typu voda v oleji na emulzi typu olej ve vodě. Navíc vede odstraňování vody a rozpouštědla k úbytku neutralizačního činidla jak bylo popsáno výše, destabilizaci disperze a nežádoucí vysoké velikosti částic pryskyřice.

Příklady způsobů vytváření disperzí akrylových polymerů se popisují v US patentech No. 5,319,019, 5,356, 988 a 5,380,771. Při každém z těchto procesů se používají rozpouštědla nemísitelná s vodou a rozpouštědlo se odstraňuje stripováním při vysokých teplotách. Odstraňování rozpouštědla stripováním při vysokých teplotách vede k inverzím, které zvyšují viskozitu a zvětšují velikost 5 částic.

Předmětem vynálezu je poskytnout polymerní vehikulum, které umožní snížit nebo minimalizovat obsah těkavých látek.

Dalším předmětem vynálezu je poskytnutí polymerních vehikul, která mají nejen nízký obsah VOC, ale která také poskytují pojivá 10 potahů s dobrými vlastnostmi filmu, jako je tvrdost a rázová odolnost.

Dalším předmětem předkládaného vynálezu je poskytnutí způsobu výroby stabilních disperzí vodného polymeru s vyšším obsahem pevných látek s pryskyřicemi, které mají nízká čísla kyselosti a vyšší molekulové hmotnosti, a přesto si také zachovávají nízké 15 viskozity při zpracování při přípravě disperzí.

Ještě dalším předmětem vynálezu je řízení viskozity na nízké úrovně u kapalných polymerních vehikul nebo kapalných potahovacích směsí použitím vody a s minimalizací množství organických rozpouštědel použitých pro toto řízení.

Další předměty, výhody, vlastnosti a znaky předkládaného vynálezu budou zřejmé na základě následujícího popisu a přiložených nároků.

tr

Podstata vynálezu

Předkládaný vynález se týká způsobu tvorby disperze, který je účinný pro poskytnutí stabilní vodné disperze vysokomolekulárních polymerů. Vodné disperze podle vynálezu obsahují méně než přibližně 5 % hmotnostních organického rozpouštědla, alespoň přibližně 30 % hmotnostních pevných látek a viskozitu nižší než přibližně 20,0 P

(2,0 Pas) při přibližně laboratovní teplotě. V důležitých provedených vynálezu jsou minimalizovány teploty při zpracování, střední velikost částic pryskyřic u disperzí se udržuje na velikosti nepřevyšující přibližně 400 nm a při procesu dispergace nedochází k inverzi. Podle 5 způsobu tvorby disperze podle vynálezu se syntetizuje iontový funkční polymer v hydrofilním organickém rozpouštědle nebo se polymer svntetizuie iako takovv a Dotom se mísí s ornanickým hydrofilním rozpouštědlem. V důležitém provedení vynálezu má vytvořený polymer * číslo kyselosti alespoň přibližně 4 a má rozpustnost alespoň přibližně * io 50 % hmotnostních v hydrofilním rozpouštědle, vztaženo na hmotnost polymeru a rozpouštědla, a hydrofilní rozpouštědlo má rozpustnost ve vodě při teplotách zpracování alespoň přibližně 5 % hmotnostních, vztaženo na hmotnost rozpouštědla a vodné směsi.

Po úplném rozpuštění polymeru v organickém rozpouštědle se 15 přidá množství neutralizačního činidla dostatečné pro poskytnutí disperze polymeru po přidání vody a odstranění rozpouštědla. Neutralizačním činidlem může být jakákoli báze vytvářející sůl kompatibilní s ionizovatelným funkčním polymerem, jako je hydroxid sodný nebo amin. Ve velmi důležitém provedení je neutralizační 20 činidlo aminového typu a je zvoleno ze skupiny amoniak, triethanolamin, dimethylethanolamin a 2-amino-2-methyl-1-propanol. Není nezbytné, aby s bází reagovaly (nebo byly neutralizovány) všechny ionizovatelné skupiny na polymerech.

V závislosti na typu ionizovatelných skupin přítomných v polymeru může být důležité, že polymer se neutralizuje před smísením s vodou tak, že neutralizované ionizovatelné skupiny dispergovatelné ve vodě jsou obecně rovnoměrně rozptýleny v objemu polymeru. Po vytvoření roztoku soli polymeru v hydrofilním organickém rozpouštědle a míšením tohoto roztoku s vodou za vytvoření směsi 3o voda/organické rozpouštědlo/sůl polymeru se organické rozpouštědlo a voda odstraňují nebo vytěsňují (stripují) ze směsi po takovou dobu a při takové teplotě a tlaku, že dojde k vytvoření vodné disperze se ····

střední velikostí částic pryskyřice nepřevyšující přibližně 400 nm, při koncentraci polymeru alespoň přibližně 30 % hmotnostních a koncentraci organického rozpouštědla nižší než 5 % hmotnostních.

V důležitém provedení, pokud je neutralizačním činidlem amin nebo amoniak, se udržuje střední velikost částic pryskyřice pomocí teploty stripování nepřevyšující přibližně 65 °C při tlaku, který umožní takovou teplotu stripování.

V závěrečném kroku způsobu podle vynálezu, kde se odstraňuje i?

ze směsi voda/organické rozpouštědlo/sůl polymeru hydrofilní _ > io rozpouštědlo, dochází k stálému malému zvýšení viskozity bez inverzí v důsledku zvýšení obsahu netěkavých látek (non-volatile materials, -----------------------N VM). Při zpracován i se však—zrně nyvis kozí ty nepozoruj i. K i n ve rzi by-----------nemělo docházet, protože způsobuje vysoké viskozity při zpracování. Vysoké viskozity při zpracování způsobují nutnost použití energie nebo tepla (jako například při použití vysokých střižných sil pro udržení míchání) nebo alternativně nutnost použití vysokých relativních množství vody nebo organického rozpouštědla, což způsobí problémy s odpady, zvyšování nákladů při zpracování a nákladů na suroviny, protože pomocné látky pro zpracování nakonec přecházejí do odpadu.

Je třeba také jako důležitý aspet zdůraznit, že organické rozpouštědlo se odstraňuje tak, že v průběhu stripování organického rozpouštědla nedochází k inverzím. S odstraněním inverzí v průběhu zpracování zůstává viskozita systému v průběhu procesu v rozmezí od přibližně 0,1 P do přibližně 20 P (10 mPas až 2 Pas) při teplotě přibližně 25 °C a s výhodou přibližně 1 až 20 P (0,1 až 2 Pas) í a nedochází k velkým přechodným zvýšením viskozity (viscosity spike), které se normálně připisují inverznímu procesu. Protože při zpracování disperze nedochází k přechodnému zvýšení viskozity, je možno dosáhnout vysokého obsahu pevných látek. Ve velmi důležitém provedení vynálezu bude mít disperze obecně při teplotě 25 °C viskozitu nižší než přibližně 10 P (1 Pas).

• ·

V alternativním provedení je teplota při stripování nižší než teplota, při které by jinak nastával podstatný úbytek neutralizačního činidla. Střední velikost částic pryskyřice nepřevyšuje více než přibližně 400 nm, přičemž typické rozmezí střední velikosti částic je v rozmezí od přibližně 40 nm do přibližně 200 nm.

V důležitém provedení vynálezu zahrnují polymery, které mohou být dispergovány podle předkládaného vynálezu, kondenzační polymery, adiční polymery a polymery, které jsou hybridy mezi kondenzačními a adičními polymery. V důležitém provedení vynálezu, _s io jestliže disperze obsahuje kondenzační polymer, mohou být obsahy pevných látek alespoň přibližně 40 % hmotnostních. V provedení --------------vynálezu týkajícím—se—kondenzačních polymerů—mají pryskyřice číselnou průměrnou molekulovou hmotnost (M_n) přibližně 2000 až přibližně 10 000 a číslo kyselosti nižší než přibližně 4.

V dalším provedení jsou polymery adiční polymery jako například akrylové polymery. V důležitém provedení, jestliže disperze obsahují adiční polymer, může být obsah pevných látek disperze alespoň 30 % hmotnostních. V provedení vynálezu týkajícím se adičních polymerů jako jsou akrylové polymery má akrylová sloučenina 20 hodnotu M_n vyšší než přibližně 3000 a číslo kyselosti alespoň přibližně 4.

V dalším provedení vynálezu je polymer dispergovaný podle vynálezu hybrid mezi kondenzačním polymerem a adičním polymerem. V důležitém provedení, jestliže disperze obsahuje hybridní polymer, může být obsah pevných látek v disperzi alespoň přibližně 30 % ít hmotnostních. V provedení vynálezu týkajícím se hybridních polymerů mají hybridní polymery hodnotu M_n alespoň přibližně 2000 a číslo kyselosti alespoň přibližně 4.

Přehled obrázků na výkresech

Obr. 1 ukazuje vliv teploty a času destilace na vytváření alkydové disperze s aminem (počáteční hodnoty byly normalizovány na 100 nm).

Podrobný popis vynálezu

Definice „Polymerní vehikulum“ znamená veškeré polymerní a pryskyřičné složky ve formulovaném povlaku, tj. před vytvořením io filmu, včetně bez omezení soli polymeru dispergovatelné ve vodě.

^oTyměrTn^ěhikulL^ zesíťující činidlo?

„Potahovací pojivo“ znamená polymerní část filmu povlaku po odpaření rozpouštědla a s termosetujícím polymerním vehikulem po zesítění.

„Formulovaný povlak“ znamená polymerní vehikulum a rozpouštědla, pigmenty, katalyzátory a aditiva, které mohou být popřípadě přidány pro dosažení požadovaných užitných vlastností formulovaného povlaku a požadovaných vlastností jako je zákal a zbarvení filmu.

Termín „vodné médium“, jak' se zde používá, znamená vodu a směs vody a hydrofilního organického rozpouštědla, ve kterém je obsah vody alespoň 10 % hmotnostních. Mezi příklady hydrofilních rozpouštědel patří alkylalkoholy jako je isopropanol, methanol, ethanol, n-propanol, n-butanol, sekundární butanol, terc-butanol a isobutanol, etheralkoholy jako je methylcelosolv, ethylcelosolv, propylcelosolv, butylcelosolv, methylkarbitol a ethylkarbitol, etherestery jako je methylcelosolvacetát a ethylcelosolvacetát, dioxan, dimethylformamid, diacetonalkohol, methylethylketon, aceton a tetrahydrofurfurylakohol.

„lonizovatelná skupina“ označuje funkční skupinu na polymeru, která způsobuje dispergovatelnost polymeru ve vodě. Mezi příklady ionizovatelných skupin patří skupiny -COOH, -SO3H, -PO4H2, a jejich směsi.

„Neutralizační činidlo“ označuje prostředky, které mohou reagovat s ionizovatelnými skupinami na polymeru pro uskutečnění dispergovatelnosti ve vodě. Příklady neutralizačních činidel použitelných u předkládaného vynálezu zahrnují aminy, amoniak a hydroxidy kovů včetně NaOH a KOH. V důležitém provedení > 10 vynálezu jsou neutralizačními činidly, aminy a amoniak. __________________ „Zesíťující činidlo“ znamená di- nebo polyfunkční látku, jejíž .................. furikcmTkTpiHylsoij^chopriyvýtvořit kovalentní vazby.

Jak se zde používá, reakční produkt aminu nebo amoniaku s karboxylovou skupinou poskytuje „sůl“.

Termín „v podstatě bez rozpouštědel“ znamená polymerní vehikulum nebo formulovanou potahovací směs, která neobsahuje více než přibližně 5 % hmotnostních organického rozpouštědla.

„Rozpouštědlo“ znamená organické rozpouštědlo.

„Organické rozpouštědlo“ znamená kapalinu, která obsahuje bez omezení uhlík a vodík, má teplotu varu v rozmezí nepřevyšujícím přibližně 150 °C při tlaku 0,1 MPa.

„Hydrofilní rozpouštědlo“ znamená rozpouštědlo, jehož c rozpustnost ve vodě je alespoň přibližně 5 % hmotnostních.

„Těkavé organické sloučeniny“ (VOC) jsou definovány organizací a

EPA v předpisu 40 C.F.R. 51.000 Federal Regulations of the United States of america.

Termín „vysoký obsah pevných látek“ nebo „potahovací prostředek formulovaný s vysokým obsahem pevných látek“ znamená vodný potahovací prostředek obsahující více než přibližně 30 % hmotnostních pevných látek, a v důležitém provedení předkládaného

vynálezu přibližně 35 % hmotnostních až přibližně 70 % hmotnostních pevných látek, měřeno testem ASTM D-2369-92.

„Film“ je vytvořen nanesením formulovaného potahovacího prostředku na základ nebo substrát, odpařením rozpouštědla, pokud je 5 přítomno, a zesítěním, pokud je nutné.

„Vzduchem sušený formulovaný potahovací prostředek“ znamená formulovaný potahovací prostředek, který poskytuje uspokojivý film bez zahřívání nebo vypalování, ale který poskytuje uspokojový film při teplotě okolí.

io „Vypalovaný formulovaný potahovací prostředek“ znamená formulovaný potahovací prostředek, který poskytuje optimální__ vlastnosti filmu po zahřátí nebo vypálení při teplotě vyšší než je teplota okolí.

„Disperze“ ve vztahu k polymernímu vehikulu, formulovanému potahovacímu prostředku nebo jeho složkám znamená, že prostředek musí obsahovat kapalinu a částice detekovatelné metodou rozptylu světla.

„Rozpuštěný“ ve vztahu k polymernímu vehikulu, formulovanému potahovacímu prostředku nebo jeho složkám znamená, že rozpuštěný 2o materiál neexistuje v kapalině ve formě částic, jestliže částice větší než jednotlivé molekuly jsou detekovatelné metodou rozptylu světla.

„Rozpustný“ znamená kapalinu nebo pevnou látku, která může být částečně nebo úplně rozpuštěna v kapalině. „Mísitelný“ znamená kapaliny se vzájemnou rozpustností. Termín „absorbující vodu“ znamená, že kapalina je mísitelná s vodou.

„Číslo kyselosti“ nebo „hodnota kyselosti“ znamená počet miligramů hydroxidu draselného nutného pro neutralizaci nebo reakci s ionizovatelnými skupinami přítomnými v jednom gramu materiálu jako je pryskyřice.

• · ♦

„Hydroxylové číslo“ nebo „hydroxylová hodnota“, které se také nazývá „acetylové číslo“ je číslo udávající míru, do které může být látka acetylována; jde o počet miligramů hydroxidu draselného nutného pro neutralizaci kyseliny octové uvolněné při zmýdelnění 5 jednoho gramu acetylovaného vzorku.

„Termoplastické polymerní vehikulum“ je polymerní vehikulum, které pro vytvoření filmu potahovacího pojivá nevyžaduje zesítění.

_ř Termín „termosetové polymerní vehikulum“ je polymerní vehikulum, které ireverzibilně zesíťuje pro vytvoření filmu potahovacím to pojivém.

„V podstatě prostý emulgátoru“ znamená prostředek, který neobsahuje více než přibližně 0,5 % hmotnostních emulgátoru. Vodné disperze podle předkládaného vynálezu jsou v podstatě prosté emulgátoru.

Jak se zde používá, termín „inverze“ označuje fázovou změnu, při které se mobilní fáze stane disperzní fází. Například k inverzi dojde, jestliže se k oleji ve vodné fázi přidá dostatečné množství oleje, takže se fáze invertují ze systému olej ve vodě na fázi voda v oleji. Naopak, v „bezinverzním“ systému se mobilní fáze nestane disperzní fází a neprobíhá odpovídající přechodné zvýšení viskozity spojené s disperzemi. V důležitém provedení předkládaného vynálezu zůstává viskozita systému při zpracování nižší než přibližně 20 P (2,0 Pas) a ve velmi výhodném provedení nižší než přibližně 10 P (1,0 Pas) při teplotě 25 °C

I»

První stupeň: Výroba pryskyřice

Podle prvního stupně předkládaného vynálezu se polymer syntetizuje samostatně nebo v organickém hydrofilním rozpouštědle, které má omezenou až dokonalou rozpustnost ve vodě. Polymery 30 použité při předkládaném vynálezu zahrnují kondenzační polymery

jako jsou polyestery s molekulovou hmotností od přibližně 2000 do přibližně 10 000, alkydy s molekulovou hmotností 2000 až přibližně 10 000, adiční polymery jako jsou akrylové polymery s molekulovou hmotností alespoň přibližně 3000 a polymery, které jsou hybridy 5 kondenzačních a adičních polymerů s molekulovou hmotností alespoň přibližně 2000. V tomto provedení vynálezu se alkydy a polyestery syntetizují samostatně bez dalších příměsí a potom se přikapávají do rozpouštědla, zatímco akrylové polymery se syntetizují v rozpouštědle.

V důležitém provedení vynálezu mají polymery číslo kyselosti nižší než io přibližně 70 a ve velmi výhodném provedení, kde jsou ionizovatelnými skupinami skupiny -COOH, přibližně 10 až přibližně 50. Ve velmi __ důležitém provedení vynálezu, kde je ionizovatelná skupina odvozená od SSIPA (kyselina 5-(sodiosulfo)isoftalová), může být číslo kyselosti již na nízké hodnotě přibližně 4. Minimalizace čísla kyselosti vede ke 15 zlepšeným vlastnostem filmu, jako je odolnost proti korozi, odolnost proti vlhkosti a rychlé dosažení odolnosti proti vodě.

V dalším důležitém provedení vynálezu se polymery mísí nebo se syntetizují v rozpouštědle zvoleném ze skupiny alkylalkoholů, jako je isopropanol, methanol, ethanol, n-propanol, n-butanol, sekundární 20 butanol, terc-butanol a isobutanol, etheralkoholů jako je methylcelosolv, ethylcelosolv, propylcelosolv, butylcelosolv, methylkarbitol a ethylkarbitol, etheresterů jako je methylcelosolv-acetát a ethylcelosolvacetát, dioxan, dimethylformamid, diacetonalkohol, methylethylketon, aceton a tetrahydrofurfurylalkohol.

Polymery podle vynálezu mají rozpustnost při zpracovacích teplotách v hydrofilním rozpouštědle alespoň přibližně 50 % hmotnostních, výhodněji alespoň přibližně 80 % hmotnostních, vztaženo na celkovou hmotnost směsi.

Stupeň jedna poskytne pryskyřici v hydrofilním rozpouštědle, kdé tuto směs je možno skladovat, a může být dále zpracována v kroku 2. V důležitém provedení má pryskyřice získaná v prvním stupni stabilitu při skladování alespoň přibližně šest měsíců.

lit..

·· ·*♦!

Kondenzační polymery

V důležitém provedení vynálezu patří mezi polymery, které mohou být dispergovány podle předkládaného vynálezu, kondenzační 5 polymery jako jsou polyestery a alkydy.

Polyester

V provedení vynálezu, při kterém se používají polyestery, má polyesterový polymer číselnou průměrnou molekulovou hmotnost (M_n) 10 přibližně 2000 až přibližně 10 000, s výhodou přibližně 2000 až přibližně 6000. V provedení vynálezu, kde skupina -COOH je ionizovatelná skupina, je číslo kyselosti přibližně 10 až přibližně 50, s výhodou je číslo kyselosti přibližně 15 až přibližně 25, a jestliže jsou mezi ionizovatelnými skupinami skupiny -SO3H, číslo kyselosti může 15 být již na nízké hodnotě přibližně 4. „Polyester“ znamená polymer, který obsahuje vazby

O

II

-COv hlavním řetězci polymeru.

Polyestery jsou reakčni produkty polyhydroxyalkoholů a polykarboxylových kyselin. Mezi příklady vhodných polyhydroxyalkoholů patří trioly a tetraoly jako je trimethylolpropan, 25 trimethylolethan, tris(hydroxyethyl)isokyanurát, glycerol a penta-erythritol, a dihydroxyalkoholy nebo dioly, mezi které může patřit neopentylglykol, dimethylolhydantoin, ethylenglykol, propylenglykol,

1,3-butylenglykol, diethylenglykol, dipropylenglykol, 1,4-cyklo-hexandimethanol, Esterdiol 204™ (Union Carbide), 1,3-propandiol, 30 1,6-hexandiol, a kyselina dimethylolpropionová (DMPA). Jak je vidět

*· ···· z odkazu na DMPA, polyhydroxyalkoholy mohou obsahovat skupiny -COOH.

Karboxylové kyseliny používané v předkládaném vynálezu mohou být aromatické karboxylové kyseliny jako je kyselina isoftalová, kyselina tereftalová, kyselina ftalová, anhydrid kyseliny ftalové, kyselina dimethyltereftalová, naftalendikarboxylát, kyselina

A^A-^ — U t -XA^ I .X ICUČIUIIIOI llčlIUVčt, bisylykolester kyseliny tereftalové a kyselina benzofenondikarboxylová; a cykloalifatické, alifatické karboxylové kyseliny a polykyseliny jako je anhydrid kyseliny trimellitové (TMA).

Jak je vidět z odkazu na TMA, dikyseliny mohou obsahovat další skupiny -COOH.

Alkvd

V provedení vynálezu, kde se používají alkydy, má alkydový 15 polymer M_n přibližně 2000 až přibližně 10 000, s výhodou přibližně 2000 až přibližně 6000. V provedení vynálezu, kde skupina -COOH je ionizovatelná skupina, je číslo kyselosti přibližně 10 až přibližně 40, s výhodou je číslo kyselosti přibližně 15 až přibližně 25, a jestliže zahrnují ionizovatelné skupiny -SO3H, číslo kyselosti může být na 20 nízké hodnotě přibližně 4.

Alkydová pryskyřice je polyesterová pryskyřice modifikovaná olejem, a v širším kontextu jde o produkt reakce di- nebo polyhydroxyalkoholu a di- nebo polybazické kyseliny nebo derivátu kyseliny v přítomnosti oleje, tuku nebo karboxylové kyseliny odvozené 25 od tohoto oleje nebo tuku, které působí jako modifikátor. Tyto modifikátory jsou typicky vysychavé oleje.

Použitý dihydroxy- nebo polyhydroxyalkohol je vhodně alifatický alkohol; mezi vhodné alkoholy patří glykol, 1,2- nebo 1,3propylenglykol, butandiol, hexandiol, neopentylglykol, glycerol, 30 trimethylolethan, trimethylolpropan a pentaerythritol. Mohou být také »· ····

·..··♦.* .· ♦· .....

- 15 použity směsi těchto alkoholů, zvláště pro poskytnutí požadovaného obsahu hydroxylových skupin.

Použité dibazické nebo polybazické kyseliny nebo odpovídající anhydridy mohou být zvoleny z celé řady alifatických a aromatických 5 karboxylových kyselin. Mezi vhodné kyseliny a anhydridy kyselin patří například kyselina adipová, anhydrid kyseliny ftalové, kyselina isoftalová a anhydrid kyseliny bis-3,3’,4,4’-benzofenon-tetrakarboxylové. Pro dosažení vyvážených vlastností mohou být použity směsi těchto kyselin a anhydridů.

- - .......

Adiční polymery

V dalším důležitém provedení vynálezu mohou být polymery, které je možno dispergovat podle předkládaného vynálezu, adiční polymery jako jsou akrylové polymery, které zahrnují polymery 15 vytvořené Diels-Alderovými reakcemi.

Akrylové polymery

V provedení vynálezu, ve kterém se používá akrylový polymer, má akrylový polymer hodnotu M_n větší než přibližně 3000. V provedení 20 vynálezu, kde ionizovatelná skupina je -COOH, je číslo kyselosti přibližně 10 až přibližně 40, s výhodou přibližně 10 až přibližně 25. Jestliže zahrnují ionizovatelné skupiny skupinu -SO₃H, číslo kyselosti může být již přibližně 4.

Akrylová pryskyřice používaná v rámci předkládaného vynálezu může být jakákoli akrylová pryskyřice, která má číslo kyselosti ve výše uvedeném rozmezí. Akrylová pryskyřice může být složena z kopolymeru ethylenově nenasycené karboxylové kyseliny nebo jejího anhydridu, který pryskyřici poskytne karboxylové kyseliny výše uvedeného čísla kyselosti, ester kyseliny akrylové nebo methakrylové, ‘ 30 a podle potřeby další ethylenově nenasycený monomer

kopolymerovaný s těmito monomery. Příklady ethylenově nenasycené karboxylové kyseliny nebo jejího anhydridu jsou kyselina akrylová, kyselina methakrylová, kyselina krotonová, kyselina maleinová, kyselina ftalová, kyselina itakonová, kyselina citrakonová, anhydrid 5 kyseliny maleinové a anhydrid kyseliny itakonové. Mezi příklady ethylenově nenasycených monomerů s ionizovatelnými skupinami jinými než skupiny -COOH patří kyselina. akrylamido(2-methyl-propansulfonová), kyselina vinylfosfonová a styrensulfonát sodný. Mezi příklady esterů kyseliny akrylové nebo methakrylové patří 10 methyl(meth)akrylát, ethyl(meth)akrylát, isopropyl(meth)akrylát, nbutyl(meth)akrylát, isobutyl(meth)akrylát, n-amyl(meth)akrylát, ___isoamyl(meth)akrylát, n-hexyl(meth)akrylát, 2-ethylhexyl(meth)akryJát a n-oktyl(meth)akrylát. (Meth)akrylát je reprezentován akrylátem a methakrylátem.

Jinými komonomery, které mohou být kopolymerovány s těmito monomery, mohou být například styren, vinyltoluen, akrylonitril nebo methakrylonitril.

Hybridní polymery

V dalším provedení vynálezu patří mezi polymery nebo pryskyřice, které je možno podle předkládaného vynálezu dispergovat, polymery, které jsou hybridy kondenzačních polymerů a adičních polymerů. Hybridní polymery mohou být jakákoli kombinace jednoho nebo více kondenzačních polymerů a jednoho nebo více adičních 25 polymerů, přičemž tato kombinace má číslo kyselosti ve výše uvedeném rozmezí a číselnou průměrnou molekulovou hmotnost alespoň přibližně 2000. Příklady hybridních pryskyřic se popisují v publikaci Padget, „Polymers for Water-Based Coatings - A Systemic Overview“, Journal of Coatings Technology, 66: 89 - 105 (1994), která 30 se tímto zařazuje odkazem. Ve velmi důležitém provedení vynálezu patří mezi hybridní polymery alkydy nebo polyestery modifikované ··. ····

- 17 epoxidem, alkydy modifikované akrylovými sloučeninami, alkydy modifikované styrenem a alkydy modifikované vinyltoluenem.

Druhy stupeň: Disperqace pryskyřice

Neutralizace pryskyřice v organickém rozpouštědle s vodou míšenou s kombinací sůl v· polymeru/organické rozpouštědlo. Podle vynálezu se k roztoku organického rozpouštědla obsahujícího pryskyřici v množství účinném 10 pro neutralizaci pryskyřice pro poskytnutí dostatečného množství soli _____pro dosažení dispergovatelnosti—pryskyřice—ve—vodě—přidává neutralizační činidlo. Mezi neutralizační činidla použitelná v rámci předkládaného vynálezu patří bez omezení amoniak, triethanolamin, dimethylethanolamin, 2-amino-2-methyl-1-propanol, NaOH a KOH.

Množství přidaného neutralizačního činidla závisí na typu chemických reakcí, číslu kyselosti a molekulové hmotnosti. V jednom provedení, jestliže je ionizovatelnou skupinou karboxyl, se neutralizuje od přibližně 30 do přibližně 70 % karboxylových skupin za získání obsahu pevných látek a nízké hladiny VOC disperzí podle vynálezu, 20 ale neutralizovány mohou být veškeré karboxylové skupiny. V dalším provedení, jestliže polymerem je polyester nebo alkyd, se neutralizační činidlo míchá s polymerem v účinném množství pro poskytnutí alespoň přibližně 70 dílů polymerní soli v méně než přibližně 30 dílech rozpouštědla, přičemž následným míšením s vodou poskytne neutralizovaný polymer disperzi, která neobsahuje více než přibližně % hmotnostních vody, vztaženo na hmotnost disperze. V provedení vynálezu, kde polymerem je akrylový polymer, se neutralizační činidlo přidává k akrylovému polymeru v dostatečném množství pro poskytnutí alespoň přibližně 40 dílů soli polymeru v méně než přibližně 60 dílech 30 organického rozpouštědla, přičemž následným smísením roztoku soli akrylového polymeru s vodou vytvoří akrylový polymer disperzi, která

• · · · ::

* · · · · ·· • · · · ·· • · * · · · neobsahuje více než přibližně 70 % hmotnostních vody, vztaženo na hmotnost disperze.

Ve velmi důležitém provedení vynálezu, jestliže ionizovatelná skupina je karboxylová kyselina, vyžaduje alkydová pryskyřice pro stabilizaci disperze mezi přibližně 60% a přibližně 100% neutralizaci; polyester vyžaduje pro stabilizaci disperze neutralizaci přibližně 50% až přibližně 80%; akrylový poiymer vyžaduje pro stabilizaci disperze neutralizaci přibližně 30% až přibližně 70% a alkyd modifikovaný styrenem vyžaduje pro stabilizaci disperze neutralizaci přibližně 50% až přibližně 80%. _ ______________

V dalším důležitém provedení vynálezu poskytuje způsob střední velikost částic nepřevyšující přibližně 4ÓÓ nm, s typickým rozmezím střední velikosti částic přibližně 40 nm až přibližně 200 nm, měřeno rozptylem laserového světla.

Polymer může být předneutralizován výrobou polymeru s kovovými, aminovými nebo amoniovými solemi ionizovatelných skupin jako je -COOH, -SO3H, -PO4H2, a jejich směsemi. Polymer vyrobený z těchto „předneutralizovaných“ monomerů by měl číslo kyselosti při titračním měření alespoň přibližně 4, jestliže ionízovatelné skupiny tvořící část polymeru již nebyly neutralizovány. V tomto provedení vynálezu jsou monomery polyfunkční, jako například difunkční, což umožňuje tvorbu polymerů, které také obsahují sůl ionizovatelných skupin.

Příklad takového monomeru je

A—R—B kde A a B jsou -OH a/nebo -COOH, které mohou tvořit polyester při kondenzační reakci a C je zvoleno ze skupiny -COOX, -SO3X a

-PO4Y2, kde X je alkalický kov jako je sodík nebo draslík, a jedna skupina Y může být atom vodíku, ale alespoň jedna nebo obě skupiny Y jsou atomy alkalického kovu, jako je sodík nebo draslík. V důležitém provedení je R dikyselina fialového typu, jako je kyselina isoftalová, 5 a skupina C je -SO3X, kde X je Na nebo K, a kde karboxylové skupiny tvoří zbylé skupiny v kondenzačním polymeru, jako například po reakci s polyolem.

Jak je vidět, kondenzační polyesterové polymery mohou být vyrobeny se sodnou solí kyseliny 5-sulfoisoftalové, která by měla

10______poskytnout kondenzační polymery, .které kondenzuji prostřednictvím karboxylových skupin kyseliny s volnými skupinami -SOsNa. Totéž by ------ bylo možno provést s draselnou solí kyseliny 5-sulfoisoftalové. Jestliže— se tímto způsobem připravují neutralizované polymery, neutralizovaný polymer by měl být rozpustný v hydrofilním rozpouštědle, a v důležitém provedení je neutralizovaný polymer v hydrofilním rozpouštědle rozpustný z alespoň 50 % hmotnostních. V důležitém provedením jestliže je jako ionizovatelná skupina obsažena skupina -SO3H, může být neutralizováno pouze přibližně 10 % ionizovatelných skupin pro získání obsahu pevných látek a nízkého obsahu VOC v disperzi podle vynálezu.

Přídavek vody

V dalším kroku druhého stupně způsobu se s roztokem neutralizované pryskyřice mísí nebo se k němu přidává voda s teplotou přibližně 25 °C až přibližně 65 °C. Nižší teploty poskytují menší střední velikosti částic.

V důležitém provedení vynálezu je počáteční poměr rozpouštědla ve vodě (rozpouštědlo/voda) od přibližně 0,15 do přibližně 0,45 pro alkydový a polyesterový polymer a od přibližně 0,1 do přibližně 0,45 pro akrylový polymer. Počáteční poměr rozpouštědla k vodě je důležitý pro zajištění, aby při následném stripování • ··

rozpouštědla nedocházelo k inverzi. Množství přidávané vody může být větší než množství nezbytné pro získávání požadovaného obsahu pevných látek v hotové disperzi. K určitému úbytku vody typicky dochází při destilaci rozpouštědla. Systém vyžaduje pro solubilizaci 5 soli před přidáním vody na počátku určité množství rozpouštědla.

V alternativním provedení vynálezu se k vodě přidává polymer v hydrofilním rozpouštědle, přičemž voda již obsahuje neutralizační činidlo.

Odstraňování rozpouštědla _______________V dalším—kroku způsobu se v—případě potřeby ze směsi neutralizovaná pryskyřice/voda/směs rozpouštědel odstraňují nebo stripují organické rozpouštědlo a voda. Aby se usnadnilo odstraňování rozpouštědla a vody, může být použit nižší než atmosférický tlak.

V důležitém provedení může být vakuum od přibližně 74,5 kPa do přibližně 98,2 kPa. Při nižších teplotách musí být pro odstranění rozpouštědla použito nižší vakuum. Nižší reakční teploty vedou k nižšímu pěnění, protože vyšší vakuum spojené s povrchovým napětím bublin napomáhá rozpadávání bublin. V dalším provedení vynálezu se rozpouštědlo/voda stripuje za dodávání tepla použitím tepelného výměníku. Použití tepelného výměníku může snížit čas potřebný pro destilaci a potřebné teploty a dále minimalizovat destrukci soli.

Ve velmi důležitém provedení vynálezu mohou být pro alkydy 25 a polyestery dosaženy obsahy pevných látek alespoň přibližně 40 % ihmotnostních až přibližně 50 % hmotnostních a pro akrylové sloučeniny mohou být dosaženy obsahy pevných látek alespoň přibližně 30 % hmotnostních do přibližně 45 % hmotnostních.

V dalším provedení vynálezu může být odstraňované rozpouštědlo čištěno a znovu použito. Pro dostatečné vyčištění • · • ··

rozpouštědla od jakýchkoli kontaminujících látek může být použita jednoduchá nebo vícestupňová destilace.

V alternativním provedení umožňuje vynález výrobu vodné disperze z polymeru použitím jediné reakční nádoby. Vodná disperze 5 podle vynálezu nevyžaduje přítomnost emulgačních činidel a neobsahuje po oddestilování rozpouštědla více než přibližně 5 % hmotnostních organického rozpouštědla, vztaženo na mnotnost směsi. V důležitém provedení obsahuje vodná disperze od přibližně 0,2 do přiblkižně 2 % hmotnostních organického rozpouštědla.

io Vodná disperze podle vynálezu obsahuje aminovou sůl polymeru dispergovatelnou ve vodě stejně jako polymer, který není ve formě soli, ale v provedení vynálezu, ve kterém je ionizovatelnou skupinou karboxylová skupina, neobsahuje vodná disperze podle vynálezu méně než 30 % volných karboxylových skupin polymeru neutralizovaných nebo převedených na sůl. S klesajícím číslem kyselosti polymeru musí být neutralizováno vyšší procento karboxylových skupin polymeru. Jestliže jsou ionizovatelnými skupinami skupiny -COOH, pro udržení čísla kyselosti disperze nižšího než přibližně 15, by mělo být na sůl neutralizováno přibližně 100 % karboxylových skupin na polymeru. V důležitém provedení vynálezu je přibližně 100 % karboxylových skupin na polymeru neutralizováno na sůl a disperze podle vynálezu neobsahují více než (120 g/l) VOC, a ve velmi důležitém provedení vynálezu je v disperzi obsaženo přibližně 24 g/l disperze VOC. Vodní disperze podle vynálezu obsahující 25 přibližně 24 g/l VOC je stabilní v průběhu alespoň jednoho cyklu zmrazení/roztátí a až do přibližně čtyř cyklů zmrazení/roztátí. Počet cyklů zmrazení/roztátí je možno zvyšovat přídavkem malých množství rozpouštědel nebo glykolů, jak se typicky používá u latexových systémů.

Důležité provedení podle vynálezu je polymerní vehikulum, které může být sušeno na vzduchu při teplotách okolí za poskytnutí

potahovacího pojivá potahovacího prostředku. V tomto provedení vynálezu stejně jako v provedení vynálezu poskytujícím potahovací pojivo, které je při teplotách vyšších než teploty okolí termoset se zesíťujícím činidlem, poskytuje polymerní vehikulum obsahující vodní 5 disperzi podle vynálezu formulovaný potahovací prostředek s obsahem látek VOC nižším než 120 g/l formulovaného potahovacího prostředku obsahuie Dolvmerv disoeraovatelné ve vodě a ieiich soli s vvše * . * j w ' - - j - 4 ---- “ “ - - - * J - uvedenými hodnotami molekulových hmotností a nejen odstraňuje potřebu emulgátorů, ale je v podstatě prostý emulgátorů, povrchově io aktivních látek a koalescentních látek.

Vodní disperze s polymery s takto vysokou molekulovou --h m otn ost i p o skytu j i p o ta h o v a c i p oj i vo se zl e p še n ým i v I astn ostm i fi I m u, přičemž tyto vlastnosti jsou bez omezení zlepšená schopnost ukládání mokrého filmu, zlepšená tvorba filmu na průchod, rychlejší tvorba 15 suchých vláken, zlepšená odolnost filmů proti korozi na průchod, rychlejší, tvrdší filmy, větší odolnost filmů proti abrazi a zlepšení odolnosti filmů proti vlhkosti. Polymerní vehikulum podle vynálezu také poskytuje potahovací pojivá pro trvanlivé filmy pro vnější prostředí odolné proti ultrafialovému záření, které jsou odvozeny od vodných 20 potahovacích prostředků s nízkým obsahem VOC. Filmy poskytované předkládaným vynálezem mají zlepšené vlastnosti ve srovnání s vodnými termoplastickými emulzemi nebo systémy ředitelnými vodou nebo termoplastickými materiály s nízkou molekulovou hmotností nebo termosetových polymerů vyžadujících zesítění.

Následující příklady ilustrují způsoby provádění vynálezu a měly by být považovány za ilustrativní a neomezující rozsah vynálezu, který je definovaný v přiložených nárocích.

• · · · · ·

Příklady provedení vynálezu

Příklad 1

Alkydová disperze

Syntéza alkydového polymeru

1.

2.

605 g materiálu Pamolyn 200 (Hercules) bylo vloženo do baňky s kulovým dnem opatřeno náplňovou komorou, předlohou a dusíkovou atmosférou.

Baňka byla zahřívána na 130 °C a za míchání bylo přidáno 727 g trimethylolpropanu (TMP), 20 g kyseliny palmitové, 15 g kyseliny stearové, 99 g kyseliny benzoové (BA), 686 g kyseliny isoftalové (ÍPAc) εΓΊ3;45 g materiálu FASCAT'4ΊΌΌ'(Elf AtoChem).

3. Teplota byla trvale a postupně zvyšována na 220 °C a voda vzniklá při esterifikaci byla odstraňována.

4. Když dosáhlo číslo kyselosti 4,8, teplota byla snížena na 170 °C a uspořádání bylo přepnuto na přímou úplnou kondenzaci.

5. Do baňky bylo přidáno 176 g anhydridu kyseliny trimellitové (TMA) a teplota byla udržována na 170 °C.

6. Esterifikační voda byla odstraňována až do dosažení čísla kyselosti 25,6.

7. Teplota byla snížena na 140 °C a polymer byl převeden do baňky obsahující isopropanol (IPA).

Vlastnosti alkydového roztoku

Obsah pevných látek	(NVM)	70,2 %
Číslo kyselosti	(AV#)	25,6
Molekulová hmotnost	(Mn)	3197
Viskozita	(Pas)	7,212

Výroba alkydové disperze

1. 1700 g alkydového roztoku v isopropanolu (IPA) bylo vloženo do kulové baňky opatřené jednoduchým kondenzátorem a předlohou.

2. Baňka byla zahřívána na 50 °C za mírného míchání.

3. Po dosažení teploty bylo přímo do baňky přidáno 42 g triethylaminu (TEA) a směs byla míchána 15 min.

4. Potom bylo v průběhu 1/2 hod přidáno 2000 g vody. Po přidání io veškeré vody míchání pokračovalo další 1/2 hod.

5. Na baňku bylo napojeno vakuum, které bylo postupně zvyšováno až na maximálně 98,2 kPa. Teplota baňky byla udržována na 50 °C.

6. Vakuum bylo udržováno až do odstranění 565 g destilátu.

V žádném okamžiku v průběhu kroku zpracování ve vakuu nebyl pozorován přechodný přírůstek viskozity.

7. Po získání požadovaného množství destilátu bylo vakuum přerušeno a byl analyzován získaný produkt.

Vlastnosti alkydové disperze

Obsah pevných látek (NVM) 30,8 %

Viskozita (Pas) 0,355 ···· • · · • · · · • · · _Λ í·· -*25 • ·· •· • ·· • ··

Příklad 2

Akrylová disperze

Syntéza akrylového polymeru

1.

2.

3.

4.

Do kulové baňky opatřené jednoduchým kondenzátorem s návratem kondenzátu do reaktoru bylo vloženo 1400 g isopropanolu (IPA).

Baňka byla zahřívána na 83 °C a tato teplota byla udržována po celý průběh reakce.

Předem bylo smíseno 130 g hydroxyethylmethakrylátu, -606 g methylmethakrylátu, 610 g butylmethakrylátu, 54 g kyseliny methakrylové a 7 g t-butylperoktoátu a směs býla přidána v průběhu 3 hod do baňky.

Potom bylo přidáno 700 g IPA a míchání pokračovalo až do dosažení viskozity 7,000 Pas.

Vlastnosti akrylového roztoku

Obsah pevných látek	(NVM)	40,3 %
Číslo kyselosti	(AV#)	25,6
Molekulová hmotnost	(M_n)	3563
Viskozita	(Pas)	8,095

Příprava akrylové disperze ř·

1.

400 g akrylového roztoku v isopropanolu (IPA) bylo vloženo do dvoulitrové kulové baňky opatřené jednoduchým kondenzátorem a předlohou.

2.

Baňka byla zahřívána na 60 °C za mírného mícháni.

3. Po dosažení zvolené teploty bylo do baňky přímo přidáno 5,8 g triethylaminu (TEA) a směs byla míchána 15 min.

4. Potom bylo v průběhu 1/2 hod přidáno 380 g vody. Po přidání veškeré vody pokračovalo míchání ještě další 1/2 hod.

5. Baňka byla napojena na vakuum, které bylo postupně zvyšováno až na maximálně 98,2 kPa. Teplota baňky byla udržována na 50 °C.

6. Při trvajícím vakuu bylo odstraněno 300 g destilátu. V žádném okamžiku během kroku působení vakua nebyl pozorován io přechodný přírůstek viskozity.

__ 7------Po získáni požadovaného . množství destilátu bylo vakuum------------------odpojeno a byla provedena analýza získaného produktu.

Vlastnosti akrylové disperze

Obsah pevných látek (NVM) 33,2 %

Viskozita (Pas) 0,300

Příklad 3

Polyesterová disperze

Syntéza polyesterového polymeru

1. Do kulové baňky opatřené náplňovou kolonou, předlohou a atmosférou dusíku bylo vloženo 1055 g neopentylglykolu (NPG).

2. Baňka byla zahříván na 130 °C a za míchání bylo přidáno 650 g trimethylolpropanu (TMP), 1035 g kyseliny isoftalové (IPAc), 1035 g kyseliny adipové (AA) a 0,45 g materiálu FASCAT 4100 (Elf Atochem).

φφ φφφ·

3. Teplota byla trvale a postupně zvyšována na 220 °C a voda vznikající esterifikací byla odstraňována.

4. Při dosažení čísla kyselosti 4,7 byla teplota snížena na 170 °C a uspořádání bylo přepnuto na přímou celkovou kondenzaci.

5. Do baňky bylo přidáno 203 g anhydridu kyseliny trimellitové (TMA) a teplota byla udržována na 170 °C.

6. Esterifikační voda byla odstraňována až do dosažení čísla kyselosti 31,9.

7. Teplota byla snížena na 140 °C a polymer byl převeden do io baňky obsahující isopropanol (IPA).

Vlastnosti polyesterového roztoku

Obsah pevných látek	(NVM)	68,3 %
Číslo kyselosti	(A V#)	31.9
Molekulová hmotnost	(M_n)	2789
Viskozita	(Pas)	4,125
Výroba polvesterové disperze

1. 1800 g polyesterového roztoku v isopropanolu (IPA) bylo vloženo do pětilitrové kulové baňky opatřené jednoduchým kondenzátorem a předlohou.

2. Baňka byla zahřívána za mírného míchání na 50 °C.

3. Po dosažení uvedené teploty byla přímo do baňky přidána předsměs 150 g vody a 49 g roztoku hydroxidu amonného (19 %) a směs byla míchána 15 min.

4. Potom bylo přidáno 1750 g vody v průběhu 1/2 hod. Po přidání veškeré vody pokračovalo míchání ještě další 1/2 hod.

·· ···*

5. Na baňku bylo napojeno vakuum, které bylo pomalu zvyšováno až na maximální hodnotu 98,2 kPa. Teplota baňky byla udržována na 50 °C.

6. Působení vakua pokračovalo až do odstranění 635 g destilátu. V žádném okamžiku během působení vakua nedošlo k přechodnému zvýšení viskozity.

7. Po získání požadovaného množství destilátu bylo vakuum odpojeno a byla provedena analýza získaného produktu.

Vlastnosti polyesterové disperze

Obsah pevných látek (NVM) 40 %

Viskozita (Pas) 1,070

Příklad 4

Alkydová pryskyřice na bázi SSIPA

Syntéza adduktu SSIPA/NPG

1. Do kulové baňky opatřené kondenzátorem, probubláváním dusíkem, řízením teploty a mícháním bylo vloženo 461,1 g neopentylglykolu (NPG), 278,5 g sodné soli kyseliny 5sulfoisoftalové (SSIPA), 51,3 g vody a 0,66 g materiálu Fascat 4100.

2. Počáteční teplota byla nastavena na 100 °C, dokud obsah reaktoru nepřešel na pohyblivou zakalenou bílou kaši. Teplota byla potom nastavena a udržována při 190 °C až do vyčeření směsi a do dosažení čísla kyselosti měřeného titrací nižšího než 3.

Syntéza alkydového polymeru na bázi SSIPA

1. Do reaktoru bylo vloženo 206 g adduktu SSIPA/NPG, 325 g pentaerythritolu (PE), 368,2 g anhydridu kyseliny fialové (PA), 1,112 g materiálu Pamolyn 200 a 1,75 g materiálu Fascat 4100 a teplota byla nastavena na 130 °C.

2. Po jedné hodině byla teplota nastavena na 180 °C a brzy potom byly odstraněny první podíly esterifikační vody.

3. Teplota byla zvyšována v krocích 10 °C každé dvě hodiny až do dosažení 210 °C. Po 2 hod při 210 °C byl odstraněn částečný io kondenzátor a bylo použito celkové přímé kondenzace.

____________4. .___Esterifikační voda byla odstraňována až do dosažení čísla---------kyselosti 4,7 (podle měření titrací).

5. Teplota reaktoru byla snížena a čistá alkydová pryskyřice byla vlita do konví pro další použití.

Příprava alkydového roztoku SSIPA

1. Čistý alkyd byl zahříván v sušárně na 50 °C a potom bylo 750 g · naváženo do dvoulitrové kulové baňky opatřené kondenzátorem.

2. Teplota byla zvyšována na 60 °C v atmosféře dusíku a potom bylo přidáno 187,5 g isopropanolu. Směs byla zahřívána na °C a udržována za dobrého míchání 1 hodinu.

3. Roztok pryskyřice s obsahem 80 % pevných látek byl potom ochlazen a nalit do zásobníku.

Příprava alkydové disperze SSIPA

1. 450 g alkydové pryskyřice na bázi SSIPA v isopropanolu bylo zahříváno na 60 °C ve 2 I kulové baňce opatřené míchadlem, vstupem dusíku, kondenzátorem a termočlánkem.

·· ··*· * ·

2. Potom bylo do baňky konstantní rychlostí přidáváno 720 g vody v průběhu 20 min. Směs byla potom udržována na 60 °C 30 min.

3. Byl přidán jímací systém a na baňku bylo napojeno vakuum z vodní vývěvy. Po oddělení 108 g destilátu byl obsah baňky ochlazen a zfiltrován. V žádném okamžiku při působení vakua nebyl pozorován přechodný přírůstek viskozity.

Vlastnosti

Obsah pevných látek (NVM) 34,8 %

Velikost částic (Coulter ND-4) 193 nm a monodisperze io Přiklad 5

Disperze epoxidového esteru

Syntéza epoxidového esteru

1. 513 g materiálu Pamolyn 327B (Hercules) bylo vloženo do kulové baňky opatřené náplňovou kolonou, předlohou a atmosférou dusíku.

2. Baňka byla zahřívána na 130 °C a za míchání bylo přidáno 547 g materiálu Epon 828 (Ciba Geigy), 128 g bisfenolu A, 0,4 g trifenylfosfinu a 2 g zirkoniumoktoátu (12%).

3. Teplota byla trvale postupně zvyšována na 220 °C a byla

2o odstraňována esterifikační voda.

4. Při dosažení čísla kyselosti 2 byla teplota snížena na 140 °C a bylo přidáno 504 g materiálu Pamolyn 327B (Hercules) a 135 g materiálu SAA-101 (Areo).

5. Teplota byla trvale a postupně zvyšována na 220 °C a byla odstraňována esterifikační voda.

6. Při dosažení čísla kyselosti 4,2 byla teplota snížena na 140 °C a polymer byl převeden do baňky s obsahem isopropanolu. U získaného roztoku bylo zjištěno 89,8 % pevných látek (NVM) v isopropanolu.

7. 778 g získaného roztoku pryskyřice bylo vloženo do baňky;

teplota byla zvýšena na 80 °C a za míchání bylo přidáno 214 g dalšího isoprOpanolu.

8. Do baňky bylo přidáno 295 g styrenu, 107 g kyseliny akrylové a 5,0 g t-butylperoktoátu (předem smíšených), přičemž přidávání to bylo prováděno pomalu a kontinuálně po dobu 3 hod.------------------

9. Po přidání monomerů a katalyzátoru byla teplota udržována na 80 °C až do dosažení alespoň 98% konverze při reakci.

Vlastnosti epoxidového esteru

Obsah pevných látek	(NVM)	70,2 %
Číslo kyselosti	(AV#)	67
Molekulová hmotnost	(M_n)	3462
Viskozita	(Pas)	15,000

Příprava disperze epoxidového esteru

1. Do kulové baňky opatřené jednoduchým kondenzátorem a předlohou bylo vloženo 1700 g roztoku epoxidového esteru v isopropanolu.

2. Baňka byla za mírného míchání zahřívána na 45 °C.

3. Přímo do baňky byla přidána předsměs 200 g vody a 120 g amoniaku (19%) a směs byla míchána 15 min.

4. Ke směsi bylo pomalu přidáno 1600 g vody v průběhu 1/2 hod. Míchání pokračovalo další 1/2 hod.

5. Vakuum bylo pomalu zvyšováno až na maximum 98,2 kPa. Teplota byla udržována na přibližně 45 °C.

6. Vakuum pokračovalo až do odstranění 520 g destilátu. V žádném okamžiku v průběhu působení vakua nebyl pozorován přechodný vzrůst viskozity.

7. Po získání požadovaného množství destilátu bylo vakuum odpojeno a byla provedena analýza výsledného produktu.

Vlastnosti disperze epoxidového esteru _

Obsah pevných látek (NVM) 39,'2 %

Viskozita (Pas) 1,525

Příklad 6

Disperze alkydu modifikovaného styrenem

Syntéza alkydu modifikovaného styrenem

1. 997 g materiálu TOFA 4% (Hercules) bylo vloženo do kulové baňky opatřené náplňovou kolonou, předlohou a atmosférou dusíku.

2. Baňka byla zahřáta na 130 °C a za míchání bylo přidáno 168 g propylenglykolu, 277 g pentaerythritolu, 40 g anhydridu kyseliny trimellitové a 638 g anhydridu kyseliny ftalové.

3. Teplota reaktoru byla trvale a postupně zvyšována na 220 °C a esterifikační voda byla odstraňována.

4. Když dosáhlo číslo kyselosti 43,5, teplota byla snížena na 149 °C a polymer byl převeden do baňky obsahující 500 g rozpouštědla isopropanolu.

5. 734 g získaného roztoku pryskyřice bylo vloženo do baňky; teplota byla zvýšena na 80 °C a za míchání bylo přidáno 225 g dalšího isopropanolu.

6. Do baňky bylo pomalu a kontinuálně přidáno 210 g styrenu, 70 g kyseliny akrylové a 10 g t-butylperoktoátu (předem připravená směs) v průběhu 3 hod.

7. Po přidání monomerů a katalyzátoru byla teplota udržována na 80 °C až do dosažení alespoň 98% konverze reakce.

io Vlastnosti alkydu modifikovaného styrenem

Obsah pevných látek '	(NVM)----------------	70,1 % '
Číslo kyselosti	(AV#)		68,5
Molekulová hmotnost	(M_n)		4773
Viskozita	(Pas)		17,000

Příprava disperze alkydu modifikovaného styrenem

1. 840 g roztoku alkydu modifikovaného styrenem v isopropanolu bylo přidáno do kulové baňky opatřené jednoduchým kondenzátorem a předlohou.

2. Baňka byla zahřívána za mírného míchání na 45 °C.

3. Přímo do baňky byla přidána předsměs 160 g vody a 50 g amoniaku (19%) a směs byla míchána 15 min.

4. V průběhu 1/2 hod bylo pomalu přidáno 725 g vody. Míchání pokračovalo další 1/2 hod.

5. Bylo připojeno vakuum, které bylo pomalu zvyšováno až na maximálně 101,6 kPa. Teplota byla udržována na přibližně 45 °C.

*φ ·*·· *·· φ ·· • · !

• · ·· • · * * ·· - ·· ·· •9 •· •· •· »♦ ··

Φ

Φ ···

6. Vakuum bylo napojeno, dokud nebylo odstraněno 275 g destilátu. V žádném okamžiku při kroku působení vakua nebyl pozorován přechodný vzrůst viskozity.

7. Po odstranění požadovaného množství destilátu bylo vakuum odpojeno a výsledný produkt byl analyzován.

Vlastnosti disperze alkydu modifikovaného styrenem

Obsah pevných látek (NVM) 39,7 %

Viskozita _ -------------------------------------(Pas)--------— ----------— 1,888

Příklad 7 io Disperze alkydu modifikovaného akrylem

Syntéza alkydu modifikovaného akrylem

1. Do kulové baňky opatřené náplňovou kolonou, předlohou a atmosféreou dusíku bylo vloženo 1200 g mastných kyselin dehydratovaného ricinového oleje (DCO) (Hercules).

2. Baňka byla zahřívána a 130 °C a za míchání bylo přidáno 538 g trimethyolpropanu a 32 g kyseliny isoftalové.

3. Teplota byla trvale a postupně zvyšována na 220 °C a esterifikační voda byla odstraňována.

4. Když číslo kyselosti dosáhlo 4,1, teplota byla snížena na 180 °C a bylo přidáno 346 g anhydridu kyseliny trimellitové (TMA). Když dosáhlo číslo kyselosti 51,4, teplota byla snížena na teplotu okolí.

5. Alikvot 697 g získaného polymeru byl smísen se 400 g isopropanolu při 80 °C. K tomuto roztoku bylo přidáno 474 g methylmethakrylátu, 54 g kyseliny akrylové, 148 g

··«· ** ·· • 4 · · * > · · ·· • · · · · « • · · · · · -·85 - ·· *· •· •· •· •· ·· butylmethakrylátu a 10 g t-butylperoktoátu (předem smíseno) pomalu a trvale v průběhu 3 hod.

6. Po přidání monomerů a katalyzátoru byla teplota udržována na °C, dokud nebylo dosaženo při reakci konverze alespoň

98 %.

Vlastnosti alkydové pryskyřice modifikované akrylem

Obsah pevných látek	(NVM)	70 %
Číslo kyselosti	--------(AV#)		46,1
Molekulová hmotnost	(M_n)		2372
Viskozita	(Pas)		17,000

Příprava disperze alkydu modifikovaného akrylem io 1. Do kulové baňky opatřené jednoduchým kondenzátorem a předlohou bylo vloženo 1000 g alkydu modifikovaného akrylem v isopropanolu.

2. Baňka byla zahřívána na45 °C za mírného míchání.

3. Přímo do baňky byla přidána předsměs 100 g vody a 50 g amoniaku (19%) a směs byla míchána 15 min.

4. Do baňky bylo pomalu přidáno 950 g vody v průběhu 1/2 hod. Míchání pokračovalo ještě další 1/2 hod.

5. Bylo připojeno vakuum, které bylo pomalu zvyšováno až na maximálně 101,6 kPa. Teplota byla udržována na 45 °C.

2o 6. Vakuum bylo připojeno, dokud nebylo odstraněno 275 g destilátu. V žádném okamžiku při kroku působení vakua nedošlo ke přechodnému vzrůstu viskozity.

7. Po získání požadovaného množství destilátu bylo vakuum přerušeno a získaný produkt byl analyzován.

Vlastnosti disperze alkydu modifikovaného akrylem

Obsah pevných látek (NVM) 39,7 %

Viskozita (Pas) 1,029

Pokud vezme odborník v úvahu předcházející podrobný popis 5 vynálezu, je možno očekávat celou řadu dalších modifikací a variací praktického provedení vynálezu. Tyto modifikace a variace mají být tedy rovněž zahrnuty do rámce následujících nároků.

Claims

1. Způsob výroby vodné disperze, vyznačující se

5 t í m , ž e zahrnuje následující kroky:

vytvoří se polymer obsahující dostatečné množství ionizovatelných skupin pro poskytnutí polymeru s číslem kyselosti alespoň přibližně 4, přičemž polymer je zvolen ze skupiny kondenzačních polymerů, adičního polymeru a io hybridních polymerů kondenzačních a adičních polymerů v

...... ....... organickém hydrofilnim rozpouštědle, za vytvoření roztoku polymeru v organickém rozpouštědle, přičemž polymer je rozpustný v hydrofilnim rozpouštědle a organické hydrofilní rozpouštědlo má rozpustnost ve vodě alespoň přibližně 5 % 15 hmotnostních;

ionizovatelné skupiny polymeru se neutralizují smícháním polymeru s množstvím neutralizačního činidla účinným pro vytvoření soli neutralizovaného polymeru, za vytvoření roztoku soli neutralizovaného polymeru;

2o roztok soli neutralizovaného polymeru se smíchá s vodou za vytvoření směsi voda/organické rozpouštědlo/neutralizovaný polymer; a organické rozpouštědlo se ze směsi odstraní při teplotě a tlaku, kdy střední velikost částic polymeru není větší než přibližně 25 400 nm a disperze obsahuje méně než přibližně 5 % hmotnostních organického rozpouštědla, alespoň přibližně 30 % hmotnostních pevných látek a má viskozitu méně než přibližně 2 Pas při teplotě přibližně 25 °C.

2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, ž e polymer má rozpustnost v organickém hydrofilním rozpouštědle alespoň přibližně 50 % hmotnostních.

5 3. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, ž e polymerem je kondenzační polymer zvolený ze skupiny polyesteru a alkydu, kde kondenzační polymer má číselnou průměrnou molekulovou hmotnost od přibližně 2000 do přibližně 10 000.

4_____Způsob podle nároku 1,----------v y z n a č u j í c í - s e t i m , — ž e adičním polymerem je akrylový polymer, který má číselnou průměrnou molekulovou hmotnost alespoň přibližně 3000.

5. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, ž e hybridní polymer je zvolený ze skupiny alkydlového polymeru modifikovaného styrenem, alkydového polymeru modifikovaného epoxidem, alkydového polymeru 20 modifikovaného akrylem a alkydového polymeru modifikovaného vinyltoluenem, přičemž hybridní polymer má číselnou průměrnou molekulovou hmotnost alespoň přibližně 2000.

25 6. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, ž e hybridní polymer je polyesterový polymer modifikovaný epoxidem s číselnou průměrnou molekulovou hmotností alespoň přibližně 2000.

······ ·· ·· ·· · • · · · · · · · · · · ··· · ♦ · · · · ·

- 39*-··· *'** ·· *··* ···

7. Způsob podle některého z nároků 1, 2, 3, 4, 5 nebo 6, vyznačující se tím, že neutralizační činidlo je zvoleno ze skupiny amoniak, triethanolamin, 2-amino-2-methyl-1-propanol, dimethylethanolamin, kovové oxidy a jejich směsi.

8. Způsob podle nároku 3, vyznačující se tím, ž e voda se přidává v dostatečném množství pro poskytnutí počátečního poměru organického rozpouštědla k vodě od přibližně 0,15 do přibližně 0,45.

Ίο

.. _____9. . Způsob podle nároku 4,_________vyznačující s e t í m , ž e voda se přidává v účinném množství pro poskytnutí počátečního poměru organického rozpouštědla k vodě, od přibližně 0,1 do přibližně 0,45.

10. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, ž e organické hydrofilní rozpouštědlo se odstraňuje při teplotě nepřevyšující přibližně 65 °C.

20 11. Způsob podle nároku 2, vyznačující se tím, ž e organické hydrofilní rozpouštědlo se odstraňuje při teplotě nepřevyšující přibližně 65 °C.

12. Způsob podle nároku 3, vyznačující se tím,

25 že organické hydrofilní rozpouštědlo se odstraňuje při teplotě nepřevyšující přibližně 65 °C.

• · • ·

- 40·Jí '·

13.

Způsob podle nároku 7, vyznačuj ž e organické hydrofilní rozpouštědlo teplotě nepřevyšující přibližně 65 °C.

se se tím, odstraňuje při

14.

Způsob podle některého z nároků 1 vyznačující se tím, že ionizovatelné skupiny se volí ze skupiny -COOH, -SO3H, -PO4H2 a jejich směsí.

3 nebo 4,

15.

Způsob podle některého z nároků 1, 2, 3 nebo 4, vyznačující se tím, že ionizovatelná skupina je skupina -COOH, a od přibližně 30 do přibližně 100 % skupin -COOH je neutralizováno, a voda se přidává k roztoku soli neutralizovaného polymeru.

16.

Způsob podle některého z nároků 10, 11 nebo 12, vyznačující se tím, že ionizovatelná skupina je skupina -COOH, a od přibližně 30 do přibližně 100 % skupin -COOH je neutralizováno a voda se přidává k roztoku soli neutralizovaného polymeru.

17.

Vodná polymerní disperze následující kroky: vyrobená způsobem zahrnujícím alkydový polymer s dostatečným pro poskytnutí polyesteru nebo vytvoří se polyester nebo množstvím skupin -COOH alkydu s číslem kyselosti alespoň přibližně 10, vytvoří se roztok polyesteru nebo alkydu v organickém hydrofilním rozpouštědle přičemž polymer alespoň přibližně rozpouštědlo má hmotnostních;

má rozpustnost v hydrofilním rozpouštědle

50 % hmotnostních, a organické hydrofilní rozpustnost ve vodě alespoň přibližně 5 % • » · · ♦ ♦ · · *. · · • · · ·*·· ··· _ 4»f’_*··* ’··’ *··’ ’··’ ··· neutralizuje se alespoň přibližně 30 % skupin -COOH polymeru množstvím neutralizačního činidla účinným pro vytvoření roztoku soli neutralizovaného polymeru;

roztok soli neutralizovaného polymeru se smísí s vodou za

5 vytvoření směsi voda/organické rozpouštědlo/neutralizovaný polymer; a organické rozpouštědlo se stripuje ze směsi voda/organické rozpouštědlo/neutralizovaný polymer při teplotě nepřevyšující přibližně 65 °C za vytvoření disperze soli neutralizovaného to polymeru ve vodě,--------------------přičemž disperze má méně než přibližně 5 % hmotnostních organického rozpouštědla, alespoň přibližně 30 % hmotnostních pevných látek a viskozitu méně než přibližně 1 Pas při teplotě přibližně 25 °C.

¹⁵

18. Vodná disperze polymeru podle nároku 17, vyznačující se tím, že polyester má číselnou průměrnou molekulovou hmotnost od přibližně 2000 do přibližně 10 000; a alkyd má číselnou průměrnou molekulovou

20 hmotnost od přibližně 2000 do přibližně 10 000.

19. Vodná disperze polymeru podle nároků 17 nebo 18, vyznačující se tím, že neutralizační činidlo je zvoleno ze skupiny amoniak, triethanolamin, 2-amino-2-methyl-

25 -1-propanol a dimethylethanolamin.

20. Vodná disperze polymeru podle nároku 17, vyznačující se tím, že voda se přidává k roztoku neutralizovaného polymeru v množství účinném pro poskytnutí počátečního poměru organického rozpouštědla k vodě od přibližně 0,15 do přibližně 0,45.

21. Vodná disperze polymeru podle nároku 17,

5 vyznačující se tím, že organické rozpouštědlo se odstraňuje bez inverze.

22. Vodná disperze polymeru podle nároku 21, vyznačující se tím, že způsob je účinný pro io poskytnutí disperze polymeru se střední velikostí částic

.... . nepřevyšující přibližně 400 nm________________________

23. Vodná disperze polymeru vytvořená způsobem zahrnujícím následující kroky:

15 vytvoří, se polyesterový nebo alkydový polymer s dostatečným množstvím skupin -COOH pro poskytnutí polyesteru nebo alkydu s číslem kyselosti alespoň přibližně 10, vytvoří se roztok polyesteru nebo alkydu v organickém hydrofilním rozpouštědle s teplotou varu nepřevyšující přibližně 150 °C, přičemž polymer

20 má rozpustnost v organickém hydrofilním rozpouštědle alespoň přibližně 50 % hmotnostních a organické hydrofilní rozpouštědlo má rozpustnost ve vodě alespoň přibližně 5 % hmotnostních;

neutralizuje se alespoň přibližně 30 % karboxylových skupin

25 polymeru množstvím neutralizačního činidla účinným pro vytvoření roztoku soli neutralizovaného polymeru;

smísí se roztok soli neutralizovaného polymeru s vodou za vytvoření směsi voda/organické rozpouštědlo/neutralizovaný polymer; a ze směsi voda/organické rozpouštědlo/směs neutralizovaného polymeru se stripuje organické rozpouštědlo, aniž by proběhla inverze, za vytvoření disperze soli neutralizovaného polymeru ve vodě,

5 přičemž disperze obsahuje méně než přibližně 5 % hmotnostních organického rozpouštědla, má střední velikost částic nepřevyšující přibližně 400 nm, obsahuje alespoň přibližně 30 % hmotnostních pevných látek a má viskozitu menší než přibližně 1,0 Pas při teplotě přibližně 25 °C.

io ......- --------- ----------------------

24. Vodná disperze polymeru podle nároku 23, vyznačující se tím, že polyester má číselnou průměrnou molekulovou hmotnost od přibližně 2000 do přibližně 10 000; a alkyd má číselnou průměrnou molekulovou

15 hmotnost od přibližně 2000 do přibližně 10 000.

25. Vodná disperze polymeru podle nároku 23 nebo 24, vyznačující se tím, že neutralizační činidlo je zvoleno ze skupiny amoniak, triethanolamin, 2-amino-2-methyl-

20 -1-propanol a dimethylethanolamin.

26. Vodná disperze polymeru podle nároku 23, vyznačující se tím, že voda se přidává k roztoku neutralizovaného polymeru v množství účinném pro

25 poskytnutí počátečního poměru rozpouštědla k vodě od přibližně 0,15 do přibližně 0,45.

27. Vodná disperze polymeru podle nároku 23, vyznačující se tím, že organické

30 rozpouštědlo se odstraňuje ze směsi voda/organické

-44’*-*·· *··**··* ’.....

rozpouštědlo/neutralizovaný polymer při teplotě nepřevyšující přibližně 65 °C.

28. Vodná disperze polymeru vytvořená způsobem zahrnujícím

5 následující kroky:

vyvoří se akrylový polymer s dostatečným množstvím karboxylových skupin pro poskytnutí akrylu s číslem kyselosti alespoň přibližně 10, vytvoří se roztok akrylu v organickém hydrofilním rozpouštědle, kde polymer má rozpustnost v tomto io organickém hydrofiíním rozpouštědle alespoň přibližně 50 % hmotnostních, a organické hydrofilní rozpouštědlo má rozpustnost ve vodě alespoň přibližně 5 % hmotnostních;

neutralizuje se alespoň přibližně 30 % skupin -COOH polymeru množstvím neutralizačního činidla účinným pro vytvoření 15 roztoku soli neutralizovaného polymeru;

roztok soli neutralizovaného polymeru se smísí s vodou za vytvoření směsi voda/organické rozpouštědlo/neutralizovaný polymer; a organické rozpouštědlo se stripuje ze směsi voda/organické 2o rozpouštědlo/směs neutralizovaného polymeru při teplotě nepřevyšující přibližně 65 °C za vytvoření disperze soli neutralizovaného polymeru ve vodě, přičemž disperze obsahuje méně než přibližně 5 % hmotnostních organického rozpouštědla, alespoň přibližně 25 30 % hmotnostních pevných látek a má viskozitu méně než přibližně 1,0 Pas při teplotě přibližně 25 °C.

29. Vodná disperze polymeru podle nároku 28, vyznačující se tím, že akryl má číselnou

30 průměrnou molekulovou hmotnost alespoň přibližně 3000.

30. Vodná disperze polymeru podle nároku 28 nebo 29, vyznačující se tím, že neutralizační činidlo je zvoleno ze skupiny amoniak, triethanolamin, 2-amino-2-methyl-

5 -1-propanol a dimethylethanolamin.

31. Vodná disperze polymeru podle nároku 28, vyznačující se tím, že voda se přidává k roztoku neutralizovaného polymeru v množství účinném pro io poskytnutí počátečního poměru rozpouštědla k vodě od přibližně 0,1 do přibližně 0,45.

32. Vodná disperze polymeru podle nároku 27, vyznačující se tím , ž e organické

15 rozpouštědlo se odstraňuje bez inverze.

33. Vodná disperze polymeru podle nároku 30, vyznačující se tím, že způsob je účinný pro poskytnutí disperze polymeru se střední velikostí částic

20 nepřevyšující přibližně 400 nm.

34. Vodná disperze polymeru, vyznačující se tím, ž e obsahuje:

sůl neutralizovaného polymeru ve vodě, kde polymerem je

25 polyester nebo alkyd a disperze obsahuje méně než přibližně

5 % hmotnostních organického rozpouštědla, alespoň přibližně 30 % hmotnostních pevných látek, má viskozitu méně než přibližně 1,0 Pas při teplotě přibližně 25 °C a střední velikost částic nepřevyšující přibližně 400 nm.

35. Vodná disperze polymeru podle nároku 34, vyznačující se tím, že roztok polyesteru a alkydu se vytváří v organickém hydrofilním rozpouštědle,

5 polymer má rozpustnost v organickém hydrofilním rozpouštědle alespoň přibližně 50 % hmotnostních a organické hydrofilní rozpouštědlo má rozpustnost ve vodě aiespoň přibližně 5 % hmotnostních, a rozpouštědlo má teplotu varu nepřevyšující ·' přibližně 150 °C.

36. Vodná disperze polymeru podle nároku 34 nebo 35, vyznačující se tím, že polyester má číselnou průměrnou molekulovou hmotnost od přibližně 2000 do přibližně 10 000 a alkyd má číselnou průměrnou molekulovou

15 hmotnost od přibližně 2000 do přibližně 10 000 a číslo kyselosti je alespoň přibližně 10, jestliže ionizovatelnou skupinou je skupina -COOH.

37. Vodná disperze polymeru podle nároku 34 nebo 35, 2o vyznačující se tím, že polyester má číslo kyselosti alespoň přibližně 4, jestliže ionizovatelná skupina zahrnuje skupinu -SO3H.

38. Vodná disperze polymeru podle nároku 34,

25 vyznačující se tím, že polymery v organickém hydrofilním rozpouštědle jsou neutralizovány neutralizačním činidlem zvoleným ze skupiny amoniak, triethanolamin, 2-amino-2-methyl-1-propanol a dimethyl-ethanolamin.

• 4 ·4·Φ 44 44 44 · • · · 4 4 4 « φ φ4 4

44 4 4 4 44 44 4

4 4 444 44 444 4 4 _ 4*7*-*··* *·· *··* ·· ···

39. Vodná disperze polymeru podle nároku 34, vyznačující se tím, že voda se přidává k roztoku neutralizovaného polymeru v množství účinném pro poskytnutí počátečního poměru rozpouštědla k vodě od

5 přibližně 0,15 do přibližně 0,45.

40. Vodná disperze polymeru podle nároku 34, vyznačující se tím, že organické rozpouštědlo se odstraňuje bez inverze.

¹⁰

41.....Vodná disperze polymeru, v y z n a č u j í c í s e tím , ž e obsahuje:

sůl neutralizovaného polymeru ve vodě, kde polymerem je akrylový polymer a disperze obsahuje méně než přibližně 5 % 15 hmotnostních organického rozpouštědla, alespoň přibližně

30 % hmotnostních pevných látek, má viskozitu méně než přibližně 1,0 Pas při teplotě přibližně 25 °C a střední velikost částic nepřevyšující přibližně 400 nm.

20 42. Vodná disperze polymeru podle nároku 41, vyznačující se tím, že roztok akrylového polymeru se vytváří v organickém hydrofilním rozpouštědle, polymer má rozpustnost v organickém hydrofilním rozpouštědle alespoň přibližně 50 % hmotnostních a organické hydrofilní

25 rozpouštědlo má rozpustnost ve vodě alespoň přibližně 5 % hmotnostních, a rozpouštědlo má teplotu varu nepřevyšující přibližně 150 °C.

43. Vodná disperze polymeru podle nároku 41 nebo 42, 30 vyznačující se tím, že akrylový polymer má «· «··· číselnou průměrnou molekulovou hmotnost alespoň přibližně

3000 a číslo kyselosti alespoň přibližně 10.

44. Vodná disperze polymeru podle nároku 43,

5 vyznačující se tím, že polymery v organickém hydrofilním rozpouštědle jsou neutralizovány neutralizačním činidlem zvoleným ze skupiny amoniak, triethanolamin, 2-amino-2-methyl-1-propanol a dimethyl-ethanolamin.

45. Vodná disperze polymeru podle nároku 41, vyznačující se tím, že voda se přidává k roztoku neutralizovaného polymeru v množství účinném pro poskytnutí počátečního poměru rozpouštědla k vodě od

15 přibližně 0,1 do přibližně 0,45.

46. Vodná disperze polymeru podle nároku 45, vyznačující se tím, že organické rozpouštědlo se odstraňuje bez inverze.

47. Způsob výroby vodné disperze polymeru, vyznačující se tím, že zahrnuje následující kroky:

polymer obsahující neutralizované ionizovatelné skupiny se mísí s hydrofilním organickým rozpouštědlem za vytvoření 25 směsi neutralizovaný polymer/organické rozpouštědlo, kde hydrofilní organické rozpouštědlo má rozpustnost ve vodě alespoň 5 % hmotnostních, neutralizovaný polymer je rozpustný v hydrofilním organickém rozpouštědle, a jestliže by nebyl neutralizovaný, měl by číslo kyselosti měřené titračně alespoň přibližně 4, ionizovatelné skupiny jsou zvoleny ze skupiny -COOH, -SO3H, -PO4H2, a jejich směsí;

směs neutralizovaný polymer/organické rozpouštědlo se mísí s vodou za vytvoření směsi vodné organické rozpouštědlo/

5 neutralizovaný polymer; a organické rozpouštědlo se odstraní ze směsi vodné organické rozpouštědlo/neutralizovaný polymer při teplotě a tlaku, kdy střední velikost částic polymeru není větší než přibližně 400 nm a disperze obsahuje méně než přibližně 5 % hmotnostních — 10----------------------organického rozpouštědla,---------alespoň---------přibližně---------30 %— hmotnostních pevných látek a má viskozitu méně než přibližně 2 Pas při teplotě přibližně 25 °C.

48. Způsob podle nároku 47, vyzná č u j í c í s e tím, 15 ž e organické rozpouštědlo se odstraňuje Při teplotě nepřevyšující 65 °C. 49. Způsob podle nároku 47, vyzná č u j í c í s e tím,

ž e organické rozpouštědlo se odstraňuje bez inverze.

50. Způsob podle některého z nároků 47, 48 nebo 49, vyznačující se tím, že neutralizovaný polymer má rozpustnost v organickém hydrofilním rozpouštědle alespoň přibližně 50 % hmotnostních.

51. Způsob podle některého z nároků 47,

48 nebo 49, vyznačující se tím, že neutralizovaný polymer má od přibližně 30 do přibližně 100 % svých íonizovatelných skupin neutralizovaných, jestliže je φφ φφφφ ionizovatelnou skupinou -COOH, a alespoň 10 % svých ionizovatelných skupin neutralizovaných, jestliže ionizovatelné skupiny zahrnují -SO3H.

φφ φφ ·Φ φ • · · · · φ·· φ φ φφ · ·· • φ φ · · · φ« • φ · · * ·· φ φ φφ φφ φφφ

5 52. Způsob podle některého z nároků 48 nebo 49, vyznačující se tím, že neutralizovaná ionizovatelná skupina je zvolená ze skupiny -SO₃Na, -SO₃K nebo jejich směsí.

10 53. Způsob podle nároku 50, vyznačující se tím, že neutralizovaný polymer je kondenzační polymer zahrnující zbytek bikyseliny zvolené ze skupiny sodné soli kyseliny 5-sulfoisoftalové, draselné soli kyseliny 5sulfoisoftalové a jejich směsí.

54. Způsob výroby vodné disperze polymeru, vyznačující se tím, že zahrnuje následující kroky:

vytvoří se polyester nebo alkydový polymer s dostatečným množstvím skupin -COOH pro poskytnutí polyesteru nebo 20 alkydu s číslem kyselosti alespoň přibližně 10, vytvoří se roztok polymeru v hydrofilním rozpouštědle, kde polymer má rozpustnost v hydrofilním rozpouštědle alespoň přibližně 50 % hmotnostních, a organické hydrofilní rozpouštědlo má rozpustnost ve vodě alespoň přibližně 5 % hmotnostních;

25 neutralizuje se alespoň přibližně 30 % skupin -COOH polymeru množstvím neutralizačního činidla účinným pro vytvoření roztoku soli neutralizovaného polymeru;

roztok soli neutralizovaného polymeru se smísí s vodou za vytvoření směsi voda/organické rozpouštědlo/neutralizovaný 30 polymer; a organické rozpouštědlo se stripuje ze směsi voda/organické rozpouštědlo/neutralizovaný polymer při teplotě nepřevyšující přibližně 65 °C za vytvoření disperze soli neutralizovaného polymeru ve vodě,

5 přičemž disperze obsahuje méně než přibližně 2 % hmotnostní orgnického rozpouštědla, alespoň přibližně 30 % hmotnostních pevných látek, a má viskozitu méně než přibližně 1,0 Pas při teplotě přibližně 25 °C.

io 55 Způsob podle nároku 54, vyznačující se tím, ž e polyester má číselnou průměrnou molekulovou hmotnost od přibližně 2000 do přibližně 10 000; a alkyd má číselnou . průměrnou molekulovou hmotnost od přibližně 2000 do přibližně 10 000.

56. Způsob podle nároků 54 nebo 55, vyznačující se tím, že neutralizační činidlo je zvoleno ze skupiny amoniak, triethanolamin, 2-amino-2-methyl-1-propanol a dimethylethanolamin.

57. Způsob podle nároku 54, vyznačující se tím, ž e voda se přidává k roztoku neutralizovaného polymeru v množství účinném pro poskytnutí počátečního poměru organického rozpouštědla k vodě od přibližně 0,15 do přibližně

25 0,45.

58. Způsob podle nároku 54, vyznačující se tím ž e organické rozpouštědlo se odstraňuje bez inverze.

-------<1--------------fi

59. Způsob podle nároku 54, vyznačující se tím, ž e způsob je účinný pro poskytnutí disperze polymeru se střední velikostí částic nepřevyšující přibližně 400 nm.