-
Hintergrund der Erfindung
-
1. Gebiet der Erfindung
-
Diese Erfindung betrifft neue Viskositätskonditionierer
sowie eine Emulsionszusammensetzung und eine Emulsionsfarbzusammensetzung,
worin solch ein Viskositätskonditionierer
verwendet wird.
-
2. Beschreibung des verwandten
Gebiets
-
Eine große Vielzahl an Viskositätsbildnern
mit natürlichem,
halbsynthetischem (z. B. Carboxymethylcellulose) oder synthetischem
Charakter sind allgemein bekannt. Es gibt auch viele durch Reaktion
von Polyoxyethylenglycolderivaten mit aliphatischen Säureestern
oder Epoxiden erhaltene bekannte Reaktionsprodukte.
-
Verschiedene andere Viskositätsbildner
sind ebenfalls bekannt wie z. B. offenbart in JP-PS Nr. 52-25840,
JP-OS 58-213074, JP-PS 1-55292, JP-PS 3-9151, JP-PS 3-52766 und
JP 4-55471.
-
US
4079028 offenbart Latexverbindungen, enthaltend Polyurethan-Verdickungsmittel.
Die in diesem Dokument offenbarten Verbindungen unterscheiden sich
von denjenigen der vorliegenden Erfindung in der Natur der terminalen
Kohlenwasserstoffgruppen, nachstehend als R' definiert.
-
Solche bekannten Viskositätsbildner
bringen jedoch das Problem mit sich, dass ihre Viskositäten dazu neigen,
sich unter Umgebungstemperaturen zu verändern. Zum Beispiel unterliegt
eine mit einem Viskositätskonditionierer
und einem Viskositätsbildner
formulierte Farbe notwendigerweise Viskositätsschwankungen, sofern sie
von Natur aus temperaturabhängig
ist, wenn sie im Sommer und im Winter aufgebracht wird. Insbesondere
in einem geographischen Gebiet wie Japan, wo sich die vier Jahreszeiten
deutlich unterscheiden, ist der maximale Temperaturunterschied häufig 30
bis 40°C
zwischen Winter und Sommer, so dass jahreszeitliche Viskositätsveränderungen
Probleme bei der Verarbeitbarkeit der Farbe verursachen.
-
Die EP-A-761779 des Anmelders, die
nach dem Anmeldetag der vorliegenden Anmeldung veröffentlicht
wurde, offenbart Viskositätskonditionierer
und sie enthaltende Zusammensetzungen. Die Viskositätskonditionierer
der vorliegenden Erfindung fallen in den allgemeinen Offenbarungsgehalt
dieses Dokuments. Jedoch offenbart EP-A-761779 nicht die spezifischen
Viskositätskonditionierer
der vorliegenden Erfindung.
-
Zusammenfassung
der Erfindung
-
Die vorliegende Erfindung hat deshalb
als primäre
Aufgabe die Bereitstellung eines Viskositätskonditionierers, der weniger
temperaturabhängig
ist, und deshalb besonders dazu in der Lage ist, einen konstanten Viskositätsbereich
aufrecht zu erhalten, der für
alle Umgebungsbedingungen geeignet ist, und über das ganze Jahr ausreichend
auftragbar ist.
-
Eine andere Aufgabe der Erfindung
liegt in der Bereitstellung einer Emulsionszusammensetzung und einer
Emulsionsfarbzusammensetzung, die beide den obigen Viskositätskonditionierer
einschließen.
-
Um mit den vorangehenden Problemen
des Standes der Technik fertig zu werden, haben die Erfinder als
Resultat intensiver Untersuchungen entwickelt: einen einzigartigen
Viskositätskonditionierer,
der eine verminderte Temperaturabhängigkeit, eine konstante Viskosität in einem
bestimmten Bereich, um alle Umgebungsbedingungen und hervorragende
Auftragbarkeit im gesamten Jahr zu erfüllen, zeigt, verbunden mit
einer Emulsionszusammensetzung und einer Emulsionsfarbzusammensetzung,
die beide jeweils solch einen Viskositätskonditionierer einschließen.
-
In einem Aspekt stellt die vorliegende
Erfindung einen Viskositätskonditionierer
bereit, umfassend eine Verbindung der Formel (2):
worin:
R eine Kohlenwasserstoffgruppe
(hydrocarbylen group) ist;
R' ist: eine verzweigte Alkylgruppe der
folgenden Formel (4):
worin R
4 und
R
5 jeweils eine Kohlenwasserstoffgruppe
mit 4 oder mehr Kohlenstoffatomen sind und R
6 eine Kohlenwasserstoffgruppe
ist,
oder eine sekundäre
Alkylgruppe der folgenden Formel (5):
worin R
7 und
R
8 jeweils eine Kohlenwasserstoffgruppe
mit 4 oder mehr Kohlenstoffatomen sind;
R
1 eine
Kohlenwasserstoffgruppe ist, die eine Urethanverknüpfung enthalten
kann;
n im Bereich von 1 bis 500 ist; und
h nicht weniger
als 1 ist.
-
In einem anderen Aspekt stellt die
Erfindung eine Emulsionszusammensetzung bereit, die solch einen Viskositätskonditionierer
einschließt.
-
Ausführliche
Beschreibung der Erfindung
-
Der erfindungsgemäße Viskositätskonditionierer umfasst eine
Verbindung, dargestellt durch nachstehende Formel (2).
-
Die Formel (2) ist wie folgt:
worin R eine Kohlenwasserstoffgruppe
ist, R' eine verzweigte
Alkylgruppe der Formel (4) wie oben definiert, oder eine sekundäre Alkylgruppe
der Formel (5) wie oben definiert ist, R
1 eine
Kohlenwasserstoffgruppe ist, die eine Urethanverknüpfung enthalten
kann, n im Bereich von 1 bis 500 ist, und h nicht weniger als 1
ist.
-
Die erfindungsgemäße Verbindung der Formel (2)
kann erhalten werden durch Umsetzen von einem oder mehreren Mono-
oder Polyisocyanaten der Formel R1-(NCO)h und einem oder mehreren Polyethermonoalkoholen
der Formel R'-(O-R)n-OH.
-
In einem solchen Fall werden die
Gruppen R, R' und
R1 in Formel (2) durch die zu verwendenden
Verbindungen der Formel R1-(NCO)h und der Formel R'-(O-R)n-OH bestimmt.
-
Die Mono- oder Polyisocyanate mit
einer h-Valenz und der Formel R1-(NCO)h sind zur Verwendung zur Bereitstellung
des erfindunsgemäßen Viskositätskonditionierers
nicht besonders eingeschränkt,
sofern sie eine oder mehrere Isocyanatgruppen in ihren entsprechenden
Molekülen
enthalten. Hier schließen
die Monoisocyanate und Polyisocyanate z. B. aliphatische Monoisocyanate,
aliphatische Diisocyanate, aromatische Monoisocyanate, aromatische
Diisocyanate, alicyclische Monoisocyanate, alicyclische Diisocyanate,
Biphenyldiisocyanate, Phenylmethandiisocyanate, Triisocyanate und
Tetraisocyanate ein.
-
Für
die vorliegende Erfindung nützliche
aliphatische Monoisocyanate können
geeigneterweise z. B. ausgewählt
werden aus Methylisocyanat, Ethylisocyanat, Butylisocyanat, Propylisocyanat,
Hexylisocyanat, Octylisocyanat, Laurylisocyanat und Octadecylisocyanat.
-
Geeignete alicyclische Monoisocyanate
schließen
z. B. Cyclohexylisocyanat ein.
-
Geeignete aromatische Monoisocyanate
schließen
z. B. Phenylisocyanat und Tolylisocyanat ein.
-
Hier verwendete aliphatische Diisocyanate
werden z. B. ausgewählt
aus Methylendiisocyanat, Dimethylendiisocyanat, Trimethylendiisocyanat,
Tetramethylendiisocyanat, Pentamethylendiisocyanat, Hexamethylendiisocyanat,
Dipropyletherdiisocyanat, 2,2-Dimethylpentandiisocyanat, 3-Methoxyhexandiisocyanat,
Octamethylendiisocyanat, 2,2,4-Trimethylpentandiisocyanat, Nonamethylendiisocyanat,
Decamethylendiisocyanat, 3-Butoxyhexandiisocyanat, 1,4-Butylenglycoldipropyletherdiisocyanat,
Thiodihexyldiisocyanat, meta-Xylylendiisocyanat, para-Xylylendiisocyanat
und Tetramethylxylylendiisocyanat, Geeignete aromatische Diisocyanate
schließen
z. B. meta-Phenylendiisocyanat,
para-Phenylendiisocyanat, 2,4-Tolylendiisocyanat, 2,6-Tolylendiisocyanat,
Dimethylbenzoldiisocyanat, Ethylbenzoldiisocyanat, Isopropylbenzoldiisocyanat,
Tolidindiisocyanat, 1,4-Naphthalindiisocyanat, 1,5-Naphthalindiisocyanat,
2,6-Naphthalindiisocyanat und 2,7-Naphthalindiisocyanat ein.
-
Geeignete alicyclische Diisocyanate
schließen
z. B. hydrierte Xylylendiisocyanate und Isophorondiisocyanat ein.
-
Geeignete Biphenyldiisocyanate schließen z. B.
Biphenyldiisocyanat, 3,3'-Dimethylbiphenyldiisocyanat
und 3,3'-Dimethoxybiphenyldiisocyanat
ein.
-
Hier verwendete Phenylmethandiisocyanate
werden veranschaulicht durch Diphenylmethan-4,4'-diisocyanat, 2,2'-Dimethyldiphenylmethan-4,4'-diisocyanat, Diphenyldimethylmethan-4,4'-diisocyanat, 2,5,2',5'-Tetramethyldiphenylmethan-4,4'-diisocyanat, Cyclohexylbis(4-isocyanatophenyl)methan,
3,3'-Dimethoxydiphenylmethan-4,4'-diisocyanat, 4,4'-Dimethoxydiphenylmethan-3,3'-diisocyanat, 4,4'-Diethoxydiphenylmethan-3,3'-diisocyanat, 2,2'-Dimethyl-5,5'-dimethoxydiphenylmethan-4,4'-diisocyanat, 3,3'-Dichlordiphenyldimethylmethan-4,4'-diisocyanat und
Benzophenon-3,3'-diisocyanat.
-
Hier verwendete Triisocyanate werden
z. B. ausgewählt
aus 1-Methylbenzol-2,4,6-triisocyanat, 1,3,5-Trimethylbenzol-2,4,6-triisocyanat,
1,3,7-Naphthalintriisocyanat, Biphenyl-2,4,4'-triisocyanat, Diphenylmethan-2,4,4'-triisocyanat, 3-Methyldiphenylmethan-4,6,4'-triisocyanat, Triphenylmethan-4,4',4''-triisocyanat, 1,6,11-Undecantriisocyanat,
1,8-Diisocyanat-4-isocyanatmethyloctan,
1,3,6-Hexamethylentriisocyanat, Bicycloheptan-triisocyanat und Tris(isocyanatphenyl)thiophosphat.
-
Die oben als Beispiel dienende Polyisocyanatverbindungen
können
von Natur aus dimer oder trimer (Isocyanuratverknüpft) oder
in der Form eines aus Reaktion mit einem Amin erhaltenen Biurets
sein.
-
Außerdem können Urethanverknüpfung enthaltende
Polyisocyanate verwendet werden, die aus der Umsetzung eines der
obigen aufgeführten
Polyisocyanate mit einem Polyol resultieren.
-
Als Polyole zur Verwendung in dieser
Reaktion sind diejenigen mit Divalenz bis Octavalenz bevorzugt und
Beispiele werden ausgewählt
aus divalenten Alkoholen wie Ethylenglycol, Propylenglycol, Butylenglycol, Hexamethylenglycol
und Neopentylglycol, trivalente Alkohole wie Glycerin, Trimethylolethan
und Trimethylolpropan, tetravalente Alkohole wie Pentaerythritol,
pentavalente Alkohole wie Adonit, Arabit und Xylit, heptavalente
Alkohole wie Dipentaerythritol, Sorbit, Mannit und Idit und octavalente
Alkohole wie Sucrose und Oligomere davon, Addukte davon mit Alkylenoxiden
und Addukte davon mit Caprolactonen.
-
Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Viskositätskonditionierer
der Formel (2) sind die Polyethermonoalkohole der Formel R'-(O-R)n-OH
nicht besonders eingeschränkt,
solange sie aus verzweigten oder sekundären monovalenten Alkoholen
der nachstehenden Formel (4')
oder (5') hergeleitet
sind. Solch eine Verbindung kann durch Additionspolymerisation eines
verzweigten oder sekundären
monovalenten Alkohols der nachstehenden Formel (4') oder (5') mit einem Alkylenoxid
wie Ethylenoxid, Propylenoxid, Butylenoxid, Epichlorhydrin oder
einem Styroloxid erhalten werden.
-
Der oben angeführte verzweigte Alkohol wird
durch folgende Formel (4')
dargestellt.
-
-
Oben angeführter sekundärer Alkohol
wird durch folgende Formel (5')
dargestellt.
-
-
Man merkt deshalb, dass die Gruppe
R' den durch Entfernen
einer Hydroxylgruppe von jeder der Verbindungen der Formeln (4') und (5') gebildeten Rests
bedeutet.
-
In den Formeln (4) und (5) sind R4, R5, R7 und
R8 jeweils eine Kohlenwasserstoffgruppe
mit 4 oder mehr Kohlenstoffatomen, ausgewählt z. B. aus einer Alkylgruppe,
Alkenylgruppe, Alkylarylgruppe, Cycloalkylgruppe und Cycloalkenylgruppe,
und R6 ist eine Kohlenwasserstoffgruppe,
z. B. eine Alkylengruppe, Alkenylengruppe, Alkylarylengruppe, Cycloalkylengruppe
oder Cycloalkenylengruppe.
-
Für
die vorliegende Erfindung geeignete Alkylgruppen werden z. B. ausgewählt aus
Methyl, Ethyl, Propyl, Isopropyl, Butyl, Isobutyl, tert-Butyl, Pentyl,
Isopentyl, Neopentyl, tert-Pentyl, Hexyl, Heptyl, Octyl, 2-Ethylhexyl,
Nonyl, Decyl, Undecyl, Dodecyl, Tridecyl, Isotridecyl, Myristyl,
Palmityl, Stearyl, Eicosyl, Docosyl, Tetracosyl, Triacontyl, 2-Octyldodecyl,
2-Dodecylhexadecyl, 2-Tetra-decyloctadecyl und Monomethyl-verzweigten Isostearylgruppen.
-
Geeignete Alkenylgruppen schließen z. B.
Vinyl-, Allyl-, Propenyl-, Isopropenyl-, Butenyl-, Isobutenyl-, Pentenyl-, Isopentenyl-,
Hexenyl-, Heptenyl-, Octenyl-, Nonenyl-, Decenyl-, Undecenyl-, Dodecenyl-,
Tetradecenyl- und Oleylgruppen ein.
-
Geeignete Alkylarylgruppen schließen Phenyl-,
Tolyl-, Xylyl-, Cumenyl-, Mesityl-, Benzyl-, Phenethyl-, Styryl-,
Cinnamyl-, Benzhydryl-, Trityl-, Ethylphenyl-, Propylphenyl-, Butylphenyl-,
Pentylphenyl-, Hexylphenyl-, Heptylphenyl-, Octylphenyl-, Nonylphenyl-, α-Naphthyl-
und β-Naphthylgruppen
ein.
-
Hier verwendete Cycloalkyl- und Cycloalkenylgruppen
werden durch Cyclopentyl-, Cyclohexyl-, Cycloheptyl-, Methylcyclopentyl-,
Methylcyclohexyl-, Methylcycloheptyl-, Cyclopentenyl-, Cyclohexenyl-,
Cycloheptenyl-, Methylcyclopentenyl-, Methylcyclohexenyl- und Methylcycloheptenylgruppen
veranschaulicht.
-
In Formel (4) ist die Gruppe R6 eine Kohlenwasserstoffgruppe wie z. B.
eine Alkylengruppe, Alkenylengruppe, Alkylarylengruppe, Cycloalkylengruppe
oder Cycloalkenylengruppe. Eine CH2-Gruppe
ist als Gruppe R6 besonders geeignet, da
ein in seiner 2-Position verzweigter Alkohol eine geringere Temperaturabhängigkeit
der Viskosität
bewirkt.
-
R' ist
eine verzweigte oder sekundäre
Alkylgruppe der obigen Formel (4) oder (5). Die Anzahl der Kohlenstoffatome
in der R'-Gruppe
beträgt
vorzugsweise 8 bis 36, bevorzugter 12 bis 24. Genauer weisen jede
der Gruppen R4, R5,
R7 und R8 in Formeln
(4) und (5) 4 oder mehr Kohlenstoffatome auf, wodurch die Viskosität des resultierenden
verzweigten oder sekundären
Alkohols weniger temperaturabhängig
ist.
-
Das Alkylenoxid oder Styroloxid kann
durch Homopolymerisation oder durch statistische oder Blockpolymerisation
von zwei oder mehr solcher Oxide gebunden werden. In diesem Fall
ist jedes bekannte Verfahren geeignet. Der Polymerisationsgrad n
ist im Bereich von 1 bis 500, vorzugsweise 1 bis 200, bevorzugter
10 bis 200. Der Anteil der Ethylengruppe in der Gruppe R ist vorzugsweise
50 bis 100 Gew.-%, bevorzugter 65 bis 100 Gew.-% auf Basis des Gesamtgewichts
der Gruppe R und die strenge Einhaltung dieses Anteils führt zu einer
verbesserten Leistung der Viskositätsveränderung.
-
Die Verbindung der Formel (2) kann
wie üblich
hergestellt werden durch Reaktion eines Polyethers mit einem Isocyanat,
z. B. bei 80 bis 90°C
für 1 bis
3 Stunden.
-
Der erfindungsgemäße Viskositätskonditionierer, umfassend
eine Verbindung der Formel (2), stellt die physikalischen Eigenschaften
bereit, die mit den vorherigen Viskositätsbildnern des Standes der
Technik nicht erreicht wurden. Zum Beispiel ist der erfindungsgemäße Viskositätskonditionierer
von Natur aus nichtionisch und, obwohl er ein relativ geringes Molekulargewicht
besitzt, zeigt einen guten Viskositätsanstieg, sogar wenn er in
einer geringeren Menge zum wässrigen
System gegeben wird. Er ist außerdem
gegenüber
Wasser und Alkohol stabil. Insbesondere ist solch ein Viskositätskonditionierer
bei Anwendung in Emulsionsfarben nicht nur insbesondere dazu imstande,
einen genügenden
Viskositätsanstieg
zu erzeugen, sondern auch dazu, in den meisten Fällen zu hervorragender Fluidität und Auftrageigenschaften
und zu außergewöhnlicher
Leistung der Viskositätsveränderung
unter sowohl scherungsarmen als auch -reichen Bedingungen beizutragen.
-
Außerdem stellt der erfindungsgemäße Viskositätskonditionierer
vorteilhafterweise eine besondere Temperatursensibilitätseigenschaft
bereit, die die Viskositätsbildner
des Standes der Technik nicht erreichen konnten. Aufgrund der Temperatursensibilität ist der
Viskositätskonditionierer
weniger temperaturabhängig, vollständig konstant
in einem bestimmten Viskositätsbereich unter
allen Umgebungsbedingungen und ausreichend auftragbar zu allen Jahreszeiten.
Diese Vorteile sind ein besonderes Merkmal der vorliegenden Erfindung
und darauf zurückzuführen, dass
die Gruppe R' in
Formel (2) ausdrücklich
als verzweigte oder sekundäre Alkylgruppe
der Formel (4) oder (5) oben definiert ist, nämlich dass ein verzweigter
oder sekundärer
Alkohol der Formel (4')
oder (5') selektiv
als Ausgangsmaterial zur Bereitstellung der Gruppe R' der Formel (2) verwendet
wird.
-
Der erfindungsgemäße Viskositätskonditionierer ist auf wässrige Systeme
wie Emulsionen, Latexe und dispergierbare Flüssigkeiten (wie Suspensionen
und Dispersionen) anwendbar.
-
Polymeremulsionen vom Vinylacetattyp
werden z. B. ausgewählt
aus Homopolymeremulsionen eines Vinylacetatmonomers und Copolymeremulsionen
eines Vinylacetatmonomers mit einem Comonomer wie Ethylen, Vinylchlorid,
Acrylsäure,
Acrylatester, Methacrylsäure,
Methacrylatester, Beova, Maleinsäure
oder Maleatester. Geeignete Polymeremulsionen vom Acryltyp schließen Homopolymeremulsionen
eines Monomers ein wie Acrylsäure,
Acrylatester, Methacrylsäure,
Methacrylatester oder Acrylonitrile, Copolymeremulsionen von zwei
oder mehr solcher Monomeren und Copolymeremulsionen von einem solchen
Monomer mit Styrol. Geeignete Palymeremulsionen vom Vinylidentyp
schließen
ein: Homopolymeremulsionen eines Vinylidenchloridmonomers und Copolymeremulsionen
eines Vinylidenchloridmonomers mit einem Comonomer wie Acrylsäure, Acrylatester,
Methacrylsäure,
Methacrylatester, Acrylnitril oder Vinylchlorid. Eingeschlossen
in andere geeignete Polymeremulsionen sind Urethanharzemulsionen,
Silikonharzemulsionen, Epoxyharzemulsionen und Fluorharzemulsionen.
Geeignete Latexe werden z. B. durch SBR-Latex, SB-Latex, ABS-Latex, NBR-Latex,
CR-Latex, VP-Latex, BR-Latex, MBR-Latex und IR-Latex veranschaulicht.
-
Wenn gelöst oder dispergiert in Wasser,
kann der erfindungsgemäße Viskositätskonditionierer
seine Viskositätsmodifizierungswirkungen
zeigen und kann üblicherweise
in einer Menge von 0,01 bis 10%, bevorzugt 0,01 bis 5% auf Basis
des Feststoffgehalts einer gegebenen Polymeremulsion oder auf dem
Gesamtgewicht eines gegebenen Latex verwendet werden. Zur Emulsion
oder Latex kann der Viskositätskonditionierer als
solcher oder nach Verdünnung
auf eine geeignete Viskosität
mit Wasser oder Lösungsmittel
gegeben werden. Zur Verwendung in Emulsionsfarben kann der erfindungsgemäße Viskositätskonditionierer
als wässrige Lösung in
Ethylalkohol im Knetschritt oder Modifikationsschritt solch einer
Emulsionsfarbe eingeschlossen werden, wobei die Verarbeitbarkeit
erleichtert wird, wenn der Viskositätskonditionierer in einer Menge
von 0,01 bis 5% zugegeben wird.
-
Die oben angeführten Polymeremulsionen können durch
die Verwendung eines oder mehrerer anionischer, kationischer oder
nichtionischer Emulgatoren hergestellt werden. Zwei oder mehr Emulgatoren
können
als Beimischung mit einem weiteren, unabhängig von ihren Typen, angewendet
werden. Die Menge des zu verwendenden Emulgators ist ca. 0,1 bis
6 Gew.-% auf Basis des Gesamtgewichts eines ausgewählten Monomers
und kann in manchen Fällen
größer als
6 Gew.-% sein. Wenn ein Initiator vom Persulfattyp verwendet wird,
müssen
oft keine Emulgatoren notwendig sein. Das durchschnittliche Molekulargewicht
dieser Emulsionspolymere ist üblicherweise
1 × 105 bis 1 × 107 und am häufigsten über 5 × 105.
-
Der erfindungsgemäße Viskositätskonditionierer ist nichtionisch
und deshalb auch für
Polymeremulsionen alkalischer Qualität wirksam. Solche Viskositätskonditionierer
können
zu solch einer Emulsion zusammen mit einem Antischaummittel, Pigmentdispergiermittel
und Tensid gegeben werden. Der Viskositätskonditionierer kann auch
enthalten oder kann anschließend
vermischt werden mit verschiedenen anderen Additiven wie Antioxidantien,
Ultraviolettabsorbern, Wasserimprägniermitteln, Antiseptika,
Bakteriziden, Dispergiermitteln, Schaumverhütungsmitteln, Deodoranzien,
Parfüms,
Verfünnern,
Farbstoffen und Pigmenten.
-
Andere für den erfindungsgemäßen Viskositätskonditionierer
geeignete wässrige
Systeme sind wässrige
Farbzusammensetzungen zur Verwendung in der Papier-, Leder- und Textilindustrie,
Detergentien, Adhäsiva,
Wachse, Poliermittel, Kosmetika und Toilettenartikel, Pharmazeutika,
landwirtschaftliche Chemikalien und landwirtschaftliche Zusammensetzungen.
-
Wie oben ausgeführt, werden erfindungsgemäß ein neuer
Viskositätskonditionierer,
eine Emulsionszusammensetzung und eine Emulsionsfarbzusammensetzung,
die jeweils solch einen Viskositätskonditionierer
einschließen,
bereitgestellt.
-
Beispiele
-
Mit Bezug auf Herstellungsbeispiele
1 bis 9 und Beispiele 1 bis 4 des durch die Formel (2) oben dargestellten
Viskositätskonditionierer
wird die vorliegende Erfindung nachstehend genauer beschrieben.
-
Herstellungsbeispiel 1
-
In einen 1000 ml Vierhalskolben,
versehen mit einem Thermometer, Stickstoffeinlaß und Rührer wurden 660 Vierew.-Teile
eines Addukts der Formel
gebildet durch Reaktion eines
verzweigten Alkohols der Formel
mit 20 mol Ethylenoxid (EO)
gegeben. Das Reaktionssystem wurde im Vakuum (weniger als 10 mm
Hg) 3 Stunden bei 90 bis 100°C
entwässert,
bis die Feuchtigkeit im System auf 0,03% reduziert war. Nach anschließender Kühlung des
Systems auf 80°C
wurden 47 Gew.-Teile Hexamethylendiisocyanat (HMDI) in den Kolben gegeben.
Die Reaktion wurde dann in einem Stickstoffstrom 2 Stunden bei 80
bis 90°C
durchgeführt,
wonach der Isocyanatgehalt 0 betrug. So wurde ein erfindungsgemäßes Reaktionsprodukt
erhalten, das bei Normaltemperatur ein blassgelblicher Feststoff
war. Dieses Produkt ist nachstehend als Viskositätskonditionierer 1 bezeichnet
(R: Ethylengruppe; R':
2-Decyltetradecylgruppe; R
1: Hexamethylengruppe;
h = 2; n = 20).
-
Herstellungsbeispiel 2
-
Das Verfahren des Herstellungsbeispiels
1 wurde nachvollzogen, außer
dass 690 Gew.-Teile eines Addukts eines sekundären Alkohols mit 11 bis 14
Kohlenstoffatomen mit 100 mol EO und 10,5 Gew.-Teile Tetramethylendiisocyanat
verwendet wurden. So wurde ein blassgelbliches festes Produkt erhalten.
Dieses Produkt ist als Viskositätskonditionierer
2 bezeichnet (R: Ethylengruppe; R': Mischung der Formel
R
1:
Tetramethylengruppe; h = 2; n = 100).
-
Herstellungsbeispiel 3
-
Das Verfahren des Herstellungsbeispiels
1 wurde nachvollzogen, außer
dass 133 Gew.-Teile eines Addukts der Formel
gebildet durch Reaktion eines
verzweigten Alkohols der Formel
mit 50 mol EO und 20,4 Gew.-Teile
HMDI verwendet wurden. So wurde ein blassgelbliches festes Produkt
erhalten. Dieses Produkt ist als Viskositätskonditionierer 3 bezeichnet
(R: Ethylengruppe; R
1: Hexamethylengruppe;
h = 2; n = 50).
-
Herstellungsbeispiel 4
-
Das Verfahren des Herstellungsbeispiels
1 wurde nachvollzogen, außer
dass 167 Gew.-Teile eines Addukts der Formel
gebildet durch Reaktion eines
verzweigten Alkohols der Formel
mit 10 mol EO, 504 Gew.-Teilen
eines Addukts eines sekundären
Alkohols mit 11 bis 14 Kohlenstoffatomen mit 100 mol EO und 36,5
Gew.-Teile Tolylendiisocyanat (TDI) verwendet wurden. So wurde ein
blassgelbliches festes Produkt erhalten. Dieses Produkt wird als
Viskositätskonditionierer
4 bezeichnet (R: Ethylengruppe; R': Mischung aus 2-Decyltetradecylgruppe
und gleiche Gruppe wie in Herstellungsbeispiel 2; R
1:
Tolylengruppe; h = 2; n = 10).
-
Herstellungsbeispiel 5
-
Das Verfahren des Herstellungsbeispiels
1 wurde nachvollzogen, außer
dass 656 Gew.-Teile eines Addukts der Formel
gebildet durch Reaktion eines
verzweigten Alkohols der Formel
mit 100 mol EO und 48,0
Gew.-Teilen eines Triisocyanats, erhalten durch Umsetzen von 1 mol
Trimethylolpropan und 3 mol TDI, verwendet wurden. So wurde ein
blassgelbliches festes Produkt erhalten. Dieses Produkt wird als
Viskositätskonditionierer
5 bezeichnet (R: Ethylengruppe; R': 2-Decyltetradecylgruppe; R
1: Trimethylolpropan-TDI-Anteil; h = 3; n
= 100).
-
Herstellungsbeispiel 6
-
Das Verfahren des Herstellungsbeispiels
1 wurde nachvollzogen, außer
dass 625 Gew.-Teile eines Addukts der Formel
gebildet durch Reaktion eines
verzweigten Alkohols der Formel
mit 100 mol EO und 12,7 Gew.-Teilen
Tolylisocyanat verwendet wurden. So wurde ein blassgelbliches Festprodukt
erhalten. Dieses Produkt wird als Viskositätskonditionierer 6 bezeichnet
(R: Ethylengruppe; R':
2-Decyltetradecylgruppe; R
1: Tolylgruppe;
h = 1; n = 100).
-
Herstellungsbeispiel 7
-
Das Verfahren des Herstellungsbeispiels
1 wurde nachvollzogen, außer
dass 662 Gew.-Teile des Addukts der Formel
gebildet durch Reaktion eines
verzweigten Alkohols der Formel
mit 100 mol EO und 30 Gew.-Teilen
eines Triisocyanats, hergestellt durch Umsetzen von 1 mol Trimethylolpropan
und 3 mol HMDI, verwendet wurden. So wurde ein blassgelbliches Festprodukt
erhalten. Dieses Produkt wird als Viskositätskonditionierer 7 bezeichnet
(R: Ethylengruppe; R':
2-Decyltetradecylgruppe; R
1: Trimethylolpropan-HMDI-Anteil;
h = 3; n = 100).
-
Herstellungsbeispiel 8
-
Das Verfahren des Herstellungsbeispiels
1 wurde nachvollzogen, außer
dass 634 Gew.-Teile eines Addukts eines sekundären Alkohols mit 11 bis 14
Kohlenstoffatomen mit 50 mol EO und 55,4 Gew.-Teile eines tetravalenten
Isocyanats, hergestellt durch Umsetzen von 1 mol Pentaerythritol
und 4 mol TDI verwendet wurden. So wurde ein blassgelbliches Festprodukt
erhalten. Dieses Produkt wird als Viskositätskonditionierer 8 bezeichnet
(R: Ethylengruppe; R':
gleiche Gruppe wie in Herstellungsbeispiel 2; R1:
Pentaerythritol-TDI-Anteil; h = 4; n = 50).
-
Herstellungsbeispiel 9
-
Das Verfahren des Herstellungsbeispiels
1 wurde nachvollzogen, außer
dass 665 Gew.-Teile eines Addukts der Formel
gebildet durch Reaktion
eines verzweigten Alkohols der Formel
mit 100 mol EO und ebenfalls
mit 20 mol Propylenoxid (PO) und 25,7 Gew.-Teilen eines hexavalenten
Isocyanats, erhalten durch Umsetzen von 1 mol Dipentaerythritol
und 6 mol Xylylendiisocyanat, verwendet wurden. So wurde ein blassgelbliches
festes Produkt erhalten. Dieses Produkt wird als Viskositätskonditionierer
9 bezeichnet (R: Ethylengruppe, Propylengruppe; R
1:
Dipentaerythritol-Xylyldiisocyanat-Anteil; h = 6; n = 100, 20).
-
Vergleichsherstellungsbeispiel
1
-
In einen 1.000 ml Vierhalskolben,
versehen mit einem Thermometer, einem Stickstoffeinlaß und einem Rührer wurden
668 Gew.-Teile eines Addukts von Laurylalkohol mit 50 mol EO gegeben.
Das Reaktionssystem wurde im Vakuum (weniger als 10 Hg) 3 Stunden
bei 90 bis 100°C
entwässert,
bis die Feuchtigkeit im System auf 0,03% abgesunken war. Nach Kühlen des
Reaktionssystems auf 80°C
wurden 23,5 Gew.-Teile HMDI in den Kolben gegeben. Die Reaktion
wurde dann in einem Stickstoffstrom 2 Stunden bei 80 bis 90°C durchgeführt, wonach
der Isocyanatgehalt 0 betrug. So wurde ein Vergleichsreaktionsprodukt
erhalten, bei dem es sich bei Normaltemperatur um einen blassgelblichen
Feststoff handelte. Dieses Produkt wird nachstehend als Vergleichsprodukt
1 bezeichnet.
-
Vergleichsherstellungsbeispiel
2
-
Das Verfahren des Vergleichsherstellungsbeispiels
1 wurde nachvollzogen, außer
dass 665 Gew.-Teile eines Addukts von Nonylphenol mit 100 mol EO
und 30,6 Gew.-Teilen eines Triisocyanats, erhalten durch Umsetzen
von 1 mol Trimethylolpropan und 3 mol HMDI, verwendet wurde. So
wurde ein blassgelbliches Festprodukt erhalten. Dieses Produkt wird
als Vergleichsprodukt 2 bezeichnet.
-
Vergleichsherstellungsbeispiel
3
-
Das Verfahren des Vergleichsherstellungsbeispiels
1 wurde nachvollzogen, außer
dass 665 Gew.-Teile eines Addukts von Decylalkohol mit 50 mol EO
und 37,8 Gew.-Teile TDI verwendet wurden. So wurde ein blassgelbliches
Festprodukt erhalten. Dieses Produkt wird als Vergleichsprodukt
3 bezeichnet.
-
Eine Menge von 40 Gew.-Teilen jedes
der erfindungsgemäßen Viskositätskonditionierer
1 bis 9 und der Vergleichsprodukte 1 bis 3 wurden gleichmäßig mit
10 Gew.-Teilen Butylcellosolv und 50 Gew.-Teilen Wasser vermischt,
wodurch eine transparente flüssige
Zusammensetzung bereitgestellt wurde, und zwar von sowohl den Zusammensetzungen
1 bis 9 und den Vergleichszusammensetzungen 1 bis 3. Die Viskositäten dieser
Versuchszusammensetzungen sind nachstehend angegeben (1 cPs = 1
mPa·s).
Zusammensetzung
1: | ca.
2.000 cPs |
Zusammensetzung
2: | ca.
4.000 cPs |
Zusammensetzung
3: | ca.
2.500 cPs |
Zusammensetzung
4: | ca.
2.000 cPs |
Zusammensetzung
5: | ca.
6.000 cPs |
Zusammensetzung
6: | ca.
3.500 cPs |
Zusammensetzung
7: | ca.
5.500 cPs |
Zusammensetzung
8: | ca.
4.500 cPs |
Zusammensetzung
9: | ca.
7.500 cPs |
Vergleichszusammensetzung
1: | ca.
4.000 cPs |
Vergleichszusammensetzung
2: | ca.
6.000 cPs |
Vergleichszusammensetzung
3: | ca.
2.000 cPs |
-
Beispiel
1: Auswertung der Emulsionen
Formulierung:
Emulsion
(zur Glanzbeschichtung; Acrylatestertyp; kommerziell erhältlich) | 100,0
g |
Viskositätskonditionierer
(jeweils erfindungsgemäß und Vergleichsprodukte;
wässrige
Lösung
von 10% Feststoffgehalt | 0,5
g |
Schaumverhütungsmittel
(Adekanate B-940; Mineralöltyp;
Asahi Denka Kogyo K. K.) | 0,2
g |
-
Obige Formulierung wurde 5 Minuten
handgerührt,
gefolgt durch mechanisches Rühren
(bei 1.000 Upm). Nach 2 Stunden Stehenlassen bei jeweils bestimmter
ausgewählter
Temperaturen (5,25 und 40°C)
wurden die Viskositäten
der resultierenden Emulsionszusammensetzungen, erfindungsgemäße Zusammensetzungen
1 bis 9 und Vergleichszusammensetzungen 1 bis 3, gemessen. Die Messungen
wurden unter den nachstehend angegebenen Bedeutungen durchgeführt:
Viskosität: BM-Viskosimeter
Rotor:
Nr. 4
Umdrehung: 12 Upm.
-
Die Versuchsresultate sind in Tabelle
1 gezeigt.
-
-
Die obige Untersuchung wurde wiederholt,
außer
dass eine unterschiedliche Emulsion zur elastischen Beschichtungsverwendung
(Styrolacrylatestertyp; kommerziell erhältlich) und eine unterschiedliche
Qualität des
Schaumverhütungsmittels
(Adekanate B-190; Silikontyp; Asahi Denka Kogyo K. K.) verwendet
wurde. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 angeführt.
-
-
Beispiel
2: Auswertung mit elastischen Farben.
Formulierung:
Wasser | 90
Gew.-Teile |
Viskositätskonditionierer
(jeweils erfindungsgemäß und Vergleichsprodukte) | 70
Gew.-Teile |
Pigmentdispergiermittel
(25% Polycarbonsäuretyp) | 10
Gew.-Teile |
Frostschutzmittel
(Ethylenglycol) | 20
Gew.-Teile |
Antischaummittel
(Adekanat B-940; Asahi Denka Kogyo K. K.) | 2
Gew.-Teile |
Titanoxid | 140
Gew.-Teile |
Calciumcarbonat | 160
Gew.-Teile |
-
Die so formulierte Mischung wrde
24 Stunden gerührt
und schließlich
als Mahlgut verwendet. Dieses Gut wurde dann wie nachstehend formuliert.
-
Formulierung:
Mahlgut | 493
Gew.-Teile |
Emulsion
(zur elastischen Beschichtung; Styrolacrylatestertyp kommerziell
erhältlich) | 410
Gew.-Teile |
Schaumverhütungsmittel
(Adekanate B-190) | 3
Gew.-Teile |
-
Es wurde 5 Stunden gerührt und
jede der fertiggestellten Farben wurde 2 Stunden bei drei verschiedenen
Temperaturen (5, 25 und 40°C)
stehengelassen und dann auf die Viskosität unter den folgenden Konditionen überprüft:
Viskosimeter:
BM-Viskosimeter
Rotor: Nr. 4
Umdrehung: 30 Upm
-
Die Ergebnisse sind in Tabelle 3
gezeigt.
-
-
-
Wie aus Beispielen 1 und 2 oben offensichtlich,
wurde für
die erfindungsgemäßen Viskositätskonditionierer
1 bis 9 nachgewiesen, dass sie Emulsionen bereitstellen, die weniger
empfänglich
auf Viskositätsänderungen
mit der Temperatur sind. Der Grund für diesen Vorteil ist, dass
solche Viskositätskonditionierer
durch die Verwendung einer ausgewählten Klasse an verzweigten
oder sekundären
Alkoholen als Ausgangsmaterialien mit daraus folgender Bindung einer
verzweigten Kette oder sekundären
Kohlenwasserstoffkette an die Gruppe R' hergestellt wurden. Andererseits zeigten
die Vergleichsprodukte 1 bis 3 bei üblicher Verwendung auffällige Viskositätsänderungen
mit der Temperatur, da die Produkte durch die Verwendung von geradkettigen Alkoholen
aus Ausgangsmaterial erhalten wurden und deshalb so strukturiert
waren, dass sie durch eine geradkettige Kohlenwasserstoffkette terminiert
wurden.
-
Beispiel 3
-
Farbtönung und Wasserbeständigkeit
mit Emulsionen
-
Anschließend wurden die folgenden Untersuchungen
durchgeführt,
um die Leistung der erfindungsgemäßen Viskositätskonditionierer,
angewendet auf bestimmte Emulsionsfarben, zu bestimmen.
-
Formulierung:
Emulsion
(Acrylatestertyp) | 40,0
g |
Schwarzpigment | 0,8
g |
Schaumverhütungsmittel
(Adekanate B-940) | 0,1
g |
-
Diese Mischung wurde eine Minute
von Hand vermischt, gefolgt durch Homogenisieren mit mechanischem
Rühren
mit einem großen
Turbinenimpeller für
10 bis 20 Minuten bei 1.000 bis 2.000 Upm. Die resultierende Emulsion
wurde auf eine Schieferplatte aufgetragen.
-
Farbtönung wurde bezüglich jeglicher
merklicher Farbveränderungen
an drei Punkten der Emulsion bestimmt, d. h. (1) Naß-auf-Naß-Beschichtung
(wet-on-wet coating), (2) beschichtete Oberflächentextur beim Fingerreiben
und (3) Beschichtungsläuferbildung
(coat sagging), verglichen mit der mit einer einfachen Beschichtung
erhaltenen beschichteten Oberfläche.
-
Nassfestigkeit wurde durch Untersuchen
des Zustands der Schicht nach 24 Stunden Eintauchen in ein warmes
Wasserbad von 50°C
bestimmt.
-
Die Ergebnisse sind in Tabelle 4
aufgeführt,
worin das Symbol "O" anzusehen ist als "nicht unterschiedlich", "-" als "leicht unterschiedlich" und "x" als "deutlich unterschiedlich".
-
-
-
Beispiel
4
Farbtönung
und Nassfestigkeit der Farben
Formulierung:
Farbe
verwendet in Beispiel 2 | 40,0
g |
Schwarzpigment | 0,8
g |
Schaumverhütungsmittel
(Adekanate B-940) | 0,1
g |
-
Diese Formulierung wurde eine Minute
von Hand vermischt, gefolgt durch Homogenisierung mit mechanischem
Rühren
mit einem großen
Turbinenimpeller für
10 bis 20 Minuten bei 1.000 bis 2.000 Upm. Die resultierende Emulsion
wurde auf eine Schieferplatte aufgetragen.
-
Farbtönung wurde hinsichtlich jeglicher
bemerkenswerter Farbänderung
an drei Punkten der Emulsion beurteilt, d. h. (1) Naß-auf-Naß-Beschichtung,
(2) beschichtete Oberflächentextur
beim Fingerreiben und (3) Beschichtungsläuferbildung, verglichen mit
der mit einer einfachen Beschichtung erhaltenen beschichteten Oberfläche.
-
Nassfestigkeit wurde durch Untersuchen
des Zustands der Schicht nach 24 Stunden Eintauchen in warmes Wasser
von 50°C
bestimmt.
-
Die Ergebnisse sind in Tabelle 5
aufgeführt,
worin das Symbol "O" anzusehen ist als "nicht unterschiedlich", "-" als "leicht unterschiedlich" und "x" als "stark unterschiedlich".
-
-
Wie durch obige Beispiele 3 und 4
gezeigt, besitzen die erfindungsgemäßen Viskositätskonditionierer 1
bis 9 hervorragende physikalische Eigenschaften, die zur Verwendung
als Viskositätskonditionierer
für Emulsionsfarben
geeignet sind.