Стирол акриловая дисперсия что это такое


ХИМСЕРВИС. Стиролакриловая дисперсия

Стиролакриловая дисперсия       АССОРТИМЕНТ ДИСПЕРСИЙ

На современном отечественном рынке строительных материалов широко представлены химические продукты, в основе которых - стиролакриловая дисперсия производства зарубежных фирм. В частности, объективно заслуженной популярностью пользуются высококачественные краски, штукатурки, шпатлёвки, грунтовки, пр. на основе стиролакриловых дисперсий  таких фирм,     как          CH Polymers (Финляндия) ,FINNDISP (Швеция), Мовилит (Германия) и др. Наша компания представляет широкий ассортимент продукции этих фирм - стиролакриловые дисперсии на водной основе для производства лакокрасочных материалов.

Природа стиролакриловой дисперсии

Стиролакриловая дисперсия - это так называемая «смесь» полиакрилата и стирола, полученная в результате сополимеризации. Чтобы получить стиролакриловую дисперсию, используют производные акриловой кислоты из 2-гидрокси-2-метилпропилонитрила, изобутиральдегида или изобутана. В «союзе» с фенилэтиленом, винилбензолом эти полимеры дают уникальную основу для создания высококлассных современных лакокрасочных материалов.

Свойства стиролакриловых дисперсий определяет структура основной и боковой цепей полимерной макромолекулы. Таким образом, можно задать стиролакриловой дисперсии определенную температуру стеклования, минимальную температуру пленкообразования и разные физико-механические свойства покрытий на их основе.

В производстве лакокрасочных материалов, как правило, применяют стиролакриловые дисперсии на водной основе, которые получены путём сополимеризации «мягких» и «твёрдых» мономеров, то есть, химических веществ с разными температурами стеклования. Применение стирола, в частности, значительно удешевляет производство исходных для лакокрасочных материалов и даёт им особые ценные свойства.

Характеристики стиролакриловых дисперсий

Стиролакриловая дисперсия прекрасно подходит для создания качественных лакокрасочных материалов, потому что обладает рядом специфических характеристик, которые передаются конечному продукту на основе каждой стиролакриловой дисперсии.

Итак, стиролакриловая дисперсия имеет высокую стойкость к атмосферному влиянию, к перепадам температур и действию ультрафиолетовых лучей. Поэтому лакокрасочные материалы на основе стиролакриловых дисперсий со временем не желтеют, не выгорают и не теряют цвет. Лакокрасочные материалы на основе стиролакриловой дисперсии обладают стойкостью к воздействию влаги, кислот и щелочей. Таким образом, конечные продукты, в составе которых есть стиролакриловая дисперсия, имеют высокую степень износостойкости и долговечности.

Лакокрасочные продукты на основе водной стиролакриловой дисперсии

Очевидно, почему передовые технологии в разработке новых рецептур лакокрасочных материалов по-прежнему основываются на применении стиролакриловых дисперсий. Стиролакриловая дисперсия по природе своей отличается уникальной «подвижностью», а это позволяет создавать на её основе сополимеры с определенными характеристиками твёрдости, гибкости, жесткости, т.е., огромный ассортимент грунтовок, шпатлёвок, штукатурок, лаков и красок, покрытий и соединений.

К слову, уникальные характеристики стиролакриловой дисперсии дают возможность создавать отличные краски - от матовых до глянцевых - самых разных оттенков, идеально подходящих для внутренних и наружных работ. Отличительная черта таких красок - «сродство» пигментов и стриролакриловых дисперсий, что обеспечивает стойкость цвета и не тускнеющий блеск.
Стиролакриловые дисперсии на водной основе от ведущих мировых производителей обладают ещё одной важной характеристикой: это лучшее предложение по соотношению цена сырья - качество продукции.

xn----btbblocbb3a5bgdeb4c2h.xn--p1ai

Стирол-акриловая дисперсия универсального применения c низкой температурой пленкообразования

Водная дисперсия сополимера эфиров акриловой и метакриловой кислот и стирола, не содержащая пластификаторов, стабилизированная анионными и неионными ПАВ.

 ТУ 2241-001-53912669-2012

СВОЙСТВА

·         Низкая минимальная температура пленкообразования

·         Высокая пигментоемкость

·         Хорошая совместимость с цементом и другими связующими (силикатными, силиконовыми и др.)

·         Устойчивость к механическому перемешиванию

·         Высокая эластичность пленки

·         Хорошая адгезия к различным поверхностям

·         Быстрый набор  твердости

·         Водо- и щелочестойкость

·         Хорошая паропроницаемость

ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

Благодаря низкой минимальной температуре пленкообразования и высокой эластичности пленок дисперсия может рекомендоваться в качестве универсального связующего для ЛКМ и клеевых материалов строительного назначения в рецептурах без коалесцентов и сорастворителей, в частности:

·         для интерьерных и фасадных красок по минеральным основаниям (при высоких и средних ОКП)

·         для грунтовок, шпатлевок и штукатурок для внешних и внутренних работ

·         для высоконаполненных строительных клеев

·         для систем фасадной теплоизоляции

·         для модификации бетонных смесей

·         для гидроизоляционных мембран.

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Дисперсия

 

Внешний вид

Белая жидкость

Содержание нелетучих веществ, масс. %

50±1

Плотность, г/см3

~1,04

рН

7-9

Минимальная температура пленкообразования (МТП), ºC

~0

Вязкость по Брукфильду при 23°С, RVT/2/20, мПа×с

300-800

Условная вязкость по В3-4, с

15-30

Размер частиц, мкм

0,1-0,2

Устойчивость к механическому перемешиванию

Устойчива

(5 мин. при 14000 об/мин.)

 

Содержание остаточных мономеров, масс.%

<0,1

Пленка

 

Внешний вид

Прозрачная, эластичная, слабо липкая

Прочность пленки при разрыве, Н/мм²

~3

Относительное удлинение  пленки при разрыве, %

~850

Водопоглощение (через 24 часа при 23°С и толщине пленки 0,27 -0,32 мм), %

10-13

 ХРАНЕНИЕ

Дисперсию рекомендуется хранить при температуре от +2 до +35°С. . Гарантийный срок хранения – 6 месяцев

Не допускать замораживания!

СПОСОБЫ ПРИМЕНЕНИЯ

При составлении рецептур необходимо проверять совместимость компонентов.

Имеющийся опыт применения свидетельствует о том, что дисперсия хорошо совмещается с большинством традиционных компонентов и добавок, применяемых в рецептурах строительных ЛКМ и клеев, в частности:

-  с наполнителями на основе карбоната кальция, тальком

-  с различными пигментами для водных ЛКМ (различными марками диоксида титана, пигментными пастами)

-  с такими коалесцентами и сорастворителями, как бутилдигликольацетат, тексанол, бутилацетат, уайт-спирит

-  с диспергаторами и смачивателями на основе низкомолекулярных полиакрилатов (Additol XW330, Pigmentverteiler A), полифосфатов (ТПФ Na), поверхностно-активных веществ (BYK 346, ОП-7, ОП-10)

-  с пеногасителями на основе силиконов (например, BYK-037, BYK-034, BYK 024, BYK 025, Tego Foamex 810), а также с полимерными пеногасителями

В составы на основе дисперсии рекомендуется вводить тарные консерванты в количестве 0,1-0,2 масс.% (например, Acticide MV или Неомид 129).

Системы на основе дисперсии novopol 001А эффективно загущаются эфирами целлюлозы и ассоциативными загустителями (полиуретановыми, акриловыми).

prof-deco.ru

1.3. Полиакрилаты, акриловые и стиролакриловые сополимеры

Полимерные акриловые дисперсии делятся на акриловые и стирола-криловые. Акриловые — дисперсии полимеров, полученных из акриловых или метакриловых мономеров, стиролакриловые — при сополимеризации производных акриловой (метакриловой) кислоты со стиролом. В табл. 3 приведены характеристики мономеров, используемых для получения дисперсий обоих типов [13]. Так как акриловую кислоту и ее производные получают из пропана, метакриловую и ее эфиры — из 2-гидрокси-2-метилпропилонитрила, изобутана или изо-бутиральдегида в результате многостадийных процессов, эти мономеры более дороги, чем стирол и винилацетат. Поэтому акриловые сополимеры дороже стиролакриловых и сополимеров ви-нилацетата.

В то же время поли(мет)акрилаты обладают высокой атмосферо-стойкостью, стойкостью к действию УФ-излучения, хорошей водостойкостью и устойчивостью к пожелтению покрытий на их основе, возможностью легко получать сополимеры с заданной жесткостью, гибкостью и твердостью. Высокий блеск покрытий и его сохранение при длительном атмосферном воздействии в сочетании со стойкостью покрытий к действию щелочей, кислот и воды делает этот класс сополимеров незаменимым в рецептурах ЛКМ для наружного применения.

Структура и свойства акриловых сополимеров

Основные свойства полимеров, такие, как температура стеклования (Тст), минимальная температура пленкообразования (МТП) и физико-механические свойства покрытий на их основе, зависят от структуры основной и боковых цепей полимерной макромолекулы.

Таблица 3

Мономер

Растворимость в воде

при 25 С (г/100 см3)

Tcт, С

Метилакрилат (МА)

5,2

22

Этилакрилат (ЕА)

1,6

-8

н-Бутилакрилат (н-ВА)

0,15

-43

изо-Бутилакрилат (і-ВА)

0,18

-17

трет-Бутилакрилат (t-BA)

0,15

55

2-Этилгексилакрилат (2-ЕНА)

0,04

-58

Лаурилакрилат (LA)

<0,001

-17

Метилметакрилат (ММА)

1,5

105

н-Бутилметакрилат (н-ВМА)

0,08

32

изо-Бутилметакрилат (i-ВМА)

0,13

64

Стирол (S)

0,02

107

Акрилонитрил (AN)

8,3

105

Винилацетат (Vac)

2,4—2,5

42

Растворимость мономера в воде, приведенная в табл. 3, может быть мерой полярности гомополимера: при ее увеличении возрастает полярность образующегося полимера. Свободные кислоты (акриловая и мета-криловая) повышают растворимость полимера в воде, особенно в нейтрализованном состоянии. С—С-связь в основной цепи химически инертна и позволяет получать химически и атмосферостойкие по-ли(мет)акрилаты. Вследствие низкой прочности связи а-СН-групп, примыкающих к карбонильному центру (С=О), полиакрилаты менее стабильны, чем полиметакрилаты. Гидролитическая устойчивость поли-метакрилатов из-за стерических особенностей карбонильного центра, примыкающего к метальной группе, ниже, чем полиакрилатов.

Жесткость полиметакрилатов выше, чем соответствующих полиакрилатов, так как дополнительная метальная группа вызывает стеричес-кие затруднения при вращении цепи. Возрастание жесткости вызывает повышение Тст и твердости и снижение гибкости полиметакрилатов. При увеличении длины цепи макромолекулы повышаются Тст полимера (рис. 2), увеличивается твердость и относительное удлинение пленок вследствие возрастания степени кристалличности поли(мет)акрилатов. В табл. 4 приведены деформационно-прочностные свойства пленок по-ли(мет)акрилатов с различной длиной боковой цепи макромолекулы [ 14], а в табл. 5 — значения Тст для поли(мет)акрилатов с различными заместителями в боковой цепи [13].

Эмульсионная сополимеризация различных мономеров дает возможность получать полиакриловые дисперсии с различными свойствами

Температура стеклования получаемых сополимеров может быть приблизительно рассчитана при помощи эмпирического уравнения Фокса:

1/Тст (сополимера) =W1/Tст1+W2/Тст2+W3/Тст3, где W1, W2, W3 — массовые доли мономеров, причем W1+ W2+ W3 = 1; Тст1, Тст2, Тстз — температуры стеклования гомополимеров, К.

Таблица 4

Полимер

Прочность при разрыве, Н/мм2

Удлинение при разрыве, %

Полиметилметакрилат

68970

1

Полиэтилметакрилат

37240

25

Полибутилметакрилат

3450

300

Полиметилакрилат

6930

750

Полиэтилакрилат

230

1800

Полибутилакрилат

20

2000

Таблица 5

Заместитель

Значение ,Тст, С

Акрилат

Метакрилат

н-Бутил

-43

32

н-Бутил

-17

64

трет-Бутил

55

102

Для ЛКМ обычно используют продукты, полученные при сополи-меризации «мягких» мономеров с низким значением Тст (бутил - и этилгексилакрилат) с «твердыми» мономерами с высокой Тст (бутил - и метилметакрилат). Такое сочетание позволяет получать сополимеры с Тст 0-40°С.

Как отмечалось выше, производные метакриловой кислоты достаточно дороги. Стоимость пленкообразователей, а в конечном итоге ЛКМ может быть снижена, а их свойства оптимизированы при частичной или полной замене метилметакрилата, который обычно используют для достижения необходимой твердости, на стирол.

Получение сополимеров акрилатов со стиролом возможно благодаря способности этих мономеров легко сополимеризоваться с акрила-тами и почти одинаковой температуре стеклования гомополимеров. Использование неполярного мономера стирола взамен метилметакрилата приводит к улучшению водо - и щелочестойкости получаемых сополимеров, увеличению сродства к пигменту и повышению блеска покрытий. Однако высокое содержание стирола может быть причиной снижения атмосферостойкости, что проявляется в мелении, потере блеска и пожелтении покрытия. В табл. 6 качественно охарактеризованы свойства сополимеров, содержащих либо метилметакрилат, либо стирол [8].

При сравнении свойств полиакрилатов с поливиниловыми эфира-ми следует отметить, что первые образуют более гидрофобные, устойчивые к действию воды и омылению покрытия с более высокой атмо-сферостойкостью. Благодаря более высокому коэффициенту преломления и однородности акриловых дисперсий блеск покрытий на их основе выше, чем при использовании поливинилацетата.

Чистые акрилаты применяют в основном для получения ЛКМ для наружной отделки, производства лаков, пропиточных составов, красок для глянцевых и полуглянцевых покрытий для внутренних работ, т.е. в материалах с низким содержанием пигментов и наполнителей или не содержащих их совсем.

Таблица 6

Показатель

Стирол

Метилметакрилат

Твердость

++

++

Светостойкость

+/- до -

++

Водостойкость

++

+/-

Паропроницаемость

+/- до -

+

Меление

+/- до -

++

Грязеустойчивость

++

+

Стойкость к омылению

++

+ до +/-

Пигментоемкость

++

+/-

Блеск покрытия

++

+

Цена

+

-

++ — очень хорошо; + — хорошо; +/ - — удовлетворительно; - — неудовлетворительно

Стиролакриловые дисперсии вследствие благоприятного соотношения цена/качество практически универсальны. Их использование следует ограничивать в рецептурах лаков, пропиточных составов и ЛКМ с небольшим содержанием пигментов.

vseokraskah.net

Водно-дисперсионные ЛКМ, полиуретановые и акриловые дисперсии, водоразбавляемые алкиды

Куликова Н.Г., Технический специалист по водным системам
компания «Аттика», г.Санкт-Петербург
Водно-дисперсионные лакокрасочные материалы (ЛКМ) используются при изготовлении красок, грунтовок, шпатлевок и непигментированных материалов. Они классфицируются по химической природе пленкообразующего вещества, которое является основным компонентом рецептуры. Водные ЛКМ, как правило, изготавливаются на акриловых, стирол-акриловых, полиуретановых дисперсиях, водоразбавляемых алкидах и т.п.
Под водными дисперсиями полимеров подразумевают дисперсии, в которых обязательным компонентом дисперсионной среды является вода. Использование водоразбавляемых дисперсий в качестве пленкообразующих систем в значительной мере позволяет решить проблемы окружающей среды.
Классические сферы применения водно-дисперсионных (ВД) ЛКМ — это строительство и бытовой ремонт, но благодаря новым технологиям производства дисперсий их стало можно применять и в промышленном направлении для окраски древесины, металла, пластика, стекла, минеральных оснований и т.д. Формирование покрытий на основе ВД ЛКМ происходит путем испарения воды. Полимерные частицы сначала уплотняются до образования упаковки шаров (рис. 1), затем круглые полимерные частицы под влиянием капиллярного давления жидкости деформируются до ромбических додекаэдров, которые в результате диффузии молекул пленкообразователя постепенно теряют границу раздела (коалесцируют).

Рис. 1 Процесс пленкообразования водных дисперсий

Ассортимент дисперсий, выпускаемых в настоящее время компанией Synthopol, очень широк, рассмотрим некоторые из них.
1. Акриловые дисперсии — одна из разновидностей полимеров, получаемая путем полимеризации акриловой кислоты и ее эфиров в присутствии эмульгаторов и стабилизаторов. Основные свойства дисперсий (температура стеклования, минимальная температура пленкообразования — МТП) и физико-механические свойства покрытий на их основе зависят от структуры основных и боковых цепей полимерной макромолекулы.
Лакокрасочные покрытия на основе акриловых дисперсий сохраняют цвет и выдерживают интенсивное УФ-излучение, обладают высокой эластичностью и водоотталкивающими свойствами, что позволяет успешно применять такие ЛКМ для минеральных и деревянных поверхностей как снаружи, так и внутри помещений.

Таблица 1. Основные характеристики акриловых дисперсий 

Наименование дисперсии

 

Вид

Массовая доля нелетучих веществ, %

Минимальная температура пленкообразования, ºС

Liocryl AM 916Водная, чисто акриловая дисперсия

34 ± 1

65 — 70

Liocryl XAM 3972Водная, самосшивающаяся чисто акриловая дисперсия

45,0 ± 1

8

Liocryl AM 907
Водная, самосшивающияся чисто акриловая эмульсия

42,5 ± 1

< 5

Liocryl AM 912Водная, чисто акриловая эмульсия

50,0 ± 1

17

Для понижения МТП водных дисперсий используют коалесцирующие добавки. К ним относят малолетучие органические жидкости, ограниченно растворимые в воде и по­лимере, обеспечивающие временную пластификацию полимера в период пленкообразова­ния и испаряющиеся из пленки в основном в процессе ее формирования. К таким вещест­вам относятся гликолевые эфиры, способные совмещаться с полимерами.
2. Полиуретановые дисперсии — это класс синтетических полимеров, получаемых взаимодействием полиизоцианатов с соединениями, содержащими гидроксильные группы. С помощью подбора компонентов (изоцианатов и гидроксилсодержащих соединений) можно в широких пределах варьировать их свойства. Основными свойствами полиуретановых дисперсий являются хорошая механическая прочность и одновременно эластичность. Преимуществом полиуретановых дисперсий можно считать и то, что они сочетают в себе такие качества, как химстойкость и стойкость к воздействию механических нагрузок. В связи с этим они нашли широкое применение, особенно в водных лаках для паркета и мебели (табл. 2).

Таблица 2. Основные характеристики полиуретановых дисперсий 

Наименование дисперсии

 

Вид

Массовая доля нелетучих веществ, %

Минимальная температура пленкообразования, ºС

Liopur PFL 1130
Водная дисперсия алифатического полиуретана

30 ± 1

20

Liopur PFL 1855  Водная дисперсия полиуретана  на основе эмульгированного поликарбоната

34 ± 1

20

Liopur PFL 1953  Водная дисперсия алифатического полиуретана  на основе эмульгированного полиэстера

41 ± 2

< 5

Liopur PFL 3198
Водная акрил-модифицированная полиуретановая дисперсия

48 ± 2

< 20

Акрил-полиуретановая дисперсия является единой цепью ПУ акрилового полимера. Системы комбинированных дисперсий, созданные путем простого смешивания, обладают ограниченными возможностями (при простом смешении не происходит связи на молекулярном уровне, между полимерными цепями нет взаимодействия). В то время как специально синтезированные гибридные системы, такие, как Liopur PFL 3198, обладают более высокими качественными свойствами.
3. Водоразбавляемые алкиды. Алкиды — это полиэфиры, которые имеют разветвленное строение. Они являются продуктами взаимодействия жирных кислот и спиртов. Алкидные смолы подразделяются на водо- и органоразбавляемые.

Таблица 3. Основные характеристики водоразбавляемых алкидов 

Наименование дисперсии

Вид

алкида

Массовая доля нелетучих веществ, %

Вязкость по Брукфильду, mPas

Synthalat DRS 05-117Тощая алкидная смола холодной сушки

75 ± 2

70 — 130

Synthalat W 30Тощая алкидная смола

75 ± 1

90 — 140

Synthalat W 48Тощая алкидная смола

37 ± 1

2000 — 12000

Synthalat  PWL 819
Уретан-модифицированная алкидная смола

55 ± 1

20 — 500

В предлагаемой публикации рассмотрена пропитка по дереву  на основе уретан-модифицированной алкидной смолы Synthalat  PWL 819 (см. Табл. 4).

Таблица 4. Характеристики  пропитки по дереву на основе

уретан-модифицированной алкидной смолы Synthalat  PWL 819

Наименование

показателя

Значение

Метод

испытания

1 Внешний вид пропиткиОднородная, молочного цвета жидкость

Внутренний метод

2 Показатель активности водородных ионов, единиц рН

5,7

ГОСТ Р 52020
3 Плотность, г/см3

1,004

ГОСТ  Р 53654.1
4 Массовая доля нелетучих веществ, %

26,1

ГОСТ 31939
5 Время высыхания до степени 3,  мин

25

ГОСТ 19007
6. Глубина проникновения, мм

10

Внутренний метод
7. Водопроницаемость пленки на древесине, мин

> 14

 
Внутренний метод

Для пропиток по дереву одним из главных показателей является глубина проникновения и водопроницаемоть пропитки, отвечающие за качественные показатели готового продукта.
Глубиной проникновения (Рис.2) называется расстояние, измеряемое в миллиметрах от наружной поверхности древесины до границы проникновения пропитки. При пропитке древесины глубину проникновения определяют путем измерения окрашенной зоны дре-весины (пропитка была затонирована для более точной оценки испытания).

Рис. 2 Глубина проникновения пропитки на основе Synthalat  PWL 819

Водопроницаемость пленки определяют, чтобы показать эффективность и работу пропитки. Пропитка, просачиваясь вглубь древесины, не просто проникает, а закупоривает поры, обеспечивая их водонепроницаемость и увеличивая водостойкость финишного слоя.

Водопроницаемость пленки на древесине 

Контрольный образец  древесины (неокрашенный)

Начало испытаний

Через 3 мин испытаний

Через 14 мин испытаний

Пропитка на Synthalat PWL 819

Начало испытаний

Через 7 мин испытаний

Через 14 мин испытаний

 

В настоящее время широкое применение нашли водоразбавляемые ЛКМ. По сравнению с ЛКМ на основе растворителей они обла дают рядом преимуществ, так как экологически безопасны для человека и окружающей среды. Компания «Аттика» является эксклюзивным дистрибьютером сырья для ЛКМ компании-производителя SYNTHOPOL CHEMIE на отечественном рынке. Компания предлагает высококачественные водоразбавляемые дисперсии европейского (Германия) производителя, осуществляя техническое сопровождение продаж и индивидуальный подход к каждому клиенту.
Список литературы:
1. Сорокин М.Ф. Химия и технология пленкообразующих веществ. — М.: Химия, 1989.
2. Мюллер Б., Пот У. Лакокрасочные материалы и покрытия. Принципы составления рецептур. — М.: Пэйнт-Медиа, 2007.
3. Мельников И. Лакокрасочные материалы. Виды лакокрасочных материалов. — ЛитРес, 2011.
4. Казакова Е.Е., Скороходова О.Н. Водно-дисперсионные акриловые лакокрасочные материалы строительного назначения. — М.: Пэйнт-Медиа, 2003.

attikarus.ru

riorpub.com

Общеизвестной мировой тенденцией при разработке лакокрасочных материалов (ЛКМ) строительного назначения считается переход от органорастворимых к более экологически безопасным водным системам. Преобладающим типом связующих для таких систем являются водные дисперсии полимеров, отличающиеся от органорастворимых связующих пожаробезопасностью, экологичностью, а от связующих на основе синтетических масел – высоким качеством и долговечностью образуемого покрытия. В достаточно сложной современной экономической ситуации зачастую выбор связующего основывается на его цене, и одной из основных задач при составлении рецептур водно-дисперсионных (ВД) ЛКМ является выбор качественного и доступного полимерного связующего [1, 2].

Наибольшее применение в производстве ВД ЛКМ строительного назначения получили акриловые и стирол-акриловые дисперсии. В последние годы расширяется производство таких дисперсий не только за рубежом, но и в России, в основном, за счет размещения на территории РФ своих мощностей компанией DOW (предприятие ФИННДИСП, г. Раменское), а также в связи с наращиванием мощностей предприятиями «Хома» (г. Дзержинск), ООО «Акрилан» (г. Владимир). В результате, российские производители ВД ЛКМ используют большей частью дисперсии отечественного производства (порядка 60 %). Дисперсии импортного производства (Finndisp производства Forcit, Финляндия; Acronal производства BASF, Германия; Rhodopas производства Rhodia, Франция; Orgal производства ORGANIK KIMYA, Турция; Aracril производства Argon, Турция) также достаточно востребованы [3, 4].

Акриловые мономеры открывают возможности для получения полимеров и сополимеров с заданной жесткостью, гибкостью и твердостью. При сополимеризации «мягких» мономеров с низким значением температуры стеклования Тст (бутил- и этилгексилакрилат) с «твердыми» мономерами с высокой Тст (бутил- и метилметакрилат) возможно получать сополимеры с Тст в интервале от 0 до 40 °С [5, 6]. Кроме того, сополимеризация, например, со стиролом, позволяет повысить устойчивость к воздействию химически активных веществ, улучшает смачиваемость пигмента и адгезию покрытия к подложке, а также снижает стоимость дисперсии [7]. Следует учитывать, что высокое содержание стирола в составе сополимера может снизить атмосферостойкость, устойчивость к УФ-облучению и привести к изменению показателей цвета покрытия [8, 9].

Представленная работа нацелена на сравнительный анализ стирол-акриловых связующих для ВД ЛКМ различного функционального назначения и разработку рекомендаций по их использованию в составах строительных красок. Характеристики исследуемых дисперсий по данным производителей и фактические представлены в табл. 1.

Приведенные данные указывают на полное соответствие заявленных производителями технических характеристик фактически полученным результатам по вязкости, содержанию нелетучих компонентов, величине водородного показателя. Указанная производителями минимальная температура пленкообразования (МТП) дисперсий свидетельствует о необходимости использования в рецептуре ЛКМ на их основе коалесцентов, способствующих ускорению процесса пленкообразования.

Исследовался внешний вид получаемых из дисперсий покрытий при нанесении их на стеклянную подложку (рис. 1) в соответствии с ГОСТ 9.407-84. Установлено, что все дисперсии достаточно быстро образуют покрытие. Выявились специфические особенности: на покрытии на основе дисперсии Новопол наблюдается сетка трещин, что указывает на внутренние напряжения, возникшие при пленкообразовании. Покрытие на основе дисперсии Orgal бездефектное, но менее прозрачное. На покрытии на основе дисперсии Акрилан наблюдаются дефекты в виде мелких пузырьков, что указывает на повышенное пенообразование в дисперсии и необходимость введения в состав композиции на основе этой дисперсии пеногасителей [10].

 

Таблица 1

Характеристика стирол-акриловых дисперсий

Наименование показателя

Дисперсии

Акрилан 101,

производство

ООО «Акрилан»

Новопол 110,

производство

ООО «Компания Хома»

Orgal PST50,

производство

ORGANIK KIMYA

Компонентный состав,

по данным производителя

анионная дисперсия

сополимера

бутилового эфира

акриловой кислоты и стирола, не

содержащая

пластификаторов

дисперсия

стирол-акрилового

сополимера,

не содержащая

пластификаторов

дисперсия

сополимера на

основе акрилового эфира и стирола, не содержащая АРЕО

(алкил-фенол-этоксилатов)

Содержание нелетучих веществ,

масс. %:

  • по данным производителя

 

 

50 ±1

49,43

 

 

50 ±1

49,32

 

 

50 ±1

49,71

Вязкость:

  • по данным производителя

 

 

 

  • фактически (по ВЗ-4)

 

по DIN 53019,

 ISO 3219

(2/60)=200–1000 мПа∙с

 

32,7 с

 

по ГОСТ 25271

(А/2/20)=800–1500 мПа∙с

 

31,5 с

 

по ГОСТ 25271

А/5/20=7000–11000 мПа×с

 

более 200 с

pH:

  •  по данным производителя
  • фактически

 

7,5–9,0

7,8

 

7,0–9,0

7,6

 

7,5–9,0

8,1

Средний размер частиц, µm,

по данным производителя

 

0,09

 

0,08–0,15

 

МТП, °С, по данным

производителя

13–19

18–20

22

    

 

Одним из определяющих свойства ЛКМ и покрытий факторов является соотношение между акриловыми стирольными звеньями в сополимере дисперсий. Однако такие сведения производителями дисперсий не предоставляются.

Соотношение между стирольными и акриловыми фрагментами сополимера дисперсий Orgal и Акрилан определялось при помощи инфракрасной спектроскопии (ИКС). Полученные на ИК-Фурье спектрометре «Infralum FT-801» спектры (рис. 2) подтверждают заявленный качественный состав полимера.

Количественная обработка спектров заключалась в сравнении относительных интенсивностей полос поглощения акриловых и стирольных фрагментов сополимера дисперсии (табл. 2).

Для ИК-спектра полиакрилатов характерны дуплет в области при 1260 и 1170 см-1 валентных колебаний связи С-О, а также полоса поглощения в области 1720–1730 см-1 валентных колебаний связи С=О. Для ИК-спектра полистирола в области 750 см-1, 700 см-1 характерны интенсивные и широкие полосы колебаний бензольного кольца полистирола, а также в области 1250 см-1,
830 см-1 – несколько полос средней и малой интенсивности и поглощение в области 1585–
1625 см-1 валентных колебаний, сопряженных С=С связей бензольного кольца [11, 12].

 

 

                                                     1                               2                             3

Рис. 1. Пленки на стеклянных подложках, полученные на основе дисперсий:

1 – Orgal, 2 – Акрилан, 3 –  Новопол

 

 

Рис. 2. ИК-спектры пленок, полученных из дисперсий:

1 – Orgal, 2 – Акрилан

.

 

Количественный анализ спектров (табл. 2) показывает, что в сополимере дисперсии Orgal более высокое содержание акриловых звеньев, по сравнению с дисперсией Акрилан. Соответственно, следует ожидать большей стойкости лакокрасочного покрытия (ЛКП) на основе этой дисперсии при УФ-облучении, и целесообразность использования этой дисперсии в высококачественных составах для наружной отделки. В дисперсии Акрилан более высокое содержание стирольных звеньев по сравнению с дисперсией Orgal.

Наряду с неоспоримыми преимуществами для ВД систем характерны и недостатки, в частности, сильное пенообразование при диспергировании пигментов и наполнителей, обусловленное физико-химическим взаимодействием поверхностно-активных веществ (ПАВ) и воды в условиях интенсивного перемешивания. Следствием пенообразования является появление таких дефектов лакокрасочного покрытия, как пузыри и кратеры, которые снижают декоративные и защитные свойства покрытий.

Действие добавок-пеногасителей основано на способности разрушать поверхностную пленку пузырьков или дестабилизировать двойной слой ПАВ, позволяя воздуху выходить из массы краски.

Таблица 2

Количественный анализ ИК-спектров

 

Дисперсия

Отношения абсолютных интенсивностей полос поглощения в области волновых чисел,

см-1/ см-1

17301600

1730700

Акрилан

6,8

1,13

Orgal

14,8

2,4

 

Авторы [2] классифицируют пеногасящие системы по виду активного компонента на: полисилоксаны (на основе силиконовых масел), минеральные масла (наиболее применяемые в строительных красках), растительные масла, полярные масла (чаще вводятся в пеногасящую систему в комплексе с другими активными компонентами), молекулярные пеногасители (ПАВ-близнецы – современный класс пеногасителей), гидрофобные частицы (поверхностно-модифицированные тонкодисперсные минеральные или органические вещества). Как указывают многие исследователи [2,7–8,13], универсальных пеногасителей не существует, и выбор пеногасящей системы необходимо проводить, основываясь на конкретной рецептуре ВД ЛКМ. При этом зачастую смеси пеногасителей могут повышать эффективность пеногашения.

В настоящее время наиболее используемыми являются пеногасители на основе минеральных и силиконовых масел. Продукты, плохо эмульгирующиеся в красках (например, высокоактивные силиконовые пеногаситетели), можно вводить в ЛКМ на стадии диспергирования. Пеногасители на основе минеральных масел или смеси пеногасителей с эмульгаторами или защитными коллоидами (полигликолевыми эфирами) более совместимы с ЛКМ, и поэтому их можно добавлять на стадии смешивания пигмента с дисперсией. Обычно содержание пеногасителя составляет 0,1–0,6 % общей массы. Часть пеногасителя вводят в процессе диспергирования, а оставшееся количество – при смешивании пигмента с дисперсией [5, 14].

В данной работе исследовалась эффективность пеногасителей в ВД ЛКМ на основе стирол-акриловой дисперсии Акрилан 101. В исследованиях применяли пеногасители BYK037 (BYK, производство Нидерланды) на основе минеральных масел и Foamaster NXZ (Cognis-Henki, производство Турция) на основе смеси углеводородов и эмульгаторов. Критерием оценки качества пеногашения являлась скорость оседания макропены, а также визуальная оценка на наличие дефектов покрытия, таких как кратеры и неровности слоя [15]. Пеногасители вводились в количестве 0,3 % от общей массы композиции, поэтапно – половина дозировки вводилась в водный раствор диспергатора, а вторая половина – после загрузки в смеситель пигмента. Далее в смеситель подавались наполнитель и дисперсия. В процессе приготовления композиции исследовалось макропенообразование, а после выдерживания готовой краски в течение 2 часов оценивалось наличие пузырей на поверхности. Далее краска наносилась на стеклянную пластинку с помощью аппликатора слоем толщиной 90 мкм для визуальной оценки покрытия на наличие дефектов.

Установлено, что макропена, образующаяся при перемешивании пигмента в растворе диспергатора, исчезает сразу после введения пеногасителей не зависимо от вида пеногасителя. Однако, в композиции с пеногасителем Foamaster NXZ через 2 часа выдержки присутствует значительное количество пузырьков воздуха во всем объеме, а на покрытии образуются дефекты в виде кратеров и проколов. В композиции с пеногасителем BYK037 через 2 часа выдержки наблюдается незначительное количество пузырьков воздуха на поверхности, через сутки они исчезают. На получаемом покрытии дефектов нет.

П

Общеизвестной мировой тенденцией при разработке лакокрасочных материалов (ЛКМ) строительного назначения считается переход от органорастворимых к более экологически безопасным водным системам. Преобладающим типом связующих для таких систем являются водные дисперсии полимеров, отличающиеся от органорастворимых связующих пожаробезопасностью, экологичностью, а от связующих на основе синтетических масел – высоким качеством и долговечностью образуемого покрытия. В достаточно сложной современной экономической ситуации зачастую выбор связующего основывается на его цене, и одной из основных задач при составлении рецептур водно-дисперсионных (ВД) ЛКМ является выбор качественного и доступного полимерного связующего [1, 2].

Наибольшее применение в производстве ВД ЛКМ строительного назначения получили акриловые и стирол-акриловые дисперсии. В последние годы расширяется производство таких дисперсий не только за рубежом, но и в России, в основном, за счет размещения на территории РФ своих мощностей компанией DOW (предприятие ФИННДИСП, г. Раменское), а также в связи с наращиванием мощностей предприятиями «Хома» (г. Дзержинск), ООО «Акрилан» (г. Владимир). В результате, российские производители ВД ЛКМ используют большей частью дисперсии отечественного производства (порядка 60 %). Дисперсии импортного производства (Finndisp производства Forcit, Финляндия; Acronal производства BASF, Германия; Rhodopas производства Rhodia, Франция; Orgal производства ORGANIK KIMYA, Турция; Aracril производства Argon, Турция) также достаточно востребованы [3, 4].

Акриловые мономеры открывают возможности для получения полимеров и сополимеров с заданной жесткостью, гибкостью и твердостью. При сополимеризации «мягких» мономеров с низким значением температуры стеклования Тст (бутил- и этилгексилакрилат) с «твердыми» мономерами с высокой Тст (бутил- и метилметакрилат) возможно получать сополимеры с Тст в интервале от 0 до 40 °С [5, 6]. Кроме того, сополимеризация, например, со стиролом, позволяет повысить устойчивость к воздействию химически активных веществ, улучшает смачиваемость пигмента и адгезию покрытия к подложке, а также снижает стоимость дисперсии [7]. Следует учитывать, что высокое содержание стирола в составе сополимера может снизить атмосферостойкость, устойчивость к УФ-облучению и привести к изменению показателей цвета покрытия [8, 9].

Представленная работа нацелена на сравнительный анализ стирол-акриловых связующих для ВД ЛКМ различного функционального назначения и разработку рекомендаций по их использованию в составах строительных красок. Характеристики исследуемых дисперсий по данным производителей и фактические представлены в табл. 1.

Приведенные данные указывают на полное соответствие заявленных производителями технических характеристик фактически полученным результатам по вязкости, содержанию нелетучих компонентов, величине водородного показателя. Указанная производителями минимальная температура пленкообразования (МТП) дисперсий свидетельствует о необходимости использования в рецептуре ЛКМ на их основе коалесцентов, способствующих ускорению процесса пленкообразования.

Исследовался внешний вид получаемых из дисперсий покрытий при нанесении их на стеклянную подложку (рис. 1) в соответствии с ГОСТ 9.407-84. Установлено, что все дисперсии достаточно быстро образуют покрытие. Выявились специфические особенности: на покрытии на основе дисперсии Новопол наблюдается сетка трещин, что указывает на внутренние напряжения, возникшие при пленкообразовании. Покрытие на основе дисперсии Orgal бездефектное, но менее прозрачное. На покрытии на основе дисперсии Акрилан наблюдаются дефекты в виде мелких пузырьков, что указывает на повышенное пенообразование в дисперсии и необходимость введения в состав композиции на основе этой дисперсии пеногасителей [10].

 

Таблица 1

Характеристика стирол-акриловых дисперсий

Наименование показателя

Дисперсии

Акрилан 101,

производство

ООО «Акрилан»

Новопол 110,

производство

ООО «Компания Хома»

Orgal PST50,

производство

ORGANIK KIMYA

Компонентный состав,

по данным производителя

анионная дисперсия

сополимера

бутилового эфира

акриловой кислоты и стирола, не

содержащая

пластификаторов

дисперсия

стирол-акрилового

сополимера,

не содержащая

пластификаторов

дисперсия

сополимера на

основе акрилового эфира и стирола, не содержащая АРЕО

(алкил-фенол-этоксилатов)

Содержание нелетучих веществ,

масс. %:

  • по данным производителя

 

 

50 ±1

49,43

 

 

50 ±1

49,32

 

 

50 ±1

49,71

Вязкость:

  • по данным производителя

 

 

 

  • фактически (по ВЗ-4)

 

по DIN 53019,

 ISO 3219

(2/60)=200–1000 мПа∙с

 

32,7 с

 

по ГОСТ 25271

(А/2/20)=800–1500 мПа∙с

 

31,5 с

 

по ГОСТ 25271

А/5/20=7000–11000 мПа×с

 

более 200 с

pH:

  •  по данным производителя
  • фактически

 

7,5–9,0

7,8

 

7,0–9,0

7,6

 

7,5–9,0

8,1

Средний размер частиц, µm,

по данным производителя

 

0,09

 

0,08–0,15

 

МТП, °С, по данным

производителя

13–19

18–20

22

    

 

Одним из определяющих свойства ЛКМ и покрытий факторов является соотношение между акриловыми стирольными звеньями в сополимере дисперсий. Однако такие сведения производителями дисперсий не предоставляются.

Соотношение между стирольными и акриловыми фрагментами сополимера дисперсий Orgal и Акрилан определялось при помощи инфракрасной спектроскопии (ИКС). Полученные на ИК-Фурье спектрометре «Infralum FT-801» спектры (рис. 2) подтверждают заявленный качественный состав полимера.

Количественная обработка спектров заключалась в сравнении относительных интенсивностей полос поглощения акриловых и стирольных фрагментов сополимера дисперсии (табл. 2).

Для ИК-спектра полиакрилатов характерны дуплет в области при 1260 и 1170 см-1 валентных колебаний связи С-О, а также полоса поглощения в области 1720–1730 см-1 валентных колебаний связи С=О. Для ИК-спектра полистирола в области 750 см-1, 700 см-1 характерны интенсивные и широкие полосы колебаний бензольного кольца полистирола, а также в области 1250 см-1,
830 см-1 – несколько полос средней и малой интенсивности и поглощение в области 1585–
1625 см-1 валентных колебаний, сопряженных С=С связей бензольного кольца [11, 12].

 

 

                                                     1                               2                             3

Рис. 1. Пленки на стеклянных подложках, полученные на основе дисперсий:

1 – Orgal, 2 – Акрилан, 3 –  Новопол

 

 

Рис. 2. ИК-спектры пленок, полученных из дисперсий:

1 – Orgal, 2 – Акрилан

.

 

Количественный анализ спектров (табл. 2) показывает, что в сополимере дисперсии Orgal более высокое содержание акриловых звеньев, по сравнению с дисперсией Акрилан. Соответственно, следует ожидать большей стойкости лакокрасочного покрытия (ЛКП) на основе этой дисперсии при УФ-облучении, и целесообразность использования этой дисперсии в высококачественных составах для наружной отделки. В дисперсии Акрилан более высокое содержание стирольных звеньев по сравнению с дисперсией Orgal.

Наряду с неоспоримыми преимуществами для ВД систем характерны и недостатки, в частности, сильное пенообразование при диспергировании пигментов и наполнителей, обусловленное физико-химическим взаимодействием поверхностно-активных веществ (ПАВ) и воды в условиях интенсивного перемешивания. Следствием пенообразования является появление таких дефектов лакокрасочного покрытия, как пузыри и кратеры, которые снижают декоративные и защитные свойства покрытий.

Действие добавок-пеногасителей основано на способности разрушать поверхностную пленку пузырьков или дестабилизировать двойной слой ПАВ, позволяя воздуху выходить из массы краски.

Таблица 2

Количественный анализ ИК-спектров

 

Дисперсия

Отношения абсолютных интенсивностей полос поглощения в области волновых чисел,

см-1/ см-1

17301600

1730700

Акрилан

6,8

1,13

Orgal

14,8

2,4

 

Авторы [2] классифицируют пеногасящие системы по виду активного компонента на: полисилоксаны (на основе силиконовых масел), минеральные масла (наиболее применяемые в строительных красках), растительные масла, полярные масла (чаще вводятся в пеногасящую систему в комплексе с другими активными компонентами), молекулярные пеногасители (ПАВ-близнецы – современный класс пеногасителей), гидрофобные частицы (поверхностно-модифицированные тонкодисперсные минеральные или органические вещества). Как указывают многие исследователи [2,7–8,13], универсальных пеногасителей не существует, и выбор пеногасящей системы необходимо проводить, основываясь на конкретной рецептуре ВД ЛКМ. При этом зачастую смеси пеногасителей могут повышать эффективность пеногашения.

В настоящее время наиболее используемыми являются пеногасители на основе минеральных и силиконовых масел. Продукты, плохо эмульгирующиеся в красках (например, высокоактивные силиконовые пеногаситетели), можно вводить в ЛКМ на стадии диспергирования. Пеногасители на основе минеральных масел или смеси пеногасителей с эмульгаторами или защитными коллоидами (полигликолевыми эфирами) более совместимы с ЛКМ, и поэтому их можно добавлять на стадии смешивания пигмента с дисперсией. Обычно содержание пеногасителя составляет 0,1–0,6 % общей массы. Часть пеногасителя вводят в процессе диспергирования, а оставшееся количество – при смешивании пигмента с дисперсией [5, 14].

В данной работе исследовалась эффективность пеногасителей в ВД ЛКМ на основе стирол-акриловой дисперсии Акрилан 101. В исследованиях применяли пеногасители BYK037 (BYK, производство Нидерланды) на основе минеральных масел и Foamaster NXZ (Cognis-Henki, производство Турция) на основе смеси углеводородов и эмульгаторов. Критерием оценки качества пеногашения являлась скорость оседания макропены, а также визуальная оценка на наличие дефектов покрытия, таких как кратеры и неровности слоя [15]. Пеногасители вводились в количестве 0,3 % от общей массы композиции, поэтапно – половина дозировки вводилась в водный раствор диспергатора, а вторая половина – после загрузки в смеситель пигмента. Далее в смеситель подавались наполнитель и дисперсия. В процессе приготовления композиции исследовалось макропенообразование, а после выдерживания готовой краски в течение 2 часов оценивалось наличие пузырей на поверхности. Далее краска наносилась на стеклянную пластинку с помощью аппликатора слоем толщиной 90 мкм для визуальной оценки покрытия на наличие дефектов.

Установлено, что макропена, образующаяся при перемешивании пигмента в растворе диспергатора, исчезает сразу после введения пеногасителей не зависимо от вида пеногасителя. Однако, в композиции с пеногасителем Foamaster NXZ через 2 часа выдержки присутствует значительное количество пузырьков воздуха во всем объеме, а на покрытии образуются дефекты в виде кратеров и проколов. В композиции с пеногасителем BYK037 через 2 часа выдержки наблюдается незначительное количество пузырьков воздуха на поверхности, через сутки они исчезают. На получаемом покрытии дефектов нет.

Проведенные исследования позволяют сделать следующие выводы:

  1. Все исследованные стирол-акриловые дисперсии имеют близкий комплекс технических характеристик, при меньшей стоимости дисперсий отечественного производства (Новопол, Акрилан). При составлении на их основе рецептур ВД ЛКМ необходимо предусмотреть введение коалесцентов.
  2. Установлено, что сополимер дисперсии Orgal имеет повышенное содержание акриловых звеньев, что указывает на целесообразность использования этой дисперсии в фасадных красках. Для интерьерных красок рационально применение дисперсий отечественного производства, с меньшим содержанием акриловых звеньев.

Дисперсия Акрилан склонна к пенообразованию, при составлении рецептур ВД ЛКМ на ее основе необходимо использовать пеногасители. Установлена эффективность добавки пеногасителя BYK037 на основе минеральных масел при дозировке добавки 0,3 % от массы композиции.

роведенные исследования позволяют сделать следующие выводы:

  1. Все исследованные стирол-акриловые дисперсии имеют близкий комплекс технических характеристик, при меньшей стоимости дисперсий отечественного производства (Новопол, Акрилан). При составлении на их основе рецептур ВД ЛКМ необходимо предусмотреть введение коалесцентов.
  2. Установлено, что сополимер дисперсии Orgal имеет повышенное содержание акриловых звеньев, что указывает на целесообразность использования этой дисперсии в фасадных красках. Для интерьерных красок рационально применение дисперсий отечественного производства, с меньшим содержанием акриловых звеньев.

Дисперсия Акрилан склонна к пенообразованию, при составлении рецептур ВД ЛКМ на ее основе необходимо использовать пеногасители. Установлена эффективность добавки пеногасителя BYK037 на основе минеральных масел при дозировке добавки 0,3 % от массы композиции.

riorpub.com

Водная стиролакриловая дисперсия и способ ее получения

Изобретение относится к водной стиролакриловой дисперсии, применяемой для производства лакокрасочных материалов, клеев, изготовления строительных смесей, в частности, в качестве связующего компонента для гидроизоляционных и тонкослойных энергосберегающих и теплоизоляционных покрытий. Водную стиролакриловую дисперсию получают из смеси мономеров: стирола, бутилакрилата, акриловой кислоты, глицидилметакрилата и 2-гидроксиэтилметакрилата в присутствии эмульгатора - синтанола ДС-10, инициатора - персульфата аммония, дистиллированной воды при следующем соотношении компонентов, мас.ч: стирол 19,56-20,49, бутилакрилат 16,27-17,05, акриловая кислота 0,40-0,42, синтанол ДС-10 0,65-0,68, глицидилметакрилат 3,85-9,37, 2-гидроксиэтилметакрилат 3,65-5,31, персульфат аммония 0,14-0,15, дистиллированная вода 49,96-53,68, при этом полученную дисперсию нейтрализуют смесью триэтаноламина с аммиачной водой в соотношении 1:1 до значения pH=5-6. Заявлен также способ получения дисперсии. Технический результат - дисперсия обеспечивает высокие физико-механические и эксплуатационные свойства пленки, получаемой на ее основе. 2 н.п. ф-лы, 2 табл., 5 пр.

 

Изобретение относится к химической промышленности, а именно к способам получения водных стиролакриловых дисперсий, применяемых для производства лакокрасочных материалов, клеев, смесей, изготовления различных строительных материалов, например, в качестве связующего компонента для гидроизоляционных и тонкослойных энергосберегающих и теплоизоляционных покрытий.

Известен способ получения акрилового пленкообразователя (патент RU 2275386, МПК C08F 220/18, опубл. 27.04.2006) двухстадийной сополимеризацией бутилакрилата, метилметакрилата, стирола и метакриловой кислоты при соотношении, равном (40-45):(40-45):(10-14):(1-5), в среде смеси толуола и этилацетата при порционной подаче смеси мономеров и инициатора и многократной выдержке реакционной массы. При достижении конверсии мономеров 82-85% дополнительно вводят раствор сополимера бутилакрилата, стирола и метакриловой кислоты при соотношении, равном 42:57:1, в смеси толуола и бутанола или этанола, или толуола и ацетона, или толуола, этилацетата, этанола и бутанола. Сополимер бутилакрилата, стирола и метакриловой кислоты вводят в количестве 1,77-4,0 мас.% рассчитанном от концентрации основного сополимера. Толуол и этилацетат берут в соотношении (0,1-1,0):1. На первой стадии подают 10-30% смеси бутилакрилата, метилметакрилата, стирола и метакриловой кислоты, на вторую стадию - 70-90%.

Недостатками данного изобретения является низкий показатель условной прочности на разрыв пленки, полученной из акрилового пленкообразователя, и применение токсичных растворителей.

Известен способ получения акрилстирольного пленкообразователя (заявка на изобретение RU 2007142161, МПК C08F 220/18, опубл. 20.05.2009), включающий сополимеризацию стирола, бутилакрилата и метакриловой кислоты при соотношении (50-67):(33-48):(2-4) в среде нефраса С4-155/200 при соотношении (1,1-1,9):1 при непрерывной подаче в течение 2-5 ч смеси мономеров, содержащей инициатор радикального типа в количестве 25-50% от его общего количества, с вводом оставшейся части инициатора после окончания дозирования смеси мономеров, при этом инициатор вводится частями в 2-4 стадии, и после многократной выдержки реакционной массы - разведение охлажденной реакционной массы толуолом в соотношении (3,5-4,5):1.

Недостатком данного способа получения акрилстирольного пленкообразователя является высокий показатель водопоглощения полученной пленки и применение токсичного растворителя.

Известен способ получения акрилстирольного пленкообразователя (заявка на изобретение RU 2011113332, МПК C08F 212/08, опубл. 20.10.2012), включающий сополимеризацию стирола или смеси стирола и метилметакрилата, бутилакрилата и метакриловой кислоты в присутствии инициатора радикального типа с дальнейшим добавлением растворителей после многократной температурной выдержки реакционной массы, отличающийся тем, что сополимеризацию стирола или смеси, взятых в соотношении (1-3):3 стирола и метилметакрилата, бутилакрилата и метакриловой кислоты, проводят при соотношении компонентов реакционной смеси, равном (50-67):(31,9-48):(1,9-4,3), в среде нефраса С4-155/200 при соотношении (1,1-1,9):1 при непрерывной подаче в течение 2-5 ч смеси мономеров в присутствии инициатора радикального типа, причем инициатор добавляют частями: вторую часть инициатора (75-50%) от общего количества подают в 2-4 стадии после окончания дозирования смеси мономеров и разведения охлажденной реакционной массы толуолом или смесью нефраса и толуола в соотношении (3,3-6,4):1 после многократной температурной выдержки реакционной смеси.

Недостатками данного способа получения акрилстирольного пленкообразователя являются продолжительный технологический процесс и применение экологически небезопасного толуола.

Наиболее близким по технической сущности является способ получения водных дисперсий стиролакриловых сополимеров (патент RU 2260602, МПК C08F 212/18, МПК C08F 220/06, опубл. 20.09.2005). Способ получения водной дисперсии стиролакрилового сополимера осуществляется путем предварительного эмульгирования смеси акриловых мономеров со стиролом в присутствии эмульгатора и последующей водоэмульсионной сополимеризации реакционной смеси в присутствии инициатора. Мономерная смесь дополнительно содержит акриламид, а в качестве инициатора используют персульфат аммония и пероксид водорода, при этом осуществляют последовательную дробно дозируемую подачу персульфата аммония в два приема, а затем пероксида водорода, после чего при перемешивании в реакционную смесь вводят смесь полиметилсилоксана с молекулярной массой 500-1000 и сульфата железа при их массовом соотношении 25-35:1, охлаждают реакционную массу и нейтрализуют до рН 5-6.

Недостатками данного изобретения является низкий показатель относительного удлинения при разрыве и высокий показатель водопоглощения пленки, полученной из водных дисперсий стиролакриловых сополимеров.

Технической задачей предлагаемого изобретения является получение водной стиролакриловой дисперсии, обеспечивающей высокие физико-механические и эксплуатационные свойства пленки, получаемой на ее основе.

Технический результат достигается тем, что водная стиролакриловая дисперсия, включающая смесь мономеров из стирола, бутилакрилата, акриловой кислоты, эмульгатор - синтанол ДС-10, инициатор - персульфат аммония, дистиллированную воду, дополнительно содержит мономеры - глицидилметакрилат и 2-гидроксиэтилметакрилат при следующем соотношении компонентов, мас.ч:

Стирол 19,56-20,49
Бутилакрилат 16,27-17,05
Акриловая кислота 0,40-0,42
Синтанол ДС-10 0,65-0,68
Глицидилметакрилат 3,85-9,37
2-Гидроксиэтилметакрилат 3,65-5,31
Персульфат аммония 0,14-0,15
Дистиллированная вода 49,96-53,68

Отличительным признаком предлагаемой водной стиролакриловой дисперсии является наличие в ее составе мономеров - 2-гидроксиэтилметакрилата и глицидилметакрилата, улучшающих физико-механические свойства полученной пленки.

В качестве эмульгатора используют синтанол ДС-10 (смесь полиоксиэтиленгликолевых эфиров синтетических первичных высших спиртов фракции C8-C10).

В качестве инициатора используют персульфат аммония (аммонийная соль пероксодисерной кислоты).

Еще одним объектом изобретения является способ получения водной стиролакриловой дисперсии, включающий следующие стадии:

- приготовление реакционной смеси мономеров;

- растворение инициатора в дистиллированной воде;

- дозирование эмульгатора в реакционную смесь в течение 5 минут;

- дозирование раствора инициатора в реакционную смесь мономеров в течение 10 минут;

- нагрев реакционной смеси до температуры 80°C и перемешивание в течение 90 минут до получения однородной дисперсии;

- охлаждение полученной дисперсии с отдувкой азотом до температуры 45°С;

- нейтрализация полученной дисперсии смесью триэтаноламина с аммиачной водой в соотношении 1:1 до значения рН=5-6.

Предлагаемое изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1

Синтез водной стиролакриловой дисперсии проводят путем радикальной полимеризации в присутствии инициатора. Предварительно готовят смесь мономеров из стирола, бутилакрилата, акриловой кислоты, 2-гидроксиэтилметакрилата, глицидилметакрилата и дозируют эмульгатор - синтанол ДС 10. Перемешивание компонентов ведут при комнатной температуре в течение 5 минут. В трехгорлую колбу, снабженную перемешивающим устройством, термометром, дозировочными воронками, обратным холодильником, загружают дистиллированную воду и инициатор - персульфат аммония, перемешивают до полного растворения инициатора, далее при температуре 80°С в течение 10 минут дозируют приготовленную смесь мономеров с эмульгатором. Перемешивание ведут в течение 90 минут до получения однородной дисперсии. По окончании полимеризации полученную дисперсию охлаждают с отдувкой азотом до температуры 45°С и нейтрализуют смесью триэтаноламина с аммиачной водой в соотношении 1:1 до значения рН=5-6.

Ингредиенты добавляют в следующем соотношении: стирол - 20,49 мас.ч., бутилакрилат - 17,05 мас.ч., акриловая кислота - 0,42 мас.ч., глицидилметакрилат - 3,85 мас.ч., 2-гидроксиэтилметакрилат - 3,68 мас.ч., синтанол ДС-10 - 0,68 мас.ч., персульфат аммония - 0,15 мас.ч., дистиллированная вода - 53,68 мас.ч.

Пример 2

По способу, указанному в примере 1, изготавливают дисперсию, включающую стирол - 20,00 мас.ч., бутилакрилат - 16,62 мас.ч., акриловую кислоту - 0,41 мас.ч., глицидилметакрилат - 6,32 мас.ч., 2-гидроксиэтилметакрилат - 3,66 мас.ч., синтанол ДС-10 - 0,66 мас.ч., персульфат аммония - 0,14 мас.ч., дистиллированную воду - 52,19 мас.ч.

Пример 3

По способу, указанному в примере 1, изготавливают дисперсию, включающую стирол - 19,78 мас.ч., бутилакрилат - 16,54 мас.ч., акриловую кислоту - 0,41 мас.ч., глицидилметакрилат - 7,12 мас.ч., 2-гидроксиэтилметакрилат - 3,65 мас.ч., синтанол ДС-10 - 0,65 мас.ч., персульфат аммония - 0,14 мас.ч., дистиллированную воду - 51,71 мас.ч.

Пример 4

По способу, указанному в примере 1, изготавливают дисперсию, включающую стирол - 19,70 мас.ч., бутилакрилат - 16,38 мас.ч., акриловую кислоту - 0,40 мас.ч., глицидилметакрилат - 7,09 мас.ч., 2-гидроксиэтилметакрилат - 5,31 мас.ч., синтанол ДС-10 - 0,65 мас.ч., персульфат аммония - 0,14 мас.ч., дистиллированную воду - 50,33 мас.ч.

Пример 5

По способу, указанному в примере 1, изготавливают дисперсию, включающую стирол - 19,56 мас.ч., бутилакрилат - 16,27 мас.ч., акриловую кислоту - 0,40 мас.ч., глицидилметакрилат - 9,37 мас.ч., 2-гидроксиэтилметакрилат - 3,65 мас.ч., синтанол ДС-10 - 0,65 мас.ч., персульфат аммония - 0,14 мас.ч., дистиллированную воду - 49,96 мас.ч.

Рецептуры водных стиролакриловых дисперсий по примерам 1-5 приведены в таблице 1.

Результаты сравнительных испытаний водных стиролакриловых дисперсий, изготовленных по примерам 1-5, и их пленок приведены в таблице 2.

Наилучшие результаты по комплексу свойств показали пленки, изготовленные из водных стиролакриловых дисперсий, рецептуры которых представлены в примерах 2 и 3. Заявленные пределы содержания глицидилметакрилата обусловлены тем, что уменьшение (пример 1) или увеличение глицидилметакрилата (пример 5) приводит к снижению условной прочности пленки (пример 1) и к снижению относительного удлинения пленки при разрыве (пример 5). Также увеличение содержания 2-гидроксиэтилметакрилата (пример 4) приводит к снижению условной прочности пленки при разрыве (пример 1).

Данные, представленные в таблице 2, показывают, что водная стиролакриловая дисперсия по предлагаемому изобретению обеспечивает высокие физико-механические и эксплуатационные свойства пленки, получаемой на ее основе.

1. Водная стиролакриловая дисперсия, применяемая для производства лакокрасочных материалов, клеев, смесей, изготовления строительных материалов, например, в качестве связующего компонента для гидроизоляционных и тонкослойных энергосберегающих и теплоизоляционных покрытий, полученная из смеси мономеров: из стирола, бутилакрилата, акриловой кислоты, глицидилметакрилата и 2-гидроксиэтилметакрилата в присутствии эмульгатора - синтанола ДС-10, инициатора - персульфата аммония, дистиллированной воды при следующем соотношении компонентов в мас.ч:

Стирол 19,56-20,49
Бутилакрилат 16,27-17,05
Акриловая кислота 0,40-0,42
Синтанол ДС-10 0,65-0,68
Глицидилметакрилат 3,85-9,37
2-Гидроксиэтилметакрилат 3,65-5,31
Персульфат аммония 0,14-0,15
Дистиллированная вода 49,96-53,68

при этом полученную дисперсию нейтрализуют смесью триэтаноламина с аммиачной водой в соотношении 1:1 до значения pH=5-6.

2. Способ получения водной стиролакриловой дисперсии по п. 1, включающий приготовление реакционной смеси мономеров, растворение инициатора в дистиллированной воде, дозирование эмульгатора в реакционную смесь в течение 5 мин, дозирование раствора инициатора в реакционную смесь мономеров в течение 10 мин, нагрев реакционной смеси до температуры 80°C и перемешивание в течение 90 мин до получения однородной дисперсии, охлаждение полученной дисперсии с отдувкой азотом до температуры 45°C, нейтрализацию полученной дисперсии смесью триэтаноламина с аммиачной водой в соотношении 1:1 до значения pH=5-6.

findpatent.ru

АКРАТАМ AS 01.4

ТУ 2241-430-05800142-2016

Препарат AKPATAM AS 01.4 является связующим для процессов мелования бумаги и картона. Представляет собой водную дисперсию стирол-акрилового полимера. Не содержит пластификаторы, растворители, эмульгаторы на базе этоксилированных алкилфенолов (без APEO).

Область применения:

Дисперсия рекомендуется в качестве связующего для меловальных суспензий, а также в качестве дополнительного со-связующего с целью:

  • повышения прочностных характеристик меловальных слоев;
  • приготовления пигментных паст для одно-и двуслойного мелования бумаги и картона;
  • для грунтования слоев перед последующей обработкой

Может быть использован взамен бутадиен-стирольных латексов для мелованного картона, мелованной бумаги с двукратным покрытием на целлюлозной основе, а так же бумаги LWC.

Основные преимущества:

  • обеспечивает бумажному покрытию высокую степень лоска и гладкости
  • демонстрирует прекрасную технологичность при применении (низкопенный, не образует налипы на оборудовании, не имеет резкого неприятного запаха)
  • обеспечивает высокие показатели по выщипыванию
  • отлично подходит для цветных пигментных покрытий, имеет высокий показатель по красковосприятию
  • стабилен при хранении
  • имеет антибактериальную защиту

Технические характеристики

Наименование показателя

Значение

Внешний вид продукта

молочно-белая жидкость

Массовая доля нелетучих веществ, %

50±1

Показатель активности водородных ионов, ед.pH

6,5-7,5

Динамическая вязкость при 23ºС, сП

100-600

Тип дисперсии

анионная

Минимальная температура пленкообразования, ºС, около

20±1

Водопоглощение пленки полимера, % , не более

20

 

АКРАТАМ AS 01.4 положительно испытан в сравнении с бутадиен-стирольным коммерческим латексом в меловальных композициях:

  • соответствует основным техническим требованиям для покрытий на меловальных устройствах «варибар» и «воздушный шабер»,
  • создает высокий уровень печатно-технических свойств мелованного картона,
  • имеет преимущество по показателям лоска и красковосприятия.

 

Печатно-технические свойства мелованного картона с двукратным комбинированным покрытием

 

Наименование показателей

На основе

коммерческой дисперсии

На основе

Акратам AS 01.4

Лоск, %

38-40

42-44

Стойкость поверхности к выщипыванию, м/с

не выщипывает,

более 2,5

не выщипывает,

более 2,5

Красковосприятие, Дотт

1,7

1,8

АКРАТАМ AS 01.4 в концентрации меньшей на 2 весовые нормы в мелованной композиции сохраняет печатно-технические свойства, что является преимуществом перед коммерческой дисперсией (имеет недостаточную прочность поверхности, уменьшение связующего не целесообразно).

Печатно-технические свойства мелованного картона с пониженным содержанием связующих на 2 весовые нормы

 

Наименование показателей

На основе

коммерческой дисперсии

На основе

Акратам AS 01.4

Лоск, %

36-38

40-42

Стойкость поверхности к выщипыванию, м/с

не выщипывает,

более 1,46

не выщипывает,

более 2,4

Красковосприятие, Дотт

1,6

1,7

 

 Замена бутадиен-стирольного коммерческого латекса в мелованной композиции на АКРАТАМ AS 01.4 способствует получению высокого уровня печатно-технических свойств мелованной бумаги с двукратным покрытием по показателям лоска и красковосприятия.

Печатно-технические свойства мелованной бумаги с двукратным покрытием

 

Наименование показателей

На основе

коммерческой дисперсии

На основе

Акратам AS 01.4

Лоск, %

60-65

66-70

Стойкость поверхности к выщипыванию, м/с

не выщипывает,

более 2,5

не выщипывает,

более 2,5

Красковосприятие, Дотт

1,4

1,55

 

Композиции на основе АКРАТАМА AS 01.4 в жидком состоянии по физико-химическим характеристикам отвечает требованиям, предъявляемым меловальным устройствам «пленочного типа» при производстве бумаги LWC.

Печатно технические свойства бумаги LWC, обработанной оптимальной рецептурой мелования

 

Наименование показателей

Коммерческая отечеств. стирол-акриловая дисперсия

Акратам AS 01.4 ПАО «Пигмент»

Коммерческая бутадиен-стирольная дисперсия

Лоск, % при 75º

17-20

30-37

15-10

Гладкость, с

160

180

110

Стойкость поверхности к выщипыванию, м/с

> 2,5

> 2,5

2,2

Красковосприятие, Дотт

0,89

1,02

0,70

Белизна, %

82,3

82,5

80,4

Акратам AS 01.4 имеет преимущество по показателю красковосприятие – 1,02 против 0,7-0,98, по степени гладкости – 180 с и лоску 30-37%.

Мелованный картон с двукратным покрытием. Замена коммерческого бутадиен-стирольного латекса на дисперсию Акратам AS 01.4 в меловальном составе показала повышение прочности поверхности мелованного картона (даже после снижения содержания связующего на 2 весовые части). Одновременно достигается повышение отделки поверхности (глянец), красковосприятия, белизны и светостойкости покрытия.

Мелованная бумага. Использование Акратам AS 01.4 в мелованной композиции вместо коммерческих бутадиен-стирольной и стирол-акриловой дисперсий показало повышение степени отделки бумаги и улучшение красковосприятия.

Легкомелованная бумага LWC. Получение бумаги LWC c использованием в меловальном составе Акратам AS 01.4 имеет преимущество по всем нормируемым показателям бумаги в сравнении с использованием коммерческой дисперсии.

Стирол-акриловая дисперсия Акратам AS 01.4 ПАО «Пигмент» является высокотехнологичным связующим и рекомендуется для выработки мелованных бумаг и картона с двукратным нанесением, а также для производства бумаги LWC.

Рекламные данные подтверждены испытаниями ЦНИИБ.

Упаковка:

П/э тара, возможна отгрузка в тару потребителя по согласованию.

Транспортировка и хранение:

Транспортировка при температуре не менее + 5 ᵒС и

не более + 35 ᵒС. 

При транспортировании в зимнее время необходимо использовать утепленные транспортные средства.

Хранить при температуре не менее + 5 ᵒС и не более +35 ᵒС.

Гарантийный срок хранения 6 месяцев.

krata.ru


Смотрите также