DK143284B - Polymerlatex til brug ved fremstilling af gulvbonemidler samt fremgangsmaade til fremstilling af latexen - Google Patents

Description

U328A

o

Den foreliggende opfindelse angår en polymer-latex til brug ved fremstilling af gulvbonemidler, hvilke midler giver høj glans og er modstandsdygtige over for vand.

5 Der kendes mange typer gulvbonemidler, som kan påføres gulve til, efter tørring, at tilvejebringe et beskyttende overtræk på gulvet. Emuisionsbonemidler indeholder sædvanligvis som hovedbestanddel« en vand-uopløselig emulsionspolymer eller -latex for at bibringe 10 overtrækket overfladehårdhed og -styrke, højglans samt holdbarhed, samt en blanding af en voks og en alkaliopløselig harpiks til tilvejebringelse af en filmdannende matrix til emulsionspolymeren. Resten af bonemidlet omfatter sædvanligvis emulgeringsmidler, dispergeringsmid-15 ler, plastificeringsmidler, vand og andre additiver til særlige formål.

Den vanduopløselige emulsionspolymer, der normalt udgør størstedelen af bonemidlet, kan enten være en enkelt polymerlatex eller en blanding af polymer-20 latexer valgt på grund af særlige individuelle karakteristika.

Den ønskede latex bør have så lille en partikelstørrelse som muligt til tilvejebringelse af gode glanskarakteristika, bør have god modstandsdygtighed over 25 for vand samt bør være en god filmdanner med en minimal mængde udvendig plastificering. Den enkelte polymerlatex har den fordel, at den har bedre glans end de fleste blandinger, sandsynligvis på grund af den enkelte polymers snævrere partikelstørrelsesfordeling samt på grund af 30 at, når to eller flere latexer blandes, kan en ubetydelig uforenelighed mellem de to latexer fremkalde en let uklarhed i blandingen.

Den enkelte polymerlatex kræver generelt en større plastificeringsgrad end en blanding af to latexer.

3 5 Plastificering er nødvendig for, at det fremkomne bone-middel kan danne en kontinuert film ved stuetemperatur eller derunder.

143284

O

2

Der er nu, ifølge opfindelsen, tilvejebragt en polymerlatex til brug ved fremstilling af gulvbone-midler, hvilken latex indeholder en tværbundet polymer, fremstillet ved emulsionspolymerisation af 70-85 vægt-% 5 styren, 5-15 vægt-% 2-ethylhexylacrylat, 3-10 vægt-% a-crylsyre eller methacrylsyre og 1,0-5,0 vægt-% af i det mindste én monomer valgt blandt itaconsyre, dibutyl-itaconat, acrylamid, dibutylfumarat, diacetoneacryl-amid, hydroxymethylacrylamid og hydroxymethyldiacetone-10 acrylamid, og et plastificeringsmiddel, hvilken latex er ejendommelig ved, at der som plastificeringsmiddel anvendes 2-10 vægt-% henført til den totale mængde monomer af en 30-70%'s chloreret paraffinvoks, og at nævnte plastificeringsmiddel ved hjælp af 0,01-0,065% af et 15 polyvinylpyrrolidon-beskyttelseskolloid med en molekylvægt på mellem 10.000 og 160.000 er indkapslet i polymerpartiklerne .

Latexen anvendes til fremstilling af et gulvbonemiddel, hvilket middel har bedre højglansegenska-20 ber end de hidtil kendte bonemidler.

Desuden er nu ifølge opfindelsen tilvejebragt en fremgangsmåde til fremstilling af den nævnte polymerlatex ved polymerisering i vandig sur emulsion ved en temperatur på 40-80°C i nærværelse af en redox-ka-25 talysator af en monomerblanding bestående af 70-85 vægt-% styren, 5-15 vægt-% 2-ethylhexylacrylat, 3-10 vægt-% acrylsyre eller methacrylsyre og 1,0-5,0 vægt-% af i det mindste én monomer valgt blandt itaconsyre, dibutylitaconat, dibutylfumarat, acrylamid, diacetone-30 acrylamid, hydroxymethylacrylamid og hydroxvmethyldi- acetoneacrylamid, hvilken fremgangsmåde er ejendommelig ved, at monomerblandingen polymeriseres i nærværelse af 2-10 vægt-% af en 50-70%'s chloreret paraffinvoks og 0,01--0,065 vægt-% af et polyvinylpyrrolidon-beskyttelseskol-35 loid med en molekylvægt på mellem 10.000 og 160.000 under indkapsling af voksen i polymerpartiklerne.

O

3 1432 84

Den foretrukne blanding er 78% styren, 11,5% 2-ethylhexylacrylat, 5% acrylsyre og 2% dibutylfumarat.

Den fremkomne polymeremulsion er særlig egnet til anvendelse i et bonemiddel med forbedret glans, 5 når den anvendes i forbindelse med en alkaliopløselig harpiks, en egnet voks og overfladeaktive midler.

Den her omhandlede monomerblanding indeholder også chloreret paraffinvoks. Egnede vokser er normalt flydende paraffiner indeholdende 30-70% chlor, •j^q Vokserne kan have en viskositet, målt ved 25°C på et Brook-field-viskosimeter, på mellem 7 og 150 poise. Disse vokser er anvendelige i mængder på mellem 2 og 10%, baseret på den totale monomer.

For at sikre, at de chlorerede paraffinvokser 15 forbliver indkapslet i polymerpartiklerne og tilvejebringelse af stabilitet hos latexen over for fryse--optøningsperioden, anvendes et beskyttelseskolloid. Beskyttelseskolloidet er polyvinylpyrrolidon med en molekylvægt på mellem 10.000 og 160.000. Polyvinylpyrrcli-20 donen anvendes i mængder på mellem 0,01 og 0,065% henført til den totale monomermængde. Anvendelse af mindre end 0,01 del polyvinylpyrrolidon forøger ikke emulsionens stabilitet, medens over 0,065 del resulterer i dannelse af en fast masse. Når der anvendes 0,125 de-25 le af dette materiale, størkner hele reaktionsmassen.

Om ønsket kan der opnås yderligere tværbinding ved til monomerblandingen at sætte 2-4 vægt-% tværbindingsmonomer som f. eks. hydroxymethylacrylamid eller hydroxy-methyldiacetoneacrylamid.

2Q Organiske overfladeaktive midler eller for bindelser anvendes også ved fremstillingen af de her omhandlede latexer, og den anvendte mængde kan variere fra ca. 2 til 4% baseret på den totale monomermængde.

Disse overfladeaktive midler muliggør dannelsen af en 25 kolloidopløsning til polymerisationen. Der kan anvendes 4

O

1 £3284 forskellige overfladeaktive midler, såsom alkylarylsul-fonater, organophosphatestere, sulfaterede e&tere af fedtsyrer, natriumdodecyldiphenyletherdisulfonater, dial-kylestere af ravsyre og andre opløselige anioniske over-5 fladeaktive midler. Der kan også anvendes ikke-ioniske overfladeaktive midler, såsom alkylphenylpolyethoxyetha-noler, organosiliconer eller fluorcarbon-overfladeaktive midler. Særlig anvendelig er en blanding af det anioniske overfladeaktive middel natriumaurylsulfat og det ikke-io-^Q niske overfladeaktive middel nonylphenylpolyethylenglycol-ether.

Den anvendte polymerisationskatalysator eller -initiator til fremstilling af den hidtil ukendte latex ifølge den foreliggende opfindelse er fortrinsvis en lav--temperatur redox-katalysator, som f. eks. en blanding

ID

af natriumformaldehydsulfoxylat, tert-butylhydrogen-peroxid, samt et ferrosalt, såsom ferroammoniumsulfat.

Den anvendte katalysatormængde er normalt 0,1-2,0% baseret på den totale monomermængde.

2q Polymerisationen udføres i vandig sur emulsion, idet vandmængden varieres i forhold til det ønskede faststofindhold i den færdige latex. Der foretrækkes generelt et sådant forhold mellem vand og monomer, at der fremstilles en latex med et totalt faststofindhold, dvs.

copolymer:,, overfladeaktive midler og elektrolytter på 25 30-50%. Det foretrukne faststofområde ligger på 35-45%.

Den foretrukne polymerisationsfremgangsmåde er en "batch-on batch"-emulsionsfremgangsmåde. De monomere og den chlorerede paraffinvoks er forblandet til dannelse :af en monomeropløsning. Denne monomeropløsning deles derpå i to dele. Den første del af monomerblandingen (50-80% af den totale) polymeriseres ved 40°C i nærværelse af vand indeholdende en blandet anio-nisk-ikke-ionisk sæbe, polyvinylpyrrolidon, ferrosalt, en 10-20% portion af natriumformaldehydsulfoxylatet og en mængde tert-butylhydrogenperoxid i passende forhold 143284 5

O

til den anvendte mængde monomerblanding. Når reaktionsblandingen når en eksoterm maksimumtemperatur, afkøles blandingen hurtigt til 40°C, og den resterende monomeropløsning og hydrogenperoxid tilsættes derpå sammen ^ med yderligere 10-15% af sulfoxylatkatalysatoren. Efterhånden som temperaturen stiger på grund af den eksterne qne sætning, tilsættes den resterende sulf axylatkatalysator, og temperaturen får lov at stige til maksimum. Blandingen holdes ved denne inaksimamstemperatur (70-60°C) indtil fuldstændig omdan-10 nelse af de monomere til latex er opnået. Derpå afkøles blandingen, bringes til en pH-værdi på 8-10, fortrinsvis ved tilsætning af ammoniumhydroxid og filtreres.

Den således fremstillede latex har vist sig at være særlig velegnet som bestanddel i gulvbonemidler 15 med gode glansegenskaber.

Det totale faststofindhold i et gulvbonemid-del varierer generelt fra ca. 5 til ca. 30 vægt-% af midlet. Det foretrukne totale faststofindhold i bonemid-let til tilvejebringelse af let påføring er på fra ca.

20 10 til ca. 20%. Resten af midlet er almindeligvis vandigt og sædvanligvis vand.

Når den vandige polymeremulsion anvendes i gulvbonemidlet, indeholder den sædvanligvis 10-20% polymer, henført til vægten af polymeremulsionen. Polymer-25 eller faststofindholdet i den vandige emulsionspolymer udgør sædvanligvis 50-80 vægtprocent af de totale faststoffer, der er til stede 1'bonemidletne og normalt er hovedfaststofbestanddelen til stede i bonemidlet.

Resten af bonemidlet består af en alkali-op-30 løselig harpiks, et voksagtigt materiale og forskellige udjævnings- og sammensmeltningsmidler, som alle er almindeligt kendt inden for teknikken. De særlige boningsbestanddele, der sættes til emulsionspolymeren ifølge opfindelsen, er valgfri. Disse bestanddele er kendte 35 inden for bonemiddelformuleringsteknikken og er ikke kritiske for den foreliggende opfindelse.

Egnede alkali-opløselige harpikser er harpikssyre, maleat-modificeret harpikssyreester, shellak, styren-maleinsyreanhydridcopolymere, polyestere eller

O

6 143284 al’kaliopløselige alkyder, pentaerythritolestere af harpiks, manillagummi og lobagummi.

De alkaliopløselige harpikser sættes sædvanligvis til gulvbonemiddel som en vandig emulsion inde-5 holdende 10-20% harpiks henført til emulsionens vægt.

Harpiksen udgør sædvanligvis 10-30 vægt-% af de totale faststoffer, der er til stede i bonemidlet.

Egnede vokser, som sædvanligvis tilsættes som en 10-20 vægt-%'s vandig emulsion, er animalske 2^0 vegetabilske og syntetiske vokser, som f. eks. carnauba, polyethylen, polypropylen, oxideret mikrokrystallinsk paraffinvoks, bivoks og montanvoks. Ved tilsætning til gulvbonemidler dispergeres disse vokser i vand med overfladeaktive midler, som f. eks. sorbitolkon-15 densatadduktionsmidler, polyglycoletherprodukter, alkalimetalsalte eller aminsalte af fedtsyrer, sulfater og sulfonater. Vokserne udgør sædvanligvis 5-20 vægt-% af de totale faststoffer, der er til stede i bonemidlet.

Endvidere tilsættes 0,5-1% henført til 20 den totale mængde bonemiddel af et udjævnings- eller sammensmeltningsmiddel, som f. eks. tributoxyethylphos-phat, triethylphosphat, tributylphosphat, tricresylphos-phat, triphenylphosphat, diethylenglycolmonomethylether og diethylenglycolmonoethylether.

25 Den foreliggende opfindelse illustreres nærmere i de følgende eksempler. Alle heri angivne procentdele er vægtprocent, med mindre andet er angivet.

Eksempel 1 3Q Der fremstilles en monomeropløsning bestående af 78 dele styren, 5 dele acrvlsyre, 11,5 dele 2-ethyl- hexylacrylat, 2 dele dibutylfumarat og 3,5 dele chlore- ret paraffinvoks indeholdende 60% chlor. Halvdelen af denne monomerblanding sættes til en polymeriseringsreak- “6 tor sammen med 157 dele vand, 0,8 x 10 dele ferro-salt, 1,6 dele natriumlaurylsulfat, 0,67 del nonylphenyl-polyethylenglycolether, 0,06 del polyvinylpyrrolidon (molekylvægt 40.000) og 0,15 del tert-butylhydroperoxid.

7

O

14328Λ

Blandingen omrøres og opvarmes til 40°C, ved hvilken temperatur 1/5 dele af en 21's vandig opløsning af natriumf ormaldehydsul foxy lat tilsættes. Omsætningen fortsættes under omrøring, indtil den eksoterme polymerisa-5 tionstemperatur når maksimum (ca. 65°C). Reaktions blandingen afkøles derpå hurtigt til 40°C, og den resterende monomerblanding tilsættes sammen med 0,15 del tert-butylhydroperoxid og 1,5 dele natriumformaldehyd-sulfoxylatopløsning. Temperaturen får lov til at stige 20 til 47°C, på hvilket tidspunkt yderligere 7,0 dele af sulfoxylatopløsningen tilsættes. Temperaturen får igen lov til at nå det eksoterme maksimum (ca. 75°C) og holdes ved den temperatur i 25 minutter eller indtil det resterende monomerindhold er under 0,5%. Blandingen 25 afkøles derpå til stuetemperatur og neutraliseres til pH 7,0-7,5 med ammoniumhydroxid til dannelse af et slutprodukt indeholdende 36,7% faststoffer.

Eksempel 2 20 Til fremstilling af latexen ifølge eksempel 1 med et højere faststofindhold gås der frem som følger:

Der fremstilles en monomeropløsning som i eksempel 1. 80% af denne monomeropløsning sættes til polymerisationsreaktoren sammen med 138 dele vand, 0,8 x 10 ® 25 del ferrosalt, 0,8 del natriumlaurylsulfat, 0,34 del no-nylphenylpolyethylenglycolether, 0,02 del polyvinyl-pyrrolidon og 0,264 del tert-butylhydroperoxid. Blandingen omrøres og opvarmes til 40°C, ved hvilken temperatur 2,2 dele af en 2%'s vandig opløsning af natrium-3Q formaldehydsulfoxylat tilsættes. Omsætningen fortsætter under omrøring, indtil den eksoterme polymerisationstemperatur når maksimum (60-65°C). Blandingen afkøles derpå hurtigt til 40°C, og den resterende monomeropløsning tilsættes sammen med 0,066 del tert-butylhydroperoxid og >5 1,1 dele sulfoxylatopløsning. Temperaturen får lov at stige til 47°C, på hvilket tidspunkt der tilsættes yderligere 7,7 dele af sulfoxylatopløsningen. Temperaturen får igen lov at stige til det eksoterme maksimum (ca. 80UC) og holdes ved den temperatur i 15 minutter. Blandingen 8 143284

O

afkøles derpå, neutraliseres og filtreres til dannelse af en latex med 40,5% faststoffer.

Det skal bemærkes, at mængden af anvendte overfladeaktive· midler kun var haivt så stor som i ek-5 sempel 1, på grund af de højere viskositeter ved fremstillingen af latex med højere faststofindhold. Mængden af det anvendte beskyttelseskolloid, polyvinylpyrro-lidon, er også mindre :(.0,02 del) på grund af dannelsen af en fast masse, når der anvendes højere koncentratio-10 ner (0,06). Endvidere forøges koncentrationen af redox- -katalysatorsysternet (sulfoxylathydroperoxid) med 10%, på grund af den formindskede reaktionsevne ved systemet med højt faststofindhold.

15 Eksempel 3

En monomeropløsning indeholdende i alt 103 dele monomer fremstilles bestående af 75,8% styren, 11,1% 2-ethylhexylacrylat, 4,9% acrylsyre, 1,9% dibutylfumarat, 2,9% hydroxymethyldiacetoneacrylamid og 3,4% af en 60%'s 20 chloreret paraffinvoks. Der gås frem som i eksempel 2 til fremstilling af en latex med 40,7% faststofindhold. Tilsætningen af hydroxymethyldiacetoneacrylamiden sker med det formål at give yderligere tværbinding til poly-merlatexen. Bonemidler fremstillet ud fra denne latex 25 har vist sig at have høj glans og forbedret modstandsdygtighed mod mærker fra sorte hæle.

Eksempel 4 (Anvendelseseksempel)

En latex fremstillet ifølge eksempel 1 for-30 tyndes med vand til tilvejebringelse af en latex- polymeremulsion med 15% faststoffer. Der fremstilles et gulvbonemiddel ud fra denne latex under anvendelse af følgende præparater: 143284 9

O

Funktion Bestanddel Dele

Polymeremulsion 15% faststoffer 61,3 latex - eks. 1 5 Alkaliopløselig harpiks 15% opløsning af 17,3 SMA 2625A (1)

Voks 15% opløsning af 8,7 AC-629 (2)

Voks 15% opløsning af 1,3 10 Epolen E-15 (3)

Udjævningsmiddel 1% opløsning af 0,2 FC-128 (4)

Udjævningsmiddel Carbitol (5) 1,0

Plastificeringsmidler KP140 (6) 1,0 15 ethylenglycol 0,3 2-pyrrolidon 0,2

Vand (til indstilling til et bonemiddel med 5,7 X7% faststoffer)

(1) s tyren-maleinsyreanhydridcopolymer 20 (2) polyethylenvoks med lav molekylvægt, smp. 101-105°C

(3) polyethylenvoks med lav molekylvægt, (4) et fluorcarbon-overfladeaktivt middel, 25 (5) diethylenglycolmonoethylether (6) tributoxyethylphosphat.

Det fremkomne bonemiddel påføres en sort, fast vinylgulvflise, og glanstallene aflæses med en Gardner-30 -glansmåler under anvendelse af et 60°'s hoved. Værdierne er sammenlignet med værdier opnået for et kommercielt tilgængeligt gulvbonemiddel i tabel I (A). En lignende sammenligning er vist i tabel I (B), hvor prøverne overtrækkes igen efter 1/2 time og 24 timer. Sammenlignings-3 5 resultateu. hvor prøven bones efter 1 time og 24 timer, er 143284 10 o vist i tabel I (C).

Tabel I

Glanstal 5 -~“

Kommercielt Kommercielt

Forsøg tilgængeligt tilgængeligt nr. Eksempel 3 bonemiddel 1 bonemiddel 2 A. Ikke-over- 54,3 53,6 10 trukket

Overtrukket 91,7 87,5 B. Ikke-over- 59,1 - 58,9 trukket

Overtrukket 93,4 - 87,2 1/2 time gen- 93,0 - 89,3 15 overtrækning 24 timers genovertrækning 95,5 - 89,5 C. Ikke-over- 48,1 - 47,6 trukket

Overtrukket 92,9 - 89,6 20 1 time boning 92,5 - 90,5 24 timer boning 92,4 - 88,9 I alle tilfælde viser det ud fra latexen ifølge opfindelsen fremstillede bonemiddel bedre glansvær-25 dier end de kommercielt tilgængelige bonemidler.