KR930003015B1 - 계면활성 폴리카보디이미드 - Google Patents

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Abstract

내용 없음.

Description

계면활성 폴리카보디이미드
본 발명은 폴리카보디이미드 수지에 관한 것이며, 특히 물 또는 수성 매질과의 접촉시 "자기유화성" 또는 가용성으로 되는 특이한 화학구조를 가진 폴리카보디이미드 수지에 관한 것이다. 이러한 물질은 함수, 카복실-함유 수지 시스템, 바람직하게는 라텍스 수지, 수성 폴리우레탄 분산액, 또는 중화되고 카복실화된 수용성 수지 및 카복실화 용액 수지중에서 "약간 구운(Low bake)"가교 결합제로서 특히 유용하다. 또한, 본 발명의 폴리카보디이미드는 폴리에스테르, 아크릴, 에폭시 및 알키드 등의 카복실-함유 수지 시스템중에서도 유용하다. 따라서 본 발명에 사용하는 바와 같이, "카복실-함유"라는 표현은 당해 기술에 공지된 다른 것들 뿐만 아니라 모든 이러한 수지 시스템을 포함한다.
카보디이미드는 유기 화합물중에서 잘 공지된 화합물이다. 디사이클로헥실카보디이미드는 문헌 [참조 : Sheelan and Hess, J. Chem. Soc., 77, 1067(1955)]에 기술되어 있는 바와 같이, 펩타이드의 제조에서 축합제로서 수년 동안 유용하였다. 단일분산, 이관능성 카보디이미드 화합물은 하이포염소산염을 사용하여 티오우레아를 탈황화하여 제조한다. 이러한 화합물은, 예를들면, 문헌에 기술되어 있는 방법으로 제조하였다[참조 : Iwakura et al., Makromol. Chem., 98, 21(1966) ; Bull. Chem. Soc. Jpn., 40, 2383(1967)]. 다관능성, 선형, 다분산 폴리카보디이미드는 포스폴렌옥사이드 촉매를 사용하여 디시아네이토알칸 또는 디시아네이토아렌으로부터 제조하였다[참조 : Campbell, 미합중국 특허 제 2, 941, 966호(1960)]. 예를들면, 2개 이상의 카보디이미드 그룹을 갖고 있는 다관능성 카보디이미드를 제조하기 위해, 하이포염소산 나트륨을 사용하여 티오우레아를 탈황화하는 것은 매우 어렵다고 보고되어 있다[참조 : Wagner et al., Angew Chem., 70, 819(1981)]. 이러한 기술은 문헌에 요약되어 있다[참조 : Chem, Rev., 81, 589(1981)].
카복실화 라텍스 수지 및 중화된 카복실화 수용성 중합체용 가교결합제로서 다분산 폴리카보디이미드를 사용하는 것은 당해 기술에 공지되어 있다. 구체적으로, 문헌[참조 : 1985년 1월 15일에 출원된 공-양도된 미합중국 특허원 제 691, 378호(이 문헌은 본 발명에서 참조로 기재한다)]에는 모노- 및 디이소시아네이트가 임의 성분인 특정한 일-, 이- 및 삼관능성 지환족 또는 포화 지방족 이소시아네이트로부터 유용한 폴리카보디이미드 가교결합제를 제조하는 방법이 교시되어 있으며, 문헌(참조 : 공-양도된 미합중국 특허 제 4, 487, 964호)에는 혼합된 방향족/지방족 이소시아네이트로부터 유용한 폴리카보디이미드 가교결합제를 제조하는 방법이 기재되어 있다. 문헌(참조 : 1985년 6월 21일에 출원된 계류중인 공-양도된 미합중국 특허원 제 747, 190호)에는 어떠한 분자량 분포도 갖고 있지 않은 단순분산, 측쇄화 삼관능성 및 그 이상의 다관능성 폴리카보디이미드가 기재되어 있다. 이러한 화합물은 가교결합제로서 효과적이며, 또한 공지된 관능성도 및 단일 분자량을 가진 예비고안된 측쇄화 구조인 정확한 관능성도 제공한다.
상기한 폴리카보디이미드는 당해 기술에 비하여 상당한 진보를 나타내며, 다목적으로 유용한 반면, 당해 분야에서의 경험은 여러가지 문제점이 남아있음을 나타낸다. 예를들면, 상기에서 언급한 미합중국 특허원 제 691, 378호의 생성물은 주요한 경쟁 가교결합제인 아지리딘의 온도 반응성보다 열등한 낮은 온도반응성 ; 함수 제형에 이를 첨가하기 전에 생성물을 예비 유화시킬 필요성 ; 투명한 필름에서 약간의 혼탁 및 광택이 감소되는 것으로부터 증명되는 특정한 중합체와의 외견상의 부적합성 등의 결점을 갖고 있다. 반응성이 크게 문제시되지 않는 중합체인 함수 우레탄과의 배합물에서 조차도, 생성물을 유화시킬 필요성이 심각한 결점이다. 특정한 구체적인 폴리우레탄과의 부적합성 또한 명백하다.
더우기, 상기에서 언급한 미합중국 특허원 제 747, 190호의 생성물은 상업적인 규모에서 상당한 어려움을 나타내는 비교적 복잡한 방법으로 제조되며, 필요한 원료는 상업적인 양으로 아직 용이하게 구입할 수 없다.
문헌(1986년 3월 31일에 출원된 계류중인 공-양도된 미합중국 특허원 제 845, 982호)에는 계면활성제부분을 폴리카보디이미드 구조에 혼입시켜 수득한 계면활성 폴리카보디이미드가 기재되어 있다. 본 발명은 유사한 기술과 관련되지만, 특히 미합중국 특허원 제 691, 378호의 생성물에 관한 개선점을 포함한다. 게다가, 본 발명은 통상적으로 구입할 수 있는 원료를 사용하여 간단한 방법으로 제조되는 폴리카보디이미드를 제공한다. 본 발명은 또한 물의 존재하에 "자기유화성" 또는 가용성인, 즉 함수 시스템에 넣기가 더욱 용이하고, 함수 시스템에 사용하는 경우에 미합중국 특허원 제 691, 378호의 생성물 보다 훨씬 더 반응성인 가교결합제인 폴리카보디이미드 수지를 제공한다는 점에서 특히 유리하다. 이것은 미합중국 특허원 제 691, 378호에 기재된 것보다 계면활성 부분을 상당히 큰 수준으로 사용함으로써, 적어도 부분적으로 성취된다.
본 발명에 따라서, 지환족 부분이 바람직하게는 5 내지 약 7개의 탄소를 함유하며, 1 내지 약 6개의 탄소를 가진 알킬 및 산소로 치환될 수 있으며, 포화 지방족 부분은 바람직하게는 1 내지 약 18개의 탄소를 함유하며, 트리이소시아네이트는 임의 성분인 지환족 또는 포화지방족 모노-, 디- 및 트리이소시아네이트[여기에서, 총 모노이소시아네이트의 약 10 내지 약 100몰 퍼센트는 평균적으로 분자당 적어도 하나의 미반응 이소시아네이트 그룹이 남아있도록 하는 비율로 구성된 지환족 또는 포화 지방족 디- 또는 트리이소시아네이트(여기에서, 지환족 부분이 5 내지 약 7개의 탄소를 함유하며, 1 내지 약 6개의 탄소를 가진 알킬 및 산소로 치환될 수 있으며, 포화 지방족 부분이 1 내지 약 18개의 탄소를 함유하며, 트리이소시아네이트는 임의 성분이다) 및 적어도 하나의 반응성 하이드록실 그룹을 갖는 알콕시-캐핑된 폴리(알킬렌 옥사이드)의 부가물로 이루어진다]와, 이소시아네이트를 카보디이미드로 전환시키기 위한 유효량의 촉매의 반응 생성물의 구조에 상응하는 구조를 갖는 수용성 또는 자기유화성 폴리카보디이미드가 제공된다. 또한,
a) 함수 카복실-함유 수지 또는 중화되고 카복실화된 수용성 유기 수지를, 수지 100중량부당 약 0.5 내지 약 30중량부의 상기한 유화되거나 수용성인 다관능성 폴리카보디이미드와 주위온도에서 혼합하고,
b) 형성된 특정의 물질을 휘발시켜 가교결합 생성물을 생성시킴을 특징으로 하여, 함수 카복실-함유 수지 또는 중화되고 카복실화된 수용성 유기 수지를 가교결합시키기 위한 방법이 제공된다.
게다가, 상기한 폴리카보디이미드의 수성 유화액 또는 용액, 및 카복실-함유 유화액 수지 또는 중화되고 카복실화된 수용성 유기 수지와 상기한 폴리카보디이미드의 혼합물로 이루어진 가교결합성 조성물이 제공된다.
카보디이미드 가교결합제가 특히 유용한 수지 시스템은 물질이 피복에 사용되는 수성 라텍스중에서 통상적으로 발견되는 반응성 카복실 그룹을 함유하는 것이다. 과거에는, 적합한 유화액 형태의 가교결합 카보디이미드를 제조하기 위해, 비교적 고농도의 계면활성제의 존재하에 높은 에너지의 전단력을 카보디이미드에 가해야만 했다. 대개, 이는 높은 전단 혼합 특정장치의 사용을 필요로하고, 고에너지의 비용을 더더욱 감당해야만 한다. 이러한 유화액은 흔히 안정하게 저장하기가 어렵고 가수분해로 인해 유용 수명이 제한받기 때문에, 흔히 카보디이미드 유화제의 저장 및 운반을 피할 필요가 있었으며, 그대신 피복선에 유화장치를 첨가해야 하는 부가적인 불편함을 겪어야만 한다.
본 발명은 선행기술의 이런 많은 문제를 실질적으로 자기유화성 또는 수용성인 폴리카보디이미드를 제공함으로써 효과적으로 해결한다. 이들은 상업적인 카복실-함유, 함수 중합체와 용이하게 적합할 수 있으며, 매우 안정하다.
본 발명은 다음 일반식( I )의 계면활성제 폴리카보디이미드이다.
R1-[NCN-R2]x-NCN-R3(Ⅰ)
상기식에서, R2는 이관능성 이소시아네이트, -OCN-R2-NCO의 잔기이고 ; R1및 R3는 탄소수 1 내지 약 10, 바람직하게는 3 내지 6인 알킬 또는 모노알킬-캐핑된 알킬렌 옥사이드 중합체 R4(OCH2CHR5)nOH와 디이소시아네이트 R4(OCH2CHR5)n-O-CO-N-R6-NCO의 반응물의 잔기일 수 있으며(여기서, R4는 탄소수 1 내지 6의 알킬이고, R5는 H 또는 CH3이고, R6는 R2또는 다른 이관능성 이소시아네이트의 잔기이며, n은 0 내지 약 20, 바람직하게는 6 내지 약 20이다), x는 평균 1 내지 약 20, 바람직하게는 2 내지 약 5이다. R4가 CH3인 것이 바람직하다.
게다가, 본 발명은 일반식( I )의 계면활성 폴리카보디이미드를 제조하는 방법, 가교결합제 및 가교결합성 유화액을 제조하는 방법, 및 특정한 물질을 휘발시켜 가교결합 생성물을 생성함으로써 유화액을 가교결합시키는 방법을 제공한다.
본 발명에서 사용하는 바와 같이, 정의된 모든 그룹은 의도한 목적을 위해 카보디이미드를 사용하여 상당히 방해받지 않는 모든 치환체를 함유하는 그룹을 포함하려고 한다.
카보디이미드 가교결합제를 카복실, 함수 중합체를 함유하는 제형으로 혼입하기 위해서는 가교결합제를 기계적으로 유화시키거나 용이하게 분산시키기 위해 수용화 또는 계면활성으로 할 필요가 있다. 선행기술의 유화단계는 번거로우며, 유화 카보디이미드를 물과 느리고 방해없이 반응시켜 보존기간을 제한하는 우레아를 생성한다. 본 발명은 기계적 유화단계를 사실상 단순화하거나 생략시킨다. 이는 계면활성 또는 수용성인 화학적으로 변형된 카보디이미드를 사용하여 성취된다.
본 발명의 계면활성 카보디이미디는 선행기술의 계면활성제 처럼 교반하면서 폴리카보디이미드를 용액에 첨가함으로써 계면활성제로서 제조하여 사용할 수 있다. 유사한 조성물의 외적으로 유화된 생성물보다 카복실-관능성 중합체에 대해 더욱 반응성인 폴리카보디이미드를 제조할 수 있게 하는 것이 본 발명의 놀라운 이점이다. 또한, 본 발명을 이용하여 폴리카보디이미드의 혼합물을 용이하게 유화시킬 수 있는 것으로 밝혀졌다. 계면활성 카보디이미드가 이소시아네이트 혼합물중의 동일반응계내에서 제조되면, 계면활성 종류는 각 종류의 반응역학에 따라 존재하는 각각의 폴리카보디이미드 구조로부터 생성될 것이다.
본 발명의 폴리카보디이미드는 모노-, 디-, 및 트리이소시아네이트를 반응시켜 제조하며, 트리이소시아네이트는 임의 성분이다. 사용될 모노이소시아네이트중의 적어도 하나는 상기한 바와 같이, 디이소시아네이트 및/또는 임의로 트리이소시아네이트를 친수성 모노알코올과 반응시켜 생성시키는 것이 본 발명의 중요한 특징이다. 디이소시아네이트 또는 트리이소시아네이트에 대한 총 모노이소시아네이트 몰비는 약 2 : 1 내지 약 2 : 10이어야 하며, 이산화탄소를 방출하면서 다음 반응식으로 카보디이미드를 생성한다 :
2R-NCO R-NCN-R+CO2
본 공정은 대개 촉매를 필요로 하고, 바람직한 촉매는 다음 구조식을 갖는 3-메틸-1-페닐-2-포스폴렌-1-옥사이드, "MPPO"로서 공지되었다.
Figure kpo00001
트리이소시아네이트를 사용할 필요는 없다. 몰비 약 2 : 2 내지 약 2 : 4의 모노- 및 디이소시아네이트의 배합물이 바람직하다.
반응은 탄소수 6 내지 약 12의 방향족 탄화수소, 지방족 에스테르 또는 글리콜 디에스테르(예 : 탄소수 약 8 내지 20의 글리콜 에테르 에스테르, 아밀 아세테이트, 글리콜 에테르 디아세테이트, 디프로필렌글리콜 에테르 디부티레이트 및 헥실렌 글리콜 디아세테이트)등의 비양자성, 즉 비반응성 용매중에서 수행한다. 반응 혼합물을 격렬하게 교반하고, 소량의 질소를 스퍼징하여 이산화탄소를 제거시킴에 따라 반응이 완결되도록 돕는다. 일반적으로, 이소시아네이트의 혼합물은 목표하는 생성물이 수득되도록 조절한 상대적 몰 비율의 모노-, 디- 및 트리-이소시아네이트로 사용한다. 사용할 수 있는 이소시아네이트는 부틸 이소시아네이트, 이소포론 디이소시아네이트, 헥사메틸렌 디이소시아네이트, 트리메틸렌 디이소시아네이트, 및 비스이소시아네이트 사이클로헥실 메탄을 포함한다.
통상적인 제조방법에서, 부가물은 동일반응계 내에서 형성된다. 디이소시아네이트(바람직하게는 이소포론 디이소시아네이트) 및 모노하이드록실-함유 폴리(알킬렌 옥사이드)를 비양자성 용매(바람직하게는 PM 아세테이트)를 함유하는 환저 플라스크에 도입시킨다. 플라스크에 교반기, 가열기, 응축기 및 질소주입기를 장치한다. 사용되는 용매의 양은 중요하지 않지만, 생성물을 바람직한 유동성으로 유지시킬 만큼 충분해야 한다. 하나의 지침으로서, 용매는 약 50% 활성 생성물이 생성되도록 충분히 사용할 것이 권유된다. 용매의 선택은 중요하지 않다 ; 그러나 용매의 비점은 반응이 압력하에서 진행되지 않는다면, 최소한 약 145℃이어야 한다.
또한, 폴리(알킬렌 옥사이드)의 일부 대신에 부탄올 등의 모노알코올을 사용할 수도 있다 ; 그러나 이러한 모노-알코올의 함량은 친수성이 현저히 손상되지 않도록 조절되어야만 한다.
반응물을 질소하에 교반하면서 약 100℃까지 가열하고, 1 내지 2시간 동안 유지한다. 이때, 비-부가물 모노이소시아네이트(바람직하게는 부틸 이소시아네이트)와 촉매(바람직하게는 MPPO)를 첨가하고, 플라스크를 140 내지 145℃까지 가열한다. 반응 혼합물은 반응혼합물로부터 취한 표본을 IR분석으로 측정하였을때 이소시아네이트 농도가 낮고 일정한 수준에 도달되거나, 사라질 때까지 이 온도에서 유지시킨다. 통상적으로, 반응이 완결되기 위한 140℃에 도달하기 위해서는 약 16 내지 24시간이 필요하다. 잔여 이소시아네이트는 1 내지 2일 이내에 실온에서 카보디이미드에 의해 배기될 것이다.
이전에 기재한 포화지방족 이소시아네이트는 더욱 폭넓게 유용한 상업물질을 포함하지만, 다음에 예시된 것처럼 많은 다른 것들을 사용할 수도 있다 :
1, 4-테트라메틸렌 디이소시아네이트 ; 1, 12-도데칸 디이소시아네이트 ; 사이클로부탄-1, 3-디이소시아네이트 ; 사이클로헥산-1, 3-디이소시아네이트 ; 사이클로헥산-1, 4-디이소시아네이트 ; 및 헥사하이드로톨릴렌-2, 4- 및 2, 6-디이소시아네이트.
이전에 기재한 용매는 현재 바람직하지만, 많은 다른 용매가 적합할 수도 있다. 적합한 용매를 위한 필요조건은 원하는 반응을 효과적으로 수행케하는 충분히 높은 비점을 가질것, 및 이소시아네이트 출발물질 또는 카보디이미드 생성물과 반응하는 관능적으로 활성인 수소를 함유하지 않을 것을 포함한다. 용매의 예는 에틸 부틸 케톤, 아세토페논, 프로피오페논, 디이소부틸케톤, 사이클로헥사논, N-메틸피롤리돈, 데칼린, 메틸 셀로솔브 아세테이트, 셀로솔브 아세테이트, 부틸 셀로솔브 아세테이트, 카르비톨 아세테이트, 부틸 카르비톨 아세테이트 및 글리콜 디아세테이트를 포함한다.
촉매는 다양하게 사용할 수 있다. 예는 포스포렌 설파이드 뿐만 아니라 비산화된 포스폴렌 화합물을 포함한다. 부가적인 대안은 에틸 부분에 의한 것처럼 인 원자에 결합된 페닐 그룹에 대한 치환을 포함한다. 사이클릭 인 환에 대한 부가적인 치환은, 예를 들면, 수소, 알케닐, 아릴, 아르알킬, 알콕시, 염소 및 브롬으로 이루어질 수 있다.
허용되는 생성물을 위해 140℃에서 시행될 필요가 없는 방법은 130℃ 내지 160℃에서 시행된다.
120℃ 이하에서의 시행이 허용될 수 없는 긴 순환시간이 걸릴 수 있는 반면, 160℃ 또는 그 이상에서의 시행은 바람직하지 않은 양의 부산물을 생성시킬 수 있다.
총 이소시아네이트의 약 10 내지 약 100중량%, 바람직하게는 약 10 내지 약 50중량%가 특별한 부가물을 함유한다는 것이 본 발명의 독특한 특징이다. 가장 바람직하게는, 총 이소시아네이트의 약 15 내지 약 40중량%가 부가물을 함유한다. 이러한 부가물은 i ) 바람직하게는 지환족 부분이 5 내지 약 7개의 탄소를 함유하고, 탄소수 1 내지 약 6의 알킬 및 산소로 치환될 수 있으며, 포화 지방족 부분이 1 내지 약 18개의 탄소를 함유하는 지환족 또는 포화지방족 디이소시아네이트와 (ii) 하나의 반응성 하이드록실그룹을 가진 등몰양의 모노알코올, 바람직하게는 알콕시-캐핑된 폴리(알킬렌 옥사이드)의 반응생성물이다. 경우에 따라, 모노-알코올은 또한 부분적으로 부탄올 등의 알킬 알코올일 수 있다. 바람직한 이소시아네이트는 이소페론 디이소시아네이트 및 헥사메틸렌 디이소시아네이트이다.
부가물을 형성하기 위해, 과량의 상기 이소시아네이트를 알콕시-캐핑된 폴리(알킬렌 옥사이드)와 반응시켜서 부가물이 미반응 이소시아네이트를 보유하도록 한다. 부가물 자체는 계속되는 반응에서 모노이소시아네이트로서 작용하여 자기유화성 폴리카보디이미드를 생성하기 때문에, 부가물을 제조하기 위해 사용되는 반응물의 농도는 잔여 모노이소시아네이트 관능성을 제공하도록 적당히 조절되어야만 한다.
알콕시-캐핑된 폴리(알킬렌 옥사이드)는 알킬렌 옥사이드, 바람직하게는 에틸렌 옥사이드의 알콕시-개시 중합체, 또는 에틸렌과 프로필렌옥사이드의 혼합물 등의 알킬렌 옥사이드 혼합물이다. 이러한 중합체 및 캐핑된 중합체는 당해 기술에 널리 공지되어 있으며, 알려진 방법을 사용하여 용이하게 제조할 수 있다. 이러한 유형의 유용한 중합체는 하기 일반식으로 표현된다 :
R-(OCH2CH2)n-OH
상기식에서, R은 C1내지 C6, 바람직하게는 C1내지 C4알킬이고, n은 약 4 내지 약 20, 바람직하게는 약 8 내지 약 17이다. 알콕실화도는 가능한한 100몰%에 근접해야만 한다. 캐핑된 중합체를 제조하기 위한 편리한 대안으로서, 상업적으로 유용한 여러가지 물질을 사용할 수 있다. 예를들면, 상표명 "CARBOWAX MPEG"로 유니온 카바이드 코오포레이션(Union Carbide Corp.)에서 제조한 메톡시-캐핑된 폴리(에틸렌 옥사이드)수지를 유리하게 사용할 수 있다. 이러한 물질은 넓은 범위의 분자량중에서 유용하다. 본 발명의 목적을 위해, 바람직한 분자량(중량 평균)범위는 약 300 내지 약 1000, 바람직하게는 약 350 내지 약 750이다. 본 발명의 목적을 위해 효율적이기 위해서, 알콕시-캐핑된 폴리(알킬렌 옥사이드)는 본래 친수성 이어야함을 인식해야 한다. 따라서, 에틸렌 옥사이드와 프로필렌 옥사이드의 공중합체와 같은 비가용성 알킬렌 옥사이드 공중합체를 사용하려면, 필요한 친수성을 부여할 충분한 에틸렌 옥사이드를 함유한 공중합체를 선택하는 것에 신경을 써야만 한다.
이전에 지적한 바와 같이, 일반식( I )의 계면활성 또는 수용성 카보디이미드는 여러 방법으로 효과적으로 사용할 수 있다. 바람직하게는 이를 유기용매 용액중에서 친유성 카보디이미드에 첨가하여 계면활성 혼합물을 형성시킬 수 있으며, 이어서 가교결합성 함수 중합체에 첨가할 수 있다. 또는, 계면활성 카보디이미드는 친유성 카보디이미드 용액 자체중 올바른 동일 반응계 내에서 형성시킬 수 있다. 계면활성 카보디이미드는 또한 함수 중합체와 친유성 카보디이미드의 혼합물에 첨가할 수 있다.
당해 기술에 공지된 다른 계면활성제의 배합물로 본 발명의 계면활성 카보디이미드를 또한 사용할 수 있다. 이러한 보충적인 계면활성제를 사용할 경우, 계면활성 카보디이미드가 첨가된 시스템(예 : 라텍스)에 이미 존재하는 모든 계면활성제와 이온전하가 동일하여 적합성 문제를 가능한 최소화시키는 것이 바람직하다. 그러나, 이온 형태와 본 발명의 비이온성 계면활성 카보디이미드의 배합물이 또한 유용하다. 이러한 배합물은, 예를들면, 다분산 폴리카보디이미드 또는 다분산 형태를 함유한 카보디이미드의 혼합물을 유화시킬때 바람직할 수 있다. 보조 계면활성제를 사용할 경우, 음이온 형태이나, 물론 카보디이미드 관응기와 반응하는 화학적 부분을 함유하지 않는 것이 바람직하다. 따라서, 스테아르산 또는 올레산에 근거한 것 등의 반응성 카복실 그룹을 함유한 계면활성제는 피해야 한다. 설폰산염 또는 황산염에 근거한 계면활성제가 바람직하다. 사용되는 이온성 보조 계면활성제는 카복실-함유 물질중에 이미 존재하는 가교결합될 어떠한 계면활성제와도 적합하도록 선택되어야만 할 것이다. 예를 들면, 많은 라텍스가 양이온성 계면활성제 잔기를 함유하므로, 음이온성 보조 계면활성제를 사용할 필요가 없다.
계면활성 카보디이미드를 위한 용매는 액체 화합물, 또는 에스테르, 에테르 또는 케톤 관능기를 함유하는 그의 배합물을 포함한다. 그러한 용매의 예는 UCAR PM 아세테이트, 에틸 아세테이트, 이소프로필 아세테이트, 부틸 아세테이트, 아밀 아세테이트, 부틸 프탈레이트, 메틸 셀로솔브 아세테이트, 셀로솔브 아세테이트, 부틸 셀로솔브 아세테이트, 셀로솔브 아세테이트, 부틸 셀로솔브 아세테이트, 카르비톨 아세테이트, 부틸 카르비톨 아세테이트, 글리세릴 트리아세테이트, 헥실렌 글리콜 디아세테이트, 메틸 에틸 케톤, 디에틸 케톤, 메틸 이소부틸 케톤, 에틸 부틸 케톤, 아세토페논, 디이소부틸 케톤, 이소포론, 사이클로헥사논, 이소프로판올, 이소부탄올, 1-펜탄올, 2-메틸 펜탄올, 메틸 셀로솔브, 부틸 셀로솔브, 헥실 셀로솔브, 메틸 카르비톨, 프로파졸 B, 프로파졸 BEP, 프로파졸 M 및 페닐 글리콜 에테르이다.
[실시예]
다음의 실시예는 본 발명을 에시하지만, 어떤방법으로도 본 발명을 한정하려는 것은 아니다.
다음 용어는 실시예에서 사용한다 :
CARBOWAX : 하이드록시-말단 폴리(에틸렌 글리콜)의 유니온 카바이드 코포레이션의 상표
MPEG : 메톡시-말단 폴리(에틸렌 글리콜)의 약자
UCAR : 카복실화 유화액 중합체의 유니온 카바이드 코포레이션의 상표
레네타 지(Leneta paper) : 시험 피복물을 적용하는 통상적으로 (사용되는 중 거즈지로서 레네타 페이퍼)캄파니 제조.
이중마찰 시험(Double-Rub Test) : 필수적으로, 한 조각의 치즈 직포(Cheesecloth)를 메틸 에틸 케톤으로 Test) 포화시킨후, 피복물이 침투될 때까지 기질위를 문지른다. 1회의 전진후퇴 마찰이 이중마찰이다.
PHR : 무수 중합체 수지 100부당 수성 제형중에 사용한 무수 가교결합제 수지의 부.
다음 실시예에서, 모든 부 및 퍼센트는 달리 언급하지 않는한 중량부와 중량%이다.
상기에서 기술한 바와같이, 본 발명의 부가물은 바람직한 양태에서 이소페론 디이소시아네이트와 메톡시-캐핑된 폴리(에틸렌 옥사이드)의 반응물로부터 생성된다. 수득한 부가물은 다음의 이상화된 구조를 갖는다 :
Figure kpo00002
상기식에서, X는 3이고, R및 R'는 동일하거나 상이하며, n-부틸 또는
Figure kpo00003
일 수 있으며, n은 사용된 "MPEG"에 따라 변할 것이다.
MPEG는 350, 550, 750등의 공칭 평균 분자량에 의한 그 상표로 구분되며, n은 특별한 MPEG 수지에서 평균으로 나타내는 에틸렌 옥사이드 단위의 어떠한 숫자일 것이다.
다양한 수지 구조가 명백히 가능하고, 이들은 세가지 변수를 정의함으로써 분류할 수 있다 :
MPEG를 사용하는것 ; MPEG 말단 그룹에 대한 부틸 말단 그룹의 몰 비 ; 및 모노이소시아네이트(합성에서 사용한 쇄정지제) 2몰당 디이소시아네이트의 몰 수인 X의 값, 따라서, X값은 생성물의 분자량, 및 가교결합제 분자당 카보디이미드의 이상적인 평균수의 상대지수이다.
[표 I]
Figure kpo00004
(1) 고체를 기준으로 한 계산치.
이들의 제조에 사용되는 각각의 반응물을 표 Ⅱ에 기재하였다 :
[표 Ⅱ]
Figure kpo00005
또한 X가 이론치 3으로부터 벗어난 표본을 제조한다. 이러한 생성물을 표 Ⅲ에 기재하였다. 이들을 제조하기 위해 사용되는 반응물을 표 IV에 기재하였다.
[표 Ⅲ]
Figure kpo00006
(1) 제조하는 동안 젤(gell)화된 샘플
(2) 부틸이소시아네이트 대신 부탄올로 제조한 표본. 대조하기 위해 표 IV참조.
[표 IV]
Figure kpo00007
(1) 부틸 이소시아네이트가 아닌 n-부탄올 6g으로 제조된 표본.
상기 실시예에서 생성된 폴리카보디이미드는 하기의 일반적인 방법을 사용하여 평가한다. 카복실-함유 라텍스의 마스터 배치(Master batch)는 다음의 방법에 따라 제조한다 :
UCAR 4620 또는 4431 100g
디메틸 에탄올 아민 pH 8.2 내지 8.8까지
부틸 셀로솔브(융합조제) 8g
물 8g
UCAR 4620은 카복실 관능기를 함유하는 스티렌-아크릴 중합체의 라텍스이고, Tg가 16℃이고, 총 고체량이 45%이며, pH가 7내지 8이다. UCAR 4431은 유사한 물질이지만, Tg가 41℃이고, 총 고체량이 41%이며, pH가 7.5 내지 8.5이다.
폴리카보디이미드는 이미 제조된 마스터 배치에 이를 첨가하여 가교결합제로서 평가한다. 가교결합제를 첨가한 다음, 자석 교반기로 30분 내지 2시간 동안 혼합 한다. 이어서, 드로우다운(drawdown) 이 레네타(Leneta) 챠트 상에서 약 1mil의 건조 필름 두께로 제조된다. 피복은 표V내지 VIII에 나타낸 조건하에서 경화되고, 적합의 표시로서 60°글로스(Gloss)에 대해, 및 가교결합도의 표시로서 MEG 이중-마찰 저항에 대해 평가한다. 비가교결합된 라텍스와 가교 결합된 필름 UCARLNK XL-20E에 대한 결과를 또한 비교를 위해 나타낸다. 컬럼의 윗부분에서, 슬래쉬후의 숫자는 슬래쉬 전에 나타낸 경화온도에서의 분(min)의 숫자이다.
[표 V]
Figure kpo00008
(1) 미합중국 특허원 제 691, 378호에 따라 제조되고, 유니온 카바이드 코포레이션에서 시판하고 있고, PM 아세테이트 중에서 약 46 내지 50% 활성이고, 당량은 175(고체 기준)인 폴리카보디이미드
[표 VI]
Figure kpo00009
[표 Ⅶ]
Figure kpo00010
[표 Ⅷ]
Figure kpo00011
표V 내지 Ⅷ의 성능 데이타는, 본 발명의 실시예의 가교결합제가 MEK-저항 데이타로 판단해서 대조군보다 우수하고, 유화되지는 않았지만 글로스(gloss)측정으로 판단해 볼때 탁월한 적합성을 가짐을 나타낸다. X의 특정치는 성능상의 최소효과를 갖고 있음을 나타낸다. 이는 대부분의 분자들이 다관능성일 만큼 충분히 높고, 겔화를 예방하기 위해 충분히 낮아야 한다.

Claims (22)

  1. 지환족 부분이 5 내지 약 7개의 탄소를 함유하며, 1내지 약 6개의 탄소를 가진 알킬 및 산소로 치환될 수 있으며, 포화 지방족 부분은 1 내지 약 18개의 탄소를 함유하며, 트리이소시아네이트는 임의 성분인 지환족 또는 포화지방족 모노-, 디- 및 트리이소시아네이트 [여기에서, 총 모노이소시아네이트의 약 10 내지 약 100중량 퍼센트는, 평균적으로 분자당, 적어도 하나의 미반응 이소시아네이트 그룹이 남아 있도록 하는 비율로 구성된 지환족 또는 포화 지방족 디- 또는 트리이소시아네이트 (여기에서, 트리이소시아네이트는 임의 성분이다), 및 적어도 하나의 반응성 하이드록실 그룹을 갖는 알콕시-캐핑된 폴리(알킬렌 옥사이드)의 부가물로 이루어진다)와, 이소시아네이트를 카보디이미드로 전환시키기 위한 유효량의 촉매의 반응생성물의 구조에 상응하는 구조를 갖는 계면활성 폴리카보디이미드.
  2. 제 1 항에서, 분자량이 약 1, 000 내지 약 10, 000인 폴리카보디이미드.
  3. 제 2 항에서, 분자량이 약 1, 500 내지 약 4, 000인 폴리카보디이미드.
  4. 제 1 항에서, 부가물이 총 이소시아네이트의 약 10 내지 약 50중량%를 구성하는 폴리카보디이미드.
  5. 제 4 항에서, 부가물이 총 이소시아네이트의 약 15 내지 약 40중량%를 구성하는 폴리카보디이미드.
  6. 제 1 항에서, 부가물이 지환족 디이소시아네이트와 분자량이 약 300 내지 약 1000인 알콕시-캐핑된 폴리(알킬렌 옥사이드)의 반응생성물로 구성된 폴리카보디이미드.
  7. 제 6 항에서, 폴리(알킬렌 옥사이드)의 분자량이 약 350 내지 약 750인 폴리카보디이미드.
  8. 제 6 항에서, 지환족 디이소시아네이트가 이소포론 디이소시아네이트인 폴리카보디이미드.
  9. 제 8 항에서, 폴리(알킬렌 옥사이드)가 메톡시-캐핑된 폴리카보디이미드.
  10. 제 1 항에서, 부가물이 포화지방족 디이소시아네이트와 분자량이 약 300 내지 약 1000인 알콕시-캐핑된 폴리(알킬렌 옥사이드)의 반응생성물로 구성된 폴리카보디이미드.
  11. 제10항에서, 폴리(알킬렌 옥사이드)의 분자량이 약 350 내지 약 750인 폴리카보디이미드.
  12. 제10항에서, 포화지방족 디이소시아네이트가 헥사메틸렌 디이소시아네이트인 폴리카보디이미드.
  13. 제12항에서, 폴리(알킬렌 옥사이드)가 메톡시-캐핑된 폴리카보디이미드.
  14. 제 1 항에서, 비-부가물 모노이소시아네이트가 부틸 이소시아네이트, 프로필 이소시아네이트, 및 사이클로헥실 이소시아네이트로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 폴리카보디이미드.
  15. 제14항에서, 비-부가물 모노이소시아네이트가 부틸 이소시아네이트인 폴리카보디이미드.
  16. 제 1 항에서, 모노-알코올이 폴리(알킬렌 옥사이드)와 혼합되는 폴리카보디이미드.
  17. 제16항에서, 모노-알콜이 부탄올인 폴리카보디이미드.
  18. (a)함수 카복실-함유 수지 또는 중화되고 카복실화된 수용성 유기 수지를, 수지 100중량부당 약 0.5 내지 약 30중량부의 제 1 항의 유화되거나 수용성인 다관능성 폴리카보디이미드와 주위온도에서 혼합하고, (b) 형성된 특정의 물질을 휘발시켜 가교결합 생성물을 생성시킴을 특징으로 하여, 함수 카복실-함유 수지 또는 중화되고 카복실화된 수용성 유기 수지를 가교결합시키는 방법.
  19. 제18항에서, 카복실-함유 수지가 그내에 공중합된 아크릴산 또는 메타크릴산을 함유하는 방법.
  20. 제18항에서, 카복실-함유 수지가 그내에 공중합된 말레산 또는 푸마르산을 함유하는 방법.
  21. 제18항에서, 카복실-함유 수지가 그내에 공중합된 이타콘산을 함유하는 방법.
  22. 카복실-함유 유화수지 또는 중화되고 카복실화된 수용성 유기 수지와 제 1 항의 폴리카보디이미드의 혼합물로 이루어짐을 특징으로 하는 가교결합성 조성물.
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