SE512220C2 - Vattenhaltigt koncentrat av en associativ förtjockande polymer samt användning av en nonjonisk tensid för reduktion av koncentratets viskositet - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 512 220 2 joniska tensider valda från gruppen etoxilerade alkylfenol- er, etoxilerade alkoholer och polyglykoler. Även om visko- siteten väsentligt reduceras åtgår enligt Exempel 8 20% av en nonjonisk tensid för att erhålla ett 25%-igt koncentrat av den associativa polymeren med en viskositet av 4 300 mPa's.

EP-A-682 094 anger även att anjoniska tensider kan användas, men dessa ger ofta upphov till oönskad skumbild- ning och oönskade effekter för vissa applikationer. Exempel- vis ger de vid närvaro i färgkompositioner ett torkat färg- skikt med reducerad vattentålighet.

I EP-A-460 896 beskrives användning av cyklodextrin för att reducera viskositeten av en vattenhaltig associativ förtjockare.

Genom WO 97/02325 är det känt att som viskositets- reducerande medel för koncentrat av förtjockningsmedel använda addukter med formeln Rio (Rao) “H där RI är en alifatisk kolvätegrupp med 6-10 kolatomer, R2 är en alkylengrupp och n är ett tal mellan 3 och 7, medan DE-A1-19 600 467 beskriver bland annat användning av en Ca-alkylglykosid som viskositetsreducerande medel. Även om de nonjoniska tensiderna i de två senaste hänvisningarna ofta har en god viskositetsreducerande förmåga har de en be- gränsad vattenlöslighet, en begränsad viskositetsförbätt- rande förmåga och/eller en tendens till skumning i vatten- haltiga kompositioner. Tensiderna kan även ge upphov till störningar, som exempelvis grumlighet i bestryknings- kompositioner och deras torkade skikt.

Syftet med föreliggande uppfinning är att kunna be- reda ett vattenhaltigt koncentrat av associativa förtjockare med låga halter viskositetsreglerande tillsatser, vilka i ringa grad påverkar senare applikationer. De skall inte ge upphov till grumlighet i bestrykningskompositionerna och deras torkade skikt. Ett annat önskemål är att tillsatserna inte skall förorsaka skumning samt vara lätt biologiskt nedbrytbara och icke-toxiska. 10 _15 20 25 30 35 512 220 3 Det har nu visat sig att dessa syften kan uppnås genom att som viskositetsreducerande medel för associativa förtjockande polymerer använda en nonjonisk tensid med en hydrofil grupp bestående av både etylenoxigrupper och propylenoxigrupper. De nonjoniska tensiderna som omfattas av uppfinningen har den allmänna formeln Ro(Ao),H (I) där R är en alkylgrupp med 6-12, företrädesvis 7-10 kol- atomer och AO är en etylenoxi- eller propylenoxigrupp, där förhållandet mellan etylenoxigrupperna och totala antalet etylenoxi- och propylenoxigrupper är från 8:13 till 4:5, och a är ett tal mellan 7 och 16, företrädesvis mellan 8 och 14.

Dessa nonjoniska tensider har skumdämpande egenskaper samtidigt som de har en överraskande god viskositets- reducerande förmåga. De har även en god löslighet i vatten.

Detta innebär att tensiden när den migrerat till färgfilms- ytan lättare tvättas bort vid regn. Härigenom minskas färg- filmsytans klibbighet och dess benägenhet att binda sot och smuts.

Den nonjoniska adduktens alkylenoxigrupper kan vara anlagrade slumpvis eller i block eller som en kombination av slumpvis anlagring och anlagring i block. Enligt en före- dragen utföringsform anlagras först etylenoxid till alkohol- en och därefter propylenoxid. Dessa nonjoniska tensider kan illustreras med formeln Ro(1ao)e(1>o)p1¶ där R har den ovan angivna betydelsen, EO betecknar en ety- lenoxigrupp och PO en propylenoxigrupp, e och p är tal, var- vid Z av e och p är 7-16, företrädesvis 8-14 och förhållan- det e/e+p är från 8:13 till 4:5.

Den alifatiska gruppen R kan vara såväl grenad som rak även om grenade alifatiska grupper föredrages, eftersom de överraskande har visat sig ge ett inte oväsentligt bidrag till viskositetsreduktionen. Exempel på grenade grupper är de som omfattas av formeln CpHzpflfl-ICHZ- (II) , CmH2m+1 HH | 10 15 20 25 30 512 220 4 där m och p är minst 2 och summan av m+p+2 är 8-10, såsom 2-etylhexyl eller 2-propylheptyl; eller en alkylgrupp, där alkylkedjan innehåller 2-4, företrädesvis 2-3 grupper med formeln -CH(CH3)- och 8-11 kolatomer.

Nonjontensiderna med formeln I kan framställas på konventionellt sätt. Således kan en alkohol med formeln ROH, där R har den ovan angivna betydelsen, alkoxileras i närvaro av exempelvis en alkalikatalysator. Vid alkoxileringen före- drages användning av en så kallad narrow-range-katalysator på grund av att det erhållna alkoxilatet innehåller lägre halter oreagerad alkohol. Om så önskas kan även oreagerad alkohol avdrivas, exempelvis genom destillering.

Uppfinningen avser även ett vattenhaltigt koncentrat av en associativ polymer, varvid koncentratet har en Brook- fieldviskositet mätt vid 23°C och 12 varv/minut av 100- 20 000 cP, företrädesvis 200-10 000 cP. Vanligtvis inne- håller koncentrationen 10-50, företrädesvis 15-45 vikt- procent, av en associativ polymer och 1-25, företrädesvis 1-15, viktprocent av nonjontensiden enligt formel I. Vikt- förhållandet mellan den associativa polymeren och non- jontensiden är vanligtvis 15:l till 2:1 även om en högre an- del av nonjontensiden, till exempel upp till 3:2, kan an- vändas. Detta kan bli aktuellt när koncentratet innehåller mycket höga halter associativ polymer, till exempel över 35 viktprocent.

De vanligaste typerna av associativa polymerer är etylenoxigruppinnehållande polyuretan, blockpolymerer, alkalilösliga akrylat, sampolymerer och anjoniska eller non- joniska cellulosaetrar, i vilken hydrofoba grupper, såsom kolvätegrupper, har byggts in. De hydrofoba grupperna är minst två till antalet och kan vara belägna i polymerens ändar, i polymerkedjan eller som utstickande grupper från polymerkedjan. De hydrofoba grupperna är vanligtvis kolväte- grupper med 6-22 kolatomer med förmåga att bilda micell- liknande aggregat. Föredragna associativa förtjockande poly- merer är nonjoniska polymerer. Exempel på associativa polymerer som omfattas av föreliggande uppfinning finns 10 15 20 25 30 35 512 220 5 beskrivna i EP-A-ll 806, EP-A-57 875, EP-A-248 612, EP-A-250 943, EP-A-3l0 345, EP-A-390 240, US 4 079 028, US 4 228 277, WO 93/24 577 och WO 94/6840. De associativa polymerernas molekylvikt är lämpligen från 4 000 till 100 000 även om polymerer med högre molekylvikt kan användas.

De associativa polymererna användes vanligtvis som förtjockningsmedel i bindemedelsinnehållande beläggnings- kompositioner, såsom vattenbaserade pappersbestrykningsmedel och vattenbaserade lack- och färgkompositioner.

Lämpliga bindemedel är emulsionsbindemedel, såsom alkydhartser, och latexbindemedel, såsom polyvinylacetat, polyacrylater, sampolymerer mellan vinylacetat och akrylat, sampolymerer av vinylacetat och etylen, sampolymerer mellan vinylacetat, etylen och vinylklorid, sampolymerer mellan styren och acrylater och sampolymerer mellan styren och butadien. Latexbindemedlen är vanligtvis stabiliserade med anjoniska tensider. De associativa polymererna innehållande addukter med formeln I har visat sig speciellt väl lämpade för att användas i lack- och färgkompositioner innehållande latexbindemedel.

Föreliggande uppfinning illustreras ytterligare av följande exempel.

Exempel 1 Ett antal koncentrat innehållande 20 viktprocent av en associativ polyuretanpolymer som uppvisade en molvikt av ca 14 000, och en C1&48-alkenylgrupp som hydrofob grupp, framställdes genom att polyuretanpolymeren blandades med 1 mmol av en viskositetsreducerande ytaktiv tensid, räknat per gram polyuretanpolymer, och vatten.

De viskositetsreducerande tillsatsernas kemiska struktur åframgår av nedanstående tabell. Det hela omrördes därefter tills en homogen blandning erhållits, varefter bland- ningarnas Brookfieldsviskositet mättes vid 23°C och 12 varv/minut. Följande resultat erhölls.

I H! \l IO 15 20 25 30 512 220 6 Tabell 1 Test Viskositetsreducerande Brookfield tillsats mPa.s Förening A - >l0O 100 B Cu-alkohol + 8 E0 14 750 C 2-ethylhexanol + 4 E0 3 050 D n-oktanol + 5 E0 7 150 E n-oktanol + 4 EO 6 200 F Ca-alkylglykosíd 12 400 1 2-etylhexanol + 6 E0 + 2 P0 1 250 2 2-etylhexanol + 8 EO + 2 P0 1 900 3 2-etylhexanol + 8 EO + 4 PO 950 4 2-etylhexanol + 8 E0 + 5 P0 788 5 2-etylhexanol + 2 P0 + 6 E0 3 000 6 n-oktanol + 8 EO + 4 PO 1 325 7 Metylgrenadn Cm“a1kyl- 915 alkohol + 8 E0 + 4 PO 9 Metylgrenadn Cm-alkyl- 2 250 alkohol + 8 EO + 2 P0 1) ca 2,2 metylgrupper per mol alkohol.

Resultaten visar att föreningarna med formeln I har en överraskande god viskositetsreducerande förmåga.

Exempel 2 En klarlack bereddes genom att blanda en klarlack baserad på en polyuretanlösning innehållande 9 delar vatten och 1 dl av polyuretankoncentratet enligt test 1-8 med 1 mmol av en tensid per gram polyuretan enligt nedanstående tabell. Den erhållna klarlacken påfördes i en tjocklek av 200 mm på glasskivor och fick torka. Lackskiktens glans mättes mot en vit bakgrund genom att mäta reflektansen vid 85°. Lackens klarhet bedömdes visuellt i tvågradig skala.

Följande resultat erhölls. 10 15 20 512 220 7 Tabell 2 Test Förening Glans Utseende G Cu-alkohol + 8 EO 107 klar H 2-ethylhexanol + 4 EO 91 grumlig I n-oktanol + 4 EO 88 grumlig 9 2-etylhexanol + 6 EO + 2 P0 105 klar 10 2-etylhexanol + 8 EO + 2 PO 104 klar 11 2-etylhexanol + 8 EO + 4 PO 108 klar 12 2-etylhexanol + 8 E0 + 5 PO 107 klar 13 Metylgrenadn Cm,-alkylalkohol 107 klar + 8 EO + 4 P0 1) ca 2,2 metylgrupper per mol alkohol.

Av resultaten framgår att tensiden enligt uppfinningen gav lack med bättre reflektans och utseende än jämförelse- tensiderna i testerna H och I med samma kedjelängd. koncentrat av en kommersiell associativ polyuretan (Serad 1100 FX från Servo Delden BV) och koncentratens Brookfields- Exempel 3 På samma sätt som i Exempel 2 framställdes 20%-iga viskositet bestämdes. Följande resultat erhölls.

Tabell 3 Test Viskositetsreducerande tillsats Brookfield Förening mmol/g mpa-S polymer - - >lOO 000 2-etylhexanol + 4 EO 1 2 350 14 2-etylhexanol + 6 EO + 1 1 075 2 PO Av resultaten framgår att föreningar med formeln I enligt uppfinningen har en överraskande god viskositetsreducerande effekt. 512 220 Exempel 4 På samma sätt som i Exempel 2 framställdes 20%-iga koncentrat av en kommersiell associativ polyuretanpolymer (Rheolate 208 från Reox Inc.) Koncentratens Brookfield- viskositet bestämdes, varvid följande resultat erhölls. '“"1I' *nu :alu ...uni min 9! . :id m - m' J 10 15 20 25 30 Tabell 4 Resultaten visar att tillsatser enligt up reducerade koncentratets viskositet.

Test Viskositetsreducerande tillsats Brookfield Förening mmol/g mpa-5 polymer - - >l00 000 N 2-etylhexanol + 4 E0 1 5 500 15 2-etylhexanol + 6 EO + 1 3 450 2 PO pfinningen avsevärt

Claims (10)

'ni *w 10 15 20 25 30 512 220 9 Patentkrav

1. Användning av en vattenlöslig nonjontensid med formeln Ro(Ao)_H (I) där R är en alkylgrupp med 6-12 kolatomer och AO är en etylenoxi- eller propylenoxigrupp, där förhållandet mellan etylenoxigrupperna och totala antalet etylenoxi- och propylenoxigrupper är från 8:13 till 4:5, och a är ett tal mellan 7 och 16, som viskositetsreducerande medel för ett vattenhaltigt koncentrat av en associativ förtjockande polymer.

2. Användning enligt krav 1, varvid den nonjoniska tensiden har formeln Ro (Eo) _ (Pmpfl där R har den ovan angivna betydelsen, E0 betecknar en ety- lenoxigrupp och P0 en propylenoxigrupp, e och p är tal, varvid summan av e och p är 7-16.

3. Användning enligt krav 1 eller 2, varvid R är en alkylgrupp med formeln cpnzpucncnz- (I I) , mflzw där m och p är minst 2 och summan av m+p+2 är 8-10, eller en alkylgrupp som innehåller 2-4 grupper med formeln -CH(CH3)- och 8-ll kolatomer.

4. Användning enligt något av kraven 1-3, varvid koncentratet har en Brookfieldviskositet mätt vid 23°C och 12 varv/minut av 100-20 000 cP.

5. Användning enligt något av kraven 1-4, varvid den associativa polymeren är en polyuretan.

6. Ett vattenhaltigt koncentrat av en associativ förtjockande polymer kännetecknat därav, att koncentratet innehåller en nonjonisk tensid definierad i enlighet med något av kraven 1-3 och har en Brookfieldviskositet, mätt vid 23°C och 12 varv/minut av 100-20 000 cP.

7. Koncentrat enligt krav 6, kännetecknat därav, att det innehåller 10-50 viktprocent av den associativa polymeren E' 'l " W Il I n m 10 15 20 25 30 35 512 220 10 och 1-25 viktprocent av nonjontensiden.

8. Koncentrat enligt krav 6 eller 7, kännetecknat därav, att det har en Brookfieldviskositet av 200-10 000 cP och innehåller 15-45 viktprocent av den associativa polymeren och 1-15 viktprocent av nonjontensiden.

9. Koncentrat enligt något av kraven 6-8, kännetecknat därav, att den associativa polymeren är en polyuretan.

10. Koncentrat enligt något av kraven 6-9, kännetecknat därav, att den associativa polymeren har en molekylvikt av 4 OOO-100 000.