EP1412397B1

High solids emulsions of curable elastomeric polymers

Abstract

Water-continuous emulsion of curable elastomeric polymers are disclosed having a solids content of greater than 75%, an average particle size less than 5 mum, and having sufficient stability to produce a stable lower solids emulsion upon dilution with water comprising; a curable elastomeric polymer, surfactant, internal cure additive, water, optional plasticizer, and optional low molecular weight acid. The water-continuous emulsions of curable elastomeric polymers can be prepared by; (I) forming a premix comprising an elastomeric polymer, surfactant, and internal cure additive, and (II) adding water to the premix with mixing to form a water continuous emulsion of the curable elastomeric polymer having a solids content of greater than 75%, an average particle size less than 5 mum, and having sufficient stability to produce a stable lower solids emulsion upon dilution with water.

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Expired 2 July 2022, 4.2 years ago.

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14 claims: 14 independent, 0 dependent

  1. 1
    A water-continuous emulsion composition comprising; (A) 100 parts of a curable elastomeric polymer having a viscosity of 0.5-1,000,000 KPa-s and a glass transition temperature up to 50°C,(B) 3 to 30 parts surfactant,(C ) 0.5 to 50 parts of an internal cure additive,(D) 5 to 45 parts water, wherein the water-continuous emulsion has a solids content of greater than 75%, an average particle size less than 5 µm, having sufficient stability to produce a stable lower solids emulsion upon dilution with water. Composition d'émulsion à phase aqueuse continue comprenant :(A) 100 parties d'un polymère élastomère durcissable ayant une viscosité de 0,5 à 1 000 000 KPa.s et une température de transition vitreuse allant jusqu'à 50°C,(B) 3 à 30 parties de tensioactif,(C) 0,5 à 50 parties d'un adjuvant de durcissement interne,(D) 5 à 45 parties d'eau,    dans laquelle l'émulsion à phase aqueuse continue a une teneur en solides supérieure à 75 %, une taille de particules moyenne inférieure à 5 µm, ayant une stabilité suffisante pour produire une émulsion stable à plus faible teneur en solides lors d'une dilution avec de l'eau. Emulsionszusammensetzung mit kontinuierlicher Wasserphase, enthaltend: (A) 100 Teile eines härtbaren elastomeren Polymers mit einer Viskosität von 0,5-1.000.000 kPa·s und einer Glasübergangstemperatur von bis zu 50°C,(B) 3 bis 30 Teile oberflächenaktive Substanz,(C) 0,5 bis 50 Teile eines Zusatzmittels zur inneren Härtung,(D) 5 bis 45 Teile Wasser, wobei die Emulsion mit kontinuierlicher Wasserphase einen Feststoffgehalt von mehr als 75%, eine mittlere Teilchengröße von weniger als 5 µm und ausreichende Stabilität aufweist, um bei Verdünnung mit Wasser eine stabile Emulsion mit niedrigerem Feststoffgehalt zu erzeugen.
  2. 2
    Composition d'émulsion à phase aqueuse continue selon la revendication 1, dans laquelle le polymère élastomère durcissable est un polymère silylé dérivé de polymères élastomères choisis parmi le caoutchouc naturel, le styrène-butadiène, le butadiène, l'éthylène-propylène-diène (EPDM), le caoutchouc butyle, le caoutchouc nitrile, le caoutchouc chloroprène, les élastomères fluorocarbonés, les caoutchoucs polysulfure et le polyuréthane. Emulsionszusammensetzung mit kontinuierlicher Wasserphase nach Anspruch 1, worin das härtbare elastomere Polymer ein silyliertes Polymer ist, das sich von elastomeren Polymeren ableitet, die aus natürlichem Kautschuk, Styrol-Butadien, Butadien, Ethylen-Propylen-Dien (EPDM), Butylkautschuk, Nitrilkautschuk, Chloroprenkautschuk, Fluorkohlenstoffelastomeren, Polysulfidkautschuken und Polyurethan ausgewählt sind. The water-continuous emulsion composition of claim 1 wherein the curable elastomeric polymer is a silylated polymer derived from elastomeric polymers selected from natural rubber, styrene-butadiene, butadiene, ethylene-propylene-diene (EPDM), butyl rubber, nitrile rubber, chloroprene rubber, fluorocarbon elastomers, polysulfide rubbers, and polyurethane.
  3. 3
    Composition d'émulsion à phase aqueuse continue selon la revendication 1, dans laquelle le polymère élastomère durcissable est un polymère de polyisobutylène silylé dans lequel au moins 50 pour cent en moles des unités répétitives sont des unités isobutylène. Emulsionszusammensetzung mit kontinuierlicher Wasserphase nach Anspruch 1, worin das härtbare elastomere Polymer ein silyliertes Polyisobutylenpolymer ist, in dem mindestens 50 Mol-% der Struktureinheiten Isobutyleneinheiten sind. The water-continuous emulsion composition of claim 1 wherein the curable elastomeric polymer is a silylated polyisobutylene polymer in which at least 50 mole percent of the repeat units are isobutylene units.
  4. 4
    Composition d'émulsion à phase aqueuse continue selon la revendication 3, dans laquelle le polymère de polyisobutylène silylé est le produit réactionnel de :a) un copolymère oléfinique comprenant au moins 50 % en moles d'au moins une isomonooléfine en C4 à C7 et au moins un monomère vinylique aromatique ;b) un silane de formule générale RR'SiY2 dans laquelle R représente un radical hydrocarboné ou hydrocarbonoxy oléfiniquement insaturé monovalent, chaque Y représente un radical organique hydrolysable et R' représente un radical alkyle, un radical aryle ou un radical Y ;etc) un agent générateur de radicaux libres. Emulsionszusammensetzung mit kontinuierlicher Wasserphase nach Anspruch 3, worin das silylierte Polyisobutylenpolymer das Reaktionsprodukt a) eines Olefincopolymers, das mindestens 50 Mol-% mindestens eines C4- bis C7-Isomonoolefins und mindestens ein aromatisches Vinylmonomer enthält,b) eines Silans der allgemeinen Formel RR'SiY2, worin R einen monovalenten olefinisch ungesättigten Kohlenwasserstoffoder Hydrocarbonoxyrest darstellt, jedes Y einen hydrolysierbaren organischen Rest darstellt und R' einen Alkylrest, einen Arylrest oder einen Y-Rest darstellt, undc) eines Radikale erzeugenden Mittels ist. The water-continuous emulsion composition of claim 3 wherein the silylated polyisobutylene polymer is the reaction product of: a) an olefin copolymer comprising at least 50 mole % of at least one C4 to C7 isomonoolefin and at least one vinyl aromatic monomer;b) a silane of the general formula RR'SiY2 wherein R represents a monovalent olefinically unsaturated hydrocarbon or hydrocarbonoxy radical, each Y represents a hydrolyzable organic radical and R' represents an alkyl radical, an aryl radical or a Y radical;andc) a free radical generating agent.
  5. 5
    Composition d'émulsion à phase aqueuse continue selon la revendication 1, dans laquelle l'adjuvant de durcissement interne est un hydrocarbure à fonction acide carboxylique. Emulsionszusammensetzung mit kontinuierlicher Wasserphase nach Anspruch 1, worin das Zusatzmittel zur inneren Härtung ein carbonsäurefunktioneller Kohlenwasserstoff ist. The water-continuous emulsion composition of claim 1 wherein the internal cure additive is a carboxylic acid functional hydrocarbon.
  6. 6
    Composition d'émulsion à phase aqueuse continue selon la revendication 1, comprenant en outre :(E) un plastifiant. Emulsionszusammensetzung mit kontinuierlicher Wasserphase nach Anspruch 1, die ferner (E) einen Weichmacher enthält. The water-continuous emulsion composition of claim 1 further comprising;(E) a plasticizer.
  7. 7
    Composition d'émulsion à phase aqueuse continue selon la revendication 1 ou 6, comprenant en outre (F) un acide de faible masse moléculaire. Emulsionszusammensetzung mit kontinuierlicher Wasserphase nach Anspruch 1 oder 6, die ferner (F) eine niedermolekulare Säure enthält. The water-continuous emulsion composition of claim 1 or 6 further comprising (F), a low molecular weight acid.
  8. 8
    A process for preparing a water-continuous emulsion of a curable elastomeric polymer comprising the steps of:mixing;(A) 100 parts of a curable elastomeric polymer having a viscosity of 0.5 to 1,000,000 KPa-s and a glass transition temperature up to 50°C,(B) 3 to 30 parts of a surfactant,(C) 0.5 to 50 parts of an internal cure additive(D) 5 to 45 parts water    to form a water-continuous emulsion of the curable elastomeric polymer having a solids content of greater than 75%, an average particle size less than 5 µm, and has sufficient stability to produce a stable lower solids emulsion upon dilution with water. Procédé de préparation d'une émulsion à phase aqueuse continue d'un polymère élastomère durcissable comprenant les étapes consistant à : mélanger : (A) 100 parties d'un polymère élastomère durcissable ayant une viscosité de    0,5 à 1 000 000 KPa.s et une température de transition vitreuse allant jusqu'à 50°C,(B) 3 à 30 parties de tensioactif,(C) 0,5 à 50 parties d'un adjuvant de durcissement interne,(D) 5 à 45 parties d'eau,    pour former une émulsion à phase aqueuse continue du polymère élastomère durcissable ayant une teneur en solides supérieure à 75 %, une taille de particules moyenne inférieure à 5 µm, et ayant une stabilité suffisante pour produire une émulsion à plus faible teneur en solides stable lors d'une dilution avec de l'eau. Verfahren zur Herstellung einer eine kontinuierliche Wasserphase aufweisenden Emulsion eines härtbaren elastomeren Polymers, umfassend die Schritte: Mischen von (A) 100 Teilen eines härtbaren elastomeren Polymers mit einer Viskosität von 0,5-1.000.000 kPa·s und einer Glasübergangstemperatur von bis zu 50°C,(B) 3 bis 30 Teilen einer oberflächenaktiven Substanz,(C) 0,5 bis 50 Teilen eines Zusatzmittels zur inneren Härtung,(D) 5 bis 45 Teilen Wasser, um eine eine kontinuierliche Wasserphase aufweisende Emulsion des härtbaren elastomeren Polymers zu bilden, die einen Feststoffgehalt von mehr als 75%, eine mittlere Teilchengröße von weniger als 5 µm und ausreichende Stabilität aufweist, um bei Verdünnung mit Wasser eine stabile Emulsion mit niedrigerem Feststoffgehalt zu erzeugen.
  9. 9
    Procédé selon la revendication 8, dans lequel l'eau est ajoutée en parties incrémentielles, moyennant quoi chaque partie incrémentielle comprend moins de 8 % en poids de composants (A) et (B) combinés et chaque partie incrémentielle d'eau est ajoutée successivement à la précédente après la dispersion de la partie incrémentielle précédente d'eau, dans lequel des parties incrémentielles suffisantes d'eau sont ajoutées pour former l'émulsion à phase aqueuse continue du polymère élastomère. The process of claim 8 wherein the water is added in incremental portions, whereby each incremental portion comprises less than 8 weight % of components (A) and (B) combined and each incremental portion of water is added successively to the previous after the dispersion of the previous incremental portion of water, wherein sufficient incremental portions of water are added to form the water-continuous emulsion of the elastomeric polymer. Verfahren nach Anspruch 8, wobei das Wasser in inkrementellen Portionen zugegeben wird, wobei jede inkrementelle Portion weniger als 8 Gew.-% der Komponenten (A) und (B) in Kombination enthält und jede inkrementelle Portion von Wasser nachfolgend zu der vorherigen nach der Dispersion der vorherigen inkrementellen Portion von Wasser zugegeben wird, wobei ausreichend inkrementelle Portionen von Wasser zugegeben werden, um die eine kontinuierliche Wasserphase aufweisende Emulsion des elastomeren Polymers zu bilden.
  10. 10
    Procédé selon la revendication 8, dans lequel le polymère élastomère durcissable est un copolymère silylé d'une isomonooléfine et d'un monomère vinylique aromatique. The process of claim 8 wherein the curable elastomeric polymer is a silylated copolymer of an isomonoolefin and a vinyl aromatic monomer. Verfahren nach Anspruch 8, wobei das härtbare elastomere Polymer ein silyliertes Copolymer eines Isomonoolefins und eines aromatischen Vinylmonomers ist.
  11. 11
    Procédé selon la revendication 8, dans lequel (E) un plastifiant est inclus dans le mélange. The process according to claim 8 wherein (E) a plasticizer is included in the mixing. Verfahren nach Anspruch 8, wobei (E) ein Weichmacher in die Vermischung eingebracht wird.
  12. 12
    Procédé selon la revendication 8 ou 11, dans lequel (F) un acide de faible masse moléculaire est inclus dans le mélange. The process of claim 8 or 11 wherein (F) a low molecular weight acid is included in the mixing. Verfahren nach Anspruch 8 oder 11, wobei (F) eine niedermolekulare Säure in die Vermischung eingebracht wird.
  13. 13
    Procédé selon la revendication 8, 11 ou 12, comprenant en outre l'étape consistant à :mélanger de l'eau supplémentaire à l'émulsion à phase aqueuse continue du polymère élastomère silylé pour former une émulsion diluée du polymère élastomère silylé. The process of claim 8, 11, or 12 further comprising the step of;mixing additional water to the water-continuous emulsion of the silylated elastomer polymer to form a diluted emulsion of the silylated elastomer polymer. Verfahren nach Anspruch 8, 11 oder 12, das ferner den Schritt des Einmischens von zusätzlichem Wasser in die eine kontinuierliche Wasserphase aufweisende Emulsion des silylierten elastomeren Polymers, um eine verdünnte Emulsion des silylierten elastomeren Polymers zu bilden, umfasst.
  14. 14
    Emulsion mit kontinuierlicher Wasserphase, die nach dem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 8-13 hergestellt ist. Emulsion à phase aqueuse continue produite par le procédé selon l'une quelconque des revendications 8 à 13. The water-continuous emulsion produced by the process of any of claims 8 - 13.
Independent claims14