DE1237771B - Verfahren zum Vergroessern der Teilchen von Butadien-Styrol-Copolymerisat-Latices - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

EUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

C08d

Deutsche Kl- 39 b-4/01

Nummer 1237 771

Aktenzeichen. U 6482IV d/39 b

Anmeldetag 7 September 1959

Auslegetag 30 März 1967

Alkalisalze können bei Freisetzung ihrer Saure als Geliermittel wirken Ebenso ist Polyvinylather als Geliermittel bekannt (Noble, Latex in Industry [1953], S 356/357) Die Aufgabe der Erfindung ist es jedoch, die Teilchengröße der Latexpartikeln unter Erhaltung einer möglichst dünnflüssigen Beschaffenheit des Latex zu erhohen

Weiterhin ist die Verwendung von Alkalisalzen zur Vergrößerung der Teilchen von Synthesekautschuklatices bekannt (USA-Patentschriften 2 467 054 und 2 475 053) Ebenso ist es bekannt, Latexteilchen unter Zugabe von Natnumcaprylat und Abkühlung des Latex auf Temperaturen nur wenig über O⁰C zu vergrößern (USA -Patentschrift 2 481 876)

Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung von 0,01 bis l°/₀ Polyvmylmethylather zum Vergrößern der Teilchen von Butadien -Styrol -Copolymensat-Latices, die 0,2 bis 8 % ^eines Alkali- oder Ammsalzes enthalten, wobei die Prozentangaben auf die Feststoffbestandteile der Latices bezogen sind

Die Nachteile der bisherigen Verfahren gegenüber dem beanspruchten Verfahren sind offensichtlich Die Zugabe von Polyvinylmethylather ermöglicht es namhch, nur mit einem Bruchteil der früher benotigten Mengen an Alkahsalzen auszukommen Dadurch wird die Herstellung eines Latex mit hohem Feststoffgehalt und einem Minimum an Nichtkautschukbestandteilen ohne zusätzliche Verfahrensschritte, wie ζ Β das Kuhlen des Latex, ermöglicht

Das verwendete Salz kann ein Kalium, Natrium-, Ammonium- oder das Ainnisalz einer Saure, wie Kohlensaure, Ameisensaure, Essigsaure, Schwefelsaure, Salzsaure, Salpetersaure oder Phosphorsaure, sem Bei fluchtigen Alkalisalzelektrolyten, wie Ammoniumbikarbonat und Ammoniumkarbonat, ist es vorzuziehen, mindestens 1% des Salzelektrolyten pro 100 Teile Latexfestbestandteile zu verwenden Der Latex hat üblicherweise einen Feststoffgehalt von 20 bis 50%, und nach der Zugabe des Alkali- oder Ammsalzes und des Polyvinylmethylathers kann der Latex leicht zu einem Feststoffgehalt von 55 bis 70°/₀ konzentriert werden, ohne starken Viskositatsanstieg Der Latex kann konzentriert werden, indem der Feststoffgehalt auf bekannte Art, ζ Β durch Aufrahmen mit Pflanzenschleim, wie Ammoniumalginat, erhöht wird Es ist jedoch vorzuziehen, den Feststoffgehalt durch Eindampfen zu erhohen Die Behandlungstemperatur des Latex nach dem beanspruchten Verfahren liegt im allgemeinen im Bereich von 0 bis 100⁰C Der durchschnittliche Teilchendurchmesser der erfindungsgemaß zu behandelnden Latices kann 500 bis 1500 ÄE betragen Der durchschnittliche Teilchen-Verfahren zum Vergrößern der Teilchen von Butadien-Styrol-Copolymensat-Laüces

Anmelder

United States Rubber Company, New York, N Y (V St. A)

Vertreter

Dr -Ing Dipl -Ing. R Pcschenneder, Patentanwälte, München 8, Lucile-Grahn-Str 38

Als Erfinder benannt

Louis Harold Howland,

Watertown, Litchfield, Conn , Victor Stanley Chambers,

Naugatuck, New Haven, Conn , Edmund Joseph Aleksa,

Southbury, New Haven, Conn, (V St A.)

Beanspruchte Priorität

V St ν Amerika vom 28 November 1958 (776762)

durchmesser dieser Latices wird durch das erfindungs-

gemaße Verfahren um 200 bis 2500 AE vergrößert Polyvinylmethylather werden im allgemeinen durch die spezifische Viskosität eingestuft, die ein Maß fur das durchschnittliche Molekulargewicht ist Polyvinylmethylather mit einer spezifischen Viskosität von 0,015 bis 1,1, was durchschnittlichen Molekulargewichten im Bereich von 160 bis 6000 entspricht, werden erfindungsgemaß vorzugsweise verwendet Insbesondere werden Polyvinylmethylather mit spezifischen Viskositäten zwischen 0,1 und 1,1, die Molekulargewichten von 4000 bis 6000 entsprechen, verwendet Bevorzugt werden ferner 0,05 bis 0,5 Teile Polyvmylmethylather pro 100 Teile Latexfestbestandteile verwendet. Bei Latices, die über 5 Teile Seife pro Teile Latexfestbestandteile enthalten, wurde es als gunstig befunden, mindestens 0,1 Teil Polyvinylmethylather pro 100 Teile Latexfestbestandteile zu verwenden

Die verwendeten Butadien-Styrol-Kautschuk-Latices enthalten als Dispergiermittel von der Polymerisation

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her im allgemeinen anionische oberflächenaktive Mittel in einer Menge von 2 bis 10 Gewichtsprozent der Festbestandteile des Latex Diese sind wasserlösliche Seifen von Monokarbonsauren, wie Alkali-, Ammonium- oder Aminsalze von höheren Fettsauren mit 10 bis 24 Kohlenstoffatomen im Molekül oder von Harzsauren einschließlich der hydrierten, dehydrierten und disproportionierten Harzsauren Die aniomschen oberflächenaktiven Stoffe können sulfonierte oder sulfatierte Verbindungen sein, wie Alkylsulfonate, Alkylsulfate oder Arylsulfonat-Formaldehyd-Kondensationsprodukte Diese anionischen oberflächenaktiven Dispergiermittel können zusatzlich in Mengen von nicht mehr als 3 Teilen pro 100 Teile der Festbestandteile des Latex verwendet werden Obwohl die Zugabe von Alkali- oder Armnsalzen zu Butadien-Styrol-Copolymensat-Latices mit größeren Teilchen fuhrt, wird dieser Effekt durch die Zugabe von Polyvmylmethylather bedeutend verstärkt Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung Alle Teile und Prozentangaben sind auf das Gewicht bezogen

Beispiel 1

Es wurde ein Butadien-Styrol-Kautschuk-Latex (Styrolgehalt 50°/₀) verwendet, der einen Feststoffbestandteil von 38,6 % hatte Der Latex enthielt 4,5 Teile Kahumoleat und 2,1 Teile des Kahumsalzes von disproportionierten Fettsauren und 0,1 Teil eines Kondensationsproduktes von Natnumnaphthahnsulf onat und Formaldehyd als Dispergiermittel Weiter enthielt er 0,6 Teile Kaliumsulfat pro 100 Teile Latexfestbestandteile Der Latex hatte einen pH-Wert von 10,2 und einen durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 650 ÄE Zu 777 g dieses Latex wurden 2 Teile (pro 100 Teile Latexfestbestandteile) eines Kondensationsproduktes von Natnumnaphthaunsulfonat und Formaldehyd als 20%ige waßnge Losung und 5 Teile (pro 100 Teile Latexfestbestandteile) Ammomumbikarbonat als 20°/₀ige waßnge Losung hinzugegeben Die Probe A enthielt keine weiteren Bestandteile. Zu der Probe B wurde 0,1 Teil (pro 100 Teile Latexfestbestandteile) Polyvinylmethylather (spezifische Viskosität ungefähr 0,4) als 5°/_oige waßnge Losung hinzugegeben Der durchschnittliche Teilchendurchmesser der so behandelten Probe A ist 960 und der dei Probe B 1760 ÄE Dies zeigt den großen Anstieg der Teilchenvergrößerung in Gegenwart des Polyvmylmethylathers. Die so behandelten Proben A und B werden durch Eindampfen m einem Laboratonumsscheibenkonzentrator bei 35 bis 40⁰C konzentriert Die Probe A konnte bis zu einem Gehalt von 58% Festbestandteilen mit einer Viskosität von 1580 cP konzentriert werden Probe B wurde bis zu einem Festbestandteilgehalt von 69% mit einer Viskosität von 86OcP konzentriert Die Viskositatsmessungen in diesem und den folgenden Beispielen wurden bei etwa 25 ⁰C durchgeführt

Beispiel 2

Es wurde em Copolymensatlatex aus 70 Teilen Butadien-(1,3) und 30 Teilen Styrol mit einem Feststoffgehalt von 34,4% verwendet Dieser enthielt 3,8 Teile Kahumoleat und 0,6 Teile eines Kondensationsproduktes aus Natriumnaphthahnsulfonat und

ίο Formaldehyd als Dispergiermittel und 0,6 Teile Kaliumsulfat (pro 100 Teile Latexfestbestandteile), hatte einen pH-Wert von 9,7 und einen durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 680 ÄE Von diesem Latex wurden vier Proben von je 870 g verwendet, und zu diesen wurden 2 Teile eines Kondensationsproduktes aus Natriumnaphthalinsulfonat und Formaldehyd als 20%ige waßnge Losung und 0,1 Teil Polyvinylmethylather (spezifische Viskosität ungefähr 0,62) als 5%ige waßnge Losung (beides pro 100 Teile Festbestandteile

2ö des Latex) zugegeben und außerdem variierende Mengen von Ammoniumbikarbonat als 20%ige waßnge Losung Die Mengen an Ammoniumbikarbonat waren 2 Teile bei Probe A, 3 Teile bei Probe B, 4 Teile bei Probe C und 5 Teile bei Probe D, jeweils bezogen auf 100 Teile Latexfestbestandteile Der durchschnittliche Teilchendurchmesser der so behandelten Latices war 880 ÄE bei Probe A, 1020 ÄE bei Probe B, 1040 ÄE bei Probe C, 1340 ÄE bei Probe D Die behandelten Proben A, B, C und D wurden durch Eindampfen in einem Laboratonumsscheibenkonzentrator bei 35 bis 40⁰C auf annähernd 60% Festbestandteile konzentriert Die durchschnittlichen Teilchendurchmesser dei konzentrierten Latices waren bei Probe A 1160, bei Probe B 1300, bei Probe C 1320 und bei Probe D 1520 ÄE

Beispiel 3

Es wurde em Mischpolymensatlatex aus 70 Teilen Butadien-(1,3) und 30 Teilen Styrol, der einen Feststoffgehalt von 35,4% hatte, verwendet Dieser Latex enthielt 3,8 Teile Kahumoleat, 0,6 Teile eines Kondensationsproduktes aus Natriumnaphthalmsulfonat als Dispergiermittel und 0,6 Teile Kaliumsulfat (pro 100 Teile Latexfestbestandteile) Er hatte em pH-Wert von 9,8 und einen durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 680 ÄE Von diesem Latex wurden den Proben A, B, C, D, E und F verschiedene Mengen von Kaliumsulfat als 10%ige Losung und verschiedene Mengen (als 10%ige Losung) von Polyvinylmethylather (PVM) nut einer spezifischen Viskosität von 0,95 hinzugegeben Nachdem die Latices ^J/₂ Stunde bei Zimmertemperatur stehengelassen wurden, wurden sie in einem Laboratoriumsscheibenkonzentrator bei ungefahr 60⁰C konzentriert. Die Ergebnisse werden in der folgenden Tabelle gezeigt.

Probe	Zugegebene Menge	Zugegebene Menge	Durchschnittlicher Teilchendurchmesser	Festbestandteü	Viskosität
	Kaliumsulfat	PVM	ÄE	%	cP
A	1	ohne	880	52	1370
B	0,5	0,25	2120	59	675
C	0,5	0,50	2120	66	1125
D	1	0,50	2240	71	2000
E	1,5	0,50	2160	66	500
F	1	0,75	2020	70	2630

Beispiel 4

Die Oberflächenspannung ist ein Maß fur den Fortschritt der Vergrößerung der Teilchengröße, da die Oberflachenspannung abnimmt, wenn die Teilchengroße zunimmt

Es wurde daher em Latex aus einem Mischpolymerisat aus 70 Teilen Butadien-(1,3) und 30 Teilen Styrol verwendet, der einen Feststoffgehalt von 35% besaß Er enthielt 4,1 Teile Kahumoleat und 2,2 Teile der Kahumseife von disproportionierter Harzsaure und 1 Teil des Kondensationsproduktes aus Natnumnaphthahnsulfonat und Formaldehyd als Dispergiermittel und 0,6 Teile Kaliumsulfat pro 100 Teile Latexfestbestandteile Er hatte einen pH-Wert von 9,8 und einen durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 640 ÄE

Eme Probe dieses Latex, der eine Oberflachenspannung von 62,8 dyn/cm hatte, wurde in einen Laboratonumsscheibenkonzentrator gebracht und bei 55 bis 60⁰C konzentriert Nach halbstündigem Konzentrieren war seine Oberflachenspannung 63,0 dyn/cm und die Festbestandteile 39,1 % Nach lstundigemKonzentneren war die Oberflachenspannung 62,9 dyn/cm und die Festbestandteile 42,3 % Nach 1 Stunde und 15 Minuten war die Oberflachenspannung 63 dyn/cm und die Festbestandteile 46,4% Die Endviskosrtat des konzentrierten Latex war 5410 cP

Zu einer zweiten Probe des Latex wurde em Teil Natriumsulfat pro 100 Teile Latexfestbestandteile als wäßrige Losung hinzugegeben Der behandelte Latex hatte eine Oberflachenspannung von 62,8 dyn/cm Er wurde in einen Laboratonumsscheibenkonzentrator gebracht und bei 55 bis 6O⁰C konzentriert Nach ¹I₂ Stunde war die Oberflachenspannung 63,0 dyn/cm und die Festbestandteile 49,0% Nach einer Stunde war die Oberflachenspannung 59,2 dyn/cm und der Feststoffgehalt 53,5 % Die Endviskositat des konzentrierten Latex war 8110 cP

Zu einer dritten Probe des Latex wurden 1 Teil Natriumsulfat pro 100 Teile Latexfestbestandteile als 10%ige waßnge Losung und 0,5 Teile Pofyvinylmethylather (spezifische Viskosität ungefähr 0,28) pro 100 Teile Latexfestbestandteile als 10%ige waßnge Losung hinzugegeben Der behandelte Latex hat eme Oberflachenspannung von 64,2 dyn/cm Er wurde ¹Z₂ Stunde bei Zimmertemperatur stehengelassen Seme Oberflachenspannung war dann 63,6 dyn/cm Der Latex wurde dann in einen Laboratonumsscheibenkonzentrator gebracht und bei 55 bis 6O⁰C konzentriert Nach ¹/_astundigem Konzentrieren war seine Oberflachenspannung 62,4 dyn/cm, und der Feststoffgehalt hatte von ungefähr 33,8 auf 39,9% zugenommen. Nach lstundigem Konzentrieren war seme Oberflächenspannung 50,2 dyn/cm und der Feststoffgehalt 52,8% Nach P/₂ Stunden war die Oberflachenspannung des Latex auf 36,6 dyn/cm gefallen, und der Feststoffgehalt war 69,8%

Die Viskosität des konzentrierten Latex war 2800 cP

Die nach dem beanspruchten Verfahren behandelten Latices nut hoher Teilchengröße können zur Herstellung von Schaumgummi, zum Tauchen von Reifencord, zum Verbinden und Imprägnieren verschiedener Matenahen und zur Herstellung von Klebstoffen verwendet werden

Claims (1)

1. Patentanspruch

   Verwendung von 0,01 bis 1 % Polyvinyhnethylather zum Vergrößern der Teilchen von Butadien-Styrol-Copolymensat-Latices, die 0,2 bis 8 % eines Alkali- oder Aminsalzes enthalten, wobei die Prozentangaben auf die Feststoffbestandteile der Latices bezogen sind

   In Betracht gezogene Druckschriften.

   USA -Patentschriften Nr. 2 467 054, 2 475 053,
   2 481876, 2 484 425,

   Noble, Latex in Industry, 2. Auflage (1953), S 356 und 357

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