DISPERGIERMITTEL FÜR FESTSTOFFSUSPENSIONEN

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft das Gebiet der Dispergiermittel für

Feststoffsuspensionen.

Stand der Technik

Auf dem Gebiet der Bindemittelverflüssiger und Dispergiermittel für Feststoffsuspensionen stellt sich die Aufgabe, verbesserte Zusatzmittel zu finden, welche eine gute dispergierende Wirkung für die Feststoffsuspensionen ergeben.

Weiter wünschenswert ist auch die Aufrechterhaltung der Wirksamkeit der Zusatzmittel auch bei längerer Lagerung, insbesondere in ihrer wässrigen Form.

Vorteilhaft ist auch eine gute dispergierende und verflüssigende Wirkung für die Feststoffsuspensionen, was, insbesondere wenn es sich bei der Feststoffsuspension um ein mineralisches Bindemittel handelt, eine optimale und praxisgerechte Regelung des Verarbeitungszeitraumes ermöglicht.

Darstellung der Erfindung

Es war daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Dispergiermittel zur Verfügung zu stellen, welche die erwähnten Anforderungen erfüllen.

Überraschenderweise wurde nun gefunden, dass eine Verwendung eines Polymers der Formel (XIV) als Dispergiermittel für pulverförmige

Substanzen gemäss Anspruch 1 diese Aufgabe löst.

Die Verwendung des erfindungsgemässen Polymers der Formel (XIV) als Dispergiermittel führt im Vergleich zu bekannten Zusatzmitteln zu einer deutlich höheren Dispergierleistung.

Ein weiterer entscheidender Vorteil der Verwendung der Polymere der Formel (XIV) als Dispergiermittel für pulverförmige Substanzen liegt darin, dass sie ihre hohe Dispergierleistung auch dann nicht verlieren, wenn sie über längere Zeit, insbesondere in Form ihrer wässrigen Zubereitungen, gelagert werden.

Weitere Aspekte der Erfindung sind Gegenstand weiterer unabhängiger Ansprüche. Besonders bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Wege zur Ausführung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung eines Polymers der Formel (XIV) als Dispergiermittel für pulverförmige Substanzen

wobei X für FT, Alkalimetallion, Erdalkalimetallion, zwei- oder dreiwertiges Metallion, Ammoniumion, organische Ammoniumgruppe oder einen organischen Rest mit einem Molekulargewicht von < 200 g/mol steht, insbesondere steht X für Na ⁺ oder K ⁺ .

Hierbei steht Y für eine der Formeln (II) bis (VI)

(III)

und W steht für eine der Formeln (VII) bis (X) Ri steht für H, eine Alkylgruppe, vorzugsweise mit 1 -20

Kohlenstoffatomen, eine Alkylarylgruppe, vorzugsweise mit 7 - 20

Kohlenstoffatomen, oder die Formel (XI)

o

^■ H (XI) ox

wobei der Substituent A unabhängig voneinander für eine C ₂ - bis C ₄ - Alkylengruppe, der Index q einen Wert von 2 bis 300, insbesondere von 2 bis 50, besonders bevorzugt von 3 bis 10, darstellt, der Index n einen Wert von 2 bis 4, vorzugsweise einen Wert von 2, darstellt, der Index r einen Wert von 0 bis 1 darstellt,

wobei R ₂ , R3 und R ₄ unabhängig voneinander für H, CH ₃ , COOH oder CH ₂ -COOH stehen. Es ist dem Fachmann klar, dass in diesem

Zusammenhang unter COOH oder CH ₂ -COOH auch deren Salze mit Alkalimetallionen, Erdalkalimetallionen, zwei- oder dreiwertigen

Metallionen oder Ammoniumionen, wie beispielsweise COO ^" Na ⁺ oder CH ₂ -COO ^" Na ⁺ , verstanden werden.

R ₅ steht für -CH ₂ -CH ₂ - oder -CH ₂ -CH(CH ₃ )- und

R ₆ steht für O oder N.

R ₇ steht für ein Polymer umfassend mindestens ein Monomer M in polymerisierten Zustand, wobei R ₇ ein Molekulargewicht von 500-200Ό00 g/mol, vorzugsweise 2Ό00-50Ό00 g/mol aufweist.

Das Monomer M ist ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus:

monoethylenisch ungesättigten (C ₃ -C ₆ )-Mono- und Dicarbonsäuren, sowie deren C1 - C20-Alkylester und (Methyl-) Poly(oxyalkylen)ester, deren Amide, Nitrile und Anhydride,

(C ₁ -C ₂₀ )-(Meth-)Alkylacrylaten, (Ci-C ₂ o)-(Meth-)Alkylacrylamiden, (C C ₂₀ )-(Meth-)Alkylacrylnitrilen und (Methyl-)Poly(oxyalkylen)(meth- )acrylaten,

Vinylestern von bis zu 20 C-Atome enthaltenden Carbonsäuren, Vinylaromaten mit bis zu 20C-Atomen, Vinylethern und Allylethern von 1 bis 12 C-Atomen enthaltenden Alkoholen, (Methyl-)Poly(oxyalkylen)-allylethern, (Methyl- )Poly(oxyalkylen)vinylethern,

aliphatischen Kohlenwasserstoffen mit 2 bis 10 C-Atomen und 1 olefinischen Doppelbindungen, cyclischen und offenkettigen N- Vinylamiden,

und Mischungen dieser Monomeren.

Vorzugsweise besteht R ₇ zu einen Anteil von > 80 Gew.-%, insbesondere > 90 Gew.-%, insbesondere bevorzugt > 95 Gew.-% aus Monomeren M in ihrem polymerisierten Zustand, bezogen auf das

Molekulargewicht von R ₇ .

Unter Monomeren M in ihrem polymerisierten Zustand werden

Monomeren M verstanden, welche nach einer radikalischen

Polymerisationsreaktion in Form eines Polymers vorliegen.

Polymere der Formel (XIV) können beispielsweise hergestellt werden durch radikalische Polymerisation von Monomeren M unter Verwendung einer monosubstituierten Phosphinsäure der Formel (I)

als Molekulargewichtsregler, wobei X, Y, W, R für Reste stehen, wie sie vorgehend beschrieben sind.

Unter dem Begriff „Molekulargewichtsregler" wird im vorliegenden Dokument eine Verbindung mit hohen Übertragungskonstanten verstanden, die bei radikalischen Polymerisationen eingesetzt werden. Molekulargewichtsregler beschleunigen Kettenabbruchreaktionen und bewirken damit eine Herabsetzung des Polymerisationsgrades der resultierenden Polymeren, ohne die Bruttoreaktions-Geschwindigkeit zu beeinflussen. Vorzugsweise steht [AO] für die Formel (XV)

[(EO)x-(PO) _y -(BuO) _z ] (XV)

Die Indices x, y, z stellen hierbei unabhängig voneinander je die Werte 0 - 300 und deren Summe x+y+z ist 2 - 300. Weiterhin bedeutet in Formel (XV) EO=Ethylenoxy, PO=Propylenoxy, BuO=Butylenoxy oder Isobutylenoxy. Die Abfolge der einzelnen Struktureinheiten EO-, PO-, BuO kann alternierend, statistisch, blockweise oder zufällig sein.

Vorzugsweise ist der Indices x von 2 bis 50, besonders bevorzugt von 3 bis 15 und die Summe y+z = 0. Unter„Molekulargewicht" oder„Molgewicht" versteht man im Sinne der

Erfindung das mittlere Molekulargewichtsmittel Mw.

Der Begriff „Polymer" umfasst im vorliegenden Dokument einerseits ein Kollektiv von chemisch einheitlichen, sich aber in Bezug auf Polymerisationsgrad, Molmasse und Kettenlänge unterscheidenden Makromolekülen, das durch eine Polyreaktion (Polymerisation, Polyaddition, Polykondensation) hergestellt wurde. Der Begriff umfasst andererseits auch Derivate eines solchen Kollektivs von Makromolekülen aus Polyreaktionen, Verbindungen also, die durch Umsetzungen, wie beispielsweise Additionen oder Substitutionen, von funktionellen Gruppen an vorgegebenen Makromolekülen erhalten wurden und die chemisch einheitlich oder chemisch uneinheitlich sein können.

Die fett markierten Bezeichnungen wie X, W, Y, Υ', P, M und dergleichen im vorliegenden Dokument dienen lediglich für das bessere Leseverständnis und Identifizierung. Handelt es sich bei X um eine organische Ammoniumgruppe, so handelt es sich vorzugsweise um ein aliphatisches Amin oder ein

hydroxyaliphatisches Amin, insbesondere ein Mono-, Di- oder Trialkylamin wie beispielsweise Methyl-, Ethyl-, oder Diethylamin, oder ein Mono-, Di- oder Tri- (hydroxyalkyl)-amin wie beispielsweise Ethanolamin, Di- oder Triethanolamin, Tris-(hydroxymethyl)methylamin oder N-(Hydroxyethyl)-N,N-di-ethylaminen. Handelt es sich bei X um einen organischen Rest mit einem

Molekulargewicht von < 200 g/mol, so handelt es sich vorzugsweise um eine C bis C ₂ o-Alkylgruppe oder einen Rest enthaltend Alkylenoxid, mit einem Molekulargewicht von < 200 g/mol.

Bevorzugt handelt es sich bei der Verbindung der Formel (I)

um eine Verbindung mit

X = H ⁺ oder Na ⁺

einem W der Formel (VII)

einem Y der Formel (III),

wobei die Indices x = 14-15 und y = z = 0 sind, oder um eine Verbindung mit

X = H ⁺ oder Na ⁺

einem W der Formel (VII)

einem Y der Formel (III),

wobei die Indices x = 13-14 und y = 0 und z = 1 sind, oder um eine Verbindung mit

X = H ⁺ oder Na ⁺ einem W der Formel (VIII)

einem Y der Formel (III),

wobei die Indices x = 2-8 und y = z = 0 sind. oder um eine Verbindung mit

X = KT oder Na ⁺

einem W der Formel (VIII)

einem Y der Formel (III),

wobei die Indices x = 3-10 und y = z = 0 sind. oder um eine Verbindung mit

X = KT oder Na ⁺

einem W der Formel (VIII)

einem Y der Formel (III),

wobei die Indices x = 9-1 1 und y = z = 0 sind. oder um eine Verbindung mit

X = KT oder Na ⁺

einem W der Formel (VIII)

einem Y der Formel (III),

R-i = H oder CH ₃

wobei die Summe der Indices x+y oder um eine Verbindung mit

X = H ⁺ oder Na ⁺

einem W der Formel (IX)

einem Y der Formel (III),

R ₂ = H, R ₃ = H oder CH ₃ , R ₄ = COOH oder COO ^" Na ⁺ ,

wobei die Indices x = 2-8 und y = z = 0 sind.

Besonders bevorzugt handelt es sich bei der Verbindung der Formel (I)

um eine Verbindung ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus:

Natrium[poly(oxyethylen)]-phosphinat, vorzugsweise mit einem

Molekulargewicht von 400-600 g/mol, Natrium-2-[poly(oxyethylen)-1 ,4- dioxybutylen]ethylphosphinat, vorzugsweise mit einem Molekulargewicht von 400-600 g/mol, Natrium-3-[methyl-poly(oxyethylen)-oxy-]propylphosphinat (Alkoxylierungsgrad: 2-8 EO), vorzugsweise mit einem Molekulargewicht von 250-500 g/mol, Natrium-3-[methyl-poly(oxyethylen)-oxy-]propylphosphinat (Alkoxylierungsgrad: 3-10 EO), vorzugsweise mit einem Molekulargewicht von 300-550 g/mol, Natrium-3-[methyl-poly(oxyethylen)-oxy-]propylphosphinat (Alkoxylierungsgrad: ca. 10 EO), vorzugsweise mit einem Molekulargewicht von 500-600 g/mol, Natrium-3-[methyl-poly(oxyethylen)-oxy-]propylphosphinat (Alkoxylierungsgrad: ca. 24 EO), vorzugsweise mit einem Molekulargewicht von 1 100-1200 g/mol, Natrium-3-[methyl-poly(oxyethylenoxypropylen)-oxy- ]propylphosphinat (Alkoxylierungsgrad: ca. 20 EO und ca. 20 PO),

vorzugsweise mit einem Molekulargewicht von 1500-2200 g/mol.

Es ist auch möglich, neben einer vorgehend genannten

monosubstituierten Phosphinsäure weitere herkömmliche Molekulargewichtsregler, beispielsweise organische Thiole, einzusetzen.

Die erfindungsgemässen Molekulargewichtsregler können zeitgleich mit anderen Reaktionskomponenten, aber auch zu unterschiedlichen Zeiten zugesetzt werden. Die Zugabe der Molekulargewichtsregler erfolgt

vorzugsweise kontinuierlich im Verlauf der Polymerisationsreaktion oder durch Vorlage im Reaktor.

Die Monomere M sind ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus:

• monoethylenisch ungesättigten (C ₃ -C ₆ )-Mono- und Dicarbonsäuren, sowie deren C1 - C20-Alkylester und (Methyl-) Poly(oxyalkylen)ester, deren Amide, Nitrile und Anhydride,

• (C ₁ -C ₂₀ )-(Meth-)Alkylacrylaten, (C ₁ -C ₂₀ )-(Meth-)Alkylacrylamiden, (C C ₂ o)-(Meth-)Alkylacrylnitrilen und (Methyl-)Poly(oxyalkylen)(meth- )acrylaten,

· Vinylestern von bis zu 20 C-Atome enthaltenden Carbonsäuren,

Vinylaromaten mit bis zu 20 C-Atomen,

• Vinylethern und Allylethern von 1 - 12 C-Atome enthaltenden Alkoholen, (Methyl-)Poly(oxyalkylen)-allylethern, (Methyl-)Poly(oxyalkylen)- vinylethern,

· aliphatischen Kohlenwasserstoffen mit 2 - 10 C-Atomen und 1 oder 2 olefinischen Doppelbindungen, cyclischen und offenkettigen N- Vinylamiden,

• und Mischungen dieser Monomeren. Bevorzugte monoethylenisch ungesättigte (C ₃ -C ₆ )-Mono- und

Dicarbonsäuren sind beispielsweise Acrylsäure, Methacrylsäure,

Vinylessigsäure, Crotonsäure, Fumarsäure, Maleinsäure, Itaconsäure sowie deren C1 - C20-Alkylester und (Methyl-)Poly(oxyalkylen)ester, deren Amide, Nitrile und Anhydride.

Als Beispiele seien die Folgenden genannt: Acrylsäuremethylester, Acrylsäureethylester, Methacrylsäuremethylester, Methacrylsäureethylester, 2- Ethylhexylacrylat, 2-Ethylhexylmethacrylat,Methyl-poly(oxyethylen)acrylat, Methyl-poly(oxypropylen)acrylat, Methyl-poly(oxyethylenoxypropylen)acrylat, Methyl-poly(oxyethylen)methaycrylat, Methyl-poly(oxypropylen)methycrylat, Methyl-poly(oxyethylenoxypropylen)methacrylat,Maleinsäurean hydrid, Itacon- säureanhydrid, Maleinsäuremonomethylester, Maleinsäuredimethylester, Maleinsäuremonoethylester, Maleinsäurediethylester,Mono-[methyl-poly- (oxyethylen)]maleat, Mono-[methyl-poly(oxypropylen)]maleat, Mono-[methyl- poly(oxyethylenoxypropylen)]maleat, Di-[methyl-poly(oxyethylen] maleat, Di- [methyl-poly(oxypropylen]maleat, Di-[methyl-poly(oxyethylenoxypropylen] maleat, Alkylenglykolacrylate und-methacrylate, Alkylen-glykolmaleate und - itaconate, Acrylamid, Methycrylamid, Ν,Ν-Dimethylacrylamid, und

Dialkylaminoalkylacrylamide und -methaycrylamide.

Als (Ci-C ₂₀ )-(Meth-)Alkylacrylaten, (Ci-C ₂ o)-(Meth-)Alkylacrylamiden, (Ci-C ₂ o)-(Meth-)Alkylacrylnitrilen und (Methyl-)Poly(oxyalkylen)(meth-)acrylaten sind bevorzugt:

(C-i-C-io)-Hydroxyalkylacrylate und -methacrylate wie Hydroxy- ethylacrylat, Hydroxypropylacrylat, Hydroxybutylacrylat, Hydroxyethyl- methacrylat, Hydroxypropylmethycrylat, Hydroxyisobutmethacrylat

Bevorzugte Vinylmonomere sind z.B. Vinylacetat, Vinylpropionat, Vinyllaurat, Vinylstearat, Versaticsäurevinylester und N-Vinylpyrrolidon.

Bevorzugte vinylaromatische Verbindungen sind o- und p-Methylstyrol, Vinyltoluol und besonders bevorzugt Styrol.

Als bevorzugte Vinylether zu nennen sind beispielsweise

Methylvinylether, Ethylvinylether, Butylvinylether, 4-Hydroxybutylvinylether, Isopropylvinylether, Propylvinylether, Vinylisobutylether und Dodecylvinylether.

Als besonders bevorzugte Vinylmonomere zu nennen sind die

Vinylether der Methyl-polyalkylenglykole wie z.B. Methyl-poly(oxyethylen)- vinylether (Alkoxylierungsgrad: 2-24 EO), Methyl-poly(oxypropylen)vinylether (Alkoxylierungsgrad: 2-20 EO) und Methyl-poly(oxyethylenoxypropylen)- vinylether mit variablem EO:PO-Verhältnis.

Es können aber auch offenkettige N-Vinylamidverbindungen wie z.B. N-Vinylformamid, N-Vinyl-N-methylformamid, N-Vinylacetamid, N-Vinyl-N- methylacetamid eingesetzt werden.

Weitere bevorzugte Monomere sind beispielsweise (C1 - C10)- Alkylallylether und ganz besonders bevorzugt sind die

Poly(oxyalkylen)allylether und die Methyl-poly(oxyalkylen)allylether die unterschiedliche Alkoxylierungsgrade aufweisen können Als Beispiele genannt sind Poly(oxyethylen)allylether, Poly(oxypropylen)allylether, Poly(oxyethylen- oxypropylen)allylether mit variablem EO:PO-Verhältnis, Methyl- poly(oxyethylen)allylether, Methyl-poly(oxypropylen)allylether und Methyl- poly(oxyethylenoxypropylen)allylether mit variablem EO:PO-Verhältnis.

Als aliphatische Kohlenwasserstoffe mit 2 - 8 C-Atomen und einer oder zwei olefinischen Doppelbindungen seien beispielhaft Ethylen, Propylen, 1 - Buten, Isobuten, und Isopren genannt.

Darüber hinaus sind alle weiteren ethylenisch ungesättigten

Monomeren möglich, deren Polymerisation nach einem radikalisch initiierten Mechanismus verläuft.

Insbesondere bevorzugt sind die Monomere M ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus:

• monoethylenisch ungesättigten (C ₃ -C ₆ )-Mono- und Dicarbonsäuren, sowie deren C1 - C20-Alkylester und (Methyl-) Poly(oxyalkylen)ester, deren Amide, Nitrile und Anhydride,

• (Ci-C ₂₀ )-(Meth-)Alkylacrylaten, (CrC ₂ o)-(Meth-)Alkylacrylamiden, (C C ₂ o)-(Meth-)Alkylacrylnitrilen und (Methyl-)Poly(oxyalkylen)(meth- )acrylaten,

• Vinylestern von bis zu 20 C-Atome enthaltenden Carbonsäuren,

Vinylaromaten mit bis zu 20 C-Atomen,

• Vinylethern und Allylethern von 1 - 12 C-Atome enthaltenden Alkoholen, (Methyl-)Poly(oxyalkylen)-allylethern, (Methyl-)Poly(oxyalkylen)- vinylethern. Am meisten bevorzugt sind die Monomere M monoethylenisch ungesättigte (C ₃ -C ₆ )-Mono- und Dicarbonsäuren, insbesondere Acrylsäure, Methacrylsäure und Maleinsäure, sowie deren C1 - C20-Alkylester und

(Methyl-)Poly(oxyalkylen)ester.

Weiter bevorzugt sind als Monomere M Mischungen der folgenden Monomerklassen:

• monoethylenisch ungesättigten (C ₃ -C ₆ )-Mono- und Dicarbonsäuren, sowie deren C1 - C20-Alkylester und (Methyl-) Poly(oxyalkylen)ester, deren Amide, Nitrile und Anhydride,

• (C ₁ -C ₂₀ )-(Meth-)Alkylacrylaten, (C ₁ -C ₂₀ )-(Meth-)Alkylacrylamiden, (C C ₂ o)-(Meth-)Alkylacrylnitrilen und (Methyl-)Poly(oxyalkylen)(meth- )acrylaten,

• Vinylethern und Allylethern von 1 - 12 C-Atome enthaltenden Alkoholen, (Methyl-)Poly(oxyalkylen)-allylethern, (Methyl-)Poly(oxyalkylen)- vinylethern.

Weiter bevorzugt sind als Monomere M Mischungen der folgenden Monomerklassen:

• monoethylenisch ungesättigten (C ₃ -C ₆ )-Mono- und Dicarbonsäuren, sowie deren C1 - C20-Alkylester und (Methyl-) Poly(oxyalkylen)ester, deren Amide, Nitrile und Anhydride,

• Vinylestern von bis zu 20 C-Atome enthaltenden Carbonsäuren,

Vinylaromaten mit bis zu 20 C-Atomen,

• Vinylethern und Allylethern von 1 - 12 C-Atome enthaltenden Alkoholen, (Methyl-)Poly(oxyalkylen)-allylethern, (Methyl-)Poly(oxyalkylen)- vinylethern.

Vorzugsweise wird die radikalische Polymerisation in Emulsion, in Masse oder in Lösung, bevorzugt in Lösung, insbesondere bevorzugt in

Wasser, ausgeführt. Die radikalische Polymerisation kann in der dem Fachmann bekannten Weise durchgeführt werden, typischerweise in einem Polymerisationsreaktor, der mit einem Rührer, mehreren Zulaufgefässen und -Leitungen,

Rückflusskühler, Heiz- und Kühlvorrichtungen versehen ist und für das

Arbeiten unter Inertgasatmosphäre und bei Über- oder Unterdruck geeignet ist.

Es ist weiter vorteilhaft, wenn die radikalische Polymerisation einen Radikalinitiator aufweist, welcher ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus:

Peroxodisulfate wie Natrium-, Kalium- oder Ammoniumperoxodisulfat;

2,2'-Azobis-isobutyronitril ;

und Redoxsysteme auf Basis von Hydroperoxiden wie Wasserstoffperoxid, t-Butylhydroperoxid, Cumolhydroperoxid die für sich oder zusammen mit Redoxinitiatoren wie beispielsweise Natriumbisulfit, Natriumsulfit,

Ascorbinsäure, Isoascorbinsäure und Natrium formaldehyd-sulfoxylat angewendet werden.

Unter dem Begriff „Radikalinitiator" wird im vorliegenden Dokument eine Verbindung verstanden, wie sie beschrieben ist als Initiator in CD Römpp Chemie Lexikon, 9. Auflage, Version 1 .0, Georg Thieme Verlag, Stuttgart 1995, welche sich für radikalische Polymerisationen eignen.

Die Polymerisationstemperaturen hängen von der Zerfallskonstanten ab und liegen normalerweise im Bereich von 50 - 120°C, vorzugsweise 60 - 80 °C, besonders bevorzugt 80 - 100 °C.

Vorzugsweise beträgt das Mol-%-Verhältnis der monosubstituierten Phosphinsäure oder deren Salz zu in der radikalischen Polymerisation eingesetzten Monomere M 0.1 - 20, vorzugsweise 1 - 5, bezogen auf die in der radikalische Polymerisation eingesetzten Gesamtmolmenge der

monosubstituierte Phosphinsäure und Monomere M. Vorzugsweise wird der Radikalinitiator im Verhältnis 0.001 bis 10 Gew.-%, bevorzugt 0.05 bis 5 Gew.-%, insbesondere bevorzugt im Verhältnis von 0.1 bis 2 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Monomeren M eingesetzt.

Es können auch ein kleiner Teil, etwa 5 - 10 Gew.-% der gesamten Molekulargewichtsreglermenge, zusammen mit einem kleinen Gewichtsteil, etwa 5 bis 10 Gew.-% der gesamten Radikalinitiatormenge, im Reaktor vorgelegt und dann die Reaktionskomponenten über separate Zuläufe gleichzeitig zugegeben werden, d.h. die Molekulargewichtsreglerzugabe erfolgt parallel zur Monomerzugabe, wobei die Dosierungen so eingestellt werden, dass bevorzugt die Hauptmenge des Molekulargewichtsreglers im gleichen Zeitraum zugegeben wird, in dem auch die Monomere zugeführt werden.

In weiteren bevorzugten Ausführungsformen erfolgt die Dosierung des Molekulargewichtsreglers über Fahrweisen, in denen die

Molekulargewichtsreglerzugabe früher als der Monomerzulauf startet.

Die pulverförmige Substanz ist vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Tonen, Porzellanschlicker, Silikatmehl, Kreide, Russ, Gesteinsmehl, Pigmenten, Talkum, Kunststoffpulvern und mineralischen Bindemitteln.

Vorzugsweise handelt es sich bei der pulverförmigen Substanz um eine Feststoffsuspension, insbesondere eine wässrige Aufschlämmungen ebensolcher.

Vorzugsweise handelt es sich bei der pulverförmigen Substanz um ein mineralisches Bindemittel.

Bei den mineralischen Bindemitteln handelt es sich um hydraulische Bindemittel und/oder latent hydraulische Bindemittel und/oder puzzolanische Bindemittel. Unter dem Begriff hydraulische Bindemittel werden im

vorliegenden Dokument Bindemittel verstanden, die auch unter Wasser abbinden, respektive erhärten, wie beispielsweise hydraulischer Kalk oder Zement. Unter dem Begriff latent hydraulische Bindemittel werden im

vorliegenden Dokument Bindemittel verstanden, die erst durch Einwirkung von Zusätzen (Anregern) abbinden, respektive erhärten, wie beispielsweise

Hüttensand. Unter dem Begriff puzzolanische Bindemittel werden im

vorliegenden Dokument Bindemittel verstanden, die nicht selbstständig abbinden sondern nach Feuchtlagerung durch Bindung von Calciumhydroxid festigkeitsbildende Reaktionsprodukte liefern, wie beispielsweise Flugasche, Silica fume, sowie natürliche Puzzolane, wie z. B. Trass.

Vorzugsweise handelt es sich bei dem hydraulischen Bindemittel um

Zement.

Das Polymer der Formel (XIV) kann in Form einer wässrigen Lösungen oder in wasserfreier Form direkt zu den pulverförmigen Substanzen gegeben werden, sie können vorzugsweise in einer Menge von etwa 0,01 bis 10 %, bevorzugt 0,05 bis 3 % Feststoff, bezogen auf das Gewicht der pulverförmigen Substanz (Trockengewicht), zugesetzt werden. Die Polymere der Formel (XIV) zeigen im Vergleich zu bekannten

Zusatzmitteln eine deutlich höhere Dispergierleistung.

Ein weiterer entscheidender Vorteil der Verwendung der Polymere der

Formel (XIV) als Dispergiermittel für pulverförmige Substanzen liegt darin, dass sie ihre hohe Dispergierleistung auch dann nicht verlieren, wenn sie über längere Zeit, insbesondere in Form ihrer wässrigen Zubereitungen, gelagert werden.

Unter dem Begriff „Dispergiermittel" wird im vorliegenden Dokument eine Substanz verstanden, die das Dispergieren von Teilchen in einem

Dispersionsmittel erleichtern, indem sie die Grenzflächenspannung zwischen den beiden Komponenten erniedrigen, also Benetzung herbeiführen.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur

Verbesserung der Fliesseigenschaften von pulverförmigen Substanzen gekennzeichnet durch ein Zusetzen eines Polymers der Formel (XIV), wie sie vorgehend beschrieben wurden, zu einer pulverförmigen Substanz. Als pulverförmige Substanzen sind insbesondere bevorzugt, welche vorgehend als bevorzugte pulverförmige Substanzen ausgewiesen wurden. Vorzugsweise handelt es sich bei der pulverförmigen Substanz um ein mineralisches Bindemittel.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist eine Mischung enthaltend pulverförmige Substanzen und Polymere der Formel (XIV), wie sie vorgehend erwähnt wurden.

Auch ein Gegenstand der Erfindung ist eine Bindemittelmischung, die hydraulische Bindemittel und Polymere der Formel (XIV), wie sie vorgehend erwähnt wurden, enthält.

Weiter ist auch ein Baustoff auf Basis eines hydraulischen

Bindemittels, das ein Polymer der Formel (XIV), wie sie vorgehend erwähnt wurden, enthält, ein Gegenstand der Erfindung.

Beispiele

Beschreibung der Messmethoden

Die Viskosität wurde auf einem Rotations-Viskosimeter der Firma Mettler Toledo des Typs RM 180 (Messsystem 1 1 , Zylinder 1 , Dichte 1 .1 , Intervall 100, Umdrehung 100 rpm) gemessen.

Die Chromatographiemessungen wurden mit einem ACQUITY UPLC® der Firma Waters Corporation unter Verwendung eines ELS- und PDA-Detectors sowie einer BEH 300 C18, 2.1 x 100 mm, 1 .7 μιη -Säule mit 0.15%-igem HCOOH in Wasser als Lauf mittel A und Acetonitril als Lauf mittel B.

Herstellung von Verbindungen der Formel (I)

Regler 1

Natrium-3-[methyl-poly(oxyethylen)-oxy-]propylphosphinat

(Alkoxylierungsgrad: 2-8 EO, Mw 300-500 g/mol)

In einem Glasreaktor mit mechanischem Rührer, Thermometer und Tropftrichter wurden 212 g (2 mol) Natriumhypophosphit-monohydrat, gelöst in 212 g Wasser, vorgelegt und auf 70 °C erwärmt. Zu dieser Lösung wurden dann bei 75-80 °C innerhalb von 180 min gleichzeitig einerseits eine Lösung bestehend aus 350 g (ca. 2 mol) (Poly(oxyethylen)-allylmethylether

(Alkoxylierungsgrad: 3-8 EO) und 300 g Wasser und gleichzeitig andererseits eine Lösung von 1 0 g Natriumpersulfat in 1 00 g Wasser zugetropft.

Anschliessend wurde noch 30 min bei 70 °C nachreagiert bis flüssigchromatographisch kein Allylmethylether mehr nachgewiesen werden konnte.

Regler 2

Natrium-3-[methyl-poly(oxyethylen)-oxy-]propylphosphinat

(Alkoxylierungsgrad: 3-1 0 EO, Mw 400-600 g/mol)

Die Herstellung von Regler 2 erfolgte analog zur Herstellung von Regler 1 mit dem Unterschied dass eine Lösung bestehend aus 500 g (ca. 2 mol) (Poly(oxyethylen)-allylmethylether (Alkoxylierungsgrad: 3-1 0 EO) und 300 g Wasser anstelle von einem Poly(oxyethylen)-allylmethylether mit einem Alkoxylierungsgrad von 2-8 EO verwendet wurde.

Herstellung von Verbindungen der Formel (XIV)

Beispiel 1 (P1)

Herstellung eines Polymers aus Acrylsäure unter Verwendung von Regler 1 als Molekulargewichtsregler.

Vorlage:

60 g (ca. 0, 1 mol) Regler 1 (57.5 %-ig in Wasser)

350 g Wasser

Zulauf 1 :

576 g (8 mol) Acrylsäure

1 1 0 g Wasser

Zulauf 2:

60 g (ca. 0, 1 mol) Regler 1 (57.5 %-ig in Wasser)

100 g Wasser

Zulauf 3:

24 g Natriumperoxodisulfat

100 g Wasser In einem 2 Liter fassenden 4-Hals-Rundkolben, versehen mit

Thermometer, Ankerrührer mit kühlbarem Rührverschluss, 40 cm-Kugelkühler und kühlbarem Einleitungsrohr für Zuläufe mit automatischen

Dosiervorrichtungen wurden 350 g Wasser und 60 g (ca. 0,1 mol) Regler 1 (57.5 %-ig in Wasser) vorgelegt und auf 80 °C erhitzt.

Dann wurden 14 ml von Zulauf 3 zudosiert. Anschliessend wurde unter Sieden und Rühren innerhalb von 180 min Zulauf 1 zudosiert und gleichzeitig wurden Zulauf 2 und Zulauf 3 gestartet und so zugegeben, dass Zulauf 2 ca. 5 min vor beendeter Zugabe von Zulauf 1 zugegeben war.

Die Zulaufzeit von Zulauf 3 war ca. 10 min nach Ende von Zulauf 1 beendet. Danach wurde das Reaktionsgemisch solange (ca. 30 Minuten) bei 100°C nachpolymerisiert bis kein Peroxyd mehr nachgewiesen werden konnte. Nach Abkühlen auf 50°C wurde eine klare Polymerlösung mit einem

Feststoffgehalt von 50.4 %, mit einer Viskosität von 610 mPa-s und einem Molekulargewicht von Mw=5000 g/mol erhalten.

Beispiel 2 (P2)

Herstellung eines Polymers aus Methacrylsäure unter Verwendung von Regler 1 als Molekulargewichtsregler.

Vorlage:

350 g Wasser

Zulauf 1 :

860 g (10 mol) Methacrylsäure

500 g Wasser

Zulauf 2:

690 g (ca. 0,9 mol) Regler 1 (50%-ig in Wasser)

210 g Wasser

Zulauf 3:

25 g Natriumperoxodisulfat

180 g Wasser In einem 3 Liter fassenden 4-Hals-Rundkolben, versehen mit

Thermometer, Ankerrührer mit kühlbarem Rührverschluss, 40 cm-Kugelkühler und kühlbarem Einleitungsrohr für Zuläufe mit automatischen

Dosiervorrichtungen wurden 350 g Wasser zum Rückfluss erhitzt. Dann wurden 70 ml von Zulauf 2 zu dosiert. Anschliessend wurden 13.6 ml von Zulauf 3 zu dosiert.

Danach wurde unter leichtem Rückfluss und Rühren innerhalb von 180 min Zulauf 1 zu dosiert und gleichzeitig wurden Zulauf 2 und Zulauf 3 gestartet und so zugegeben, dass Zulauf 2 ca. 5 min vor beendeter Zugabe von Zulauf 1 zugegeben war.

Die Zulaufzeit von Zulauf 3 war ca. 10 min nach Ende von Zulauf 1 beendet. Danach wurde das Reaktionsgemisch solange (ca. 30 Minuten) bei 100°C nachpolymerisiert bis kein Peroxyd mehr nachgewiesen werden konnte. Nach Abkühlen auf 50°C wurde eine klare Polymerlösung mit einem

Feststoffgehalt von 41 %, mit einer Viskosität von 1500 mPa-s und einem Molekulargewicht von Mw=6500 g/mol erhalten.

Beispiel 3 (P3)

Herstellung eines Copolymers aus Acrylsäure, Hydroxyethylacrylat und Vinylether unter Verwendung von Regler 2 als Molekulargewichtsregler.

Vorlage:

300 g Wasser

200 g Methyl-poly(oxyethylen)vinylether (Alkoxylierungsgrad: ca.100 EO) (ca. 0,05 mol)

2 g Natronlauge (50%-ig in Wasser)

1 1 .5 g (ca. 0,02 mol) Regler 2 (77 %-ig in Wasser)

Zulauf 1 :

7.2 g (10 mol) Acrylsäure

23.4 g Hydroxyethylacrylat

50 g Wasser

Zulauf 2:

1 .2 g Rongalit C

10 g Wasser Zulauf 3:

2.2 g Wasserstoffperoxyd (35 %-ig in Wasser)

10 g Wasser In einem 3 Liter fassenden 4-Hals-Rundkolben, versehen mit

Thermometer, Ankerrührer mit kühlbarem Rührverschluss, 40 cm-Kugelkühler und kühlbarem Einleitungsrohr für Zuläufe mit automatischen

Dosiervorrichtungen wurden zur Vorlage unter Rühren 30 g von Zulauf 1 sowie 0.05 g Eisen-ll-sulfatheptahydrat zu dosiert.

Dann wurde die Lösung 2 zur Lösung 1 gegeben, kurz gemischt und mittels einer Dosierpumpe in 10 Minuten unter gleichzeitigem Zutropfen der Lösung 3 zur Vorlage dosiert. Dabei stieg die Temperatur des

Reaktionsgemisches von 21 °C auf 33 °C. Die Lösung wurde noch 15 Minuten nachgerührt bis kein Peroxyd mehr nachgewiesen werden konnte. Die klare leicht braune Lösung hat einen Feststoffgehalt von 38%.

Beispiel 4 (P4)

Herstellung eines Polymers aus Methacrylsäure unter Verwendung von Regler 1 als Molekulargewichtsregler mit nachträglicher Veresterung.

In einem 1500ml Reaktionsgefäss, ausgestattet mit einem

mechanischem Rührwerk, Temperaturüberwachung, Heizpilz und

Vakuumpumpe, werden ca. 580 g (ca. 2 mol COOH) einer wässrigen

Polymethacrylsäure, welche mittels Regler 1 hergestellt wurde, vorgelegt.

Dazu wurden ca. 500 g Methylpolyethylenglycol und unter Rühren ca. 5 g 37 %-ige Schwefelsäure zugegeben. Das Reaktionsgemisch wurde auf 175°C erwärmt, wobei das Wasser abdestilliert wurde. Nach 30-minütigem Rühren bei dieser Temperatur wurden zum Reaktionsgemisch eine Mischung bestehend aus 6.47g Jeffamin M2070 und 6.47 g 50 %-ige Natronlauge vorsichtig zugegeben. Sobald das Reaktionsgemisch wieder 175°C erreicht hatte, wurde die Reaktion bei einem Unterdruck von 80 mbar bis zum gewünschten Umsatz durchgeführt, so dass ca. 95% des MPEGs verestert wurde (bestimmt anhand von UPLC). Die Schmelze wurde abgekühlt und mit Wasser auf einen

Feststoffgehalt von 50% verdünnt.

Beispiel 5 (P5)

Herstellung eines Copolymers aus Maleinsäure, Allylether und

Vinylester unter Verwendung von Regler 1 als Molekulargewichtsregler.

In einem 1000 ml Reaktionsgefäss mit Rührer, Thermometer und Rückflusskühler wurden 200 g Wasser, 46.4 g Maleinsäure (0.4mol), 330 g eines Ally-Polyglycolethers (0.3 mol, Mw=1000-2000 g/mol), 8.6 g Vinylacetat (0.1 mol) und 35 g Regler 1 (50 %-ig in Wasser) vorgelegt. Dann wurden 0.1 g Eisen-ll-sulfat heptahydrat zugegeben und gerührt.

Danach wurde die Temperatur auf 25 °C gebracht. Anschliessend wurde eine Lösung A, bestehend aus 135 g Wasser und 14.4 g Acrylsäure (0.2 mol) hergestellt. Weiter wurde eine Lösung B bestehend aus 38 g Wasser und 12 g 35%-igem Wasserstoffperoxyd hergestellt. Weiter wurde eine Lösung C bestehend aus 45 g Wasser und 5 g Rongalit C hergestellt. Es wurde über einen Zeitraum von 80 min die Lösungen A, B und C gleichzeitig unter Rühren zur Vorlage getropft. Dabei wurde die Temperatur zwischen 30-45 °C gehalten. Nach erfolgter Zugabe wurde noch 30 Min nachgerührt. Es wurde eine farblose leicht viskose Lösung erhalten mit einem Feststoffgehalt von 48%.

Beispiel 6 (P6)

Herstellung eines Copolymers aus Methacrylsäure und Methyl- poly(oxyethylen)methaycrylat unter Verwendung von Regler 1 als

Molekulargewichtsregler.

Vorlage 1 : 450 g Wasser

Zulauf 1 : 775 g Polyglycol MA 1000 (Clariant) 70%-ig in Wasser (0.5 Mol)

129 g Methacrylsäure

100 g Wasser

0.1 g Eisen-(ll)-sulfat-Heptahydrat Zulauf 2: 10 g Natriumpersulfat

100 g Wasser

Zulauf 3: 1 14 g Regler 1 (50 %-ig)

50 g Wasser

In einem 1 ,5 Liter fassenden 3-Halsglaskolben mit Thermometer und Rührer wurde Vorlage 1 auf 80 °C aufgeheizt. Dann wurde 10 ml von Zulauf 2 und 15 ml Zulauf 3 zugegeben. Danach wurden alle Zuläufe mittels

Dosierpumpe innert 3 Stunden so zudosiert, dass eine Reaktionstemperatur von 90 °C bis 95 °C gehalten werden konnte.

Nach erfolgter Zugabe wurde noch 30 min nachgerührt bis kein

Peroxyd mehr nachgewiesen werden konnte. Nach Abkühlen auf 50 °C wurde eine klare Polymerlösung mit einem Feststoffgehalt von 42% erhalten.

Herstellung von Vergleichsbeispiele

Vergleichsbeispiele VP1 - VP6

Die Vergleichsbeispiele VP1 - VP6 wurden analog zu den Beispielen P1 - P6 mit dem Unterschied hergestellt, dass anstelle der

Molekulargewichtsregler Regler 1 und Regler 2 eine äquimolare Menge

Natriumphosphit eingesetzt wurde.

Bei der Lagerung der Vergleichsbeispiele VP1 - VP6 bei 5°C über 3 Monate wurde festgestellt, dass die Vergleichsbeispiele

Ablagerungen/Ausfällungen bildeten. Bei den Beispielen P1 - P6 wurde bei entsprechender Lagerung keinerlei solcher Ablagerungen/Ausfällungen beobachtet.

Messungen Dispergiervermögen

Messung Dispergiervermögen im Zement

100 g Zement CEM I 42.5 werden in einem Becher genau abgewogen.

In einem zweiten Becher werden 30 g Wasser genau abgewogen und mit 0.5 g einer 40%-igen Polymerlösung vermischt. (200 mg Feststoff). Diese Mischung wurde dann zum Zement gegeben und 2 min mittels eines Holzspatels gut gemischt. Anschliessend wurde die Paste in einen Konus (Konusmasse: Höhe 58 mm, Breite innen unten 38 mm, Breite innen oben 19 mm, Inhalt 38 ml) gefüllt und nach 15 Sekunden wurde der Konus langsam angehoben. Die ausgeflossene Masse wurde anschliessend übers Kreuz ausgemessen und der Mittelwert der beiden Messungen bestimmt. Die Werte sind in Tabelle 1 ersichtlich.

Messung Dispergiervermögen im Kreide

100 g Nekafill 15 (CaC0 ₃ der Kalkfabrik Netstal) wurden in einem Becher abgewogen. In einem zweiten Becher wurden 20 g, resp. 30 g Wasser, abgewogen und mit 0.5 g einer 40 %-igen Polymerlösung vermischt (200 mg Feststoff). Diese Mischung wurde dann zum Calciumcarbonat gegeben und 2 min mittels eines Holzspatels gut gemischt. Anschliessend wurde die Paste in einen Konus (Konusmasse: Höhe 58 mm, Breite innen unten 38 mm, Breite innen oben 19 mm, Inhalt 38 ml) gefüllt und nach 15 Sekunden wurde der Konus langsam angehoben. Die ausgeflossene Masse wurde anschliessend übers Kreuz ausgemessen und der Mittelwert der beiden Messungen bestimmt. Die Werte sind in Tabelle 2 ersichtlich.

Polymer Polymer Ausbreitmass

P1 Polymer aus Acrylsäure, Regler 1 88 mm

P2 Polymer aus Methacrylsäure, Regler 1 79 mm

Copolymer aus Acrylsäure, Hydroxyethylacrylat und

P3 k.A. ^*

Vinylether, Regler 2

Polymer aus Methacrylsäure, Regler 1 , nachträglich

P4 101 mm

Veresterung.

Copolymer aus Maleinsäure, Allylether und Vinylester,

P5 135 mm

Regler 1

Copolymer aus Methacrylsäure und Methyl-

P6 49 mm

poly(oxyethylen)methaycrylat, Regler 1

VP1 Polymer aus Acrylsäure, Regler Na-phosphit 64 mm

VP2 Polymer aus Methacrylsäure, Regler Na-phosphit 56 mm Copolymer aus Acrylsäure, Hydroxyethylacrylat und

VP3 k.A. *

Vinylether, Regler Na-phosphit

Polymer aus Acrylsäure, Regler Na-phosphit,

VP4 92 mm

nachträglich Veresterung.

Copolymer aus Maleinsäure, Allylether und Vinylester,

VP5 1 33 mm

Regler Na-phosphit

Copolymer aus Methacrylsäure und Methyl-

VP6 39 mm

poly(oxyethylen)methaycrylat, Regler Na-phosphit

- Ohne Polymer k.A. *

Tabelle 1 , Dispergiervermögen im Zement, k.A. = kein Ausbreiten, * die ausgeflossene Masse wurde nach 60 min, resp. 90 min, erneut vermessen und ergab bei P3 einen Wert von 70 mm, resp. 1 25 mm, im Gegensatz zu VP3 und der Messung ohne Polymer (-), wo nach 60 min, resp. 90 min, immer noch kein Ausbreiten festgestellt werden konnte.

Polymer Polymer Wasser (g) Ausbreitmass

P1 Polymer aus Acrylsäure, Regler 1 30 43 mm

P2 Polymer aus Methacrylsäure, Regler 1 30 56 mm

Copolymer aus Acrylsäure,

P3 Hydroxyethylacrylat und Vinylether, Regler 20 1 01 mm

2

Polymer aus Methacrylsäure, Regler 1 ,

P4 20 1 50 mm

nachträglich Veresterung.

Copolymer aus Maleinsäure, Allylether

P5 20 1 54 mm

und Vinylester, Regler 1

Copolymer aus Methacrylsäure und

P6 Methyl-poly(oxyethylen)methaycrylat, 20 1 53 mm

Regler 1

Polymer aus Acrylsäure, Regler Na-

VP1 30 41 mm

phosphit

Polymer aus Methacrylsäure, Regler Na-

VP2 30 51 mm

phosphit

Copolymer aus Acrylsäure,

VP3 Hydroxyethylacrylat und Vinylether, Regler 20 k.A.

Na-phosphit

Polymer aus Acrylsäure, Regler Na-

VP4 20 146 mm

phosphit, nachträglich Veresterung.

Copolymer aus Maleinsäure, Allylether

VP5 20 1 50 mm

und Vinylester, Regler Na-phosphit Copolymer aus Methacrylsäure und

VP6 Methyl-poly(oxyethylen)methaycrylat, 20 1 23 mm

Regler Na-phosphit

- Ohne Polymer 30 k.A.

Tabelle 2, Dispergiervermogen in Kreide, k.A. = kein Ausbreiten