FR3072961B1 - NON-TOXIC BIOSOURCE SOLVENT FOR REALIZING POLYURETHANE COATINGS - Google Patents
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Abstract
La présente invention concerne une composition réticulable de revêtement polyuréthane comprenant une fraction polyol, une fraction polyisocyanate, de l'isosorbide et un solvant comprenant du diméthylisosorbide, ainsi qu'un procédé de fabrication d'un revêtement polyuréthane sur un substrat à partir de cette composition et le revêtement ainsi obtenu. L'invention concerne également l'utilisation du diméthylisosorbide comme promoteur de compatibilisation d'un mélange comprenant de l'isosorbide et un polyisocyanate aliphatique.The present invention relates to a crosslinkable polyurethane coating composition comprising a polyol moiety, a polyisocyanate moiety, isosorbide and a solvent comprising dimethylisosorbide, and a process for producing a polyurethane coating on a substrate from this composition. and the coating thus obtained. The invention also relates to the use of dimethylisosorbide as compatibilization promoter of a mixture comprising isosorbide and an aliphatic polyisocyanate.
Description
Domaine de l'inventionField of the invention
La présente invention concerne le domaine des polyuréthanes et plus particulièrement des revêtements à base de polyuréthane.The present invention relates to the field of polyurethanes and more particularly to polyurethane coatings.
La présente invention concerne en particulier une composition polyuréthane comprenant de l'isosorbide comme diol allongeur de chaîne et le revêtement polyuréthane obtenu à partir de cette composition. L'invention concerne également l'utilisation de diméthylisosorbide (DMI) en tant que solvant et agent compatibilisant dans une composition liquide réticulable de revêtement polyuréthane qui comprend une fraction polyol, une fraction polyisocyanate et de l'isosorbide en tant que monomères.The present invention relates in particular to a polyurethane composition comprising isosorbide as the chain extender diol and the polyurethane coating obtained from this composition. The invention also relates to the use of dimethylisosorbide (DMI) as a solvent and compatibilizer in a crosslinkable liquid polyurethane coating composition which comprises a polyol moiety, a polyisocyanate moiety and isosorbide as monomers.
Arrière-plan technologiqueTechnological background
Sur le marché des revêtements, on observe une demande croissante envers les produits issus de ressources renouvelables. Cependant pour pouvoir appliquer le revêtement dans de bonnes conditions, il est nécessaire d'utiliser un solvant approprié.In the coatings market, there is a growing demand for renewable products. However, in order to apply the coating in good conditions, it is necessary to use a suitable solvent.
En effet, dans une composition de revêtement, le solvant doit en général répondre à plusieurs critères : il doit diminuer la viscosité de la composition, jouer le rôle de comptabilisant entre les composants de la formulation, permettre un dépôt uniforme et homogène de la composition sur le substrat et ne s'évaporer qu'en fin de réaction.Indeed, in a coating composition, the solvent must generally meet several criteria: it must reduce the viscosity of the composition, play the role of accounting between the components of the formulation, allow a uniform and homogeneous deposition of the composition on the substrate and evaporate only at the end of the reaction.
Un des défis techniques actuels est de parvenir à mettre en œuvre des revêtements de faible épaisseur, nécessitant obligatoirement un solvant, en réduisant au maximum les composés organiques volatils (COV) irritants ou toxiques afin de garantir la sécurité des manipulateurs et des utilisateurs finaux. Les solutions actuelles de diluant non réactif emploient en grande majorité des COV dont l'impact sur la santé n'est pas neutre. Les solutions de diluant réactif, supposément moins problématiques montrent également leurs limites puisque ces produits présentent un impact plus important sur la santé des personnes qui les manipulent et qu'il a été démontré que des traces de diluant n'ayant pas réagi sont toujours présentes dans le produit fini.One of the current technical challenges is to achieve the implementation of thin coatings, necessarily requiring a solvent, minimizing the irritating or toxic volatile organic compounds (VOCs) to ensure the safety of the manipulators and end users. Current solutions of non-reactive diluent use a large majority of VOCs whose impact on health is not neutral. Reactive diluent solutions, supposedly less problematic, also show their limits since these products have a greater impact on the health of the people who handle them and it has been shown that traces of unreacted diluent are still present in the finished product.
La sûreté toxicologique des revêtements synthétisés par voie solvant est une préoccupation majeure car en effet la plupart des solvants organiques sont toxiques par contact ou inhalation. Il est donc essentiel de protéger d'une part les manipulateurs qui utilisent de grandes quantités de tels solvants lors de la fabrication des revêtements et d'autre part les utilisateurs finaux qui peuvent être exposés à la présence de solvant résiduel dans le revêtement.The toxicological safety of solvent-synthesized coatings is a major concern because most organic solvents are toxic by contact or inhalation. It is therefore essential to protect, on the one hand, the handlers who use large quantities of such solvents during the manufacture of the coatings and, on the other hand, the end users who may be exposed to the presence of residual solvent in the coating.
La grande polyvalence des polyuréthanes en font des matières de choix pour les revêtements. Avec une gamme de dureté très large, une très bonne tenue aux chocs et à la fissuration et une très bonne résistance chimique, ils conviennent au revêtement de tous types de surfaces.The great versatility of polyurethanes make them the material of choice for coatings. With a very wide range of hardness, very good resistance to shocks and cracking and very good chemical resistance, they are suitable for coating all types of surfaces.
Un revêtement polyuréthane réticulé est classiquement obtenu par réaction d'un polyol à chaîne longue, d'un diol à chaîne courte et d'un polyisocyanate. Divers composés sont décrits dans la littérature pour chacun de ces réactifs. En général, au moins un des deux mélanges, soit le mélange de polyols, soit le mélange de polyisocyanates, présente une fonctionnalité strictement supérieure à deux afin d'obtenir un réseau. Le taux de composés de fonctionnalité supérieure à 2 permet d'adapter la densité de réticulation et est ainsi une des solutions pour adapter les propriétés du réseau.A crosslinked polyurethane coating is conventionally obtained by reacting a long chain polyol, a short chain diol and a polyisocyanate. Various compounds are described in the literature for each of these reagents. In general, at least one of the two mixtures, either the polyol mixture or the polyisocyanate mixture, has a functionality greater than two in order to obtain a network. The level of compounds of functionality greater than 2 makes it possible to adapt the crosslinking density and is thus one of the solutions for adapting the properties of the network.
Le polyisocyanate est généralement un polyisocyanate aliphatique ou un mélange de polyisocyanates ayant une fonctionnalité -NCO strictement supérieure à 2 quand ils sont employés avec des polyols de fonctionnalité moyenne égale à deux. En effet, par rapport aux polyisocyanates aromatiques, les polyisocyanates aliphatiques permettent d'obtenir des revêtements qui résistent avantageusement au jaunissement lorsqu'ils sont exposés à la lumière. La fonctionnalité -NCO strictement supérieure à 2 permet d'obtenir un polyuréthane réticulé.The polyisocyanate is generally an aliphatic polyisocyanate or a mixture of polyisocyanates having -NCO functionality strictly greater than 2 when used with polyols of average functionality equal to two. In fact, with respect to the aromatic polyisocyanates, the aliphatic polyisocyanates make it possible to obtain coatings which are advantageously resistant to yellowing when exposed to light. The -NCO functionality strictly greater than 2 provides a crosslinked polyurethane.
Le polyol à chaîne longue est généralement un diol de type polyéther polyol ou un polyester polyol qui peut notamment avoir un poids moléculaire de 400 à 4 000 g/mol.The long chain polyol is generally a polyether polyol type diol or a polyester polyol which may in particular have a molecular weight of 400 to 4000 g / mol.
Le diol à chaîne courte, également appelé diol allongeur de chaîne, est généralement le 1, 4-butanediol.The short chain diol, also called chain extender diol, is generally 1,4-butanediol.
Le polyol à chaîne longue confère de la souplesse au revêtement polyuréthane. Le diol à chaîne courte contribue, avec le polyisocyanate, à la dureté du revêtement.The long chain polyol imparts flexibility to the polyurethane coating. The short chain diol contributes to the hardness of the coating with the polyisocyanate.
Un revêtement polyuréthane présente traditionnellement une seule température de transition vitreuse (Tg) . En effet, un revêtement obtenu avec un matériau présentant une ségrégation de phase macroscopique présenterait une coloration blanche liée à l'hétérogénéité du matériau, ces phases différentes se traduisant par des phénomènes optiques qui rendent le matériau opaque. La Tg d'un revêtement polyuréthane est supérieure ou égale à 30°C afin de ne pas lui conférer de pégosité dans les conditions d'usage usuelles.A polyurethane coating traditionally has a single glass transition temperature (Tg). Indeed, a coating obtained with a material having a macroscopic phase segregation would have a white color related to the heterogeneity of the material, these different phases resulting in optical phenomena that make the material opaque. The Tg of a polyurethane coating is greater than or equal to 30 ° C so as not to give it tack in the usual conditions of use.
Il existe un besoin pour de nouveaux revêtements polyuréthanes réticulés qui présentent de bonnes propriétés mécaniques, une bonne adhérence au substrat et une grande stabilité dans le temps.There is a need for novel crosslinked polyurethane coatings which exhibit good mechanical properties, good adhesion to the substrate and high stability over time.
La Demanderesse a découvert que le remplacement du 1,4-butanediol (BDO) comme allongeur de chaîne par de l'isosorbide permettait d'améliorer les propriétés du revêtement polyuréthane obtenu, en particulier l'adhérence au substrat, la résistance à l'impact et la résistance au pliage. De plus, l'utilisation de l'isosorbide permet d'augmenter la Tg et la rigidité du revêtement et d'améliorer la stabilité aux UV par rapport au même revêtement obtenu avec le BDO.The Applicant has discovered that the replacement of 1,4-butanediol (BDO) as a chain extender with isosorbide makes it possible to improve the properties of the polyurethane coating obtained, in particular the adhesion to the substrate, the impact resistance. and the folding resistance. In addition, the use of isosorbide makes it possible to increase the Tg and the rigidity of the coating and to improve the UV stability with respect to the same coating obtained with BDO.
Toutefois, pour pouvoir appliquer un revêtement dans de bonnes conditions, il est nécessaire d'utiliser un solvant approprié.However, in order to apply a coating in good conditions, it is necessary to use a suitable solvent.
Dans une formulation de revêtement, la fonction principale du solvant est de diminuer la viscosité de la formulation afin de faciliter son application sur un substrat. A ce titre, la quantité de solvant peut être ajustée afin de contrôler la viscosité des solutions à appliquer.In a coating formulation, the main function of the solvent is to reduce the viscosity of the formulation to facilitate its application to a substrate. As such, the amount of solvent can be adjusted to control the viscosity of the solutions to be applied.
Le solvant peut également jouer le rôle de promoteur de compatibilisation entre les composants de la formulation dans le cas où ceux-ci ne sont pas miscibles entre eux et ainsi de permettre leur réaction. D'autre part, le solvant ne doit s'évaporer qu'en fin de réaction de réticulation. En effet, plus la réaction chimique avance, plus la séparation de phase entre composants immiscibles devient limitée. Pour des réactions qui ont lieu à des températures supérieures au point d'ébullition du solvant, ce dernier doit s'évaporer lentement afin de limiter autant que possible la séparation de phase des réactifs lorsque ceux-ci sont immiscibles au début de la réaction de réticulation. Par exemple, la réaction mettant en jeu l'isosorbide et le diisocyanate d'isophorone (ou ses dérivés) atteint un taux d'avancement élevé à des températures de réaction supérieures à 110°C. L'utilisation d'un solvant ayant un point d'ébullition supérieur à cette température est donc essentielle.The solvent may also act as compatibilization promoter between the components of the formulation in the case where they are not miscible with each other and thus allow their reaction. On the other hand, the solvent must evaporate only at the end of the crosslinking reaction. Indeed, the more the chemical reaction proceeds, the more the phase separation between immiscible components becomes limited. For reactions that occur at temperatures above the boiling point of the solvent, the solvent must slowly evaporate to minimize phase separation of the reagents when they are immiscible at the beginning of the crosslinking reaction. . For example, the reaction involving isosorbide and isophorone diisocyanate (or its derivatives) achieves a high rate of progress at reaction temperatures above 110 ° C. The use of a solvent having a boiling point above this temperature is therefore essential.
Le diméthyl éther d'isosorbide (également nommé diméthyl isosorbide) est un solvant organique non toxique bio-sourcé reconnu.Isosorbide dimethyl ether (also called dimethyl isosorbide) is a recognized bio-sourced non-toxic organic solvent.
De manière surprenante, le diméthyl éther d'isosorbide est apparu comme étant un excellent promoteur de compatibilisation de l'isosorbide et des polyisocyanates, permettant ainsi d'assurer une bonne homogénéité du matériau dans le cadre de la préparation de revêtements polyuréthanes.Surprisingly, isosorbide dimethyl ether has appeared to be an excellent compatibilizing promoter for isosorbide and polyisocyanates, thus making it possible to ensure good homogeneity of the material in the context of the preparation of polyurethane coatings.
Son utilisation pour la synthèse et l'application de revêtements polyuréthane par voie solvant permet donc de répondre au problème de toxicité inhérent aux solvants organiques utilisés dans ce type de composition. Résumé de l'inventionIts use for the synthesis and application of solvent-based polyurethane coatings thus makes it possible to respond to the problem of toxicity inherent to the organic solvents used in this type of composition. Summary of the invention
Selon un premier objet, l'invention concerne une composition réticulable de revêtement polyuréthane comprenant : une fraction polyol comprenant un polyol choisi parmi un polyester polyol, un polyéther polyol, un polycarbonate polyol ou un de leurs mélanges ; une fraction polyisocyanate comprenant un polyisocyanate aliphatique ; de l'isosorbide et un solvant comprenant du diméthylisosorbide, la fraction polyol comprenant au moins un polyol ayant une fonctionnalité moyenne -OH strictement supérieure à 2 et/ou la fraction polyisocyanate comprenant au moins un polyisocyanate ayant une fonctionnalité moyenne -NCO strictement supérieure à 2.According to a first object, the invention relates to a crosslinkable polyurethane coating composition comprising: a polyol fraction comprising a polyol chosen from a polyester polyol, a polyether polyol, a polycarbonate polyol or a mixture thereof; a polyisocyanate moiety comprising an aliphatic polyisocyanate; isosorbide and a solvent comprising dimethylisosorbide, the polyol fraction comprising at least one polyol having a mean functionality -OH strictly greater than 2 and / or the polyisocyanate fraction comprising at least one polyisocyanate having a mean functionality -NCO strictly greater than 2 .
Selon un deuxième objet, l'invention concerne l'utilisation du diméthylisosorbide comme promoteur de compatibilisation d'un mélange comprenant de l'isosorbide et un polyisocyanate aliphatique.According to a second subject, the invention relates to the use of dimethylisosorbide as compatibilization promoter of a mixture comprising isosorbide and an aliphatic polyisocyanate.
Selon un troisième objet, l'invention concerne un procédé de fabrication d'un revêtement polyuréthane sur un substrat comprenant les étapes suivantes : (1) Le mélange d'isosorbide, d'une fraction polyol comprenant un polyol choisi parmi un polyester polyol, un polyéther polyol un polycarbonate polyol ou un de leurs mélanges et d'une fraction polyisocyanate comprenant un polyisocyanate aliphatiqueen présence d'un solvant, la fraction polyol comprenant au moins un polyol ayant une fonctionnalité -OH strictement supérieure à 2 et/ou la fraction polyisocyanate comprenant au moins un polyisocyanate ayant une fonctionnalité -NCO strictement supérieure à 2; puis (2) le dépôt sur le substrat d'une couche du mélange obtenu à l'étape (1), puis (3) La réticulation de la couche appliquée à l'étape (2) ; caractérisé en ce que le solvant comprend du diméthylisosorbide.According to a third subject, the invention relates to a process for manufacturing a polyurethane coating on a substrate comprising the following steps: (1) the isosorbide mixture, of a polyol fraction comprising a polyol chosen from a polyester polyol, a polyether polyol a polycarbonate polyol or a mixture thereof and a polyisocyanate fraction comprising an aliphatic polyisocyanate in the presence of a solvent, the polyol fraction comprising at least one polyol having a functionality -OH strictly greater than 2 and / or the polyisocyanate fraction comprising at least one polyisocyanate having a -NCO functionality strictly greater than 2; then (2) depositing on the substrate a layer of the mixture obtained in step (1), and (3) crosslinking the layer applied in step (2); characterized in that the solvent comprises dimethylisosorbide.
Description détailléedetailed description
Composition de revêtement polyuréthanePolyurethane coating composition
La présente invention concerne une composition réticulable de revêtement polyuréthane.The present invention relates to a crosslinkable polyurethane coating composition.
Par « composition réticulable de revêtement polyuréthane » on entend, au sens de la présente invention, une composition apte à fournir un revêtement polyuréthane après réticulation de la composition.For the purposes of the present invention, the term "crosslinkable composition for a polyurethane coating" is intended to mean a composition capable of providing a polyurethane coating after crosslinking the composition.
Par « revêtement polyuréthane » on entend, au sens de la présente invention, un polyuréthane réticulé déposé sur un substrat solide sous la forme d'une couche mince, par exemple une couche d'une épaisseur de 20pm à 500pm, en particulier 20pm, 50 pm, 100 pm, 150 pm, 200 pm, 250 pm, 300 pm, 350 pm, 400 pm ou 450 pm. Il peut s'agir par exemple de revêtements protecteurs, décoratifs, ou de traitement de surface. Les films protecteurs, les vernis et les peintures font partie des revêtements au sens de la présente invention.For the purposes of the present invention, the term "polyurethane coating" is intended to mean a crosslinked polyurethane deposited on a solid substrate in the form of a thin layer, for example a layer having a thickness of 20 μm to 500 μm, in particular 20 μm, 50 μm. pm, 100 μm, 150 μm, 200 μm, 250 μm, 300 μm, 350 μm, 400 μm or 450 μm. It may be for example protective coatings, decorative, or surface treatment. Protective films, varnishes and paints are coatings within the meaning of the present invention.
Par « réticulation » on entend, au sens de la présente invention, la formation d'un ou de plusieurs réseaux tridimensionnels par création de liaisons chimiques entre les chaînes polymères. Un polymère peut être réticulé lorsqu'il comprend une unité monomère présentant plus de 2 fonctions réactives en polymérisation. Ainsi, le polyuréthane réticulé de l'invention est obtenu en introduisant dans la composition de revêtement polyuréthane un polyol ayant une fonctionnalité -OH strictement supérieure à 2 et/ou un polyisocyanate ayant une fonctionnalité -NCO strictement supérieure à 2. La réticulation peut notamment être réalisée sous action de la chaleur ou par irradiation par un faisceau d'UV, éventuellement en présence d'un catalyseur.For the purposes of the present invention, "crosslinking" is understood to mean the formation of one or more three-dimensional networks by creating chemical bonds between the polymer chains. A polymer may be crosslinked when it comprises a monomer unit having more than 2 reactive functions in polymerization. Thus, the crosslinked polyurethane of the invention is obtained by introducing into the polyurethane coating composition a polyol having a functionality -OH strictly greater than 2 and / or a polyisocyanate having a -NCO functionality strictly greater than 2. The crosslinking may especially be performed under the action of heat or irradiation with a UV beam, optionally in the presence of a catalyst.
La composition selon l'invention est liquide à une température de 25°C, et peut donc ainsi être appliquée sur un substrat par les moyens conventionnels tels que la pulvérisation, au pinceau, ou bien encore au rouleau.The composition according to the invention is liquid at a temperature of 25 ° C, and can thus be applied to a substrate by conventional means such as spraying, with a brush, or even with a roller.
La composition réticulable de revêtement polyuréthane selon l'invention se distingue d'une composition de polyuréthane thermoplastique (TPU) et d'une composition d'adhésif à base de polyuréthane.The crosslinkable polyurethane coating composition according to the invention is distinguished from a thermoplastic polyurethane (TPU) composition and a polyurethane adhesive composition.
Ainsi, le revêtement polyuréthane obtenu par réticulation de la composition selon l'invention présente une seule température de transition vitreuse (Tg), ladite Tg étant supérieure ou égale à 20°C, de préférence supérieure ou égale à 25°C, plus préférentiellement supérieure ou égale à 30°C. La Tg du revêtement polyuréthane obtenu par réticulation de la composition selon l'invention peut notamment être mesurée par analyse mécanique dynamique ou par calorimétrie différentielle à balayage.Thus, the polyurethane coating obtained by crosslinking the composition according to the invention has a single glass transition temperature (Tg), said Tg being greater than or equal to 20 ° C, preferably greater than or equal to 25 ° C, more preferably greater than or equal to 30 ° C. The Tg of the polyurethane coating obtained by crosslinking the composition according to the invention may in particular be measured by dynamic mechanical analysis or differential scanning calorimetry.
Isosorbideisosorbide
La composition selon l'invention comprend de l'isosorbide. L'isosorbide est utilisé en tant que diol allongeur de chaîne. L'isosorbide est un diol cycloaliphatique répondant à la formule :The composition according to the invention comprises isosorbide. Isosorbide is used as the chain extender diol. Isosorbide is a cycloaliphatic diol corresponding to the formula:
Le terme « isosorbide » tel qu'utilisé dans la présente demande englobe tous les stéréoisomères (i.e. les énantiomères ou diastéréoisomères) de l'isosorbide, c'est à dire entre autre l'isoidide et 1'isomannide.The term "isosorbide" as used in the present application encompasses all stereoisomers (i.e. enantiomers or diastereoisomers) of isosorbide, i.e. isoidide and isomannide, among others.
La composition réticulable selon l'invention comprend un polyisocyanate et de l'isosorbide en tant que monomères et un solvant.The crosslinkable composition according to the invention comprises a polyisocyanate and isosorbide as monomers and a solvent.
Le polyisocyanate est typiquement choisi parmi un diisocyanate, un triisocyanate ou un de leurs mélanges.The polyisocyanate is typically selected from a diisocyanate, a triisocyanate or a mixture thereof.
On entend par « diisocyanate » et « triisocyanate » un composé qui comprend respectivement deux fonctions isocyanates et trois fonctions isocyanates.The term "diisocyanate" and "triisocyanate" means a compound which comprises respectively two isocyanate functional groups and three isocyanate functional groups.
Fraction polyolPolyol fraction
La composition selon l'invention comprend une fraction polyol.The composition according to the invention comprises a polyol fraction.
La fraction polyol comprend ou consiste en un polyol ou un mélange de polyols.The polyol moiety comprises or consists of a polyol or a mixture of polyols.
Par « polyol » on entend, au sens de la présente invention, un composé ayant une fonctionnalité -OH supérieure ou égale à 2. Le terme polyol inclut donc les diols et les triols. L'isosorbide n'est pas considéré comme un polyol au sens de la présente invention.For the purposes of the present invention, the term "polyol" means a compound having an OH functionality greater than or equal to 2. The term polyol therefore includes diols and triols. Isosorbide is not considered as a polyol within the meaning of the present invention.
Par « fonctionnalité -OH » on entend, au sens de la présente invention, le nombre total de fonctions hydroxyles réactives par molécule de composé. La fonctionnalité -OH (f0H) peut être calculée à partir de l'indice d'hydroxyle (Ioh)z et la masse molaire moyenne en nombre du polyol (Mnpolyol) selon la formule suivante : foH = ( Ioh χ Mnpoiyoi) / 56 100 L'indice d'hydroxyle peut être mesuré par acétylation suivie d'un dosage en retour avec la potasse selon la Norme ISO 14900 : 2001, Plastiques - Polyols pour la production de polyuréthanne - Détermination de l'indice d'hydroxyle. L'indice hydroxyle est exprimé en mg KOH/g ce qui correspond à la quantité de KOH en mg qui est nécessaire pour neutraliser 1 g de polyol.By "-OH functionality" is meant in the sense of the present invention, the total number of reactive hydroxyl functions per molecule of compound. The functionality -OH (f0H) can be calculated from the hydroxyl number (Ioh) z and the number-average molar mass of the polyol (Mnpolyol) according to the following formula: foH = (Ioh χ Mnpoiyoi) / 56 100 The hydroxyl number can be measured by acetylation followed by a back titration with potash according to ISO 14900: 2001, Plastics - Polyols for the production of polyurethane - Determination of the hydroxyl number. The hydroxyl number is expressed in mg KOH / g which corresponds to the amount of KOH in mg which is necessary to neutralize 1 g of polyol.
Selon un mode de réalisation particulier, la fraction polyol comprend ou consiste en un diol ou un mélange de diols.According to a particular embodiment, the polyol fraction comprises or consists of a diol or a mixture of diols.
Selon un autre mode de réalisation particulier, la fraction polyol comprend ou consiste en un mélange de diol et de triol.According to another particular embodiment, the polyol fraction comprises or consists of a mixture of diol and triol.
Le polyol de la fraction polyol peut notamment présenter un poids moléculaire compris entre 400 et 4 000 g/mol, de préférence entre 500 et 2 000 g/mol et plus préférentiellement entre 600 et 1 500 g/mol.The polyol of the polyol fraction may in particular have a molecular weight of between 400 and 4000 g / mol, preferably between 500 and 2000 g / mol and more preferably between 600 and 1500 g / mol.
Le polyol de la fraction polyol est un polyester polyol ou un polyéther polyol ou un polycarbonate polyol. Le polyester polyol, le polyéther polyol et le polycarbonate polyol sont de préférence des polyols linéaires pouvant contenir des unités monomères aliphatiques, alicycliques ou hétérocycliques.The polyol of the polyol moiety is a polyester polyol or a polyether polyol or a polycarbonate polyol. The polyester polyol, polyether polyol and polycarbonate polyol are preferably linear polyols which may contain aliphatic, alicyclic or heterocyclic monomer units.
Par « polyol linéaire » on entend, au sens de la présente invention, un polyol qui ne comprend pas de chaîne latérale ayant une fonction réactive pour la polymérisation.For the purposes of the present invention, the term "linear polyol" means a polyol which does not comprise a side chain having a reactive function for the polymerization.
Le polyéther polyol, également appelé polyalkylène éther polyol, est de préférence un polyéther linéaire ayant deux fonctions hydroxyles terminales. La portion alkylène peut comprendre 2 à 10 atomes de carbone, de préférence 2 à 4 atomes de carbone. Il peut notamment être obtenu par ouverture d'un éther cyclique, tel qu'un époxyde, avec un glycol. Les polyéthers polyols selon la présente invention comprennent les copolyéthers glycol blocs ou statistiques, notamment les copolymères blocs ou statistiques d'oxyde d'éthylène et d'oxyde de propylène. Des exemples de polyéthers polyols selon la présente invention sont un polyéthylène glycol (PEG), un polypropylène glycol (PPG), un poly(oxyéthylèneoxypropylène) glycol, un polytétraméthylène éther glycol (PTMEG) ou un de leurs mélanges.The polyether polyol, also called polyalkylene ether polyol, is preferably a linear polyether having two terminal hydroxyl functions. The alkylene portion can comprise 2 to 10 carbon atoms, preferably 2 to 4 carbon atoms. It may especially be obtained by opening a cyclic ether, such as an epoxide, with a glycol. The polyether polyols according to the present invention comprise block or random glycol copolyethers, in particular block or random copolymers of ethylene oxide and of propylene oxide. Examples of polyether polyols according to the present invention are polyethylene glycol (PEG), polypropylene glycol (PPG), poly (oxyethyleneoxypropylene) glycol, polytetramethylene ether glycol (PTMEG) or a mixture thereof.
Le polyester polyol est de préférence un polyester linéaire ayant deux fonctions hydroxyles terminales. Il peut être obtenu par condensation linéaire d'au moins un glycol avec au moins un acide dicarboxylique ou par réaction d'un ester cyclique avec un glycol. Les polyesters polyols selon la présente invention comprennent les copolyesters glycol blocs ou statistiques, de tels copolyesters polyols peuvent notamment être obtenus par l'utilisation d'un mélange d'au moins deux glycols et/ou au moins deux acides dicarboxyliques. Les glycols utilisés peuvent comprendre 2 à 8 atomes de carbone, de préférence 2 à 6 atomes de carbone, tels que l'éthylène glycol, le propylène glycol, le 1,3-propanediol, le butylène glycol, le 1,4-butanediol et le 1,6-hexanediol. Les acides dicarboxyliques utilisés ont généralement 4 à 10 atomes de carbone, tels que l'acide succinique, l'acide glutamique, l'acide glutarique, l'acide octanedioïque, l'acide sébacique, l'acide maléique, l'acide fumarique, l'acide adipique, l'acide azélaïque, l'acide phtalique, l'acide isophtalique et l'acide terephtalique. L'acide dicarboxylique utilisé peut être un acide gras dicarboxylique, c'est-à-dire un acide dicarboxylique aliphatique saturé ou insaturé comprenant de 8 à 44 atomes entre les fonctions acides pouvant par exemple être synthétisé par dimérisation d'acides monocarboxyliques aliphatiques insaturés ou d'esters aliphatiques insaturés ayant entre 8 et 22 atomes de carbone tels que l'acide linoléique et l'acide linolénique. L'ester cyclique utilisé est généralement 1'epsilon-caprolactone. Des exemples de polyesters polyols selon la présente invention sont des polyesters hydroxytéléchéliques de type poly(éthylène adipate), poly(propylène adipate), poly(propylène-co-éthylène adipate), poly(butylène adipate), poly(éthylène-cobutylène adipate), poly(caprolactone) diol , un copolymère de la caprolactone et du lactide ou un de leurs mélanges.The polyester polyol is preferably a linear polyester having two terminal hydroxyl functions. It can be obtained by linear condensation of at least one glycol with at least one dicarboxylic acid or by reaction of a cyclic ester with a glycol. Polyester polyols according to the present invention comprise block or random glycol copolyesters, such copolyesters polyols may in particular be obtained by using a mixture of at least two glycols and / or at least two dicarboxylic acids. The glycols used may comprise 2 to 8 carbon atoms, preferably 2 to 6 carbon atoms, such as ethylene glycol, propylene glycol, 1,3-propanediol, butylene glycol, 1,4-butanediol and 1,6-hexanediol. The dicarboxylic acids used generally have 4 to 10 carbon atoms, such as succinic acid, glutamic acid, glutaric acid, octanedioic acid, sebacic acid, maleic acid, fumaric acid, adipic acid, azelaic acid, phthalic acid, isophthalic acid and terephthalic acid. The dicarboxylic acid used may be a dicarboxylic fatty acid, that is to say a saturated or unsaturated aliphatic dicarboxylic acid comprising from 8 to 44 atoms between the acid functional groups which may for example be synthesized by dimerization of unsaturated aliphatic monocarboxylic acids or unsaturated aliphatic esters having 8 to 22 carbon atoms such as linoleic acid and linolenic acid. The cyclic ester used is usually epsilon-caprolactone. Examples of polyester polyols according to the present invention are polytetechelic polyesters of the poly (ethylene adipate) type, poly (propylene adipate), poly (propylene-co-ethylene adipate), poly (butylene adipate), poly (ethylene-cobutylene adipate) poly (caprolactone) diol, a copolymer of caprolactone and lactide or a mixture thereof.
Le polycarbonate polyol est de préférence un polycarbonate linéaire ayant deux fonctions hydroxyles terminales. Il peut être obtenu par condensation linéaire d'au moins un glycol avec au moins dérivé alkyl carbonate ou du phosgène. Les polycarbonates polyols selon la présente invention comprennent les copolycarbonates glycol blocs ou statistiques, de tels copolycarbonates polyols peuvent notamment être obtenus par l'utilisation d'un mélange d'au moins deux glycols et d'alkyl carbonate. Les diols peuvent être des diols aliphatiques linéaires, des diols cycliques ou des diols hétérocycliques. Le polycarbonate peut également être obtenu par réaction entre l'oxyde de propylène et C02.The polycarbonate polyol is preferably a linear polycarbonate having two terminal hydroxyl functions. It can be obtained by linear condensation of at least one glycol with at least one alkyl carbonate derivative or phosgene. The polycarbonates polyols according to the present invention comprise the block or random glycol copolycarbonates, such copolycarbonates polyols may in particular be obtained by using a mixture of at least two glycols and alkyl carbonate. The diols can be linear aliphatic diols, cyclic diols or heterocyclic diols. Polycarbonate can also be obtained by reaction between propylene oxide and CO 2.
Selon un mode de réalisation préféré, la fraction polyol comprend un polyol choisi parmi un polyéthylène glycol (PEG), un polypropylène glycol (PPG), un polytétraméthylène éther glycol (PTMEG), un poly(caprolactone) diol ou un de leurs mélanges ; de préférence un PTMEG ; plus préférentiellement un PTMEG ayant un poids moléculaire de 250 g/mol à 3 000 g/mol, plus particulièrement de 400 g/mol à 2000 g/mol.According to a preferred embodiment, the polyol fraction comprises a polyol chosen from a polyethylene glycol (PEG), a polypropylene glycol (PPG), a polytetramethylene ether glycol (PTMEG), a poly (caprolactone) diol or a mixture thereof; preferably a PTMEG; more preferably a PTMEG having a molecular weight of 250 g / mol to 3000 g / mol, more particularly 400 g / mol to 2000 g / mol.
La quantité de polyol par rapport à la quantité d'isosorbide est ajustée afin d'obtenir un ratio molaire de l'ensemble des fonctions -OH de la fraction polyol sur l'ensemble des fonctions -OH de l'isosorbide compris entre 0,2 et 2 ; de préférence compris entre 0,3 et 1, plus préférentiellement compris entre 0,4 à 0,6.The amount of polyol relative to the amount of isosorbide is adjusted in order to obtain a molar ratio of all the functions -OH of the polyol fraction over all of the -OH functions of the isosorbide of between 0.2 and 2; preferably between 0.3 and 1, more preferably between 0.4 and 0.6.
Fraction polyisocyanatePolyisocyanate fraction
La composition selon l'invention comprend une fraction polyisocyanate.The composition according to the invention comprises a polyisocyanate fraction.
La fraction polyisocyanate comprend ou consiste en un polyisocyanate ou un mélange de polyisocyanates.The polyisocyanate moiety comprises or consists of a polyisocyanate or a mixture of polyisocyanates.
Par « polyisocyanate » on entend, au sens de la présente invention, un composé ayant une fonctionnalité -NCO supérieure ou égale à 2. Le terme polyisocyanate inclut donc notamment les diisocyanates ayant une fonctionnalité -NCO égale à 2, les triisocyanates ayant une fonctionnalité -NCO égale à 3, ainsi que les polyisocyanates ayant une fonctionnalité -NCO strictement supérieure à 2 et strictement inférieure à 3.For the purposes of the present invention, the term "polyisocyanate" is intended to mean a compound having a -NCO functionality of greater than or equal to 2. The term "polyisocyanate" therefore notably includes diisocyanates having a functionality -NCO equal to 2, triisocyanates having a functionality of NCO equal to 3, as well as polyisocyanates having a -NCO functionality strictly greater than 2 and strictly less than 3.
Par « fonctionnalité -NCO » on entend, au sens de la présente invention, le nombre total de fonctions isocyanates réactives par molécule de composé. La fonctionnalité -NCO peut être estimée par calcul après titrage NCO par dosage en retour de l'excès de dibutylamine par de l'acide chlorhydrique (selon la norme EN ISO 14896-2006) .By "-NCO functionality" is meant, in the sense of the present invention, the total number of reactive isocyanate functions per molecule of compound. The -NCO functionality can be estimated by calculation after NCO titration by back-dosing the excess dibutylamine with hydrochloric acid (according to EN ISO 14896-2006).
La fraction polyisocyanate comprend un polyisocyanate aliphatique.The polyisocyanate moiety comprises an aliphatic polyisocyanate.
Par « polyisocyanate aliphatique » on entend, au sens de la présente invention, un polyisocyanate qui ne contient pas de cycle aromatique. Le terme polyisocyanate aliphatique inclut donc les polyisocyanates aliphatiques non cycliques et les polyisocyanates cycloaliphatiques.For the purposes of the present invention, the term "aliphatic polyisocyanate" is intended to mean a polyisocyanate which does not contain an aromatic ring. The term aliphatic polyisocyanate therefore includes non-cyclic aliphatic polyisocyanates and cycloaliphatic polyisocyanates.
Selon un mode de réalisation particulier, le polyisocyanate aliphatique présente une fonctionnalité - NCO strictement supérieure à 2, de préférence le polyisocyanate aliphatique est choisi parmi un trimère de diisocyanate, plus particulièrement un isocyanurate de diisocyanate ou un biuret de diisocyanate ou un iminooxadiazinedione de diisocyanate répondant aux formules suivantes :According to one particular embodiment, the aliphatic polyisocyanate has a functionality - NCO strictly greater than 2, preferably the aliphatic polyisocyanate is chosen from a trimer of diisocyanate, more particularly a diisocyanate isocyanurate or a diisocyanate biuret or a diisocyanate iminooxadiazine dione to the following formulas:
dans lesquelles R est un groupe alkylène en C4-C30, de préférence un groupe alkylène en C4-C20· Par « groupe alkylène en C4-C30 » on entend, au sens de la présente invention une chaîne alkyle divalente comprenant 4 à 30 atomes de carbone, saturé ou partiellement saturé, linéaire, linéaire ou ramifié, et pouvant comprendre un cycle aliphatique.in which R is a C4-C30 alkylene group, preferably a C4-C20 alkylene group. For the purposes of the present invention, the term "C4-C30 alkylene group" means a divalent alkyl chain comprising 4 to 30 carbon atoms. carbon, saturated or partially saturated, linear, linear or branched, and may include an aliphatic ring.
Selon un mode de réalisation particulier, le polyisocyanate aliphatique est choisi parmi un trimère de pentaméthylène diisocyanate (t-PMDI), un trimère d'hexaméthylène diisocyanate (t-HDI), un trimère de diisocyanate d'isophorone (t-IPDI) ou un de leurs mélanges ; de préférence un trimère d'IPDI ou un trimère de PMDI.According to a particular embodiment, the aliphatic polyisocyanate is chosen from a trimer of pentamethylene diisocyanate (t-PMDI), a trimer of hexamethylene diisocyanate (t-HDI), a trimer of isophorone diisocyanate (t-IPDI) or a their mixtures; preferably an IPDI trimer or a PMDI trimer.
La fraction polyisocyanate de la composition selon l'invention peut en outre comprendre un diisocyanate aliphatique. De préférence, le diisocyanate aliphatique est choisi parmi le pentaméthylène diisocyanate (PMDI), 1'hexaméthylène diisocyanate (HDI), le diisocyanate d'isophorone (IPDI), le méthylène dicyclohexyl diisocyanate (HMDI ou MDI hydrogéné) ou un de leurs mélanges ; plus préférentiellement l'IPDI.The polyisocyanate fraction of the composition according to the invention may further comprise an aliphatic diisocyanate. Preferably, the aliphatic diisocyanate is selected from pentamethylene diisocyanate (PMDI), hexamethylene diisocyanate (HDI), isophorone diisocyanate (IPDI), methylene dicyclohexyl diisocyanate (HMDI or hydrogenated MDI) or a mixture thereof; more preferably IPDI.
La fraction polyisocyanate peut notamment comprendre au moins 5% molaire rapporté aux fonctions -NCO, en particulier au moins 10% molaire rapporté aux fonctions -NCO, plus particulièrement au moins 15% molaire rapporté aux fonctions -NCO, de polyisocyanate aliphatique Selon un mode de réalisation particulier, la fraction polyisocyanate de la composition selon l'invention comprend : 0 à 40% molaire rapporté aux fonctions -NCO de polyisocyanate aliphatique; et 60 à 100% molaire rapporté aux fonctions -NCO de diisocyanate aliphatique.The polyisocyanate fraction may in particular comprise at least 5 mol% relative to the -NCO functions, in particular at least 10 mol% relative to the -NCO functions, more particularly at least 15 mol% relative to the -NCO functions, of aliphatic polyisocyanate. particular embodiment, the polyisocyanate fraction of the composition according to the invention comprises: 0 to 40 mol% relative to the -NCO functions of aliphatic polyisocyanate; and 60 to 100 mol% relative to the -NCO functions of aliphatic diisocyanate.
La quantité totale de polyisocyanate par rapport à la quantité d'isosorbide et de polyol est ajustée afin d'obtenir un ratio molaire de l'ensemble des fonctions -OH de la fraction polyol et de l'isosorbide sur l'ensemble des fonctions -NCO de la fraction polyisocyanate compris entre 0,8 et 1,2, de préférence compris entre 0,95 et 1,05.The total amount of polyisocyanate relative to the amount of isosorbide and polyol is adjusted in order to obtain a molar ratio of all the functions -OH of the polyol fraction and of isosorbide on all the functions -NCO the polyisocyanate fraction of between 0.8 and 1.2, preferably between 0.95 and 1.05.
SolvantSolvent
La composition selon l'invention comprend un solvant qui contient notamment du diméthylisosorbide (DMI).The composition according to the invention comprises a solvent which contains in particular dimethylisosorbide (DMI).
Le diméthylisosorbide est éther cycloaliphatique répondant à la formule :Dimethylisosorbide is a cycloaliphatic ether having the formula:
Le terme « diméthylisosorbide » tel qu'utilisé dans la présente demande englobe tous les stéréoisomères (i.e. les énantiomères ou diastéréoisomères) de diméthylisosorbide.The term "dimethylisosorbide" as used in this application encompasses all stereoisomers (i.e., enantiomers or diastereoisomers) of dimethylisosorbide.
La quantité de solvant dans la composition peut être comprise entre 10 et 60%, de préférence entre 20 et 50% en poids par rapport au poids total de la formulation.The amount of solvent in the composition may be between 10 and 60%, preferably between 20 and 50% by weight relative to the total weight of the formulation.
La proportion de diméthylisosorbide dans le solvant peut être d'au moins 15% en poids, en particulier d'au moins 25% en poids, par rapport au poids total du solvant.The proportion of dimethylisosorbide in the solvent may be at least 15% by weight, in particular at least 25% by weight, relative to the total weight of the solvent.
Le solvant peut contenir en outre un solvant autre que le diméthylisosorbide, comme par exemple une cétone, un solvant hydrocarboné, un éther, un ester, un nitrile, une sulfone, le diméthylsulfoxyde, un composé aromatique ou un mélange de ceux-ci.The solvent may further contain a solvent other than dimethylisosorbide, such as, for example, a ketone, a hydrocarbon solvent, an ether, an ester, a nitrile, a sulfone, dimethylsulfoxide, an aromatic compound or a mixture thereof.
La cétone peut être choisie parmi la butan-2-one, la cyclopentanone, l'acétone, la méthylisobutylcétone, la cyclohexanone ou la benzophénone. L'hydrocarbure peut être choisi parmi le pentane ou l'hexane, ou bien un hydrocarbure chloré.The ketone may be chosen from butan-2-one, cyclopentanone, acetone, methyl isobutyl ketone, cyclohexanone or benzophenone. The hydrocarbon may be selected from pentane or hexane, or a chlorinated hydrocarbon.
L'éther peut être choisi parmi 1'éthyléther, le n-butyléther, le diphényléther, le 1,4-dioxane, le têtrahydrofurane ou le 2-méthoxyéthyl éther. L'ester peut être choisi parmi l'éthyl acétate, l'éthylène carbonate, ou le propylène carbonate, ou bien un cétoester.The ether may be chosen from ethyl ether, n-butyl ether, diphenyl ether, 1,4-dioxane, tetrahydrofuran or 2-methoxyethyl ether. The ester may be selected from ethyl acetate, ethylene carbonate, or propylene carbonate, or a ketoester.
Le nitrile peut être choisi parmi 1'acétonitrile ou le benzonitrile.The nitrile may be selected from acetonitrile or benzonitrile.
La sulfone peut être choisie parmi la diméthylsulfone ou la diphénylsulfone glycol-éther-ester.The sulfone may be chosen from dimethylsulfone or diphenylsulfone glycol-ether-ester.
Le composé aromatique peut être choisi parmi le benzotrifluorure, le terphényle ou le naphtalène.The aromatic compound may be selected from benzotrifluoride, terphenyl or naphthalene.
De préférence, le solvant est choisi parmi la 2-butanone, la cyclopentanone, le diméthylisosorbide ou un de leurs mélanges, plus préférentiellement un mélange de 2-butanone et de DMI.Preferably, the solvent is selected from 2-butanone, cyclopentanone, dimethylisosorbide or a mixture thereof, more preferably a mixture of 2-butanone and DMI.
CatalyseurCatalyst
La composition selon l'invention peut en outre comprendre un catalyseur. Le catalyseur permet d'accélérer la réaction de polymérisation et/ou d'augmenter le degré de polymérisation du polyuréthane.The composition according to the invention may further comprise a catalyst. The catalyst makes it possible to accelerate the polymerization reaction and / or to increase the degree of polymerization of the polyurethane.
Des exemples de catalyseur pouvant être introduits dans la composition sont les sels d'acides organiques ou inorganiques ; les dérivés organométalliques du bismuth, du plomb, de l'étain, de l'antimoine, de l'uranium, du cadmium, du cobalt, du thorium, de l'aluminium, du mercure, du zinc, du nickel, du cérium, du molybdène, du vanadium, du cuivre, du manganèse ou du zirconium ; les phosphines ; les amines tertiaires organiques ; ou un de leurs mélanges. De préférence, le catalyseur est le dilaurate de dibutylétain.Examples of catalyst that can be introduced into the composition are organic or inorganic acid salts; organometallic derivatives of bismuth, lead, tin, antimony, uranium, cadmium, cobalt, thorium, aluminum, mercury, zinc, nickel, cerium, molybdenum, vanadium, copper, manganese or zirconium; phosphines; organic tertiary amines; or a mixture thereof. Preferably, the catalyst is dibutyltin dilaurate.
Selon un mode de réalisation particulier, la quantité de catalyseur est comprise entre 0.001 et 5%, de préférence entre 0, 005 et 1.0% en poids par rapport au poids total de la fraction polyol, de la fraction polyisocyanate et de l'isosorbide.According to a particular embodiment, the amount of catalyst is between 0.001 and 5%, preferably between 0.005 and 1.0% by weight relative to the total weight of the polyol fraction, the polyisocyanate fraction and isosorbide.
Additifsadditives
La composition selon l'invention peut également comprendre un agent d'étalement. L'agent d'étalement permet d'obtenir, avant réticulation, un bon étalement de la composition lorsqu'elle est appliquée sur le substrat. L'agent d'étalement peut être particulièrement utile pour éviter la formation de cratères dans le revêtement en abaissant la tension de surface de la composition.The composition according to the invention may also comprise a spreading agent. The spreading agent makes it possible to obtain, before crosslinking, a good spread of the composition when it is applied to the substrate. The spreading agent may be particularly useful in preventing crater formation in the coating by lowering the surface tension of the composition.
Un exemple d'agent d'étalement pouvant être introduit dans la composition selon l'invention est un polydiméthylsiloxane modifié par polyéther tel que le BYK 307 commercialisé par BYK.An example of a spreading agent that can be introduced into the composition according to the invention is a polyether modified polydimethylsiloxane such as BYK 307 sold by BYK.
La quantité d'agent d'étalement dans la composition est de 0,01 à 0,2%, de préférence 0,05 à 0,15%, en poids par rapport au poids total de la fraction polyol, de la fraction polyisocyanate et de l'isosorbide.The amount of leveling agent in the composition is from 0.01 to 0.2%, preferably 0.05 to 0.15%, by weight relative to the total weight of the polyol fraction, of the polyisocyanate fraction and isosorbide.
La composition selon l'invention peut également comprendre d'autres additifs, par exemple des inhibiteurs de polymérisation, des tensioactifs, des antioxydants, des colorants, des pigments, des absorbeurs de lumière, des stabilisants, des agents de coalescence, des additifs de régulation de la rhéologie, des opacifiants, des additifs de protection thermique ou ultra-violet, des agents anti-statiques, des agents antibactériens, antisalissures ou anti-fongiques.The composition according to the invention may also comprise other additives, for example polymerization inhibitors, surfactants, antioxidants, dyes, pigments, light absorbers, stabilizers, coalescing agents, control additives rheology, opacifiers, thermal or ultraviolet protection additives, anti-static agents, antibacterial, anti-fouling or anti-fungal agents.
De préférence, la composition selon l'invention comprend moins de 10%, plus préférentiellement moins de 2% en poids de ces additifs, par rapport au poids de la composition.Preferably, the composition according to the invention comprises less than 10%, more preferably less than 2% by weight of these additives, relative to the weight of the composition.
Procédé de fabrication de la composition réticulable de revêtement polyuréthaneProcess for producing the crosslinkable polyurethane coating composition
La composition selon l'invention peut être préparée en mélangeant les ingrédients qui la constituent, notamment sous agitation. La quantité de solvant permet d'ajuster la viscosité de la composition.The composition according to the invention may be prepared by mixing the ingredients which constitute it, in particular with stirring. The amount of solvent makes it possible to adjust the viscosity of the composition.
Procédé de fabrication du revêtement polyuréthaneProcess for manufacturing the polyurethane coating
Le procédé de fabrication du revêtement polyuréthane selon l'invention comprend les étapes suivantes : (1) Le mélange d'isosorbide, d'une fraction polyol comprenant un polyol choisi parmi un polyester polyol, un polyéther polyol un polycarbonate polyol ou un de leurs mélanges et d'une fraction polyisocyanate comprenant un polyisocyanate aliphatique ayant une fonctionnalité -NCO strictement supérieure à 2 en présence d'un solvant, la fraction polyol comprenant au moins un polyol ayant une fonctionnalité-OH strictement supérieure à 2 et/ou la fraction polyisocyanate comprenant au moins un polyisocyanate ayant une fonctionnalité -NCO strictement supérieure à 2; puis (2) le dépôt sur le substrat d'une couche du mélange obtenu à l'étape (1), puis (3) La réticulation de la couche appliquée à l'étape (2); et est caractérisé en ce que le solvant comprend du diméthylisosorbide.The method of manufacturing the polyurethane coating according to the invention comprises the following steps: (1) The isosorbide mixture, of a polyol fraction comprising a polyol chosen from a polyester polyol, a polyether polyol a polycarbonate polyol or a mixture thereof and a polyisocyanate moiety comprising an aliphatic polyisocyanate having -NCO functionality strictly greater than 2 in the presence of a solvent, the polyol moiety comprising at least one polyol having OH functionality strictly greater than 2 and / or the polyisocyanate moiety comprising at least one polyisocyanate having a -NCO functionality strictly greater than 2; then (2) depositing on the substrate a layer of the mixture obtained in step (1), and (3) crosslinking the layer applied in step (2); and is characterized in that the solvent comprises dimethylisosorbide.
Le dépôt de la composition peut être réalisé selon tout moyen connu de l'homme du métier, par exemple par trempage, par enduction centrifuge, par « barcoater », par « tape casting », par pulvérisation ou à l'aide d'un pinceau ou d'un rouleau. L'épaisseur de la couche déposée est ajustée en fonction de l'épaisseur du revêtement que l'on souhaite obtenir. L'épaisseur de la couche déposée peut, par exemple, être comprise entre 100 nm et 2 mm, de préférence de 100 à 500 micromètres. De préférence, la couche a une épaisseur uniforme, de manière à obtenir un revêtement final uniforme.The deposition of the composition may be carried out according to any means known to those skilled in the art, for example by dipping, by spin coating, by "barcoater", by "tape casting", by spraying or with the aid of a brush or a roll. The thickness of the deposited layer is adjusted according to the thickness of the coating that is desired. The thickness of the deposited layer may, for example, be between 100 nm and 2 mm, preferably from 100 to 500 micrometers. Preferably, the layer has a uniform thickness, so as to obtain a uniform final coating.
Le substrat sur lequel est appliqué le revêtement peut être de toute sorte. Il peut s'agir un particulier d'un substrat en bois, en métal, en plastique, en verre ou en papier.The substrate on which the coating is applied can be of any kind. It may be a particular substrate of wood, metal, plastic, glass or paper.
Le procédé selon l'invention comprend également une étape de réticulation de la composition.The process according to the invention also comprises a step of crosslinking the composition.
La réticulation de la composition peut notamment se faire par chauffage. Selon un mode de réalisation particulier, le chauffage est réalisé à une température allant de 100°C à 250°C, préférentiellement de 150°C à 200°C. En particulier, la température peut être augmentée par paliers de température ou bien en utilisant une rampe de température.The crosslinking of the composition can in particular be done by heating. According to a particular embodiment, the heating is carried out at a temperature ranging from 100 ° C. to 250 ° C., preferably from 150 ° C. to 200 ° C. In particular, the temperature can be increased in temperature increments or by using a temperature ramp.
La durée du chauffage peut notamment être comprise entre lh et 5h, de préférence entre lh30 et 3h.The duration of the heating may especially be between 1h and 5h, preferably between 1h30 and 3h.
Le chauffage peut également être réalisé sous vide.Heating can also be carried out under vacuum.
Les revêtements obtenus qui sont également des objets de la présente invention possèdent des propriétés intéressantes. En particulier, les revêtements obtenus peuvent présenter au moins une des propriétés suivantes : - une bonne transparence ; - un indice de réfraction faible ; - une brillance élevée ; - une bonne adhésion au substrat ; - une dureté élevée ; - une bonne résistance à l'abrasion ou à l'usure ; - une bonne résistance chimique, aux solvants par exemple à l'eau ou bonne tenue à l'eau, mais aussi aux bases et aux acides ; - une bonne tenue à l'impact/au choc ; et - une bonne résistance à la déformation.The coatings obtained which are also objects of the present invention possess interesting properties. In particular, the coatings obtained may have at least one of the following properties: a good transparency; a low refractive index; - high gloss; good adhesion to the substrate; - a high hardness; good resistance to abrasion or wear; good chemical resistance, to solvents for example with water or good resistance to water, but also to bases and acids; - good resistance to impact / impact; and a good resistance to deformation.
Utilisation L'invention a également pour objet l'utilisation du diméthylisosorbide comme promoteur de compatibilisation d'un mélange comprenant de l'isosorbide et un polyisocyanate aliphatique.The invention also relates to the use of dimethylisosorbide as compatibilization promoter of a mixture comprising isosorbide and an aliphatic polyisocyanate.
Selon un mode de réalisation, le polyisocyanate aliphatique présente une fonctionnalité -NCO strictement supérieure à 2.According to one embodiment, the aliphatic polyisocyanate has a -NCO functionality strictly greater than 2.
On entend par « promoteur de compatibilisation », un agent qui favorise la miscibilité entre deux composés. L'immiscibilité de deux composés engendre une séparation de phase. Un promoteur de compatibilisation aide ainsi à éviter une séparation de phase lorsque les deux composés sont mélangés.The term "compatibilization promoter" is understood to mean an agent that promotes miscibility between two compounds. The immiscibility of two compounds gives rise to a phase separation. A compatibilization promoter thus helps to avoid a phase separation when the two compounds are mixed.
Selon l'invention, le diméthylisosorbide aide à éviter une séparation de phase lorsque de l'isosorbide et un polyisocyanate aliphatique sont mélangés, et favorise donc l'obtention d'un mélange homogène.According to the invention, dimethylisosorbide helps to avoid phase separation when isosorbide and an aliphatic polyisocyanate are mixed, and thus promotes the production of a homogeneous mixture.
La présente invention va être décrite de façon encore plus détaillée à l'aide des exemples qui suivent et qui ne sont aucunement limitatifs.The present invention will be described in more detail with the aid of the examples which follow and which are in no way limiting.
ExemplesExamples
Dans les exemples, les produits suivants ont été utilisés : - polyol : poly(tétraméthylène glycol) de poids moléculaire 650 g/mol (PTMEG 650) (Sigma-Aldrich) - polyisocyanate : trimère de pentaméthylène diisocyanate (t-PMDI)(Covestro) - diisocyanate : isophorone diisocyanate (IPDI)(Aldrich) - diol Allongeur de chaîne : isosorbide (Roquette) - solvant : 2-butanone (Sigma Aldrich), cyclopentanone (Sigma Aldrich) et diméthylisosorbide (Roquette) - additif : polydiméthylsiloxane modifié par polyéther (BYK 307) (BYK) catalyseur : dilaurate de dibutyle étain (DBTDL) (Sigma-Aldrich)In the examples, the following products were used: polyol: poly (tetramethylene glycol) of molecular weight 650 g / mol (PTMEG 650) (Sigma-Aldrich) - polyisocyanate: trimer of pentamethylene diisocyanate (t-PMDI) (Covestro) - diisocyanate: isophorone diisocyanate (IPDI) (Aldrich) - diol Chain extender: isosorbide (rocket) - solvent: 2-butanone (Sigma Aldrich), cyclopentanone (Sigma Aldrich) and dimethylisosorbide (rocket) - additive: polyether modified polydimethylsiloxane ( BYK 307) (BYK) catalyst: dibutyltin dilaurate (DBTDL) (Sigma-Aldrich)
Les tests suivants ont été effectués sur une formulation PTMEG 650g/mol/80%IPDI-20%t-PMDI/Isosorbide en stoechiométrie -OH macrodiol/-NCO/ -OH diol de 1 :3.05 :2. La réticulation est ensuite effectuée dans une étuve sous vide avec le cycle de température suivant : lh à 100°C, suivi d'une rampe à 3°C/min jusqu'à 140°C, puis un plateau à 140°C pendant lh, puis une rampe à 3°C/min jusqu'à 160°C et un plateau à 160°C pendant 30 min. Le premier plateau permet le début de la réaction tout en conservant le solvant pour maximiser la compatibilité entre les différents composants. Le second plateau permet de commencer à évaporer le solvant lourd tout en continuant la réaction. Le dernier plateau permet d'évaporer totalement le solvant.The following tests were performed on a PTMEG 650g / mol / 80% IPDI-20% t-PMDI / Isosorbide formulation in stoichiometry -OH macrodiol / -NCO / -OH diol of 1: 3.05: 2. The crosslinking is then carried out in a vacuum oven with the following temperature cycle: 1 h at 100 ° C., followed by a ramp at 3 ° C./min up to 140 ° C., then a plateau at 140 ° C. for 1 hour. then a ramp at 3 ° C / min up to 160 ° C and a tray at 160 ° C for 30 min. The first tray allows the start of the reaction while maintaining the solvent to maximize compatibility between the various components. The second plate makes it possible to begin to evaporate the heavy solvent while continuing the reaction. The last tray allows to completely evaporate the solvent.
Contre-exemple 1 : Test avec la butan-2-oneCounterexample 1: Butan-2-one test
La faible température d'ébullition (80°C) et la volatilité du solvant butan-2-one ne permettent pas d'obtenir une compatibilisation assez longue de la composition lors de l'étape de réticulation : le solvant s'évapore trop vite, ce qui entraîne une démixtion des composants et donc l'impossibilité d'obtenir une réaction. Le revêtement obtenu est très fin, collant, inhomogène et bruni par endroits.The low boiling point (80 ° C.) and the volatility of the butan-2-one solvent do not make it possible to obtain a fairly long compatibilization of the composition during the crosslinking step: the solvent evaporates too quickly, which leads to a demixing of the components and therefore the impossibility of obtaining a reaction. The resulting coating is very thin, sticky, inhomogeneous and burnished in places.
Exemple de composition polyuréthane en solvant 40% 2-Polyurethane composition example in solvent 40% 2-
Butanone : - PTMEG 650 : 1.42 g - t-PMDI : 2.94g - Isosorbide : 0.64g - Butanone : 3.30g - DBTDL : 0.05gButanone: - PTMEG 650: 1.42 g - t-PMDI: 2.94g - Isosorbide: 0.64g - Butanone: 3.30g - DBTDL: 0.05g
Contre-exemple 2 : Test avec la cyclopentanoneCounterexample 2: Cyclopentanone test
Le revêtement obtenu avec ce solvant est réticulé, la compatibilisation des composants fonctionne et le solvant s'évapore assez lentement pour permettre la réaction entre les OH et Les fonctions NCO. On constate cependant un mouillage difficile et des cratères en l'absence d'additif. De plus, la cyclopentanone n'est pas comprise dans les substances considérées comme non dangereuses par le règlement (CE) No. 1272/2008.The coating obtained with this solvent is crosslinked, the compatibilization of the components operates and the solvent evaporates slowly enough to allow the reaction between the OH and the NCO functions. However, there is a difficult wetting and craters in the absence of additive. In addition, cyclopentanone is not included in substances considered non-hazardous by Regulation (EC) No. 1272/2008.
Exemple de composition polyuréthane en solvant 20% cyclopentanone : -PTMEG 650 : 1.18 g - IPDI : 1.10g - t-PMDI : 0.20g - Isosorbide : 0.53g - Cyclopentanone : 0.75g - DBTDL : 0.03gExample of a 20% cyclopentanone solvent polyurethane composition: PTMEG 650: 1.18 g - IPDI: 1.10 g - t-PMDI: 0.20 g - Isosorbide: 0.53 g - Cyclopentanone: 0.75 g - DBTDL: 0.03 g
Exemples 1 et 2 : Test avec le diméthyléther d'isosorbideExamples 1 and 2: Test with isosorbide dimethyl ether
Le revêtement obtenu avec ce solvant est réticulé, la compatibilisation des composants fonctionne et le solvant s'évapore assez lentement pour permettre la réaction entre les OH et Les fonctions NCO.The coating obtained with this solvent is crosslinked, the compatibilization of the components operates and the solvent evaporates slowly enough to allow the reaction between the OH and the NCO functions.
Exemple de composition polyuréthane en solvant 25% DMI + 5% butanone : - PTMEG 650 : 1.18 g - IPDI : 1.10g - t-PMDI : 0.20g - Isosorbide: 0.53g - DMI: 1.07g - BYK 307: 0.003g - 2-butanone: 0.218g - DBTDL : 0.0008gExample of a 25% DMI + 5% butanone solvent polyurethane composition: PTMEG 650: 1.18 g-IPDI: 1.10 g-t-PMDI: 0.20 g-Isosorbide: 0.53 g-DMI: 1.07 g-BYK 307: 0.003 g-2 -butanone: 0.218g - DBTDL: 0.0008g
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