JP7356979B2 - 貯蔵安定性が向上した水性ポリカルボジミド分散液及びその製造方法 - Google Patents

貯蔵安定性が向上した水性ポリカルボジミド分散液及びその製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JP7356979B2
JP7356979B2 JP2020533632A JP2020533632A JP7356979B2 JP 7356979 B2 JP7356979 B2 JP 7356979B2 JP 2020533632 A JP2020533632 A JP 2020533632A JP 2020533632 A JP2020533632 A JP 2020533632A JP 7356979 B2 JP7356979 B2 JP 7356979B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
dispersion
salt component
deprotonation
salt
highest
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2020533632A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2021507044A (ja
Inventor
ブーフナー,ヨルグ
ルートヴィヒ,ミハエル
アフトモノフ,エフゲニー
メルヒオース,マルティン
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Covestro Deutschland AG
Original Assignee
Covestro Deutschland AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Covestro Deutschland AG filed Critical Covestro Deutschland AG
Publication of JP2021507044A publication Critical patent/JP2021507044A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7356979B2 publication Critical patent/JP7356979B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/02Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates of isocyanates or isothiocyanates only
    • C08G18/025Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates of isocyanates or isothiocyanates only the polymeric products containing carbodiimide groups
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/08Processes
    • C08G18/16Catalysts
    • C08G18/166Catalysts not provided for in the groups C08G18/18 - C08G18/26
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/08Processes
    • C08G18/16Catalysts
    • C08G18/22Catalysts containing metal compounds
    • C08G18/225Catalysts containing metal compounds of alkali or alkaline earth metals
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/28Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
    • C08G18/2805Compounds having only one group containing active hydrogen
    • C08G18/2815Monohydroxy compounds
    • C08G18/283Compounds containing ether groups, e.g. oxyalkylated monohydroxy compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/70Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the isocyanates or isothiocyanates used
    • C08G18/72Polyisocyanates or polyisothiocyanates
    • C08G18/74Polyisocyanates or polyisothiocyanates cyclic
    • C08G18/75Polyisocyanates or polyisothiocyanates cyclic cycloaliphatic
    • C08G18/758Polyisocyanates or polyisothiocyanates cyclic cycloaliphatic containing two or more cycloaliphatic rings
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J3/00Processes of treating or compounding macromolecular substances
    • C08J3/02Making solutions, dispersions, lattices or gels by other methods than by solution, emulsion or suspension polymerisation techniques
    • C08J3/03Making solutions, dispersions, lattices or gels by other methods than by solution, emulsion or suspension polymerisation techniques in aqueous media
    • C08J3/07Making solutions, dispersions, lattices or gels by other methods than by solution, emulsion or suspension polymerisation techniques in aqueous media from polymer solutions
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2379/00Characterised by the use of macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing nitrogen with or without oxygen, or carbon only, not provided for in groups C08J2361/00 - C08J2377/00
    • C08J2379/04Polycondensates having nitrogen-containing heterocyclic rings in the main chain; Polyhydrazides; Polyamide acids or similar polyimide precursors
    • C08J2379/08Polyimides; Polyester-imides; Polyamide-imides; Polyamide acids or similar polyimide precursors

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Polyurethanes Or Polyureas (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Description

本発明は、親水性変性ポリカルボジイミド樹脂の貯蔵安定な水性分散液と、その調製方法と、水性ポリカルボジイミド分散液中のカルボジイミド加水分解を低減するための塩成分の使用とに関する。
カルボキシル基を含有する分散ポリマーの架橋剤としてのポリカルボジイミド樹脂分散液は、既に知られている。
例えば、EP0686626A1には、平均重合度が1~30である親水性変性テトラメチルキシリレンカルボジイミドが記載されている。このポリカルボジイミド樹脂の水性分散液の特別な特徴は、その良好な貯蔵安定性である。しかしながら、この刊行物に記載されているポリカルボジイミドの欠点は、カルボジイミド化に必要な触媒の量が多く、ポリカルボジイミドの反応性が非常に低いことである。
EP2552982A2は、脂肪族または脂環式ジイソシアネートからポリカルボジイミドを調製するための方法を開示しており、この方法では、カルボジイミド化の間に発生した二酸化炭素反応ガスを、時々または永久に反応混合物から除去する。この方法の利点は、カルボジイミド化に必要な触媒が少量であることである。
EP1644428A2(WO2005/003204A2)は、有機溶媒を含まず、架橋剤としての使用に適した安定な水性ポリカルボジイミド分散液を調製するための方法を記載している。これらの水性分散液の改善された貯蔵安定性は、塩基または緩衝剤の添加によりpHを9~14の値に調整することによって達成される。この刊行物の教示によれば、ポリカルボジイミド分散液は50℃で8週間安定である。しかしながら、この刊行物には、貯蔵安定性がどのように評価または測定されるかについての記載がない。特に、カルボジイミド基の含有量が貯蔵中どのような条件下でどのようなパーセンテージ低下するかについての情報はない。
本出願人によって実施された試験は、50℃での貯蔵中に、この刊行物の教示に従って調製され、水酸化ナトリウム溶液でpH9に調整されたポリカルボジイミド分散液のカルボジイミド含量が8週間以内に約40%低下し、pH10で約15%低下することを示した。
脂肪族および脂環式ポリカルボジイミド樹脂を含むポリカルボジイミド分散液の別の特定の特徴は、それらの低い毒性である。有害物質に関するドイツの法令によれば、pHが11.5以上の物質または混合物は「腐食性(corrosive)」と分類することができ、「腐食性」の危険有害性記号(GHS05)および信号語「危険有害性(hazard)」で表示しなければならない。これはEP1644428A2(WO2005/003204A2)の教示にも当てはまる。
有害物質に関する法令の意味の範囲内の有害物質ではないポリカルボジイミド分散液、特に60℃の温度での貯蔵についての市場の需要がある。60℃で5日間の高温貯蔵の間に、貯蔵安定なポリカルボジイミド分散液のカルボジイミド含量は、未処理ポリカルボジイミド分散液の場合よりも強く減少しないはずである。
EP0686626A1 EP2552982A2 EP1644428A2 WO2005/003204A2
この目的は、本発明に従って、請求項1に記載の分散体、請求項10に記載の方法、および請求項15に記載の使用によって達成される。有利な発展形態は、従属請求項および以下の説明に記載されている。それらは、反対のことが文脈から明らかに明らかでない限り、自由に組み合わせることができる。
従って、水性ポリカルボジイミド分散液は、
分散液が、塩成分を含み、塩成分が、カチオンと、その最高脱プロトン化レベルで存在し、この最高脱プロトン化レベルにおいて≧9の塩基強度(pK)を有するアニオンとを有する少なくとも一つの塩を含み、
分散液は、DIN EN 27888に従い20℃で測定した導電率が、塩成分を抜いたが他の点は同一である分散液の導電率よりも高く、
塩成分が硫酸マグネシウムおよび/または硫酸カルシウムを含む場合、≧9の塩基強度(pK)を有する少なくとも1つのさらなるアニオンが塩成分中においてその最高脱プロトン化レベルで存在し、
塩成分が≧95モル%の含量で塩化アルミニウム(III)を含む場合、DIN EN 27888に従い20℃で測定した分散液の導電率が、塩成分を抜いたが他の点は同一である分散液の導電率の≦1000%である
という特定の特徴を有する。
驚くべきことに、本発明の分散液は、EP1644428A2(WO2005/003204A2)に記載されているように塩基および/または緩衝液でそのpHをpH>9に調整しなくても、貯蔵安定性の増加を示し、すなわち未処理の分散液と比較してカルボジイミド含量の小さな減少を示すことが見出された。これは、サンプルを60℃で120時間保存することによって、長期間の広範な試験なしに観察することができる。
塩成分は、アニオンおよびカチオンを有する少なくとも1つの塩を含む。塩成分はまた、複数の塩、または複数のアニオンおよび複数のカチオンを有する混合塩を含んでもよい。本発明によれば、少なくとも1つのアニオンは、塩成分中でその最高脱プロトン化レベルで存在し、この最高脱プロトン化レベルでは≧9(好ましくは≧10)の塩基強度(pK)を有する。
ここでの「最高脱プロトン化レベル」とは、アニオンがもはや酸性プロトンを有さないことを意味する。アニオンが2プロトン酸から形成される場合、最高脱プロトン化レベルは、二重に負に帯電したアニオンである。アニオンが3プロトン酸から形成される場合も同様であり、この場合、最高脱プロトン化レベルは三重に負に帯電したアニオンである。アニオンは最高脱プロトン化レベルで存在するので、さらに、緩衝剤として作用することができない。
最高脱プロトン化レベルにおけるアニオンの塩基強度(pK)は、通常の条件下で測定され、多くの場合、表で調べることができる。9以上のpKを有するこのようなアニオンの例は、(括弧内がpKで)ClO4 (24)、I(24)、Br(22.9)、Cl(20)、NO (15.32)、SO 2ー(12.08)、F(10.86)、およびHCOO(10.25)である。
従って、アニオンは非常に弱い塩基である。アニオンが、ブレンステッド酸ではなくルイス酸に由来する場合、厳密にはpKを決定することはできない。しかしながら、このようなアニオンも非常に弱い塩基であるので、これらは本発明に従い同様に「pK≧9」の定義に入る。このようなアニオンの例は、BF 、BPh 、およびAlCl である。
また、本発明は、塩成分の塩として、AlCl、SnCl等の主族金属のハロゲン化物、FeCl等の亜族金属のハロゲン化物を含む。主族または亜族金属が2つ以上の可能な酸化状態を有する場合、最も低い正の酸化状態にある金属のハロゲン化物が好ましい。一例は、Sn(IV)よりもSn(II)の方が好ましいことである。
いかなる特定の理論にも束縛されるものではないが、本発明の分散液の改善された貯蔵安定性は、少なくとも間接的にそれらの導電性に関連していると推測される。従って、本発明の分散液は、DIN EN 27888に従い20℃で測定した導電率が、塩成分を抜いたが他の点は同一である分散液の導電率よりも高い。従って、未処理分散液の場合に導電率を測定し、次いで塩成分を添加し、その後再び導電率を測定することができる。これは、塩成分を添加した後の導電率が前よりも高いことの検証を提供する。
塩成分が硫酸マグネシウムおよび/または硫酸カルシウムを含む場合、≧9(好ましくは≧10)の塩基強度(pK)を有する少なくとも1つのさらなるアニオンは、塩成分中においてその最高脱プロトン化レベルで存在するべきである。しかしながら、塩成分は、硫酸マグネシウムまたは塩化カルシウムを含まないことが好ましい。
塩成分が≧95モル%の含量で塩化アルミニウム(III)を含む場合、DIN EN 27888に従い20℃で測定した分散液の導電率は、本発明に従い、塩成分を抜いたが他の点は同一である分散液の導電率の≦1000%(好ましくは≦500%)であるべきである。これは、AlClによって与えられる導電率と、分散液中のカルボジイミド基の酸加水分解との間のトレードオフである。
本発明の水性分散液中のポリカルボジイミドは、好ましくはイソホロンジイソシアネート(IPDI)、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、水素化キシリレンジイソシアネート(H6XDI)もしくはジシクロヘキシルメタン4,4’-ジイソシアネート(H12MDI)から、またはモノメトキシポリエチレングリコールおよびブトキシエタノールから得ることができる。ポリカルボジイミドは、1分子当たり1~10個のカルボジイミド単位、2~7個のカルボジイミド単位または3~6個のカルボジイミド単位の平均官能性を有することができる。
本発明の水性分散液は、コーティング剤または含浸剤、例えば、接着剤、コーティング、ペイント、紙コーティング組成物のためのバインダーの成分として、または不織布のためのバインダーとして、すなわち、架橋および内部強度(凝集力)の増加が所望されるすべての状況において、特に好適である。
意図される用途に応じて、水性分散液は、増粘剤、流動制御剤、顔料または充填剤、殺菌剤、防カビ剤などの添加剤を含むことができる。
接着剤として使用される場合、本発明の水性分散液は、上述の添加剤に加えて、接着技術において慣用の特定の補助剤および添加剤を含んでもよい。これらの例には、増粘剤、可塑剤または粘着付与樹脂、例えば天然樹脂または変性樹脂、例えばロジンエステル、または合成樹脂、例えばフタレート樹脂が含まれる。
接着剤として使用されるポリマー分散液は、特に好ましくは、ポリマー中の主モノマーとしてアルキル(メタ)アクリレートを含む。接着剤の分野における好ましい使用はまた、積層接着剤、例えば、複合積層および高光沢フィルム積層(透明フィルムを紙または厚紙で接着する)ためのものを含む。本発明の水性分散液は、通常の方法によって、コーティングされるかまたは含浸される基材に適用することができる。
特に、木材、金属、布地(textile)、皮革またはプラスチックで作られた物体は、バインダーの構成成分としての本発明の水性分散液で結合、含浸またはコーティングされ得る。
一実施形態では、分散液は、DIN EN 27888に従い20℃で測定した導電率が、塩成分を抜いたが他の点は同一である分散液の導電率の≧140%(好ましくは≧200%、より好ましくは≧250%)である。
さらなる実施形態では、分散液は、DIN EN 27888に従い20℃で測定した導電率が、≧300μS/cm(好ましくは≧350μS/cm、より好ましくは≧400μS/cm)である。
さらなる態様において、塩成分は、ハロゲン化物アニオンを含む。ここで好ましいのは塩化物である。
さらなる実施形態において、塩成分は、アルカリ金属カチオンまたはアルカリ土類金属カチオンを含む。リチウムおよび/またはナトリウムカチオンが好ましい。
さらに好ましくは、塩成分がLiClおよび/またはNaClを含む。塩成分は、LiClおよび/またはNaCl以外の塩を含有することができない。
さらなる実施形態では、分散液は、さらに、減圧を適用することによって、CO2が少なくとも部分的に除去された。これは、分散液の貯蔵安定性をさらに増加させる。
さらなる実施形態では、分散液は、≧5~≦9.8のpHを有する。≧6~≦8.9のpHが好ましい。
さらなる実施形態では、塩成分は、分散体の総重量に対して、≧0.01%~≦1%(好ましくは≧0.02%~≦0.8%、より好ましくは≧0.06%~≦0.5%)の重量割合で存在する。
さらなる実施形態では、分散液は、60℃で120時間の貯蔵後、元のポリカルボジイミド含量の≧90%(好ましくは≧95%)を含有する。カルボジイミド濃度は、ATR(減衰全反射)赤外分光法によって測定することができる。較正は、既知濃度のジシクロヘキシルカルボジイミド(DCC)溶液を用いて行われる。約2118cmー1におけるカルボジイミドバンドのピーク面積(P)を測定する。データ(DCC溶液の濃度および測定されたP値)は、較正線を生成するために使用される。試料中のカルボジイミド濃度は、約2118cmー1でのバンドのPから決定される。濃度[meqDCC/g]はP/mから計算され、ここで、mは、校正線の勾配を表す。
本発明は、更に、水性ポリカルボジイミド分散液を調製するための方法であって、以下の工程:
A)カルボジイミド化触媒の存在下でポリイソシアネートを反応させ、ポリカルボジイミドを得る工程;
B)工程A)におけるポリカルボジイミド形成の間または後に、イソシアネートおよび/またはカルボジイミド基に対して反応性のある少なくとも1つの基を含有する化合物を添加する工程;
C)工程B)の後に得られた化合物を水中に分散させて分散液を得る工程;
を含む、方法を提供するものである。
また、方法は、以下の工程:
D)塩成分を
- 分散の前および/または間に工程C)で使用される水に
- 工程C)の後に得られた分散液に、
- 工程A)で使用されるポリイソシアネートに、および/または
- 工程B)で使用される化合物に
加える工程
を含み、
その結果、分散液は、DIN EN 27888に従い20℃で測定した導電率が、塩成分を抜いたが他の点は同一である分散液の導電率よりも高く、
塩成分が、カチオンと、その最高脱プロトン化レベルで存在し、この最高脱プロトン化レベルにおいて≧9(好ましくは≧10)の塩基強度(pK)を有するアニオンとを有する少なくとも一つの塩を含み、
塩成分が硫酸マグネシウムおよび/または硫酸カルシウムを含む場合、≧9(好ましくは≧10)の塩基強度(pK)を有する少なくとも1つのさらなるアニオンが塩成分中においてその最高脱プロトン化レベルで存在し、
塩成分が≧95モル%の含量で塩化アルミニウム(III)を含む場合、DIN EN 27888に従い20℃で測定した分散液の導電率が、塩成分を抜いたが他の点は同一である分散液の導電率の≦1000%である。
工程B)では、親水性基と、イソシアネートおよび/またはカルボジイミド基に対して反応性のある少なくとも1つの基とを含有する化合物を使用することが好ましい。
本発明の方法における工程A)~D)としての称号は、厳密な時系列が意図されていないことを意味するものとして理解されるべきであるが、これは単に方法の工程を区別するのに役立つに過ぎない。
塩成分の詳細は、本発明の分散液に関連して既に記載されており、方法に関してあらゆる詳細に繰り返す必要はない。
工程A)においてポリカルボジイミドに変換されるポリイソシアネートは、脂肪族または芳香族ポリイソシアネートであってもよい。
ポリイソシアネートのポリカルボジイミドへの変換は、カルボジイミド化触媒の存在下で、好ましくは、ポリイソシアネートのモル量に対して、カルボジイミド化触媒の、50~3000ppmの濃度、より好ましくは150~1000ppmの存在下、最も好ましくは200~700ppmの存在下で行われる。
適切なカルボジイミド化触媒の例は、種々のホスホレンオキシド、例えば、1-メチル-2-(および/または3-)ホスホレン-1-オキシド、3-メチル-2-(および/または3-)ホスホレン-1-オキシド、1-フェニル-2-(および/または3-)ホスホレン-1-オキシド、1-フェニル-3-メチル-2-(および/または3-)ホスホレン-1-オキシドおよび1-エチル-2-(および/または3-)ホスホレン-オキシドである。これらの触媒は、通常、生成物中に残存する。
工程A)におけるポリイソシアネートのポリカルボジイミドへの変換は、好ましくは50~250℃、好ましくは160~230℃、より好ましくは185~205℃の範囲で行われる。工程A)における反応は、例えば、1分子当たり1~10個のカルボジイミド単位、2~7個のカルボジイミド単位または3~6個のカルボジイミド単位の平均官能価を有するポリカルボジイミドが得られるように行うことができる。
工程B)において、ポリカルボジイミドは、好ましくはイソシアネートおよび/またはカルボジイミド基に対して反応性のある少なくとも1つの基を有する少なくとも1つの親水性化合物と反応する。このような化合物の例は、ポリエトキシモノオール、ポリエトキシジオール、ポリエトキシポリプロポキシモノオール、ポリエトキシポリプロポキシジオール、ポリエトキシモノアミン、ポリエトキシジアミン、ポリエトキシポリプロポキシモノアミン、ポリエトキシポリプロポキシジアミン、ヒドロキシアルキルスルホネート、アミンアルキルスルホネート、ポリエトキシモノチオールおよびジチオール、ポリエトキシモノカルボン酸およびジカルボン酸、モノおよびジヒドロキシカルボン酸、ならびにこれらの塩および上記化合物の混合物からなる群から選択される。親水化ポリカルボジイミドが得られ、未反応のイソシアネート基はイソシアネート基に対して反応性のある他の化合物、例えば、水、アルコール、チオール、アミン、鉱酸またはカルボン酸と任意に反応され得る。
工程C)では、工程B)の後に得られた化合物を水中に分散させて分散液を得る。分散されたポリカルボジイミドの含有量は、例えば、分散液の全重量を基準にして≧10重量%~≦90重量%であってよい。それは、好ましくは≧30重量%~≦50重量%、より好ましくは≧35重量%~≦45重量%である。
工程D)における塩成分は、原則として、プロセスの任意の時点で添加することができる。好ましい変形例は、分散前の分散に使用される水に添加される塩成分である。同様に、分散プロセス中に塩成分を添加することも可能である。分散が行われたら、塩成分を添加することがより好ましい。これは、塩を添加する前後に分散液の導電率を測定する選択肢を与える。
方法の一実施形態では、塩成分がハロゲン化物アニオンおよび/またはアルカリ金属またはアルカリ土類金属カチオンを含む。塩化物アニオンおよびリチウムおよび/またはナトリウムカチオンが好ましい。
さらに好ましくは、塩成分がLiClおよび/またはNaClを含む。塩成分は、LiClおよび/またはNaCl以外の塩を含有することができない。
方法のさらなる実施形態において、分散液は、さらに、減圧を適用することによって、少なくとも部分的にCO2が除去された。これは、分散液の貯蔵安定性をさらに増加させる。
方法のさらなる実施形態において、工程A)におけるポリイソシアネートは、脂肪族ポリイソシアネートである。脂肪族ポリイソシアネート(脂環式ポリイソシアネートも含まれる)は、好ましくはメチレンジイソシアネート、ジメチレンジイソシアネート、トリメチレンジイソシアネート、テトラメチレンジイソシアネート、ペンタメチレンジイソシアネート、ジプロピルエーテルジイソシアネート、2,2-ジメチルペンタンジイソシアネート、3-メトキシヘキサンジイソシアネート、オクタメチレンジイソシアネート、2,2,4-トリメチルペンタンジイソシアネート、ノナメチレンジイソシアネート、デカメチレンジイソシアネート、3-ブトキシヘキサンジイソシアネート、1,4-ブチレングリコールジプロピルエーテルジイソシアネート、チオジヘキシルジイソシアネート、メタキシリレンジイソシアネート、パラキシリレンジイソシアネート、テトラメチルキシリレンジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタン4,4’-ジイソシアネート(H12MDI)、イソホロンジイソシアネート(IPDI)、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、水素化キシリレンジイソシアネート(H6XDI)、ドデカン1,12-ジイソシアネート(DDI)、ノルボルナンジイソシアネート(NBDI)および2,4-ビス(8-イソシアナトオクチル)-1,3-ジオクチルシクロブタン(OCDI)またはそれらの混合物からなる群からのポリイソシアネートである。
特に好ましいのは、イソホロンジイソシアネート(IPDI)、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、水素化キシリレンジイソシアネート(H6XDI)、およびジシクロヘキシルメタン4,4’-ジイソシアネート(H12MDI)である。最も好ましくは、脂環式ポリイソシアネートがジシクロヘキシルメタン4,4’-ジイソシアネート(H12MDI)である。
本発明はさらに、水性ポリカルボジイミド分散液中でのカルボジイミド加水分解を低減するための塩成分の使用に関し、ここで、
塩成分は、カチオンと、その最高脱プロトン化レベルにおいて≧9(好ましくは≧10)の塩基強度(pK)を有するアニオンとを有する少なくとも一つの塩を含み、
塩成分が、塩化アルミニウム(III)、硫酸マグネシウムおよび/または硫酸カルシウムを含む場合、その最高脱プロトン化レベルで存在し、この最高脱プロトン化レベルにおいて≧9(好ましくは≧10)の塩基強度(pK)を有する少なくとも1つのさらなるアニオンが塩成分中に存在する。
塩成分の詳細は、本発明の分散液に関連して既に記載されており、使用に関して繰り返す必要はない。単に、使用の一実施形態において、塩成分は、ハロゲン化物アニオンを含むことに留意すべきである。ここで好ましいのは塩化物である。使用のさらなる実施形態において、塩成分は、アルカリ金属カチオンまたはアルカリ土類金属カチオンを含む。リチウムおよび/またはナトリウムカチオンが好ましい。さらに好ましくは、塩成分がLiClおよび/またはNaClを含む。塩成分は、LiClおよび/またはNaCl以外の塩を含有することができない。
本発明は、以下の実施例によってさらに説明されるが、これらに限定されるものではない。
出発物質:
・ 脂環式ポリイソシアネートH12MDI:
4,4’-ジイソシアナトジシクロヘキシルメタン,CAS番号79103-62-1(Desmodur(登録商標)W、Covestro Deutschland AG、Leverkusen、Germany)
・ カルボジイミド化触媒1,1-MPO:1-メチル-2-ホスホレン-1-オキシドと1-メチル-3-ホスホレン-1-オキシドの技術的混合物、CAS番号872-45-7および930-38-1(Clariant AG、Muttenz、Switzerland)
・ モノメトキシポリエチレングリコール750、MPEG 750:CAS番号9004-74-4:(Aldrich、Germany)
・ ブトキシエタノール:CAS番号111-76-2:(SysKem Chemie GmbH、Wuppertal、Germany)
方法:
・ 平均粒径の決定:分散液/溶液中のポリカルボジイミド液滴の粒径は、レーザー相関分光法(装置:Malvern Zetasizer 1000、Malvern Inst.Limited)によって決定される。
・ 導電率:電気伝導率[μS/cm]は、InLab 710測定プローブと組み合わせてMettler Toledo社のSevenCompact S230導電率計を使用して求められる。これは、標準DIN EN 27888に従って行われた。
・ 不揮発分フラクションの測定:分散液ポリカルボジイミド中の不揮発分フラクションはDIN EN ISO 3251に従って測定され、調査における条件は、以下のパラメーターによって定義される:0.5g/120分/125℃。
・ 安定性試験:ポリカルボジイミド分散液を閉じたPEボトル中で60℃で120時間保存した。試料のカルボジイミド濃度、導電率、およびpHを、熱貯蔵の前後で測定した。
・ カルボジイミド濃度の決定:カルボジイミド濃度は、Perkin Elmer Spectrum Two上のATR赤外分光法によって決定される。
まず、ジシクロヘキシルカルボジイミド(DCC)のエタノール溶液を調製した(濃度:0.1mmol/g、0.2mmol/g、0.5mmol/g、1.0mmol/g、1.5mmol/g、および2mmol/g)。これらの溶液のIRスペクトルを記録した。約2118cm-1におけるカルボジイミドバンドのピーク面積(P)を測定した。データ(DCC溶液の濃度cおよび測定されたP値)を使用して、較正線を生成した:
=m・c[meq DCC/g](ここで、mは校正線の勾配である)。
約2118cm-1のバンドのPからカルボジイミド濃度を決定する。濃度[meq DCC/g]は、P/mから計算される。
カルボジイミド濃度の変化は、ベースライン値のパーセンテージとして報告される。測定条件に基づいて、カルボジイミド濃度の変化について報告された値は、±5パーセントポイントまで正確であると推測される。
特に明記しない限り、すべての分析測定は23℃の温度を指す。電気伝導度計の基準温度は20℃であった。
ポリカルボジイミド分散液の調製
ポリカーボジイミド分散液pCDI 1~pCDI 6は、WO2011/120928A2(=EP2552982A2)からの例2に従って調製された。これにより、7~9.7のpH、35nmの平均粒径、および約40重量%の不揮発分(固形分)を有するほぼ透明な分散液が得られた。分散液pCDI 5から、減圧を適用することによって溶解したCO2を除去した。
ポリカルボジイミド分散液の安定化:0.01重量%~1.0重量%の塩をポリカルボジイミド分散液に添加して、導電率を>250μS/cmの値に調整した。
得られた結果を以下の表に示す。(*)でマークされた例は比較例である。
Figure 0007356979000001
Figure 0007356979000002
Figure 0007356979000003
Figure 0007356979000004
Figure 0007356979000005
Figure 0007356979000006

Claims (12)

  1. 親水性変性ポリカルボジイミド樹脂の水性分散液であって、
    前記分散液が、塩成分を含み、前記塩成分が、カチオンと、その最高脱プロトン化レベルで存在し、この最高脱プロトン化レベルにおいて≧9の塩基強度(pK)を有するアニオンとを有する少なくとも一つの塩を含み、
    前記分散液は、DIN EN 27888に従い20℃で測定した導電率が、前記塩成分を抜いたが他の点は同一である分散液の導電率よりも高く、
    前記塩成分が硫酸マグネシウムおよび/または硫酸カルシウムを含む場合、≧9の塩基強度(pK)を有する少なくとも1つのさらなるアニオンが前記塩成分中においてその最高脱プロトン化レベルで存在し、
    前記塩成分が≧95モル%の含量で塩化アルミニウム(III)を含む場合、DIN EN 27888に従い20℃で測定した前記分散液の導電率が、前記塩成分を抜いたが他の点は同一である分散液の導電率の≦1000%であり、
    前記分散液60℃で120時間の貯蔵前の23℃でのpHが≧5~≦9.8であり
    前記塩成分が、ハロゲン化物アニオンを含み、
    前記ポリカルボジイミド樹脂が、イソホロンジイソシアネート(IPDI)、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、水素化キシリレンジイソシアネート(H6XDI)もしくはジシクロヘキシルメタン4,4’-ジイソシアネート(H12MDI)から、またはモノメトキシポリエチレングリコールおよびブトキシエタノールから得ることができ、そのポリカルボジイミドは、1~10個のカルボジイミド単位の平均官能を有することを特徴とする分散液。
  2. 前記分散液は、DIN EN 27888に従い20℃で測定した導電率が、前記塩成分を抜いたが他の点は同一である分散液の導電率の≧140%である、請求項1に記載の分散液。
  3. 前記分散液は、DIN EN 27888に従い20℃で測定した導電率が、≧300μS/cmである、請求項1または2に記載の分散液。
  4. 前記塩成分がアルカリ金属カチオンまたはアルカリ土類金属カチオンを含む、請求項1~3のいずれかに記載の分散液。
  5. 前記分散液は、さらに、減圧の適用によってCO2が少なくとも部分的に除去された、請求項1~4のいずれかに記載の分散液。
  6. 前記塩成分が、前記分散液の全重量に対して≧0.01%~≦1%の重量割合で存在する、請求項1~5のいずれかに記載の分散液。
  7. 前記分散液が、60℃で120時間の貯蔵後、元のポリカルボジイミド含量の≧90%を含む、請求項1~6のいずれかに記載の分散液。
  8. 親水性変性ポリカルボジイミド樹脂の水性分散液を調製するための方法であって、以下の工程:
    A)カルボジイミド化触媒の存在下でポリイソシアネートを反応させ、ポリカルボジイミドを得る工程;
    B)工程A)におけるポリカルボジイミド形成の間または後に、イソシアネートおよび/またはカルボジイミド基に対して反応性のある少なくとも1つの基を含有する化合物を添加する工程;
    C)工程B)の後に得られた化合物を水中に分散させて分散液を得る工程;
    を含む、方法であって、
    前記方法が、さらに、以下の工程:
    D)塩成分を
    - 分散の前および/または間に工程C)で使用される前記水に
    - 工程C)の後に得られた前記分散液に、
    - 工程A)で使用される前記ポリイソシアネートに、および/または
    - 工程B)で使用される前記化合物に
    加える工程
    を含み、
    その結果、前記分散液は、DIN EN 27888に従い20℃で測定した導電率が、前記塩成分を抜いたが他の点は同一である分散液の導電率よりも高く、
    前記塩成分が、カチオンと、その最高脱プロトン化レベルで存在し、この最高脱プロトン化レベルにおいて≧9の塩基強度(pK)を有するアニオンとを有する少なくとも一つの塩を含み、
    前記塩成分が硫酸マグネシウムおよび/または硫酸カルシウムを含む場合、≧9の塩基強度(pK)を有する少なくとも1つのさらなるアニオンが前記塩成分中においてその最高脱プロトン化レベルで存在し、
    前記塩成分が≧95モル%の含量で塩化アルミニウム(III)を含む場合、DIN EN 27888に従い20℃で測定した前記分散液の導電率が、前記塩成分を抜いたが他の点は同一である分散液の導電率の≦1000%であり、
    前記分散液60℃で120時間の貯蔵前の23℃でのpHが≧5~≦9.8であり
    前記塩成分が、ハロゲン化物アニオンを含み、
    前記ポリイソシアネートが、イソホロンジイソシアネート(IPDI)、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、水素化キシリレンジイソシアネート(H6XDI)、および/またはジシクロヘキシルメタン4,4’-ジイソシアネート(H12MDI)からなる群から選択され、
    前記イソシアネートおよび/またはカルボジイミド基に対して反応性のある少なくとも1つの基が、ポリエトキシモノオール、ポリエトキシジオール、ポリエトキシポリプロポキシモノオール、ポリエトキシポリプロポキシジオール、ポリエトキシモノアミン、ポリエトキシジアミン、ポリエトキシポリプロポキシモノアミン、ポリエトキシポリプロポキシジアミン、ヒドロキシアルキルスルホネート、アミンアルキルスルホネート、ポリエトキシモノチオールおよびジチオール、ポリエトキシモノカルボン酸およびジカルボン酸、モノおよびジヒドロキシカルボン酸、ならびにこれらの塩および上記化合物の混合物からなる群から選択されることを特徴とする方法。
  9. 工程B)において、親水性基と、イソシアネートおよび/またはカルボジイミド基に対して反応性のある少なくとも1つの基とを含有する化合物が使用される、請求項8に記載の方法。
  10. 前記塩成分が、ハロゲン化物アニオンと、アルカリ金属カチオンまたはアルカリ土類金属カチオンとを含む、請求項8または9に記載の方法。
  11. 前記分散液が、さらに、減圧の適用によってCO2が少なくとも部分的に除去された、請求項8~10のいずれかに記載の方法。
  12. 親水性変性ポリカルボジイミド樹脂の水性分散液におけるカルボジイミド加水分解を低減するための塩成分の使用であって、
    前記塩成分が、カチオンと、その最高脱プロトン化レベルにおいて≧9の塩基強度(pK)を有するアニオンとを有する少なくとも一つの塩を含み、
    前記塩成分が、塩化アルミニウム(III)、硫酸マグネシウムおよび/または硫酸カルシウムを含む場合、その最高脱プロトン化レベルで存在し、この最高脱プロトン化レベルにおいて≧9の塩基強度(pK)を有する少なくとも1つのさらなるアニオンが前記塩成分中に存在し、
    前記塩成分が、ハロゲン化物アニオンを含み、
    前記分散液60℃で120時間の貯蔵前の23℃でのpHが≧5~≦9.8であり
    前記分散液は、DIN EN 27888に従い20℃で測定した導電率が、前記塩成分を抜いたが他の点は同一である分散液の導電率よりも高いことを特徴とする使用。
JP2020533632A 2017-12-21 2018-12-12 貯蔵安定性が向上した水性ポリカルボジミド分散液及びその製造方法 Active JP7356979B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP17209822.0A EP3502157A1 (de) 2017-12-21 2017-12-21 Wässrige polycarbodiimid-dispersion mit erhöhter lagerstabilität und verfahren zu ihrer herstellung
EP17209822.0 2017-12-21
PCT/EP2018/084557 WO2019121238A1 (de) 2017-12-21 2018-12-12 Wässrige polycarbodiimid-dispersion mit erhöhter lagerstabilität und verfahren zu ihrer herstellung

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2021507044A JP2021507044A (ja) 2021-02-22
JP7356979B2 true JP7356979B2 (ja) 2023-10-05

Family

ID=60997230

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020533632A Active JP7356979B2 (ja) 2017-12-21 2018-12-12 貯蔵安定性が向上した水性ポリカルボジミド分散液及びその製造方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10882942B2 (ja)
EP (2) EP3502157A1 (ja)
JP (1) JP7356979B2 (ja)
CN (1) CN111479843B (ja)
WO (1) WO2019121238A1 (ja)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007521360A (ja) 2003-07-03 2007-08-02 シュタール インタナショナル ベーフェー 有機溶剤がなく、架橋剤として使用できる、安定したポリカルボジイミド分散液を製造する方法
JP2007270046A (ja) 2006-03-31 2007-10-18 Nippon Paint Co Ltd カルボジイミド化合物、硬化剤及び硬化性樹脂組成物
JP2009013344A (ja) 2007-07-06 2009-01-22 Toyo Ink Mfg Co Ltd 水性平版印刷インキおよび印刷物
JP2013523928A (ja) 2010-04-01 2013-06-17 バイエル・インテレクチュアル・プロパティ・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング カルボジイミド化法

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3629041B2 (ja) 1994-06-10 2005-03-16 日清紡績株式会社 水性テトラメチルキシリレンカルボジイミド
JP3438957B2 (ja) * 1994-08-11 2003-08-18 日清紡績株式会社 補強材用の水性表面処理剤、該水性表面処理剤で処理された補強材及び補強材により強化された複合材
JPH10140126A (ja) * 1996-11-14 1998-05-26 Sekisui Chem Co Ltd 接着剤組成物、それを用いた接着方法ならびに化粧シート被覆材料の製造方法
US5866715A (en) * 1997-12-17 1999-02-02 Industrial Technology Research Institute Polycarbodiimides and method for producing the same
JP4195050B2 (ja) * 2006-06-16 2008-12-10 住友化学株式会社 帯電防止剤組成物
EP2542601A1 (en) * 2010-03-02 2013-01-09 PPG Industries Ohio, Inc. One-component, ambient curable waterborne coating compositions, related methods and coated substrates
CN101982773B (zh) * 2010-09-15 2013-10-30 江南大学 庆大霉素液相芯片探针的制备方法
JP5667849B2 (ja) * 2010-11-19 2015-02-12 株式会社カネカ 水性樹脂組成物
JP5101747B1 (ja) * 2012-01-18 2012-12-19 日本ペイント株式会社 2液型水性塗料用組成物
WO2017006950A1 (ja) * 2015-07-08 2017-01-12 日清紡ケミカル株式会社 カルボジイミド系水性樹脂架橋剤

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007521360A (ja) 2003-07-03 2007-08-02 シュタール インタナショナル ベーフェー 有機溶剤がなく、架橋剤として使用できる、安定したポリカルボジイミド分散液を製造する方法
JP2007270046A (ja) 2006-03-31 2007-10-18 Nippon Paint Co Ltd カルボジイミド化合物、硬化剤及び硬化性樹脂組成物
JP2009013344A (ja) 2007-07-06 2009-01-22 Toyo Ink Mfg Co Ltd 水性平版印刷インキおよび印刷物
JP2013523928A (ja) 2010-04-01 2013-06-17 バイエル・インテレクチュアル・プロパティ・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング カルボジイミド化法

Also Published As

Publication number Publication date
JP2021507044A (ja) 2021-02-22
WO2019121238A1 (de) 2019-06-27
CN111479843B (zh) 2022-05-27
EP3728383B1 (de) 2021-08-04
US20200385508A1 (en) 2020-12-10
CN111479843A (zh) 2020-07-31
EP3728383A1 (de) 2020-10-28
EP3502157A1 (de) 2019-06-26
US10882942B2 (en) 2021-01-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU2016247598A1 (en) Modified epoxy primer for improved adhesion of RMA crosslinkable coating compositions
US11597838B2 (en) Matted polyamide-pud
KR102019641B1 (ko) 폴리히드록시우레탄 수지의 수분산체, 해당 수분산체의 제조 방법, 해당 수분산체를 사용하여 이루어지는 가스 배리어성 수지 필름, 점토 광물 함유의 폴리히드록시우레탄 수지 수분산체 조성물, 해당 조성물을 사용하여 이루어지는 가스 배리어성 코팅제 및 가스 배리어성 수지 필름
RU2690855C1 (ru) Краски на водной основе, включающие сшивающие полиуретановые связующие вещества и определенную композицию растворителей
JP7356979B2 (ja) 貯蔵安定性が向上した水性ポリカルボジミド分散液及びその製造方法
US10626290B2 (en) Method of extending pot life of coating compositions
JP2008063442A (ja) 水性塗料組成物、架橋促進剤および硬化塗膜の製造方法
JP2019127548A (ja) ヒドロキシポリウレタン樹脂の水分散体、該水分散体を用いてなるガスバリア性フィルム及びヒドロキシポリウレタン樹脂の水分散体の製造方法
US8791191B2 (en) Zinc oxide particles which have been modified with phosphonocarboxylic acid and use of zinc oxide particles
KR101031307B1 (ko) 나노 아크릴 혼성 수분산 폴리우레탄 조성물 및 그 제조 방법
KR102164100B1 (ko) Mg 함유 아연도금강판의 표면처리용 조성물 및 이를 이용하여 표면처리된 Mg 함유 아연도금강판
ITVA20120051A1 (it) Poliuretani antimacchia
CN112912451B (zh) 可固化涂料组合物

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20211208

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20221104

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20221108

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20230119

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20230425

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20230524

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20230905

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20230925

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7356979

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150