EP1370594A1 - Diskrete mikrohohlpartikel mit einer flexiblen wandstruktur - Google Patents
Diskrete mikrohohlpartikel mit einer flexiblen wandstrukturInfo
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- EP1370594A1 EP1370594A1 EP02719942A EP02719942A EP1370594A1 EP 1370594 A1 EP1370594 A1 EP 1370594A1 EP 02719942 A EP02719942 A EP 02719942A EP 02719942 A EP02719942 A EP 02719942A EP 1370594 A1 EP1370594 A1 EP 1370594A1
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- C08G12/02—Condensation polymers of aldehydes or ketones with only compounds containing hydrogen attached to nitrogen of aldehydes
- C08G12/26—Condensation polymers of aldehydes or ketones with only compounds containing hydrogen attached to nitrogen of aldehydes with heterocyclic compounds
- C08G12/30—Condensation polymers of aldehydes or ketones with only compounds containing hydrogen attached to nitrogen of aldehydes with heterocyclic compounds with substituted triazines
- C08G12/32—Melamines
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- B01J13/00—Colloid chemistry, e.g. the production of colloidal materials or their solutions, not otherwise provided for; Making microcapsules or microballoons
- B01J13/02—Making microcapsules or microballoons
- B01J13/06—Making microcapsules or microballoons by phase separation
- B01J13/14—Polymerisation; cross-linking
- B01J13/16—Interfacial polymerisation
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- C08G12/10—Condensation polymers of aldehydes or ketones with only compounds containing hydrogen attached to nitrogen of aldehydes with acyclic or carbocyclic compounds with acyclic compounds having the moiety X=C(—N<)2 in which X is O, S or —N
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Definitions
- the present invention relates to discrete micro hollow particles with a flexible polymeric wall structure, a process for their production and their use as compounding materials for thermoplastic polymers, additives for paints and varnishes, latexes, dispersions, emulsions or suspensions of prepolymers.
- Hollow microspheres are generally made from inorganic substances, and here primarily from glass or ceramic materials, as taught in US Pat. No. 5,217,928.
- a main field of application of these materials is the compounding of thermoplastics (US 5,017,629) or the use for silicone rubber (JP 58057462).
- Another area of application of hollow microspheres extends to the catalytic field, with microporous materials in particular as particularly light carriers serve for catalysts (US 4,820,503) or metallic or metallized polymer-based hollow particles, for example used as conductive components in paints and adhesives, in particular in the electronics industry (US 5,024,695).
- gas- or air-filled particles are already used as ultrasound reflectors in clinical examination methods (WO 92/05806).
- hollow particles are also used to a considerable extent, which are based on organic starting materials or which are expandable particles as blowing, blowing and nucleating agents (EP 0 998 521).
- Mineral hollow particles are also used for the production of decorative foils, furniture panels, decorative papers and the like.
- the synthesis and use of hollow particles in latexes is also known from the prior art, the hollow particles serving as extenders, pigmenting elements, carriers for auxiliaries and color additives (US Pat. No. 5,521,253).
- organosilicon compounds as wall-forming materials for hollow spheres is also known, for example, from EP 0 820 807.
- the disadvantages of the processes mentioned here are in particular the properties of the hollow particles produced in this way, which severely restrict their use in many fields of application. Above all, these include such negative properties as brittleness, insufficient flexibility, high bulk densities (as is the case with glass and ceramics), insufficient temperature stability, plasticization behavior under extrusion conditions, thermolytic degradation and the associated discoloration of the Materials, compatibility problems, or quality degradation, for example due to process additives. It was therefore the object of the present invention to eliminate the disadvantages of the prior art described and to produce discrete hollow microparticles with a defined surface structure, wall morphology and particle size and to dispense with the addition of quality-reducing additives.
- the discrete micro hollow particles have a flexible polymeric wall structure which encloses at least one cavity.
- the polymeric wall structure consists of an aminoplast, the ratio between the wall thickness and the particle outside diameter being at least 1:10.
- the structure of these micro-hollow particles corresponds to the core-shell type, the core being the cavity or a cavity-containing matrix and the shell being formed by the aminoplast wall structure.
- the aminoplasts used are preferably those based on a precondensate composed of melamine, urea, benzoganamine, acrylamide and / or a mixture thereof and an aldehyde.
- the aldehyde is preferably selected from the group of the mono- and dialdehydes, formaldehyde, glyoxal, glutaraldehyde and mixtures thereof being particularly preferred.
- the hollow microparticles can also be incorporated by incorporating organosilanes hydrophobic and / or flame retardant properties.
- the micro hollow particles preferably have a particle outside diameter between 500 nm and 200 ⁇ m, particularly preferably between 1 ⁇ m and 50 ⁇ m.
- the particular advantage here is that the particle size and the particle size distribution can be set specifically for the different fields of application.
- the hollow microparticles advantageously also have a very low bulk density. In the dried state, this is preferably between 30 and 200 g / l, particularly preferably between 30 and 90 g / l.
- the micro hollow particles preferably have a spherical shape.
- the wall structure of these hollow microparticles can preferably also have micropores. This wall structure can not only have a single cavity, but also a cavity matrix, e.g. a porous material.
- the process for producing discrete micro hollow particles with a flexible polymer wall structure with at least one cavity with a ratio between wall thickness and particle outer diameter of at least 1:10 is based on the following steps:
- the wall structures are formed by polymerizing an aminoplast precondensate at the phase interfaces in the dispersion, c) the particles thus formed are separated from the dispersion and
- the dispersion is prepared in step a) from an aqueous solvent and a gas.
- gases are preferred
- a protective colloid such as e.g. Polyethylene glycol or cellulose ether is used to avoid the coalescence of the gas bubbles.
- a dispersion is formed from an aqueous solvent and an organic solvent which is essentially immiscible therewith.
- Aliphatic, cycloaliphatic and / or aromatic hydrocarbons also in substituted form, can preferably be used as organic solvents.
- Solvents from the group of pentane, hexane, heptane, cyclohexane, methylcyclohexane, decalin, benzene, toluene, xylene, diethyl ether, dibutyl ether and petroleum ether are particularly preferred.
- the dispersion is prepared in step a) from an aqueous solvent and a solid.
- a salt that decomposes under acidic conditions with the formation of gas such as finely divided calcium carbonate, is used as the solid.
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- the hollow microparticles can also be used for the production of closed-cell foams by gluing the individual particles in shape-forming processes.
- the hollow microparticles can be used as additives for latices, paints, varnishes and pastes, e.g. in primers as a force-absorbing component for stone chip protection or as a sound absorber in anti-drone pastes or similar products.
- stone chip protection is improved compared to the usual use of hollow glass spheres in the base coats by e.g.
- micro-cracked structures could then contribute to corrosion damage when exposed to moisture and temperature. Due to the flexibility of the wall structures, these impact forces can be absorbed, however, only deformations could be demonstrated.
- melamine 1 mol is dissolved in 800 g of 25% by weight aqueous glutardialdehyde solution (2 mol) with stirring.
- the pH is then adjusted to 6 to 7 with 1N aqueous sodium hydroxide solution and the solution is heated to a temperature of 50 ° C. and stirred at this temperature for 10 to 60 minutes, preferably 20 to 30 minutes.
- the precondensate is added directly to the dispersion medium.
- urea 60 g of urea are introduced into 300 ml of 30% strength by weight aldehyde solution with stirring, the pH is adjusted to 7 to 8 with 1N aqueous sodium hydroxide solution and at 70 ° C. for a time of 10 to 60 minutes, preferably 20 to 40 Minutes reacted.
- the pre-condensates can then be cooled to room temperature or they are transferred directly to the dispersion.
- these particles After separation of the continuous phase and evaporation of the hexane by suction or pressure filtration and drying, these particles form hollow spheres with a diameter of 1 to 30 ⁇ m, which are fed directly to the application.
- the bulk weight is 45 g / 1.
- Example 6 Production of hydrophobized hollow spheres The procedure is as in Example 5, with 10% by weight poly (dimethylsiloxane) partially having hydroxyl end groups being added to the hexane phase.
- the hollow particles obtained in the final phase are hydrophobic and have a flame-retardant effect.
- a vertical tube reactor which is equipped with a mammoth pump and a membrane part, water as the continuous phase, the precondensate and the catalyst acid are introduced and a protective colloid based on cellulose or polyethylene glycol is added. Subsequently, nitrogen is dispersed in this solution over the membrane in a laminar flow and enveloped by the condensation process of the resin component. After about 60 minutes at a temperature of 50 ° C this process is complete and the hollow particles are separated by filtration and dried gently.
- the hollow particles are synthesized and prepared analogously to Example 8.
- Polystyrene particles obtained by cryomilling are used, which were also treated with a poly (dimethylsiloxane) before they were used.
- the coated and separated particles are treated with acetone in a washing process and then dried.
- the polystyrene-containing acetone solution is then processed in a suitable manner.
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft diskrete Mikrohohlpartikel mit einer flexiblen polymeren Wandstruktur, ein Verfahren zu deren Herstellung sowie Ihre Verwendung als Kompoundierungsstoffe für thermoplastische Polymere, Additive für Farben und Lacken, Latizes, Dispersionen, Emulsionen oder Suspensionen von Präpolymeren.
Description
Diskrete Mikrohohlpartikel mit einer flexiblen Wand- struktur
Die vorliegende Erfindung betrifft diskrete Mikro- hohlpartikel mit einer flexiblen polymeren Wandstruktur, ein Verfahren zu deren Herstellung sowie Ihre Verwendung als Kompoundierungsstoffe für thermoplastische Polymere, Additive für Farben und Lacken, La- tizes, Dispersionen, Emulsionen oder Suspensionen von Präpolymeren.
Mikrohohlkugeln werden in Regel aus anorganischen Stoffen, und hier vorrangig aus Glas oder keramischen Materialien hergestellt, wie es die US 5,217,928 lehrt. Ein Haupteinsatzgebiet dieser Materialien ist die Kompoundierung von Thermoplasten (US 5,017,629) oder die Verwendung für Silikongummi (JP 58057462) . Ein weiteres Einsatzgebiet von Mikrohohlkugeln erstreckt sich auf den Katalysebereich, wobei speziell mikroporöse Materialien als besonders leichte Träger
für Katalysatoren dienen (US 4,820,503) oder metallische bzw. metallisierte polymerbasierte Hohlpartikel, z.B. als leitfähige Komponenten in Lacken und Klebern insbesondere in der Elektronikindustrie eingesetzt werden (US 5,024,695) . In der Medizin werden gas- bzw. luftgefüllte Partikel als Ultraschallreflektoren bei klinischen Untersuchungsmethoden bereits eingesetzt (WO 92/05806) . In der Polymerkompoundierung werden in beträchtlichem Maße auch Hohlpartikel ein- gesetzt, die auf organischen Ausgangsstoffen basieren oder aber auch als Bläh-, Treib- und Nukleierungsmit- tel expandierbare Partikel sind (EP 0 998 521) . Mineralische Hohlpartikel werden auch zur Herstellung dekorativer Folien, Möbelplatten, Dekorpapiere und ähn- liche eingesetzt. Aus dem Stand der Technik ist ebenso die Synthese und der Einsatz von Hohlpartikeln in Latizes bekannt, wobei die Hohlpartikel als Exten- der, pigmentierende Elemente, Träger für Hilfsstoffe und Farbadditive dienen (US 5,521,253). Ebenso ist der Einsatz von siliziumorganischen Verbindungen als wandbildende Materialien für Hohlkugeln z.B. aus der EP 0 820 807 bekannt.
Die Nachteile der hier genannten Verfahren sind ins- besondere die Eigenschaften der auf diese Weise hergestellten Hohlpartikel, die ihren Einsatz in vielen Applikationsfeldern stark einschränken. Hierzu zählen vor allen Dingen solch negative Eigenschaften wie Sprödigkeit, mangelnde Flexibilität, hohe Schüttge- wichte (wie es bei Glas und Keramik der Fall ist) , nicht ausreichende Temperaturstabilität, Plastifizie- rungsverhalten unter Extrudierbedingungen, thermoly- tischer Abbau und damit oft verbundene Verfärbung des Materials, Kompatibilitätsprobleme, oder auch Quali- tätsminderung z.B. durch Prozeßadditive.
Es war daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung die beschriebenen Nachteile des Standes der Technik zu beseitigen und diskrete Mikrohohlpartikel mit definierter Oberflächenstruktur, Wandmorphologie und Teilchengröße herzustellen sowie dabei auf den Zusatz qualitätsmindernder Additive zu verzichten.
Die Aufgabe wird in bezug auf die Mikrohohlpartikel durch die Merkmale des Anspruchs 1 und in bezug auf das Verfahren zur Herstellung durch die Merkmale des Anspruchs 13 gelöst. Die Verwendung der Mikrohohlpartikel wird in den Ansprüchen 41 bis 44 beschrieben. Die weiteren Unteransprüche zeigen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung auf.
Erfindungsgemäß weisen die diskreten Mikrohohlpartikel eine flexible polymere Wandstruktur auf, die mindestens einen Hohlraum umschließt. Die polymere Wandstruktur besteht aus einem Aminoplasten, wobei das Verhältnis zwischen der Wanddicke und dem Partikelaußendurchmesser mindestens 1:10 beträgt. Der Aufbau dieser Mikrohohlpartikel entspricht dem Kern-Schale- Typ, wobei der Kern den Hohlraum oder eine hohlraum- haltige Matrix darstellt und die Schale durch die Aminoplast-Wandstruktur gebildet wird.
Als Aminoplasten werden bevorzugt solche auf Basis eines Vorkondensates aus Melamin, Harnstoff, Benzo- guanamin, Acrylamid und/oder deren Mischung sowie ei- nem Aldehyd eingesetzt. Der Aldehyd wird vorzugsweise aus der Gruppe der Mono- und Dialdehyde ausgewählt, wobei Formaldehyd, Glyoxal, Glutaraldehyd und deren Mischungen besonders bevorzugt sind.
In einer bevorzugten Variante können die Mikrohohlpartikel durch den Einbau von Organosilanen auch mit
hydrophoben und/oder fla mhemmenden Eigenschaften ausgestattet sein.
Die Mikrohohlpartikel weisen dabei bevorzugt einen Partikelaußendurchmesser zwischen 500 nm und 200 μm, besonders bevorzugt zwischen 1 μm und 50 μm auf. Der besondere Vorteil dabei ist, daß die Partikelgröße und die Partikelgrößenverteilung für die unterschiedlichen Applikationsfelder gezielt eingestellt werden kann.
Vorteilhafterweise weisen die Mikrohohlpartikel auch eine sehr geringe Schüttdichte auf. Diese beträgt im getrockneten Zustand bevorzugt zwischen 30 und 200 g/l besonders bevorzugt zwischen 30 und 90 g/1.
Die Mikrohohlpartikel weisen vorzugsweise eine sphärische Form auf. Die Wandstruktur dieser Mikrohohlpartikel kann dabei bevorzugt auch Mikroporen aufwei- sen. Diese Wandstruktur kann dabei nicht nur einen einzigen Hohlraum, sondern auch eine Hohlraummatrix, z.B. ein poröses Material, umgeben.
Das Verfahren zur Herstellung diskreter Mikrohohlpar- tikel mit einer flexiblen polymeren Wandstruktur mit mindestens einem Hohlraum mit einem Verhältnis zwischen Wanddicke und Partikelaußendurchmesser von mindestens 1:10 basiert auf den folgenden Schritten:
a) ein Aminoplastvorkondensat wird in eine Dispersion zweier im wesentlichen nicht miteinander mischbaren Phasen eingetragen,
b) die Wandstrukturen werden durch Polymerisation eines Aminoplastvorkondensats an den Phasengrenzflächen in der Dispersion ausgebildet,
c) die so gebildeten Partikel werden aus der Dispersion abgetrennt und
d) die Partikel werden unter Ausbildung der Hohlräume getrocknet.
In einer bevorzugten Variante wird im Schritt a) die Dispersion aus einem wäßrigen Lösungsmittel und einem Gas hergestellt. Als Gase werden dabei bevorzugt
Stickstoff und/oder Kohlendioxid verwendet. Kohlendioxid kann dabei auch unter überkritischen Bedingungen eingesetzt werden. Werden die Gase im Reaktionsmedium dispergiert, werden bevorzugt geringe Mengen eines Schutzkolloids, wie z.B. Polyethylenglykol oder Cel- luloseether zur Vermeidung der Koaleszenz der Gasbläschen eingesetzt.
Bei einer weiteren Variante wird eine Dispersion aus einem wäßrigen Lösungsmittel und einem damit im wesentlichen nicht mischbaren organischen Lösungsmittel gebildet. Als organische Lösungsmittel können dabei bevorzugt aliphatische, cykloaliphatische und/oder aromatische Kohlenwasserstoffe, auch in substituier- ter Form, eingesetzt werden. Besonders bevorzugt sind hierbei Lösungsmittel aus der Gruppe Pentan, Hexan, Heptan, Cyclohexan, Methylcyclohexan, Decalin, Benzol, Toluol, Xylol, Diethylether, Dibutylether und Petrolether .
In einer weiteren bevorzugten Variante wird in Schritt a) die Dispersion aus einem wäßrigen Lösungsmittel und einem Feststoff hergestellt. Als Feststoff kommt dabei z.B. ein Salz, das sich unter sauren Be- dingungen unter Gasbildung zersetzt, wie z.B. feinverteiltes Kalziumkarbonat, zum Einsatz.
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nicht vorrangig für Absorptions- und Adsorptionszwek- ke Anwendung, sondern bevorzugt für die Kompoundie- rung von Kunststoffen, z.B. bei deren Extrudierung, dem Spritzgießen, Pressen, Blasen. Ebenso können die Mikrohohlpartikel für die Herstellung von geschlos- senzelligen Schäumen durch Verklebung der Einzelpartikel bei formbildenden Prozessen genutzt werden. Weitere Verwendungsmöglichkeiten finden die Mikrohohlpartikel als Additive für Latizes, Farben, Lacke und Pasten, wie z.B. in Grundierlacken als kraftaufnehmende Komponente zum Steinschlagschutz oder als Schallabsorber in Antidröhnpasten oder ähnlichen Produkten. Beispielsweise wird der Steinschlagschutz gegenüber dem üblichen Einsatz von Glashohlkugeln in den Grundierlacken dadurch verbessert, daß z.B. eine Entmischung aufgrund des wesentlich geringeren Schüttgewichtes der Polymerhohlkörper verhindert werden kann, und daß aufgrund der guten Flexibilität der Kunststoffhohlkugeln im Falle des Steinaufpralls in der Regel keine Zerstörung der Hohlkugel mit der Bildung mikrorissiger Strukturen erfolgt. Diese mikrorissigen Strukturen könnten dann bei Feuchte- und Temperatureinwirkung zu Korrosionsschäden beitragen. Aufgrund der Flexibilität der Wandstrukturen können diese Schlagkräfte jedoch aufgefangen werden, wobei lediglich Verformungen nachgewiesen werden konnten.
Anhand der folgenden Beispiele soll der erfindungsgemäße Gegenstand näher erläutert werden, ohne ihn auf diese Beispiele zu beschränken.
Beispiel 1:
Herstellung eines Vorkondensates auf Melaminbasis
1 Mol Melamin wird unter Rühren in 3,5 Mol einer 30
Gew.-%igen Formalinlösung gelöst. Nach Einstellen des
pH-Wertes mit 1 N wäßriger Natronlauge auf pH 8-9 wird die Lösung auf 80 °C erwärmt und 20 bis 120 Minuten, vorzugsweise 30 bis 60 Minuten, bei dieser Temperatur gerührt. Anschließend kühlt man auf Raum- temperatur ab.
Beispiel 2:
Herstellung eines Vorkondensates auf Melaminbasis
1 Mol Melamin wird unter Rühren in 800 g 25 Gew.-%ige wäßriger Glutardialdehydlösung (2 Mol) gelöst. Danach wird der pH-Wert mit 1 N wäßriger Natronlauge auf 6 bis 7 eingestellt und die Lösung auf eine Temperatur von 50 °C erwärmt und 10 bis 60 Minuten, vorzugsweise 20 bis 30 Minuten bei dieser Temperatur gerührt. Das Vorkondensat wird direkt dem Dispersionsmedium beigegeben.
Beispiel 3: Partiell verethertes Melaminharzvorkondensat
4450 ml 30 %iges Formalin werden bei 80 °C mit 1 n NaOH auf pH 9 eingestellt. 1000 g Melamin werden zugegeben und unter Temperaturerhöhung ist das Melamin nach ca. 2 min gelöst. Kurz vor Erreichen des Siedebeginns wird die Harzlösung auf 60 °C abgekühlt. Den ausgefallenen Methylolmelaminen werden 4300 ml Methanol und 45 ml verdünnte HC1 (1:1) zugesetzt. Die Reaktionstemperatur darf 60 °C nicht überschreiten. Nach Abschluß der Veretherung werden 100 g Trietha- nola in zugegeben und im Vakuum ca. 2500 ml eines Methanol-Wasser-Gemisches abdestilliert, wobei die Temperatur nicht 60 °C überschreiten darf. Der Harzlösung werden 166 g Harnstoff zugegeben und unter Ab- kühlung noch 60 min gerührt.
Beispiel 4 :
Herstellung eines Vorkondensates auf Harnstoffbasis
60 g Harnstoff werden unter Rühren in 300 ml 30 Gew- %ige For aldehydlösung eingetragen, der pH-Wert mit 1 N wäßriger Natronlauge auf 7 bis 8 eingestellt und bei 70 °C über eine Zeit von 10 bis 60 Minuten, vorzugsweise 20 bis 40 Minuten zur Reaktion gebracht. Anschließend können die Vorkondensate auf Raumtempe- ratur abgekühlt werden oder sie werden direkt in die Dispersion überführt.
Beispiel 5:
Herstellung diskreter Hohlpartikel
In einem Rührgefäß werden 200 ml Wasser, 100 ml Hexan und 15 ml eines Säuregemisches aus 35 Gew-%iger wäßriger Essigsäure und 2 N Zitronensäure im Volumenverhältnis 1:1 vorgelegt und mit einem Dispergierrührer intensiv durchmischt. Anschließend werden 100 ml des unter Beispiel 1 hergestellten Vorkondensates bei gleichbleibender Rührintensität schnell eingetragen. Nach ca. 15 Minuten hat sich das Vorkondensat unter Bildung von sphärischen Partikeln auf der Oberfläche der dispergierten Phase niedergeschlagen. Man erhält eine Suspension von Mikropartikeln die Hexan enthalten. Diese Partikel bilden nach Abtrennung der kontinuierlichen Phase und Verdampfung des Hexans durch Saug- oder Druckfiltration und -trocknung Hohlkugeln mit einem Durchmesser von 1 bis 30 μm, die direkt der Applikation zugeführt werden. Das Schüttgewicht beträgt 45 g/1.
Beispiel 6: Herstellung hydrophobierter Hohlkugeln
Es wird wie im Beispiel 5 verfahren, wobei der Hexanphase 10 Gew-% Poly (dimethylsiloxan) partiell mit Hy- droxyendgruppen zugesetzt werden. Die in der Endphase erhaltenen Hohlpartikel sind hydrophob und besitzen eine flammhemmende Wirkung.
Beispiel 7:
Hohlpartikelsynthese unter Verwendung von Gasen
In einem senkrechtstehenden Rohrreaktor, der mit einer Mammutpumpe und einem Membranteil ausgerüstet ist, werden Wasser als kontinuierliche Phase, das Vorkondensat und die Katalysatorsäure vorgelegt und mit einem Schutzkolloid auf Cellulose- oder Polyethy- lenglykolbasis versetzt. Anschließend wird unter laminarer Strömung Stickstoff in dieser Lösung über die Membran dispergiert und durch den Kondensationsprozeß der Harzkomponente umhüllt. Nach ca. 60 Minuten ist bei einer Temperatur von 50 °C dieser Prozeß abge- schlössen und die Hohlpartikel werden durch Filtration abgetrennt und schonend getrocknet.
Beispiel 8 :
Hohlpartikelsynthese unter Verwendung von Salzen
In einem Reaktorgefäß werden 20 1 Wasser, 8 1 Vorkondensat nach Beispiel 3 und als saurer Katalysator 1,2 1 2 N wäßrige Zitronensäure vorgelegt und auf 60 °C erwärmt. Nach einer Vorkondensationszeit von 8 Mi- nuten wird ein Gemisch aus 2 1 Vorkondensat nach Beispiel 3, 500 ml Poly (dimethylsiloxan) und 5 kg fein- teiliges Calciumcarbonat unter hoher Rührung (z.B. 3000 rpm mit Polytron PT80F-600 Fa. Kinematika) in dieser Lösung dispergiert. Nach 60 Minuten ist der Prozeß abgeschlossen, die festen Bestandteile werden abgetrennt, sauer gewaschen und schonend getrocknet.
Beispiel 9 :
Synthese von Hohlkugeln unter Verwendung von Polystyrolpartikeln
Die Synthese und Aufbereitung der Hohlpartikel erfolgt in Analogie zum Beispiel 8. Zum Einsatz kommen durch Kryomahlung gewonnene Polystyrolpartikel, die ebenfalls vor ihrem Einsatz mit einem Po- ly (dimethylsiloxan) behandelt wurden. Die gecoateten und separierten Partikel werden in einem Waschprozeß mit Aceton behandelt und anschließend getrocknet. Die polystyrolhaltige Acetonlösung wird anschließend in geeigneter Weise aufbereitet.
Beispiel 10: Synthese von Hohlkugeln unter Verwendung von Po- lyacrylsäuregelen
In einem geeigneten Reaktor, mit entsprechender Rührtechnik ausgestattet, werden Wasser, Vorkondensatlö- sung z.B. nach Beispiel 4 und der saure Katalysator auf der Basis von Zitronensäure und Ascorbinsäure vorgelegt, auf 60 °C erwärmt und maximal 10 Minuten, jedoch mindestens 3 Minuten die Vorkondensation durchgeführt. Anschließend gibt man z.B. einen aufge- mahlenen gequollenen Superabsorber auf Polyacrylsäu- rebasis (Fa. DOW) hinzu. Bei gewünschter hydrophober und/oder flammhemmender Ausrüstung ist der Einsatz von Silikonverbindungen analog zu den Beispielen 8 und 9 erforderlich.
Claims
1. Diskretes Mikrohohlpartikel mit einer flexiblen polymeren Wandstruktur, die mindestens einen Hohlraum umschließt,
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dass die Wandstruktur aus einem Aminoplasten besteht und das Verhältnis zwischen Wanddicke und Partikelaußendurchmesser mindestens 1:10 beträgt.
2. Diskrete Mikrohohlpartikel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Aminoplast auf einem Vorkondensat aus Melamin, Harnstoff, Ben- zoguanamin, Acrylamid und/oder deren Mischung sowie einem Aldehyd basiert.
3. Diskrete Mikrohohlpartikel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Aldehyd ausgewählt ist aus der Gruppe der Mono- und Dialdehy- de.
4. Diskrete Mikrohohlpartikel nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Aldehyd ausgewählt ist aus der Gruppe Formaldehyd, Glyoxal, Glutaraldehyd und deren Mischungen.
5. Diskrete Mikrohohlpartikel nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrohohlpartikel durch Einbau von Organosilanen hydrophobe und/oder flammhemmende Eigenschaften besitzen.
6. Diskrete Mikrohohlpartikel nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Partikelaußendurchmesser zwischen 500 n und 200 μm liegt.
7. Diskrete Mikrohohlpartikel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Partikelaußendurchmesser zwischen 1 μm und 50 μm liegt.
8. Diskrete Mikrohohlpartikel nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrohohlpartikel im getrockneten Zustand eine Schüttdichte zwischen 30 und 200 g/L besitzen.
9. Diskrete Mikrohohlpartikel nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrohohlparti- kel im getrockneten Zustand eine Schüttdichte zwischen 30 und 90 g/L besitzen.
10. Diskrete Mikrohohlpartikel nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrohohlparti- kel eine sphärische Form aufweisen.
11. Diskrete Mikrohohlpartikel nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandstruktur Mikroporen aufweist.
12. Diskrete Mikrohohlpartikel nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandstruktur eine Hohlraummatrix umgibt.
13. Verfahren zur Herstellung diskreter Mikrohohlpartikel mit einer flexiblen polymeren Wandstruktur, die mindestens einen Hohlraum umschließt, wobei das Verhältnis zwischen Wand- dicke und Partikelaußendurchmesser mindestens
1:10 beträgt, mit folgenden Schritten:
a) Ein Aminoplastvorkondensat wird in eine Dispersion zweier im wesentlichen nicht miteinander mischbarer Phasen eingetragen,
b) die Wandstrukturen werden durch Polymerisation eines Aminoplastvorkondensats an den Phasengrenzflächen in der Dispersion ausgebildet,
c) die so gebildeten Partikel werden aus der Dispersion abgetrennt und
d) die Partikel werden unter Ausbildung der Hohlräume getrocknet.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass in a) die Dispersi- on aus einem wäßrigen Lösungsmittel und einem
Gas hergestellt wird.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass als Gas Stickstoff und/oder Kohlendioxid verwendet wird.
16. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 13 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Dispersion zusätzlich ein Schutzkolloid, wie z.B. Polyethy- lenglykol oder Celluloseether, zur Vermeidung der Koaleszenz der Gasblasen eingesetzt wird.
17. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass in a) die Dispersion aus einem wäßrigen Lösungsmittel und einem damit im wesentlichen nicht mischbaren organi- sehen Lösungsmittel hergestellt wird.
18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass als organische Lösungsmittel aliphatische, cycloaliphatische und/oder aromatische Kohlenwasserstoffe, auch in substituierter Form, eingesetzt werden.
19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das organisches Lösungsmittel ausgewählt ist aus der Gruppe Pen- tan, Hexan, Heptan, Cyclohexan, Methylcyclo- hexan, Decalin, Benzol, Toluol, Xylol, Diethyle- ther, Dibutylether und Petrolether.
20. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass in a) die Dispersion aus einem wäßrigen Lösungsmittel und einem Feststoff hergestellt wird.
21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass als Feststoff ein sich unter Gasbildung zersetzbares Salz, z.B. ein Carbonat, eingesetzt wird.
22. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass als Feststoff ein sich in organischen Lösungsmitteln lösliches Salz und/oder Polymer eingesetzt wird.
23. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass als Feststoff ein
Gel, z.B. auf Polyacrylsäure-, Cellulose- oder Aminoharzbasis, eingesetzt wird.
24. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 13 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass in a) der Dispersion Organosilane zugesetzt werden.
25. Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass in a) der Dispersion Polydimethylsiloxan zugesetzt werden.
26. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß das Polydimethylsiloxan Hydroxylend- gruppen aufweist.
27. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 13 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass in a) der Dispersion zusätzlich eine organische Säure als Kataly- sator für die Polymerisation zugesetzt wird.
28. Verfahren nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass die organische Säure ausgewählt ist aus der Gruppe Ameisensäure, Essigsäure, Zitronensäure, Ascorbinsäure und Po- lymethacrylsäure.
29. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 13 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass für b) das Aminoplastvorkondensat aus Melamin, Harnstoff, Benzo- guanamin, Acrylamid und/oder deren Mischung sowie einem Aldehyd hergestellt wird.
30. Verfahren nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass zur Herstellung des Aminplastvorkondensats ein Mono- und/oder Dial- dehyd verwendet wird.
31. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 27 oder 30, dadurch gekennzeichnet, dass zur Herstellung des Aminoplastvorkondensats Formaldehyd, Glyoxal, Glutaraldehyd und/oder deren Mischung verwendet wird.
32. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 29 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass das Aminoplastvor- kondensat aus Melamin und einem Monoaldehyd im
Molverhältnis zwischen 1:2,5 und 1:6 hergestellt wird.
33. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 29 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass das Aminoplastvorkondensat aus Melamin und einem Dialdehyd im Molverhältnis zwischen 1:2 und 1:4,5 hergestellt wird.
34. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 13 bis 33, dadurch gekennzeichnet, daß im Schritt c) die Trennung durch eine Fest/Flüssig- Trennung, z.B. mit einem Nutschenfilter, einem Bandfilter, einer Zentrifuge oder einem Membranfilterapparat, erfolgt.
35. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 13 bis 34, dadurch gekennzeichnet, daß im Schritt d) die Trocknung durch Umlufttrockner, Bandfiltertrockner und/oder Filtertrockner erfolgt.
36. Verfahren nach Anspruch 35, dadurch gekennzeich- net, daß die Trockentemperatur zwischen Raumtemperatur und 60 °C liegt.
37. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 13 bis 36, dadurch gekennzeichnet, dass die Größe der Mi- kropartikel über die Rührgeschwindigkeit, die Rührkopfabmessungen und/oder die Behälterabmessungen steuerbar ist.
38. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 13 bis 37, dadurch gekennzeichnet, dass die Wanddicke über das Volumenverhältnis der beiden im wesentlichen nicht miteinander mischbaren Phasen steuerbar ist.
39. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 13 bis 38, dadurch gekennzeichnet, dass Mikrohohlpartikel mit einer sphärischen Form hergestellt werden.
40. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 13 bis 39, dadurch gekennzeichnet, dass Mikrohohlpartikel mit einer mikroporösen Wandstruktur hergestellt werden.
41. Verwendung der Mikrohohlpartikel nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 12 als Ko poundiermit- tel für Thermoplaste bei deren Verarbeitung.
42. Verwendung der Mikrohohlpartikel nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 12 als Zuschlagstoff für Kunststoffe, Farben, Lacke, Pasten, Vergußmassen, Träger für Wirksubstanzen und/oder Sorptionsmittel .
43. Verwendung der Mikrohohlpartikel nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 12 in Grundierlacken als kraftaufnehmende Komponente zum Steinschlagschutz.
44. Verwendung der Mikrohohlpartikel nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 12 als Schallabsorber in Antidröhnpasten.
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