JPH0621143B2 - ポリイソシアネート重付加生成物の水溶液または水性分散液並びにその製造方法 - Google Patents

ポリイソシアネート重付加生成物の水溶液または水性分散液並びにその製造方法

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JPH0621143B2
JPH0621143B2 JP59259443A JP25944384A JPH0621143B2 JP H0621143 B2 JPH0621143 B2 JP H0621143B2 JP 59259443 A JP59259443 A JP 59259443A JP 25944384 A JP25944384 A JP 25944384A JP H0621143 B2 JPH0621143 B2 JP H0621143B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、特定のポリイソシアネート重付加生成物の水
溶液または水性分散液の製造のために使用されるポリヒ
ドロキシル化合物を選択することによって、接着剤、特
にゴムの接着剤として使用するのに著しく適した上記水
溶液または水性分散液、その水溶液または水性分散液の
製造方法に関するものである。
ポリイソシアネート重付加生成物の水溶液または水性分
散液、すなわちポリウレタンまたはポリウレタンポリ尿
素の水溶液または水性分散液は公知であり、それらの製
造は、例えば次の参照文献、すなわち西ドイツ特許出願
第880,485号明細書、西ドイツ特許出願広告明細
書第1,044,404号、米国特許第3,036,9
98号明細書、西ドイツ特許第1,178,586号明
細書、同第1,134,946号明細書、西ドイツ特許
出願広告明細書第 1,237,306号、西ドイツ特許出願公開明細書第
1,595,602号、米国特許第3,756,992
号明細書、西ドイツ特許出願公開明細書第2,019,
324号、第2,035,732号、第2,446,4
40号、米国特許第3,479,310号明細書および
Angewandte Chemie 82,35(1970)に記載されて
いる。
これらの公知の水溶液または分散液は就中あらゆるサブ
ストレートの塗装と接着を含む種々の用途に適してい
る。これらの公知の溶液または分散液の一つの欠点は、
それらが重合体、特にゴムをゴム自身またはその他の材
料に接着するのに或程度しか適していないという事実に
ある。
ゴムに関する接着剤として特に開発された西ドイツ特許
出願公開明細書第2,804,603号および欧州特許
出願公開明細書第3521号に記載された水溶液または
分散液もその点に関して必ずしも十分でない。
したがって、本発明の目的は、あらゆるサブストレー
ト、特にゴム材料の接着剤として、従来技術の溶液また
は分散液よりも適したポリイソシアネート重付加生成物
の新規な水溶液または分散液を提供することである。
驚くべきことに、この目的は以下に詳細に述べる本発明
の溶液または分散液およびそれらを製造する本発明方法
によって達成される。本発明の溶液または分散液によっ
て形成された接着、特にゴムとゴムとの接着およびゴム
を他の材料に接合する接着は実際の要求を越える分離強
度を示すので、接着された材料は屡々引裂かないで分離
することができない。
本発明は、固形物100gに付き約2ないし200ミリ
当量の化学的に合体されたアンモニウム窒素原子、およ
び固形物をベースにして約25重量%以下の末端および
/または側部に配置されたポリエーテル連鎖中に合体さ
れて存在するエチレンオキシド単位を含む、ポリイソシ
アネート重付加生成物の水溶液または水性分散液におい
て、そのポリイソシアネート重付加生成物がウレタン基
を通して合体されたポリエステルセグメントQを約20
ないし95重量%含み、そこでQが、 i)約700ないし1400の範囲の分子量を有するジカ
ルボン酸ポリエステルポリオール、および/または ii)約700ないし2500の範囲の分子量を有する、
末端がヒドロキシル基で終っているラクトンの単独重合
体または共重合体 からヒドロキシル基を取去ることによって得られる型の
基を表わすことを特徴とする上記水溶液または水性分散
液に関する。
本発明はまた、 a)随意に少量の有機モノイソシアネートを含む有機ポリ
イソシアネートを、 b) b1)ポリエステルポリオールおよび、随意に、 b2)その他のポリオール から成る、約500ないし5000の範囲の分子量を有
する有機ポリヒドロキシル化合物、 c)随意に、成分(b)および(c)の総量をベースにして約6
0ヒドロキシ当量%以下の、62ないし499の範囲の
分子量を有する多価アルコール、および d)随意に、ポリエーテル連鎖中に合体されたエチレンオ
キシド単位を含む一価アルコールと反応させ、ここで約
1.2:1ないし2.5:1のNCO:OH当量比で上記の
(a)を(b)、 (c)および(d)と反応させることによってプ
レポリマーを調製し、ついでその得られたイソシアネー
ト基含有プレポリマーを、 (e)約0.8:1ないし2.5:1のNCO/NH当量比にお
いてアミン含有またはヒドラジン含有連鎖延長剤で連鎖
を延長することによって上記の水溶液または水性分散液
を製造する方法であって、 i)ポリイソシアネート重付加生成物が固形分100gに
付き約2ないし200ミリ当量のアンモニウム窒素原子
を含むように、合成成分(b2)、 (c)および/または(e)
のうちの少なくともあるものは、プレポリマーと成分
(e)との反応の前、反応中または反応後に、少なくとも
一部第三級または第四級アンモニウム基に転化されるよ
うな基に転化できる、合体された第三級または第四級ア
ンモニウム基または第三アミノ基を含み、 ii)ポリイソシアネート重付加生成物が、固形物をベー
スとして約25重量%以下の、末端および/または側部
に配置されたポリエーテル連鎖中に存在するエチレンオ
キシド単位を含むようになる量で、(1)成分(b2)とし
てポリエーテル連鎖中に存在するエチレンオキシド単位
を含む有機ジヒドロキシ化合物および/または(2)
(d)で述べた型の化合物を使用し、そして iii)ポリイソシアネート重付加生成物の合成を水の不存
在下で遂行してから水の中に溶解または分散させるか、
あるいはイソシアネート基を含むプレポリマーを水性媒
体中で成分(e)と反応させることによって連鎖延長反応
を遂行する上記製造方法において、 成分(b1)のうちの少なくとも約50ヒドロキシル当量%
が約700ないし1400の範囲の分子量を有するジカ
ルボン酸ポリエステルポリオールおよび/または約70
0ないし2500の分子量を有し、末端がヒドロキシル
基で終っているラクトンの単独重合体または共重合体で
あることを特徴とする上記製造方法に関する。
“第三級アンモニウム基”なる用語は、3個の有機基と
1個の水素原子が窒素原子に結合しているアンモニウム
基を指す。本発明方法の出発材料として適した有機ポリ
イソシアネートは少なくとも2個の遊離イソシアネート
基を含む有機化合物である。Xが4〜12個の炭素原子
を含む脂肪族炭化水素基、6〜15個の炭素原子を含む
脂環式炭化水素基、6〜15個の炭素原子を含む芳香族
炭化水素基、または7〜15個の炭素原子を含む芳香族
脂肪族炭化水素基であるジイソシアネートX(NCO)2を使
用するのが好ましい。このような好ましいジイソシアネ
ートの例は、テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサ
メチレンジイソシアネート、ドテカメチレンジイソシア
ネート、1,4−ジイソシアナトシクロヘキサン、1−
イソシアナト−3,3,5−トリメチル−5−イソシア
ナトメチル−シクロヘキサン(イソホロンジイソシアネ
ートまたはIPDI)、4,4′−ジイソシアナトジシクロ
ヘキシルメタン、2,2−ビス−(4−イソシアナトシ
クロヘキシル)−プロパン、1,4−ジイソシアナトベ
ンゼン、2,4−ジイソシアナトトルエン、2,6−ジ
イソシアナトトルエン、4,4′−ジイソシアナトジフ
ェニルメタン、p−キシリレンジイソシアネートおよび
これらの化合物の混合物である。
ポリウレタン化学においてそれ自体公知であるより高級
なポリイソシアネートまたはそれ自体公知の変性された
ポリイソシアネートでも勿論使用することができ、例え
ばカルボジイミド基、アロファネート基、イソシアヌレ
ート基、ウレタン基および/またはビューレット基を含
むポリイソシアネートを使用することができる。
重付加生成物の製造において、例えばフェニルイソシア
ネート、ヘキシルイソシアネートまたはドデシルイソシ
アネートのようなモノイソシアネートを少量、すなわち
約10NCO当量%までの量で使用する場合には、2より
も高い官能性を有する合成成分を同時に使用することに
よって早過ぎる連鎖停止反応を阻止しなければならない
けれども、上記のように少量のモノイソシアネートを使
用することもできる。
ポリイソシアネート(a)のための反応剤は、 (b) 500
〜約5000の範囲の分子量を有する有機ポリヒドロキ
シル化合物、随意に(c)62〜499の範囲の分子量を
有する有機ポリヒドロキシル化合物、随意に(d)約80
0〜10,000の範囲の分子量を有し、かつポリエー
テル連鎖中に合体されたエチレンオキシド単位を含む一
価アルコールおよび(e)アミン含有またはヒドラジン含
有連鎖延長剤である。
500〜約5000の範囲の分子量を有する有機ポリヒ
ドロキシル化合物(b)は、 (b1)その分子量範囲を有する
ポリエステルポリオール、および、随意に、 (b2)ポリ
ウレタン化学からそれ自体公知の型のその分子量範囲を
有するその他のポリオールである。これについては、ポ
リエステルポリオール(b1)が本発明におけるような量で
使用され、かつウレタン基を通して合体されている上述
の型のポリエステルセグメントQの約20〜95重量
%、そして好ましくは約25〜80重量%が、得られた
ポリイソシアネート重付加生成物中に最終的に存在する
ような組成を有することが重要である。これは、ポリエ
ステルポリオール(b1)中の少なくとも約50ヒドロキシ
ル当量%、そして好ましくは少なくとも約80ヒドロキ
シル当量%が約700〜1400の範囲の分子量を有す
るジカルボン酸ポリエステルポリオール、特にジカルボ
ン酸ポリエステルジオール、および/または約700〜
2500の範囲の分子量を有するラクトンの、末端がヒ
ドロキシル基で終っている単独重合体または共重合体で
あって、しかも成分(b1)の総量が本発明に必須の構造単
位Qの本発明に必須の含有量を与えるような方法で計量
されることが決定的に重要であることを意味している。
上述のジカルボン酸ポリエステルポリオール、特にジオ
ールは、好ましくはジカルボン酸成分のうちの少なくと
も約50カルボキシル当量%、そしてより好ましくはジ
カルボン酸成分全体がアジピン酸をベースとしていると
ともに、好ましくはポリオール成分のうちの好ましくは
少なくとも約50ヒドロキシル当量%、そしてより好ま
しくはポリオール成分全体が1,6−ジヒドロキシヘキ
サンをベースにしている形のジカルボン酸ポリエステル
ポリオールである。これらの好ましい合成成分の他に、
本発明に必須のポリエステルポリオールはまた後に例で
示した型のその他の合成成分を含むこともできる。ラク
トンの単独重合体または共重合体は、ラクトンまたはラ
クトン混合物(例えばε−カプロラクトン、β−プロピ
オラクトン、γ−ブチロラクトンおよび/またはメチル
−ε−カプロラクトン)と、ポリエステルポリオールの
ための合成成分として後で述べる低分子量の二価アルコ
ールのような適当な二官能性出発分子との好ましくは末
端がヒドロキシル基で終っている二官能性の付加物であ
る。ε−カプロラクトンの対応する重合体が特に好まし
い。ラクトン重合体を製造するための出発物質としては
低級ポリエステルジオールまたはポリエーテルジオール
も使用できる。本発明に従って使用するのに適している
ためには、少なくとも約50重量%のラクトン重合体
が、重合したラクトンまたはラクトンに対応する重縮合
したω−ヒドロキシカルボン酸をベースにしていなけれ
ばならない。この要件から、ラクトンに相当するヒドロ
キシカルボン酸の、対応する、化学的に完全に当量の重
縮合物がラクトン重合体の代りに使用できることにな
る。
本発明に必須のこれらのポリエステルポリオールに加え
て、成分(b1)はポリウレタン化学からそれ自体公知であ
る形の、約500〜5000の範囲の分子量を有するそ
の他のポリエステルポリオーレを含むこともできる。こ
れらのポリエステルポリオールは多価、好ましくは二価
アルコール、そして随意に三価アルコールと、多塩基
性、好ましくは二塩基性のカルボン酸とのそれ自体公知
の反応生成物である。遊離のポリカルボン酸を使用する
代りに、対応するポリカルボン酸無水物または低級アル
コールの対応するポリカルボン酸エステルまたはこれら
の混合物をポエステルの製造のために使用することもで
きる。ポリカルボン酸は脂肪族、脂環式、芳香族および
/または複素環式でよく、また随意に例えばハロゲン原
子によって置換されていても、および/または不飽和で
もよい。このようなポリカルボン酸の例は、こはく酸、
アジピン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、
フタル酸、イソフタル酸、トリメリト酸、無水フタル
酸、テトラヒドロフタル酸無水物、ヘキサヒドロフタル
酸無水物、テトラクロルフタル酸無水物、エンドメチレ
ンテトラヒドロフタル酸無水物、無水グルタル酸、マレ
イン酸、無水マレイン酸、フマル酸、二量体および三量
体の脂肪酸(例えば随意に単量体の脂肪酸と混合したオ
レイン酸)、テレフタル酸ジメチルエステルおよびテレ
フタル酸−ビス−グリコールエステルである。好適な多
価アルコールは、エチレングリコール、1,2−および
1,3−プロピレングリコール、1,4−,1,3−お
よび2,3−ブチレングリコール、1,6−ヘキサンジ
オール、1,8−オクタンジオール、ネオペンチルグリ
コール、シクロヘキサンジメタノール(1,4−ビス−
(ヒドロキシメチル)−シクロヘキサン)、2−メチル
−1,3−プロパンジオール、グリセロール、トリメチ
ロールプロパン、1,2,6−ヘキサントリオール、
1,2,4−ブタントリオール、トリメチロールエタ
ン、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、
テトラエチレングリコール、ポリエチレングリコール、
ジプロピレングリコール、ポリプロピレングリコール、
ジブチレングリコールおよびポリブチレングリコールを
包含している。ポリエステルは末端カルボキシル基を含
んでいてもよい。分子量に関して本発明に必須の化合物
に該当していないラクトンのポリエステル(例えばε−
カプロラクトン、またはω−ヒドロキシカプロン酸のよ
うなヒドロキシカルボン酸のポリエステル)も使用でき
る。
ヒドロキシル基を含むポリカーボネート、例えば1,3
−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,6
−ヘキサンジオール、ジエチンレングリコール、トリエ
チレングリコールおよび/またはテトラエチレングリコ
ールのようなジオールをホスゲンまたはジフェニルカー
ボネートのようなジアリールカーボネートと反応させる
ことによって得られる型のポリカーボネートも、ポリエ
ステルポリオール成分(b1)の構成成分となることができ
る。
例によって示した出発物質(b1)の他に、成分(b)は約5
00〜5000の範囲の分子量を有するその他のヒドロ
キシル化合物(b2)を随意に含むことができる。これらの
その他のヒドロキシル化合物(b2)の例は、ポリウレタン
化学からそれ自体公知であって、エポキシド(例えばエ
チレンオキシド、プロピレンオキシド、ブチレンオキシ
ド、テトラヒドロフラン、スチレンオキシドまたはエピ
クロルヒドリン)それ自体を、例えば、三弗化硼素の存
在下において重合するか、あるいはこれらのエポキシド
を随意に混合するか、または連続してアルコールおよび
アミンのような反応性の水素原子を含む出発成分に付加
することによって得られるポリエーテルポリオール、特
にポリエーテルジオールを包含している。このようなポ
リエーテルポリオールの例は、水、エチレングリコー
ル、1,3−または1,2−プロピレングリコール、
4,4′−ジヒドロキシジフェニルプロパンおよびアニ
リンを包含している。前述の型の側部に配置されたポリ
エーテル連鎖中に合体されたエチレンオキシド単位を含
む有機ジヒドロキシ化合物も、本方法の最終製品中に親
水性の側部ポリエーテル連鎖を合体させるために、本発
明方法における合成成分(b2)として使用できる。
本発明方法において随意に使用される合成成分(c)は、
62〜499、好ましくは62〜約250の範囲の分子
量を有する有機、好ましくは二官能性および三官能性、
より特定的には二官能性のポリヒドロキシル化合物を包
含している。これらの化合物は成分(b)および(c)の総量
をベースにして、一般に0〜約60ヒドロキシル当量%
の量で使用される。これらの合成成分(c)は、随意にエ
ーテル基またはエステル基を含み、かつ窒素を含まない
ポリオールまたは少なくとも2個のヒドロキシル基と第
三アミン窒素原子を含むアミノアルコールであって、そ
の第三窒素原子はイソシアネート重付加反応中またはそ
の反応終了後に中和または四級化することによって少な
くとも一部第三級また第四級アンモニウム基に転化する
ことができる。最初に述べた型の合成成分(c)は、エチ
レングリコール、プロピレングリコール、1,3−プロ
パンジオール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキ
サンジオール、トリメチロールプロパンまたはグリセロ
ールのような単純な多価アルコールを包含している。ア
ジピン酸−ビス−(ヒドロキシエチル)−エステルのよ
うな低分子量のポリエステルジオール、またはジエチレ
ングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレ
ングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレ
ングリコールまたはテトラプロピレングリコールのよう
なエーテル基を含む低分子量のジオールもまた窒素を含
まない合成成分(c)として使用できる。好適なアミノア
ルコールはN−メチルジエタノールアミン、N−メチル
ジイソプロパノールアミン、N−エチルジエタノールア
ミン、N−エチルジイソプロパノールアミンまたはN,
N′−ビス−(2−ヒドロキシエチル)−ペルヒドロピ
ラジンのような化合物を包含している。
本発明に従って随意に使用できる合成成分(d)は、約8
00〜10,000、好ましくは約1000〜5000
の範囲の分子量を有するモノヒドロキシポリエーテルア
ルコールを包含しており、そしてメタノール、エタノー
ルまたはn−ブタノールのような一官能性の出発分子を
エチレンオキシドまたはエチレンオキシドと他のアルキ
レンオキシド、特にプロピレンオキシドとの混合物でア
ルコキシル化することによって得ることができる。しか
しながら、アルキレンオキシドの混合物を使用する場
合、その混合物は少なくとも約40モル%、好ましくは
少なくとも約65モル%のエチレンオキシドを含むべき
である。これらを使用するとき、合成成分(d)は、本発
明方法の最終製品中の末端位置にあるポリエーテル連鎖
中に親水性エチレンオキシド単位に合体するように意図
される。
本発明によって使用される合成成分(e)は32〜50
0、好ましくは約60〜300の範囲の分子量を有する
アミン含有またはヒドラジン含有の連鎖延長剤または架
橋剤である。このグループはまた、第三アミノ基、すな
わち潜在的な第三級または第四級アンモニウム基を含む
化合物だけでなく、第三アミノ基を含まないポリアミン
も包含している。最初に述べたグループは、例えば、N
−メチル−ビス−(3−アミノプロピル)−アミン、N
−メチル−ビス−(2−アミノエチル)−アミンまたは
N,N′,N″−トリメチルジエチレントリアミンのよ
うな化合物を包含している。第三アミノ基を含まないア
ミン含有またはヒドラジン含有連鎖延長剤は、例えばエ
チレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、ピペラジ
ン、2,5−ジメチルピペラジン、1−アミノ−3−ア
ミノメチル−3,5,5−トリメチルシクロヘキサン
(イソホロンジアミンまたはIPDA)、4,4′−ジアミ
ノジシクロヘキシルメタン、1,4−ジアミノシクロヘ
キサン、1,2−ジアミノプロパン、ヒドラジン、ヒド
ラジン水和物、アミノ−酸ヒドラジド(例えば2−アミ
ノ酢酸ヒドラジド)またはビス−ヒドラジド(例えばこ
はく酸ビス−ヒドラジド)である。
アミン含有またはヒドラジン含有連鎖延長剤の中では、
本発明方法においてブロックされた形、すなわち対応す
るケチミン(西ドイツ特許出願公開明細書第2,72
5,589号)、ケタジン(西ドイツ特許出願公開明細
書第2,811,148号、米国特許第4,269,7
48号)またはアミン塩(米国特許第4,292,22
6号明細書)の形で使用できる、第三窒素原子を含まな
い連鎖延長剤が特に好ましい。例えば西ドイツ特許出願
公開明細書第2,732,131号または米国特許第4,
192,937号明細書に従って使用される型のオキサゾリジ
ンもまた上記の従来刊行物に述べられている方法と同様
な方法で、本発明方法におけるNCOプレポリマーの連鎖
を延長するのに使用できるブロックされたジアミンを提
供する。このようなブロックされたジアミンが使用され
る場合、そのジアミンは一般に水の不存在下においてNC
Oプレポリマーと混合され、ついでその生成した混合物
は分散用の水またはその一部と混合されて、対応するジ
アミンは直ちに加水分解によって放出される。
本発明方法における合成成分(a)、 (b)または(c)として
使用できるその他の代表的な化合物は、例えばHigh Pol
ymers ,Vol.XVI,「Polyurethanes ,Chemistry and Techn
ology 」Saunders-Frisch 著,Interscience Publishers
,New York/London,Vol.I,1962年,第32頁〜第4
2頁および第44頁〜第54頁およびVol.II,1964
年、第5頁〜第6頁および第198頁〜第199頁、お
よびKunststoff-Handbuch,Vol.VII,Vieweg-Hochtlen,Ca
rl-Hanser-Verlag,Munich,1966年,の例えば第4
5頁〜第71頁に記載されている。
ある程度の枝分かれを得るために、イソシアネート重付
加反応に関して3またはそれよりも高い官能性を有する
化合物を少量使用することができる。既に述べたよう
に、同じ目的のために三官能性またはさらに官能性の高
いポリイソシアネートを使用することができる。n−ブ
タノール、n−ドデカノールまたはステアリルアルコー
ルのような一価アルコールも少量使用できる。
本発明方法においては、第三アミノ基を含む合成成分
(c)および/または(e)を使用し、そしてその後につづく
塩酸、酢酸、フマル酸、マレイン酸、乳酸、酒石酸、し
ゅう酸または燐酸のような無機酸または有機酸による中
和、あるいは塩化メチル、沃化メチル、硫酸ジメチル、
塩化ベンジル、クロル酢酸エチルエステルまたはブロム
アセトアミドのような適当な四級化剤による四級化によ
って第三アミノ基を対応するアンモニウム基に転化する
ことによってイオン基、すなわち第三級または第四級ア
ンモニウム基が好ましく合体される。原則として、第三
窒素原子を含む合成成分のこの中和または四級化は推薦
されないけれども、これはイソシアネート重付加反応の
前または反応中に遂行することもできる。第三アミノ基
の中和または四級化によって、合成成分(b2)として使用
される型の第三アミノ基を含むポリエーテルポリオール
を経て、第三級または第四級アンモニウム基をポリイソ
シアネート重付加生成物中に導入することもできる。し
かしながら、これも本発明方法の好ましい具体例ではな
い。
本発明方法のすべての変数において、第三アミノ基また
はアンモニウム基を含む合成成分の使用量並びに中和ま
たは四級化の程度は、本発明方法によって得られた生成
物中に、固形100gに付き約2〜200、好ましくは
約2〜100、より好ましくは約5〜50ミリ当量のア
ンモニウム窒素原子が存在するような具合に選ばれる。
この型のアンモニウム基に加えて、本発明方法によって
得られる生成物中のさらに別の親水性構造単位として、
末端および/または側部に配置されたポリエーテル連鎖
中に存在するエチレンオキシド単位も存在することがで
きる。側部の親水性ポリエーテル連鎖は、好ましくは、
少なくとも約40モル%、好ましくは少なくとも65モ
ル%がエチレンオキシド単位であって、残りが好ましく
はプロピレンオキシド単位である側部連鎖を有し、かつ
約500〜5000、好ましくは約1000〜3000
の範囲の分子量を有する合成成分(b2)を使用することに
よって導入される。このような親水性の合成成分の例は
米国特許第3,905,929号、第4,092,286号
および第4,190,566号に記載されている。原則
として、例えば米国特許第3,920,598号明細書
に記載されているような、対応して変性されたジイソシ
アネートを経て、上記の型の側部親水性基を導入するこ
ともできるが、このアプローチは前述の方法によりは好
ましくない。本発明方法においては、例えば米国特許第
4,237,264号または第4,238,378号明
細書中にも記載されているように、親水性を持つように
変性された末端のポリエーテル連鎖は、好ましくは上記
の(d)において記載した出発物質を使用して導入され
る。これらの従来刊行物にも記載されている親水性のモ
ノイソシアネート(成分(a)との混合物の形で)を使用
することは原則として可能であるけれども、好ましくは
ない。末端および/または側部に配置されたポリエーテ
ル連鎖中に存在するエチレンオキシド単位を含む、例に
よって示した型の化合物は、とにかく、本発明方法によ
って得られる生成物中に、末端および/または側部に配
置されたポリエーテル連鎖中に合体されたエチレンオキ
シド単位が0〜約25重量%、好ましくは約0.5〜1
0重量%存在するような量で使用される。しかしなが
ら、親水性の構造単位の総量(最後に述べた型のアンモ
ニウム基およびエチレンオキシド単位)は、常に本発明
方法によって得られた生成物の水溶性または水に対する
分散性が保証されるような量に選ばなければならない。
本発明方法は、好ましくは、溶融物中または不活性溶
剤、例えばアセトンまたはN−メチルピロリドンの存在
下において、出発成分(a)、(b)、随意に(c)および随意
に(d)に由来する遊離のイソシアネート基を含むプレポ
リマーを最初に調製することによって遂行され、その目
的のためには、上記の出発物質は約1.2:1ないし
2.5:1、好ましくは約1.2:1ないし2:1に保
たれたNCO/OH当量比において反応させる。反応温度は
一般に約5〜160℃、好ましくは約50〜100℃の
範囲にある。
その後、このようにして得られたNCOプレポリマーは、
成分(e)、すなわちアミン含有またはヒドラジン含有連
鎖延長剤および、随意に、水との反応によって高分子量
の生成物に転化される。このためには、成分(e)、すな
わちアミン含有またはヒドラジン含有連鎖延長剤は、一
方ではプレポリマーのイソシアネート基をベースとし、
他方では連鎖延長剤の反応性の第一または第二アミノ基
をベースとして、約0.8:1ないし2.5:1、好ま
しくは約0.8:1ないし2:1のNCO/NH当量比に相
当する量で使用される。この連鎖延長反応は幾つかの異
った方法で遂行することができる。したがって、アセト
ンまたはN−メチルピロリドンのような不活性溶剤中で
NCOプレポリマーと成分(e)との反応を遂行し、そして得
られた有機溶液を分散用の水と完全に混合し、ついで随
意に蒸留によって溶剤を除去することができる。もう一
つの変形方法においては、NCOプレポリマーを、前に例
として挙げた型のブロックされた連鎖延長剤(e)と混合
し、ついで得られた混合物を水中に分散させる。前述の
変形方法のうちの最初の方法では、例えば、水と混合す
る前に第三アミノ基を中和または四級化するか、あるい
は中和剤として酸の水溶液を使用することによってアン
モニウム基を導入することができる。第二の変形方法に
おいては、例えば、第三アミノ基の中和に必要な酸を分
散用の水に添加することができる。しかしながら、単に
四級化または中和によって、またはこれらの方法よりは
好ましくはないけれども、NCOプレポリマーの製造にお
いて既にアンモニウム基を含んでいる合成成分を使用す
ることによって、連鎖延長剤(e)との反応の前に、NCOプ
レポリマー中に存在している第三級アミノ基を少なくと
も一部アンモニウム基に転化することもできるであろ
う。
連鎖延長反応、すなわちNCOプレポリマーと成分(e)との
反応および水中における分散は、一般に約20〜100
℃、好ましくは約20〜80℃の範囲の温度において遂
行される。
分散のために使用される水の量は、一般にポリイソシア
ネート重付加生成物の約10〜60重量%、好ましくは
20〜50重量%の溶液または分散体を提供するような
具合に計量される。
本発明の水溶液または分散液は、溶解または分散した固
形分中におけるアンモニウム窒素原子の前述の含有量、
そしてより特定的には、本発明に必須のポリエステルセ
グメントの前述の含有量を特徴としている。本発明に必
須のこれらのポリエステルセグメントは、約700〜1
400の範囲の分子量を有するジカルボン酸ポリエステ
ルポリオールおよび/または前に例示した型のラクトン
単独重合体または共重合体を使用することによって生ず
る。本発明に必須のこれらの合成成分は、式Q(OH)nによ
って表わすことができ、この式においてはQは前記の型
のポリエステルポリオールからヒドロキシル基を除去す
ることによって得られる型のポリエステル残基であり、
nは整数または(統計的に平均した)2ないし3の分
数、好ましくは2である。合体されたラクトンの単独重
合体または共重合体が存在する場合、残基Qの少なくと
も50重量%は、共重合したラクトン単位、特にε−カ
プロラクトンの重合によって生ずる共重合したラクトン
単位-O-X-CO-(ここでXは特定のラクトン片寄らない炭
化水素残基を意味する)をベースにしている。本発明に
よって溶液または分散液として存在するポリイソシアネ
ート重付加生成物は一般に約20〜95重量%、そして
好ましくは約25〜80重量%の残基Qを含んでいる。
原則として、米国特許第3,756,992号による所
謂溶融分散法または西ドイツ特許出願公開明細書第2,
543,091号による方法によっても、本発明のポリ
イソシアネート重付加生成物の水溶液または水性分散液
を製造することができる。使用する出発物質の型とその
使用量を適当に選択すれば、得られるポリイソシアネー
ト重付加生成物が本発明に必須のアンモニウム基とポリ
エステルセグメントの含有量に関する前述の要件を満足
することを保証することしか重要とならない。
本発明によるポリイソシアネート重付加生成物の溶液ま
たは分散液は、単独であらゆるサブストレートの接着に
直接使用することができる。特別の性質を得るために、
本発明の分散液を他の分散液、例えば酢酸ポリビニルの
分散液と混合することができる。さらに、合成または天
然の樹脂、可塑剤および充填剤のような添加剤を導入す
ることもできる。
本発明によるポリイソシアネート重付加生成物の溶液ま
たは分散液は特にゴムとゴムとの接着およびゴムと他の
材料との接着に適している。これらの溶液または分散液
を使用するとき、本発明方法によって得られた生成物
は、水性の分散液または溶液の接着剤を塗布する接着剤
技術においてそれ自体公知である方法によって塗布され
る。
以下の実施例において、そこに示されているすべての百
分率は、別に指示がなければ重合百分率である。
ショアA硬度90を有する同じスチレン−ブタジエンゴ
ム底材料(WeinheimのFreubenderg社によって製作され
たノラ(Nora)試験材料)を使用し、DIN 53273によっ
て分散液をその接着性について試験した。
接着剤を試験するために、試験材料から試験片を製作し
た。接着剤を適用する前に、40等級のエメリーペーパ
ーでゴム材料を完全にざらざらにした。いずれの側にも
固形物をベースにして約50g/m2 の接着剤が存在す
るように、接着剤を両方の側に2回塗布した。ついで2
5cmの距離をあけて置いた250ワットの赤外線ランプ
で4分間接着剤層を照射し、その後試験片を互に上面を
重ね合わせて0.35MPaにおいて5分間プレスした。
接着後、試験片を最初23℃において5日間放置した。
DIN53 273に従って実施した分離試験(スピンドルの進
行速度100mm/min.;試験温度23℃)において測定
した剥離抵抗値を次の表に示す。
実施例1 成分: ヘキサメチレンジイソシアネート 72.9g イソホロンジイソシアネート(IPDI) 96.3g 1,4−ブタンジオール 19.3g アセトン 1080g ヒドラジン水和物 4.66g アセトン50g中に溶かしたN−メチル 27.04g −ビス−(3−アミノプロピル)アミン 水30g中に溶かしたDL−乳酸 13.42g 脱イオン水 1260g 手順: 成分Aを真空中120℃において撹拌しながら30分間
脱水し、80℃においてポリイソシアネートを添加し
た。80℃における1時間の反応時間の後、1,4−ブ
タンジオールを加え、そして4.6%の一定のNCO値が
得られるまで混合物を95〜100℃において撹拌し
た。
ついで、適当な還流を与えるコンデンサーによってアセ
トンを熱い溶融物に少しづつ加えた。透明なアセトン溶
液を50℃に冷却してからヒドラジン水和物で連鎖を延
長させ、5分間後にN−メチル−ビス−(3−アミノプ
ロピル)-アミンで連鎖を延長させた。5分後に50℃
においてDL−乳酸を加え、ついでさらに5分後に水中に
分散させた。その後蒸留によってアセトンを除去する
と、31.7秒の粘度(4mmオリフィスのフォードカッ
プ)と30%の固形物含有量を有する、微細に分割した
非沈降性の分散液が残った。
実施例2 成分: ヘキサメチレンジイソシアネート 36.5g イソホロンジイソシアネート 48.3g 1,4−ブタンジオール 9.6g アセトン 1000g ヒドラジン水和物 2.1g アセトン50g中に溶かしたN−メチル −ビス−(3−アミノプロピル)−アミン 12.01g 水30g中に溶かしたDL−乳酸 4.47g 脱イオン水 810g 手順: 実施例1を参照(プレポリマーに関する一定のNCO値は
3.1%において確立した)。
固形物含有量32.7%およびフオードカップ粘度(4
mmオリフィス)13秒を有する、微細に分割した分散液
が得られた。
実施例3 成分: ヘキサメチレンジイソシアネート 36.5g イソホロンジイソシアネート 48.2g 1,4−ブタンジオール 9.63g アセトン 540ml ヒドラジン水和物 2.32g アセトン25g中に溶かしたN−メチル −ビス−(3−アミノプロピル)−アミン 13.4g 水15g中に溶かしたDL−乳酸 5.0g 脱イオン水 600g 手順: 実施例1を参照(プレポリマーに関する一定のNCO値は
4.8%において確立した)。
固形物含有量37%およびフオード粘度(4mmオリフィ
ス)15秒を有する微細に分割した分散液が得られた。
実施例4 成分: ヘキサメチレンジイソシアネート 36.5 g イソホロンジイソシアネート 48.17g アセトン 1000ml ヒドラジン水和物 2.22g アセトン50g中に溶かしたN−メチル− トリス−(3−アミノプロピル)アミン 12.86g 水20g中に溶かしたDL−乳酸 4.78g 水 810g 手順: 実施例1を参照(1,4−ブタンジオールを添加せ
ず)。プレポリマーに関する一定のNCO値は3.35%
において確立した。
固形物含有量32.4%およびフオードカップ粘度(4
mmオリフィス)13.1秒を有する、微細に分割した分
散液が得られた。
実施例5 成分: ヘキサメチレンジイソシアネート 72.9g イソホロンジイソシアネート 96.3g 1,4−ブタンジオール 19.3g アセトン 900g 手順: プレポリマーのアセトン溶液(一定のNCO値=4.8
%)を実施例1と同じ方法で調製し、ついでこれを3つ
の部分に分けた。以下に示した重量部分を有する3種の
混合物を、さらに、各々の場合以下に挙げた酸で実施例
1のDL−乳酸を置換して、実施例1と同じ方法で調製し
た。
比較例1 成分: ヘキサメチレンジイソシアネート 36.5g イソホロンジイソシアネート 48.2g 1,4−ブタンジオール 9.63g アセトン 700ml ヒドラジン水和物 2.14g アセトン25gに溶かしたN−メチル−ビ ス−(3−アミノプロピル)−アミン 12.43g 水20gに溶かしたDL−乳酸 4.63g 脱イオン水 500g 手順: 実施例1を参照(プレポリマーに関する一定のNCO値は
5.02%において確立した)。
固形物含有量32.7%およびフォードカップ粘度(4
mmオリフィス)13.1秒を有する、微細に分割した分
散液が得られた。
比較例2 成分: ヘキサメチレンジイソシアネート 36.5g イソホロンジイソシアネート 48.2g 1,4−ブタンジオール 9.63g アセトン 900ml ヒドラジン水和物 2.2g アセトン30gに溶かしたN−メチル−ビ ス−(3−アミノプロピル)−アミン 12.76g 水20gに溶かしたDL−乳酸 4.75g 脱イオン水 890g 手順: 実施例1を参照(プレポリマーに関する一定のNCO値が
3.1%において確立した)。
固形物含有量31%およびフォードカップ粘度(4mmオ
リフィス)13秒を有する、微細に分散した分散液が得
られた。
比較例3 成分: ヘキサメチレンジイソシアネート 18.6g イソホロンジイソシアネート 24.6g 1,4−ブタンジオール 4.8g アセトン 500ml ヒドラジン水和物 1.16g アセトン25gに溶かしたN−メチル−ビス −(3−アミノプロピル)−アミン 6.75g 水10gに溶かしたDL−乳酸 2.5g 脱イオン水 615g 手順: 実施例1を参照(プレポリマーに関する一定のNCO値が
2.3%において確立した)。
固形物含有量32%およびフォードカップ粘度(4mmオ
リフィス)を有する、微細に分割した分散液が得られ
た。
比較例4 成分: ヘキサメチレンジイソシアネート 35.5g イソホロンジイソシアネート 48.2g 1,4−ブタンジオール 9.63g アセトン 700ml ヒドラジン水和物 4.37gおよび 脱イオン水 100ml に溶かした エチレンジアミノ−2−エタンスルホン酸 ナトリウム(45%水溶液;AAS−溶液) 21.1g 脱イオン水 520ml 手順: 手順は実施例1と実質的に同じであった。得られたNCO
プレポリマーは4.6%のNCO値をもっていたが、実施
例1とは対照的に、ヒドラジン水和物とAAS−溶液との
共同作用によって100mlの水の中で連鎖が延長され
た。固形物含有量32%およびフォードカップ粘度(4
mmオリフィス)78秒を有する、微細に分割した分散液
が得られた。
比較例5 成分: ヘキサメチレンジイソシアネート 37.4g イソホロンジイソシアネート 49.4g 1,4−ブタンジオール 9.63g アセトン 700ml ヒドラジン水和物 7.0g 脱イオン水 450g 手順: 手順は実施例1と実質的に同じであった。得られたNCO
プレポリマーは4.1%のNCO値をもっていたが、実施
例1とは対照的に、ヒドラジン水和物でしか連鎖が延長
されなかった。固形物含有量42%およびフォードカッ
プ粘度(4mmオリフィス)21.5秒を有する、微細に
分割した分散液が得られた。
実施例6 成分: ヘキサメチレンジイソシアネート 36.5 g イソホロンジイソシアネート 48.2 g 1,4−ブタンジオール 9.63g アセトン 1000ml ヒドラジン水和物 2.36g アセトン25gに溶かしたN−メチル− ビス−(3−アミノプロピル)−アミン 13.71g 水15gに溶かしたDL−乳酸 5.11g 水 440g 手順: 実施例1を参照(プレポリマーに関して一定のNCO値が
4.23%において確立した)。
固形物含有量41.36%および粘度(フォードカッ
プ,4mmオリフィス)37秒を有する、微細に分割した
分散液が得られた。
実施例7 成分: ヘキサメチレンジイソシアネート 35.5 g イソホロンジイソシアネート 48.2 g 1,4−ブタンジオール 9.6 g アセトン 1000ml ヒドラジン水和物 1.95g アセトン25gに溶かしたN−メチル− ビス−(3−アミノプロピル)−アミン 11.28g 水15gに溶かしたDL−乳酸 4.2g 水 1120g 手順: 実施例1を参照(プレポリマーに関する一定のNCO値は
2.93%において確立した)。
固形物含有量31.7%および粘度(フォードカップ,
4mmオリフィス)を有する、微細に分割した分散液が得
られた。
比較例6 成分: ヘキサメチレンジイソシアネート 18.3 g イソホロンジイソシアネート 24.12g 1,4−ブタンジオール 4.8 g アセトン 900ml ヒドラジン水和物 1.13g アセトン30gに溶かしたN−メチル−ビ ス−(3−アミノプロピル)−アミン 6.55g 水15gに溶かしたDL−乳酸 3.25g 水 780g 手順: 実施例1を参照(プレポリマーに関する一定のNCO値は
1.75%において確立した)。
固形物含有量33%および粘度(フォードカップ,4mm
オリフィス)12秒を有する、微細に分割した分散液が
得られた。
本発明はこれまで説明の目的のために詳細に述べられて
きたけれども、このような詳細な説明は単にその目的の
ために記載されたものであり、本発明が特許請求の範囲
によって限定これることを除き、本発明の精神と範囲か
ら逸脱しないでその中で当業者によって種々の変更をつ
くり得ることは理解されるべきである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ヘルムート・ライフ ドイツ連邦共和国 デイ―5090 レーヴア ークーゼン、ヴアルテル―フレクス―シユ トラーセ 16

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】固形物100gに付き2ないし200ミリ
    当量の化学的に合体されたアンモニウム窒素原子および
    固形物をベースにして25重量%以下の、末端および/
    または側部に配置されたポリエーテル連鎖中に合体され
    て存在するエチレンオキシド単位を含む、ポリイソシア
    ネート重付加生成物の水溶液または水性分散液であっ
    て、そのポリイソシアネート重付加生成物がウレタン基
    を通して合体されたポリエステルセグメントQを20な
    いし95重量%含み、そこでQが、 i)700ないし1400の範囲の分子量を有するジカ
    ルボン酸ポリエステルポリオール、および/または、 ii)700ないし2500の範囲の分子量を有する、末
    端がヒドロキシル基で終っているラクトンの単独重合体
    または共重合体 からヒドロキシル基を取去ることによって得られる型の
    基を表わす、上記水溶液または水性分散液。
  2. 【請求項2】固形物をベースにして0.5ないし10重
    量%の合体されたエチレンオキシド単位が末端および/
    または側部に配置されたポリエーテル連鎖中に存在して
    いる、特許請求の範囲第(1)項記載の水溶液または水性
    分散液。
  3. 【請求項3】Qが、700ないし1400の分子量を有
    するアジピン酸−ヘキサンジオールポリエステルジオー
    ルを表わす、特許請求の範囲第(1)項記載の水溶液また
    は水性分散液。
  4. 【請求項4】Qが、700ないし1400の分子量を有
    するアジピン酸−ヘキサンジオールポリエステルジオー
    ルを表わす、特許請求の範囲第(2)項記載の水溶液また
    は水性分散液。
  5. 【請求項5】固形物100gに付き2ないし200ミリ
    当量の化学的に合体されたアンモニウム窒素原子および
    固形物をベースにして25重量%以下の、末端および/
    または側部に配置されたポリエーテル連鎖中に合体され
    て存在するエチレンオキシド単位を含む、ポリイソシア
    ネート重付加生成物の水溶液または水性分散液であっ
    て、そのポリイソシアネート重付加生成物がウレタン基
    を通して合体されたポリエステルセグメントQを20な
    いし95重量%含み、そこでQが、 i)700ないし1400の範囲の分子量を有するジカ
    ルボン酸ポリエステルポリオール、および/または、 ii)700ないし2500の範囲の分子量を有する、末
    端がヒドロキシル基で終っているラクトンの単独重合体
    または共重合体 からヒドロキシル基を取去ることによって得られる型の
    基を表わす、上記水溶液または水性分散液の製造方法で
    あって、 a)有機ポリイソシアネートを、 b) b1)ポリエステルポリオールおよび、随意に、 b2)その他のポリオール から成り、そしてポリエステルポリオール(b1)の少なく
    とも50ヒドロキシル当量%が、700ないし1400
    の分子量を有するジカルボン酸ポリエステルポリオール
    および/または700ないし2500の分子量を有する
    末端がヒドロキシル基で終っているラクトンの単独重合
    体または共重合体である、500ないし5000の分子
    量を有する少なくとも1種の化合物を含む有機ポリヒド
    ロキシル成分および c)成分(b) および (c)をベースにして、60ヒドロキシ
    ル当量%以下の量の、62ないし499の分子量を有す
    る多価アルコール、および d)随意に、ポリエーテル連鎖中に合体されたエチレンオ
    キシド単位を含む一価アルコールと、(a) が (b)、(c)
    および(d) と1.2:1ないし2.5:1のNCO:O
    H当量比で反応するように、反応させることによってプ
    レポリマーを調製し、ついでこのプレポリマーを e)0.8:1ないし2.5:1のNCO:NH当量比
    においてアミン含有またはヒドラジン含有連鎖延長剤
    で、 連鎖を延長させることを含む、ポリイソシアネート重付
    加生成物の水溶液または水性分散液を製造する方法にお
    いて、 イ)上記ポリイソシアネート重付加生成物が固形物10
    0gに付き2ないし200ミリ当量のアンモニウム窒素
    原子を含むように、成分(b2)、(c)および/または(e)
    のうちの少なくともあるものは、上記プレポリマーと成
    分(e) との反応の前、反応中または反応後に少なくとも
    一部第三級または第四級アンモニウム基に転化されるよ
    うな基に転化できる、合体された第三級または第四級ア
    ンモニウム基または第三アミノ基を含み、 ロ)上記ポリイソシアネート重付加生成物が、固形物を
    ベースにして25重量%以下の、末端および/または側
    部のポリエーテル連鎖中に存在するエチレンオキシド単
    位を含むようになる量で、(1)成分(b2)として側部のポ
    リエーテル連鎖中に存在するエチレンオキシド単位を含
    む有機ジヒドロキシ化合物および/または(2)成分(d)
    の化合物を使用し、そして ハ)上記プレポリマーと成分(e) との反応を水の不存在
    下で遂行してから水の中に溶解または分散させるか、あ
    るいはこの反応を、水性媒体中で上記プレポリマーと成
    分(e) とを反応させることによって遂行する、上記製造
    方法。
  6. 【請求項6】上記ポリエステルポリオール(b1)の少なく
    とも80ヒドロキシル当量%が700〜1400の分子
    量を有するジカルボン酸ポリエステルジオールである、
    特許請求の範囲第(5)項記載の製造方法。
  7. 【請求項7】上記ジカルボン酸ポリエステルジオールが
    アジピン酸−ヘキサンジオールポリエステルジオールで
    ある、特許請求の範囲第(5)項記載の製造方法。
  8. 【請求項8】上記ジカルボン酸ポリエステルジオールが
    アジピン酸−ヘキサンジオールポリエステルジオールで
    ある、特許請求の範囲第(6)項記載の製造方法。
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