WO2008064966A1 - Polyurethane thickening agents for thickening aqueous systems - Google Patents

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WO2008064966A1 PCT/EP2007/061658 EP2007061658W WO2008064966A1 WO 2008064966 A1 WO2008064966 A1 WO 2008064966A1 EP 2007061658 W EP2007061658 W EP 2007061658W WO 2008064966 A1 WO2008064966 A1 WO 2008064966A1
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Eberhard Esselborn
Jürgen Kirchner
Ellen Reuter
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Evonik Goldschmidt Gmbh
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    • C08L75/04Polyurethanes
    • C08L75/08Polyurethanes from polyethers

Definitions

  • the invention relates to novel, suitable as thickeners for aqueous systems hydrophilic / hydrophobic water-soluble or -dispersible polyurethanes, which are characterized by a particularly low viscosity with simultaneous efficient thickening effect, as well as their use for thickening aqueous systems.
  • polyurethane-based associative thickeners are known. These are linear or branched, usually nonionic, surfactants with discrete hydrophilic and hydrophobic domains. Their typical structures, their preparation and use is described inter alia in US Pat. No. 4,155,892 or US Pat. No. 4,079,028.
  • the polyurethane thickeners are made from
  • EP 0 307 775 describes water-dispersible, modified polyurethane thickeners which are prepared from (a) a polyisocyanate, (b) a polyether polyol, (C) a modifying agent having at least 2 active hydrogen atoms and at least one hydrophobic group, wherein the modifying agent contains no groups that can react with polyisocyanate or the polyether polyol, and
  • an end-capping agent such as alkoxylated alcohols.
  • Polyurethane thickeners of the type mentioned and their preparations are suitable as auxiliaries for adjusting rheological properties of aqueous systems, for example paints such as automotive and industrial coatings, plasters and architectural paints, printing inks, pigment pastes, filler dispersions or cosmetic and pharmaceutical preparations, crop protection formulations as described in US Pat 4,155,892, US 4 079 028, EP 0 307 775, US 4 327 008, EP 0 031 777, EP 0 495 373, US 4 499 233, US 4 426 485, DE 41 01 239 and US 5 023 309.
  • paints such as automotive and industrial coatings, plasters and architectural paints, printing inks, pigment pastes, filler dispersions or cosmetic and pharmaceutical preparations
  • crop protection formulations as described in US Pat 4,155,892, US 4 079 028, EP 0 307 775, US 4 327 008, EP 0 031 777, EP 0 495 373, US 4 499 233, US 4 4
  • hydrophilic segments are present in an amount of at least 50% by weight, at most 10% by weight of hydrophobic segments and urethane groups.
  • Hydrophilic segments are in particular high molecular weight polyether chains which are preferably made of ethylene oxide polymers. stand, understand.
  • Hydrophobic segments are to be understood as meaning hydrocarbon chains having> 3 C atoms, in particular at least six to eighteen carbon atoms.
  • hydrophilic polyether segments have a molecular weight of at least 3000 g / mol and almost exclusively, preferably> 50 wt .-%, consist of polyethylene oxide
  • the hydrophobic Segments have at least 8 carbon atoms and hydrophilic and hydrophobic segments in a weight ratio of 92 to 97 wt .-% to 8 to 3 wt .-% present.
  • these polyurethanes should have the lowest possible intrinsic viscosity so that they can be handled and processed without difficulty, if appropriate in the form of very highly concentrated solutions.
  • This requirement for example, prohibits the obvious production of long hydrophilic segments by chain-extending reaction of comparatively low molecular weight polyether diols with diisocyanates, because the associated higher number of urethane groups results in an undesirable increase in intrinsic viscosity. This complicates the incorporation and processing in water-dilutable systems.
  • block copolymers are particularly useful in their neutralized form, e.g. as sodium or potassium salt, used as dispersants. Due to the electrolyte content, however, the use in larger amounts for the formulation of paints and varnishes is not always suitable. If these compounds enter the environment, their lack of rapid biodegradability due to the presence of longer styrene oxide blocks is unacceptable.
  • VOC volatile organic compound
  • hydrophilic / hydrophobic water-soluble or -dispersible polyurethanes according to the invention, described in more detail below.
  • Essential to the invention here is the targeted incorporation of selected hydrophilic segments by using a spe- ziellen polyether as a reaction partner for the isocyanate component.
  • An object of the invention are therefore polyurethane thickeners obtained by a process comprising the reaction of
  • R 1 , R 2 independently of one another a hydrogen radical, an optionally substituted and / or multiple bonds and / or heteroatoms containing aliphatic, cycloaliphatic C 6 - to C 2 2 ⁇ hydrocarbon radical, preferably C 8 - to C 8 - hydrocarbon radical, an optionally aromatic and / or heteroatom-containing aromatic radical having 6 to 20 C atoms, preferably 10 to 16 C atoms, with the proviso that at least one of the radicals is or contains a hydrogen atom which is reactive toward isocyanur groups,
  • SO styrene oxide residue
  • EO ethylene oxide residue
  • PO propylene oxide residue
  • BO butylene oxide residue
  • DTO dodecene oxide
  • TTO tetradecenoxide
  • a 0 to 3
  • the preparation of the thickener according to the invention is carried out initially in a conventional manner by the OH-functional components according to the prior art with di-, tri- or polyisocyanates and optionally monoisocyanates, preferably while maintaining an NCO / OH equivalent ratio of 0.8: 1 to 1.2: 1, are reacted.
  • Towards the end of the reaction i. Before all isocyanate groups have been reacted, at least one compound C) is added at the optimum time in amounts, based on the still free NCO groups, of from 0.8 to 5.0 equivalents, and the reaction is continued until there are essentially no more NCO groups available.
  • the optimum time of addition is the point where, at the lowest melt viscosity, the final product has the highest thickening effect. It depends on the type and quantity of the components and differs for each product, but can be determined through some preliminary preliminary tests. Starting with a low viscosity, the addition times are increasingly shifted to higher viscosities and the associated thickening effects determined.
  • the melt viscosity can be determined by the usual methods.
  • the viscosity should be in a range that easily allows the usual processing methods such as stirring, pouring, spraying, pumping. In the range of 500 to 50,000 mPas, preferably 1000 to 5000 mPas measured using a rotation viscometer from Haake 550VT, at 80 0 C according to the manufacturer's specifications. According to the invention, it is preferably determined via the torque of the stirrer.
  • the alcohol component A) can be selected from the compounds known from the prior art.
  • Preferred alcohols are polyether polyols such as polyethylene glycol, random and block copolymers of diols, consisting of ethylene glycol and / or propylene glycol and / or butylene glycol. Preference is given to polyether polyols such as polyethylene glycol and mixtures of two polyethylene glycols of different molecular weight.
  • the isocyanate component B) is preferably difunctional. Higher functionality polyisocyanates can be used as part of the total isocyanate requirement. To avoid unwanted crosslinks, i. Although monofunctional isocyanates can be used to form highly viscous gels, tri- and higher-functional polyisocyanates should be included in less than about 20 mole percent, preferably less than 10 mole percent, based on the total amount of isocyanate used.
  • Preferred polyisocyanates are 1,6-hexamethylene diisocyanate; Vestanat® IPDI; Vestanat TMDI; the 2,6- and 2,4-tolylene diisocyanates and mixtures thereof.
  • the average NCO functionality should be in the range of about 1.5 to 2.5, preferably 1.8 to 2.2, in particular 1.9 to 2.1.
  • Monoisocyanates preferably used according to the invention are stearyl isocyanate and lauryl isocyanate. According to the invention preferably used / used higher-functional polyisocyanates are trimerized 1,6-hexamethylene diisocyanate (Desmodur N) and trimerized isophorone diisocyanate (Vestanat T1890-100).
  • Component C) used according to the invention is preferably one or more compounds in which in the general formula (I)
  • component C is the length and structural composition of the hydrophobic part and the length and the structural structure of the hydrophilic part.
  • These polyether segments may be present in the form of a mixture in a distribution governed essentially by statistical laws, or the arrangement of the various alkylene oxide monomers may be blockwise, the blockwise arrangement being preferred, in particular that in which the styrene oxide, dodecene oxide or butylene oxide is directly attached the starting alcohol R 1 OH is polymerized.
  • the rheological properties of eg paints can be adjusted.
  • a paint which is sprayed especially on vertical surfaces, you need a pseudoplastic flow behavior, so that the paint does not expire after application.
  • a paint that is applied with a brush you need a Newtonian or a "high shear" rheology profile, which causes the painter to apply a so-called “paint brake” to a solvent-based paint
  • the radical R 1 in the formula (I) is of particular importance: the required rheology profiles can be influenced particularly well by varying the component R 1 in the formula (I) 0 to C 4 - alkyl radical preferably, at a "high shear” thickeners of the radical R 1 is preferably a C 6 - to C O alkyl group, and at a pseudoplastic thickener is a C 6 - to
  • Another object of the invention are suitable as thickeners for aqueous systems, water-soluble or -dispersible polyurethanes, prepared by a method according to claim 1.
  • the product obtained is neutralized with the aid of phosphoric acid and the water is removed by distillation, and the resulting potassium phosphate is removed by filtration together with a filter aid.
  • the route chosen in the art is generally that the epoxides with the lower reactivity are first attached to the starting molecule. In special cases, however, it may be necessary to add the styrene oxide and the higher alkylene oxides to exploit the particular physicochemical properties of the free OH group.
  • the compounds A2 to AlO to be used according to the invention are prepared in an analogous manner by the processes which correspond to the prior art.
  • Polyurethane BlA (pseudoplastic thickener) 1683 g of polyether PPG 6000 with the OHZ 20 mg KOH / g are introduced into the dry reactor under N 2 .
  • the agitator of the reactor is equipped with a torque measurement.
  • For dehydration of the polyether this is mixed in the reaction vessel with 10 wt .-% toluene (based on the amount used), heated to 110 0 C and with slow increase in the vacuum to last ⁇ 15 mm and a slight Stickstoffström for 1 hour at maximum vacuum dewatered.
  • the water content (according to Karl Fischer) should be ⁇ 0.03%. At higher water content, the drainage time is extended accordingly.
  • the batch is allowed to cool to 80 0 C.
  • 46.6 g of Vestanat® IPDI isophorone diisocyanate having an NCO index of 1.05 and 59.0 g of stearyl isocyanate are added to the liquid reaction mixture.
  • the isocyanates are intimately mixed with the OH-functional component. Then, the addition of 1.8 g of dibutyltin dilaurate. In this case, a slight, exothermic reaction can be seen, the temperature increase is about 10 C. The viscosity of the reaction mixture is now increasing continuously, which is clearly visible in the torque.
  • the example BlA is repeated in the same apparatus except that after 1 hour and a difference of the torque of 70 Ncm the compound A2 is added in an amount of 89.4 g.
  • the torque increases only marginally.
  • Example BlA the polyurethane of Example BlA is mixed with the compound A2 only, so that the same composition is obtained gross as in Example BlB.
  • Polyurethane B2A Newtonian thickener 1683 g of polyether PEG 6000 with the OHZ 20 mg KOH / g are introduced into the dry reactor under N 2 .
  • the agitator of the reactor is equipped with a torque measurement.
  • For dehydration of the polyether this is mixed in the reaction vessel with 10 wt .-% toluene (based on the amount used), heated to 110 0 C and with slow increase in the vacuum to last ⁇ 15 mm and a slight Stickstoffström for 1 hour at maximum vacuum dewatered.
  • the water content (according to Karl Fischer) should be ⁇ 0.03%. At higher water content, the drainage time is extended accordingly.
  • the batch is allowed to cool to 80 ° C.
  • Vestanat® IPDI isophorone diisocyanate having an NCO index of 1.05 and 31.6 g of n-decanol are added to the liquid reaction mixture.
  • the isocyanates are intimately mixed with the OH-functional component. Then, the addition of 1.8 g of dibutyltin dilaurate. In this case, a slight, exothermic reaction can be seen, the temperature increase is about 20 0 C. The viscosity of the reaction mixture is now increasing continuously, which is clearly visible in the torque.
  • Example B2A is repeated in the same apparatus with the difference that after 1 hour and a difference of the torque of 70 Ncm, the compound Al is added in an amount of 88 g. The torque increases only marginally.
  • Example B2A For comparison, the polyurethane of Example B2A is mixed with the compound Al only, so that the same composition is obtained gross as in Example B2B.
  • Example B3A is repeated in the same apparatus according to the method described in Example B2A with the following raw materials: 1683 g of PEG 6000, 87.45 g of isophorone diisocyanate and 23.7 g of n-decanol.
  • the torque after 6 hours is 97 Ncm.
  • Example B3A The polyurethane described in Example B3A is prepared with the difference that 90 g of compound A3 are added at a torque of 70 Ncm. The torque increases only insignificantly on.
  • Example B3A For comparison, the polyurethane of Example B3A is compounded with compound A3 only, so that the same composition is obtained grossly as in Example B3B.
  • Example B4A is repeated in the same apparatus according to the method described in Example B1A with the following raw materials: 1683 g of PEG 6000, 27.4 g of hexamethylene diisocyanate and 45.7 g of stearyl isocyanate. The torque after 6 hours is 95 Ncm.
  • Polyurethane B4B is repeated in the same apparatus according to the method described in Example B1A with the following raw materials: 1683 g of PEG 6000, 27.4 g of hexamethylene diisocyanate and 45.7 g of stearyl isocyanate. The torque after 6 hours is 95 Ncm.
  • Polyurethane B4B Polyurethane B4B
  • Example B4A The polyurethane described in Example B4A is prepared with the difference that 90 g of compound A4 are added at a torque of 70 Ncm. The torque increases only insignificantly on.
  • polyurethane of example B4A is mixed with compound A4 so that the same composition is obtained grossly as in example B4B.
  • Example B5A is repeated in the same apparatus according to the method described in Example B2A with the following raw materials: 1683 g of PEG 6000, 124 g of isophorone diisocyanate and 33.0 g of n-dodecanol.
  • the torque after 6 hours is 97 cm.
  • Example B5A The polyurethane described in Example B5A is prepared with the difference that 90 g of compound A5 are added at a torque of 70 Ncm. The torque increases only insignificantly on.
  • polyurethane of example B5A is mixed with the compound A5 so that the same composition is obtained grossly as in example B5B.
  • Example B6A is repeated in the same apparatus according to the method described in example B1A with the following raw materials: 1683 g of PEG 6000, 36.5 g of tolylene diisocyanate and 59.0 g of stearyl isocyanate. The torque after 6 hours is 88 Ncm.
  • Example B6A The polyurethane described in Example B6A is prepared with the difference that 90 g of the compound A6 are added at a torque of 70 Ncm. The torque increases only insignificantly on.
  • polyurethane of example B6A is mixed with compound A6 so that the same composition is obtained grossly as in example B6B.
  • Example B7A is repeated in the same apparatus according to the method described in Example B2A with the following raw materials: 1683 g of PEG 6000, 82.6 g of isophorone diisocyanate and 28.1 g of n-decanol.
  • the torque after 6 hours is 98 Ncm.
  • Example B7A The polyurethane described in Example B7A is prepared with the difference that 90 g of compound A7 are added at a torque of 70 Ncm. The torque increases only insignificantly on.
  • polyurethane of example B7A is mixed with compound A7 so that the same composition is obtained grossly as in example B7B.
  • Example B8A is repeated in the same apparatus according to the method described in example B1A with the following raw materials: 1450 g PEG 6000, 295 g PEG 3000, 51.5 g tetramethylxylylene diisocyanate and 59.0 g stearyl isocyanate. The torque after 6 hours is 89 Ncm.
  • Example B8A The polyurethane described in Example B8A is prepared with the difference that 90 g of compound A8 are added at a torque of 70 Ncm. The torque increases only insignificantly on.
  • polyurethane of example B8A is mixed with compound A8 so that the same composition is obtained grossly as in example B8B.
  • Example B9A is repeated in the same apparatus according to the method described in Example B2A with the following raw materials: 1683 g of PEG 6000, 93.2 g of isophorone diisocyanate and 31.6 g of n-decanol.
  • the torque after 6 hours is 92 Ncm.
  • Example B9A The polyurethane described in Example B9A is produced with the difference that 90 g of compound A9 are added at a torque of 70 Ncm. The torque increases only insignificantly on.
  • polyurethane of example B9A is mixed with compound A9 so that the same composition is obtained grossly as in example B9B.
  • Example BlOA is repeated in the same apparatus according to the method described in Example B2A with the following raw materials: 1683 g of PEG 6000, 93.2 g of isophorone diisocyanate and 31.6 g of n-decanol.
  • the torque after 6 hours is 90 Ncm.
  • the polyurethane described in the example BlOA is produced with the difference that 90 g of the compound AlO are added at a torque of 65 Ncm. The torque continues to increase by 5 units to 70 Ncm.
  • polyurethane of example BlOA is mixed with the compound AlO, so that the same composition is obtained grossly as in example BlOB.
  • the respectively required amount of water and optionally the emulsifier having the structure trimethylhexanol (SO) i- (EO) 10 -OH are added to the 80 ° C. polyurethane and stirring is continued until a homogeneous solution results.
  • the viscosities of the solutions thus obtained are measured after 24 hours of service life.
  • the measurement is carried out with the rheometer RS1 from Thermo Electron with the cone / plate measuring system HC35 according to DIN 5318 at 23 ° C. and a shear rate of 10.3 sec -1 .
  • the measured values are listed in the following table.
  • the solutions have a significantly higher viscosity than when adding such a compound.
  • the viscosity is lowered to about half.

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Abstract

The invention relates to polyurethane thickening agents that are obtained by a method comprising the steps of reacting A) at least one alcohol component with B) at least one isocyanate component. Said method is characterized in that prior to the complete reaction of the isocyanate component B) a compound C) of the general formula (I) R1-O-(SO)a-(EO)b-(PO)c-(BO)d-(DTO)e(TTO)f-R2 is added and the reaction is continued until substantially no NCO groups remain.

Description

Polyurethan-Verdickungsmittel zur Verdickung wässriger SystemePolyurethane thickener for thickening aqueous systems
Die Erfindung betrifft neue, als Verdickungsmittel für wässrige Systeme geeignete hydrophil/hydrophobe wasserlösliche oder -dispergierbare Polyurethane, die sich durch eine besonders niedrige Viskosität bei gleichzeitiger effizienter Verdickungswirkung auszeichnen, sowie ihre Verwendung zur Verdickung wässriger Systeme.The invention relates to novel, suitable as thickeners for aqueous systems hydrophilic / hydrophobic water-soluble or -dispersible polyurethanes, which are characterized by a particularly low viscosity with simultaneous efficient thickening effect, as well as their use for thickening aqueous systems.
Eine Vielzahl von assoziativen Verdickungsmitteln auf Polyurethanbasis ist bekannt. Dies sind lineare oder ver- zweigte, in der Regel nichtionische Tenside mit diskreten hydrophilen und hydrophoben Domänen. Deren typische Strukturen, deren Herstellung sowie Verwendung ist unter anderem in der US 4 155 892 oder der US 4 079 028 beschrieben.A variety of polyurethane-based associative thickeners are known. These are linear or branched, usually nonionic, surfactants with discrete hydrophilic and hydrophobic domains. Their typical structures, their preparation and use is described inter alia in US Pat. No. 4,155,892 or US Pat. No. 4,079,028.
Die Polyurethanverdicker werden hergestellt ausThe polyurethane thickeners are made from
(a) mindestens einem wasserlöslichen Polyetherpolyol,(a) at least one water-soluble polyether polyol,
(b) mindestens einem wasserunlöslichen organischen PoIy- isocyanat,(b) at least one water-insoluble organic polyisocyanate,
(c) mindestens einer monofunktionellen hydrophoben orga- nischen Verbindung ausgewählt aus Verbindungen mit einem gegenüber Isocyanaten aktiven Wasserstoffatom oder organischen Monoisocyanaten und(c) at least one monofunctional hydrophobic organic compound selected from compounds having an isocyanate-active hydrogen atom or organic monoisocyanates and
(d) mindestens einem polyfunktionellen Alkohol oder polyfunktionellem Etheralkohol .(d) at least one polyfunctional alcohol or polyfunctional ether alcohol.
In der EP 0 307 775 werden wasserdispergierbare, modifizierte Polyurethanverdicker beschrieben, welche hergestellt werden aus (a) einem Polyisocyanat, (b) einem Polyetherpolyol, (c) einem modifizierenden Agens mit mindestens 2 aktiven Wasserstoffatomen und mindestens einer hydrophoben Gruppe, wobei das modifizierende Agens keine Gruppen enthält, die mit Polyisocyanat oder dem Polyetherpo- lyol reagieren können, undEP 0 307 775 describes water-dispersible, modified polyurethane thickeners which are prepared from (a) a polyisocyanate, (b) a polyether polyol, (C) a modifying agent having at least 2 active hydrogen atoms and at least one hydrophobic group, wherein the modifying agent contains no groups that can react with polyisocyanate or the polyether polyol, and
(d) einem endverkappenden Agens, wie beispielsweise al- koxylierten Alkoholen.(d) an end-capping agent, such as alkoxylated alcohols.
In der US 4 327 008 werden sternförmige Polyurethanver- dicker beschrieben. Die Umsetzungsprodukte sind ausUS Pat. No. 4,327,008 describes star-shaped polyurethane thickeners. The reaction products are out
(a) Polyetherdiolen,(a) polyether diols,
(b) Polyetherpolyolen oder Isocyanaten mit einer Funktionalität > 3, (c) einem Diisocyanat,(b) polyether polyols or isocyanates having a functionality> 3, (c) a diisocyanate,
(d) 37 bis 175 Mol-% Wasser (bezogen auf das Polyether- diol) sowie(d) 37 to 175 mol% of water (based on the polyether diol) and
(e) einem endverkappendem Monool oder Monoisocyanat .(e) an end-capping monool or monoisocyanate.
Polyurethanverdicker der genannten Art und deren Zubereitungen eignen sich als Hilfsmittel für die Einstellung von rheologischen Eigenschaften wässriger Systeme, beispielsweise Lacken wie Auto- und Industrielacken, Putzen und Bautenanstrichfarben, Druckfarben, Pigmentpasten, Füll- stoffdispersionen oder kosmetischen und pharmazeutischen Zubereitungen, Pflanzenschutzformulierungen wie beschrieben in US 4 155 892, US 4 079 028, EP 0 307 775, US 4 327 008, EP 0 031 777, EP 0 495 373, US 4 499 233, US 4 426 485, DE 41 01 239 und US 5 023 309.Polyurethane thickeners of the type mentioned and their preparations are suitable as auxiliaries for adjusting rheological properties of aqueous systems, for example paints such as automotive and industrial coatings, plasters and architectural paints, printing inks, pigment pastes, filler dispersions or cosmetic and pharmaceutical preparations, crop protection formulations as described in US Pat 4,155,892, US 4 079 028, EP 0 307 775, US 4 327 008, EP 0 031 777, EP 0 495 373, US 4 499 233, US 4 426 485, DE 41 01 239 and US 5 023 309.
Allen diesen Polyurethanen des Standes der Technik ist gemein, dass hydrophile Segmente in einer Menge von mindestens 50 Gew.-%, höchstens 10 Gew.-%, an hydrophoben Segmenten und Urethangruppen vorliegen. Unter hydrophilen Segmenten sind hierbei insbesondere hochmolekulare PoIy- etherketten, die vorzugsweise aus Ethylenoxidpolymeren be- stehen, zu verstehen. Unter hydrophoben Segmenten sind Kohlenwasserstoffketten mit > 3 C-Atomen, insbesondere mindestens sechs bis achtzehn Kohlenstoffatomen, zu verstehen.All of these prior art polyurethanes have in common that hydrophilic segments are present in an amount of at least 50% by weight, at most 10% by weight of hydrophobic segments and urethane groups. Hydrophilic segments are in particular high molecular weight polyether chains which are preferably made of ethylene oxide polymers. stand, understand. Hydrophobic segments are to be understood as meaning hydrocarbon chains having> 3 C atoms, in particular at least six to eighteen carbon atoms.
Es ist bekannt, dass Verdicker mit guter Wirksamkeit nur erhalten werden können, wenn die hydrophilen Polyetherseg- mente (insgesamt) ein Molekulargewicht von mindestens 3000 g/mol aufweisen und fast ausschließlich, vorzugsweise > 50 Gew.-%, aus Polyethylenoxid bestehen, die hydrophoben Seg- mente mindestens 8 Kohlenstoffatome aufweisen sowie hydrophile und hydrophobe Segmente in einem ausgewogenen Gewichtsverhältnis von 92 bis 97 Gew.-% zu 8 bis 3 Gew.-% vorliegen .It is known that thickeners with good activity can only be obtained if the hydrophilic polyether segments (overall) have a molecular weight of at least 3000 g / mol and almost exclusively, preferably> 50 wt .-%, consist of polyethylene oxide, the hydrophobic Segments have at least 8 carbon atoms and hydrophilic and hydrophobic segments in a weight ratio of 92 to 97 wt .-% to 8 to 3 wt .-% present.
Darüber hinaus sollten diese Polyurethane eine möglichst geringe Eigenviskosität aufweisen, damit sie, gegebenenfalls in Form möglichst hochkonzentrierter Lösungen, problemlos gehandhabt und verarbeitet werden können. Diese Forderung verbietet beispielsweise die nahe liegende Her- Stellung von langen hydrophilen Segmenten durch kettenverlängernde Umsetzung von vergleichsweise niedermolekularen Polyetherdiolen mit Diisocyanaten, weil die damit verbundene höhere Zahl der Urethangruppen eine unerwünschte Erhöhung der Eigenviskosität zur Folge hat. Dadurch werden die Einarbeitung und die Verarbeitung in wasserverdünnbaren Systemen erschwert.In addition, these polyurethanes should have the lowest possible intrinsic viscosity so that they can be handled and processed without difficulty, if appropriate in the form of very highly concentrated solutions. This requirement, for example, prohibits the obvious production of long hydrophilic segments by chain-extending reaction of comparatively low molecular weight polyether diols with diisocyanates, because the associated higher number of urethane groups results in an undesirable increase in intrinsic viscosity. This complicates the incorporation and processing in water-dilutable systems.
In jüngster Zeit wurden viele Versuche unternommen, die Eigenviskosität der Verdickungsmittel herabzusetzen. Dem Fachmann ist jedoch geläufig, dass die bloße Molekulargewichtserniedrigung mit einer Verschlechterung der Verdickerwirksamkeit einhergeht. Eine andere Möglichkeit beruht auf dem Zusatz typischer Emulgatorstrukturen (DE 196 00 467), insbesondere auch Acetylendiolderivaten (EP 0 618 243) . Auch das zusätzliche Hinzufügen von Diestern ist beschrieben (DE 196 44 933) . In der US Patent- schrift 5 597 406 werden für die Formulierung ein Diol oder ein Diolmonoalkylether, ein Salz eines sulfatierten Nonylphenolethoxylates sowie organische Phosphorsäureester vorgeschlagen .Recently, many attempts have been made to lower the inherent viscosity of the thickening agents. However, those skilled in the art will appreciate that mere molecular weight reduction is accompanied by a deterioration in thickening efficiency. Another possibility is based on the addition of typical emulsifier structures (DE 196 00 467), in particular also acetylenediol derivatives (EP 0 618 243). The additional addition of diesters is described (DE 196 44 933). In the US Patent No. 5,597,406, a diol or a diol monoalkyl ether, a salt of a sulfated nonylphenol ethoxylate and organic phosphoric acid esters are proposed for the formulation.
Diese Verfahren haben zunächst den Nachteil, dass die beschriebenen Additive zu den Verdickungsmitteln in hohen Konzentrationen zugesetzt werden müssen, um eine zufriedenstellende Reduktion der Eigenviskosität des Verdickers zu erreichen. Zudem sind hiermit eine Reihe weiterer Nachteile verbunden, wie die durch diese Additive hervorgerufene Schaumstabilisierung der Verdickerzubereitungen, insbesondere deren wässrige Formulierungen, wie beispielsweise dispersionsbasierende Bautenfarben. Zudem verschlechtert der Additiveintrag in unerwünschter Weise die Wasser- und Witterungsbeständigkeit von Beschichtungssystemen sowie, im Falle von Bautenfarben, deren Scheuerbeständigkeit. Darüber hinaus sind die sehr leistungsstarken Alkylphenolethoxylate aus ökotoxikologischen Gründen in die Kritik geraten, und ihre Verwendung wird bereits gesetzgeberisch reglementiert.These processes initially have the disadvantage that the additives described have to be added to the thickening agents in high concentrations in order to achieve a satisfactory reduction in the intrinsic viscosity of the thickener. In addition, a number of other disadvantages are associated with this, such as the foam stabilization of the thickener preparations caused by these additives, in particular their aqueous formulations, such as, for example, dispersion-based architectural paints. In addition, the additive entry undesirably deteriorates the water and weather resistance of coating systems and, in the case of building paints, their abrasion resistance. In addition, the very powerful alkylphenol ethoxylates have come under criticism for ecotoxicological reasons, and their use is already legislated.
Eine weitere gängige literaturbekannte Methode, die Eigenviskosität wässriger Lösungen der Polyurethane zu reduzieren, ist der Zusatz von wasserlöslichen oder wasser- mischbaren Lösungsmitteln wie beispielsweise Alkoholen oder Glycolderivaten . Entscheidender Nachteil dieser Methodik ist jedoch, dass hiermit in unerwünschtem Maße Lösungsmittel in umweltverträgliche Beschichtungssysteme eingetragen werden, was dem Gedanken der VOC-Reduktion zuwider- läuft.Another common method known from the literature to reduce the intrinsic viscosity of aqueous solutions of polyurethanes is the addition of water-soluble or water-miscible solvents, such as, for example, alcohols or glycol derivatives. The decisive disadvantage of this method, however, is that it undesirably introduces solvents into environmentally compatible coating systems, which runs counter to the idea of reducing VOCs.
Es ist bekannt, dass die geschilderten Probleme verstärkt bei extrem strukturviskosen, verzweigten Polyurethanver- dickern auftreten. Anwendungen styroloxidhaltiger Blockcopolymerisate sind in der Lack- und Druckfarbenindustrie noch weitgehend unbekannt. Bekannt sind unter anderem (EP 0 940 406) Polystyroloxid (block) -polyalkylenoxid-copolymere, welche, ausgehend von einem monofunktionellen Startalkohol, durch sequentielle Anlagerung von mindestens 2 mol Styroloxid und einem Alkylenoxid und nachfolgender Phosphorylierung zu den entsprechenden Phosphorsäureestern umgesetzt werden.It is known that the problems described occur increasingly with extremely pseudoplastic, branched polyurethane thickeners. Applications of styrene oxide-containing block copolymers are still largely unknown in the paint and printing ink industry. Inter alia (EP 0 940 406) are known polystyrene oxide (block) -polyalkylenoxid copolymers, which, starting from a monofunctional starting alcohol, are reacted by sequential addition of at least 2 moles of styrene oxide and an alkylene oxide and subsequent phosphorylation to the corresponding phosphoric acid esters.
Diese Blockcopolymeren werden insbesondere in ihrer neutralisierten Form, z.B. als Natrium oder Kaliumsalz, als Dispergatoren verwendet. Aufgrund des Elektrolytgehaltes ist die Verwendung in größeren Mengen zur Formulierung von Farben und Lacken jedoch nicht immer geeignet. Gelangen diese Verbindungen in die Umwelt, so ist deren fehlende schnelle biologische Abbaubarkeit aufgrund der vorhandenen längeren Styroloxidblöcke nicht akzeptabel.These block copolymers are particularly useful in their neutralized form, e.g. as sodium or potassium salt, used as dispersants. Due to the electrolyte content, however, the use in larger amounts for the formulation of paints and varnishes is not always suitable. If these compounds enter the environment, their lack of rapid biodegradability due to the presence of longer styrene oxide blocks is unacceptable.
Der vorliegenden Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, neue Polyurethanverdicker und daraus hergestellte schaumarme und VOC (volatile organic Compound) -freie Zubereitungen zur Verfügung zu stellen, die leicht handhabbar und dosierbar sind, eine geringe Eigenviskosität bei der Herstellung sowie in der Endformulierung eine teilweise extrem verdickendere Wirkung sowohl für newtonsche als auch strukturviskose wässrige Systeme besitzen sowie insbesondere keine negativen Beeinträchtigungen finaler Beschichtungseigenschaften wie Scheuerbeständigkeiten und Witterungsbeständigkeiten aufweisen .It is an object of the present invention to provide new polyurethane thickeners and low-foaming and VOC (volatile organic compound) -free preparations produced therefrom which are easy to handle and dose, have a low intrinsic viscosity in the preparation and in the final formulation are partially extreme have thickening effect both for Newtonian and pseudoplastic aqueous systems and in particular have no negative impact final coating properties such as abrasion resistance and weathering resistance.
Diese Aufgabe konnte mit den erfindungsgemäßen, nachstehend näher beschriebenen hydrophil/hydrophoben wasserlöslichen oder -dispergierbaren Polyurethanen gelöst werden. Erfindungswesentlich ist hierbei der gezielte Einbau ausge- wählter hydrophiler Segmente durch Verwendung eines spe- ziellen Polyethers als Reaktionspartner für die Isocyanat- komponente .This object could be achieved with the hydrophilic / hydrophobic water-soluble or -dispersible polyurethanes according to the invention, described in more detail below. Essential to the invention here is the targeted incorporation of selected hydrophilic segments by using a spe- ziellen polyether as a reaction partner for the isocyanate component.
Ein Gegenstand der Erfindung sind daher Polyurethan-Ver- dickungsmittel, erhalten durch ein Verfahren enthaltend die Umsetzung vonAn object of the invention are therefore polyurethane thickeners obtained by a process comprising the reaction of
A) mindestens einer Alkoholkomponente mitA) at least one alcohol component with
B) mindestens einer Isocyanatkomponente,B) at least one isocyanate component,
welches dadurch gekennzeichnet ist, dass vor der voll¬ ständigen Umsetzung der Isocyanatkomponente B) eine Verbindung C) der allgemeinen Formel (I)which is characterized in that before the full ¬ continuous reaction of the isocyanate component B) a compound C) of the general formula (I)
R^O- (SO) a- (EO) b- (PO) c- (BO) d- (DTO) e (TTO) f-R2 R ^ O (SO) a - (EO) b - (PO) c- (BO) d - (DTO) e (TTO) f -R 2
(D(D
worin die Substituenten und Indices bedeuten:wherein the substituents and indices mean:
R1, R2 = unabhängig voneinander ein Wasserstoff-Rest, ein gegebenenfalls substituierter und/oder Mehrfachbindungen und/oder Heteroatome enthaltender aliphatischer, cycloaliphatischer C6- bis C22~ Kohlenwasserstoffrest, vorzugsweise C8- bis Ci8- Kohlenwasserstoffrest, ein gegebenenfalls substituierter und/oder Heteroatome enthaltender aromatischer Rest mit 6 bis 20 C-Atomen, vorzugsweise 10 bis 16 C-Atomen, mit der Maßgabe, dass mindestens einer der Reste ein gegenüber Iso- cyantgruppen reaktives Wasserstoffatom ist oder enthält,R 1 , R 2 = independently of one another a hydrogen radical, an optionally substituted and / or multiple bonds and / or heteroatoms containing aliphatic, cycloaliphatic C 6 - to C 2 2 ~ hydrocarbon radical, preferably C 8 - to C 8 - hydrocarbon radical, an optionally aromatic and / or heteroatom-containing aromatic radical having 6 to 20 C atoms, preferably 10 to 16 C atoms, with the proviso that at least one of the radicals is or contains a hydrogen atom which is reactive toward isocyanur groups,
SO = Styroloxidrest, EO = Ethylenoxidrest, PO = Propylenoxidrest, BO = Butylenoxidrest, DTO = Dodecenoxid, TTO = Tetradecenoxid, a = 0 bis 3, b = 3 bis 30, vorzugsweise 5 bis 15, c = 0 bis 5, vorzugsweise 0 bis 2, d = 0 bis 5, vorzugsweise 0 bis 2, e = 0 bis 5, vorzugsweise 0 bis 2, f = 0 bis 5,SO = styrene oxide residue, EO = ethylene oxide residue, PO = propylene oxide residue, BO = butylene oxide residue, DTO = dodecene oxide, TTO = tetradecenoxide, a = 0 to 3, b = 3 to 30, preferably 5 to 15, c = 0 to 5, preferably 0 to 2, d = 0 to 5, preferably 0 to 2, e = 0 to 5, preferably 0 to 2, f = 0 to 5,
mi t der Maßgabe , das s ( a + c + d + e + f ) £ b i s t , zugegeben und die Reaktion weitergeführt wird, bis im Wesentlichen keine NCO-Gruppen mehr vorhanden sind.with the proviso that s (a + c + d + e + f) is added, and the reaction is continued until substantially no more NCO groups are present.
Die Herstellung der erfindungsgemäßen Verdickungsmittel erfolgt zunächst in an sich bekannter Art und Weise, indem die OH-funktionellen Komponenten nach dem Stand der Technik mit Di-, Tri- oder Polyisocyanaten und gegebenenfalls Mo- noisocyanaten, vorzugsweise unter Einhaltung eines NCO/OH- Äquivalentverhältnisses von 0,8:1 bis 1,2:1, umgesetzt werden. Gegen Ende der Reaktion, d.h. bevor alle Isocya- natgruppen umgesetzt wurden, wird zum optimalen Zeitpunkt mindestens eine Verbindung C) in Mengen bezogen auf die noch freien NCO-Gruppen von 0,8 bis 5,0 Äquivalenten zugesetzt und die Reaktion weitergeführt, bis im Wesentlichen keine NCO-Gruppen mehr vorhanden sind.The preparation of the thickener according to the invention is carried out initially in a conventional manner by the OH-functional components according to the prior art with di-, tri- or polyisocyanates and optionally monoisocyanates, preferably while maintaining an NCO / OH equivalent ratio of 0.8: 1 to 1.2: 1, are reacted. Towards the end of the reaction, i. Before all isocyanate groups have been reacted, at least one compound C) is added at the optimum time in amounts, based on the still free NCO groups, of from 0.8 to 5.0 equivalents, and the reaction is continued until there are essentially no more NCO groups available.
Der optimale Zugabezeitpunkt ist der Punkt, an dem bei der geringsten Schmelzviskosität das Endprodukt die höchste verdickende Wirkung aufweist. Er ist abhängig von der Art und Menge der Komponenten und für jedes Produkt unter- schiedlich, kann jedoch über einige orientierende Vorversuche ermittelt werden. Dabei werden, beginnend mit einer geringen Viskosität, die Zugabezeitpunkte zunehmend auf höhere Viskositäten verlegt und die zugehörigen verdickenden Wirkungen bestimmt. Die Schmelzviskosität kann mit den üblichen Methoden bestimmt werden. Die Viskosität soll in einem Bereich liegen, der die üblichen Verarbeitungsmethoden wie Rühren, Gießen, Sprühen, Pumpen problemlos ermöglicht. Sie liegt im Bereich von 500 bis 50000 mPas, vorzugsweise 1000 bis 5000 mPas, gemessen mit einem Rotationsviskosimeter 550VT der Firma Haake, bei 80 0C nach den Angaben des Herstellers. Erfindungsgemäß bevorzugt wird sie über das Drehmoment des Rührers ermittelt.The optimum time of addition is the point where, at the lowest melt viscosity, the final product has the highest thickening effect. It depends on the type and quantity of the components and differs for each product, but can be determined through some preliminary preliminary tests. Starting with a low viscosity, the addition times are increasingly shifted to higher viscosities and the associated thickening effects determined. The melt viscosity can be determined by the usual methods. The viscosity should be in a range that easily allows the usual processing methods such as stirring, pouring, spraying, pumping. In the range of 500 to 50,000 mPas, preferably 1000 to 5000 mPas measured using a rotation viscometer from Haake 550VT, at 80 0 C according to the manufacturer's specifications. According to the invention, it is preferably determined via the torque of the stirrer.
Die Alkoholkomponente A) kann ausgewählt werden aus den aus dem Stand der Technik bekannten Verbindungen. Bevorzugte Alkohole sind Polyetherpolyole wie Polyethylenglykol, statistische und Block-Copolymere von Diolen, bestehend aus Ethylenglykol und/oder Propylenglykol und/oder Butylengly- kol. Bevorzugt sind Polyetherpolyole wie Polyethylenglykol und Mischungen aus zwei Polyethylenglykolen mit unterschiedlichem Molekulargewicht.The alcohol component A) can be selected from the compounds known from the prior art. Preferred alcohols are polyether polyols such as polyethylene glycol, random and block copolymers of diols, consisting of ethylene glycol and / or propylene glycol and / or butylene glycol. Preference is given to polyether polyols such as polyethylene glycol and mixtures of two polyethylene glycols of different molecular weight.
Die Isocyanatkomponente B) ist vorzugsweise difunktionell . Polyisocyanate mit höherer Funktionalität können als ein Teil des Gesamtisocyanatbedarfs verwendet werden. Zur Vermeidung unerwünschter Vernetzungen, d.h. der Bildung von hochviskosen Gelen, können zwar monofunktionelle Isocyanate verwendet werden, dennoch sollten tri- und höherfunktio- nelle Polyisocyanate in weniger als etwa 20 Mol-%, vorzugsweise weniger als 10 Mol-%, bezogen auf die Gesamtmenge an eingesetztem Isocyanat, mitverwendet werden.The isocyanate component B) is preferably difunctional. Higher functionality polyisocyanates can be used as part of the total isocyanate requirement. To avoid unwanted crosslinks, i. Although monofunctional isocyanates can be used to form highly viscous gels, tri- and higher-functional polyisocyanates should be included in less than about 20 mole percent, preferably less than 10 mole percent, based on the total amount of isocyanate used.
Erfindungsgemäß können ein oder mehrere Isocyanate, ausgesucht aus der Gruppe 1, 6-Hexamethylendiisocyanat ; 1,4- Tetramethylendiisocyanat ; 1, 10-Decamethylen-disocyanat ; 1, 4-Cyclohexylen-diisocyanat ; 4,4' -Methylenbis- (isocyanato- cyclohexan) ; α, α, α ' , α ' -Tetramethyl-m-xylylene diisocyanate = TMXDI der Fa. Cytec; Vestanat® IPDI = l-lsocyanato-3- isocyanatomethyl-3, 5, 5-trimethylcyclohexan; m-Phenylen- diisocyanat ; p-Phenylendiisocyanat ; 2,6- und 2,4-Tolylen- diisocyanat ; Xyloldiisocyanat ; 4-Chlor-l, 3-phenylendiiso- cyanat; 4, 4 ' -Biphenylendiisocyanat ; 4, 4 ' -Methylendiphenyli- socyanat; 1, 5-Naphthylendiisocyanat; 1, 5-Tetrahydronaphthy- lendiisocyanat ; ein als Vestanat TMDI bezeichnetes Produkt, hergestellt von Hüls America, Inc., das ein 40 : 60-GemischAccording to the invention, one or more isocyanates selected from the group consisting of 1, 6-hexamethylene diisocyanate; 1,4-tetramethylene diisocyanate; 1, 10-decamethylene disocyanate; 1,4-cyclohexylene diisocyanate; 4,4'-methylenebis (isocyanato-cyclohexane); α, α, α ', α'-tetramethyl-m-xylylenes diisocyanate = TMXDI from Cytec; Vestanat® IPDI = 1-isocyanato-3-isocyanatomethyl-3,5,5-trimethylcyclohexane; m-phenylene diisocyanate; p-phenylene diisocyanate; 2,6- and 2,4-tolylene diisocyanate; Xylene diisocyanate; 4-chloro-1,3-phenylene diisocyanate; 4,4'-biphenylene diisocyanate; 4, 4 '-methylenediphenylisocyanate; 1, 5-naphthylene diisocyanate; 1,5-tetrahydronaphthylene diisocyanate; a product called Vestanat TMDI, made by Huls America, Inc., which is a 40:60 blend
(gewichtsbezogen) aus 2, 2, 4-Trimethylhexamethylen-l, 6- diisocyanat und 2, 4, 4-Trimethylhexamethylen-l, 6-diisocyanat ist; Polymethylenpolyphenylisocyanate, vertrieben unter dem Markennamen „PAPI", wie etwa „PAPI 135" (Äquivalentgewicht 133,5 und durchschnittliche Isocyanatfunktionalität 2,7) und „PAPI 901" (Äquivalentgewicht 133 und durchschnittliche Isocyanatfunktionalität 2,3), das aromatische Triisocyanat- Addukt von Trimethylolpropan und Tolylendiisocyanat, vertrieben unter dem Markennamen „Mondur CB-75"; das aliphatische Triisocyanat-Produkt der hydrolytischen Trimerisierung von 1, 6-Hexamethylendiisocyanat, vertrieben unter dem Markennamen „Desmodur N"; C„-Di- mersäurediisocyanat, vertrieben unter dem Markennamen „DDI", beruhend auf Dimersäuren, wie diskutiert in J. Am. OiI Chem. Soc. 51, 522 (1974), und Mischungen derselben. Bevorzugte Polyisocyanate sind 1, 6-Hexamethylendiisocyanat ; Vestanat® IPDI; Vestanat TMDI; die 2,6- und 2,4-Tolylen- diisocyanate und deren Mischungen.(by weight) of 2, 2, 4-trimethylhexamethylene-1,6-diisocyanate and 2,4,4-trimethylhexamethylene-1,6-diisocyanate; Polymethylenepolyphenyl isocyanates sold under the trade name "PAPI" such as "PAPI 135" (equivalent weight 133.5 and average isocyanate functionality 2.7) and "PAPI 901" (equivalent weight 133 and average isocyanate functionality 2.3), the aromatic triisocyanate adduct of Trimethylolpropane and tolylene diisocyanate sold under the trade name "Mondur CB-75"; the aliphatic triisocyanate product of the hydrolytic trimerization of 1,6-hexamethylene diisocyanate sold under the tradename "Desmodur N"; C "diisocyanate diisocyanate sold under the tradename" DDI "based on dimer acids as discussed in J. Am. OiI Chem. Soc. 51, 522 (1974), and mixtures thereof. Preferred polyisocyanates are 1,6-hexamethylene diisocyanate; Vestanat® IPDI; Vestanat TMDI; the 2,6- and 2,4-tolylene diisocyanates and mixtures thereof.
Sofern monofunktionelle und/oder trifunktionelle Isocyanate mitverwendet werden, sollte die mittlere NCO-Funktionalität im Bereich von ca. 1,5 bis 2,5, vorzugsweise 1,8 bis 2,2, insbesondere 1,9 bis 2,1, liegen.If monofunctional and / or trifunctional isocyanates are also used, the average NCO functionality should be in the range of about 1.5 to 2.5, preferably 1.8 to 2.2, in particular 1.9 to 2.1.
Erfindungsgemäß bevorzugt verwendete/mitverwendete Monoiso- cyanate sind Stearylisocyanat und Laurylisocyanat . Erfindungsgemäß bevorzugt verwendetete/mitverwendete höher- funktionelle Polyisocyanate sind trimerisiertes 1,6-Hexa- methylendiisocyanat (Desmodur N) sowie trimerisiertes Isophorondiisocyanat (Vestanat T1890-100) . Als erfindungsgemäß mitverwendete Komponente C) werden vorzugsweise eine oder mehrere Verbindungen eingesetzt, in denen in der allgemeinen Formel (I)Monoisocyanates preferably used according to the invention are stearyl isocyanate and lauryl isocyanate. According to the invention preferably used / used higher-functional polyisocyanates are trimerized 1,6-hexamethylene diisocyanate (Desmodur N) and trimerized isophorone diisocyanate (Vestanat T1890-100). Component C) used according to the invention is preferably one or more compounds in which in the general formula (I)
C8 bi s Cl 8 /C 8 to s Cl 8 /
R2 H undR 2 H and
A 0 oder 1A 0 or 1
ist.is.
Wesentliches Charakteristikum der Komponente C) ist die Länge und strukturelle Zusammensetzung des hydrophoben Teils und die Länge und der strukturelle Aufbau des hydrophilen Anteils. Diese Polyethersegmente können in Form eines Gemisches in einer im Wesentlichen durch statistische Gesetze geregelten Verteilung vorliegen oder die Anordnung der verschiedenen Alkylenoxidmonomere kann blockweise er- folgen, wobei die blockweise Anordnung bevorzugt ist, insbesondere diejenige, in der das Styroloxid, das Dodecenoxid oder Butylenoxid direkt auf den Startalkohol R1OH auf- polymerisiert wird.The essential characteristic of component C) is the length and structural composition of the hydrophobic part and the length and the structural structure of the hydrophilic part. These polyether segments may be present in the form of a mixture in a distribution governed essentially by statistical laws, or the arrangement of the various alkylene oxide monomers may be blockwise, the blockwise arrangement being preferred, in particular that in which the styrene oxide, dodecene oxide or butylene oxide is directly attached the starting alcohol R 1 OH is polymerized.
Besonders bevorzugt sind Verbindungen mit einer Struktur ähnlich der des Nonylphenols, bestehend aus dem Startalkohol iso-Nonanol (2, 2, 4-Trimethylhexanol) , welcher mit 1,2 mol Styroloxid und 10 mol Ethylenoxid alkoxyliert wurde, oder Ethoxylate auf Basis von Fettalkoholen mit 8 bis 18 Kohlenstoffen sowie 3 bis 20 mol Ethylenoxid.Particular preference is given to compounds having a structure similar to that of nonylphenol, consisting of the starting alcohol iso-nonanol (2, 2, 4-trimethylhexanol) which has been alkoxylated with 1.2 mol of styrene oxide and 10 mol of ethylene oxide, or ethoxylates based on fatty alcohols 8 to 18 carbons and 3 to 20 moles of ethylene oxide.
Mit Hilfe von Polyurethan Verdickungsmitteln lassen sich die rheologischen Eigenschaften von z.B. Lacken einstellen. Für einen Lack, der insbesondere auf senkrechten Flächen versprüht wird, benötigt man ein strukturviskoses Fließverhalten, damit der Lack nach dem Auftragen nicht abläuft. Für einen Lack, der mit dem Pinsel aufgetragen wird, benötigt man ein newtonsches bzw. ein „high shear" Rheologieprofil. Der Maler verspürt dadurch eine sog. Streichbremse wie bei einem Lack auf Lösemittelbasis. Dieser Lack muss wiederum im Ruhezustand gut verlaufen, damit später keine Pinselspuren zu erkennen sind. Besondere Bedeutung kommt dabei dem Rest R1 in der Formel (I) zu: durch Variation der Komponente R1 in der Formel (I) lassen sich die erforderlichen Rheologieprofile besonders gut beeinflussen. Bei einem newtonschen Rheologieprofil ist ein Ci0 bis Ci4- Alkylrest bevorzugt, bei einem „high shear" Verdicker ist der Rest R1 bevorzugt, ein C6- bis CiO-Alkylrest, und bei einem strukturviskosen Verdickungsmittel wird ein Ci6- bisWith the help of polyurethane thickeners, the rheological properties of eg paints can be adjusted. For a paint, which is sprayed especially on vertical surfaces, you need a pseudoplastic flow behavior, so that the paint does not expire after application. For a paint that is applied with a brush, you need a Newtonian or a "high shear" rheology profile, which causes the painter to apply a so-called "paint brake" to a solvent-based paint The radical R 1 in the formula (I) is of particular importance: the required rheology profiles can be influenced particularly well by varying the component R 1 in the formula (I) 0 to C 4 - alkyl radical preferably, at a "high shear" thickeners of the radical R 1 is preferably a C 6 - to C O alkyl group, and at a pseudoplastic thickener is a C 6 - to
C2o-Alkylrest verwendet.C 2 o-alkyl group used.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung sind als Verdickungsmittel für wässrige Systeme geeignete, wasserlösliche oder -dispergierbare Polyurethane, hergestellt durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1.Another object of the invention are suitable as thickeners for aqueous systems, water-soluble or -dispersible polyurethanes, prepared by a method according to claim 1.
Weitere Gegenstände der Erfindung sind gekennzeichnet durch die Gegenstände der Ansprüche.Further objects of the invention are characterized by the subject matters of the claims.
In den folgenden Ausführungsbespielen wird die Herstellung der Polyurethanverdicker näher beschrieben. In the following Ausführungsbespielen the preparation of the polyurethane thickener is described in detail.
Ausführungsbeispieleembodiments
Synthese des Polyalkylenoxids Nr. AlSynthesis of the polyalkylene oxide No. Al
1464 g (10,2 mol) 3, 5, 5-Trimethylhexanol und 80,7 g1464 g (10.2 mol) of 3, 5, 5-trimethylhexanol and 80.7 g
(1,15 mol) Kaliummethylat werden in einen Reaktor gegeben.(1.15 mol) of potassium methylate are placed in a reactor.
Nach sorgfältiger Spülung mit Reinststickstoff wird aufAfter careful flushing with pure nitrogen is on
110 C erhitzt, und es werden 1383 g (11,5 mol) Styroloxid innerhalb von einer Stunde zugegeben. Nach weiteren zwei Stunden ist die Anlagerung des Styroloxides beendet, erkennbar an einem Restgehalt an Styroloxid, der laut Gaschromatographie < 0,1 Gew.-% beträgt. Anschließend werden 5072 g (115 mol) Ethylenoxid so schnell in den Reaktor dosiert, dass die Innentemperatur 120 C und der Druck 6 bar nicht überschreiten. Nach vollständiger Einleitung des Ethylenoxides wird die Temperatur so lange auf 115 C gehalten, bis ein konstanter Manometerdruck das Ende der Nachreaktion anzeigt. Schließlich werden bei 80 bis 90 C die nicht umgesetzten Restmonomere im Vakuum entfernt. Das erhaltene Produkt wird mit Hilfe von Phosphorsäure neutralisiert und das Wasser durch Destillation, das entstandene Kaliumphosphat durch Filtration zusammen mit einem Filterhilfsmittel entfernt. Das Molekulargewicht aus der Bestimmung der Hydroxylzahl bei einer angenommenen Funktiona- lität von 1 beträgt M = 684 g/mol.110 C heated, and there are added 1383 g (11.5 mol) of styrene oxide within one hour. After a further two hours, the addition of the styrene oxide is complete, recognizable by a residual content of styrene oxide, which is <0.1 wt .-% according to gas chromatography. Subsequently, 5072 g (115 mol) of ethylene oxide are metered into the reactor so quickly that the internal temperature does not exceed 120 C and the pressure does not exceed 6 bar. After complete introduction of the ethylene oxide, the temperature is maintained at 115 C until a constant gauge pressure indicates the end of the post-reaction. Finally, at 80 to 90 C, the unreacted residual monomers are removed in vacuo. The product obtained is neutralized with the aid of phosphoric acid and the water is removed by distillation, and the resulting potassium phosphate is removed by filtration together with a filter aid. The molecular weight from the determination of the hydroxyl number assuming a functionality of 1 is M = 684 g / mol.
Dem Fachmann ist geläufig, dass die Reihenfolge der Al- koxylierung beliebig gewählt werden kann. Aufgrund der hohen Reaktivität der niederen Epoxide und der geringeren Reaktivität der höheren Epoxide ist der in der Technik gewählte Weg im Allgemeinen der, dass die Epoxide mit der geringeren Reaktivität zuerst an das Startmolekül angelagert werden. In besonderen Fällen kann es jedoch notwendig sein, das Styroloxid und die höheren Alkylenoxide zum Schluss an- zulagern, um die besonderen physikalisch chemischen Eigenschaften der freien OH-Gruppe auszunutzen. In analoger Weise werden nach den dem Stand der Technik entsprechenden Verfahren die erfindungsgemäß zu verwendenden Verbindungen A2 bis AlO hergestellt.The skilled worker is familiar with the fact that the order of alkoxylation can be chosen arbitrarily. Because of the high reactivity of the lower epoxides and the lower reactivity of the higher epoxides, the route chosen in the art is generally that the epoxides with the lower reactivity are first attached to the starting molecule. In special cases, however, it may be necessary to add the styrene oxide and the higher alkylene oxides to exploit the particular physicochemical properties of the free OH group. The compounds A2 to AlO to be used according to the invention are prepared in an analogous manner by the processes which correspond to the prior art.
Tabelle 1:Table 1:
Figure imgf000014_0001
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Synthese von PolyurethanenSynthesis of polyurethanes
Polyurethan BlA (strukturviskoses Verdickungsmittel) 1683 g Polyether PPG 6000 mit der OHZ 20 mg KOH/g werden in den trockenen Reaktor unter N2 vorgelegt. Das Rührwerk des Reaktors ist mit einer Drehmomentmessung ausgestattet. Zur Entwässerung des Polyethers wird dieser im Reaktionsbehälter mit 10 Gew.-% Toluol versetzt (bezogen auf die eingesetzte Menge) , auf 110 0C aufgeheizt und unter langsamer Steigerung des Vakuums auf zuletzt <15 mm und einem leichten Stickstoffström 1 Stunde lang bei maximalem Vakuum entwässert. Der Wassergehalt (nach Karl Fischer) soll < 0,03 % betragen. Bei höherem Wassergehalt wird die Zeit zur Entwässerung entsprechend verlängert. Nach erfolgter Trocknung lässt man den Ansatz auf 800C abkühlen. Nun werden 46,6 g Vestanat® IPDI (Isophorondiisocyanat) mit einem NCO Index von 1,05 und 59,0 g Stearylisocyanat zu der flüssigen Reaktionsmischung gegeben.Polyurethane BlA (pseudoplastic thickener) 1683 g of polyether PPG 6000 with the OHZ 20 mg KOH / g are introduced into the dry reactor under N 2 . The agitator of the reactor is equipped with a torque measurement. For dehydration of the polyether this is mixed in the reaction vessel with 10 wt .-% toluene (based on the amount used), heated to 110 0 C and with slow increase in the vacuum to last <15 mm and a slight Stickstoffström for 1 hour at maximum vacuum dewatered. The water content (according to Karl Fischer) should be <0.03%. At higher water content, the drainage time is extended accordingly. After drying, the batch is allowed to cool to 80 0 C. Now, 46.6 g of Vestanat® IPDI (isophorone diisocyanate) having an NCO index of 1.05 and 59.0 g of stearyl isocyanate are added to the liquid reaction mixture.
Zunächst werden die Isocyanate mit der OH-funktionellen Komponente innig vermischt. Dann erfolgt die Zugabe von 1,8 g Dibutylzinndilaurat . Dabei ist eine leichte, exotherme Reaktion zu erkennen, der Temperaturanstieg beträgt ca. 10 C. Die Viskosität der Reaktionsmischung nimmt nun kontinuierlich zu, was am Drehmoment deutlich zu erkennen ist.First, the isocyanates are intimately mixed with the OH-functional component. Then, the addition of 1.8 g of dibutyltin dilaurate. In this case, a slight, exothermic reaction can be seen, the temperature increase is about 10 C. The viscosity of the reaction mixture is now increasing continuously, which is clearly visible in the torque.
Nach 6 Stunden erfolgt eine Reaktionskontrolle über die Bestimmung des NCO-Gehaltes. Bei einem NCO-Wert von < 0,01 % ist die Reaktion weitestgehend abgeschlossen. Die Differenz des Drehmomentes zu Beginn und am Ende beträgt ca. 90 Ncm.Man erhält ein bei Raumtemperatur festes, leicht zerbrechliches Wachs. Im gemahlenen Zustand ist es ohne zusammenzusintern lagerfähig und von heller Farbe.After 6 hours, a reaction is monitored by determining the NCO content. At an NCO value of <0.01%, the reaction is largely complete. The difference of the torque at the beginning and at the end is about 90 Ncm.Man receives a solid at room temperature, slightly fragile wax. In the ground state, it is storable without being sintered together and of light color.
Polyurethan BlBPolyurethane BlB
Das Beispiel BlA wird in der gleichen Apparatur wiederholt mit dem Unterschied, dass nach 1 Stunde und einer Differenz des Drehmomentes von 70 Ncm die Verbindung A2 in einer Menge von 89,4 g zugegeben wird. Das Drehmoment steigt nun nur noch unwesentlich weiter an.The example BlA is repeated in the same apparatus except that after 1 hour and a difference of the torque of 70 Ncm the compound A2 is added in an amount of 89.4 g. The torque increases only marginally.
Polyurethan BlCPolyurethane blc
Zum Vergleich wird das Polyurethan aus Beispiel BlA mit der Verbindung A2 nur gemischt, so dass brutto die gleiche Zusammensetzung erhalten wird wie in Beispiel BlB. Polyurethan B2A (newtonsches Verdickungsmittel) 1683 g Polyether PEG 6000 mit der OHZ 20 mg KOH/g werden in den trockenen Reaktor unter N2 vorgelegt. Das Rührwerk des Reaktors ist mit einer Drehmomentmessung ausgestattet. Zur Entwässerung des Polyethers wird dieser im Reaktionsbehälter mit 10 Gew.-% Toluol versetzt (bezogen auf die eingesetzte Menge) , auf 110 0C aufgeheizt und unter langsamer Steigerung des Vakuums auf zuletzt < 15 mm und einem leichten Stickstoffström 1 Stunde lang bei maximalem Vakuum entwässert. Der Wassergehalt (nach Karl Fischer) soll < 0,03 % betragen. Bei höherem Wassergehalt wird die Zeit zur Entwässerung entsprechend verlängert. Nach erfolgter Trocknung lässt man den Ansatz auf 80 C abkühlen.For comparison, the polyurethane of Example BlA is mixed with the compound A2 only, so that the same composition is obtained gross as in Example BlB. Polyurethane B2A (Newtonian thickener) 1683 g of polyether PEG 6000 with the OHZ 20 mg KOH / g are introduced into the dry reactor under N 2 . The agitator of the reactor is equipped with a torque measurement. For dehydration of the polyether this is mixed in the reaction vessel with 10 wt .-% toluene (based on the amount used), heated to 110 0 C and with slow increase in the vacuum to last <15 mm and a slight Stickstoffström for 1 hour at maximum vacuum dewatered. The water content (according to Karl Fischer) should be <0.03%. At higher water content, the drainage time is extended accordingly. After drying, the batch is allowed to cool to 80 ° C.
Nun werden 93,2 g Vestanat® IPDI (Isophorondiisocyanat) mit einem NCO Index von 1,05 und 31,6 g n-Decanol zu der flüssigen Reaktionsmischung gegeben.Now, 93.2 g of Vestanat® IPDI (isophorone diisocyanate) having an NCO index of 1.05 and 31.6 g of n-decanol are added to the liquid reaction mixture.
Zunächst werden die Isocyanate mit der OH-funktionellen Komponente innig vermischt. Dann erfolgt die Zugabe von 1,8 g Dibutylzinndilaurat . Dabei ist eine leichte, exotherme Reaktion zu erkennen, der Temperaturanstieg beträgt ca. 200C. Die Viskosität der Reaktionsmischung nimmt nun kontinuierlich zu, was am Drehmoment deutlich zu erkennen ist.First, the isocyanates are intimately mixed with the OH-functional component. Then, the addition of 1.8 g of dibutyltin dilaurate. In this case, a slight, exothermic reaction can be seen, the temperature increase is about 20 0 C. The viscosity of the reaction mixture is now increasing continuously, which is clearly visible in the torque.
Nach 6 Stunden erfolgt eine Reaktionskontrolle über die Bestimmung des NCO-Gehaltes. Bei einem NCO-Wert von < 0,01 % ist die Reaktion weitestgehend abgeschlossen. Die Differenz des Drehmomentes zu Beginn und am Ende beträgt ca. 91 Ncm.Man erhält ein bei Raumtemperatur festes, leicht zerbrechliches Wachs. Im gemahlenen Zustand ist es ohne zusammenzusintern lagerfähig und von heller Farbe. Polyurethan B2BAfter 6 hours, a reaction is monitored by determining the NCO content. At an NCO value of <0.01%, the reaction is largely complete. The difference of the torque at the beginning and at the end is about 91 Ncm.Man receives a solid at room temperature, slightly fragile wax. In the ground state, it is storable without being sintered together and of light color. Polyurethane B2B
Das Beispiel B2A wird in der gleichen Apparatur wiederholt mit dem Unterschied, dass nach 1 Stunde und einer Differenz des Drehmomentes von 70 Ncm die Verbindung Al in einer Menge von 88 g zugegeben wird. Das Drehmoment steigt nun nur noch unwesentlich weiter an.Example B2A is repeated in the same apparatus with the difference that after 1 hour and a difference of the torque of 70 Ncm, the compound Al is added in an amount of 88 g. The torque increases only marginally.
Polyurethan B2CPolyurethane B2C
Zum Vergleich wird das Polyurethan aus Beispiel B2A mit der Verbindung Al nur gemischt, so dass brutto die gleiche Zusammensetzung erhalten wird wie in Beispiel B2B.For comparison, the polyurethane of Example B2A is mixed with the compound Al only, so that the same composition is obtained gross as in Example B2B.
Polyurethan B3APolyurethane B3A
Das Beispiel B3A wird in der gleichen Apparatur nach der im Beispiel B2A beschriebenen Methode mit den folgenden Rohstoffen wiederholt: 1683 g PEG 6000, 87,45 g Isophoron- diisocyanat und 23,7 g n-Decanol. Das Drehmoment nach 6 Stunden beträgt 97 Ncm.Example B3A is repeated in the same apparatus according to the method described in Example B2A with the following raw materials: 1683 g of PEG 6000, 87.45 g of isophorone diisocyanate and 23.7 g of n-decanol. The torque after 6 hours is 97 Ncm.
Polyurethan B3BPolyurethane B3B
Es wird das im Beispiel B3A beschriebene Polyurethan hergestellt mit dem Unterschied, dass bei einem Drehmoment von 70 Ncm 90 g der Verbindung A3 zugegeben werden. Das Drehmoment steigt nur noch unwesentlich weiter an.The polyurethane described in Example B3A is prepared with the difference that 90 g of compound A3 are added at a torque of 70 Ncm. The torque increases only insignificantly on.
Polyurethan B3CPolyurethane B3C
Zum Vergleich wird das Polyurethan aus Beispiel B3A mit der Verbindung A3 nur gemischt, so dass brutto die gleiche Zusammensetzung erhalten wird wie in Beispiel B3B.For comparison, the polyurethane of Example B3A is compounded with compound A3 only, so that the same composition is obtained grossly as in Example B3B.
Polyurethan B4APolyurethane B4A
Das Beispiel B4A wird in der gleichen Apparatur nach der im Beispiel BlA beschriebenen Methode mit den folgenden Rohstoffen wiederholt: 1683 g PEG 6000, 27,4 g Hexamethylen- diisocyanat und 45,7 g Stearylisocyanat . Das Drehmoment nach 6 Stunden beträgt 95 Ncm. Polyurethan B4BExample B4A is repeated in the same apparatus according to the method described in Example B1A with the following raw materials: 1683 g of PEG 6000, 27.4 g of hexamethylene diisocyanate and 45.7 g of stearyl isocyanate. The torque after 6 hours is 95 Ncm. Polyurethane B4B
Es wird das im Beispiel B4A beschriebene Polyurethan hergestellt mit dem Unterschied, dass bei einem Drehmoment von 70 Ncm 90 g der Verbindung A4 zugegeben werden. Das Drehmoment steigt nur noch unwesentlich weiter an.The polyurethane described in Example B4A is prepared with the difference that 90 g of compound A4 are added at a torque of 70 Ncm. The torque increases only insignificantly on.
Polyurethan B4CPolyurethane B4C
Zum Vergleich wird das Polyurethan aus Beispiel B4A mit der Verbindung A4 gemischt, so dass brutto die gleiche Zusammensetzung erhalten wird wie in Beispiel B4B.For comparison, the polyurethane of example B4A is mixed with compound A4 so that the same composition is obtained grossly as in example B4B.
Polyurethan B5APolyurethane B5A
Das Beispiel B5A wird in der gleichen Apparatur nach der im Beispiel B2A beschriebenen Methode mit den folgenden Rohstoffen wiederholt: 1683 g PEG 6000, 124 g Isophoron- diisocyanat und 33,0 g n-Dodecanol. Das Drehmoment nach 6 Stunden beträgt 97 cm.Example B5A is repeated in the same apparatus according to the method described in Example B2A with the following raw materials: 1683 g of PEG 6000, 124 g of isophorone diisocyanate and 33.0 g of n-dodecanol. The torque after 6 hours is 97 cm.
Polyurethan B5BPolyurethane B5B
Es wird das im Beispiel B5A beschriebene Polyurethan hergestellt mit dem Unterschied, dass bei einem Drehmoment von 70 Ncm 90 g der Verbindung A5 zugegeben werden. Das Drehmoment steigt nur noch unwesentlich weiter an.The polyurethane described in Example B5A is prepared with the difference that 90 g of compound A5 are added at a torque of 70 Ncm. The torque increases only insignificantly on.
Polyurethan B5CPolyurethane B5C
Zum Vergleich wird das Polyurethan aus Beispiel B5A mit der Verbindung A5 gemischt, so dass brutto die gleiche Zusammensetzung erhalten wird wie in Beispiel B5B.For comparison, the polyurethane of example B5A is mixed with the compound A5 so that the same composition is obtained grossly as in example B5B.
Polyurethan B6APolyurethane B6A
Das Beispiel B6A wird in der gleichen Apparatur nach der im Beispiel BlA beschriebenen Methode mit den folgenden Rohstoffen wiederholt: 1683 g PEG 6000, 36,5 g Toluylen- diisocyanat und 59,0 g Stearylisocyanat . Das Drehmoment nach 6 Stunden beträgt 88 Ncm. Polyurethan B6BExample B6A is repeated in the same apparatus according to the method described in example B1A with the following raw materials: 1683 g of PEG 6000, 36.5 g of tolylene diisocyanate and 59.0 g of stearyl isocyanate. The torque after 6 hours is 88 Ncm. Polyurethane B6B
Es wird das im Beispiel B6A beschriebene Polyurethan hergestellt mit dem Unterschied, dass bei einem Drehmoment von 70 Ncm 90 g der Verbindung A6 zugegeben werden. Das Drehmoment steigt nur noch unwesentlich weiter an.The polyurethane described in Example B6A is prepared with the difference that 90 g of the compound A6 are added at a torque of 70 Ncm. The torque increases only insignificantly on.
Polyurethan B6CPolyurethane B6C
Zum Vergleich wird das Polyurethan aus Beispiel B6A mit der Verbindung A6 gemischt, so dass brutto die gleiche Zusammensetzung erhalten wird wie in Beispiel B6B.For comparison, the polyurethane of example B6A is mixed with compound A6 so that the same composition is obtained grossly as in example B6B.
Polyurethan B7APolyurethane B7A
Das Beispiel B7A wird in der gleichen Apparatur nach der im Beispiel B2A beschriebenen Methode mit den folgenden Rohstoffen wiederholt: 1683 g PEG 6000, 82,6 g Isophoron- diisocyanat und 28,1 g n-Decanol. Das Drehmoment nach 6 Stunden beträgt 98 Ncm.Example B7A is repeated in the same apparatus according to the method described in Example B2A with the following raw materials: 1683 g of PEG 6000, 82.6 g of isophorone diisocyanate and 28.1 g of n-decanol. The torque after 6 hours is 98 Ncm.
Polyurethan B7BPolyurethane B7B
Es wird das im Beispiel B7A beschriebene Polyurethan hergestellt mit dem Unterschied, dass bei einem Drehmoment von 70 Ncm 90 g der Verbindung A7 zugegeben werden. Das Drehmoment steigt nur noch unwesentlich weiter an.The polyurethane described in Example B7A is prepared with the difference that 90 g of compound A7 are added at a torque of 70 Ncm. The torque increases only insignificantly on.
Polyurethan B7CPolyurethane B7C
Zum Vergleich wird das Polyurethan aus Beispiel B7A mit der Verbindung A7 gemischt, so dass brutto die gleiche Zusammensetzung erhalten wird wie in Beispiel B7B.For comparison, the polyurethane of example B7A is mixed with compound A7 so that the same composition is obtained grossly as in example B7B.
Polyurethan B8APolyurethane B8A
Das Beispiel B8A wird in der gleichen Apparatur nach der im Beispiel BlA beschriebenen Methode mit den folgenden Rohstoffen wiederholt: 1450 g PEG 6000, 295 g PEG 3000, 51,5 g Tetramethylxylylendiisocyanat und 59,0 g Stearylisocyanat . Das Drehmoment nach 6 Stunden beträgt 89 Ncm. Polyurethan B8BExample B8A is repeated in the same apparatus according to the method described in example B1A with the following raw materials: 1450 g PEG 6000, 295 g PEG 3000, 51.5 g tetramethylxylylene diisocyanate and 59.0 g stearyl isocyanate. The torque after 6 hours is 89 Ncm. Polyurethane B8B
Es wird das im Beispiel B8A beschriebene Polyurethan hergestellt mit dem Unterschied, dass bei einem Drehmoment von 70 Ncm 90 g der Verbindung A8 zugegeben werden. Das Drehmoment steigt nur noch unwesentlich weiter an.The polyurethane described in Example B8A is prepared with the difference that 90 g of compound A8 are added at a torque of 70 Ncm. The torque increases only insignificantly on.
Polyurethan B8CPolyurethane B8C
Zum Vergleich wird das Polyurethan aus Beispiel B8A mit der Verbindung A8 gemischt, so dass brutto die gleiche Zusammensetzung erhalten wird wie in Beispiel B8B.For comparison, the polyurethane of example B8A is mixed with compound A8 so that the same composition is obtained grossly as in example B8B.
Polyurethan B9APolyurethane B9A
Das Beispiel B9A wird in der gleichen Apparatur nach der im Beispiel B2A beschriebenen Methode mit den folgenden Rohstoffen wiederholt: 1683 g PEG 6000, 93,2 g Isophoron- diisocyanat und 31,6 g n-Decanol. Das Drehmoment nach 6 Stunden beträgt 92 Ncm.Example B9A is repeated in the same apparatus according to the method described in Example B2A with the following raw materials: 1683 g of PEG 6000, 93.2 g of isophorone diisocyanate and 31.6 g of n-decanol. The torque after 6 hours is 92 Ncm.
Polyurethan B9BPolyurethane B9B
Es wird das im Beispiel B9A beschriebene Polyurethan hergestellt mit dem Unterschied, dass bei einem Drehmoment von 70 Ncm 90 g der Verbindung A9 zugegeben werden. Das Drehmoment steigt nur noch unwesentlich weiter an.The polyurethane described in Example B9A is produced with the difference that 90 g of compound A9 are added at a torque of 70 Ncm. The torque increases only insignificantly on.
Polyurethan B9CPolyurethane B9C
Zum Vergleich wird das Polyurethan aus Beispiel B9A mit der Verbindung A9 gemischt, so dass brutto die gleiche Zusammensetzung erhalten wird wie in Beispiel B9B.For comparison, the polyurethane of example B9A is mixed with compound A9 so that the same composition is obtained grossly as in example B9B.
Polyurethan BlOAPolyurethane BlOA
Das Beispiel BlOA wird in der gleichen Apparatur nach der im Beispiel B2A beschriebenen Methode mit den folgenden Rohstoffen wiederholt: 1683 g PEG 6000, 93,2 g Isophoron- diisocyanat und 31,6 g n-Decanol. Das Drehmoment nach 6 Stunden beträgt 90 Ncm. Polyurethan BlOBThe example BlOA is repeated in the same apparatus according to the method described in Example B2A with the following raw materials: 1683 g of PEG 6000, 93.2 g of isophorone diisocyanate and 31.6 g of n-decanol. The torque after 6 hours is 90 Ncm. Polyurethane blOB
Es wird das im Beispiel BlOA beschriebene Polyurethan hergestellt mit dem Unterschied, dass bei einem Drehmoment von 65 Ncm 90 g der Verbindung AlO zugegeben werden. Das Drehmoment steigt noch um 5 Einheiten auf 70 Ncm weiter an.The polyurethane described in the example BlOA is produced with the difference that 90 g of the compound AlO are added at a torque of 65 Ncm. The torque continues to increase by 5 units to 70 Ncm.
Polyurethan BlOCPolyurethane BlOC
Zum Vergleich wird das Polyurethan aus Beispiel BlOA mit der Verbindung AlO gemischt, so dass brutto die gleiche Zusammensetzung erhalten wird wie in Beispiel BlOB.For comparison, the polyurethane of example BlOA is mixed with the compound AlO, so that the same composition is obtained grossly as in example BlOB.
Formulierung der PolyurethaneFormulation of polyurethanes
Beispiele FlA-FlOCExamples FlA-FlOC
Zu dem 800C warmen Polyurethan werden unter gutem Vermischen die jeweils erforderliche Menge Wasser und gegebenenfalls der Emulgator mit der Struktur Trimethylhexa- nol- (SO) i- (EO) I0-OH zugegeben und so lange gerührt, bis eine homogene Lösung resultiert. Die Viskositäten der so erhaltenen Lösungen werden nach 24 Stunden Standzeit gemessen. Die Messung erfolgt mit dem Rheometer RSl der Fa. Thermo Electron mit dem Kegel/Platte Messsystem HC35 gemäß DIN 5318 bei 23°C und einer Scherrate von 10,3 sec"1. Die Messwerte sind in der folgenden Tabelle aufgeführt. With good mixing, the respectively required amount of water and optionally the emulsifier having the structure trimethylhexanol (SO) i- (EO) 10 -OH are added to the 80 ° C. polyurethane and stirring is continued until a homogeneous solution results. The viscosities of the solutions thus obtained are measured after 24 hours of service life. The measurement is carried out with the rheometer RS1 from Thermo Electron with the cone / plate measuring system HC35 according to DIN 5318 at 23 ° C. and a shear rate of 10.3 sec -1 . The measured values are listed in the following table.
Tabelle 2: Formulierungen der PolyurethanverdickungsmittelTable 2: Formulations of polyurethane thickeners
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Ohne den Zusatz einer Verbindung der allgemeinen Formel (I) haben die Lösungen eine deutlich höhere Viskosität als bei Zusatz einer solchen Verbindung. Insbesondere bei partieller, chemischer Incorporation einer Verbindung der all- gemeinen Formel (I) wird die Viskosität auf ungefähr die Hälfte abgesenkt.
Figure imgf000022_0001
Without the addition of a compound of the general formula (I), the solutions have a significantly higher viscosity than when adding such a compound. In particular, in the case of partial, chemical incorporation of a compound of the general formula (I), the viscosity is lowered to about half.
Anwendungstechnische BeispieleApplication examples
Die nachfolgenden Beispiele mit den Dispersionen Acronal 290 D (Hersteller BASF) sowie mit Mowilit LDM 7416 (Hersteller Celanese) zeigen, dass der Zusatz der viskositäts- erniedrigenden Komponente während der Reaktion die verdickende Wirkung der Polyurethankomponente in der Anwendung letztendlich nicht beeinträchtigt.The following examples with the dispersions Acronal 290 D (manufacturer BASF) and Mowilit LDM 7416 (manufacturer Celanese) show that the addition of the viscosity-lowering component during the reaction does not affect the thickening effect of the polyurethane component in the application ultimately.
Zu 100 g der ca. 22°C warmen Dispersion werden 2,5 g der aufgeführten Verdickerformulierungen des strukturviskosen Verdickungsmittels (Tabelle Nr. 3) bzw. 0,9 g der auf- geführten Verdickerformulierungen des newtonschen Verdickungsmittels (Tabelle Nr. 4 ) unter gutem Vermischen bei 1000 Upm mit dem Dispermaten VMA der Fa. Getzmann homogenisiert. Die Viskositäten der so erhaltenen Lösungen werden nach einer Standzeit von 24 Stunden ermittelt. Die Messung erfolgt mit dem Rheometer RSl der Fa. Thermo Electron mit dem Kegel/Platte Messsystem HC35 gemäß DIN 5318 bei 23 0C und einer Scherrate von 10,3 sec"1. Die Messwerte sind in den folgenden Tabellen aufgeführt. 2.5 g of the listed thickener formulations of the pseudoplastic thickener (Table No. 3) or 0.9 g of the listed thickener formulations of the Newtonian thickener (Table No. 4) are admixed with 100 g of the approximately 22 ° C. dispersion Mixing homogenized at 1000 rpm with the Dispermate VMA Fa. Getzmann. The viscosities of the solutions thus obtained are determined after a service life of 24 hours. The measurement is made with the rheometer RSl Fa. Thermo Electron with the cone / plate measuring system HC35 according to DIN 5318 at 23 0 C and a shear rate of 10.3 sec '1. The measured values are listed in the following tables.
Tabelle Nr. 3: Anwendung eines strukturviskosen Verdickungsmittels
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Table No. 3: Application of a Pseudoplastic Thickener
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Tabelle Nr. 4: Anwendung eines newtonschen Verdickungs- mittelsTable 4: Application of a Newtonian thickener
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Durch die aufgeführten Bespiele in den Tabellen 3 und 4 kann gezeigt werden, dass durch partiellen Einbau einer Verbindung der allgemeinen Formel (I) in das Verdickermolekül mit newtonschen als auch mit strukturviskosen Eigenschaften die Viskosität der Verdicker-Zubereitungen stark gesenkt werden können, ohne dass die verdickenden Eigenschaften dadurch negativ beeinflusst werden. By the examples listed in Tables 3 and 4 it can be shown that by partial incorporation of a compound of general formula (I) in the thickener molecule with Newtonian as well as pseudoplastic properties, the viscosity of the thickener preparations can be greatly reduced without the Thickening properties are thereby adversely affected.

Claims

Patentansprüche : Claims:
1. Polyurethan-Verdickungsmittel, erhalten durch ein Ver¬ fahren enthaltend die Umsetzung von1. polyurethane thickener, obtained by a Ver ¬ drive containing the implementation of
A) mindestens einer Alkoholkomponente mitA) at least one alcohol component with
B) mindestens einer Isocyanatkomponente,B) at least one isocyanate component,
welches dadurch gekennzeichnet ist, dass vor der voll- ständigen Umsetzung der Isocyanatkomponente B) eine Verbindung C) der allgemeinen Formel (I)which is characterized in that, prior to the complete reaction of the isocyanate component B), a compound C) of the general formula (I)
PJ-O- (SO) a- (EO) b- (PO) c- (BO) d- (DTO) e (TTO) f-R2 PJ-O- (SO) a - (EO) b - (PO) c- (BO) d - (DTO) e (TTO) f -R 2
(D worin die Substituenten und Indices bedeuten:(D wherein the substituents and indices mean:
R1, R2 = unabhängig voneinander ein Wasserstoff-Rest, ein gegebenenfalls substituierter und/oder Mehrfachbindungen und/oder Heteroatome ent- haltender aliphatischer, cycloaliphatischerR 1 , R 2 = independently of one another a hydrogen radical, an optionally substituted and / or multiple bonds and / or hetero atoms containing aliphatic, cycloaliphatic
C6- bis C22"Kohlenwasserstoffrest, ein gegebenenfalls substituierter und/oder Heteroatome enthaltender aromatischer Rest mit 6 bis 20 C-Atomen, mit der Maßgabe, dass mindestens einer der Reste ein gegenüberC 6 - to C 2 2 "hydrocarbon radical, an optionally substituted and / or heteroatoms containing aromatic radical having 6 to 20 carbon atoms, with the proviso that at least one of the radicals is a opposite
Isocyantgruppen reaktives Wasserstoffatom ist oder enthält,Isocyanate groups is or contains reactive hydrogen atom
SO = Styroloxidrest,SO = styrene oxide residue,
EO = Ethylenoxidrest, PO = Propylenoxidrest,EO = ethylene oxide radical, PO = propylene oxide radical,
BO = Butylenoxidrest,BO = butylene oxide radical,
DTO = Dodecenoxid,DTO = dodecene oxide,
TTO = Tetradecenoxid, a = 0 bis 3, b = 3 bis 30, c = 0 bis 5, d = 0 bis 5, e = 0 bis 5, f = 0 bis 5,TTO = tetradecenoxide, a = 0 to 3, b = 3 to 30, c = 0 to 5, d = 0 to 5, e = 0 to 5, f = 0 to 5,
mit der Maßgabe, dass (a + c + d + e + f) £ b ist, zugegeben und die Reaktion weitergeführt wird, bis im Wesentlichen keine NCO-Gruppen mehr vorhanden sind.with the proviso that (a + c + d + e + f) is £ b, and the reaction is continued until substantially no more NCO groups are present.
2. Polyurethan-Verdickungsmittel gemäß Anspruch 1, da- durch gekennzeichnet, dass bei der Herstellung eine2. polyurethane thickener according to claim 1, character- ized in that in the preparation of a
Verbindung C) der allgemeinen Formel (I) mitverwendet wird, in derCompound C) of the general formula (I) is used, in the
R1 = ein gegebenenfalls substituierter und/oder Mehrfachbindungen und/oder Heteroatome enthaltender aliphatischer, cycloaliphatischer Kohlenwasserstoffrest mit 8 bis 18 C-Atomen, undR 1 = an optionally substituted and / or multiple bonds and / or hetero atoms containing aliphatic, cycloaliphatic hydrocarbon radical having 8 to 18 carbon atoms, and
R2 = Wasserstoff, a = 0 bis 1, b = 5 bis 15, c = 0 bis 2, d = 0 bis 2, e = 0 bis 2 und f = 0 ist .R 2 = hydrogen, a = 0 to 1, b = 5 to 15, c = 0 to 2, d = 0 to 2, e = 0 to 2 and f = 0.
3. Polyurethan-Verdickungsmittel gemäß Anspruch 1, da- durch gekennzeichnet, dass bei der Herstellung eine3. polyurethane thickener according to claim 1, character- ized in that in the manufacture of a
Verbindung C) der allgemeinen Formel (I) mitverwendet wird, in derCompound C) of the general formula (I) is used, in the
R1 = ein gegebenenfalls substituierter und/oder Mehrfachbindungen und/oder Heteroatome ent- haltender aliphatischer, cycloaliphatischerR 1 = an optionally substituted and / or multiple bonds and / or heteroatoms retaining aliphatic, cycloaliphatic
Kohlenwasserstoffrest mit 8 bis 18 C-AtomenHydrocarbon radical with 8 to 18 C atoms
ist.is.
4. Polyurethan-Verdickungsmittel gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Herstellung eine Verbindung C) der allgemeinen Formel (I) mitverwendet wird, in der4. polyurethane thickener according to claim 1, characterized in that in the preparation of a compound C) of the general formula (I) is used, in the
R1 = ein gegebenenfalls substituierter und/oder Heteroatome enthaltender aromatischer Rest mit 10 bis 16 C-AtomenR 1 = an optionally substituted and / or heteroatoms containing aromatic radical having 10 to 16 carbon atoms
ist.is.
5. Polyurethan-Verdickungsmittel gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Herstellung eine Verbindung C) der allgemeinen Formel (I) mitverwendet wird, in der5. polyurethane thickener according to claim 1, characterized in that in the preparation of a compound C) of the general formula (I) is used, in the
R2 = ein Wasserstoffrest, ein gegebenenfalls substituierter und/oder Mehrfachbindungen und/oder Heteroatome enthaltender aliphati- scher, cycloaliphatischer Kohlenwasserstoffrest mit 8 bis 18 C-AtomenR 2 = a hydrogen radical, an optionally substituted and / or multiple bonds and / or heteroatoms containing aliphatic shear, cycloaliphatic hydrocarbon radical having 8 to 18 carbon atoms
ist.is.
6. Polyurethan-Verdickungsmittel gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Herstellung eine Verbindung C) der allgemeinen Formel (I) mitverwendet wird, in der R2 = ein gegebenenfalls substituierter und/oder Heteroatome enthaltender aromatischer Rest mit 10 bis 16 C-Atomen6. polyurethane thickener according to claim 1, characterized in that in the preparation of a compound C) of the general formula (I) is used, in the R 2 = an optionally substituted and / or heteroatoms containing aromatic radical having 10 to 16 carbon atoms
ist.is.
7. Polyurethan-Verdickungsmittel gemäß Anspruch 1, da¬ durch gekennzeichnet, dass bei der Herstellung eine Verbindung C) der allgemeinen Formel (I) mitverwendet wird, in der7. polyurethane thickener according to claim 1, since ¬ characterized in that in the preparation of a compound C) of the general formula (I) is used, in the
R1 = ein Wasserstoffrest, ein gegebenenfalls sub¬ stituierter und/oder Mehrfachbindungen und/oder Heteroatome enthaltender alipha- tischer, cycloaliphatischer Kohlenwasserstoffrest mit 8 bis 18 C-Atomen, ein ge¬ gebenenfalls substituierter und/oder Heteroatome enthaltender aromatischer Rest mit 10 bis 16 C-Atomen, und R2 = WasserstoffR 1 = a hydrogen radical, an optionally sub ¬ stituted and / or multiple bonds, and / or heteroatom-containing of aliphatic, cycloaliphatic hydrocarbon radical having 8 to 18 carbon atoms, a ge ¬ optionally substituted and / or heteroatom-containing aromatic radical having from 10 to 16 C atoms, and R 2 = hydrogen
ist.is.
8. Zubereitungen, enthaltend a) 10 bis 50 Gew.-% eines Polyurethan-Verdickungs- mittels gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, b) 0 bis 50 Gew.-% eines organischen Lösungsmittels, c) 0 bis 50 Gew.-% eines organischen Hilfstensids, d) ad 100 Gew.-% Wasser.8. Preparations containing a) from 10 to 50% by weight of a polyurethane thickener according to one of claims 1 to 5, b) from 0 to 50% by weight of an organic solvent, c) from 0 to 50% by weight an organic auxiliary surfactant; d) ad 100% by weight of water.
9. Verwendung von Polyurethan-Verdickungsmitteln nach einem der Ansprüche 1 bis 7 zur Einstellung von a) newtonschen, b) strukturviskosen und c) „high shear" Eigenschaften in wässrigen Systemen. 9. Use of polyurethane thickeners according to one of claims 1 to 7 for the adjustment of a) Newtonian, b) pseudoplastic and c) high-shear properties in aqueous systems.
10. Verwendung von Polyurethan-Verdickungsmitteln nach einem der Ansprüche 1 bis 7 zum Andicken von Entschäumeremulsionen . 10. Use of polyurethane thickeners according to any one of claims 1 to 7 for thickening defoamer emulsions.
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