Способ получения водоэмульсионных силоксанакрилатных сополимеров
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВОДОЭМУЛЬСИОННЫХ СИЛОКСАНАКРИЛАТНЫХ СОПОЛИМЕРОВ на основе органоалкоксисиланов и смеси метакриловой кислоты и эфиров метакриловой кислоты, отличающийся тем, что, с целью упрощения технологии процесса, смесь метакриловой кислоты и эфиров акриловой и/или метакриловой кислот при весовом соотношении 4 - 5 : 30 - 62, 0 : 34 - 57 соответственно подвергают взаимодействию с 3 - 75% от массы акриловых мономеров винилтриалкоксисилана или его смеси с алкил(арил) алкоксисиланом.
Предлагается способ получения водоэмульсионных силоксанакрилатных сополимеров, которые могут быть использованы для получения атмосферостойких покрытий холодного отверждения. Известен способ получения полиакрилатных водоэмульсионных сополимеров методом водоэмульсионной сополимеризации эфиров акриловой и метакриловой кислот в присутствии водорастворимых перекисных инициаторов. Однако для образования покрытия на основе таких водоэмульсионных полиакрилатов требуется температурная обработка при 100-150оС, что является неприемлемым для широкого использования этих полимеров. Кроме того, покрытия на основе водоэмульсионных полиакрилатов обладают недостаточной водо- и теплостойкостью. Наиболее близким к заявленному является способ получения водоэмульсионных силоксанакрилатных сополимеров на основе органоалкоксиланов и смеси метакриловой кислоты, который заключается в проведении эмульсионной гидролитической поликонденсации смеси алкоксисиланов, содержащих винильный радикал у атома кремния, с последующей прививкой к винильной группе полученного полиорганосилоксана эфиров акриловой и/или метакриловой кислот в присутствии водорастворимых перекисных инициаторов. Причем отношение винильных групп и одного атома кремния в системе составляет 0,02-0,3. Сочетание в полимере полиакрилатных и полиорганосилоксановых звеньев позволяет улучшить атмосферо- и теплостойкость покрытий на их основе. Однако такие покрытия требуют также высокотемпературной сушки, что является их значительным недостатком. Кроме того, этот способ состоит из двух стадий, причем при проведении второй стадии (прививки к винильной группе полиорганосилоксана эфиров акриловой и/или метакриловой кислот) образуется большое количество коагулята, т.е. наблюдаются значительные потери полимера. Цель изобретения упрощение технологии процесса. Поставленная цель достигается тем, что смесь метакриловой кислоты и эфиров акриловой и/или метакриловой кислот при весовом соотношении соответственно 4-5:30-62:34-57 подвергают взаимодействию с 3-75% от массы акриловых мономеров винилтриалкоксилана или его смеси с алкил(арил)алкоксиланом. В качестве эфиров акриловой и метакриловой кислот используют преимущественно этилакрилат, бутилакрилат, метилметакрилат. В качестве органоалкоксисиланов используют, например, фенилтриэтоксисилан, фенилтриметоксисилан, диметилдиэтоксисилан, диметилдиметоксисилан и обязательно винилтриэтоксисилан или винилтриметоксисилан. Функциональность этой смеси должна быть 2,2-3,0. Реакцию проводят следующим образом. Готовят смесь алкоксисиланов, эфиров акриловой и метакриловой кислот, метакриловой кислоты и эмульгатора, например частично нейтрализованного аммиаком продукта сульфирования оксиэтилированного алкилфенола (С-10). Приготовленную смесь начинают прикапывать при постоянном перемешивании и продувке азотом поочередно с инициатором раствором персульфата аммония в воде в реактор, содержащий нагретый до 75-80оС раствор указанного эмульгатора в дистиллированной воде. В результате реакции получается однородная стабильная эмульсия. Количество образующегося коагулята при этом составляет не более 2% П р и м е р 1. В предварительно продутую азотом четырехгорлую колбу емкостью 250 мл, снабженную мешалкой, обратным холодильником, термометром, капельной воронкой и трубкой для подачи азота, загружают 59,0 г дистиллированной воды и 1,64 г эмульгатора частично нейтрализованного аммиаком продукта сульфирования оксиэтилированного алкилфенола. Содержание колбы нагревают до 75-85оС. При перемешивании и продувке азотом из капельной воронки медленно вводят смесь, состоящую из 16,1 г (0,15 моль) метилметакрилата, 11,0 г (0,08 моль) бутилакрилата, 1,17 г (0,014 моль) метакриловой кислоты, 8,75 г смеси органоалкоксисиланов, содержащей 0,08 моль винилтриэтоксисилана, 0,31 моль фенилтриэтоксисилана и 0,01 моль диметилдиэтоксисилана, и 1,64 г эмульгатора. Затем одновременно или по частям вводят раствор 0,14 г персульфата аммония в 6 мл дистиллированной воды. Реакцию проводят при постоянной температуре при 75-80оС и продувке азотом. После завершения ввода смеси мономеров перемешивание продолжают еще 30 мин. Затем эмульсид охлаждают, нейтрализуют 25%-ным аммиаком до рН 8-8,5 и фильтруют через бязь. Полученный продукт представляет собой однородную стабильную эмульсию. П р и м е р 2. По методике, аналогичной примеру 1, получают эмульсию из смеси мономеров, состоящей из 14,0 г (0,13 моль) метилметакрилата, 9,6 г (0,07 моль) бутилакрилата, 0,98 г (0,011 моль) метакриловой кислоты и 12,2 г смеси этоксисиланов: 0,08 моль винилтриэтоксисилана, 0,31 моль фенилтриэтоксисилана, 0,61 моль диметилдиэтоксисилана. По окончании синтеза получают однородную стабильную эмульсию. П р и м е р 3. Готовят мономерную смесь, состоящую из 10,7 г (0,1 моль) метилметакрилата, 7,38 г (0,05 моль) бутилакрилата, 0,75 г (0,008 моль) метакриловой кислоты и 17,5 г смеси этоксисиланов: 0,08 моль винилтриэтоксисилана, 0,31 моль фенилтриэтоксисилана, 0,61 моль диметилдиэтоксисилана. Методика реакции описана в примере 1. По окончании синтеза получается однородная стабильная эмульсия. П р и м е р 4. Аналогично была получена стабильная эмульсия из смеси, состоящей из 5,4 г (0,05 моль) метилметакрилата, 3,71 г (0,025 моль) бутилакрилата, 0,38 г (0,004 моль) метакриловой кислоты и 26,2 г этоксисиланов (0,08 моль винилтриэтоксисилана, 0,31 моль фенилтриэтоксисилана и 0,61 моль диметилдиэтоксисилана). П р и м е р 5. По аналогичной методике была приготовлена однородная стабильная эмульсия из смеси, состоящей из 16,1 г (0,15 моль метилметакрилата, 11,0 г (0,08 моль) бутилакрилата, 1,17 г (0,014 моль) метакриловой кислоты и 8,75 г метоксисиланов (0,15 моль винилтриметоксисилана, 0,30 моль фенилтриметоксисилана, 0,55 моль диметилдиметоксисилана). По аналогичной методике, описанной в примере 1, были получены также однородные стабильные эмульсии при других соотношениях исходных реагентов, которые представлены в таблице (примеры 6-15). Полученные по примерам 1-15 эмульсии наносили на стеклянные или тефлоновые пластинки и высушивали при комнатной температуре в течение 5 суток. Получались ровные прозрачные пленки, толщиной 50 мкм. Затем пленки снимали с подложек и исследовали на полноту отверждения (методом экстрагирования в приборе Сокслета), на термостойкость (методом определения потерь в весе при 150 и 200оС) и на водопоглощение. Полученные данные также приведены в таблице (см.примеры 1-15). Для сравнения были синтезированы чисто акрилатный водоэмульсионный сополимер (см. пример 16), а также силоксанакрилатный водоэмульсионный сополимер по прототипу (см. пример 17). Как следует из таблицы, пленки синтезированных силиконакрилатных сополимеров (1-15) высыхают при комнатной температуре и представляют собой сшитые полимеры: гель-фракция их при экстрагировании составляет 65-93% Полиакрилатный полимер 16, состав которого аналогичен составу акрилатной части силиконакрилатных эмульсий 14-15, при комнатной температуре образуют пленку, полностью растворяющуюся при экстрагировании. Силиконакрилатный полимер, полученный по прототипу (17), также плохо отверждается при комнатной температуре. Гель-фракция его составляет 25% При отверждении этих полимеров при повышенной температуре свойства их мало улучшаются. Таким образом, заявленный способ дает возможность получать силиконакрилатно сополимеры, образующие при комнатной температуре отвержденные покрытия по одностадийному способу.
Формула изобретения
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВОДОЭМУЛЬСИОННЫХ СИЛОКСАНАКРИЛАТНЫХ СОПОЛИМЕРОВ на основе органоалкоксисиланов и смеси метакриловой кислоты и эфиров метакриловой кислоты, отличающийся тем, что, с целью упрощения технологии процесса, смесь метакриловой кислоты и эфиров акриловой и/или метакриловой кислот при весовом соотношении 4 5 30 62, 0 34 57 соответственно подвергают взаимодействию с 3 75% от массы акриловых мономеров винилтриалкоксисилана или его смеси с алкил(арил) алкоксисиланом.РИСУНКИ
Рисунок 1MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Номер и год публикации бюллетеня: 36-2000
Извещение опубликовано: 27.12.2000
