EP0968239B1

Continuous process for preparing a polyurethane latex

Abstract

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EP0968239B1, drawing sheet 1
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Expired 17 March 2018, 8.5 years ago.

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9 claims: 9 independent, 0 dependent

  1. 1
    A process for preparing a polyurethane/urea/thiourea latex comprising the steps of:a) forming by a continuous process a high internal phase ratio emulsion of a polyurethane/urea/thiourea prepolymer in which the dispersed phase constitutes from 0.74 to 0.99 volume percent of the composition in the presence of water and an emulsifying and stabilizing amount of a surfactant;andb) contacting the high internal phase ratio emulsion with a chain-extending reagent under such conditions to form a polyurethane/urea/thiourea latex;wherein the prepolymer is prepared by contacting an organic compound having a molecular weight of not less than 500 Daltons and at least two active hydrogen atoms with sufficient polyisocyanate, and under such conditions to ensure that the prepolymer is terminated with at least two isocyanate groups. Procédé de préparation d'un latex de polyuréthane/urée/thiourée, comportant les étapes consistant : a) à former, par un procédé continu, une émulsion de prépolymère polyuréthane/urée/thiourée à forte proportion de phase interne, dans laquelle la phase dispersée constitue de 0,74 à 0,99 % du volume de la composition, en présence d'eau et d'un tensioactif employé en une quantité suffisante pour qu'il ait un effet d'émulsification et de stabilisation ;b) et à mettre cette émulsion à forte proportion de phase interne en contact avec un réactif d'allongement de chaînes, dans des conditions telles qu'il se forme un latex de polyuréthane/urée/thiourée ;dans lequel procédé l'on prépare le prépolymère en mettant un composé organique, dont la masse molaire vaut au moins 500 daltons et dont la molécule comporte au moins deux atomes d'hydrogène mobiles, en contact avec suffisamment de polyisocyanate, et dans des conditions appropriées, pour qu'il soit garanti que le prépolymère porte au moins deux groupes isocyanate en terminaisons de chaîne. Verfahren zur Herstellung eines Polyurethan/Harnstoff/Thioharnstoff-Latex mit den folgenden Schritten: a) durch ein kontinuierliches Verfahren wird aus einem Polyurethan/Harnstoff/Thioharnstoff-Vorpolymer eine Emulsion mit einem hohen Anteil an innerer Phase, wobei die disperse Phase 0,74 bis 0,99 Vol-% der Zusammensetzung ausmacht, in Gegenwart von Wasser und einer emulgierenden und stabilisierenden Menge eines Tensids hergestellt;undb) die Emulsion mit einem hohen Anteil an innerer Phase wird unter Bedingungen, unter denen ein Polyurethan/Harnstoff/Thioharnstoff-Latex gebildet wird, mit einem kettenverlängernden Reagens in Kontakt gebracht;wobei das Vorpolymer hergestellt wird, indem eine organische Verbindung mit einem Molekulargewicht von nicht weniger als 500 Dalton und mindestens zwei aktiven Wasserstoffatomen mit genügend Polyisocyanat in Kontakt gebracht wird, und zwar unter solchen Bedingungen, die sicherstellen, daß das Vorpolymer mindestens zwei endständige Isocyanatgruppen aufweist.
  2. 2
    Procédé conforme à la revendication 1, dans lequel le prépolymère polyuréthane/urée/thiourée est un prépolymère polyuréthane. The process of Claim 1 wherein the polyurethane/urea/thiourea prepolymer is a polyurethane prepolymer. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Polyurethan/Harnstoff/Thioharnstoff-Vorpolymer ein Polyurethan-Vorpolymer ist.
  3. 3
    Procédé conforme à la revendication 1 ou 2, dans lequel on prépare un prépolymère polyuréthane en mettant un polyisocyanate, pris en excès par rapport à la quantité stoechiométrique, en contact avec un polyéther poly(alkylène-glycol) ou un polyester-polyol, le poly(alkylène-glycol) étant un polyéther poly(éthylène-glycol), poly(1,2-propylène-glycol), poly(tétraméthylène-glycol), poly(1,2-diméthyl-éthylène-glycol), poly(1,2-butylène-glycol) ou poly(décaméthylène-glycol) ou une combinaison de ces polyéthers, le polyester-polyol étant un poly(éthylène téréphtalate) ou un poly(butylène adipate), et le polyisocyanate étant du 4,4'-diisocyanato-diphénylméthane, du 2,4'-diisocyanato-diphényl-méthane, du para-phénylène-diisocyanate, du toluène-2,6-diisocyanate, un polyphényl-polyméthylène-polyisocyanate, du 1,3-bis(isocyanatométhyl)cyclohexane, du 1,4-diisocyanatocyclohexane, de l'hexaméthylène-diisocyanate, du naphtalène-1,5-diisocyanate, du 3,3'-diméthyl-biphényle-4,4'-diisocyanate, du 4,4'-diisocyanato-dicyclohexylméthane, du 2,4'-diisocyanato-dicyclohexylméthane, de l'isophorone-diisocyanate ou du toluène-2,4-diisocyanate, ou une combinaison de ces polyisocyanates. The process of either Claim I or Claim 2 wherein the polyurethane prepolymer is prepared by contacting a stoichiometric excess of a polyisocyanate with a polyalkylene glycol ether or a polyester polyol, wherein the polyalkylene glycol is a polyethylene ether glycol, a poly-1,2-propylene ether glycol, a polytetramethylene ether glycol, a poly-1,2-dimethylethylene ether glycol, a poly-1,2-butylene ether glycol, or a polydecamethylene ether glycol, or a combination thereof, and wherein the polyester polyol is a polyethylene terephthalate or a polybutylene adipate and wherein the polyisocyanate is a 4,4'-diisocyanatodiphenylmethane, 2,4'-diisocyanatodiphenylmethane, p-phenylene diisocyanate, 2,6 toluene diisocyanate, polyphenyl polymethylene polyisocyanate, 1,3-bis(isocyanatomethyl)cyclohexane, 1,4-diisocyantatocyclohexane, hexamethylene diisocyanate, 1,5 naphthalene diisocyanate, 3.3'-dimethyl-4,4'-biphenyl diisocyanate, 4,4'-diisocyanatodicyclohexylmethane, 2,4'-diisocyanatodicyclohexylmethane, isophorone diisocyanate, or 2,4-toluene diisocyanate, or combinations thereof. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei das Polyurethan-Vorpolymer hergestellt wird, indem ein stöchiometrischer Überschuß eines Polyisocyanats mit einem Polyalkylenglycolether oder einem Polyesterpolyol in Kontakt gebracht wird, wobei das Polyalkylenglycol ein Polyethylenetherglycol, ein Poly-1,2-propylenetherglycol, ein Polytetramethylenetherglycol, ein Poly-1,2-dimethylethylenetherglycol, ein Poly-1,2-butylenetherglycol oder ein Polydecamethylenetherglycol oder eine Kombination davon ist, und wobei das Polyesterpolyol ein Polyethylenterephthalat oder ein Polybutylenadipat ist, und wobei das Polyisocyanat ein 4,4-Diisocyanatodiphenylmethan, 2,4'-Diisocyanatodiphenylmethan, p-Phenylendiisocyanat, 2,6-Toluoldiisocyanat, Polyphenylpolymethylenpolyisocyanat, 1,3-Bis(isocyanatomethyl)cyclohexan, 1,4-Diisocyanatocyclohexan, Hexamethylendiisocyanat, 1,5-Naphthalindiisocyanat, 3,3'-Dimethyl-4,4'biphenyldiisocyanat, 4,4'-Diisocyanatodicyclohexylmethan, 2,4'-Diisocyanatodicyclohexylmethan, Isophorondiisocyanat oder 2,4-Toluoldiisocyanat oder Kombinationen davon ist.
  4. 4
    Procédé conforme à l'une des revendications 1 à 3, dans lequel le tensioactif est un sulfate de phénol éthoxylé, un alkylbenzène-sulfonate de métal alcalin, un alkylbenzène-sulfonate d'amine, un lauryl-sulfate de métal alcalin, un lauryl-sulfate d'amine, un poly(oxyalkylène), un éthoxylate d'alkyl-phénol ou un tensioactif à ammonium quaternaire, ou une combinaison de tels tensioactifs. The process of any of Claims 1 to 3 wherein the surfactant is a sulphate of an ethoxylated phenol, an alkali metal alkylbenzene sulfonate, an amine alkylbenzene sulfonate, an alkali metal lauryl sulphate, an amine lauryl sulfate, a polyoxyalkylene, an alkylphenol ethoxylate or a quaternary ammonium surfactant, or a combination thereof. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Tensid ein Sulfat eines ethoxylierten Phenols, ein Alkalimetall-Alkylbenzolsulfonat, ein Aminalkylbenzolsulfonat, ein Alkalimetall-Laurylsulfat, ein Aminlaurylsulfat, ein Polyoxyalkylen, ein Alkylphenolethoxylat oder ein quartäres Ammoniumtensid oder eine Kombination davon ist.
  5. 5
    Procédé conforme à l'une des revendications 1 à 4, dans lequel le réactif d'allongement de chaînes contient de l'eau. The process of any of Claims 1 to 4 wherein the chain-extending reagent contains water. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das kettenverlängernde Reagens Wasser enthält.
  6. 6
    Procédé conforme à l'une des revendications 1 à 5, dans lequel le réactif d'allongement de chaînes contient de la monoéthanolamine, de la diéthanolamine, de l'hydrazine, de l'aminoéthyl-éthanolamine, de l'éthylènediamine, de la propylène-1,2-diamine, de la propylène-1,3-diamine, de la tétraméthylène-diamine, de l'hexaméthylène-diamine, du 4,4'-diméthylamino-3,3'-diméthyl-diphénylméthane, du 4,4'-diamino-diphénylméthane, du 2,4-diamino-toluène, du 2,6-diamino-toluène ou de la pipérazine, ou une combinaison de ces composés. The process of any of Claims 1 to 5 wherein the chain-extending reagent contains monoethanol amine, diethanol amine, hydrazine, aminoethylethanolamine, ethylene diamine, propylene-1,2-diamine, propylene-1,3-diamine, tetramethylenediamine, hexamethylenediamine, 4,4'-dimethylamino-3,3'dimethyldiphenylmethane, 4,4'-diamino-diphenylmethane, 2,4-diaminotoluene, 2,6-diaminotoluene, or piperazine, or a combination thereof. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das kettenverlängernde Reagens Monoethanolamin, Diethanolamin, Hydrazin, Aminoethylethanolamin, Ethylendiamin, Propylen-1,2-diamin, Propylen-1,3-diamin, Tetramethylendiamin, Hexamethylendiamin, 4,4'-Dimethylamino-3,3'-dimethyldiphenylmethan, 4,4'-Diaminodiphenylmethan, 2,4-Diaminotoluol, 2,6-Diaminotoluol oder Piperazin oder eine Kombination davon enthält.
  7. 7
    Procédé conforme à la revendication 6, dans lequel le réactif d'allongement de chaînes est une solution aqueuse de pipérazine, et l'émulsion à forte proportion de phase interne est formée en la quasi-absence de solvant. The process of Claim 6 wherein the chain-extending reagent is an aqueous solution of piperazine, and the high internal phase ratio emulsion is formed in the substantial absence of a solvent. Verfahren nach Anspruch 6, wobei das kettenverlängernde Reagens eine wäßrige Lösung von Piperazin ist und die Emulsion mit einem hohen Anteil an innerer Phase im wesentlichen ohne ein Lösemittel hergestellt wird.
  8. 8
    Procédé conforme à l'une des revendications 1 à 7, dans lequel on prépare l'émulsion à forte proportion de phase interne en effectuant les étapes suivantes consistant :i) introduire dans un disperseur, en continu et en les réunissant, un courant aqueux, avec un débit R1, et un courant de prépolymère polyuréthane/urée/thiourée, avec un débit R2, en présence d'un tensioactif employé en une quantité suffisante pour qu'il ait un effet d'émulsification et de stabilisation;ii) et brasser ces courants réunis, en exerçant un cisaillement assez fort pour qu'il se forme une émulsion à forte proportion de phase interne, sans inversion de phases ni distribution par à-coups d'une phase interne dans une phase externe ;le rapport R2/R1 ayant une valeur telle que la polydispersité de l'émulsion à forte proportion de phase interne vaut au plus 3 ou que la taille des particules vaut au plus 2 µm, en moyenne en volume. The process of any of Claims 1 to 7, wherein the high internal phase ratio emulsion is prepared by the steps of: a) continuously merging into a disperser and in the presence of an emulsifying and stabilizing amount of a surfactant, an aqueous stream having a flow rate R1 and a polyurethane/urea/thiourea prepolymer stream having a flow rate R2;andb) mixing the merged streams with a sufficient amount of shear to form a high internal phase ratio emulsion without phase inversion or stepwise distribution of an internal phase into an external phase;wherein R2:R1 is such that the polydispersity of the high internal phase ratio emulsion is not greater than 3 or the volume average particle size is not greater than 2 microns. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Emulsion mit einem hohen Anteil an innerer Phase hergestellt wird durch die folgenden Schritte: a) ein wäßriger Strom mit einer Fließgeschwindigkeit R1 und ein Polyurethan/Harnstoff/Thioharnstoff-Vorpolymerstrom mit einer Fließgeschwindigkeit R2 werden kontinuierlich und in Gegenwart einer emulgierenden und stabilisierenden Menge eines Tensids in eine Dispergiervorrichtung eingeleitet;undb) die vereinigten Ströme werden mit einem ausreichenden Betrag an Scherung zu einer Emulsion mit einem hohen Anteil an innerer Phase ohne Phasenumkehr oder schrittweise Verteilung einer inneren Phase in eine äußere Phase gemischt;wobei R2:R1 dergestalt ist, daß die Polydispersität der Emulsion mit einem hohen Anteil an innerer Phase nicht größer ist als 3 bzw. die volumengemittelte Teilchengröße nicht größer ist als 2 µm.
  9. 9
    Procédé conforme à l'une des revendications 1 à 8, dans lequel on prépare le prépolymère polyuréthane/urée/thiourée en réunissant en continu un courant contenant du 4,4'-diisocyanato-diphénylméthane ou du 2,4'-diisocyanato-diphénylméthane, ou une combinaison de ces diisocyanates, et un courant contenant un polyéther poly(éthylène-glycol) dont la masse molaire moyenne en poids vaut au plus 3 000 daltons et au moins 700 daltons, et dans lequel le tensioactif est du dodécylbenzène-sulfonate de sodium. The process of any of Claims 1 to 8 wherein the polyurethane/urea/thiourea prepolymer is prepared by a continuous process of merging a stream containing 4,4'-diisocyanatodiphenylmethane or 2,4'-diisocyanatodiphenylmethane, or a combination thereof with a stream containing a polyethylene glycol ether having a weight average molecular weight of not greater than 3000 Daltons and not less than 750 Daltons, wherein the surfactant is sodium dodecylbenzene sulfonate. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Polyurethan/Harnstoff/Thioharnstoff-Vorpolymer hergestellt wird durch ein kontinuierliches Verfahren des Vereinigens eines Stromes, der 4,4'-Diisocyanatodiphenylmethan oder 2,4'-Diisocyanatodiphenylmethan oder eine Kombination davon enthält, mit einem Strom, der einen Polyethylenglycolether mit einem gewichtsgemittelten Molekulargewicht von nicht mehr als 3000 Dalton und nicht weniger als 750 Dalton enthält, wobei das Tensid Natriumdodecylbenzolsulfonat ist.