AQUEOUS COPOLYMER DISPERSION FOR USE AS A BINDER IN PAINTS AND SYNTHETIC RESIN PLASTERS

Abstract: 1. An aqueous dispersion of a mixed polymer for use as a binder in coating compositions and synthetic resin plasters, the mixed polymer being produced either from 1.1 from 35 to 65 parts by weight of styrene and/or a substituted styrene, 1.2 from 35 to 65 parts by weight of a di-C2 -C6 -alkyl fumarate, 1.3 from 0 to 15 parts by weight of butadiene, a substituted butadiene, 2-ethylhexyl acrylate or their mixtures, and 1.4 from 0.2 to 8 parts by weight of one or more modifying components containing a copolymerisable carboxylic acid, carboxylic acid amide or N-substituted carboxylic acid amide group, or from 2.1 from 35 to 65 parts by weight of styrene and/or a substituted styrene, 2.2 from 35 to 65 parts by weight of a C2 -C8 -alkyl acrylate, and 2.3 from 0.2 to 8 parts by weight of the modifying component(s) as defined in 1.4 above, based on 100 parts by weight of total monomers in each case, characterised in that the modifying components are 3.1 from 0.3 to 3.5 parts by weight of acrylic or methacrylic acid, 3.2 from 0.05 to 2.5 parts by weight of itaconic acid, and 3.3 from 0.1 to 2.5 parts by weight of acrylamide or methacrylamide.

Description: Wässrige Dispersion eines Mischpolvmerisates zur Verwendung als Bindemittel in Anstrichfarben und Kunstharzputzen Es ist bekannt, wässrige Dispersionen von Mischpolymeri- saten als Bindemittel in Anstrichfarben und Kunstharzputzen einzusetzen. Die Mischpolymerisate zeigen ein thermoplastisches bis kautschukartiges Verhalten. So ist es aus der US-PS 3 301 806 bekannt, wässrige Dispersionen eines Styrol /(Meth)acrylsäure-(C1 bis C20alkyl)ester/Itaconsäaure-Mischpolymerisats als Bindemittel in Anstrichfarben einzusetzen. Die Modifizierungskomponente Itaconsäure verleiht den Mischpolymerisaten ein für damalige Verhältnisse hohes Pigmentbindevermögen und dadurch den Anstrichen eine mehr oder weniger hohe Nassscheuerfestigkeit. Aus der DE-AS 22 49 299 ist es bekannt, wässrige Dispersionen eines StyroMeth)acrylsäure-(98- bis C12-primäroder sekundär-alkyl) ester-Mischplymerisats als Bindemittel in Anstrichfarben und Kunstharzputzen einzusetzen. Die copolymerisierbarai Modifizierungskornponenten bei der Herstellung der Mischpolymerisate sind. (Math) acryl- säure zusammen mit N-Methylol-(meth)acrylamid und/oder N-Alkoximethyl-(meth)acrylamid, gegebenenfalls zusammen mit Maleinsäure, Fumarsäure, Itaconsäure oder (Meth) acrylamid. Aus der DE-PS 24 38 151 ist es bekannt, wässrige Dispersionen eines Styrol/Fumarsäure(C3- bis C6-alkyl)ester/ Butadien-Mischpolymerisats als Bindemittel in Anstrich- farben einzusetzen. Die copolymerisierbare Modifizierungskomponente bei der Herstellung' der Mischpolymerisate ist das Amid einer < ,ss-ungesättigten Carbonsäure, insbesondere Acrylsäureamid (Acrylamid), gegebenenfalls zusammen mit einer dL,ss-ungesättigten Carbonsäure, insbesondere Acrylsäure. Die Dispersionen des geschilderten Standes der Technik erfüllen nicht zugleich alle wesentlichen Anforderungen der Praxis, wie durch die folgenden Vergleichsbeispiele deutlich gemacht wird. Die Aufgabe bestand darin, Dispersionen bereitzustellen, welche zugleich alle wesentlichen Anforderungen der Praxis erfüllen, und zwar insbesondere hinsichtlich ihrer Elektrolytstabilität, ihrer pH-Abhängigheit der Viskosität sowie der Lagerstabilität der mit den Dispersionen hergestellten Farben, der Nassscheuerfestigkeit der mit den Farben erzeugten Anstriche, welche wesentlich über dem gemäss der US-PS 3'301 806 erreichbaren Niveau liegen sollte, und des Abdeckvermögens der Anstriche gegen Gips- und Kalkflecken des Untergrundes. Die Aufgabe wird durch die Dispersionen gemäss dem Patentanspruch gelöst. Das Ergebnis ist überraschend, insbesondere in Anbetracht der grossen Zahl der Kombinationen der aus dem Stand der Technik bekannten Modifizierungskomponent en. Die wechselseitigen Auswirkungen der Modifizierungskomponenten auf das oben umrissene Gesamteigenschaftsbild waren im einzelnen nicht vorhersehbar. Den anmeldungsgemässen Dispersionen können die Mischpolymerisate gemäss Merkmal 1 oder 2 des Patentanspruchs zugrunde liegen. Die Mischpolymerisate enthalten jeweils eine hartmachende (Merkmal 1.1 bzw. 2.1) und eine weichmachende Komponente (Merkmal 1.2 und 1.3 bzw. 2.2. Aufgrund allgemeiner Erfahrungen oder auch einfacher orientierender Versuche trifft man eine solche Auswahl der gegensätzlich wirkenden Komponenten, dass die minimale Filmbildungstemperatur der Dispersionen (MFT) im Bereich zwischen 0 und 50 C liegt. Im folgenden werden unter Teilen (T.) Gewichtsteile verstanden. Die Mischpolymerisate gemäss Merkmal 1 werden vorzugsweise aus 40 bis 55 T. Styrol und 45 bis 60 T. Fumarsäuredibutyl ester, bezogen auf 100 T. der gesamten Monomeren, hergestellt. Die Mischpolymerisate gemäss Merkmal 2 werden vorzugsweise aus 45 bis 55 T. Styrol und 45 bis 55 T. Acrylsäure-(C - 2 bis C8-primär- oder sekundär-alkyl)ester hergestellt. Das Merkmal 3.1 ist vorzugsweise 4,5 bis 3 T. (Meth)acrylsäure, insbesondere Acrylsäure. Die Modifizierungskomponente weist vorzugsweise ein Gewichtsverhältnis von (Meth)acrylsäure : Itaconsäure im Bereich von 1 : 1 bis 60 : 1 und besonders bevorzugt ein Gewichtsverhältnis von Acrylsäure : Itaconsäure im Bereich von 2 : 1 bis 30 : 1 auf. Das Merkmal 3.2 ist vorzugsweise 0,1 bis 1 T. Itaconsäure. Das Merkmal 3.3 ist vorzugsweise 0,5 bis 1,5 T. Acrylamid. Seine Menge ist umso grösser, Je grösser die Gesamtmenge der Säuren gemäss den Merkmalen 3.1 und 3.2 ist. Die Herstellung der Dispersionen kann im batch- oder im Zulaufverfahren erfolgen. Die Dispersionen gemäss Merkmal 1 werden vorzugsweise im batch-Verfahren, die Dispersionen gemäss Merkmal 2 vorzugsweise im Zulaufverfahren hergestellt. Die Herstellung der Dispersionen erfolgt bei einer Polymerisationstemperatur im Bereich zwischen 30 und 90 C und bei einem pH-Wert im Bereich- zwischen 2 und 7. Als Initiatoren werden übliche Persulfate oder Redoxsysteme eingesetzt. Als Emulgatoren werden übliche, sulfat- -oder sulfonatgruppenhaltige Aniontenside in solchen Mengen eingesetzt, dass der mittlere Teilchendurchmesser im Bereich zwischen 50 und 300 nm liegt. Neben den anionischen Emulgatoren können zusätzlich nichtionische Emulgatoren eingesetzt werden. Als solche kommen Oxethylierungsprodukte von Fettalkoholen oder Alkylphenolen mit einem Oxethylierungsgrad von 7 bis 100 infrage. Die nichtionischen Emulgatoren können auch nach der Polymerisation zugesetzt werden. Zur Herstellung von Anstrichfarben und Kunstharzputzen wird die Dispersion nach der Polymerisation'auf einen pH-Wert von 7 bis'9 und auf einen Festkörpergehalt von ca. 50 Gew.'* eingestellt. Die Dispersion hat dann eine gute Elektrolyt- und Froststabilität sowie eine geringe pR-Abhängigkeit der Viskosität. Mit herkömmlichen Pigmentpasten lassen sich aus dieser Dispersion Anstrichfarben herstellen, die sich durch eine gute Lagerstabilität, eine sehr gute Nassscheuerfestigkeit der erzeugten Anstriche und ein gutes Abdeckvermögen der Anstriche gegen Gips- und Kalkflecken des Untergrundes auszeichnen und damit ein gutes und ausgewogenes Gesamteigenschaftsbild aufweisen. Die folgenden Beispiele dienen zur Erläuterung der Erfindung. Die nicht erfindungsgemässen Vergleichsbeispiele sind durch grosse Buchstaben bezeichnet. Prozente bedeuten Gewichtsprozente, falls nicht anders angegeben. Im folgenden steht AS für Acrylsäure, IS für Itaconsäure und AA für Acrylamid. Die Prüfungen werden nach folgenden Vorschriften durchgeführt. Elektrolytstabilität der Dispersion 20 ml einer -50 zeigen Dispersion werden mit 20 ml 10 zeiger wässriger Calciumchloridlösung versetzt. Die Dispersion gilt als elektrolytstabil, wenn nach zweistündigem Stehen keine Agglomerat- oder Koagulatbildung eintritt. pH-Abhän izkeit der Viskosität der Dispersionen Die Viskosität der 50 eigen Dispersion wird bei einem pH-Wert von 8,5 bei 23 C gemessen (Rheometer STV, Messsystem C III bzw. B III, Fa. Contraves, Zürich). 100 ml der Dispersion werden mit 1 ml konzentriertem, wässrigem Ammoniak versetzt, wobei sich ein pH-Wert im Bereich von 9 bis 10 einstellt. Dann wird die Viskosität erneut gemessen. Lagerstabilität der Farben Aus den Dispersionen und üblichen wässrigen Pigmentanteigungen (Pigmentpasten) werden weisse Farben mit einer Pigmentvolumenkonzentration (PVK: Volumenanteil des Pigments und Füllstoffs am Gesamtvolumen der Trockensubstanz der Anstrichfarbe bzw. des damit erzeugten, trockenen Anstrichs) von ca. 80 ffi angesetzt. Die Farben werden 14 Tage bei 50 C gelagert. Danach wird ihre Viskosität bei 23 OC gemessen (Rheometer STV, Messsystem C III). -Die Lagerstabilität ist gut, wenn die Viskosität nicht wesentlich grösser ist als die einer entsprechenden Farbe auf Basis einer vergleichbaren, handelsüblichen Dispersion. Prüfung der Nassscheuerfestiskeit Die weissen Farben werden nach DIN 53 778 auf Prüfplatten aufgetragen, 28 Tage gelagert, falls nicht anders angegeben, und gescheuert, charakterisiert durch die Zahl der Scheuercyclen, bis der Untergrund durchkommt. Abdeckvermözen gegen Gips- und Kalkflecken Auf Hartfaserplatten wird Gips aufgefleckt. Nach eintägiger Trocknung werden die Platten mit den wie oben zubereiteten Farben, die zusätzlich farbig abgetönt werden, um das Durchkommen der Flecken gut erkennen zu können, überstrichen. Beurteilt wird visuell nach einem Notensystem von 1 bis 5, wobei 1 die beste Note ist und 3 noch eine gute Abdeckung bedeutet. Beispiele 1, 2, A und B Aus den in Tabelle 1 angegebenen Teilen AS, IS und AA sowie den auf 100 ergänzenden Teilen des aus Styrol, Fumarsäuredibutylester und Butadien (Gewichtsverhältnis 44/47/5) bestehenden Monomergemisches werden wässrige Dispeersionen von Mischpolymerisaten hergestellt. Sie haben eine MFT von ca. 10 C. Folgende Testergebnisse werden erhalten: Tabelle 1 EMI7.1 <tb> <SEP> Beispiel <SEP> 1 <SEP> 2 <SEP> A. <SEP> # <SEP> <tb> <SEP> # <SEP> DE-PS <SEP> <SEP> 24 <SEP> 38 <SEP> t51 <tb> eile <SEP> AS <SEP> 2,5 <SEP> 2,5 <SEP> 2,75 <SEP> - <SEP> <tb> Teile <SEP> IS <SEP> 0,25 <SEP> 0,5 <SEP> - <SEP> 2,0 <tb> Teile <SEP> AA <SEP> 1,5 <SEP> 1,0 <SEP> 0,75 <SEP> 0,75 <tb> Elektrolytst-abilität <SEP> + <SEP> + <SEP> + <SEP> <tb> Viskosität, <SEP> pH <SEP> 8,5 <SEP> 992 <SEP> 493 <SEP> 709 <SEP> 57 <tb> CmPa <SEP> si <SEP> pH <SEP> 9 <SEP> bis <SEP> 10 <SEP> 970 <SEP> 717 <SEP> 1 <SEP> 604 <SEP> 54 <tb> <SEP> Lagerstabilität <SEP> 1) <SEP> 8 <SEP> 78p <SEP> 8 <SEP> 410 <SEP> 7 <SEP> 990 <SEP> 23 <SEP> 130 <tb> [mPa <SEP> . <SEP> s] <tb> Nassscheuerfestigkeit <SEP> 1 <SEP> 450 <SEP> 2 <SEP> 340 <SEP> 1 <SEP> 025 <SEP> 3 <SEP> 285 <tb> [Scheuercyclen] <tb> Abdeckvermögen <SEP> 2 <SEP> 2 <SEP> bis <SEP> 3 <SEP> 2 <SEP> bis <SEP> 3 <SEP> 2 <SEP> bis <SEP> 3 <tb> 1) Die Viskosität einer entsprechenden Farbe auf Basis einer vergleichbaren, handelsüblichen Dispersion beträgt 8 230 mPa . s. Die erfindungsgemässen Beispiele 1 und 2 zeigen ein gutes und ausgewogenes Gesamteigenschaftsbild. Beispiel A zeigt eine verhältnismässig hohe pH-Abhängig -keit der Viskosität der Dispersion sowie eine weniger gute Nassscheuerfestigkeit. Beispiel B zeigt keine Elektrolytstabilität und eine unerwünscht niedrige Viskosität der Dispersion und eine mangelhafte Lagerstabilität der Farbe. Die Dispersion gemäss Beispiel B ist ausserdem nicht froststabil. BeispIele 3 und C bis G Aus den in Tabelle 2 angegebenen Teilen AS, IS und AA, soweit nicht anders angegeben, sowie den auf 100 ergänzenden Teilen des aus Styrol und Acrylsäure-2-ethylhexylester (Gewichtsverhältnis 50,5/46,5) bestehenden Monomergemisches werden wässrige Dispersionen von Mischpolymerisaten hergestellt. Sie haben eine MFT von ca. 11 OC. Folgende Testergebnisse werden erhalten: Tabelle 2 EMI9.1 Beispiel <SEP> 3 <SEP> C <SEP> D <SEP> E <SEP> F <SEP> G <tb> <SEP> US-PS <tb> <SEP> 3 <SEP> 301 <SEP> 806 <tb> Toile <SEP> AS <SEP> 2,0 <SEP> 2,0 <SEP> 2,0 <SEP> - <SEP> 1,0 <SEP> 2,0 <tb> Toile <SEP> IS <SEP> 0,5 <SEP> - <SEP> 1,0 <SEP> 1,0 <SEP> 3,0 <SEP> - <SEP> 1) <tb> Toile <SEP> AA <SEP> 0,5 <SEP> 0,5 <SEP> - <SEP> - <SEP> 1,0 <SEP> 0,5 <tb> Elektrolytetabilität <SEP> + <SEP> + <SEP> - <SEP> + <SEP> - <SEP> + <tb> Viskosität, <SEP> pH <SEP> 8,5 <SEP> 165 <SEP> 162 <SEP> 123 <SEP> 106 <SEP> 71 <SEP> 125 <tb> [mPa <SEP> . <SEP> s] <SEP> pH <SEP> 9 <SEP> bis <SEP> 10 <SEP> 231 <SEP> 184 <SEP> 184 <SEP> 104 <SEP> 69 <SEP> 175 <tb> Lugerstabilität <SEP> 2) <SEP> 3800 <SEP> 3000 <SEP> 6700 <SEP> 3400 <SEP> 7570 <SEP> 1360 <tb> [mPa <SEP> . <SEP> s] <tb> Nassscheuerfestigkeit <SEP> 1135 <SEP> 685 <SEP> 1190 <SEP> 360 <SEP> 1095 <SEP> 630 <tb> [Scheuercyclen] <SEP> 3) <tb> Abdeckvermögen <SEP> 3 <SEP> 3 <SEP> 5 <SEP> 4 <SEP> 5 <SEP> 4 <tb> 1) 0,5 Teile Fumarsäure 2) Die Viskosität einer entsprechenden Farbe auf Basis einer vergleichbaren, handelsüblichen Dispersion beträgt 3 850 mPa . s. 3) Bestimmt nach 7tägiger Lagerung. Das erfindungsgemässe Beispiel 3 zeigt ein gutes und ausgewogenes Gesamteigenschaftsbild. Beispiel C zeigt eine unzureichende NaBscheuerfestig- keit. Beispiel D zeigt keine Elektrolytstabilität, eine schlechte Lagerstabilität und ein schlechtes Abdeckvermögen. Beispiel E zeigt eine unzureichende Nassscheuerfestigkeit und ein unzureichendes Abdeckvermögen. Beispiel F zeigt keine Elektrolytstabilität, eine schlechte Lagerstabilität und ein schlechtes Abdeckvermögen. Beispiel G zeigt eine unzureichende Nassscheuerfestigkeit, welche nicht einmal den Wert von Beispiel C erreicht, sowie ein unzureichendes Abdeckvermögen.

Claims: Patentanspruch: 1. Wässrige Dispersion eines Mischpolymerisates zur Verwendung als Bindemittel in Anstrichmitteln und Kunstharzputzen, wobei das Mischpolymerisat entweder aus 1.1 35 bis 65 Gew.T. Styrol und/oder substituiertes Styrol, 1.2 35 bis 65 Gew.T. Fumarsäuredi-(C2 - bis C6 -alkyl) ester, 1.3 0 bis 15 Gew.T. Butadien, substituiertes Butadien, Acrylsäure-2-ethy1- hexylester oder ihrer Gemische und 1.4 0,2 bis 8 Gew.T. einer oder mehrerer copolymeri sierbarer Carbonsäure-, Carbon säureamid- oder N-substituierter Carbonsäureamid-Gruppen enthalten der Modifizierungskomponenten, oder aus 2.1 35 bis 65 Gew.T. Styrol und/oder substituiertes Styrol, 2.2 35 bis 65 Gew.T. Acrylsäure-(C2- bis C8-alkyl)- ester und 2.3 Q,2 bis 8 Gew.T. der Modifizierungskomponente(n) gemäss Merkmal 1.4, bezogen auf 100 Gey. T. der gesamten Monomeren, hergestellt worden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Modifizierungskomponenten 31 0,3 bis 3,5 Gew.T. (Meth)acrylsäure, 3.2 0,05 bis 2,5 Gew.T. Itaconsäure und 3.3 0,1 bis 2,5 Gew.T. (Meth)acrylsäureamid sind.

Inventors: SCHLUTER, HERBERT, DR., TETZNER, HEINZ, TURCK, ULRICH, DR., Schlüter, Herbert, Dr., Türck, Ulrich, Dr.
Applicants: CHEMISCHE WERKE HULS AG
Application year: 1982
Main classification: C09D3
IPC codes: C09D135, C08F222, C09D125