Дисперсия порошка меламина, способ ее получения и ее применение

ДИСПЕРСИЯ ПОРОШКА МЕЛАМИНА, СПОСОБ ЕЕ ПОЛУЧЕНИЯ И ЕЕ ПРИМЕНЕНИЕ Кейзер Де Аугустинус Юджин Хенк,Влгельс Леопольд Франсискус Вейнандус Изобретение касается дисперсии порошка меламина в жидкости. Дисперсия содержит диспергатор, который включает сополимер стирола и малеинового ангидрида. Сополимер стирола и малеинового ангидрида подвергнут обработке, делающей его растворимым в водных системах. Жидкость содержит воду или полиол. Средневзвешенный молекулярный вес сополимера стирола и малеинового ангидрида находится между 1000 и 1000000, а молярное отношение стирола к малеиновому ангидриду в сополимере находится между 1:0,5 и 1:1. Содержание порошка меламина в жидкости находится между 1 и 80 мас.%. Способ получения дисперсии включает стадию смешивания жидкой первой фазы и второй фазы, причем диспергатор, включающий сополимер стирола и малеинового ангидрида, добавляют до, во время или после смешивания двух фаз при котором образуется дисперсия, в которой жидкая первая фаза составляет непрерывную фазу, а вторая фаза содержит порошок меламина. Дисперсию можно применять в адгезивных композициях,покрытиях или ламинатах.(71)(73) Заявитель и патентовладелец: ДСМ АйПи АССЕТС Б.В. (NL) 013815 Настоящее изобретение относится к дисперсиям, в частности к дисперсии меламина в жидкости. В ЕР 1 099 762 А 2 раскрыты водные дисперсии меламиновой смолы, содержащие в качестве дисперсной фазы меламиновую смолу, стабилизированную комбинацией из катионного и анионного защитного коллоида. В ЕР 1 099 762 А 2 катионный защитный коллоид предпочтительно включает катионный крахмал, а анионный защитный коллоид предпочтительно включает сополимер акриловой кислоты, метилакрилата и 2-акриламидо-2-метилпропансульфоновой кислоты. Недостатком известных дисперсий является то, что защитная коллоидная система является довольно сложной и требует много усилий для е создания; поэтому она также является дорогостоящей. Целью настоящего изобретения является уменьшение указанного недостатка. Данная цель достигается получением дисперсии меламина или аминопласта в жидкости, при этом дисперсия содержит диспергатор, причем диспергатор включает сополимер стирола и малеинового ангидрида. В рамках настоящего изобретения термин дисперсия означает систему, содержащую две фазы, при этом одна фаза является непрерывной, а другая - дискретной, причем дискретная фаза распределяется по непрерывной фазе. Таким образом, термин дисперсия является обобщающим и охватывает системы типа газа в жидкости (пены), жидкости в жидкости (эмульсии) и твердого тела в жидкости (золи). Дискретная фаза в дисперсии по изобретению находится в виде частиц. Подразумевается, что термин частицы охватывает не только твердые частицы, но и жидкие частицы. Хотя размеры диспергированных частиц и могут варьировать в широких пределах, однако предпочтительно средневзвешенный размер лежит между 0,1 и 100 мкм, более предпочтительно между 0,5 и 75 мкм, между 1 и 50 мкм, между 1,5 и 25 мкм или даже между 1,75 и 15 мкм или между 2 и 10 или 5 мкм. Как известно, дисперсии зачастую содержат соединение или смесь соединений, которые специфически способствуют получению или стабилизации дисперсии и/или влияют на размер частиц. Такие соединения входят в состав настоящего изобретения и именуются диспергаторами. При этом термин диспергатор в настоящем изобретении является обобщающим и охватывает защитные коллоиды или поверхностно-активные вещества. Применение и присутствие диспергатора способствует получению устойчивой дисперсии, может иметь два значения: либо то, что диспергированные частицы не отделяются,не коагулируют или не выпадают в осадок на протяжении по меньшей мере 30 мин (или даже 1 ч или предпочтительно 24 ч) после получения дисперсии, либо то, что диспергированные частицы можно легко редиспергировать посредством перемешивания в том случае, если они отделятся, коагулируют или выпадут в осадок. Дисперсия по изобретению представляет собой дисперсию меламина в жидкости. В этом воплощении изобретения меламин находится в виде практически инертной формы и составляет какую-то часть(например, 10 или 25%), большую часть (например, 55 или 75%) или практически всю дискретную фазу,в твердом или жидком виде. При этом не исключается, что меламин попадет и в жидкую, то есть непрерывную фазу; это происходит в том случае, если меламин обладает некоторой растворимостью в жидкой фазе. Как известно, меламин слегка растворим в некоторых жидкостях типа воды или жидкого аммиака. В контексте настоящего изобретения термины "составляет практически всю" или "состоит в основном из" и эквивалентные им означают то, что отсутствуют другие соединения и не предприняты иные меры,оказывающие влияние на использование, результаты или цели изобретения. Содержание твердых частиц меламина, которые могут находиться в дисперсии в виде практически инертной формы, в дальнейшем именуемое содержанием порошка, может колебаться в широких пределах. В некоторых случаях может быть желательно, чтобы содержание порошка было как можно выше,например, если предусматривается транспортировка дисперсии. Преимущество настоящего изобретения состоит в том, что содержание порошка в дисперсии может быть очень высоким и в то же время дисперсия сохраняет требуемые характеристики, такие как устойчивость, дискретность диспергированной фазы и возможность разбавления до получения устойчивой и однородной дисперсии с более низким содержанием порошка. Как оказалось, содержание порошка в дисперсии по изобретению может достигать 60, 65,70 или даже 75 и 80 мас.%. Соответственно, содержание порошка меламина в дисперсии предпочтительно составляет от 1 до 80%, более предпочтительно от 5 до 75%. Дисперсия по изобретению включает жидкость в качестве непрерывной фазы. Может потребоваться установить параметры температуры и давления, отличающиеся от комнатной температуры и атмосферного давления с тем, чтобы удостовериться, что соединение, предназначенное для жидкой фазы,действительно будет находиться в жидком виде; так обстоит дело, к примеру, с аммиаком. Вот примеры жидкостей, которые могут служить в качестве непрерывной фазы в дисперсии по изобретению: вода,аммиак, спирты, такие как метанол, этанол, пропанол и бутанол, апротонные полярные растворители типа диметилсульфоксида (DMSO) и диметилформамида (DMF). Другие жидкости, которые могут служить в качестве непрерывной фазы в дисперсии по изобретению, представлены, например, полиолами; в частности, дисперсии порошка меламина в полиолах предпочтительны ввиду их огнезащитных свойств,придаваемых порошком меламина, в типичных конечных продуктах, получаемых из полиолов в виде таких химических "строительных блоков", как полиуретановые системы типа пены. Полиолы в настоящем изобретении понимаются как низкомолекулярные водорастворимые полимеры и олигомеры, содержащие большое количество гидроксильных групп. Конкретные примеры включают полиэфиры полиолов(например, Voranol 3136 фирмы Dow Plastics или Caradol SP50-01 фирмы Shell Chemicals или Alcupol F5611 фирмы Repsol). В качестве жидкости в дисперсии по изобретению предпочтительны водные системы. В одном особенно предпочтительном воплощении изобретения жидкость представляет собой водную систему, содержащую аминопласт; один из способов достижения этого состоит в том, чтобы аминопласт, содержащийся в непрерывной фазе, прореагировал лишь настолько, чтобы он не перестал быть растворимым. Дисперсия по изобретению содержит диспергатор, причем диспергатор включает сополимер стирола и малеинового ангидрида. Сополимеры стирола и малеинового ангидрида сами по себе известны. Также известно, что сополимер может быть обработан, к примеру, таким основанием, как NaOH или KOH, чтобы создать ионные группы на сополимере. Из этого вытекает то преимущество, что сополимер становится растворимым или более растворимым в различных жидкостях, таких, к примеру, как водные системы. В контексте настоящего изобретения термин сополимер стирола и малеинового ангидрида относится к сополимеру в том виде, как он есть, и/или к сополимеру после обработки с целью создания ионных групп. Предпочтительно средневзвешенный молекулярный вес (м.в.) сополимеров стирола и малеинового ангидрида превышает 1000, 1500, 3000, 10000, 50000 или даже 100000. Как оказалось, диспергирующая способность сополимеров стирола и малеинового ангидрида в дисперсии по изобретению, а также устойчивость образовавшейся дисперсии возрастают с повышением м.в. сополимера. Предпочтительно молекулярный вес составляет не более 3000000 или 2000000, более предпочтительно не более 1000000. Молярное отношение стирола к малеиновому ангидриду в сополимере по изобретению может варьировать в широких пределах, предпочтительно между 1:0,1 и 1:1, более предпочтительно между 1:0,5 и 1:1. Как известно, мономерные звенья стирола и малеинового ангидрида могут входить в состав сополимера, по существу, случайным образом или в виде блок-сополимера, либо они могут чередоваться или образовывать любую комбинацию из приведенных выше. Согласно изобретению подходят все эти возможности, однако в том случае, когда молярное отношение стирола к малеиновому ангидриду практически равно 1:1, предпочтительным являются перемежающиеся мономеры, а в том случае, когда молярное отношение стирола к малеиновому ангидриду меньше, чем 1:1, например 1:0,5, предпочтительны случайные и частично перемежающиеся мономеры. Известно, что водные растворы сополимеров стирола и малеинового ангидрида могут быть получены при обработке сополимера в воде основанием при повышенной температуре. Примером подходящего сополимера стирола и малеинового ангидрида является Scripset 520 фирмы Hercules (молекулярный вес около 350000, молярное отношение стирола к малеиновому ангидриду 1:1). Диспергатор, входящий в состав дисперсии по изобретению, включает сополимер стирола и малеинового ангидрида. Диспергатор может включать и другие соединения, к примеру, другие типы диспергаторов; однако предпочтительно, чтобы диспергатор в дисперсии по изобретению состоял по меньшей мере на 50 мас.%, 60 мас.% или даже 75 или 80 мас.%. из сополимера стирола и малеинового ангидрида; более предпочтительно диспергатор практически полностью состоит из сополимера стирола и малеинового ангидрида. Количество добавляемого диспергатора может колебаться в широких пределах, в зависимости, среди прочего, от природы конкретного диспергатора, жидкости, составляющей непрерывную фазу, а также в зависимости от требуемого размера частиц. Предпочтительно дисперсия по изобретению содержит от 0,01 до 10 мас.% диспергатора, более предпочтительно от 0,05 до 7,5 мас.%, от 0,02 до 5 мас.% или от 1 до 3 мас.%. Значение рН у дисперсии по изобретению может колебаться в широких пределах, предпочтительно между 3 и 11 или между 4 и 10, тем не менее она будет устойчивой. Если присутствует меламин, то он обычно обладает буферными свойствами и будет влиять на рН дисперсии, зачастую в пределах от 5 до 8 или 9. Дополнительным преимуществом использования диспергатора по изобретению является то, что дисперсия может иметь высокое содержание твердых веществ. При этом содержание твердых веществ определяется в виде массового процента по сумме всех соединений, не представляющих собой ту жидкость, которая составляет непрерывную фазу дисперсии, а также, в том случае, когда частицы содержат аминопласт, не ту жидкость, которая составляла непрерывную фазу при получении аминопласта. Эти две жидкости могут быть идентичными, например, когда дисперсия приобретает окончательный вид в процессе получении полимера; эти две жидкости могут быть одинаковыми или разными, например, когда дисперсия образуется при добавлении готового аминопласта или дисперсии в жидкую фазу, составляющую непрерывную фазу дисперсии. Содержание твердых веществ в дисперсии по изобретению может колебаться в широких пределах, в зависимости, среди прочего, от предназначения дисперсии. Предпочтительно содержание твердых веществ составляет по меньшей мере 5, 10, 15, 20 или даже 25 или 30%. Предпочтительно содержание твердых веществ составляет не более 70, 65, 60, 55, 50 или даже 45%. Изобретение также касается способа получения дисперсии, включающего стадию смешивания жидкой первой фазы и второй фазы, причем диспергатор, включающий сополимер стирола и малеинового-2 013815 ангидрида, добавляют до, во время или после смешивания двух фаз, при этом образуется дисперсия, в которой жидкая первая фаза составляет непрерывную фазу, а вторая фаза содержит порошок меламина. Смешивание двух фаз может достигаться просто путем их объединения. Примером этого является внесение порошка меламина в воду. Другой способ, при котором может произойти смешивание двух фаз, заключается в создании их insitu. В способе по изобретению в систему добавляют диспергатор; это может осуществляться до, во время или после завершения смешивания двух фаз. Предпочтительно диспергатор добавляют в жидкость,составляющую непрерывную фазу до, во время или после смешивания двух фаз. При получении дисперсии значение рН может колебаться в широких пределах; приведенные выше интервалы для полученной дисперсии верны и для способа е получения. Кроме того, изобретение также касается применения дисперсии по изобретению при получении адгезивных композиций, покрытий или ламинатов. Применение дисперсии можно осуществлять в таком виде, как она есть, или при смешивании дисперсии по изобретению с другими компонентами, такими, к примеру, как не содержащие диспергатора аминопласты. Специалистам известно, что такое применение,как правило, включает смешивание дисперсии с катализатором, а возможно и с другими добавками. Как известно, термин аминопласт относится к продукту реакции между аминосодержащим соединением и альдегидом. Примерами аминосодержащих соединений являются мочевина и меламин, примерами альдегидов являются формальдегид и гемиацетали алканолов типа соединений формулы II, приведенной в WO 03/101973 от с. 2, строка 21, до с. 3, строка 15. Получение таких аминопластов, как меламинформальдегидные смолы, мочевино-формальдегидные смолы или меламинмочевино-формальдегидные смолы само по себе известно. Можно указать, к примеру, "Kunststoff Handbuch, 10-Duropaste" by W. Becker, D. Braun, 1988 Carl Hanser Verlag; в частности, главу "Melaminharze", с. 41 и дальше. Далее изобретение раскрывается на следующих примерах, но не ограничивается ими. В примерах 1 и 2 показано, каким образом дисперсия может быть использована для получения подложки с покрытием или ламината низкого давления (ЛНД). Хотя дисперсии, приведенные в примерах 1 и 2 не соответствуют дисперсиям по изобретению, тем не менее, они иллюстрируют то, каким образом может быть использована дисперсия по изобретению. Пример 1. Получение меламин-формальдегидного полимера. Получение диспергатора. Готовили водный раствор сополимера стирола и малеинового ангидрида(Scripset 520 фирмы Hercules). Медленно вносили 61 г Scripset 520 в 455 г воды при перемешивании. После получения практически лишенной комков взвеси добавляли 50 г 25% раствора NaOH в воде. Происходила экзотермическая реакция примерно до 40 С. Затем всю порцию нагревали до 82 С с перемешиванием и выдерживали 45 мин. Значение рН доводили (только с повышением) до 6,5. Синтез меламинформальдегидной (МФ) дисперсии. 406 г 38,5% водного раствора формальдегида, в который было добавлено 199 г воды, доводили до рН 9,0 с помощью 2 М NaOH. Добавляли 394 г меламина, после чего смесь нагревали с обратным холодильником. После растворения меламина и получения прозрачного раствора смесь охлаждали до 82 С. Затем добавляли 145 г раствора диспергатора, полученного выше, и доводили смесь до рН 7 с помощью HNO3 при сильном перемешивании раствора. Примерно через 15 мин наблюдалась резкая перемена, а именно побеление раствора. Раствор превращался из молочного в чисто белую мутную дисперсию. Реакцию конденсации в дисперсии продолжали еще 9 мин после критической точки, а затем охлаждали до 20 С. Через одну минуту после начала охлаждения дисперсию доводили до рН 8,6 с помощью 5 М NaOH. Потребовалось около 8 г. При перемешивании раствор охлаждали до 20 С и хранили в пластиковой бутыли. Полученная дисперсия имела содержание твердых веществ 55%, а молярное отношение формальдегида к меланину равнялось 1,65. Дисперсия была устойчивой в течение нескольких дней. Нанесение покрытия на подложку Дисперсию синтезированного полимера наносили на буковую фанеру при помощи небольшого дозирующего валика. После нанесения влажной дисперсии покрытие казалось белым. После высушивания при комнатной температуре покрытие превратилось в белую поверхность. Эту высушенную подложку с покрытием подвергали прессованию при 150 С в течение 3 мин при 30 бар на прессе. После прессования получали подложку, имеющую светлое прозрачное покрытие. Пример 2. Дисперсию готовили объединением светлого однофазного жидкого меламин-формальдегидного полимера, имеющего молярное отношение формальдегида к меламину 1,7, с меламин-формальдегидной дисперсией, полученной в примере 1. Содержание твердых веществ в полученной при этом дисперсии составляло 58%, причем 55% происходило из однофазного жидкого меламинформальдегидного полимера, а 3% из меламинформальдегидной дисперсии, полученной в примере 1. Кроме того, в дисперсию добавляли 0,2% смачивающего вещества Netzmittel PAT959/9 и 0,2% антиадгезива РАТ-2523. Кусок основы размером 20 см 20 см в виде Munksj Decor Paper (80 г/м 2) однократно пропитывали полученной дисперсией, а затем сушили в течение 420 с при 100 С. Пропитанный бумажный носитель-3 013815 затем ламинировали на панель MDF при 100 кН и 190 С в течение 50 с. Специалистам известно, что эти условия являются типичными для получения так называемого LPL, т.е. ламината, полученного при низком давлении. Неожиданно оказалось, что величина блеска у полученного ламината при измерении при 20 С была равна 120, т.е. почти столько же, как у HPL (ламината, полученного при высоком давлении). Специалисты знают, что у известных ламинатов типа LPL, полученных при однократной пропитке носителя, величина блеска является меньшей, чем у HPL, и обычно равна 95-100 при измерении при 20 С. Пример 3. Получение дисперсии с высоким содержанием порошка. Сополимер стирола и малеинового ангидрида (SMA 1000 фирмы Elf Ato Fina) обработан водным КОН, что делает его растворимым в водных системах. Затем 1 часть SMA 1000 смешивали с 75 частями порошка меламина фирмы DSM (этот меламин получен методом Stamicarbon в газовой фазе) и 24 частями воды. После размешивания получали устойчивую дисперсию. Дисперсия вела себя как паста, хотя е вязкость падала при обработке с более высокой скоростью сдвига. Через неделю после получения дисперсия не проявляла признаков разделения фаз или образования осадка, что подтверждает е устойчивость. Дисперсию можно было разбавить водой до содержания порошка менее 40% без признаков образования комков. Пример 4. Получение дисперсии с высоким содержанием порошка. Сополимер стирола и малеинового ангидрида (SMA 1000 фирмы Elf Ato Fina) обработан воднымKOH, что делает его растворимым в водных системах. Затем 1 часть SMA 1000 смешивали с 65 частями поликристаллического порошка меламина фирмы DSM (этот порошок меламина получен методом высокого давления в жидкой фазе и попадает в объем притязаний заявки WO 99/46251) и 34 частями воды. После размешивания получали устойчивую дисперсию. Дисперсия вела себя как паста, хотя е вязкость падала при обработке с более высокой скоростью сдвига. Через неделю после получения дисперсия не проявляла признаков разделения фаз или образования осадка, что подтверждает е устойчивость. Дисперсию можно было разбавить горячей водой до содержания порошка менее 40% без признаков образования комков. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Дисперсия порошка меламина в жидкой фазе, содержащая диспергатор, включающий сополимер стирола и малеинового ангидрида. 2. Дисперсия по п.1, в которой сополимер стирола и малеинового ангидрида подвергнут обработке,обеспечивающей его растворимость в водных системах. 3. Дисперсия по п.1 или 2, в которой средневзвешенный молекулярный вес сополимера стирола и малеинового ангидрида находится между 1000 и 1000000, а молярное отношение стирола к малеиновому ангидриду в сополимере находится между 1:0,5 и 1:1. 4. Дисперсия по любому из пп.1-3, в которой содержание порошка меламина находится между 1 и 80 мас.%. 5. Дисперсия по п.4, в которой жидкость содержит воду или полиол. 6. Способ получения дисперсии по любому из пп.1-5, включающий стадию смешивания жидкой первой фазы и второй фазы, причем диспергатор, включающий сополимер стирола и малеинового ангидрида, добавляют до, во время или после смешивания двух фаз, при этом образуется дисперсия, в которой жидкая первая фаза составляет непрерывную фазу, а вторая фаза содержит порошок меламина. 7. Применение дисперсии по любому из пп.1-5 в адгезивных композициях, покрытиях или ламинатах.