Водный латекс структуры "ядро-оболочка"
Изобретение относится к водной композиции, используемой в качестве связующего для нетканых текстильных материалов, к нетканому текстильному материалу и способу его получения. Водная композиция содержит (a) от 40 до 95% по массе полимера ядра относительно сухой массы латексного полимера и (b) от 5 до 60% по массе полимера оболочки относительно массы сухого латексного полимера. Полимер ядра содержит (i) от 95 до 100% по массе относительно массы сухого полимера ядра, полимеризованных звеньев одного или более однофункциональных винильных мономеров, и (ii) от 0 до 5% по массе относительно массы сухого полимера ядра, полимеризованных звеньев одного или более мультивинильных мономеров. Температура стеклования полимера ядра составляет 50°С или менее, и определена с помощью дифференциальной сканирующей калометрии с использованием метода испытаний ASTM D7426-08. Полимер оболочки содержит (i) от 35 до 95% по массе относительно массы сухого полимера оболочки, полимеризованных звеньев одного или более однофункциональных винильных мономеров, и (ii) от 5 до 65% по массе относительно массы сухого полимера оболочки, полимеризованных звеньев одного или более винильных мономеров, содержащих триалкоксисилильные группы. В полимере оболочки количество по массе относительно массы сухого полимера оболочки, всех мономеров помимо алкил(мет)акрилатов, стирола и винильных мономеров, содержащих триалкоксисилильные группы, составляет от 0 до 3%. Полученная водная композиция содержит частицы латексного полимера. Способ получения нетканого текстильного материала заключается в том, что вышеуказанную композицию приводят в контакт с множеством волокон. Изобретение позволяет получить полимер, способный к сшиванию при относительно низкой температуре после нанесения на субстрат, который не выделяет формальдегид во время сшивания, стабилен при хранении, и обеспечивает хорошую прочность на разрыв текстильного субстрата. 3 н. и 2 з.п. ф-лы, 4 пр.
Часто требуются латексные полимеры, которые после нанесения на субстрат образует пленку, а также подвергаются сшиванию. Такие латексные полимеры подходят, например, для обработки тканых или нетканых текстильных материалов. В прошлом применяли некоторые латексные полимеры, в которых реакция сшивания, протекавшая после нанесения на субстрат, приводила к выделению формальдегида, что является нежелательным. В прошлом применяли некоторые латексные полимеры, которые требовали воздействия относительно высоких температур для осуществления сшивания после нанесения на субстрат, и такие высокие температуры также являются нежелательными.
В US 4107120 описан акриловый эмульсионный полимер, в котором латексные частицы имеют структуру типа ядро-оболочка. Полимер оболочки в US 4107120 получают с использованием мономера с латентной сшивающей способностью, который, согласно US 4107120, в общем случае представляет собой амид или N-алкилоламид карбоновой кислоты с альфа-, бета-ненасыщенной этиленовой связью. Такие мономеры с латентной сшивающей способностью, как известно, выделяют формальдегид во время сшивания, которое протекает после нанесения на субстрат. Желательно обеспечить латексный полимер, способный к сшиванию после нанесения на субстрат и обладающий одним или более из следующих преимуществ: способен к сшиванию при относительно низкой температуре после нанесения на субстрат, не выделяет формальдегид во время сшивания, стабилен при хранении и/или обеспечивает хорошую прочность на разрыв текстильного субстрата.
Ниже приведено изложение сущности настоящего изобретения.
Один из аспектов настоящего изобретения относится к водной композиции, содержащей частицы латексного полимера, содержащие
(a) от 40% до 95%, по массе относительно массы сухого латексного полимера, полимера ядра, который содержит
(i) от 95% до 100%, по массе относительно массы сухого полимера ядра, полимеризованных звеньев одного или более однофункциональных винильных мономеров, и
(ii) от 0% до 5%, по массе относительно массы сухого полимера ядра, полимеризованных звеньев одного или более мультивинильных мономеров, и
(b) от 5% до 60%, по массе относительно массы сухого латексного полимера, полимера оболочки, содержащего
(i) от 35% до 95%, по массе относительно массы сухого полимера оболочки, полимеризованных звеньев одного или более однофункциональных винильных мономеров, и
(ii) от 5% до 65%, по массе относительно массы сухого полимера оболочки, полимеризованных звеньев одного или более винильных мономеров, содержащих латентную сшивающую группу, выбранную из группы, состоящей из триалкоксисилильных групп, оксоацетильных групп и смесей указанных групп.
Ниже приведено подробное описание настоящего изобретения.
В настоящем описании следующие термины имеют указанные значения, если контекстом явно не предписывается иное.
Температуру стеклования (Тс) материала определяют при помощи дифференциальной сканирующей калориметрии с использованием метода средней точки и скорости сканирования 10°С в минуту, согласно методу испытаний ASTM D7426-08 (American Society of Testing and Materials, Conshohocken, PA, USA).
«Полимер» в настоящем описании представляет собой относительно большую молекулу, состоящую из продуктов реакции меньших химических повторяющихся звеньев. Полимеры могут иметь такие структуры, как линейная, разветвленная, звездообразная, петлеобразная, сверхразветвленная, сшитая, или комбинации указанных вариантов; полимеры могут содержать один тип повторяющихся звеньев («гомополимеры») или могут содержать более одного типа повторяющихся звеньев («сополимеры»). Сополимеры могут содержать различные типы повторяющихся звеньев, расположенные в случайном порядке, в определенной последовательности, блоками или в других расположениях, или в любой смеси или комбинации указанных вариантов.
Молекулярные массы полимеров можно измерить стандартными методами, такими как, например, эксклюзионная хроматография (SEC, также называемая гельпроникающей хроматографией или ГПХ). Полимеры имеют среднемассовую молекулярную массу (Mw) 1000 или более. Полимеры могут иметь крайне высокую Mw; некоторые полимеры имеют Mw выше 1000000; типичные полимеры имеют Mw 1000000 или менее. Некоторые полимеры являются сшитыми, и считают, что сшитые полимеры имеют бесконечную Mw.
В настоящем описании «масса полимера» обозначает массу сухого полимера.
Молекулы, способные взаимодействовать между собой с образованием повторяющихся звеньев полимера, в настоящем описании называют «мономерами». Повторяющиеся звенья, образованные указанным путем, называют «полимеризованными звеньями» мономера.
Если указано, что мономер имеет определенное значение Тс, это означает, что гомополимер, образованный из указанного мономера, имеет указанную Тс.
Винильные мономеры имеют структуру I:
I
где каждый из R1, R2, R3 и R4 независимо представляет собой водород, галоген, алифатическую группу (такую как, например, алкильная группа), замещенную алифатическую группу, арильную группу, замещенную арильную группу, другую замещенную или незамещенную органическую группу, или комбинацию указанных вариантов.
Винильные мономеры включают, например, стиролы, диены, этилен, другие алкены, диены, производные этилена, и смеси указанных соединений. Производные этилена включают, например, незамещенные или замещенные варианты следующих соединений: этениловые сложные эфиры замещенных или незамещенных алкановых кислот (включая, например, винилацетат и винилнеодеканоат), акрилонитрил, (мет)акриловые кислоты, (мет)акрилаты, (мет)акриламиды, винилхлорид, галогенированные алкены и смеси указанных соединений. В настоящем описании «(мет)акриловый» означает акриловый или метакриловый; «(мет)акрилат» означает акрилат или метакрилат; и «(мет)акриламид» означает акриламид или метакриламид. «Замещенный» означает содержащий по меньшей мере одну присоединенную химическую группу, такую как, например, алкильная группа, алкенильная группа, винильная группа, гидроксильная группа, группа карбоновой кислоты, другие функциональные группы и комбинации указанных групп. Замещенные мономеры включают, например, мономеры с более чем одной углерод-углеродной двойной связью, мономеры с гидроксильными группами, мономеры с другими функциональными группами, и мономеры с комбинациями функциональных групп. (Мет)акрилаты представляют собой замещенные и незамещенные сложные эфиры или амиды (мет)акриловой кислоты.
В настоящем описании акриловые мономеры представляют собой мономеры, выбранные из (мет)акриловой кислоты, алифатических сложных эфиров (мет)акриловой кислоты, алифатических сложных эфиров (мет)акриловой кислоты, содержащих один или более заместителей в алифатической группе, (мет)акриламида, N-замещенного (мет)акриламида и смесей указанных соединений.
В настоящем описании «мономер алкил(мет)акрилата» имеет структуру II
II
где R5 представляет собой водород или метил, и R6 представляет собой алкильную группу. В настоящем описании «мономер алкилакрилата» имеет структуру II, где R5 представляет собой водород. В настоящем описании «мономер алкилметакрилата» имеет структуру II, где R5 представляет собой метил.
В настоящем описании однофункциональный винильный мономер представляет собой винильный мономер, содержащий ровно одну полимеризуемую винильную группу и не содержащий дополнительных реакционноспособных групп. В настоящем описании мультивинильный мономер представляет собой винильный мономер, содержащий две или более полимеризуемые винильные группы и не содержащий дополнительных реакционноспособных групп. В настоящем описании винильный мономер с латентной сшивающей способностью представляет собой винильный мономер, содержащий одну или более полимеризуемую винильную группу, и также содержащий одну или более реакционноспособную группу, не участвующую в винильной полимеризации, но способную подвергаться реакции сшивания после нанесения латексного полимера на субстрат.
Триалкоксисилильная группа представляет собой одновалентную группу структуры III:
III
где R7, R8 и R9 независимо представляют собой алкильные группы. Оксоацетильная группа представляет собой двухвалентную группу структуры IV:
IV
Полимер, полученный при помощи водной эмульсионной полимеризации, называют в настоящем описании «латексным» полимером. Латексный полимер существует в виде частиц, распределенных в непрерывной водной среде.
Латексный полимер типа ядро-оболочка представляет собой латексный полимер, полученный за две или более стадии полимеризации. На одной из стадий осуществляют способ эмульсионной полимеризации для получения частиц «ядра» латексного полимера. На следующей стадии осуществляют способ эмульсионной полимеризации в присутствии частиц ядра латексного полимера, с образованием полимера оболочки. Существует промежуток времени между стадией создания ядра и стадией создания оболочки, в течение которого отсутствует заметная полимеризация. При образовании полимера оболочки, половина или более (по массе) полимера оболочки (относительно массы полимера оболочки) образуется на поверхностях частиц ядра латексного полимера. Оболочка, образованная полимером оболочки, частично или полностью покрывает поверхность полимера ядра. Одну или более дополнительные стадии полимеризации, факультативно, осуществляют до получения полимера ядра, между получением полимера ядра и получением полимера оболочки, или после получения полимера оболочки, или в любой комбинации указанных вариантов.
Количество полимера ядра, по массе относительно массы латексного полимера, составляет 40% или более; предпочтительно, 55% или более; более предпочтительно, 70% или более. Количество полимера ядра, по массе относительно массы латексного полимера, составляет 95% или менее; предпочтительно, 90% или менее; более предпочтительно, 85% или менее.
В полимере ядра количество полимеризованных звеньев однофункционального винильного мономера составляет, по массе относительно массы полимера ядра, 95% или более; предпочтительно, 96% или более; более предпочтительно, 97% или более; более предпочтительно, 98% или более; более предпочтительно, 99% или более. В полимере ядра количество полимеризованных звеньев однофункционального винильного мономера составляет, по массе относительно массы полимера ядра, 100% или менее.
В полимере ядра количество полимеризованных звеньев мультивинильного мономера составляет, по массе относительно массы полимера ядра, 5% или менее; предпочтительно, 3% или менее; более предпочтительно, 2% или менее. В полимере ядра количество полимеризованных звеньев мультивинильного мономера составляет, по массе относительно массы полимера ядра, 0% или более.
Для применения в полимере ядра предпочтительными однофункциональными винильными мономерами являются (мет)акрилатные мономеры, винилароматические мономеры и смеси указанных мономеров. Предпочтительно, полимер ядра содержит полимеризованные звенья одного или более алкил(мет)акрилатов. Предпочтительно, полимер ядра содержит полимеризованные звенья одного или более алкил(мет)акрилатов, в которых алкильная группа содержит 2 или более атома углерода. Предпочтительно, полимер ядра содержит полимеризованные звенья одного или более алкил(мет)акрилатов, в которых алкильная группа содержит 12 или менее атомов углерода; более предпочтительно, 10 или менее атомов углерода; более предпочтительно, 8 или менее атомов углерода. Предпочтительно, полимер ядра содержит полимеризованные звенья одного или более алкилакрилатов. Предпочтительно, количество полимеризованных звеньев алкилакрилатов в полимере ядра, по массе относительно массы полимера ядра, составляет 25% или более; более предпочтительно, 35% или более; более предпочтительно, 45% или более. Предпочтительно, количество полимеризованных звеньев алкилакрилатов в полимере ядра, по массе относительно массы полимера ядра, составляет 85% или менее; более предпочтительно, 75% или менее; более предпочтительно, 65% или менее.
Для применения в полимере ядра, из винилароматических мономеров предпочтительными являются стирол, альфа-метилстирол и смеси указанных мономеров; наиболее предпочтительным является стирол.
Предпочтительно, полимер ядра содержит полимеризованные звенья одного или более алкилакрилатных мономеров, каждый из которых имеет Тс ниже 20°С, и одного или более дополнительных однофункциональных мономеров, каждый из которых имеет Тс 20°С или выше. Из мономеров с Тс 20°С или выше предпочтительными являются мономеры с Тс 40°C или выше; более предпочтительными являются мономеры с Тс 60°С или выше; более предпочтительными являются мономеры с Тс 80°С или выше. Из мономеров с Тс 20°С или выше, предпочтительными являются мономеры, выбранные из стирола и алкилакрилатов, в которых алкильная группа содержит 1 или 2 атома углерода. Если мономер с Тс 20°С или выше применяют в полимере ядра, количество указанного мономера предпочтительно составляет, по массе относительно массы полимера ядра, 15% или более; более предпочтительно, 25% или более; более предпочтительно, 35% или более. Если мономер с Тс 20°С или выше применяют в полимере ядра, количество указанного мономера предпочтительно составляет, по массе относительно массы полимера ядра, 75 или менее; более предпочтительно, 65% или менее; более предпочтительно, 55% или менее.
Количество полимеризованных звеньев мультивинильного мономера в полимере ядра составляет, по массе относительно массы полимера ядра, от 0 до 5%; предпочтительно, от 0 до 3%; более предпочтительно, от 0 до 2%; более предпочтительно, от 0 до 1%.
Предпочтительно, температура стеклования (Тс) полимера ядра составляет 60°С или менее; более предпочтительно, 50°С или менее; более предпочтительно, 40°С или менее. Предпочтительно, Тс полимера ядра составляет 0°С или более; более предпочтительно, 10°С или более; более предпочтительно, 15°С или более.
Предпочтительно, в полимере ядра, количество по массе относительно массы полимера ядра, всех мономеров помимо алкил(мет)акрилатов, стирола и мультивинильных мономеров, составляет 0 – 3%; более предпочтительно, 0 – 1%; более предпочтительно, 0 – 0,3%; более предпочтительно, 0 – 0,1%.
Количество полимера оболочки, по массе относительно массы латексного полимера, составляет 5% или более; предпочтительно, 10% или более; более предпочтительно, 15% или более. Количество полимера оболочки, по массе относительно массы латексного полимера, составляет 60% или менее; предпочтительно, 45% или менее; более предпочтительно, 30% или менее.
Полимер оболочки содержит полимеризованные звенья одного или более однофункциональных винильных мономеров. Предпочтительно, полимер оболочки содержит полимеризованные звенья одного или более однофункциональных винильных мономеров с Тс 20°С или более; более предпочтительно, 40°С или более; более предпочтительно, 60°С или более; более предпочтительно, 80°С или более. Из мономеров с Тс 20°С или более, предпочтительными являются мономеры, выбранные из стирола и алкилметакрилатов, в которых алкильная группа содержит 1 или 2 атома углерода.
В полимере оболочки количество полимеризованных звеньев однофункционального винильного мономера составляет, по массе относительно массы полимера оболочки, 35% или более; предпочтительно, 45% или более; более предпочтительно, 55% или более; более предпочтительно, 65% или более. В полимере оболочки количество полимеризованных звеньев однофункционального винильного мономера составляет, по массе относительно массы полимера оболочки, 95% или менее; предпочтительно, 85% или менее.
Полимер оболочки содержит полимеризованные звенья одного или более винильных мономеров с латентными сшивающими группами, причем указанные латентные сшивающие группы выбраны из триалкоксисилильных групп, окосацетильных групп и смесей указанных групп. Предпочтительными являются триалкоксисилильные группы.
Из триалкоксисилильных групп предпочтительными являются группы структуры III, где каждый из R7, R8 и R9 представляет собой алкильную группу, содержащую 6 или менее атомов углерода; более предпочтительно, 4 или менее атома углерода; более предпочтительно, 2 или менее атома углерода. Более предпочтительно, каждая из групп R7, R8 и R9 представляет собой метильную группу.
Из мономеров с латентными сшивающими группами, содержащих триалкоксисилильные группы, предпочтительными являются мономеры, имеющие структуру V или структуру VI:
V VI
где R10 представляет собой H или метил и R11 представляет собой двухвалентную алкильную группу. Для мономеров структуры V, предпочтительно, чтобы R10 представлял собой метил. Мономеры структуры V называют в настоящем описании триалкоксисилилалкил(мет)акрилатами. Мономеры структуры VI известны как винилтриалкоксисиланы. Из мономеров, содержащих триалкоксисилильные группы, предпочтительными являются триалкоксисилилалкил(мет)акрилаты. Для мономеров структуры V предпочтительно, чтобы R11 представлял собой двухвалентную алкильную группу, содержащую 10 или менее атомов углерода; более предпочтительно, 8 или менее атомов углерода; более предпочтительно, 6 или менее атомов углерода; более предпочтительно, 4 или менее атома углерода; более предпочтительно, 3 или менее атомов углерода. Для мономеров структуры V предпочтительно, чтобы R11 представлял собой двухвалентную алкильную группу, содержащую 1 или более атомов углерода; более предпочтительно, 2 или более атома углерода; более предпочтительно, 3 или более атома углерода.
В полимере оболочки количество полимеризованных звеньев винильного мономера с латентными сшивающими группами составляет, по массе относительно массы полимера оболочки, 5% или более; предпочтительно, 15% или более. В полимере оболочки количество полимеризованных звеньев винильного мономера с латентными сшивающими группами составляет, по массе относительно массы полимера оболочки, 65% или менее; предпочтительно, 55% или менее; более предпочтительно, 45% или менее; более предпочтительно, 35% или менее.
Предпочтительно, в полимере оболочки, количество по массе относительно массы сухого полимера оболочки, всех мономеров помимо алкил(мет)акрилатов, стирола и винильных мономеров с латентными сшивающими группами, выбранными из триалкоксисилильных групп, оксоацетильных групп и смесей указанных групп, составляет 0 – 3%; более предпочтительно, 0 – 1%; более предпочтительно, 0 – 0,3%; более предпочтительно, 0 – 0,1%.
Предпочтительно, чтобы водная композиция согласно настоящему изобретению являлась стабильной. Стабильность оценивают путем измерения вязкости до и после хранения. Если отношение вязкости после хранения к вязкости до хранения остается в диапазоне от 0,5:1 до 2:1, композицию считают стабильной. Вязкость измеряют при 25°С на вискозиметре Брукфильда LV, стержень #2, при 60 об./мин. Хранение осуществляют при 50°С в течение 7 дней.
Некоторые предпочтительные применения композиции согласно настоящему изобретению включают приведение композиции в контакт с текстильным материалом, тканым или нетканым, затем испарение воды, посредством движения воздуха или посредством воздействия температуры более 25°С, или обоими указанными способами. Полагают, что во время или после испарения воды латентные сшивающие группы будут подвергаться химическим реакциям между собой с образованием ковалентных связей между цепями полимера (включая связи между одной частью конкретной полимерной цепи и другой частью той же цепи). Ожидают, что связи, образованные латентными сшивающими группами, будут соединять полимерные цепи, принадлежащие одной и той же частице латексного полимера, а также будут соединять полимерные цепи, принадлежащие разным частицам латексного полимера.
Одним из предпочтительных применений композиции согласно настоящему изобретению является связующее для нетканых текстильных материалов. То есть, водную композицию согласно настоящему изобретению приводят в контакт со множеством волокон, предпочтительно в форме плоского мата; волокна могут являться связанными или несвязанными между собой до осуществления контакта с водной композицией согласно настоящему изобретению. После испарения воды из водной композиции согласно настоящему изобретению и осуществления латентного сшивания, ожидают, что множество волокон будет обладать желаемыми физическими свойствами, такими как относительно высокая прочность на разрыв. Желательно, чтобы прочность на разрыв была относительно высокой при испытании образца в сухих условиях, смоченного водой образца, и при контакте образца с изопропиловым спиртом (ИПС).
Предпочтительными волокнами для нетканых текстильных материалов являются целлюлозные волокна, синтетические волокна и смеси указанных волокон. Нетканые текстильные материалы можно применять, например, для фильтрования и в качестве салфеток.
Ниже приведены примеры согласно настоящему изобретению.
В следующих примерах применяли следующие мономеры:
ЭА = этилакрилат
Сти = стирол
ДВБ = смесь приблизительно 80% дивинилбензола и
20% этилвинилбензола (по массе)
ААЭМ = ацетоацетоксиэтилметакрилат
MATS = 3-(триметоксисилил)пропилметакрилат
ВТМС = винилтриметоксисилан
Сравнительные примеры были следующими:
Сравн1 = связующее Primal™ 2310H, от Dow Chemical Company, выделяющее формальдегид во время сшивания
Сравн2 = связующее Rhoplex™ ST-954, от Dow Chemical Company, выделяющее формальдегид во время сшивания
Сравн3 = связующее Eco™ 3482, от Dow Chemical Company, не выделяющее формальдегида во время сшивания и не содержащее триалкоксисилановых групп или оксоацетильных групп.
Образцы готовили следующим образом. В качестве волокнистого мата применяли фильтровальную бумагу Whatman™ (марка 4 CHR). Волокнистый мат обрабатывали водной композицией путем погружения и плюсовки при помощи устройства для плюсовки производства Brich Brothers (Brich Brothers Southern, Inc.). Образцы высушивали в шкафу с принудительной циркуляцией воздуха при температуре от 100 до 150°С («температура отверждения») в течение 3 минут. Массовое отношение сухой фильтровальной бумаги к сухому полимеру составляло приблизительно 100:15.
Испытание прочности на разрыв образцов проводили приблизительно при 23°С следующим образом: для испытания на прочность на разрыв применяли прибор Thwing Albert Tensile Tester EJA. Волокнистый мат, покрытый полимером, нарезали на прямоугольные полосы размером 10,16 см (4 дюйма) X 2,54 см (1 дюйм) для испытаний на прочность на разрыв.
Измерительная база = 5,08 см (2 дюйма)
Скорость испытания = 30,08 см/мин (12 дюймов/мин)
Ширина образца = 2,54 см (1 дюйм)
Толщина образца = 0,025 мм (0,001 дюйма)
Максимальную растягивающую силу регистрировали как прочность на разрыв, в единицах грамм-сила на 2,54 см ширины (в настоящем описании сокращенно обозначается как «г/дюйм»).
Все испытания на прочность на разрыв проводили на полосках фильтровальной бумаги, подготовленной при помощи погружения и плюсовки посредством вышеописанного способа. «Сухие» испытания на прочность на разрыв проводили на таких полосках образца без дополнительной обработки. Для «влажных» и «ИПС» испытаний на прочность на разрыв 10 полосок замачивали в 60 граммах деионизированной (ДИ) воды или в 60 граммах изопропилового спирта (ИПС) на 30 минут. Испытываемые полоски аккуратно обсушивали при помощи бумажного полотенца и испытывали на прочность на разрыв, как описано выше. «Влажные» результаты получены для образцов, замоченных в ДИ воде, и «ИПС» результаты получены для образцов, замоченных в ИПС.
Пример 1. Композиции
Были получены следующие примеры композиций. Каждый пример получали при помощи 2-стадийной эмульсионной полимеризации. В каждом образце массовое отношение сухого полимера с первой стадии к сухому полимеру со второй стадии (то есть, массовое отношение полимера ядра к полимеру оболочки) составляло 80:20.
Проводили полимеризацию по следующей методике: реактор, с загруженными в него A, B и C, оборудованный мешалкой и холодильником, с продувкой азотом, нагревали до 40°С при перемешивании со скоростью 150 об./мин. Смесь мономеров D для стадии I гомогенизировали при помощи 20 мм зонда OMNI™ со скоростью 10 тыс. об./мин в течение 3 минут. При указанной температуре начинали подачу D, E и F и продолжали в течение 90 минут. После начала подачи D, E и F, начинали подачу G и H и продолжали в течение 60 минут. По окончании подачи выдерживали 15 минут и поддерживали температуру 80°С. Эмульсию мономеров (ЭМ) для стадии II гомогенизировали при помощи 20 мм зонда OMNI™ со скоростью 10000 об./мин в течение 3 минут. После выдержки добавляли J и начинали подачу I и K, которую продолжали в течение 30 минут. После 15 минут подачи, начинали подачу L. По окончании всех подач выдерживали 15 минут и охлаждали до 40°С; затем выгружали содержимое реактора через ситовую ткань.
| Стадия I | Общая масса | |
| A | ДИ H2O | 625,00 |
| B | 20211XP (затравка) | 82,62 |
| ДИ H2O промывка | 50,00 | |
| C | 20007XP (затравка) | 263,74 |
| ДИ H2O промывка | 50,00 | |
| D - ЭМ стадии I | ДИ H2O | 83,92 |
| Лаурилсульфат натрия (polystep B 5 N) 28% | 60,32 | |
| Сульфат натрия | 1,65 | |
| Карбонат натрия | 0,55 | |
| Дивинилбензол | 7,30 | |
| Этилакрилат | 661,99 | |
| Стирол | 373,22 | |
| ДИ H2O промывка | 100,00 | |
| E | Изоаскорбиновая кислота | 1,36 |
| ДИ H2O | 43,64 | |
| F | Т-бутилгидропероксид 70% | 1,11 |
| ДИ H2O | 43,89 | |
| G | Изоаскорбиновая кислота | 1,08 |
| ДИ H2O | 28,92 | |
| H | Т-бутилгидропероксид 70% | 0,89 |
| ДИ H2O | 29,11 | |
| % сухих веществ = | 2481,19 | |
| Стадия II | Общая масса | |
| I – ЭМ стадии II | Сти | 225,00 |
| MATS | 75 | |
| Карбонат натрия | 0,6 | |
| Лаурилсульфат натрия (polystep B 5 N) 28% | 6 | |
| ДИ H2O промывка | 50,00 | |
| J | Персульфат натрия | 0,81 |
| ДИ H2O | 20,00 | |
| K | Изоаскорбиновая кислота | 2,27 |
| ДИ H2O | 27,73 | |
| L | Т-бутилгидропероксид 70% | 1,43 |
| ДИ H2O | 13,57 | |
| % сухих веществ = | 2883,43 |
Полимерные композиции были следующими. Массовое отношение полимера ядра к полимеру оболочки составляло 80:20.
| Пример | Композиция ядра(1) | Композиция оболочки(2) |
| 1 | 63,5 ЭА / 35,8 Сти / 0,7 ДВБ | 75 Сти / 25 MATS |
| 2 | 49,65 ЭА / 49,65 Сти / 0,7 ДВБ | 75 Сти / 25 MATS |
| 3 | 49,65 ЭА / 49,65 Сти / 0,7 ДВБ | 75 Сти / 25 ВТМС |
| 4 | 49,95 ЭА / 49,95 Сти / 0,1 ДВБ | 75 Сти / 25 MATS |
| 5 | 49,95 ЭА / 49,95 Сти / 0,1 ДВБ | 75 Сти / 25 ВТМС |
| 6 | 50 ЭА / 50 Сти / 0 ДВБ | 75 Сти / 25 MATS |
| 7 | 50 ЭА / 50 Сти / 0 ДВБ | 75 Сти / 25 ВТМС |
(1) процент по массе относительно общей массы мономеров ядра
(2) процент по массе относительно общей массы мономеров оболочки
Пример 2. Прочность на разрыв образцов с температурой отверждения 150°С
Были получены следующие результаты прочности на разрыв. Все образцы имели температуру отверждения 150°С.
Прочность на разрыв (г/дюйм) (150°C)
| Образец | сухой | влажный | ИПС |
| Сравн1 | 7131 | 3643 | 5249 |
| Сравн2 | 4914 | 2444 | 2503 |
| Сравн3 | 5365 | 2330 | 3874 |
| 1 | 6984 | 2279 | 4691 |
| 2 | 6198 | 2124 | 4677 |
| 3 | 5585 | 1353 | 3649 |
| 4 | 6629 | 2207 | 4702 |
| 5 | 5805 | 1554 | 3610 |
| 6 | 7028 | 2447 | 4963 |
| 7 | 6325 | 1811 | 3882 |
В таблице выше все образцы 1 – 7 имели прочность на разрыв, сравнимую с коммерческими выделяющими формальдегид связующими Сравн1 и Сравн2. Полученные результаты показали, что все образцы 1 – 7 обеспечивают достаточную прочность на разрыв, чтобы являться пригодными в качестве связующих для нетканых текстильных материалов.
Также образцы 1 – 7 показали прочность на разрыв, сравнимую или лучшую, чем коммерческое не выделяющее формальдегид связующее Сравн3. Полученный результат показал, что настоящее изобретение обеспечивает сшивание без выделения формальдегида, превосходящее доступные ранее не выделяющие формальдегида связующие.
Пример 3. Сохранение прочности на разрыв как функция температуры отверждения
Оценивали два типа сохранения прочности на разрыв как функцию температуры отверждения. «Сохранение во влажном состоянии» представляло собой результат деления значения прочности на разрыв во влажном состоянии на значение прочности на разрыв в сухом состоянии, выраженный в процентах. «Сохранение с ИПС» представляло собой результат деления значения прочности на разрыв с ИПС на значение прочности на разрыв в сухом состоянии, выраженный в процентах. Были получены следующие результаты:
| Температура отверждения: | 120°C | 100°C | ||||
| Сухой | Влажный | ИПС | Сухой | Влажный | ИПС | |
| Образец | ------- | ------- | ------- | ------- | ------- | ------- |
| Сравн1 | 8188 | 3408 | 5755 | 5978 | 1864 | 3849 |
| Сравн3 | 6062 | 2075 | 3947 | 5220 | 1413 | 2893 |
| 6 | 6566 | 1815 | 5057 | 5769 | 1329 | 4281 |
| 7 | 6751 | 1640 | 4337 | 6145 | 1473 | 3857 |
| Сохранение: | Влажный | ИПС | ||||
| Температура отверждения: | 150°C | 120°C | 100°C | 150°C | 120°C | 100°C |
| Образец | ------- | ------- | ------- | ------- | ------- | ------- |
| Сравн1 | 51,1 | 41,6 | 31,2 | 73,6 | 70,3 | 64,4 |
| Сравн3 | 43,4 | 34,2 | 27,1 | 72,2 | 65,1 | 55,4 |
| 6 | 34,8 | 27,6 | 23,0 | 70,6 | 77,0 | 74,2 |
| 7 | 28,6 | 24,3 | 24,0 | 61,4 | 64,2 | 62,8 |
Значения сохранения для Сравн1 и Сравн3 сильно зависят от температуры отверждения, как в случае сохранения во влажном состоянии, так и в случае сохранения с ИПС. Полученные результаты показали, что отверждение (т.е. латентное сшивание) в Сравн1 и Сравн3 не является полным после отверждения при 100°С. Напротив, образцы 6 и 7 (образцы согласно настоящему изобретению) показали значительно меньшую зависимость сохранения от температуры отверждения, особенно в случае сохранения с ИПС. Полученные результаты показали, что образцы 6 и 7 подвергаются эффективному отверждению при температуре 100°С.
Пример 4. Стабильность латекса
После эмульсионной полимеризации измеряли вязкость каждой водной композиции. Затем часть водной композиции хранили при 50°С в течение 7 дней, и снова измеряли вязкость. Вязкость измеряли при 25°С на вискозиметре Брукфильда LV, стержень #2, при 60 об./мин.
Следующие примеры испытывали на стабильность. Результаты измерения pH и вязкости приведены ниже. Измерения до хранения помечены как «исх» и после хранения как «1Н».
| Образец | исх pH | 1Н pH | Исх вязкость (мПа*с) | 1Н вязкость (мПа*с) |
| 1 | 8,5 | 6,0 | 52 | паста |
| 3 | 3,2 | 3,4 | 24 | 21 |
| 4 | 8,5 | 5,1 | 24 | 28 |
| 7 | 7,9 | 4,8 | 43 | 44 |
1. Водная композиция в качестве связующего для нетканых текстильных материалов, содержащая частицы латексного полимера, содержащие:
(a) от 40 до 95%, по массе относительно сухой массы латексного полимера, полимера ядра, который содержит:
(i) от 95 до 100%, по массе относительно массы сухого полимера ядра, полимеризованных звеньев одного или более однофункциональных винильных мономеров, и
(ii) от 0 до 5%, по массе относительно массы сухого полимера ядра, полимеризованных звеньев одного или более мультивинильных мономеров,
где температура стеклования полимера ядра составляет 50°С или менее, определенная с помощью дифференциальной сканирующей калометрии с использованием метода испытаний ASTM D7426-08,
и
(b) от 5 до 60%, по массе относительно массы сухого латексного полимера, полимера оболочки, содержащего:
(i) от 35 до 95%, по массе относительно массы сухого полимера оболочки, полимеризованных звеньев одного или более однофункциональных винильных мономеров, и
(ii) от 5 до 65%, по массе относительно массы сухого полимера оболочки, полимеризованных звеньев одного или более винильных мономеров, содержащих триалкоксисилильные группы, где в полимере оболочки, количество по массе относительно массы сухого полимера оболочки, всех мономеров помимо алкил(мет)акрилатов, стирола и винильных мономеров, содержащих триалкоксисилильные группы, составляет от 0 до 3%.
2. Водная композиция по п. 1, отличающаяся тем, что указанный полимер ядра имеет температуру стеклования (Тс), равную 40°С или менее.
3. Водная композиция по п. 1, отличающаяся тем, что указанные винильные мономеры с латентной сшивающей группой имеют структуру V или VI
где каждый из R7, R8 и R9 представляет собой алкильную группу, содержащую 6 или менее атомов углерода, R10 представляет собой Н или метил, и R11 представляет собой двухвалентную алкильную группу, содержащую 10 или менее атомов углерода.
4. Способ получения нетканого текстильного материала, включающий приведение композиции по п. 1 в контакт с множеством волокон.
5. Нетканый текстильный материал, полученный способом по п. 4.
