KR101137663B1 - Articles Comprising Aqueous Dispersions of Poly(urea/urethanes) - Google Patents

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Abstract

본 발명에서 사슬 연장제, 경화제 또는 가교제를 포함할 필요가 없는 안정한 폴리(우레아/우레탄) 중합체 및 분산액이 제조된다. 개시된 폴리(우레아/우레탄) 분산액은 피부에 대해 화학적 및 생물학적 알러지 반응의 기회가 감소된 필름 및 글러브와 같은 물품을 제조하는데 사용될 수 있고, 상기 물품은 다른 물질로 제조된 이러한 물품에 비해서 개선된 내천공성 및 내인열성을 나타낸다.Stable poly (urea / urethane) polymers and dispersions are prepared in the present invention that do not need to include chain extenders, hardeners or crosslinkers. The disclosed poly (urea / urethane) dispersions can be used to make articles such as films and gloves with reduced chances of chemical and biological allergic reactions to the skin, which articles have improved resistance to such articles made of other materials. It exhibits puncture resistance and tear resistance.

Description

폴리(우레아/우레탄)의 수성 분산액을 포함하는 물품 {Articles Comprising Aqueous Dispersions of Poly(urea/urethanes)}Articles comprising aqueous dispersions of poly (urea / urethane) {Articles Comprising Aqueous Dispersions of Poly (urea / urethanes)}

본 출원은 모든 목적을 위해 본원의 일부로서 그 전문을 인용한 2002년 11월 4일자 제출된 미국 가출원 제60/423,617호, 및 2003년 2월 20일에 제출된 미국 가출원 제60/448,971호의 이익을 주장한다.This application claims the benefit of U.S. Provisional Application No. 60 / 423,617, filed November 4, 2002, which is incorporated by reference in its entirety for all purposes, and U.S. Provisional Application No. 60 / 448,971, filed February 20, 2003. Insist.

본 발명은 사슬 연장제, 경화제 또는 가교제의 잔류물을 포함하지 않은 우레탄 중합체, 및 이로부터 제조된 수성 분산액에 관한 것이다. 물 중에 분산된 폴리우레탄 입자는 피부에 대한 화학적 및 생물학적 알러지 반응의 기회를 감소시킨 필름 및 글러브와 같은 물품을 제조하는데 사용될 수 있고 이 물품은 다른 물질로 제조된 이러한 물품에 비해서 개선된 내천공성 및 내인열성을 나타낸다. The present invention relates to urethane polymers that do not include residues of chain extenders, curing agents or crosslinking agents, and aqueous dispersions prepared therefrom. Polyurethane particles dispersed in water can be used to make articles such as films and gloves that reduce the chance of chemical and biological allergic reactions to the skin, which have improved puncture resistance and It shows tear resistance.

엘라스토머 물질의 제조 방법은 문헌 [Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology (4th edition, Volume 10, Pages 624-638, John Wiley & Sons, Inc., New York, 1993)]과 같은 출처로부터 당업계에 공지되어 있다. 다수의 엘라스토머 물질은 히드록시-말단 폴리에테르 또는 폴리에스테르를 폴리이소시아네이트와 약 1:1.4 내지 1:2.5 (폴리올 대 폴리이소시아네이트)의 몰 비율로 반응시켜 제조된 우레탄 결합을 함유한다. 이어서 전형적으로 생성된 이소시아네이트-말단 예비중합체를 폴리아민과 반응시킴으로써 고분자량 우레아/우레탄 중합체를 제조한다. 중합체의 분자량을 조절하기 위해서 소량의 단일관능성 아민이 또한 포함될 수 있다. 최종 중합체의 기계적 특성은 사용된 폴리에테르 또는 폴리에스테르 글리콜, 디이소시아네이트, 폴리아민, 및 모노아민의 선택에 의해서 개질될 수 있고, 또한 폴리올-디이소시아네이트 몰 비율의 선택에 의해서도 개질될 수 있다. Methods for preparing elastomeric materials are known in the art from sources such as Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology (4 th edition, Volume 10, Pages 624-638, John Wiley & Sons, Inc., New York, 1993). It is. Many elastomeric materials contain urethane bonds prepared by reacting hydroxy-terminated polyethers or polyesters with polyisocyanates in a molar ratio of about 1: 1.4 to 1: 2.5 (polyol to polyisocyanate). High molecular weight urea / urethane polymers are then prepared by typically reacting the resulting isocyanate-terminated prepolymer with a polyamine. Small amounts of monofunctional amines may also be included to control the molecular weight of the polymer. The mechanical properties of the final polymer can be modified by the selection of the polyether or polyester glycols used, diisocyanates, polyamines, and monoamines, and can also be modified by the selection of the polyol-diisocyanate molar ratio.

장쇄 엘라스토머 우레탄 중합체 분자는 상호작용이 강한 더 짧은 블록에 의해 상호연결된 분자 상호작용이 약한 비교적 긴 블록을 함유하는 실질적으로 선형 블록 공중합체이다. 보통 연질 세그먼트라 칭하는 약한 상호작용 블록은 전형적으로 폴리에테르 또는 폴리에스테르 글리콜 성분으로부터 유도되고, 이에 반하여 강한 상호작용을 하는 블록은 폴리이소시아네이트와 사슬 연장제의 반응으로부터 유도되고 경질 세그먼트라 칭한다. 사슬 연장 반응은 보통 이소시아네이트 말단과 폴리아민의 아미노기 간의 커플링 반응으로 우레아 결합을 생성한다. 따라서, 생성된 조합된 경질- 및 연질-세그먼트의 중합체는 전형적으로 폴리(우레아/우레탄)을 생성시킨다. Long-chain elastomer urethane polymer molecules are substantially linear block copolymers containing relatively long blocks with weak molecular interactions interconnected by shorter blocks with strong interactions. Weak interaction blocks, commonly referred to as soft segments, are typically derived from polyether or polyester glycol components, whereas blocks with strong interaction are derived from the reaction of polyisocyanates with chain extenders and are called hard segments. Chain extension reactions usually produce urea bonds as coupling reactions between the isocyanate ends and the amino groups of the polyamine. Thus, the resulting combined hard- and soft-segmented polymers typically produce poly (urea / urethane).

상기에 기재된 중합체는 수성 우레탄 분산액을 제조하는데 사용되어 왔다. 우레탄 분산액은 예를 들어, 종종 소량의 유기 용매를 사용하여 유기 디이소시아네이트 또는 폴리이소시아네이트와 둘 이상의 활성 수소 원자 (히드록시 또는 아미노 말단에서)를 갖는 유기 화합물의 반응 생성물을 사슬 연장시킴으로써 제조될 수 있다. 디이소시아네이트가 화학양론적 양 초과로 사용되면, 우레아/우레탄 예비중합체일 수 있는 반응 생성물은 이소시아네이트 말단을 갖는다. 상기와 같은 예비중합체 제조 방법의 예는 특히 미국 특허 제3,178,310호, 제3,919,173호, 제4, 442,259호, 제4,444,976호, 및 제4,742,095호에 기재되어 있다. The polymers described above have been used to prepare aqueous urethane dispersions. Urethane dispersions can be prepared, for example, by chain extending the reaction product of organic diisocyanates or polyisocyanates with organic compounds having at least two active hydrogen atoms (at the hydroxy or amino terminus), often using small amounts of organic solvents. . If diisocyanate is used in more than stoichiometric amounts, the reaction product, which may be a urea / urethane prepolymer, has isocyanate ends. Examples of such prepolymer preparation methods are described in particular in US Pat. Nos. 3,178,310, 3,919,173, 4,442,259, 4,444,976, and 4,742,095.

우레탄 분산액은 코팅 및 결합제 (미국 특허 제4,292,226호); 유연한 용매 장벽 (미국 특허 제4,431,763호); 접착제 (미국 특허 제4,433,095호); 및 필름 (미국 특허 제4,501,852호)과 같은 다양한 물질을 제조하는데 유용한 것으로 보고된다. 필름 응용품은 글러브, 장기 백, 콘돔, 인공 항문 백 등을 포함한다. 그러나 통상적인 우레탄 분산액은 때때로 이들이 상기 응용품에 바람직한 물질이 되게 하기에 불충분한 물리적 취급 특성을 갖는다는 것을 발견하였다. 또한, N-메틸-2-피롤리돈과 같은 비교적 고-비점의 특정 용매를 분산액에 사용하는 것은 상기 응용품의 일부에 악영향을 줄 수 있다. Urethane dispersions include coatings and binders (US Pat. No. 4,292,226); Flexible solvent barriers (US Pat. No. 4,431,763); Adhesives (US Pat. No. 4,433,095); And films (US Pat. No. 4,501,852) are reported to be useful for preparing various materials. Film applications include gloves, organ bags, condoms, colostomy bags, and the like. However, conventional urethane dispersions have sometimes been found to have insufficient physical handling properties to make them desirable materials for such applications. In addition, the use of certain relatively high-boiling solvents in the dispersion, such as N-methyl-2-pyrrolidone, may adversely affect some of the applications.

톨루엔 디이소시아네이트 (TDI), 메틸렌 디페닐디이소시아네이트 (MDI) 및 폴리메틸렌 폴리페닐이소시아네이트 (PMDI)와 같은 방향족 폴리이소시아네이트가 광범위하게 사용됨에도 불구하고, 때때로 지방족 폴리이소시아네이트를 수성 우레탄 분산액을 제조하는데 사용하는 것이 바람직하다. 미국 특허 제5,494,960호에 개시된 것과 같이 지방족 이소시아네이트는 예비중합체가 물 중에 분산될지라도 가수분해에 대해 훨씬 더 높은 안정성을 갖는 것으로 간주되었다. 이러한 상황에서, 이소시아네이트와 폴리아민 간의 사슬-연장 반응은 더욱 조절되고 예측가능한 방식으로 진행한다는 것이 일반적인 판단이었다. Although aromatic polyisocyanates such as toluene diisocyanate (TDI), methylene diphenyl diisocyanate (MDI) and polymethylene polyphenylisocyanate (PMDI) are widely used, sometimes aliphatic polyisocyanates are used to prepare aqueous urethane dispersions. It is preferable. As disclosed in US Pat. No. 5,494,960, aliphatic isocyanates were considered to have much higher stability against hydrolysis even if the prepolymer was dispersed in water. In this situation, it was common judgment that the chain-extension reaction between the isocyanate and the polyamine proceeds in a more controlled and predictable manner.

그러나 물에서 폴리아민과 디이소시아네이트의 반응은 확산에 의해 좌우된다고 판단되므로 첨가된 모든 폴리아민이 반응 동안 소모된다고 보장할 수 없다. 분산액으로부터 최종 생성물로 제조될 때 임의의 미반응 폴리아민이 중합체에 잔류한다. 인간의 피부에 접촉하는 용도로 제품을 사용하는 경우에, 이러한 미반응 폴리아민 (예컨대 에틸렌 디아민 및 모든 목적을 위해 본원의 일부로서 전문이 인용된 문헌 [B. K. Kim, Colloid. Polym. Sci., 274: 599-611, 1996] ("Kim")에 기재된 다른 디아민)의 존재는 제품 사용자에 피부 염증 또는 민감성을 유발할 수 있다. 우레탄 분산액 중에 미반응 폴리아민의 존재는 또한 분산액으로 제조된 임의의 제품에서 불쾌한 냄새를 유발할 수 있다. However, the reaction of the polyamine with the diisocyanate in water is judged to be dependent on diffusion, and thus it cannot be guaranteed that all the added polyamine is consumed during the reaction. Any unreacted polyamine remains in the polymer when prepared from the dispersion into the final product. In the case of using the product for use in contact with human skin, such unreacted polyamines (such as ethylene diamine and BK Kim, Colloid. Polym. Sci., 274, incorporated herein by reference in their entirety for all purposes): 599-611, 1996) (other diamines described in "Kim") can cause skin irritation or sensitivity to product users. The presence of unreacted polyamines in the urethane dispersion can also cause an unpleasant odor in any product made from the dispersion.

천연 고무 라텍스로부터 제조된 필름은 통상적이고 안락감과 활용성의 관점에서 바람직한 특성을 갖는 것으로 고려된다. 불행하게도, 천연 고무 라텍스 역시 피부를 자극할 수 있고 일부 사람에게 심각한 알러지 반응을 유발시키는 단백질 및 황 함유 경화제와 같은 다른 물질을 포함한다. Films made from natural rubber latex are considered conventional and have desirable properties in terms of comfort and utility. Unfortunately, natural rubber latexes also contain other substances such as proteins and sulfur-containing hardeners that can irritate the skin and cause severe allergic reactions in some people.

양호한 수분 조절성을 갖는 탄성 필름은 세균 및 화학 물질과 같은 환경으로부터의 보호를 제공할 수 있다. 특히 화학 물질 및 생물 제제로부터 잠재적인 위협이 증가되면서, 이러한 물질에 대한 필요성이 점점 증가하고 있다. 최근의 사건은 장기간의 시간 동안에 법 집행 및 우편 작업자가 착용할 수 있는 안락한 글러브가 필요하다는 것을 보여준다. 라텍스 글러브는 보통 낮은 내천공성을 가지며, 더욱이 특정 개인에게 치명적인 알러지 반응을 비롯한 추가적인 건강 위험을 부가할 수 있다. 니트릴 글러브는 양호한 내천공성을 갖지만 높은 모듈러스로 인해 장시간 사용시 피로를 유발할 수 있다. 폴리우레탄 엘라스토머가 대체 물질로 선택될 수 있지만, 일부 폴리우레탄 글러브는 물 또는 마사지 알콜에 노출되는 경우에 약화되는 것을 발견하였다. 이것은 상기 글러브를 장기간 사용하는 것에 장애가 될 것이다. Elastic films with good moisture control can provide protection from environments such as bacteria and chemicals. In particular, as the potential threat from chemicals and biologics increases, the need for such materials is increasing. Recent events show that there is a need for comfortable gloves that can be worn by law enforcement and postal workers for extended periods of time. Latex gloves usually have low puncture resistance and may further add additional health risks, including allergic reactions that are fatal to certain individuals. Nitrile gloves have good puncture resistance but can cause fatigue with prolonged use due to high modulus. Although polyurethane elastomers can be selected as an alternative material, some polyurethane gloves have been found to weaken when exposed to water or massage alcohol. This will impede the long term use of the glove.

따라서 분산액으로 쉽게 형성 및 제조될 수 있고, 제조 물품의 형태로 사용자가 유해하거나 불쾌하다고 느낄 특성을 나타낼 가능성이 감소된 우레탄 중합체가 또한 필요하다. 출원인은 폴리우레탄 중합체 중 미반응 폴리아민의 함량을 감소시키거나 제거함으로써 분산액으로부터 제조하기에 유용하고 피부 염증을 유발하거나 불쾌한 냄새를 방출할 가능성이 없는 폴리우레탄을 생성함을 발견하였다. 결론적으로 출원인은 폴리아민 사슬 연장제를 사용하지 않으면서 중합체를 제조함으로써 이러한 우레탄 중합체 중 미반응 폴리아민의 함량을 감소시키고 바람직하게는 제거하는 것을 제안하였다. 이러한 중합체로부터 형성된 필름은 100% 연신에서 낮은 모듈러스와 같은 유용한 기계적 특성 뿐만 아니라 물 및 이소프로판올과 같은 일부 통상적인 알콜성 용매에 대해 유용한 장벽 특성을 나타낸다는 것을 발견하였다. Accordingly, there is also a need for urethane polymers that can be easily formed and prepared into dispersions and that have a reduced likelihood of exhibiting properties that the user would feel harmful or unpleasant in the form of articles of manufacture. Applicants have found that reducing or eliminating the content of unreacted polyamines in polyurethane polymers produces polyurethanes that are useful for preparing from dispersions and that are unlikely to cause skin irritation or release an unpleasant odor. In conclusion, Applicants have proposed reducing and preferably removing the content of unreacted polyamines in such urethane polymers by preparing polymers without the use of polyamine chain extenders. Films formed from such polymers have been found to exhibit useful barrier properties for some conventional alcoholic solvents such as water and isopropanol as well as useful mechanical properties such as low modulus at 100% stretching.

<발명의 요약>Summary of the Invention

본 발명의 한 실시양태는 (a) 테트라히드로푸란과 알킬렌 옥사이드 및 시클릭 아세탈 중 하나 또는 둘 다로부터 제조된 히드록시-말단 공중합체로부터 유도된 반복 단위, 및 (b) 폴리이소시아네이트로부터 유도된 반복 단위를 포함하며; One embodiment of the invention relates to a repeat unit derived from (a) hydroxy-terminated copolymers prepared from one or both of tetrahydrofuran and alkylene oxide and cyclic acetals, and (b) derived from polyisocyanates. A repeat unit;

화학식 -R-N(R2)-C(O)-N(R2)-R1- (R은 방향족 탄화수소 라디칼이고, R1은 지방족 탄화수소 라디칼이고, R2는 H 또는 화학식 -C(O)-NH-R-으로 기재되는 아미드기임)으로 기재되는 우레아 단위 약 2 몰% 미만을 함유하고; Formula -RN (R 2 ) -C (O) -N (R 2 ) -R 1- (R is an aromatic hydrocarbon radical, R 1 is an aliphatic hydrocarbon radical, R 2 is H or a formula -C (O)- Less than about 2 mole percent of a urea unit described by NH-R-;

테트라히드로푸란은 화학식

Figure 112011024226181-pat00001
(R4 중 임의의 하나는 C1 내지 C4 알킬 라디칼이고 나머지 R4는 수소일 수 있음)으로 기재되는 우레아/우레탄 중합체이다.Tetrahydrofuran has the formula
Figure 112011024226181-pat00001
(R 4 Any one of which is a C 1 to C 4 alkyl radical and the remaining R 4 may be hydrogen).

본 발명의 다른 실시양태는 분자량이 약 700 내지 약 1500인 지방족 폴리에테르 폴리올로부터 유도된 반복 단위, 및 (b) 폴리이소시아네이트로부터 유도된 반복 단위를 포함하며;Another embodiment of the invention comprises repeating units derived from aliphatic polyether polyols having a molecular weight of about 700 to about 1500, and (b) repeating units derived from polyisocyanates;

화학식 -R-N(R2)-C(O)-N(R2)-R1- (R은 방향족 C6-C20 탄화수소 라디칼이고, R1은 지방족 C1-C20 탄화수소 라디칼이고, R2는 H 또는 화학식 -C(O)-NH-R-으로 기재되는 아미드기임)으로 기재되는 우레아 단위 약 2 몰% 미만을 함유하는 이오노머 우레아/우레탄 중합체이다.Formula -RN (R 2 ) -C (O) -N (R 2 ) -R 1- (R is an aromatic C 6 -C 20 hydrocarbon radical, R 1 is an aliphatic C 1 -C 20 hydrocarbon radical, R 2 Is an ionomer urea / urethane polymer containing less than about 2 mole percent of a urea unit described by H or an amide group described by the formula -C (O) -NH-R-.

본 발명의 추가 실시양태는 (a) 지방족 폴리에스테르 폴리올로부터 유도된 반복 단위, 및 (b) 폴리이소시아네이트로부터 유도된 반복 단위를 포함하며; A further embodiment of the invention comprises (a) repeating units derived from aliphatic polyester polyols, and (b) repeating units derived from polyisocyanates;

화학식 -R-N(R2)-C(O)-N(R2)-R1- (R은 방향족 C6-C20 탄화수소 라디칼이고, R1은 지방족 C1-C20 탄화수소 라디칼이고, R2는 H 또는 화학식 -C(O)-NH-R-으로 기재되는 아미드기임)으로 기재되는 우레아 단위 약 2 몰% 미만을 함유하는 이오노머 우레아/우레탄 중합체이다.Formula -RN (R 2 ) -C (O) -N (R 2 ) -R 1- (R is an aromatic C 6 -C 20 hydrocarbon radical, R 1 is an aliphatic C 1 -C 20 hydrocarbon radical, R 2 Is an ionomer urea / urethane polymer containing less than about 2 mole percent of a urea unit described by H or an amide group described by the formula -C (O) -NH-R-.

본 발명의 또 다른 실시양태는 수성 폴리우레아우레탄 분산액으로 제조된 글러브와 같은 물품이다. Another embodiment of the present invention is an article such as a glove made of an aqueous polyureaurethane dispersion.

상기 물품의 인장 강도는 2030 psi 초과이고, 내천공성은 200 lbs/in 초과이고, 두께 당 인열 강도는 20 N/mm 초과이다. 또한 이들은 개선된 내용매성을 보여준다. The tensile strength of the article is greater than 2030 psi, the puncture resistance is greater than 200 lbs / in, and the tear strength per thickness is greater than 20 N / mm. They also show improved solvent resistance.

본 발명의 또 다른 실시양태는 (a) 몰드를 응고제 용액에 침지시키고 승온에서 건조하고; (b) 응고제 용액-코팅된 몰드를 수성 폴리우레아우레탄 분산액에 침지시키고 건조하고; (c) 코팅된 몰드를 염 삼출 조로 도입하고; (d) 승온에서 코팅된 몰드를 건조하고 이후 몰드로부터 물품을 벗겨냄으로써 상기 물품의 제조 방법이다. Another embodiment of the invention is (a) the mold is immersed in a coagulant solution and dried at elevated temperature; (b) the coagulant solution-coated mold is immersed in an aqueous polyureaurethane dispersion and dried; (c) introducing the coated mold into a salt effluent bath; (d) A method of making the article by drying the coated mold at elevated temperature and then peeling off the article from the mold.

도 1은 수성 폴리(우레아/우레탄) 분산액의 제조의 경우 전단 시간 (분)에 대한 전단 속도 (초-1)의 그래프이다. 1 is a graph of shear rate (seconds −1 ) versus shear time (minutes) for the preparation of an aqueous poly (urea / urethane) dispersion.

본 발명은 본원에서 때때로 "우레탄" 중합체 또는 분산액으로서 나타내는 물질을 포함하는, 안정한 수성 폴리(우레아/우레탄) 분산액의 제조 방법을 개시한다. 분산액은 폴리에테르 단독중합체 및(또는) 공중합체, 또는 글리콜과 같은 폴리에스테르, 및 방향족 폴리이소시아네이트의 사용을 기초로 하며, 폴리아민과 같은 전형적인 사슬 연장제, 경화제 또는 가교제의 사용을 요하지 않는다. 분산 공정에서, 광범위한 용도를 갖는 엘라스토머 폴리우레탄의 안정한 콜로이드 입자가 생성된다. The present invention discloses a process for the preparation of stable aqueous poly (urea / urethane) dispersions, including materials which are sometimes referred to herein as "urethane" polymers or dispersions. The dispersions are based on the use of polyether homopolymers and / or copolymers, or polyesters such as glycols, and aromatic polyisocyanates and do not require the use of typical chain extenders, hardeners or crosslinkers such as polyamines. In the dispersion process, stable colloidal particles of elastomeric polyurethanes are produced with a wide range of uses.

전형적으로, 폴리우레탄의 수성 콜로이드의 생성을 위해, 지방족 폴리이소시아네이트가 바람직하다 (일반적으로 문헌 [Kim]을 참조). 상기 지방족 폴리이소시아네이트는 다양한 글리콜과 반응하여 올리고머 예비중합체를 형성하고, 이어서 당량의 디아민을 함유하는 물 중에 분산된다. 디아민의 양은 n-부틸아민 적정 및 역 계산으로 결정된 예비 중합체 중 NCO 비율과 등가량으로 첨가된다. 지방족 폴리이소시아네이트는 물에서 비교적 높은 안정도를 갖기 때문에 디아민이 이소시아네이트와 반응하여 우레아 결합을 통해 예비중합체를 사슬 연장시킨다. Typically, for the production of aqueous colloids of polyurethanes, aliphatic polyisocyanates are preferred (see generally Kim). The aliphatic polyisocyanates react with various glycols to form oligomeric prepolymers, which are then dispersed in water containing the equivalents of diamine. The amount of diamine is added in an equivalent amount to the NCO ratio in the prepolymer determined by n-butylamine titration and reverse calculation. Because aliphatic polyisocyanates have a relatively high stability in water, diamines react with isocyanates to chain extend prepolymers through urea bonds.

그러나 본 발명의 우레탄 중합체 및 우레탄 분산액에서, 이소시아네이트 기는 가수분해되어 -NH2기를 형성한다는 것을 발견하였다. 상기 -NH2기는 이후 다른 이소시아네이트 기와 반응하여 고 중합체 (예를 들어, 자유 기립 (standing) 필름 형성에 적합한 분자량 - 전형적으로 100,000 초과 및 바람직하게는 200,000 초과)를 형성하는 양으로 우레아 결합을 형성하고 이 반응은 에틸렌 디아민 및 문헌 [Kim]에 기재된 바와 같은 다른 디아민과 같은 통상의 폴리아민을 첨가하지 않고도 일어난다. 물에서 폴리아민과 이소시아네이트 기의 반응이 확산에 의해 좌우되고 첨가된 모든 폴리아민이 반응 동안에 소모된다는 것을 보장할 수 없기 때문에 이것은 중요하다. 추가 제조 동안에 물질 중에 잔류하는 임의의 미반응 폴리아민은 특정 제품의 최종 사용시 피부 염증 또는 민감성을 유발할 수 있다. However, in the urethane polymers and urethane dispersions of the present invention, it has been found that isocyanate groups are hydrolyzed to form -NH 2 groups. The -NH 2 groups then form urea bonds in amounts that react with other isocyanate groups to form high polymers (e.g., molecular weights suitable for free standing film formation-typically greater than 100,000 and preferably greater than 200,000) and This reaction takes place without the addition of conventional polyamines such as ethylene diamine and other diamines as described in Kim. This is important because the reaction of polyamine and isocyanate groups in water is governed by diffusion and it cannot be ensured that all added polyamine is consumed during the reaction. Any unreacted polyamine remaining in the material during further manufacture may cause skin irritation or sensitivity upon the end use of a particular product.

폴리(우레아/우레탄)을 형성하는 반응으로부터 폴리아민 사슬 연장제를 생략하는 것은 화학식 -R-N(R2)-C(O)-N(R2)-R1- (R은 방향족 탄화수소 라디칼이고, R1는 지방족 탄화수소 라디칼이고, R2는 H 또는 화학식 -C(O)-NH-R-로 기재되는 아미드기임)로 기재되는 우레아 단위 약 2 몰% 미만, 바람직하게는 약 1 몰% 미만, 및 더 바람직하게는 약 0.5 몰% 미만을 함유하는 중합체의 제조를 가능하게 한다. 추가 실시양태에서, 중합체는 상기 기재된 우레아 단위가 없거나 실질적으로 없고, 중합체 중 미반응 폴리아민의 함량이 충분히 낮아서 이러한 양의 폴리아민이 제품에서 바람직하지 않은 냄새, 또는 이로부터 제조된 필름 제품의 사용자에게 바람직하지 않은 임의의 피부 반응을 유발하지 않는 경우 이러한 우레아 단위가 실질적으로 없는 것이다. Omitting the polyamine chain extender from the reaction to form the poly (urea / urethane) is represented by the formula -RN (R 2 ) -C (O) -N (R 2 ) -R 1- (R is an aromatic hydrocarbon radical, R 1 is an aliphatic hydrocarbon radical and R 2 is less than about 2 mol%, preferably less than about 1 mol%, of a urea unit described by H or an amide group described by the formula -C (O) -NH-R-, and More preferably enables the production of polymers containing less than about 0.5 mole percent. In a further embodiment, the polymer is free or substantially free of the urea units described above, and the content of unreacted polyamine in the polymer is sufficiently low such that this amount of polyamine is undesirable to the product, or to users of film products made therefrom. It is substantially free of such urea units unless they cause any skin reactions that do not.

또한 본 발명의 우레탄 중합체 및 분산액에서 폴리이소시아네이트는 지방족 폴리이소시아네이트로 제한될 필요가 없고 방향족 폴리이소시아네이트를 본원에서 사용하기에 적합하다는 것을 발견하였다. 본 발명에 따라서 이소시아네이트-말단 예비중합체를 제조하는데 사용될 적합한 폴리이소시아네이트의 예는 일반식 R10(NCO)2 (R10은 분자량이 약 112 내지 1,000, 및 바람직하게는 약 140 내지 400인 유기 디이소시아네이트로부터 이소시아네이트 기를 제거함으로써 수득가능한 유기기를 나타냄)으로 나타낸 유기 디이소시아네이트이다. 본 발명에 따른 공정에 바람직한 디이소시아네이트는 상기 언급된 일반식 (R10은 4 내지 18개의 탄소 원자를 갖는 2가 지방족 탄화수소기, 5 내지 15개의 탄소 원자를 갖는 2가 시클로지방족 탄화수소기, 7 내지 15개의 탄소 원자를 갖는 2가 아르지방족 탄화수소기 또는 6 내지 15개의 탄소 원자를 갖는 2가 방향족 탄화수소기를 나타냄)으로 나타낸 것이다. 공정에 특히 적합한 유기 디이소시아네이트의 예는 테트라메틸렌 디이소시아네이트, 1,6-헥사메틸렌 디이소시아네이트, 도데카메틸렌 디이소시아네이트, 시클로헥산-1,3- 및 -1,4-디이소시아네이트, 1-이소시아네이토-3-이소시아네이토메틸-3,5,5-트리메틸시클로헥산 (이소포론 디이소시아네이트 또는 IPDI), 비스-(4-이소시아네이토시클로헥실)-메탄, 1,3- 및 1,4-비스(이소시아네이토메틸)-시클로헥산, 비스-(4-이소시아네이토-3-메틸-시클로헥실)-메탄, 2,4-디이소시아네이토톨루엔, 2,6-디이소시아네이토톨루엔, 이들 이성질체의 혼합물, 4,4'-디이소시아네이토 디페닐 메탄 및 2,4'- 및 임의로 2,2'-디이소시아네이토 디페닐메탄과 이의 이성질체 혼합물, 및 1,5-디이소시아네이토나프탈렌을 포함한다. 물론 디이소시아네이트의 혼합물이 사용될 수 있다. 바람직한 디이소시아네이트는 1,6-헥사메틸렌 디이소시아네이트, 이소포론 디이소시아네이트, 비스-(4-이소시아네이토시클로헥실)-메탄, 2,4- 및(또는) 2,6-디이소시아네이토톨루엔 및 4,4'-및(또는) 2,4'-디이소시아네이토 디페닐메탄이다. It has also been found that the polyisocyanates in the urethane polymers and dispersions of the present invention need not be limited to aliphatic polyisocyanates and that aromatic polyisocyanates are suitable for use herein. Examples of suitable polyisocyanates to be used for preparing the isocyanate-terminated prepolymers according to the invention include organic diisocyanates having the general formula R 10 (NCO) 2 (R 10 having a molecular weight of about 112 to 1,000, and preferably about 140 to 400 Organic groups is obtainable by removing isocyanate groups from the organic diisocyanate). Preferred diisocyanates for the process according to the invention are the general formulas mentioned above (R 10 is a divalent aliphatic hydrocarbon group having 4 to 18 carbon atoms, a divalent cycloaliphatic hydrocarbon group having 5 to 15 carbon atoms, 7 to A divalent araliphatic hydrocarbon group having 15 carbon atoms or a divalent aromatic hydrocarbon group having 6 to 15 carbon atoms). Examples of particularly suitable organic diisocyanates for the process are tetramethylene diisocyanate, 1,6-hexamethylene diisocyanate, dodecamethylene diisocyanate, cyclohexane-1,3- and -1,4-diisocyanate, 1-isocysi Anatoto-3-isocyanatomethyl-3,5,5-trimethylcyclohexane (isophorone diisocyanate or IPDI), bis- (4-isocyanatocyclohexyl) -methane, 1,3- and 1 , 4-bis (isocyanatomethyl) -cyclohexane, bis- (4-isocyanato-3-methyl-cyclohexyl) -methane, 2,4-diisocyanatotoluene, 2,6-di Isocyanatotoluene, mixtures of these isomers, 4,4'-diisocyanato diphenyl methane and 2,4'- and optionally 2,2'-diisocyanato diphenylmethane and isomer mixtures thereof, and 1, 5-diisocyanatonatophthalene. Of course, mixtures of diisocyanates can be used. Preferred diisocyanates include 1,6-hexamethylene diisocyanate, isophorone diisocyanate, bis- (4-isocyanatocyclohexyl) -methane, 2,4- and / or 2,6-diisocyanatotoluene And 4,4'- and / or 2,4'-diisocyanato diphenylmethane.

우레아/우레탄 중합체 및 이의 분산액에서 분산액의 형성을 강화하는 극성을 갖는 친수성 연질 세그먼트를 사용하는 것이 바람직하다. 한 실시양태에서, 상기 연질 세그먼트는 테트라히드로푸란과 알킬렌 옥사이드 및 시클릭 아세탈 중 하나 또는 둘 다로부터 제조된 히드록시-말단 공중합체로부터 형성될 수 있다. 이러한 공중합체를 제조하는데 사용된 알킬렌 옥사이드는 알킬렌 옥사이드 고리 중에 2 또는 3개의 탄소 원자를 함유한 것일 수 있다. 알킬렌 옥사이드는 치환되지 않거나 예를 들어, 알킬기, 아릴기 또는 할로겐 원자로 치환될 수 있다. 이러한 알킬렌 옥사이드의 실례는 에틸렌 옥사이드 및 1,2-프로필렌 옥사이드이고 에틸렌 옥사이드 (EO)가 바람직하다. 공단량체로서 사용될 수 있는 시클릭 아세탈은 화학식

Figure 112011024226181-pat00002
(q는 2 내지 4이고, 각각의 R3은 독립적으로 수소 또는 메틸임)의 구조로 나타낸 것이다. 공단량체로서 사용될 수 있는 테트라히드로푸란은 화학식
Figure 112011024226181-pat00003
(R4 중 임의의 하나는 C1 내지 C4 알킬 라디칼이고 나머지 R4는 수소일 수 있음)의 구조로 나타낸 것이다. 그러나, 바람직한 테트라히드로푸란 (THF)에서, 모든 R4는 수소이다. Preference is given to using hydrophilic soft segments with polarity which enhance the formation of dispersions in urea / urethane polymers and dispersions thereof. In one embodiment, the soft segments can be formed from hydroxy-terminated copolymers prepared from one or both of tetrahydrofuran and alkylene oxide and cyclic acetal. The alkylene oxides used to prepare such copolymers may be those containing two or three carbon atoms in the alkylene oxide ring. Alkylene oxides may be unsubstituted or substituted with, for example, alkyl groups, aryl groups or halogen atoms. Examples of such alkylene oxides are ethylene oxide and 1,2-propylene oxide, with ethylene oxide (EO) being preferred. Cyclic acetals that can be used as comonomers are of the general formula
Figure 112011024226181-pat00002
(q is 2 to 4 and each R 3 is independently hydrogen or methyl). Tetrahydrofuran, which can be used as comonomer,
Figure 112011024226181-pat00003
Wherein any one of R 4 is a C 1 to C 4 alkyl radical and the remaining R 4 may be hydrogen. However, in preferred tetrahydrofuran (THF), all R 4 is hydrogen.

알킬렌 옥사이드 및(또는) 시클릭 아세탈로부터 유도된 상기 공중합체의 부분은 약 20 중량% 초과일 수 있고 바람직하게는 약 25 내지 약 60 중량%이다. 상기 공중합체의 분자량은 약 1,000 내지 약 3,500, 및 바람직하게는 약 1,500 내지 약 2,500일 수 있다. 이들 공중합체는 트리플루오로비닐술폰산, α-플루오로술폰산기 전구체를 함유하는 선형 또는 분지형- 비닐 단량체 및 α-플루오로술폰산기 전구체를 함유한 퍼플루오로알킬비닐 에테르와 같은 단량체로부터 제조된 중합체 촉매를 적용하는 공정에 의해 제조될 수 있다. 공정은 5000 기압 이하의 압력하에 주변 온도 내지 80℃의 온도, 또는 더 높은 온도에서 수행될 수 있다. 반응은 바람직하게는 질소와 같은 불활성 대기 중에서 수행된다. 공중합체가 제조된 대로 에스테르-말단 캡핑되는 경우에, 가알콜분해반응에 의해서 코폴리에테르 글리콜로 전환될 수 있다. 적합한 연질 세그먼트 공중합체, 및 이의 제조 방법은 미국 특허 제4,127,513호, 제4,139,567호, 제4,153,786호, 제4,228,272호 및 제4,235,751호; DE 86-3606479 및 DE 83-3346136; 문헌 [J. M. Hammond et al, J. Polym. Sci., Part A, Vol. 9, page 295 (1971); 및 문헌 [Hongzhi Zhang et al, J. Appl. Polym. Sci., Vol. 73, page 2303 (1999)]과 같은 출처에 추가로 기재되어 있다. The portion of the copolymer derived from alkylene oxide and / or cyclic acetal may be greater than about 20 weight percent and is preferably about 25 to about 60 weight percent. The molecular weight of the copolymer may be about 1,000 to about 3,500, and preferably about 1,500 to about 2,500. These copolymers are prepared from monomers such as trifluorovinylsulfonic acid, linear or branched-vinyl monomers containing α-fluorosulfonic acid group precursors and perfluoroalkylvinyl ethers containing α-fluorosulfonic acid group precursors. It can be produced by a process of applying a polymer catalyst. The process can be carried out at ambient temperatures up to 80 ° C., or higher, under pressures up to 5000 atmospheres. The reaction is preferably carried out in an inert atmosphere such as nitrogen. If the copolymer is capped ester-terminated as prepared, it can be converted to copolyether glycols by an alcoholic reaction. Suitable soft segment copolymers, and methods for their preparation, are described in US Pat. Nos. 4,127,513, 4,139,567, 4,153,786, 4,228,272 and 4,235,751; DE 86-3606479 and DE 83-3346136; J. M. Hammond et al, J. Polym. Sci., Part A, Vol. 9, page 295 (1971); And in Hongzhi Zhang et al, J. Appl. Polym. Sci., Vol. 73, page 2303 (1999).

본 발명의 다른 실시양태에서, 우레아/우레탄 중합체는 이오노머 중합체이고 중합체 및 이의 분산액의 연질 세그먼트는 이소시아네이트-반응성 이온성 또는 잠재적인 이온성 화합물, 및 지방족 폴리에스테르 폴리올 또는 저분자량 지방족 폴리에테르 폴리올로부터 유도될 수 있다. In another embodiment of the invention, the urea / urethane polymer is an ionomer polymer and the soft segments of the polymer and its dispersions are derived from isocyanate-reactive ionic or potential ionic compounds, and aliphatic polyester polyols or low molecular weight aliphatic polyether polyols Can be.

적합한 폴리에스테르 폴리올은 지방족 2가 알콜과 지방족 2가 카르복실산 (이들 중 하나 또는 둘 다는 예를 들어, C2 내지 C12 분자일 수 있음)의 반응 생성물을 포함한다. 상기 목적으로 사용하기에 적합한 2가 알콜의 다른 예는 에틸렌 글리콜, 트리메틸렌 글리콜, 1,4-부탄디올, 1,5-펜탄디올, 1,6-헥산디올, 디에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜 및 네오펜틸 글리콜; 폴리에틸렌 글리콜, 폴리프로필렌 글리콜 및 폴리부틸렌 글리콜과 같은 폴리에테르 화합물; 1,3-시클로헥산디메탄올, 및 1,4-시클로헥산디메탄올과 같은 지환족 탄화수소의 디올을 포함한다. Suitable polyester polyols include reaction products of aliphatic dihydric alcohols and aliphatic dihydric carboxylic acids, one or both of which may be, for example, C 2 to C 12 molecules. Other examples of dihydric alcohols suitable for use for this purpose are ethylene glycol, trimethylene glycol, 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, diethylene glycol, propylene glycol and neopentyl Glycols; Polyether compounds such as polyethylene glycol, polypropylene glycol and polybutylene glycol; Diols of cycloaliphatic hydrocarbons such as 1,3-cyclohexanedimethanol and 1,4-cyclohexanedimethanol.

상기 목적을 위해 사용하기에 적합한 디카르복실산의 다른 예는 지방족 디카르복실산 예컨대 숙신산, 글루타르산, 아디프산, 피멜산, 수베르산, 아젤라산, 세바스산, 데칸디카르복실산, 도데칸디카르복실산, 시클로헥산디카르복실산, 노보르난디카르복실산, 트리시클로데칸-디카르복실산 및 펜타시클로도데칸디카르복실산으로부터 유도된 디카르복실산을 포함한다. 자유 디카르복실산 대신에, 상응하는 디카르복실산 무수물 또는 저급 알콜의 디카르복실산 에스테르 또는 이들의 혼합물이 폴리에스테르를 제조하는데 사용될 수 있다. Other examples of dicarboxylic acids suitable for use for this purpose include aliphatic dicarboxylic acids such as succinic acid, glutaric acid, adipic acid, pimelic acid, suberic acid, azelaic acid, sebacic acid, decandicarboxylic acid , Dicarboxylic acids derived from dodecanedicarboxylic acid, cyclohexanedicarboxylic acid, norbornanedicarboxylic acid, tricyclodecane-dicarboxylic acid and pentacyclododecanedicarboxylic acid. Instead of free dicarboxylic acids, the corresponding dicarboxylic anhydrides or dicarboxylic acid esters of lower alcohols or mixtures thereof can be used to prepare the polyesters.

2가 알콜 및 이산 단위는 각각 폴리에스테르 수지 내에 약 5 내지 약 95 몰%의 양으로 함유될 수 있다. 폴리에스테르 수지의 제조 공정은 특별히 제한되지 않으며 통상적인 공정이 적용될 수 있다. 공정의 예는 용융 중합 반응 공정 예컨대 트랜스에스테르화 반응 공정 및 직접 에스테르화 반응 공정, 용액 중합 반응 공정 및 고체 중합 반응 공정을 포함한다. The dihydric alcohol and the diacid unit may each be contained in the polyester resin in an amount of about 5 to about 95 mole percent. The manufacturing process of a polyester resin is not specifically limited, A conventional process can be applied. Examples of processes include melt polymerization reaction processes such as transesterification reaction processes and direct esterification processes, solution polymerization reaction processes and solid polymerization reaction processes.

유용한 폴리에스테르 폴리올, 히드록실 말단 선형 폴리에스테르는 예를 들어 유니로얄 케미칼 캄파니 (Uniroyal Chemical Company)의 폼레즈 (Fomrez) (등록상표) 제품: 폼레즈 (등록상표) G24-56 [2000 Mw, 히드록실 말단 선형 폴리에스테르, 60/40 몰 비율의 에틸렌 글리콜/1,4-부탄 디올을 사용한 폴리(에틸렌/부틸렌 아디페이트)글리콜], 폼레즈 (등록상표) G24-112 [1000 Mw, 히드록실 말단 선형 폴리에스테르, 60/40 몰 비율의 에틸렌 글리콜/1,4-부탄 디올을 사용한 폴리(에틸렌/부틸렌 아디페이트)글리콜], 및 폼레즈 (등록상표) 22-56 (2000 Mw, 폴리(에틸렌 아디페이트)글리콜을 사용한 히드록실 말단 포화 선형 폴리에스테르]을 포함한다. 따라서 폴리에스테르 폴리올은 에틸렌 아디페이트, 부틸렌 아디페이트, 에틸렌/부틸렌 아디페이트, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 것과 같은 디히드록시-말단 중합체일 수 있다. Useful polyester polyols, hydroxyl terminated linear polyesters are described, for example, in the Fomrez® product of Uniroyal Chemical Company: Pomrez® G24-56 [2000 Mw, Hydroxyl terminated linear polyester, poly (ethylene / butylene adipate) glycol with ethylene glycol / 1,4-butanediol in 60/40 molar ratio], Pomrez® G24-112 [1000 Mw, hydride Hydroxyl terminated linear polyester, poly (ethylene / butylene adipate) glycol with ethylene glycol / 1,4-butane diol in 60/40 molar ratio], and Pomrez® 22-56 (2000 Mw, poly Hydroxyl terminated saturated linear polyesters using (ethylene adipate) glycols.] Thus, polyester polyols are composed of ethylene adipate, butylene adipate, ethylene / butylene adipate, and mixtures thereof. Dihydroxy such as those selected - may be terminated polymer.

적합한 폴리에테르 폴리올은 화학식 HO-[(CR6H)m-O-]n-H (R6은 수소, 할로겐 또는 C1 내지 C4 알킬 라디칼이고; m은 3 또는 4이고; n은 약 8 내지 약 20, 또는 더 바람직하게는 약 11 내지 약 17임)로 나타낸 것이다. 상기 폴리올의 분자량은 약 700 내지 약 1500, 또는 바람직하게는 약 900 내지 약 1150일 수 있다. 적합한 폴리에테르 폴리올은 DuPont (듀폰)으로부터 입수 가능한 테레탄 (Terethane) (등록상표) 브랜드 폴리테트라메틸렌에테르글리콜 (PTMEG)이다. Suitable polyether polyols are of the formula HO-[(CR 6 H) m -O-] n -H (R 6 is hydrogen, halogen or a C 1 to C 4 alkyl radical; m is 3 or 4; n is about 8 To about 20, or more preferably about 11 to about 17). The molecular weight of the polyol may be about 700 to about 1500, or preferably about 900 to about 1150. Suitable polyether polyols are Terethane® brand polytetramethyleneetherglycol (PTMEG) available from DuPont.

이 실시양태에서 우레탄 중합체는 이온성 또는 잠재적인 이온성 화합물을 함유하기 때문에 이오노머로서 나타낸다. 이온성 또는 잠재적인 이온성 화합물은 우레탄 중합체에 이온성 (예를 들어 음이온성 또는 양이온성) 관능기를 제공하여 내부 유화제로서 작용함으로써 분산액의 형성을 촉진하는 친수성 화합물이다. 상기 화합물은 이소시아네이트 기와 반응할 수 있는 산소 또는 질소와 같은 둘 이상의 원자를 함유하기 때문에 이소시아네이트-반응성이어서 이소시아네이트 기가 관련된 반응 메카니즘의 결과로서 활성 수소가 제거된다. Urethane polymers in this embodiment are referred to as ionomers because they contain ionic or potentially ionic compounds. Ionic or potentially ionic compounds are hydrophilic compounds that provide the urethane polymer with ionic (eg anionic or cationic) functionalities to act as internal emulsifiers to promote the formation of dispersions. The compounds are isocyanate-reactive because they contain two or more atoms, such as oxygen or nitrogen, which can react with isocyanate groups so that active hydrogens are removed as a result of the reaction mechanism involving the isocyanate groups.

이온성 또는 잠재적인 이온성 기는 화학적으로 폴리(우레아/우레탄) 중에 혼입된다. 이온성 또는 잠재적인 이온성 기는 폴리(우레아/우레탄) 100 g 당 약 120 밀리당량 이하, 바람직하게는 약 10 내지 80 밀리당량, 더 바람직하게는 약 10 내지 60 밀리당량, 및 가장 바람직하게는 약 10 내지 30 밀리당량의 이온성 기 함량을 제공하기에 충분한 양으로 혼입될 수 있다. Ionic or potentially ionic groups are chemically incorporated into the poly (urea / urethane). Ionic or potentially ionic groups are up to about 120 milliequivalents per 100 g of poly (urea / urethane), preferably about 10 to 80 milliequivalents, more preferably about 10 to 60 milliequivalents, and most preferably about It may be incorporated in an amount sufficient to provide an ionic group content of 10 to 30 milliequivalents.

상기 기를 혼입하는데 적합한 화합물은 (1) 이온성 또는 잠재적인 이온성 기를 함유하는 모노이소시아네이트 또는 디이소시아네이트, 및 (2) 이소시아네이트-중부가 반응에서 단일관능성 또는 이관능성이고 이온성 또는 잠재적인 이온성 기를 함유하는 화합물을 포함한다. 음이온성 기가 바람직하지만, 잠재적인 이온성 기 또는 이의 상응하는 이온성 기는 양이온성 또는 음이온성일 수 있다. 음이온성 기의 예는 -COO- 및 -S03 -를 포함한다. 양이온성 기의 예는

Figure 112011024226181-pat00004
Figure 112011024226181-pat00005
을 포함한다.Compounds suitable for incorporating such groups include (1) monoisocyanates or diisocyanates containing ionic or potentially ionic groups, and (2) monofunctional or difunctional and isionic or potentially ionic in isocyanate-polyaddition reactions. And compounds containing groups. While anionic groups are preferred, the potential ionic groups or their corresponding ionic groups can be cationic or anionic. Examples of anionic groups include -COO - and a - and -S0 3. Examples of cationic groups are
Figure 112011024226181-pat00004
And
Figure 112011024226181-pat00005
It includes.

상기 이온성 기는 이소시아네이트-말단 예비중합체의 형성 동안 또는 전후에 상응하는 잠재적인 이온성 기를 중화시킴으로써 형성된다. 잠재적인 이온성 기가 이소시아네이트-말단 예비중합체 형성 이전에 중화되는 경우에, 이온성 기가 직접 혼입된다. 중화가 예비중합체를 형성한 이후에 수행되는 경우에, 잠재적인 이온성 기가 혼입된다. Said ionic groups are formed by neutralizing the corresponding potential ionic groups during or after the formation of the isocyanate-terminated prepolymer. In case the potential ionic group is neutralized prior to isocyanate-terminated prepolymer formation, the ionic group is incorporated directly. If neutralization is carried out after forming the prepolymer, potential ionic groups are incorporated.

앞서 논의된 카르복실레이트, 술포네이트 및 4차 질소 기를 혼입하기 위한 적합한 화합물은 미국 특허 제3,479,310호, 제4,303,774호 및 제4,108,814호에 기재되어 있다. 3차 술포늄기를 혼입하기 위한 적합한 화합물은 미국 특허 제3,419,533호에 기재되어 있다. 잠재적인 이온성 기를 이온성 기로 전환하기 위한 중화제도 상기 특허에 기재되어 있다. 본 발명의 본문에서, 용어 "중화제"는 잠재적인 이온성 기를 이온성 기로 전환하는데 유용한 모든 유형의 제제를 포함함을 의미한다. 따라서, 이 용어는 또한 4차화 제제 및 알킬화제를 포함한다. Suitable compounds for incorporating carboxylate, sulfonate and quaternary nitrogen groups discussed above are described in US Pat. Nos. 3,479,310, 4,303,774 and 4,108,814. Suitable compounds for incorporating tertiary sulfonium groups are described in US Pat. No. 3,419,533. Neutralizers for converting potential ionic groups to ionic groups are also described in this patent. In the context of the present invention, the term "neutralizing agent" is meant to include all types of agents useful for converting potential ionic groups to ionic groups. Thus, the term also includes quaternization agents and alkylating agents.

이소시아네이트-말단 예비중합체 중에 혼입하는데 바람직한 술포네이트기는미국 특허 제4,108,814호에 개시된 디올 술포네이트이다. 적합한 술포네이트는 또한 H2N-CH2-CH2-NH-(CH2)r-SO3Na (r은 2 또는 3임); 및 HO-CH2-CH2-C(S03Na)H-CH2-OH로 기재된 것을 포함한다. 이소시아네이트-말단 예비중합체 중에 혼입하는데 바람직한 카르복실레이트기는 일반식 (HO)xR7(COOH)y (R7은 1 내지 12개의 탄소 원자를 함유하는 직쇄 또는 분지형 탄화수소 라디칼을 나타내고, x 및 y는 각각 독립적으로 1 내지 3의 값을 나타냄)의 히드록시-카르복실산으로부터 유도된다. 상기 히드록시-카르복실산의 예는 시트르산 및 타르타르산을 포함한다.Preferred sulfonate groups for incorporation into isocyanate-terminated prepolymers are diol sulfonates disclosed in US Pat. No. 4,108,814. Suitable sulfonates also include H 2 N—CH 2 —CH 2 —NH— (CH 2 ) r —SO 3 Na (r is 2 or 3); And HO-CH 2 -CH 2 -C (S0 3 Na) H-CH 2 -OH. Preferred carboxylate groups for incorporation in isocyanate-terminated prepolymers are the general formula (HO) x R 7 (COOH) y (R 7 represents a straight or branched hydrocarbon radical containing 1 to 12 carbon atoms, x and y Are each independently derived from a value of 1 to 3). Examples of such hydroxy-carboxylic acids include citric acid and tartaric acid.

바람직한 산은 앞서-언급된 화학식 (x는 2이고 y는 1임)의 것이다. 상기 디히드록시 알칸산은 미국 특허 제3,412,054호에 기재되어 있다. 디히드록시 알칸산의 바람직한 기는 구조식 R9-C-(CH20H)2-COOH (R9는 수소 또는 1 내지 8개의 탄소 원자를 함유하는 알킬기임)로 나타낸 α,α-디메틸올 알칸산이다. 가장 바람직한 디히드록시 알칸산은 2,2'디메탄올프로피온산 ("DMPA")이다. 적합한 카르복실레이트는 또한 H2N-(CH2)4-C(C02H)H-NH2 + 염기, 및 H2N-CH2-CH2-NH-CH2-CH2-CO2Na를 포함한다. Preferred acids are those of the above-mentioned formula (x is 2 and y is 1). Such dihydroxy alkanoic acid is described in US Pat. No. 3,412,054. Preferred groups of dihydroxy alkanoic acid are α, α-dimethylol alkanoic acids represented by the formula R 9 -C- (CH 2 0H) 2 -COOH, where R 9 is hydrogen or an alkyl group containing from 1 to 8 carbon atoms. to be. Most preferred dihydroxy alkanoic acid is 2,2 'dimethanol propionic acid ("DMPA"). Suitable carboxylates are also H 2 N- (CH 2 ) 4 -C (C0 2 H) H-NH 2 + bases, and H 2 N-CH 2 -CH 2 -NH-CH 2 -CH 2 -CO 2 Contains Na.

추가로, 하나의 알킬기와 두 개의 알킬올기를 갖는 3차 아민과 같은 양이온성 중심이 또한 이온성 또는 잠재적인 이온성 기로서 사용될 수 있다. In addition, cationic centers such as tertiary amines having one alkyl group and two alkylol groups can also be used as ionic or potentially ionic groups.

예비중합체 중에 혼입 동안 또는 전후에 바람직한 잠재적인 음이온성 기를 음이온성 기로 전환하기 위해서, 휘발성 또는 비휘발성 양이온이 음이온성 기의 상대이온을 형성하는데 사용된다. 휘발성 양이온은 음이온성 기의 상대이온을 형성하는데 사용된 염기성 유기 화합물의 약 90% 이상이 폴리(우레아/우레탄) 분산액으로부터 형성된 필름을 경화시키는데 사용된 조건하에서 휘발하고, 바람직하게는 폴리(우레아/우레탄) 분산액으로부터 형성된 필름이 주변 조건하에서 경화되는 경우에 염기성 유기 화합물의 약 90% 이상이 휘발하는 것이다. 비휘발성 양이온은 약 양이온의 90% 이상이 폴리(우레아/우레탄) 분산액으로부터 형성된 필름을 경화시키는데 사용된 조건하에서 휘발하지 않고, 바람직하게는 폴리우레탄-우레아 분산액으로부터 형성된 필름이 주변 조건하에서 경화되는 경우에 양이온의 약 90% 이상이 휘발되지 않는 것이다. 휘발성 염기성 유기 화합물로부터 형성된 상대이온의 양이 증가할수록, 수성 폴리우레탄-우레아 분산액으로부터 제조된 코팅 또는 필름의 수 팽윤에 대한 저항성이 더욱 개선되지만, 비휘발성 양이온으로부터 형성된 상대이온의 양이 증가할수록, 수성 폴리우레탄-우레아 분산액으로부터 제조된 필름 또는 코팅의 가수분해에 대한 안정성이 더욱 개선된다. 따라서, 음이온성 기의 상대이온을 형성하는데 사용된 휘발성 양이온과 비휘발성 양이온 간의 비율을 간단히 조절함으로써 최종 생성된 코팅 또는 필름의 특성을 조절하는 것이 가능하다. In order to convert the desired potential anionic groups to anionic groups during or before incorporation in the prepolymer, volatile or nonvolatile cations are used to form the counterions of the anionic groups. Volatile cations are volatilized under the conditions used in at least about 90% of the basic organic compounds used to form the counterions of the anionic groups to cure films formed from poly (urea / urethane) dispersions, preferably poly (urea / Urethane) At least about 90% of the basic organic compound is volatilized when the film formed from the dispersion is cured under ambient conditions. The nonvolatile cations do not volatilize at least 90% of the cations under the conditions used to cure the film formed from the poly (urea / urethane) dispersion, and preferably if the film formed from the polyurethane-urea dispersion is cured under ambient conditions More than about 90% of the cations do not volatilize. As the amount of counterions formed from volatile basic organic compounds increases, the resistance to water swelling of coatings or films made from aqueous polyurethane-urea dispersions is further improved, but as the amount of counterions formed from nonvolatile cations increases, Stability against hydrolysis of films or coatings made from aqueous polyurethane-urea dispersions is further improved. Thus, it is possible to control the properties of the final resulting coating or film by simply adjusting the ratio between the volatile and nonvolatile cations used to form the counterion of the anionic group.

잠재적인 음이온성 기를 중화시키기에 적합한 휘발성 염기성 유기 화합물은 일차, 이차 또는 삼차 아민이다. 상기 아민 중 트리알킬-치환된 삼차 아민이 바람직하다. 상기 아민의 예는 트리메틸 아민, 트리에틸 아민, 트리이소프로필 아민, 트리부틸 아민, N,N-디메틸-시클로헥실 아민, N,N-디메틸스테아릴 아민, N,N-디메틸아닐린, N-메틸모르폴린, N-에틸모르폴린, N-메틸피페라진, N-메틸피롤리딘, N-메틸피페리딘, N,N-디메틸-에탄올 아민, N,N-디에틸-에탄올 아민, 트리에탄올아민, N-메틸디에탄올 아민, 디메틸아미노프로판올, 2-메톡시에틸디메틸 아민, N-히드록시에틸피페라진, 2-(2-디메틸아미노에톡시)-에탄올 및 5-디에틸아미노-2-펜타논이다. 가장 바람직한 3차 아민은 제레비티노프 (Zerewitinoff) 시험으로 측정시 활성 수소(들)을 함유하지 않는 것인데, 왜냐하면 예비중합체의 이소시아네이트 기와 반응하여 겔화, 불용성 입자의 형성 또는 사슬 종결을 유발할 수 있기 때문이다. Suitable volatile basic organic compounds for neutralizing potential anionic groups are primary, secondary or tertiary amines. Preferred among these amines are trialkyl-substituted tertiary amines. Examples of such amines are trimethyl amine, triethyl amine, triisopropyl amine, tributyl amine, N, N-dimethyl-cyclohexyl amine, N, N-dimethylstearyl amine, N, N-dimethylaniline, N-methyl Morpholine, N-ethylmorpholine, N-methylpiperazine, N-methylpyrrolidine, N-methylpiperidine, N, N-dimethyl-ethanol amine, N, N-diethyl-ethanol amine, triethanolamine , N-methyldiethanol amine, dimethylaminopropanol, 2-methoxyethyldimethyl amine, N-hydroxyethylpiperazine, 2- (2-dimethylaminoethoxy) -ethanol and 5-diethylamino-2-penta It's rice fields. The most preferred tertiary amines do not contain active hydrogen (s) as measured by Zerewitinoff test, because they can react with isocyanate groups of the prepolymer and cause gelation, formation of insoluble particles or chain termination. .

트리에틸 아민이 염기로서 사용되는 경우에, 임의의 잠재적인 냄새를 최소화하기 위해 산에 대한 1 당량 미만의 아민을 사용하는 것이 추천된다. 분산수는 일반적으로 산을 중화하기 위해 1 당량 미만의 염기를 함유하고, 여기서 1 몰 수용액의 pH는 10을 초과하지 않는다. If triethyl amine is used as the base, it is recommended to use less than 1 equivalent of amine relative to the acid to minimize any potential odor. Dispersed water generally contains less than 1 equivalent of base to neutralize the acid, wherein the pH of the 1 molar aqueous solution does not exceed 10.

적합한 비휘발성 양이온은 또한 1가 금속, 바람직하게는 알칼리금속, 더 바람직하게는 리튬, 나트륨 및 칼륨 및 가장 바람직하게는 나트륨을 포함한다. 상기 양이온은 무기 또는 유기 염, 바람직하게는 수소화물, 수산화물, 탄산염 또는 중탄산염과 같이 음이온이 분산액에 잔류하지 않는 염의 형태로 사용될 수 있다. 예를 들어, 산-함유 디올이 이온성 기로서 사용되는 경우에, 비교적 순한 무기 염기 예컨대 NaHCO3, Na(C03)2, NaAc (Ac는 아세테이트를 나타냄), NaH2PO4 등은 분산액을 개선하는데 보조할 수 있다. 상기 무기 염기는 냄새가 비교적 적고 또한 피부 자극적이지 않는 경향이 있다. Suitable nonvolatile cations also include monovalent metals, preferably alkali metals, more preferably lithium, sodium and potassium and most preferably sodium. The cations can be used in the form of inorganic or organic salts, preferably salts in which no anions remain in the dispersion, such as hydrides, hydroxides, carbonates or bicarbonates. For example, when acid-containing diols are used as ionic groups, relatively mild inorganic bases such as NaHCO 3 , Na (C0 3 ) 2 , NaAc (Ac represents acetate), NaH 2 PO 4, etc., represent dispersions. Can help to improve The inorganic base tends to be relatively odorless and not skin irritant.

예비중합체의 잠재적인 양이온성 또는 음이온성 기가 중화되는 경우에, 예비중합체에 친수성을 제공하여 물에서 더욱 안정적으로 분산시킬 수 있다. 중화 단계는 (1) 잠재적인 이온성 기(들)을 함유하는 성분으로 처리함으로써 예비중합체 형성 이전에, 또는 (2) 예비중합체 형성 이후지만, 예비중합체를 분산하기 이전에 수행될 수 있다. 중화제와 잠재적인 음이온성 기 간의 반응은 약 20℃ 내지 약 150℃에서 수행될 수 있지만 보통 반응 혼합물을 교반하면서 약 100℃ 미만, 바람직하게는 약 30℃ 내지 약 80℃, 및 가장 바람직하게는 약 50℃ 내지 약 70℃의 온도에서 수행된다. 이온성 또는 잠재적인 이온성 기는 약 3 내지 약 5 중량%의 양으로 사용될 수 있다. If the potential cationic or anionic groups of the prepolymer are neutralized, the prepolymer may be hydrophilic to allow more stable dispersion in water. The neutralization step can be carried out prior to prepolymer formation or (2) after prepolymer formation but before dispersing the prepolymer by treatment with (1) a component containing the potential ionic group (s). The reaction between the neutralizing agent and the potential anionic group can be carried out at about 20 ° C. to about 150 ° C. but usually below about 100 ° C., preferably about 30 ° C. to about 80 ° C., and most preferably about 50 ° C. while stirring the reaction mixture. It is carried out at a temperature of 50 ℃ to about 70 ℃. Ionic or potentially ionic groups can be used in amounts of about 3 to about 5 weight percent.

이온성 및 잠재적인 이온성 기의 상기 논의에서, 언급된 특허 및 미국 특허 제4,742,095호는 각각 모든 목적을 위해 본원의 일부로서 그의 전문이 인용된다. In the above discussion of ionic and potentially ionic groups, the referenced patent and US Pat. No. 4,742,095 are each incorporated by reference in their entirety as part of the present application for all purposes.

본 발명의 이소시아네이트-말단 예비중합체는 폴리이소시아네이트 성분을 폴리올 성분, 실시양태에서, 사용되는 경우 하나 이상의 이온성 기 또는 하나 이상의 잠재적인 이온성 기를 함유하는 성분을 반응시킴으로써 제조된다. 잠재적인 이온성 기는 중화제로 처리함으로써 이온성 기로 전환될 수 있는 기이다. 이소시아네이트 기 대 이소시아네이트-반응성 기의 비율은 당량 기준으로 약 1.1 내지 3, 바람직하게는 약 1.2 내지 2 및 가장 바람직하게는 약 1.3 내지 1.5로 유지된다. 상기 성분은 동시에 또는 순차적으로 반응하여 이소시아네이트-말단 예비중합체를 생성할 수 있다. 동시 반응은 랜덤 공중합체의 생성을 유도할 수 있지만, 순차적 유형 반응은 블록 공중합체의 생성을 유도할 수 있다. 순차적-유형 반응 공정에서 이소시아네이트-반응성 수소(들)을 함유하는 화합물의 첨가 순서는 중요하지 않지만 상기 화합물의 반응 동안에 초과량의 이소시아네이트 기를 유지하여 예비중합체의 분자량을 조절하고 고점도를 예방하는 것이 특히 바람직하다. Isocyanate-terminated prepolymers of the present invention are prepared by reacting a polyisocyanate component with a polyol component, in embodiments, a component containing at least one ionic group or at least one potential ionic group. Potential ionic groups are groups that can be converted to ionic groups by treatment with neutralizing agents. The ratio of isocyanate groups to isocyanate-reactive groups is maintained at about 1.1 to 3, preferably about 1.2 to 2 and most preferably about 1.3 to 1.5 on an equivalent basis. The components can be reacted simultaneously or sequentially to produce isocyanate-terminated prepolymers. Simultaneous reactions can induce the production of random copolymers, while sequential type reactions can induce the production of block copolymers. The order of addition of the compounds containing isocyanate-reactive hydrogen (s) in the sequential-type reaction process is not critical but it is particularly desirable to maintain excess isocyanate groups during the reaction of the compounds to control the molecular weight of the prepolymer and prevent high viscosity Do.

예비중합체 제조 동안에 반응 온도는 보통 약 150℃ 미만, 바람직하게는 약 50℃ 내지 약 130℃로 유지된다. 반응은 미반응 이소시아네이트 기의 함량이 이론적 양 또는 약간 미만으로 감소할 때까지 계속된다. 최종 예비중합체는 예비중합체 고형분의 중량을 기준으로 유리 이소시아네이트 함량이 약 1 내지 약 8 중량%, 바람직하게는 약 1 내지 약 5 중량%, 및 더 바람직하게는 약 2 내지 약 4 중량%이어야 한다. During the prepolymer preparation the reaction temperature is usually maintained at less than about 150 ° C, preferably from about 50 ° C to about 130 ° C. The reaction continues until the content of unreacted isocyanate groups decreases to a theoretical amount or slightly below. The final prepolymer should have a free isocyanate content of about 1 to about 8 weight percent, preferably about 1 to about 5 weight percent, and more preferably about 2 to about 4 weight percent based on the weight of the prepolymer solids.

이소시아네이트 기와 이소시아네이트-반응성 기 간의 반응을 촉진하는 것으로 공지되어 있는 촉매, 예컨대 유기-주석 화합물 또는 삼차 아민의 존재하에 예비중합체 반응을 수행하는 것이 가능하지만 촉매의 사용은 일반적으로 필요하지 않고 종종 촉매 없이 반응을 수행하는 것이 바람직하다. Although it is possible to carry out the prepolymer reaction in the presence of a catalyst known to promote the reaction between isocyanate groups and isocyanate-reactive groups, such as organotin compounds or tertiary amines, the use of catalysts is generally not necessary and often reactions without catalysts. It is preferable to carry out.

한 실시양태에서, 본 발명의 분산액은 질소하에 약 80℃ 내지 약 100℃의 온도에서 수 시간 동안 이소시아네이트와 글리콜을 혼합하여 예비중합체를 형성함으로써 제조된다. 분산액 혼합물이 겪는 전단 속도 및 전단력은 중요하고 도 1에 기재되어 있다. 너무 큰 전단력이 적용되는 경우에, 분산액은 불안정해져서 파괴될 수 있다. 일반적으로, 전단력의 바람직한 범위는 일반적으로 2 내지 5분인 혼합 시간 동안에 500 내지 1700 뉴톤이다. 다른 실시양태에서, 일반적으로 2 내지 7분인 혼합 시간 동안 약 19000 내지 약 48000 초-1의 범위에 전단 속도가 사용될 수 있다. In one embodiment, the dispersion of the present invention is prepared by mixing isocyanate and glycol for several hours at a temperature of about 80 ° C. to about 100 ° C. under nitrogen to form a prepolymer. The shear rate and shear force experienced by the dispersion mixture are important and are described in FIG. 1. If too large shear force is applied, the dispersion may become unstable and break down. In general, the preferred range of shear force is 500 to 1700 newtons for a mixing time which is generally 2 to 5 minutes. In other embodiments, shear rates may be used in the range of about 19000 to about 48000 seconds −1 for a mixing time that is generally 2 to 7 minutes.

혼합 시간의 종점에서, 예비중합체 중 초과 이소시아네이트의 양은 n-부틸아민 적정 및 역 계산에 의해 결정될 수 있다. 반응 생성물을 실온으로 냉각한 후에, 용매 [일반적으로 수혼화성 유기 용매, 예컨대 아세톤 및 메틸 에틸 케톤(MEK)]가 사용되어 임의로 예비중합체를 약 75 중량% 용액으로 희석할 수 있다. At the end of the mixing time, the amount of excess isocyanate in the prepolymer can be determined by n-butylamine titration and inverse calculation. After cooling the reaction product to room temperature, a solvent [generally a water miscible organic solvent such as acetone and methyl ethyl ketone (MEK)] can be used to optionally dilute the prepolymer to about 75% by weight solution.

이어서 이 용액을 반대 용해도 경향을 갖는 기들, 즉 하나 이상의 기가 분자 또는 이온이 용해되는 상에 대한 친화도를 갖고 하나 이상의 기는 상기 매질에 반하는 기들로 구성된 분자인 계면활성제를 함유하는 냉각된 수용액 중에 주입한다. 계면활성제는 표면-활성 잔기 상의 전하에 따라서 분류된다. 음이온성 계면활성제에서, 상기 잔기는 음전하를 가지며; 양이온성 계면활성제에서, 전하는 양이고; 비이온성 계면활성제에서, 분자 상에 전하가 존재하지 않고 예를 들어, 히드록실기 또는 에틸렌 옥사이드기의 장쇄에 의해 용해 효과가 공급될 수 있고; 양쪽성 계면활성제에서, 분자 내의 양전하와 음전하 둘 다에 의해 용해 효과가 제공된다. 음이온성 계면활성제의 경우 친수성, 용해 (solubilizing) 기는 카르복실레이트, 술포네이트, 술페이트 (술페이트화 알콜 및 술페이트화 알킬 페놀을 비롯한), 포스페이트 (포스페이트 에스테르를 비롯한), N-아실사르코시네이트, 및 아실화 단백질 가수분해물을 포함한다. 양이온성 계면활성제는 아민기 및 암모늄기에 의해 용해된다. 폴리옥시에틸렌에 추가로, 비이온성 계면활성제는 카르복실산 에스테르, 안히드로소르비톨 에스테르, 지방산의 글리콜 에스테르, 알킬폴리글리코시드, 카르복실 아미드, 및 지방산 글루카미드를 포함한다. 상기 기재된 임의의 계면활성제 또는 등가물이 적합하지만, 특히 적합한 계면활성제는 소듐 도데실벤젠술포네이트이다. 계면활성제는 약 0.1 내지 약 2 중량%, 및 바람직하게는 약 0.5 내지 약 1 중량%의 양으로 사용될 수 있다.
The solution is then injected into a cooled aqueous solution containing a surfactant which has a tendency to reverse solubility, i.e., at least one group has affinity for the phase in which the molecules or ions are dissolved and the at least one group is a molecule consisting of groups opposed to the medium. do. Surfactants are classified according to the charge on the surface-active moiety. In anionic surfactants, the moiety has a negative charge; In cationic surfactants, the charge is positive; In nonionic surfactants, there is no charge on the molecule and a dissolution effect can be supplied by, for example, long chains of hydroxyl groups or ethylene oxide groups; In amphoteric surfactants, dissolution effects are provided by both positive and negative charges in the molecule. For anionic surfactants, hydrophilic, solubilizing groups include carboxylates, sulfonates, sulfates (including sulfated alcohols and sulfated alkyl phenols), phosphates (including phosphate esters), N-acylsarcosyls Nates, and acylated protein hydrolysates. Cationic surfactants are dissolved by amine groups and ammonium groups. In addition to polyoxyethylene, nonionic surfactants include carboxylic acid esters, anhydrosorbitol esters, glycol esters of fatty acids, alkylpolyglycosides, carboxyl amides, and fatty acid glucamides. Any surfactant or equivalent described above is suitable, but a particularly suitable surfactant is sodium dodecylbenzenesulfonate. Surfactants may be used in amounts of about 0.1 to about 2 weight percent, and preferably about 0.5 to about 1 weight percent.

분산액 온도는 작은 입자 형성에서 중요하다. 바람직한 분산액 온도는 약 0 내지 약 10℃이다. 분산액의 고형분 함량은 약 10 내지 60%, 및 전형적으로 10 내지 30%이다. Dispersion temperature is important for small particle formation. Preferred dispersion temperatures are from about 0 to about 10 ° C. The solids content of the dispersion is about 10 to 60%, and typically 10 to 30%.

최종 생성물은 고형분 함량이 약 60 중량% 이하, 바람직하게는 약 10 내지 60 중량%, 및 가장 바람직하게는 약 30 내지 45 중량%인 폴리(우레아/우레탄) 입자의 안정한, 수성 분산액이다. 그러나, 분산액을 바람직한 임의의 최소 고형분 함량으로 희석시키는 것이 항상 가능하다. 생성된 분산액의 고형분 함량은 샘플을 오븐에서 100℃에서 2시간 동안 건조하고 건조 전후 중량을 비교함으로써 측정될 수 있다. 입자 크기는 일반적으로 약 1.0 마이크론 미만, 및 바람직하게는 약 0.01 내지 0.5 마이크론이다. 평균 입자 크기는 약 0.5 마이크론 미만, 및 바람직하게는 0.01 내지 0.3 마이크론이어야 한다. 작은 입자 크기는 분산된 입자의 안정성을 강화시킨다. The final product is a stable, aqueous dispersion of poly (urea / urethane) particles having a solids content of about 60% by weight or less, preferably about 10 to 60% by weight, and most preferably about 30 to 45% by weight. However, it is always possible to dilute the dispersion to any desired minimum solids content. The solids content of the resulting dispersion can be measured by drying the sample in an oven at 100 ° C. for 2 hours and comparing the weight before and after drying. The particle size is generally less than about 1.0 micron, and preferably about 0.01 to 0.5 micron. The average particle size should be less than about 0.5 microns, and preferably 0.01 to 0.3 microns. Small particle size enhances the stability of the dispersed particles.

충전제, 가소제, 안료, 카본 블랙, 실리카 졸 및 공지된 평탄화제, 습윤제, 소포제, 안정화제, 및 다른 공지된 첨가제가 또한 분산액 중에 혼입될 수 있다. Fillers, plasticizers, pigments, carbon black, silica sol and known leveling agents, wetting agents, defoamers, stabilizers, and other known additives may also be incorporated into the dispersions.

상기 분산액은 직물 코팅, 탄성 필름 형성, 섬유 사이징 등과 같은 용도로 광범위하게 이용된다. 분산액은 필요한 경우 수증기 투과성 필름으로 가공될 수 있다. 상기 분산액으로부터 형성된 필름으로 제조된 최종-용도 물품의 예는 모든 의료용, 무균, 위생 및 개인 보호 관련 용도를 위한 글러브, 손가락 덮개 (cot), 콘돔, 인공 항문 백, 장기 백 등을 포함한다. 다른 물질로 제조된 물품과 비교하는 경우 상기 필름-기초 물품은 개선된 내용매성을 나타낸다. The dispersions are widely used for applications such as fabric coating, elastic film formation, fiber sizing, and the like. The dispersion can be processed into a water vapor permeable film if necessary. Examples of end-use articles made from the films formed from such dispersions include gloves, cots, condoms, colostomy bags, organ bags, and the like for all medical, sterile, hygienic and personal care related applications. The film-based article exhibits improved solvent resistance when compared to articles made of other materials.

본 발명의 분산액은 제직물 및 부직 텍스타일, 가죽, 종이, 목재, 금속, 세라믹, 석재, 콘크리트, 역청, 경질 섬유, 짚, 유리, 자기, 다수의 상이한 유형의 플라스틱, 정전기 및 주름-방지 마감 처리된 유리 섬유의 코팅 및 함침용으로; 부직포용 결합제, 접착제, 접착 촉진제, 적층제, 소수화제, 가소제로서; 예를 들어, 코르크 분말 또는 톱밥, 유리 섬유, 석면, 종이-같은 물질, 플라스틱 또는 폐고무 , 세라믹 물질용 결합제로서; 텍스타일 인쇄 및 종이 공업에서 보조제로서; 중합체 첨가제, 예를 들어, 유리 섬유용 사이징제로서; 및 고무 마감 처리에 적합하다. The dispersions of the present invention include woven and nonwoven textiles, leather, paper, wood, metals, ceramics, stone, concrete, bitumen, hard fibers, straw, glass, porcelain, many different types of plastics, static and anti-wrinkle finishes. For coating and impregnation of woven glass fibers; As binders for nonwovens, adhesives, adhesion promoters, laminating agents, hydrophobicizing agents, plasticizers; As binders for cork powder or sawdust, glass fibers, asbestos, paper-like materials, plastics or waste rubber, ceramic materials, for example; As an aid in the textile printing and paper industry; As a polymer additive, eg, a sizing agent for glass fibers; And rubber finish.

분산액은 흡수 작용으로 인해 코팅을 즉시 경화시키는 제직물 또는 부직 텍스타일 구조 체 및 섬유 매트, 펠트 또는 부직포, 또는 종이 웹, 발포체 시팅 또는 분할된 가죽과 같은 최종 제품에 결합 상태를 유지하는 다공성 기재에 적용될 수 도 있다. 이어서 건조 및, 임의로, 승온에서 프레싱이 이루어진다. 그러나, 또한 매끈한 다공성 물질 또는 비다공성 물질, 예를 들어, 금속, 유리, 종이, 판지, 세라믹 물질, 시트 강, 실리콘 고무, 알루미늄 호일 상에서 건조가 수행되고, 후속으로 최종 시트 구조체가 제거되어 그대로 사용되거나 결합, 플레임 적층 또는 캘린더링에 의한 역 공정을 사용하여 기재에 적용될 수 있다. 역 공정에 의해 적용은 언제든 수행될 수 있다. The dispersions are applied to woven or nonwoven textile structures and fiber substrates that immediately cure the coating due to the absorbing action and porous substrates that remain bound to the final product, such as fiber mats, felt or nonwovens, or paper webs, foam seating or split leather. Can also be. Drying and then optionally pressing at elevated temperatures. However, drying is also carried out on smooth porous or nonporous materials, for example metals, glass, paper, cardboard, ceramic materials, sheet steel, silicone rubber, aluminum foil, and the final sheet structure is subsequently removed and used as such. Or may be applied to the substrate using an inverse process by bonding, flame lamination or calendering. The application can be carried out at any time by a reverse process.

상기 폴리우레탄 분산액은 또한 자동차 좌석 및 시판 실내 장식품에 사용되는 비닐 포 상의 코팅으로서 적합하다. 이들 적용 영역에서, 가소제 장벽 효과, 개선된 내마모성 및 양호한 가수분해 및 UV-저항성과 같은 특성이 중요하다. 이들은 또한 우수한 터프니스와 같은 특성 및 노화 후 유지된 특성이 필수적인 군사 용품의 경우와 같이 방수 외투와 같은 텍스타일의 코팅으로서 유용하다. The polyurethane dispersions are also suitable as coatings on vinyl fabrics used in automobile seats and commercial upholstery. In these areas of application, properties such as plasticizer barrier effect, improved wear resistance and good hydrolysis and UV-resistance are important. They are also useful as coatings of textiles, such as waterproof coats, such as in military articles where good toughness-like properties and properties retained after aging are essential.

본 발명의 중합체 및 분산액이 필름 및 글러브로서 사용되는 경우, 상기 물질은 이소프로필 알콜 및 N,N-디메틸아세트아미드를 비롯한 개선된 내용매성을 나타낸다. 또한 필름 물질의 가스 발생을 감소시켜, 이들 필름 및 글러브를 일반적으로 청정 룸에서 사용할 수 있게 한다. 이들 필름 및 글러브는 개선된 내화학성 및 내용매성을 나타낼 뿐만 아니라, 하기 실시예에 나타낸 바와 같이 개선된 내천공성 및 내인열성을 보여준다. 이들은 약 200 내지 500 psi의 100% 연신의 모듈러스를 가지기 때문에, 필름 또는 글러브가 쉽게 신장될 수 있다. 또한 낮은 세트를 나타내기 때문에, 신장 후에 본래 형태로 돌아갈 수 있다. 글러브의 바람직한 두께는 3 내지 6 밀이지만, 다른 두께도 사용될 수 있다. 하기 데이터는 본 발명의 물질이 시험된 다른 물질보다 더 유연한 신장성 또는 더 편평한 응력변형 곡선을 가지기 때문에, 천연 고무와 더욱 비슷하다는 점을 보여준다. When the polymers and dispersions of the invention are used as films and gloves, these materials exhibit improved solvent resistance, including isopropyl alcohol and N, N-dimethylacetamide. It also reduces the gas evolution of the film material, making these films and gloves generally available for use in clean rooms. These films and gloves not only exhibit improved chemical and solvent resistance, but also show improved puncture and tear resistance as shown in the examples below. Since they have a modulus of 100% elongation of about 200 to 500 psi, the film or glove can be easily stretched. It also exhibits a low set, allowing it to return to its original form after stretching. The preferred thickness of the glove is 3 to 6 mils, although other thicknesses may be used. The data below shows that the materials of the present invention are more similar to natural rubber because they have a more flexible stretchable or flatter strain curve than other materials tested.

예를 들어, 본원의 폴리(우레아/우레탄) 및 분산액으로 제조된 글러브는 엄지와 집게 손가락을 이소프로필 알콜에 침지시키고 약 30 내지 약 60초의 시간 동안 서로 문지른 이후에 엄지와 집게 손가락 사이의 접촉 지점에서 천공 또는 파괴가 되지 않는다 (예를 들어 피부가 노출된 경우와 같음). For example, a glove made of the poly (urea / urethane) and dispersion herein may be a contact point between the thumb and index finger after immersing the thumb and index finger in isopropyl alcohol and rubbing each other for a time of about 30 to about 60 seconds. No perforation or destruction in the same way (for example, when the skin is exposed).

하기 실시예는 본 발명을 예시하지만 제한하지는 않는다. 본 발명의 특히 유리한 특징은 본 발명의 독특한 특성을 갖지 않는 비교 실시예와 비교해서 파악할 수 있을 것이다. The following examples illustrate but do not limit the invention. Particularly advantageous features of the invention will be appreciated in comparison with comparative examples which do not have the unique properties of the invention.

특별한 표시가 없는 한, 미국 위스콘신주 밀워키에 소재한 알드리히 케미칼 캄파니 (Aldrich Chemical Company, Milwaukee, WI)로부터 입수한 모든 화학 물질과 시제를 사용하였다. 다양한 화학 물질 및 시제를 하기 약어로 나타내었다: Unless otherwise noted, all chemicals and reagents from Aldrich Chemical Company, Milwaukee, WI, Milwaukee, WI, were used. Various chemicals and reagents are represented by the following abbreviations:

MDI 4, 4'-디페닐메탄 디이소시아네이트 MDI 4, 4'-diphenylmethane diisocyanate

폴리(EO-코-THF) 폴리(에틸렌 옥사이드-코-테트라히드로푸란) Poly (EO-co-THF) Poly (ethylene oxide-co-tetrahydrofuran)

NCO 이소시아네이트 기 NCO Isocyanate Group

DMPA 2,2'-비스(히드록시메틸)프로피온산 DMPA 2,2'-bis (hydroxymethyl) propionic acid

MEK 메틸에틸 케톤 (2-부타논) MEK methylethyl ketone (2-butanone)

TEA 트리에틸아민 TEA triethylamine

SDBS 소듐 도데실페닐술페이트 SDBS Sodium Dodecylphenyl Sulfate

물질 준비Substance preparation

미국 특허 제4,127,513호, 제4,139,567호, 제4,153,186호, 제4,228,272호 및 제4,235,751호; DE 86-3606479 및 DE 83-3346136; 문헌 [J. M. Hammond, et al, J. Polym. Sci., Part A, Vol. 9, page 295 (1971)]; 및 문헌 [Hongzhi Zhang, et al, J. Appl. Polym. Sci., Vol. 73, p. 2303 (1999)]에 개시된 방법으로 폴리(에틸렌 글리콜-코-THF)를 수득할 수 있다. PTMEG-1000 및 PTMEG-1800는 듀폰 테라탄 (DuPont Terathane) (등록상표) 폴리에테르 글리콜에 대한 상표명이다. 사용전 모든 글리콜을 90℃에서 진공하에 12시간 동안 건조하였다. MDI를 50℃로 가열함으로써 정제하였다. DMPA, MEK, TEA 및 SDBS를 구입하고 추가 정제 없이 사용하였다. 분산액을 제조하는데 사용된 혼합기는 IKA (등록상표) 혼합기, 모델 T25 BASIC SI (이카 (IKA) (등록상표) Works, Inc.), 및 로스 (Ross) 혼합기/유화기, 모델 HSM-100LC (챨스 로스 앤드 선 캄파니 (Charles Ross and Son Company))이다. IKA (등록상표) 혼합기를 11,000 rpm에서 운전하고 로스 혼합기를 7,000 내지 8,000 rpm에서 운전하였다. US Patent Nos. 4,127,513, 4,139,567, 4,153,186, 4,228,272 and 4,235,751; DE 86-3606479 and DE 83-3346136; J. M. Hammond, et al, J. Polym. Sci., Part A, Vol. 9, page 295 (1971); And in Hongzhi Zhang, et al, J. Appl. Polym. Sci., Vol. 73, p. 2303 (1999) can be used to obtain poly (ethylene glycol-co-THF). PTMEG-1000 and PTMEG-1800 are trade names for DuPont Terathane® polyether glycols. All glycols were dried under vacuum at 90 ° C. for 12 hours before use. MDI was purified by heating to 50 ° C. DMPA, MEK, TEA and SDBS were purchased and used without further purification. The mixer used to prepare the dispersion was an IKA® mixer, model T25 BASIC SI (IKA® Works, Inc.), and a Ross mixer / emulsifier, model HSM-100LC (Hex) Ross Ross and Son Company. The IKA® mixer was run at 11,000 rpm and the Ross mixer was run at 7,000-8,000 rpm.

수성-폴리우레탄 분산액을 제조하는 일반적인 절차General Procedure for Preparing Aqueous-Polyurethane Dispersions

90℃에서 3 내지 5시간 동안 질소하에서 MDI, 글리콜 (및 필요한 경우 DMPA)을 혼합함으로써 예비중합체를 제조하였다. 커플링 반응 후에 잔류하는 초과 NCO의 양을 적정에 의해 측정하였다. 용매를 사용하여 예비중합체를 희석하는 경우에, 반응 생성물을 실온으로 냉각한 후에 용매를 첨가하여 전형적으로 75 중량% 용액을 제조한다. 예비중합체를 튜브에 도입하고 공압식 펌프를 통해 계면활성제, 및 때때로 염기를 함유한 냉각된 수용액 중에 천천히 첨가하였다. 분산액의 고형분 함량은 약 10 내지 30%이다. Prepolymers were prepared by mixing MDI, glycol (and DMPA if necessary) at 90 ° C. under nitrogen for 3-5 hours. The amount of excess NCO remaining after the coupling reaction was determined by titration. In the case of dilution of the prepolymer with a solvent, the reaction product is cooled to room temperature and then a solvent is added to typically prepare a 75% by weight solution. The prepolymer was introduced into the tube and added slowly through a pneumatic pump in a cooled aqueous solution containing a surfactant, and sometimes a base. The solids content of the dispersion is about 10-30%.

글러브 형성 방법How to form gloves

글러브를 형성하기 위해서, 몰드를 응고제 용액에 침지시켰다. 이 응고제 용액은 전형적으로 10 내지 20% Ca(N03)2 및 0 내지 10% CaCO3이다. 이어서 몰드를 100℃에서 5분 동안 건조시켰다. 이어서 이 몰드를 10 내지 50℃에서 수성 폴리우레탄 분산액 중에 침지시키고 이어서 10 내지 40℃로 냉각하였다. 이어서 20 내지 70℃에서 코팅된 몰드를 물에 침지시킴으로써 염 삼출이 이루어지고 이어서 90℃ 내지 150℃에서 30분 동안 건조하였다. 이어서 몰드로부터 글러브를 제거하였다.In order to form the glove, the mold was immersed in the coagulant solution. This coagulant solution is typically 10-20% Ca (N0 3 ) 2 and 0-10% CaCO 3 . The mold was then dried at 100 ° C. for 5 minutes. This mold was then immersed in an aqueous polyurethane dispersion at 10-50 ° C. and then cooled to 10-40 ° C. Salt exudation was then effected by immersing the coated mold in water at 20-70 ° C. followed by drying at 90 ° C.-150 ° C. for 30 minutes. The glove was then removed from the mold.

[실시예][Example]

<실시예 1>&Lt; Example 1 >

건조 박스에서 MDI 156.4 g (0.624 몰)을 3-목 둥근 바닥 플라스크 중 PTMEG-1000 글리콜 391 g (0.391 몰) 및 DMPA (총 중량의 3.5 중량%로 제조함) 19.9 g (0.149 몰)과 혼합하였다. 이어서 플라스크를 후드로 이동시키고 오버헤드 교반기를 장착하였다. 혼합물을 질소하에 90℃에서 4시간 동안 교반하였다. 혼합물의 적정은 NCO 함량이 5.32%라는 것을 나타내었다.In a dry box, 156.4 g (0.624 mole) of MDI were mixed with 391 g (0.391 mole) of PTMEG-1000 glycol and 19.9 g (0.149 mole of 3.5% by weight of total weight) in a 3-neck round bottom flask. . The flask was then moved to the hood and equipped with an overhead stirrer. The mixture was stirred at 90 ° C. for 4 hours under nitrogen. Titration of the mixture indicated that the NCO content was 5.32%.

상기 혼합물에 MEK 200 ml를 첨가하여 MEK 중 고형분 74%의 용액을 제조하였다. 이어서 0℃에서 글리콜/MEK 용액을 코킹 튜브를 통해 TEA 15 g을 갖는 2% SDBS 용액 4 리터 중에 천천히 첨가하였다. TEA 대 DMPA의 비율은 1:1이었다. 로스 혼합기로 분산액을 제조하고 소량의 침전물이 관찰되었다. 침전물을 여과한 후에 최종 11.5% 고형분 함량 분산액을 수득하였다. 쿨터 (Coulter) N4MD 분석기에 의해 측정된 침전물의 입자 크기는 1063 nm이었다. 생성된 물질의 분자량은 GPC (폴리스티렌 표준에 대해)에 의해 측정시 237,000이었다. 200 ml of MEK was added to the mixture to prepare a solution of 74% solids in MEK. At 0 ° C. the glycol / MEK solution was then slowly added through a caulking tube in 4 liters of 2% SDBS solution with 15 g of TEA. The ratio of TEA to DMPA was 1: 1. The dispersion was made with a Ross mixer and a small amount of precipitate was observed. After the precipitate was filtered off, a final 11.5% solids content dispersion was obtained. The particle size of the precipitate measured by Coulter N4MD analyzer was 1063 nm. The molecular weight of the resulting material was 237,000 as measured by GPC (relative to polystyrene standard).

<비교 실시예 A> Comparative Example A

SDBS 계면활성제를 첨가하지 않고 염기로서 NaHCO3 1.7 g을 사용한 점을 제외하고 상기 실시예 1에 기재된 바와 같이 혼합물을 제조하였다. NaHC03 대 DMPA의 비율은 1:1이었다. 분산액이 생성되지 않았다.
The mixture was prepared as described in Example 1 above except that 1.7 g of NaHCO 3 was used as the base without the addition of the SDBS surfactant. The ratio of NaHC0 3 to DMPA was 1: 1. No dispersion was produced.

다시 한 번 유사한 분산액을 제조하고 이번에는 NaHCO3 중 2 중량% SDBS 계면활성제의 용액을 첨가하였다. 침전물이 관찰되었다. 침전물을 여과한 후에 8.2 중량% 고형분 함량 분산액을 수득하였다. 필름이 캐스팅되지만, 거의 강도를 갖지 않았다. Once again a similar dispersion was prepared and this time a solution of 2% by weight SDBS surfactant in NaHCO 3 was added. A precipitate was observed. After the precipitate was filtered off an 8.2 wt% solids content dispersion was obtained. The film was cast but had little strength.

<비교 실시예 B> Comparative Example B

건조 박스에서 MDI 78 g (0.624 몰)을 3-목 둥근 바닥 플라스크 중 PTMEG-1800 글리콜 360 g 및 DMPA (총 중량의 3.5 중량%를 제조함) 16 g과 혼합하였다. 이어서 플라스크를 후드로 이동시키고 오버헤드 교반기를 장착하였다. 혼합물을 질소하에 90℃에서 4시간 동안 교반하였다. 혼합물의 적정은 NCO 함량이 5.32%라는 것을 나타내었다.In a dry box 78 g (0.624 mole) of MDI were mixed with 360 g of PTMEG-1800 glycol and 16 g of DMPA (preparing 3.5% by weight of total weight) in a three-neck round bottom flask. The flask was then moved to the hood and equipped with an overhead stirrer. The mixture was stirred at 90 ° C. for 4 hours under nitrogen. Titration of the mixture indicated that the NCO content was 5.32%.

MEK 400 ml를 상기 혼합물에 첨가하였다. 이어서 0℃에서 TEA 2.85 g을 갖는 글리콜/MEK 용액 204 g을 코킹 튜브를 통해 2% SDBS 용액 1.1 리터 중에 천천히 첨가하였다. TEA 대 DMPA의 비율은 1:1이었다. 이 혼합물로부터 분산액이 생성되지 않았다. 400 ml of MEK was added to the mixture. Then 204 g of glycol / MEK solution with 2.85 g of TEA at 0 ° C. were slowly added through a caulking tube in 1.1 liters of 2% SDBS solution. The ratio of TEA to DMPA was 1: 1. No dispersion was produced from this mixture.

염기로서 NaHC03을 사용한 점을 제외하고 동일한 절차를 사용한 경우에, 스폰지-형 중합체가 형성되었다. When the same procedure was used except that NaHC0 3 was used as the base, a sponge-type polymer was formed.

<비교 실시예 C>Comparative Example C

30% EO/THF 물질 (산요 (Sanyo)로부터 입수)을 사용한 점을 제외하고 상기 비교 실시예 B에 기재된 실험을 수행하였다. 2% 계면활성제/TEA를 사용하는 경우 분산액이 제조되지 않고 다량의 침전물이 관찰되었다. The experiment described in Comparative Example B was conducted except that 30% EO / THF material (obtained from Sanyo) was used. When using 2% surfactant / TEA, no dispersion was prepared and a large amount of precipitate was observed.

0.5% 계면활성제/NaHCO3를 사용하여 상기 문단에 기재된 대로 실험을 수행한 경우에도 분산액이 제조되지 않았다. 다량의 침전물이 관찰되었다. No dispersion was prepared even when the experiment was performed as described in the paragraph above using 0.5% surfactant / NaHCO 3 . Large amounts of precipitate were observed.

<비교 실시예 D>Comparative Example D

1.25% 계면활성제/NaHC03 용액을 사용한 점을 제외하고 상기 실시예 1에 기재된 절차를 수행하였다. 침전물이 관찰되었다. 침전물을 여과한 후에 10.1% 고형분 함량 분산액이 관찰되었다. 물을 증발시킨 후에 필름이 캐스팅되었다. 필름은 불충분한 탄성을 나타내었다. The procedure described in Example 1 above was followed except that a 1.25% surfactant / NaHC0 3 solution was used. A precipitate was observed. A 10.1% solids content dispersion was observed after the precipitate was filtered off. The film was cast after evaporating the water. The film exhibited insufficient elasticity.

수성 분산액으로부터 제조된 물품의 시험 결과Test Results of Articles Made from Aqueous Dispersions

상기 기재된 방법에 의해 분산액으로부터 제조된 글러브의 천공 강도를 ASTM 방법 F1342에 따라 측정하였다. 물질의 연신률 및 두께를 측정하였다. 천공 하중을 lbs/두께의 인치로서 계산하였다. 하기 표 1에 결과를 나타내었다. The puncture strength of the glove prepared from the dispersion by the method described above was measured according to ASTM method F1342. The elongation and thickness of the material was measured. The puncture load was calculated as inches in lbs / thickness. The results are shown in Table 1 below.

글러브 번호Glove number 천공 하중 (lbs)Drilling load (lbs) 연신률 (in)Elongation (in) 두께 (in)Thickness (in) 천공 하중/두께 (lbs/두께 인치)Drilling load / thickness (lbs / thickness inch) 라이크라 (Lycra) (등록상표) 중합체 글러브Lycra (R) Polymer Gloves 1.201.20 0.40400.4040 0.00380.0038 320320 CR100 라텍스 박스터 (Latex-Baxter)CR100 Latex Baxter 0.710.71 0.50390.5039 0.00870.0087 8282 히포클린 크리티칼 (Hypoclean Critical)Hypoclean Critical 0.660.66 0.47420.4742 0.00770.0077 8585 히포클린 100Hippoline 100 0.770.77 0.52820.5282 0.00850.0085 9191 세티 (Certi) 클린 라텍스Seti Clean Latex 0.610.61 0.46790.4679 0.00770.0077 7979 CR10 니트릴CR10 Nitrile 1.401.40 0.49740.4974 0.00490.0049 287287 니트릴라이트Nitrile 1.451.45 0.28300.2830 0.00470.0047 311311 히포클린 니트릴Hippoline Nitrile 1.491.49 0.33870.3387 0.00470.0047 318318 니트릴론 (Nitrilon)Nitrilon 1.771.77 0.39950.3995 0.00490.0049 363363 니프로텍트 (Niprotect) 529Niprotect 529 1.701.70 0.41780.4178 0.00420.0042 407407 트릴라이트스 (Trilites)Trilites 0.340.34 0.44880.4488 0.00530.0053 6464 PVCPVC 0.500.50 --- 0.00640.0064 8080 듀폰 Aq PUUDuPont Aq PUU 0.890.89 0.49290.4929 0.00290.0029 281281

본 발명에 의해 제조된 글러브의 인열 강도를 ASTM 시험 D-624-98을 사용하여 측정하였다. 이 시험은 다이로 필름을 절단하고, 이어서 샘플을 인스트론 (Instron) (등록상표) 장치에 배치하여 이를 찢는 것을 요한다. 신장에 대한 하중을 기록하였다. 다이 B 및 C를 사용하였다. 다이 B에 대한 시편을 면도날로 새기고 초기 인열 위치를 확인하였다. 다이 C는 인열을 위한 위치로서 날카로운 90도 코너를 갖고 새기지 않는다. 시험 결과를 하기 표 2에서 나타내고 단위 두께 당 인열 강도 (N/mm)를 나타낸다. Tear strength of the glove produced by the present invention was measured using ASTM test D-624-98. This test requires cutting the film with a die and then tearing the sample by placing it in an Instron® device. The load on the kidney was recorded. Dies B and C were used. The specimen for die B was carved with a razor blade and the initial tear position was identified. Die C does not engrave with a sharp 90 degree corner as a location for tearing. The test results are shown in Table 2 below and indicate the tear strength (N / mm) per unit thickness.

글러브 번호Glove number 인열 강도, 다이 B (N/mm)Tear Strength, Die B (N / mm) 인열 강도, 다이 C (N/mm)Tear strength, Die C (N / mm) 라이크라 (등록상표) 중합체 글러브Lycra® Polymer Gloves 95.3695.36 74.7974.79 CR100 라텍스CR100 Latex 63.2563.25 45.4745.47 CR10 니트릴CR10 Nitrile 15.5315.53 23.7623.76 니트릴라이트Nitrile 18.9818.98 34.0334.03 듀폰 Aq.PUUDuPont Aq.PUU ------ 25.82 25.82

Claims (21)

하기 단계를 포함하는 필름의 제조 방법:
(가) (a) 테트라히드로푸란과 알킬렌 옥사이드 또는 시클릭 아세탈 또는 알킬렌 옥사이드와 시클릭 아세탈 둘 다로부터 제조된 히드록시-말단 공중합체로부터 유도된 반복 단위, 및 (b) 방향족 폴리이소시아네이트로부터 유도된 반복 단위를 포함하는 우레아/우레탄 예비중합체를 제조하는 단계로서, 상기 예비중합체는 추가의 사슬 연장제를 사용하지 않고 제조되고,
상기 우레아/우레탄 예비중합체는 화학식 -R-N(R2)-C(O)-N(R2)-R1- (R은 방향족 탄화수소 라디칼이고, R1은 지방족 탄화수소 라디칼이고, R2는 H 또는 화학식 -C(O)-NH-R-로 기재되는 아미드기임)으로 기재되는 우레아 단위 2 몰% 미만을 함유하고,
상기 테트라히드로푸란은 화학식
Figure 112011077134626-pat00006
(R4 중 하나는 C1 내지 C4 알킬 라디칼이고 나머지 R4는 수소이거나, 또는 모든 R4는 수소임)로 기재되는 것인 단계;
(나) 상기 우레아/우레탄 예비중합체를 수혼화성 유기용매 및 음이온성 계면활성제와 혼합하여 우레아/우레탄 중합체 분산액을 제조하는 단계; 및
(다) 상기 우레아/우레탄 중합체 분산액으로부터 필름을 형성하는 단계.
Method for producing a film comprising the following steps:
(A) from repeating units derived from hydroxy-terminated copolymers prepared from (a) tetrahydrofuran and alkylene oxide or cyclic acetal or both alkylene oxide and cyclic acetal, and (b) from aromatic polyisocyanate Preparing a urea / urethane prepolymer comprising derived repeating units, the prepolymer is prepared without the use of additional chain extenders,
The urea / urethane prepolymer is of the formula -RN (R 2 ) -C (O) -N (R 2 ) -R 1- (R is an aromatic hydrocarbon radical, R 1 is an aliphatic hydrocarbon radical, R 2 is H or Less than 2 mol% of urea units represented by the formula -C (O) -NH-R-,
The tetrahydrofuran is represented by the formula
Figure 112011077134626-pat00006
Wherein one of R 4 is a C 1 to C 4 alkyl radical and the remaining R 4 is hydrogen or all R 4 is hydrogen;
(B) mixing the urea / urethane prepolymer with a water miscible organic solvent and an anionic surfactant to prepare a urea / urethane polymer dispersion; And
(C) forming a film from the urea / urethane polymer dispersion.
제 1항에 있어서, 알킬렌 옥사이드가 1,2-프로필렌 옥사이드 및 에틸렌 옥사이드로 이루어진 군으로부터 선택되는 필름의 제조 방법.The method of claim 1, wherein the alkylene oxide is selected from the group consisting of 1,2-propylene oxide and ethylene oxide. 제 1항에 있어서, 알킬렌 옥사이드가 에틸렌 옥사이드인 필름의 제조 방법. The method of claim 1, wherein the alkylene oxide is ethylene oxide. 제 1항에 있어서, 테트라히드로푸란에서 각각의 R4가 수소인 필름의 제조 방법. The process of claim 1 wherein each R 4 in tetrahydrofuran is hydrogen. 제 1항에 있어서, 테트라히드로푸란에서 각각의 R4가 수소이고, 히드록시-말단 공중합체는 알킬렌 옥사이드로부터 제조되고, 알킬렌 옥사이드가 에틸렌 옥사이드인 필름의 제조 방법. The process of claim 1 wherein each R 4 in tetrahydrofuran is hydrogen, the hydroxy-terminated copolymer is prepared from alkylene oxide and the alkylene oxide is ethylene oxide. 제 1항에 있어서, 상기 우레아/우레탄 예비중합체가 이온성 화합물 또는 잠재적인 이온성 화합물로부터 유도된 반복 단위를 더 포함하는 필름의 제조 방법. The method of claim 1, wherein the urea / urethane prepolymer further comprises repeating units derived from an ionic compound or a potential ionic compound. 하기 단계를 포함하는 필름의 제조 방법:
(가) (a) 중량 평균 분자량이 700 내지 1500인 지방족 폴리에테르 폴리올로부터 유도된 반복 단위, 및 (b) 방향족 폴리이소시아네이트로부터 유도된 반복 단위를 포함하는 이오노머 우레아/우레탄 예비중합체를 제조하는 단계로서, 상기 예비중합체는 추가의 사슬 연장제를 사용하지 않고 제조되고,
상기 이오노머 우레아/우레탄 예비중합체는 화학식 -R-N(R2)-C(O)-N(R2)-R1- (R은 방향족 C6-C20 탄화수소 라디칼이고, R1은 지방족 C1-C20 탄화수소 라디칼이고, R2는 H 또는 화학식 -C(O)-NH-R-로 기재되는 아미드기임)으로 기재되는 우레아 단위 2 몰% 미만을 함유하는 것인 단계;
(나) 상기 이오노머 우레아/우레탄 예비중합체를 수혼화성 유기용매 및 음이온성 계면활성제와 혼합하여 이오노머 우레아/우레탄 중합체 분산액을 제조하는 단계; 및
(다) 상기 이오노머 우레아/우레탄 중합체 분산액으로부터 필름을 형성하는 단계.
Method for producing a film comprising the following steps:
(A) preparing an ionomer urea / urethane prepolymer comprising (a) repeating units derived from aliphatic polyether polyols having a weight average molecular weight of 700 to 1500, and (b) repeating units derived from aromatic polyisocyanates. The prepolymer is prepared without the use of an additional chain extender,
The ionomer urea / urethane prepolymer is of formula -RN (R 2 ) -C (O) -N (R 2 ) -R 1- (R is an aromatic C 6 -C 20 hydrocarbon radical, R 1 is aliphatic C 1- A C 20 hydrocarbon radical and R 2 contains less than 2 mol% of a urea unit described by H or an amide group represented by the formula —C (O) —NH—R—;
(B) mixing the ionomer urea / urethane prepolymer with a water miscible organic solvent and an anionic surfactant to prepare an ionomer urea / urethane polymer dispersion; And
(C) forming a film from the ionomer urea / urethane polymer dispersion.
제 7항에 있어서, 폴리에테르 폴리올이 화학식 HO-[(CR5H)m-O-]n-H (R5는 수소, 할로겐 또는 C1 내지 C4 알킬 라디칼이고; m은 3 또는 4이고; n은 8 내지 20임)로 기재되는 필름의 제조 방법.8. The polyether polyol of claim 7 wherein the polyether polyol is of the formula HO — [(CR 5 H) m —O—] n —H (R 5 is hydrogen, halogen or a C 1 to C 4 alkyl radical; m is 3 or 4 n is 8 to 20). 제 8항에 있어서, R5가 수소인 필름의 제조 방법.The method for producing a film according to claim 8, wherein R 5 is hydrogen. 제 7항에 있어서, 폴리에테르 폴리올의 중량 평균 분자량이 900 내지 1150인 필름의 제조 방법.The method for producing a film according to claim 7, wherein the weight average molecular weight of the polyether polyol is 900 to 1150. 하기 단계를 포함하는 필름의 제조 방법:
(가) (a) 지방족 폴리에스테르 폴리올로부터 유도된 반복 단위, 및 (b) 방향족 폴리이소시아네이트로부터 유도된 반복 단위를 포함하는 이오노머 우레아/우레탄 예비중합체를 제조하는 단계로서, 상기 예비중합체는 추가의 사슬 연장제를 사용하지 않고 제조되고,
상기 이오노머 우레아/우레탄 예비중합체는 화학식 -R-N(R2)-C(O)-N(R2)-R1- (R은 C6-C20 방향족 탄화수소 라디칼이고, R1은 C1-C20 지방족 탄화수소 라디칼이고, R2는 H 또는 화학식 C(O)-NH-R-로 기재되는 아미드기임)로 기재되는 우레아 단위 2 몰% 미만을 함유하는 것인 단계;
(나) 상기 이오노머 우레아/우레탄 예비중합체를 수혼화성 유기용매 및 음이온성 계면활성제와 혼합하여 이오노머 우레아/우레탄 중합체 분산액을 제조하는 단계; 및
(다) 상기 이오노머 우레아/우레탄 중합체 분산액으로부터 필름을 형성하는 단계.
Method for producing a film comprising the following steps:
(A) preparing an ionomer urea / urethane prepolymer comprising (a) repeating units derived from aliphatic polyester polyols, and (b) repeating units derived from aromatic polyisocyanates, the prepolymer further comprising an additional chain Manufactured without the use of extenders,
The ionomer urea / urethane prepolymer is of formula -RN (R 2 ) -C (O) -N (R 2 ) -R 1- (R is a C 6 -C 20 aromatic hydrocarbon radical, R 1 is C 1 -C 20 aliphatic hydrocarbon radical, and R 2 contains less than 2 mol% of a urea unit described by H or an amide group represented by the formula C (O) —NH—R—;
(B) mixing the ionomer urea / urethane prepolymer with a water miscible organic solvent and an anionic surfactant to prepare an ionomer urea / urethane polymer dispersion; And
(C) forming a film from the ionomer urea / urethane polymer dispersion.
제 7항 또는 제 11항에 있어서, 상기 이오노머 우레아/우레탄 예비중합체가 이온성 화합물 또는 잠재적인 이온성 화합물로부터 유도된 반복 단위를 더 포함하는 필름의 제조 방법. 12. The method of claim 7 or 11, wherein the ionomer urea / urethane prepolymer further comprises repeating units derived from an ionic compound or a potential ionic compound. 제 12항에 있어서, 이온성 화합물 또는 잠재적인 이온성 화합물이 일반식 (HO)xR7(COOH)y (R7은 1 내지 12개의 탄소 원자를 함유하는 직쇄 또는 분지형 탄화수소 라디칼을 나타내고, x 및 y는 각각 독립적으로 1 내지 3의 값을 나타냄)의 히드록시-카르복실산을 포함하는 필름의 제조 방법.13. The compound according to claim 12, wherein the ionic compound or potential ionic compound represents a general formula (HO) x R 7 (COOH) y (R 7 represents a straight or branched hydrocarbon radical containing 1 to 12 carbon atoms, x and y each independently represent a value of 1 to 3). 제 12항에 있어서, 이온성 화합물 또는 잠재적인 이온성 화합물이 2,2'디메탄올프로피온산을 포함하는 필름의 제조 방법.13. The method of claim 12, wherein the ionic compound or potential ionic compound comprises 2,2 'dimethanol propionic acid. 제 1항, 제 7항 및 제 11항 중 어느 한 항에 있어서, 폴리이소시아네이트가 톨루엔 디이소시아네이트, 메틸렌 디페닐디이소시아네이트 및 폴리메틸렌 폴리페닐이소시아네이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 필름의 제조 방법.The process for producing a film according to claim 1, wherein the polyisocyanate is selected from the group consisting of toluene diisocyanate, methylene diphenyl diisocyanate and polymethylene polyphenylisocyanate. 제 11항에 있어서, 폴리에스테르 폴리올이 에틸렌 아디페이트, 부틸렌 아디페이트, 에틸렌/부틸렌 아디페이트, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 디히드록시-말단 중합체인 필름의 제조 방법. 12. The method of claim 11, wherein the polyester polyol is a dihydroxy-terminated polymer selected from the group consisting of ethylene adipate, butylene adipate, ethylene / butylene adipate, and mixtures thereof. 제 1항, 제 7항 및 제 11항 중 어느 한 항에 있어서, 우레아/우레탄 중합체가 기재된 우레아 단위 1 몰% 미만을 함유하는 필름의 제조 방법. The method for producing a film according to claim 1, wherein the urea / urethane polymer contains less than 1 mol% of the described urea units. 제 1항, 제 7항 및 제 11항 중 어느 한 항에 있어서, 글러브의 형태로 제조된 필름의 제조 방법.The method for producing a film according to any one of claims 1 to 7, wherein the film is made in the form of a glove. 제 18항에 있어서, 상기 글러브는 엄지와 집게 손가락을 이소프로필 알콜에 침지시키고 30 내지 60초의 시간 동안 서로 문지른 이후에 엄지와 집게 손가락 사이의 접촉 지점에서 천공 또는 파괴가 되지 않는 필름의 제조 방법.19. The method of claim 18, wherein the glove is not perforated or broken at the point of contact between the thumb and forefinger after dipping the thumb and forefinger into isopropyl alcohol and rubbing each other for a time of 30 to 60 seconds. 제 1항, 제 7항 및 제 11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 필름을 형성하는 단계가 하기 단계를 포함하는 필름의 제조 방법:
(A) 몰드를 응고제 용액에 침지시키는 단계;
(B) 상기 몰드를 상기 우레아/우레탄 중합체 분산액에 침지시키는 단계;
(C) 상기 몰드를 건조시키는 단계; 및
(D) 상기 몰드로부터 필름을 벗겨내는 단계.
The method of claim 1, wherein the step of forming the film comprises the following steps:
(A) immersing the mold in the coagulant solution;
(B) immersing the mold in the urea / urethane polymer dispersion;
(C) drying the mold; And
(D) peeling off the film from the mold.
제 18항에 있어서, 글러브의 형태로 필름을 제조하는 단계가 하기 단계를 포함하는 필름의 제조 방법:
(A) 글러브 몰드를 응고제 용액에 침지시키는 단계;
(B) 상기 몰드를 상기 우레아/우레탄 중합체 분산액에 침지시키는 단계;
(C) 상기 몰드를 건조시켜 글러브를 형성하는 단계; 및
(D) 상기 몰드로부터 글러브를 벗겨내는 단계.
19. The method of claim 18 wherein the step of making the film in the form of a glove comprises the following steps:
(A) dipping the glove mold into the coagulant solution;
(B) immersing the mold in the urea / urethane polymer dispersion;
(C) drying the mold to form a glove; And
(D) peeling off the glove from the mold.
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