DE4219964A1 - Stable aq. polyurethane dispersions for coating textiles etc. - contg readily dispersible oligo:urethane-bis:biurets made from di:isocyanate, poly:ol, ionic chain extender and urea - Google Patents

Stable aq. polyurethane dispersions for coating textiles etc. - contg readily dispersible oligo:urethane-bis:biurets made from di:isocyanate, poly:ol, ionic chain extender and urea

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Abstract

The prodn. of stable aq. polyurethane (PY) dispersions (I) from oligourethane-bis-biurets (II) comprises (A) synthesis of hydrophilically (ionically) modified (II) from polyols, opt. low-mol. wt. diols, ionic chain extenders, isocyanate components (pref. contg. diisocyanates or mixts. thereof with poly- and/or mono-isocyanates) and urea, (B) dispersing the solid (II) in water and (C) chain extension and/or crosslinking to give (I). Stage (A) is carried out continuously in a screw extruder, by introducing all the above components except urea at a first inlet (1) and reacting them in the first section to form a NCO prepolymer, then adding urea via a second inlet (2). The distance L2 between inlets 1 and 2 is between L1/1.6 and L1/3.0, where L1 is the distance from inlet 1 to the discharge point, and the residence time in the extruder (w.r.t. screw length L1) is 2-5 mins.. Pref. the 2-5 mins. residence time is obtd. by varying the screw speed from 200 to 350 (pref. 270-310) r.p.m. or by varying the extruder geometry L/D from 30-50, pref. at least 35 (with L = screw length; D = screw dia.). USE/ADVANTAGE - For the prodn. of crosslinked coatings on substrates, either alone or in combination with other solns. and/or dispersions and/or other addns. of reactive and/or unreactive cpds. (claimed). The process enables the continuous prodn. of hydrophilically modified (II); these modified oligourethanebis-biurets are spontaneously dispersible in water (with suitable additives), to give stable, homogeneous, film-forming dispersions which are useful, e.g. for the prodn. of PU-coated industrial textiles, tarpaulins, clothing, bags etc..

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von stabilen wäßrigen Polyurethan-Dispersionen aus Oligourethan­ bisbiureten, umfassend die SchritteThe invention relates to a method for producing stable aqueous polyurethane dispersions from oligourethane bisbiureten, covering the steps

  • A) Synthese von hydrophil (ionogen) modifiziertem Oligoure­ thanbisbiuret aus Polyolen, gegebenenfalls niedermoleku­ laren Diolen, ionogenen Kettenverlängerungsmitteln, Iso- cyanatkomponente, die vorzugsweise Diisocyanate allein oder im Gemisch mit Polyisocyanaten und/oder monofunk­ tionellen Isocyanaten enthält, und Harnstoff,A) Synthesis of hydrophilic (ionogenic) modified oligoure thanbisbiuret from polyols, optionally low molecular weight laren diols, ionogenic chain extenders, iso- cyanate component, preferably diisocyanates alone or in a mixture with polyisocyanates and / or monofunk ionic isocyanates, and urea,
  • B) Dispergierung des in fester Form vorliegenden Oligoure­ thanbisbiurets in Wasser undB) Dispersing the oligoure present in solid form thanbisbiurets in water and
  • C) Kettenverlängerungs- und/oder Vernetzungsreaktionen zu wäßrigen Polyurethan-Dispersionen.C) chain extension and / or crosslinking reactions aqueous polyurethane dispersions.

Die Erfindung betrifft weiterhin die Verwendung der erhalte­ nen wäßrigen Polyurethan-Dispersionen zur Herstellung von vernetzten Flächengebilden auf einem Substrat.The invention further relates to the use of the receive NEN aqueous polyurethane dispersions for the production of cross-linked fabrics on a substrate.

Wäßrige Polyurethan-Dispersionen auf Basis von Oligourethan­ bisbiureten sind wegen ihres breiten Applikationsspektrums von großem Interesse.Aqueous polyurethane dispersions based on oligourethane bisbiuretes are because of their wide range of applications of great interest.

Es ist bekannte ein festes, hydrophil (meist ionogen) modi­ fiziertes NCO-gruppenfreies Oligourethanbisbiuret herzustel­ len, in Wasser zu dispergieren und über eine Polykondensati­ onsreaktion kettenzuverlängern. Solche Feststoffspontandis­ pergier-Verfahren sind beschrieben in den DE-C 25 43 091, DE-A 27 21 985 und NL-A 7 614 550.It is known to have a solid, hydrophilic (mostly ionic) mode to produce a protected NCO group-free oligourethane bisbiuret len, disperse in water and over a polycondensate chain reaction to extend. Such spontaneous solids pergier processes are described in DE-C 25 43 091, DE-A 27 21 985 and NL-A 7 614 550.

Nach DE-A 28 48 431 wird ein OH-terminiertes ionogen modifi­ ziertes Oligourethan im festen Zustand in Wasser gelöst und eventuell mit Diisocyanaten oder Formaldehyd vernetzt. According to DE-A 28 48 431, an OH-terminated ionogenic modifi decorated oligourethane in solid state dissolved in water and possibly crosslinked with diisocyanates or formaldehyde.  

Die Herstellung einer wäßrigen Dispersion oder Lösung von Oligourethanen nach dem Butanonoxim-Verfahren beschreibt die DE-A 28 27 156. Nach Erstarren kann das Umsetzungsprodukt aus ionogen modifiziertem NCO-Präpolymer und Butanonoxim in Wasser dispergiert werden.The preparation of an aqueous dispersion or solution of Oligourethanes according to the butanone oxime process describes the DE-A 28 27 156. After solidification, the reaction product from ionogenically modified NCO prepolymer and butanone oxime in Water can be dispersed.

Laut DE-A 30 27 198 wird ein erstarrtes ionogen modifizier­ tes NCO-Präpolymer in Wasser dispergiert. Die Kettenverlän­ gerung erfolgt mit Wasser und/oder Diamin. Dieses Verfahren ist eine Kombination vom Präpolymer-Ionomer-Misch-Verfahren mit dem Feststoffspontandispergier-Verfahren.According to DE-A 30 27 198, a solidified ionogenic is modified tes NCO prepolymer dispersed in water. The chain extensions It is made with water and / or diamine. This method is a combination of the prepolymer-ionomer mixing process with the solid spontaneous dispersion method.

Unbefriedigend ist, daß die Oligourethane nach diesen Ver­ fahren diskontinuierlich hergestellt werden. In der DE-A 28 48 431 wird zwar auch auf den möglichen Einsatz von kontinuierlich arbeitenden Reaktionsschnecken oder -rohren verwiesen, es werden dabei aber keine Dispersionen, sondern Lösungen erhalten, die aufgrund des Fehlens der Polyolkompo­ nente in der Polyurethansyntheserezeptur nicht zu Filmen mit guten mechanischen Eigenschaften auftrocknen. Außerdem ist aus den Beispielen ersichtlich, daß stets diskontinuierlich in einem niedrig beheizten Rührbehälter gearbeitet wurde.It is unsatisfactory that the Oligourethane after these ver drive be produced discontinuously. In the DE-A 28 48 431 is also on the possible use of continuously operating reaction screws or tubes referenced, but there are no dispersions, but Solutions obtained due to the lack of the polyol compo not in the polyurethane synthesis recipe to film with dry up good mechanical properties. Besides, is from the examples it can be seen that this is always discontinuous was worked in a low-heated stirred tank.

Es ist nach wie vor kein Verfahren bekannt, bei dem kontinu­ ierlich ein hydrophil (ionogen) modifiziertes Oligourethan­ bisbiuret, bestehend aus Polyolen, gegebenenfalls niedermo­ lekularen Diolen, ionogenen Kettenverlängerungsmitteln, Iso­ cyanatkomponente und Harnstoff, synthetisiert werden kann, welches in fester Form in Wasser dispergierbar ist und durch nachfolgende Kettenverlängerungs- und/oder Vernetzungsreak­ tionen zu solchen wäßrigen Polyurethan-Dispersionen umsetz­ bar ist, deren aufgetrocknete Filme ein hohes mechanisches Eigenschaftsniveau aufweisen.There is still no known method in which continuous a hydrophilic (ionogenic) modified oligourethane bisbiuret, consisting of polyols, optionally low mo molecular diols, ionogenic chain extenders, iso cyanate component and urea, can be synthesized, which is dispersible in solid form in water and by subsequent chain extension and / or crosslinking craze to implement such aqueous polyurethane dispersions bar, the dried films of which are highly mechanical Show property level.

Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, wäßrige Poly­ urethan-Dispersionen herzustellen, wobei die zur Dispergie­ rung eingesetzten hydrophil modifizierten Oligourethanbis­ biurete kontinuierlich erhalten werden sollen. The invention was therefore based on the object, aqueous poly To produce urethane dispersions, which are used for dispersion used hydrophilically modified oligourethane bis biurete should be maintained continuously.  

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Herstellung dieser Oligourethanbisbiurete kontinuierlich auf einem Schneckenextruder erfolgt, wobei eine spezielle Reaktionsführung einzuhalten ist.This object is achieved in that the Production of this oligourethane bisbiurete continuously a screw extruder, with a special Reaction management is to be observed.

Gegenstand der Erfindung ist somit ein Verfahren zur Her­ stellung von stabilen wäßrigen Polyurethan-Dispersionen auf Basis von Oligourethanbisbiureten, umfassend die SchritteThe invention thus relates to a method for producing setting up stable aqueous polyurethane dispersions Base of oligourethane bisbiuretes, comprising the steps

  • A) Synthese von hydrophil (ionogen) modifiziertem Oligoure­ thanbisbiuret aus Polyolen, gegebenenfalls niedermoleku­ laren Diolen, ionogenen Kettenverlängerungsmitteln, Iso­ cyanatkomponenten, die vorzugsweise Diisocyanate allein oder im Gemisch mit Polyisocyanaten und/oder monofunk­ tionellen Isocyanate enthält, und Harnstoff,A) Synthesis of hydrophilic (ionogenic) modified oligoure thanbisbiuret from polyols, optionally low molecular weight laren diols, ionogenic chain extenders, iso cyanate components, preferably diisocyanates alone or in a mixture with polyisocyanates and / or monofunk ionic isocyanates, and urea,
  • B) Dispergierung des in fester Form vorliegenden Oligoure­ thanbisbiurets in Wasser undB) Dispersing the oligoure present in solid form thanbisbiurets in water and
  • C) Kettenverlängerungs- und/oder Vernetzungsreaktionen zu wäßrigen Polyurethan-Dispersionen, dadurch gekennzeichnet, daß Schritt A kontinuierlich in einem Schneckenextruder durchgeführt wird, wobei zunächst in einer ersten Öffnung Polyole, gegebenenfalls niedermoleku­ lare Diole, ionogene Kettenverlängerungsmittel und Isocya­ natkomponente eingespeist und in einer ersten Reaktions­ strecke zu einem NCO-Präpolymeren umgesetzt werden, danach in einer zweiten Öffnung Harnstoff zugesetzt wird, wobei sich die zweite Einspeiseöffnung von der ersten Einspei­ seöffnung in einer Entfernung L2 zwischen L1/1,7 und L1/3,0 befindet, wobei L1 die Schneckenlänge von der ersten Ein­ speiseöffnung bis zum Austrag bedeutet, und die Verweilzeit im Extruder, bezogen auf die Schneckenlänge L1, 2 bis 5 Mi­ nuten beträgt.C) chain extension and / or crosslinking reactions to aqueous polyurethane dispersions, characterized in that step A is carried out continuously in a screw extruder, with polyols, optionally low molecular weight diols, ionogenic chain extenders and isocyanate component first being fed into a first opening and in a first Reaction route to an NCO prepolymer, then urea is added in a second opening, the second feed opening being at a distance L 2 between L 1 / 1.7 and L 1 / 3.0 from the first feed opening, where L 1 is the screw length from the first feed opening to the discharge, and the residence time in the extruder, based on the screw length L 1 , is 2 to 5 minutes.

Gegenstand der Erfindung ist weiterhin die Verwendung der erhaltenen wäßrigen Polyurethan-Dispersionen zur Herstellung von vernetzten Flächengebilden auf einem Substrat.The invention further relates to the use of obtained aqueous polyurethane dispersions for production of networked fabrics on a substrate.

Zur Herstellung des hydrophil modifizierten Oligourethanbis­ biurets sind folgende Komponenten geeignet:For the production of the hydrophilically modified oligourethane bis The following components are suitable for biurets:

  • a) als Isocyanate organische Diisocyanate, z. B. aliphati­ sche Diisocyanate, wie Hexamethylendiisocyanat oder Iso­ phorondiisocyanat, oder aromatische Diisocyanate, z. B. 4,4′-Diphenylmethandiisocyanat, gegebenenfalls im Ge­ misch mit kleineren Anteilen höherfunktioneller Polyiso­ cyanate, z. B. polymerem Diphenylmethandiisocyanat, und/oder monofunktioneller Isocyanate, z. B. Phenylisocyanat;a) as isocyanates organic diisocyanates, for. B. aliphati cal diisocyanates, such as hexamethylene diisocyanate or iso phorone diisocyanate, or aromatic diisocyanates, e.g. B. 4,4'-diphenylmethane diisocyanate, optionally in Ge mix with smaller portions of more functional polyiso cyanates, e.g. B. polymeric diphenylmethane diisocyanate, and / or monofunctional isocyanates, e.g. B. phenyl isocyanate;
  • b) als Polyole beispielsweise Polyesteralkohole auf der Grundlage von Adipinsäure und Diolen, z. B. Butandiol-1,4 oder Hexandiol-1,6, mit einer Molmasse von 500 bis 5000 g/mol, wobei verschiedene Diole in einem Polyester­ molekül enthalten sein können, oder Polyetheralkohole auf der Grundlage von Tetrahydrofuran, Ethylenoxid oder Propylenoxid mit einer Molmasse von 500 bis 5000 g/mol;b) as polyols, for example polyester alcohols on the Basis of adipic acid and diols, e.g. B. 1,4-butanediol or 1,6-hexanediol, with a molecular weight of 500 to 5000 g / mol, different diols in one polyester Molecule can be included, or polyether alcohols based on tetrahydrofuran, ethylene oxide or Propylene oxide with a molecular weight of 500 to 5000 g / mol;
  • c) als niedermolekulare Diole beispielsweise Ethandiol-1,2 oder Butandiol-1,4;c) as low molecular weight diols, for example ethanediol-1,2 or 1,4-butanediol;
  • d) als ionogene Kettenverlängerungsmittel beispielsweise 2, 2-Dimethylolpropionsäure oder Methyldiethanolamin;d) as an ionogenic chain extender, for example 2,2-dimethylolpropionic acid or methyldiethanolamine;
  • e) Harnstoff.e) urea.

Bisher galt die kontinuierliche Synthese der notwendigen io­ nogen modifizierten Oligourethanbisbiurete auf einem Schnec­ kenextruder aufgrund technologischer Gründe für nicht durch­ führbar.So far, the continuous synthesis of the necessary io not modified oligourethane bisbiurete on a Schnec ken extruder due to technological reasons for not feasible.

Für das erfindungsgemäße Verfahren wird üblicherweise ein Zweischneckenreaktionsextruder mit einem L/D-Verhältnis, wo­ bei L die Schneckenlänge und D den Schneckendurchmesser be­ deuten, von 30 bis 50, vorzugsweise 35, verwendet, um eine mittlere Verweilzeit zwischen 2 und 5 Minuten zu garantie­ ren. Die erforderliche Verweilzeit von 2 bis 5 Minuten, be­ zogen auf die Schneckenlänge L1 von der ersten Einspeiseöff­ nung bis zum Austrag, wird bei vorgewähltem L/D-Verhältnis durch geeignete Wahl der Drehzahl der Schnecken von 200 bis 350, vorzugsweise 270 bis 310 U/min variiert. Die Massetem­ peratur wird über getrennt ansteuerbare Heiz-/Kühlzonen je nach eingesetzten Rohstoffen zwischen 80 und 250°C, vorzugs­ weise 170 bis 230°C, gehalten, so daß die vollständige Poly­ additionsreaktion abläuft und eine praktikable Abnahme des Oligomeren an der Extruderdüse gewährleistet ist.For the process according to the invention, a twin-screw reaction extruder with an L / D ratio, where L is the screw length and D is the screw diameter, of 30 to 50, preferably 35, is usually used in order to guarantee an average residence time of between 2 and 5 minutes The required dwell time of 2 to 5 minutes, based on the screw length L 1 from the first feed opening to the discharge, is, with a preselected L / D ratio, by suitable selection of the speed of the screws from 200 to 350, preferably 270 to 310 RPM varies. The mass temperature is maintained via separately controllable heating / cooling zones, depending on the raw materials used, between 80 and 250 ° C, preferably between 170 and 230 ° C, so that the complete poly addition reaction takes place and a practical removal of the oligomer at the extruder nozzle is ensured .

Vorzugsweise wird ein Gleichlaufdoppelschneckenextruder, der an mindestens zwei verschiedenen Stellen Dosiereinrichtungen aufweist, eingesetzt. Sämtliche Rohstoffe werden in bekann­ ter Weise kontinuierlich, beispielsweise über beheizbare Do­ sierpumpen im flüssigen bzw. über Dosierwaagen mit Schüttel­ rinne im festen Zustand, dosiert. Dabei werden die Komponen­ ten a) bis d) am Anfang der Reaktionsschnecke in der ersten Öffnung eingespeist. Die Komponenten b) bis d) können ge­ meinsam als Lösung oder Mischung zudosiert werden.Preferably, a co-rotating twin screw extruder, the dosing devices at at least two different points has used. All raw materials are known ter way continuously, for example via heated Do. dosing pumps in liquid or with dosing scales with shaking channel in the solid state, dosed. The components ten a) to d) at the beginning of the reaction screw in the first Opening fed. Components b) to d) can be ge can be metered in together as a solution or mixture.

Erfindungswesentlich ist, daß der Harnstoff zur Umsetzung des bereits gebildeten NCO-Präpolymeren zum Oligourethanbis­ biuret nicht zu Beginn der Schnecke mit den anderen Kompo­ nenten, sondern erst in einer zweiten Öffnung zudosiert wird, wobei sich die zweite Einspeiseöffnung von der ersten Einspeiseöffnung in einer Entfernung L2 zwischen L1/1,7 und L1/3,0 befindet.It is essential to the invention that the urea for converting the NCO prepolymer already formed to the oligourethane bis biuret is not dosed at the beginning of the screw with the other components, but is only metered in in a second opening, the second feed opening being at a distance L from the first feed opening 2 is located between L 1 / 1.7 and L 1 / 3.0.

Die aus dem Extruder ausgetragenen, abgekühlten, festen Oli­ gourethanbisbiurete werden nach entsprechender Zerkleinerung ohne größere Scherkräfte und ohne externen Emulgator in Was­ ser dispergiert.The cooled, solid oli discharged from the extruder Gourethanbisbiurete are after appropriate crushing without major shear forces and without an external emulsifier in what dispersed.

Dem Dispergiermedium werden üblicherweise Säuren bzw. Basen zur Aktivierung der potentiellen ionogenen Gruppen im Oli­ gourethanbisbiuret durch Salzbildung und Kettenverlänge­ rungs- und/oder Vernetzungsmittel zugesetzt.Acids or bases are usually used as the dispersing medium to activate the potential ionogenic groups in the oil gourethanbisbiuret through salt formation and chain extensions tion and / or crosslinking agent added.

Überraschend sind die Oligourethanbisbiurete durch die voll­ ständig verlaufende Polyadditionsreaktion im Reaktionsextru­ der in Wasser mit entsprechenden Zusätzen spontan disper­ gierbar. Die Dispersionen sind homogen, stabil und filmbil­ dend.The oligourethane bisbiurets are surprisingly full ongoing polyaddition reaction in the reaction extrusion that spontaneously disper in water with appropriate additives greedable. The dispersions are homogeneous, stable and film-sized dend.

Die erhaltenen wäßrigen Polyurethan-Dispersionen werden zur Herstellung von vernetzten Flächengebilden auf einem Sub­ strat, wie z. B. von polyurethanbeschichteten Textilien für technische Anwendungen, Abdeckplanen, Bekleidung und Täsch­ nerwaren, verwendet. Sie können dabei im Gemisch mit anderen Lösungen und/oder Dispersionen und/oder weiteren Zusätzen reaktiver und/oder weiteren Zusätzen nichtreaktiver Verbin­ dungen verarbeitet werden.The aqueous polyurethane dispersions obtained become Production of networked fabrics on a sub strat, such as B. of polyurethane-coated textiles for technical applications, tarpaulins, clothing and bags nerware used. You can mix with others Solutions and / or dispersions and / or other additives  reactive and / or further additions of non-reactive verb applications are processed.

Die Erfindung wird an den nachfolgenden Beispielen er­ läutert:The invention is illustrated by the following examples purifies:

BeispieleExamples

Die Synthese erfolgte auf einem Laborreaktionsextruder mit zwei Schnecken.The synthesis was carried out on a laboratory reaction extruder two snails.

Rohstoffe:
MDI
4,4′-Diphenylmethandiisocyanat in einer Reinheit von 99,5%
Erstarrungspunkt 37,5°C
Polyol
linearer Polyester auf Basis von Adipinsäure und Ethylen­ glykol
OH-Zahl = 40 mgKOH/g
mittlere Molmasse = 2800 g·mol-1
Säurezahl = 1 mg KOH/g
Wassergehalt = 0,07%
Viskosität bei 75°C = 850 mPa·s
Raw materials:
MDI
4,4′-diphenylmethane diisocyanate in a purity of 99.5%
Freezing point 37.5 ° C
Polyol
linear polyester based on adipic acid and ethylene glycol
OH number = 40 mgKOH / g
average molar mass = 2800 gmol- 1
Acid number = 1 mg KOH / g
Water content = 0.07%
Viscosity at 75 ° C = 850 mPas

BD-1,4 Butandiol-1,4
DMPS Dimethylolpropionsäure(2,2-Bis(hydroxymethyl)-propionsäure
HST Harnstoff (Kohlensäurediamid)
BD-1.4 butanediol-1.4
DMPS dimethylol propionic acid (2,2-bis (hydroxymethyl) propionic acid
HST urea (carbonic acid diamide)

Extruderregime:
L/D = 35
MDI (flüssig), Polyol und DMPS bzw. BD-1,4 (für den Ver­ gleichsversuch) wurden mittels Dosierpumpen im Gemisch in die erste Einspeiseöffnung am Schneckenanfang dosiert. Der Harnstoff wurde über eine Dosierwaage mit Schüttelrinne in die zweite Einspeiseöffnung bei Schneckenstelle L2 = L1/2 zugegeben. Der Durchsatz betrug 11 l·h-1.
Extruder regime:
L / D = 35
MDI (liquid), polyol and DMPS or BD-1.4 (for the comparison test) were dosed in the mixture into the first feed opening at the beginning of the screw by means of metering pumps. The urea was added via a weigh feeder with a vibrating chute to the second feed opening for worm location L 2 = L1 / 2. The throughput was 11 l · h -1 .

Das erhaltene Oligourethanbisbiuret wurde nach dem Erstarren zerkleinert und zu 15-gew.-%igen wäßrigen Dispersionen mit einem Laborrührwerk dispergiert (a-Probe). Dazu wurden im Beispiel 2 17,72 g 5-%iges Ammoniakwasser mit 549,28 g des­ tilliertem Wasser und im Beispiel 3 19,25 g 5-%iges Ammo­ niakwasser mit 547,75 g destilliertem Wasser zu jeweils 567 g basischem Wasser gemischt. Dazu wurden anschließend 100 g Oligourethanbisbiuret eingerührt, wobei unter Salzbil­ dung die Dispergierung erfolgte.The oligourethane bisbiuret obtained after solidification crushed and to 15 wt .-% aqueous dispersions with dispersed in a laboratory stirrer (a-sample). For this purpose, in Example 2 17.72 g of 5% ammonia water with 549.28 g of the  tilled water and in example 3 19.25 g 5% ammo niakwasser with 547.75 g of distilled water each 567 g of basic water mixed. This was followed by 100 g of oligourethane bisbiuret stirred in, with salt bil The dispersion took place.

In Tabelle 1 sind die Syntheseansätze für die Beispiele 1 bis 3 angeführt.Table 1 shows the synthesis approaches for Examples 1 to 3 listed.

Beispiel 1 (Vergleichsbeispiel)Example 1 (comparative example)

Das Oligourethanbisbiuret war aufgrund der nicht erfolgten hydrophil-ionogenen Modifizierung nicht in Wasser disper­ gierbar.The Oligourethanbisbiuret was due to the failure hydrophilic-ionic modification not disper in water greedable.

Beispiel 2Example 2

Das Oligourethanbisbiuret bildete im basischen Wasser spon­ tan Dispersionen (a-Probe). In diese Oligomerdispersion wur­ den zur Kettenverlängerung unter Rühren 1,5 mol Formaldehyd (als 37-%ige wäßrige Lösung) pro mol Biuretendgruppe langsam zugegeben (b-Probe). Für die 667 g der 15-%igen Dispersion wurden 8,24 ml der 37-%igen Formalinlösung (ρ = 1,09 g/cm3) benötigt. Ein Teil dieser mit Formaldehyd versetzten wäßri­ gen Polyurethan-Dispersion wurde bei 70°C 12 Stunden gerührt (c-Probe). Von den so erhaltenen feinteiligen stabilen wäß­ rigen Polyurethan-Dispersionen (b und c) sowie von der a-Probe wurden ca. 500 µm dicke Filme gezogen und bei Raum­ temperatur aufgetrocknet.The oligourethane bisbiuret spontaneously formed dispersions (a sample) in the basic water. In this oligomer dispersion, 1.5 mol of formaldehyde (as a 37% strength aqueous solution) per mol of biuret end group was slowly added to the chain extension with stirring (b sample). 8.24 ml of the 37% formalin solution (ρ = 1.09 g / cm 3 ) were required for the 667 g of the 15% dispersion. Part of this aqueous polyurethane dispersion mixed with formaldehyde was stirred at 70 ° C. for 12 hours (c-sample). From the finely divided stable aqueous polyurethane dispersions (b and c) obtained in this way and from the a sample, approximately 500 μm thick films were drawn and dried at room temperature.

Von den Filmen wurden bestimmt:
1. Die Zugfestigkeit δH bei Höchstkraft bzw. δR beim Reißen und die entsprechenden Dehnungswerte εH bzw. εR an Film­ streifen der Abmessung 10 mm·100 mm nach DIN 53 455.
2. Die Wasseraufnahme an Filmscheiben mit einem Durchmesser von 50 mm nach DIN 53 495.
The films determined:
1. The tensile strength δ H at maximum force or δ R when tearing and the corresponding elongation values ε H or ε R on film strips of dimensions 10 mm × 100 mm according to DIN 53 455.
2. The water absorption on film discs with a diameter of 50 mm according to DIN 53 495.

Beispiel 3Example 3

Es wurde analog wie in Beispiel 2 verfahren, wobei hier für die 667 g der 15%igen Dispersion 8,65 ml der 37%igen For­ malinlösung (ρ = 1,09 g/cm3) benötigt wurden. Die Zusammen­ setzung ist aus Tabelle 1 ersichtlich. The procedure was analogous to that of Example 2, with 8.65 ml of the 37% formalin solution (ρ = 1.09 g / cm 3 ) being required for the 667 g of the 15% dispersion. The composition is shown in Table 1.

Die Ergebnisse der Prüfung sind in Tabelle 2 zusammenge­ stellt. Die durch Elektronenmikroskopie bestimmten mittleren Teilchendurchmesser der Dispersionen liegen zwischen 0,1 und 0,5 µm.The results of the test are summarized in Table 2 poses. The mean ones determined by electron microscopy Particle diameters of the dispersions are between 0.1 and 0.5 µm.

Tabelle 2: Prüfergebnisse Table 2: Test results

Claims (6)

1. Verfahren zur Herstellung von stabilen wäßrigen Poly­ urethan-Dispersionen aus Oligourethanbisbiureten, um­ fassend die Schritte
  • A) Synthese von hydrophil (ionogen) modifiziertem Oligourethanbisbiuret aus Polyolen, gegebenenfalls niedermolekularen Diolen, ionogenen Kettenverlänge­ rungsmitteln, Isocyanatkomponente, die vorzugsweise Diisocyanate allein oder im Gemisch mit Polyisocya­ naten und/oder monofunktionellen Isocyanaten ent­ hält, und Harnstoff,
  • B) Dispergierung des in fester Form vorliegenden Oli­ gourethanbisbiurets in Wasser und
  • C) Kettenverlängerungs- und/oder Vernetzungsreaktionen zu wäßrigen Polyurethan-Dispersionen,
1. Process for the preparation of stable aqueous poly urethane dispersions from oligourethane bisbiuretes to comprehensively the steps
  • A) synthesis of hydrophilically (ionically) modified oligourethane bisbiuret from polyols, optionally low molecular weight diols, ionogenic chain extenders, isocyanate component, which preferably contains diisocyanates alone or in a mixture with polyisocyanates and / or monofunctional isocyanates, and urea,
  • B) dispersing the solid oligourethane bisbiuret in water and
  • C) chain extension and / or crosslinking reactions to give aqueous polyurethane dispersions,
dadurch gekennzeichnet, daß Schritt A kontinuierlich in einem Schneckenextruder durchgeführt wird, wobei zu­ nächst in einer ersten Öffnung Polyole, gegebenenfalls niedermolekulare Diole, ionogene Kettenverlängerungsmit­ tel und Isocyanatkomponente eingespeist und in einer er­ sten Reaktionsstrecke zu einem NCO-Präpolymeren umge­ setzt werden, danach in einer zweiten Öffnung Harnstoff zugesetzt wird, wobei sich die zweite Einspeiseöffnung von der ersten Einspeiseöffnung in einer Entfernung L2 zwischen L1/1,7 und L1/3,0 befindet, wobei L1 die Schneckenlänge von der ersten Einspeiseöffnung bis zum Austrag bedeutet, und die Verweilzeit im Extruder, bezo­ gen auf die Schneckenlänge L1, 2 bis 5 Minuten beträgt. characterized in that step A is carried out continuously in a screw extruder, polyols, optionally low molecular weight diols, ionogenic chain extender and isocyanate component being fed first in a first opening and converted in a first reaction zone to an NCO prepolymer, then in one second opening urea is added, the second feed opening being at a distance L 2 between L 1 / 1.7 and L 1 / 3.0 from the first feed opening, L 1 being the screw length from the first feed opening to the discharge, and the residence time in the extruder, bezo gene on the screw length L 1, 2 to 5 minutes. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verweilzeit von 2 bis 5 Minuten durch Variation der Drehzahl der Schnecken von 200 bis 350, vorzugsweise 270 bis 310 U/min, erzielt wird. 2. The method according to claim 1, characterized in that the residence time of 2 to 5 minutes by varying the Speed of the screws from 200 to 350, preferably 270 up to 310 rpm.   3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verweilzeit von 2 bis 5 Minuten durch Variation der Extrudergeometrie L/D, wobei L die Schneckenlänge und D den Schneckendurchmesser bedeuten, von 30 bis 50, vor­ zugsweise 35, erzielt wird.3. The method according to claim 1, characterized in that the residence time of 2 to 5 minutes by varying the Extruder geometry L / D, where L is the screw length and D mean the screw diameter, from 30 to 50, before preferably 35, is achieved. 4. Verwendung der nach dem Anspruch 1 erhaltenen wäßrigen Polyurethan-Dispersionen zur Herstellung von vernetzten Flächengebilden auf einem Substrat.4. Use of the aqueous obtained according to claim 1 Polyurethane dispersions for the production of cross-linked Sheets on a substrate. 5. Verwendung der wäßrigen Polyurethan-Dispersionen gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß diese allein oder im Gemisch mit anderen Lösungen und/oder Dispersionen und/oder weiteren Zusätzen reaktiver und/ oder weiteren Zusätzen nichtreaktiver Verbindungen ein­ gesetzt werden.5. Use of the aqueous polyurethane dispersions according to Claim 4, characterized in that this alone or in a mixture with other solutions and / or Dispersions and / or other additives of reactive and / or other additives of non-reactive compounds be set.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2000071609A1 (en) * 1999-05-20 2000-11-30 The Dow Chemical Company A continuous process of extruding and mechanically dispersing a polymeric resin in an aqueous or non-aqueous medium
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WO2022183604A1 (en) * 2021-03-03 2022-09-09 四川大学 Method for completely continuously preparing waterborne polyurethane by means of prepolymerization-emulsification

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