BRPI0711003A2 - dispersão de poliuretano aquoso, uso de uma dispersão de poliuretano aquosa e polìmero de poliuretano - Google Patents

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Abstract

DISPERSAO DE POLIURETANO AQUOSA, USO DE UMA DISPERSAO DE POLIURETANO AQUOSA E POLìMERO DE POLIURETANO. São divulgadas dispersões de poliuretano aquosas onde as dispersões contêm de 5 a 70 por cento em peso de sólidos de poliuretano onde os sólidos são obtidos a partir de pelo menos um prepolímero terminado por isocianato preparado reagindo (a) um poliol ou mistura de polióis tendo um peso equivalente médio aritmético de 200 a 2.000; e (b) pelo menos um poliisocianato onde o prepolímero é disperso em água; opcionalmente na presença de (c) um ou mais estabilizantes; ou (d) um ou mais extensores de cadeia de amina ou ambos; sendo que os prepolímeros têm um teor de isocianato (NCO) com 2 a 40 por cento em peso dos prepolímeros e o poliol ou mistura de polióis (a) contém pelo menos 15 por cento em peso de um poliéster baseado em um componente ácido policarboxílico ou lactona e um componente glicol, sendo que o componente glicol contém isómeros de 1,3- e 1,4- ciclohexanodimetanol (1,3-/l,4-CHDM) sendo que a razão de isómeros 1,3-/1,4- é de 35:65 a 65:35.

Description

"DISPERSÃO DE POLIURETANO AQUOSA, USO DE UMA DISPERSÃO DEPOLIURETANO AQUOSA E POLÍMERO DE POLIURETANO" .Esta invenção refere-se a dispersões de poliuretano(PUDs) e a polímeros produzidos destes, onde os polímerosapresentam resistências hidrolítica e de cauterizaçãoácida aumentadas.
Dispersões de poliuretano (PUDs) são usadas em umavariedade de aplicações abrangendo de instrumentosmédicos, construções, adesivos, revestimentos de diversossubstratos, tais como têxteis metais, madeiras, vidros,plásticos, etc. Considerações com relação a emissões decompostos orgânicos voláteis (VOCs) juntamente com umalegislação mais rigorosa referente a VOCs conduziram a umfoco aumentado com relação ao uso de sistemas base aquosapara numerosas aplicações. A produção de dispersões depoliuretano-uréia é conhecida, conforme exemplificadapelas patentes U.S. nos 4.237.264, 4.408.008, 5.569.706;publicações de patente U.S. nos 2004204559, 2005004367;publicação de patente GB 2386898 e publicação WO2005023947.
Para aplicações em revestimentos, resinas de poliéstersão amplamente usadas para formular revestimentos combaixo VOC. Tais poliésteres são tipicamente dióis que sãoum produto de reação de condensação de ácido isoftálicoe/ou ácido adípico com um diol. Dióis usados napreparação de poliésteres, tais como etileno glicol, 2,2-dimetil-1,3-propano diol (neopentil glicol), 1,4-ciclohexanodimetanol, 1,4-butano diol, etc. Revestimentospreparados com 1,4-ciclohexanodimetanol (1,4-CHDM)apresentam maiores resistências à aspersão salina, àumidade e a detergentes comparativamente com polióisbaseados em outros dióis. Uma desvantagem das resinas depoliéster preparadas a partir de 1,4-CHDM é sua altaviscosidade, baixa solubilidade em solventes e umatendência a cristalizar.É um objeto da presente invenção prover PUDs contendo umpoliéster que dê polímeros com relevantes resistênciahidrolítica e resistência a cauterização ácidacomparativamente com polímeros semelhantes derivados depoliéster polióis típicos.
A presente invenção é uma dispersão de poliuretano aquosacontendo 5 a 70 por cento em peso de sólidos depoliuretano onde os sólidos são obtidos a partir de pelomenos um prepolímero terminado por isocianato preparadoreagindo:
(a) um poliol ou mistura de polióis tendo um pesoequivalente médio aritmético de 200 a 2.000; e
(b) pelo menos um poliisocianatoonde o prepolímero é disperso em água; opcionalmente napresença de
(c) um ou mais estabilizantes; ou
(d) um ou mais extensores de cadeia de amina ou ambos;
sendo que os prepolímeros têm um teor de isocianato (NCO)com 2 a 40 por cento em peso dos prepolímeros e o poliolou mistura de polióis (a) contém pelo menos 15 por centoem peso de um poliéster baseado em um componente ácidopolicarboxílico ou lactona e um componente glicol, sendoque o componente glicol contém isômeros de 1,3- e 1,4-ciclohexanodimetanol (1,3-/1,4-CHDM) sendo que a razão deisômeros 1,3-/1,4- é de 35:65 a 65:35.
Em uma outra concretização, a invenção refere-se apolímeros de poliuretano obtidos a partir de taisdispersões.
Em uma outra concretização, a invenção refere-se arevestimentos, elastômeros e adesivos preparados a partirde tal dispersão.
A seguir, a invenção será descrita com relação ao desenhoem anexo, cuja figura 1 mostra as resistênciashidrolítica e à cauterização ácida de revestimentos dePUD sobre painéis metálicos.
Descobriu-se que dispersões contendo poliéster polióisderivados de uma mistura de 1,3-/1,4-ciclohexanodimetanol(1, 3-/1,4-CHDM) produzem um polímero de poliuretano tendouma boa resistência hidrolítica e a ácidos. Exemplos detais polímeros têm utilidade em revestimentoselastoméricos e duros, adesivos e selantes. Conquantodispersões contendo poliésteres baseados em 1,3-/1,4-CHDMsejam particularmente adequados para as aplicações acimacitadas, as dispersões também têm aplicabilidade para usona produção de poliuretanos termoplásticos (TPUs),especialmente quando for desejado ter sistemas baseadosem poliésteres apresentando resistências à hidrólise eácida aumentadas.
Os prepolímeros de poliuretano para fazer as PUDs incluemum componente poliisocianato e um composto reativo comisocianato também conhecido como um material contendohidrogênio ativo ou poliol. O termo poliuretano incluipolímeros contendo ligações inclui polímeros contendoligações conhecidas daqueles entendidos no assuntoassociados com a formação de um poliuretano, tais comouréia ou poliuréias, alofanato, biureto, etc.Essas vantagens são observadas onde poliésteres baseadosem 1,3-/1,4-CHDM compreendam pelo menos 30,preferivelmente pelo menos 45 e mais preferivelmente 50por cento em peso do componente poliol. Os poliésteresbaseados em 1,3-/1,4-CHDM poderão compreender até 80, até85, até 90 ou até mesmo 95 por cento em peso docomponente poliol. Em uma concretização, os poliésteresbaseados em 1,3-/1,4-CHDM correspondem a 100 por cento empeso do componente poliol.
Os poliésteres são produzidos pela reação de um ou maisácidos policarboxílicos ou lactonas com um componenteglicol, por exemplo, 1,3-/1,4-CHDM ou com 1,3-/1,4-CHDM epolihidróxi composto(s) adicional(is) . Os poliésterespoderão ser uma mistura de poliésteres baseados em ácidopolicarboxílico e lactona. A razão do isômero 1,3- para oisômero 1,4- para uso na presente invenção é geralmentede 35:65 a 65:35. Preferivelmente, a razão do isômero1,3- para o isômero 1,4- é de 40:60 a 60:40. Maispref erivelmente, a razão do isômero 1,3- para o isômero1,4- é de 45:55 a 55:45. Geralmente, os estereoisômerosestarão na faixa de 13-15 por cento de cis-1,4-; 29-32por cento de trans 1,4-; 26-29 por cento de eis 1,3-; e25-31 por cento de trans 1,3-, com base no peso total dosisômeros 1,3- e 1,4-.
Ácidos carboxílicos adequados poderão ter dois ou maisgrupos ácido carboxílico ou um número equivalente degrupos anidrido na base de que um grupo anidrido eqüivalea dois grupos ácido. Tais ácidos policarboxílicos são bemconhecidos na técnica. Preferivelmente, o ácidopolicarboxíIico contém dois grupos ácido carboxílico.
Exemplos de ácidos carboxílicos adequados incluem ácidosdicarboxílicos alifáticos tendo 2 a 12, preferivelmente 2a 8 átomos de carbono na cadeia de alquileno. Essesácidos incluem, por exemplo, ácidos dicarboxílicosalifáticos, tais como ácido adípico, ácido glutárico,ácido pimélico, ácido subérico, ácido azelaico, ácidosebácico, ácido undecanõico, ácido dodecanóico, ácidosuccínico ou ácido hexanodióico; ácidos cicloalifáticos,tais como ácido hexahidrof tálico e ácido 1,3- e 1,4- ciclohexano dicarboxílico; ácidos alcano dióicos 1,3- e1,4-insaturados, tais como os ácidos maleico ou fumárico;ácidos diméricos; e ácidos aromáticos, tais como o ácidoftálico tais como ácido ftálico e tereftálico. Osanidridos dos ácidos polibásicos mencionados acima, tais como o anidrido maleico ou o anidrido itálico tambémpoderão ser usados. Uma combinação de dois ou mais dosácidos polibásicos também poderá ser usada. Em umaconcretização, é preferido usar ácido succínico, ácidoadípico ou uma combinação destes.
Exemplos ilustrativos de uma lactona que poderá serreagida com o componente glicol incluem δ-valerolactona,ε-caprolactona, ε-metil-ε-caprolactona, e ξ-enantolac-tona. Uma lactona preferida é a caprolactona.Polihidroxi compostos adicionais que poderão estar presentes adicionalmente ao 1,3-/1,4-CHDM incluem álcooisdihídricos a octohídricos. Exemplos de álcoois di- emulti-funcionais são etileno glicol, dietileno glicol,propileno glicol, dipropileno glicol, 1,3-propanodiol,1, 10-decanodiol, glicerina, trimetilolpropano, 1-4-butanodiol, e 1,6-hexanodiol. Caso álcoois trifuncionaisou superiores sejam usados, sua quantidade é geralmenteselecionada de maneira tal que a funcionalidade damistura seja de no máximo 3,5, pref erivelmente de 2 a3,0. Em uma concretização, etileno glicol, dietilenoglicol, butanodiol, ou uma combinação destes é usada comoum componente glicol adicional.Processos para a produção dos isômeros 1,3- e 1,4-ciclohexanodimetanol e conversão a poliésteres sãoconhecidos na técnica. Em uma concretização, os isômerosestruturais e de configuração do ciclohexanodimetanol sãoproduzidos pelo processo divulgado na patente U.S. n°6.2 52.121, a divulgação da qual ê aqui incorporada porreferência. Em geral, o ciclohexanodicarboxaldeído éhidrogenado na presença de um catalisador complexo comligante de metal-organofósforo para produzir ocorrespondente álcool cíclico. 0 álcool é então reagidocom um ácido polibásico para formar um poliéster.
Processos para a produção de poliéster polióis são bemconhecidos na técnica. Para preparar os poliésterpolióis, os ácidos policarboxílicos orgânicos ou lactonasão policondensados com o(s) álcool(is) polihídrico(s) .Para remover sub-produtos voláteis, os poliéster polióispoderão ser submetidos a destilação sob pressão reduzida,extraindo com um gás inerte, vácuo, etc.
O componente poliol para produzir um prepolímero,adicionalmente a conter poliéster baseado em 1,3-/1,4-CHDM, poderá conter um ou mais polióis adicionais taiscomo poliéter polióis, poliéster polióis, resinas deacetal terminadas por polihidróxi, aminas e poliaminasterminadas por hidroxila. Exemplos destes e de outrosmateriais reativos com isocianato adequados são descritosmais plenamente na patente U.S. n° 4.394.491. Polióisalternativos que também poderão ser usados incluempolióis baseados em carbonatos de polialquileno e polióisbaseados em fosfatos.
Poliéter polióis adequados incluem aqueles tendo umafuncionalidade nominal de 2 a 8, preferivelmente de 2 a6. Tais polióis poderão ser obtidos tipicamente porreação de um iniciador contendo hidrogênio ativo com umaquantidade de um ou mais óxidos de alquileno para dar umproduto de desejados peso equivalente e natureza dehidroxila. Geralmente, tais óxidos são óxidos dealquileno C2 a C4 e incluem óxidos de butileno, óxido deetileno e óxido de propileno e misturas destes.Iniciadores exemplificativos para poliéter polióisincluem, por exemplo, etanodiol, 1,2- e 1,3-propanodiol,propileno glicol, dipropileno glicol, tripropilenoglicol, polietilenoglicol, polipropileno glicol, 1,4-butanodiol, 1,6-hexanodiol, 2,5-hexanodiol, glicerol,pentaeritritol, sorbitol, sacarose, neopentilglicol, 1,2-propileno glicol, trimetilolpropano glicerol, 1,4-ciclohexanodiol, etileno glicol, dietileno glicol,trietileno glicol, 9(1)-hidroximetiloctadecanol, 1,4-bishidroximetilciclohexano, 8,8-bis(hidroximetil)triciclo[5, 2, 1, O2'6] deceno, Dimerol álcool (diol de 36 carbonoscomercialmente disponível da Henkel Corporation) ,bisfenol hidrogenado,9,9(10,10)-bishidroximetiloctadecanol,1,2,6-hexanotriol, ecombinações destes. A catálise para a produção depoliéter polióis poderá ser aniônica ou catiônica, comcatalisadores tais como KOH, CsOH, trifluoreto de boro,um catalisador complexo de cianeto metálico duplo (DMC)tal como hexacianocobaltato de zinco ou um composto defosfazênio quaternário.
Outros iniciadores para poliéter polióis incluemcompostos contendo amina lineares e cíclicos. Iniciadoresde poliamina exemplificativos incluem etileno diamina,neopentildiamina,1,6-diaminohexano,bisaminometiltriciclodecano, bisaminociclohexano, dietileno triamina,bis-3-aminopropil metilamina, trietileno tetramina,diversos isômeros de tolueno diamina, difenilmetanodiamina, N-metil-1,2-etanodiamina, N-metil-1,3-propanodiamina, Ν,N-dimetil-1,3-diaminopropano, N,N-dimetiletanolamina, 3,3'-diamino-N-metildipropilamina,N, N-dimetildipropilenotriamina, aminopropil-imidazol.
Polipolióis de lactona também poderão ser usados e sãogeralmente di- ou tri- ou tetra-hidroxilados pornatureza. Tais polióis são preparados pela reação de ummonômero de lactona, ilustrativo do qual é δ-valerolactona, ε-caprolactona, ε-metil-ε-caprolactona, eξ-enantolactona, e semelhantes; com um iniciador quetenha grupos contendo hidrogênio ativo; ilustrativos dosquais são dietileno glicol, propanodióis, 1,4-butanodiol,1,6-hexanodiol, e semelhantes. A produção de tais polióisé conhecida da técnica, vide, por exemplo, as patentesU.S. nos 3.169.945, 3.248.417, 3.021.309 a 3.021.317. Ospolióis de lactona preferidos são polióis de ε-caprolactona di-tri- e tetra-funcionalidade de hidroxilaconhecidos como policaprolactona polióis.
Poliéster polióis adequados são aqueles descritos acima.O poliéster poliol baseado em 1,3-/1,4-CHDM, ou outropoliol usado para fazer o prepolimero geralmente possuium peso equivalente de hidroxila de 200 a 2000,preferivelmente de 300 a 1500, mais preferivelmente de400 a 1300 e ainda mais pref erivelmente de 400 a 1000.Para as presentes dispersões, é preferido ter pelo menos50 por cento em peso de poliéster poliol no componentepoliol.
O componente poliisocianato das formulações deprepolimero da presente invenção poderá vantajosamenteser selecionado dentre poliisocianatos orgânicos,poliisocianatos modificados, e misturas destes, e incluiisocianatos alifáticos, aromáticos e cicloalifáticos.Poliisocianatos aromáticos incluem, por exemplo,diisocianato de 2,4- e 2,6-tolueno (TDI) e ascorrespondentes misturas isoméricas, diisocianato de4,4'-, 2,2'- e 2,4'-difenil-metano (MDI) e ascorrespondentes misturas isoméricas, poliisocianatos depolifenil polimetileno (PMDI); e misturas dos acima.Exemplos de compostos de isocianato alifáticos ecicloalifáticos incluem diisocianato de 1,6-hexametileno(HDI) ; diisocianato de isoforona (IPDI), diisocianato de1,4-tetrametileno, diisocianato de 2,4- e 2,6-hexahidrotolueno, as misturas isoméricas destes,diisocianato de 4,4'-, 2,2'- e 2,4'-diciclohexilmetano(H12MDI), as misturas isoméricas destes, diisocianato de1,3-tetrametileno xileno, diisocianato de norbano, e 1,3-e 1,4-bis(isocianatometil)ciclohexano também poderão serusados na presente invenção. Misturas de isocianatosaromáticos, alifáticos e cicloalifáticos também poderãoser usadas.
O componente poliisocianato das formulações da presenteinvenção também poderá incluir assim chamados isocianatosmultifuncionais modificados, isto é, produtos que sãoobtidos através de reações químicas dos diisocianatose/ou poliisocianatos acima. Exemplificativos sãopoliisocianatos contendo ésteres, uréias, biuretos,alofanatos, carbodiimidas e/ou uretoniminas,diisocianatos ou poliisocianatos contendo grupoisocianurato e/ou uretano.
Os prepolímeros da presente invenção poderão serpreparados de qualquer maneira conhecida daquelesmedianamente entendidos na técnica de prepararprepolímeros de poliuretano.
Preferivelmente, o poliisocianato e o componente poliolsão postos em contato e aquecidos sob condições de reaçãosuficientes para preparar um prepolímero de poliuretano.
A estequiometria das formulações de prepolímero dapresente invenção é tal que o poliisocianato estejapresente em excesso.
Um monol poderá ser incluído na formulação doprepolímero, o monol sendo preferivelmente um poliéterhidrofílico mono-funcional. Os monóis poderão serincorporados no prepolímero como um meio para modificaras propriedades do látex e melhorar a facilidade deformação da emulsão. Quando presente, o monol estarápresente em uma quantidade de 0,1 a 15 por cento em pesoda formulação de prepolímero, preferivelmente de 2 a 5por cento em peso da formulação de prepolímero.
O prepolímero poderá ser feito na presença de um solventee o solvente poderá ser removido antes ou após a produçãoda dispersão para dar uma dispersão aquosa que estejaessencialmente isenta de solvente livre. Isto é, adispersão conterá menos que 5 por cento, preferivelmentemenos que 2,5 por cento e mais pref erivelmente menos que1 por cento em peso de solvente. Quando um solvente forusado, exemplos de solventes que não são reativos comisocianato incluem cetonas, tais como acetona e butanona;éteres, tais como tetrahidrofurano, dioxano edimetoxietano, éter ésteres, tais como acetato demetoxipropila, aminas (cíclicas) e uréias, tais comodimetilformamida, dimetilacetamida, N,N'-dimetil-2 , 5-diazapentanona, N-metilpirrolidona, e glicol éterescapeados, tais como o PROGLIDEmr DMM (designaçãocomercial da The Dow Chemical Company). Esses solventespoderão ser adicionados em qualquer estágio da preparaçãodo prepolímero.
A quantidade total do solvente usada para a síntese estána faixa de 0 a 2 5 por cento em peso do polímero,pref erivelmente na faixa de 3 a 15 por cento, maispreferivelmente na faixa de 5 a 12 por cento. Aquantidade de solvente orgânico usada na síntese doprepolímero terminado em isocianato depende daconcentração do reagente e da temperatura de reação.
Processos para fazer dispersões são bem conhecidos natécnica. As dispersões poderão ser feitas por um processoem batelada ou por um processo contínuo. Caso realizadopor um processo em batelada, a dispersão épreferivelmente feita por um processo em fase inversaonde uma pequena quantidade de água, incluindo umapequena quantidade de tensoativo aniônico, éprimeiramente adicionada a uma fase de prepolímerocontínua e então mais água é adicionada com misturaçãoaté que a fase inverta.
Quando dispersões são preparadas por meio de um processocontínuo, elas são preferivelmente preparadas por meio deum processo com alta razão de fase interna (HIPR). Taisprocessos são conhecidos e são divulgados, por exemplo,na patente U.S. n° 5.539.021 de Pate, et al., e WO98/41552 Al de Jakubowski, et al. Quando preparada porqualquer dos métodos, a dispersão resultante deverá terum tamanho de partícula suficiente para tornar adispersão estável. As dispersões da presente invençãoterão um tamanho de partícula de 0,9 a 0,05,preferivelmente de 0,5 a 0,07 e ainda maispreferivelmente de 0,4 a 0,10 mícron.
Tensoativos poderão ser úteis para preparar uma dispersãoestável da presente invenção e/ou para preparar umaespuma estável. Tensoativos úteis para preparar umadispersão estável na prática da presente invenção poderãoser tensoativos catiônicos, tensoativos aniônicos,tensoativos zwitteriônicos ou não-iônicos. Exemplos detensoativos aniônicos incluem sulfonatos, carboxilatos, efosfatos. Exemplos de tensoativos catiônicos incluemaminas quaternárias. Exemplos de tensoativos não iônicosincluem copolímeros em bloco contendo óxido de etileno etensoativos de silicone, tais como álcoois etoxilados,ácidos graxos etoxilados, derivados de sorbitan,derivados de lanolina, nonil fenol etoxilado, oupolissiloxano alcoxilado. Ademais, os tensoativos poderãoser ou tensoativos externos ou tensoativos internos.
Tensoativos externos são tensoativos que não se tornamquimicamente reagidos no polímero durante a preparação dadispersão. Exemplos de tensoativos externos úteis aquiincluem sais do ácido dodecil benzeno sulfônico, e saisdo ácido lauril sulfônico. Tensoativos internos sãotensoativos que se tornam quimicamente reagidos nopolímero durante a preparação da dispersão. Um exemplo deum tensoativo interno útil aqui inclui o ácido 2,2'-dimetilolpropiônico (DMPA) e seus sais. Um tensoativopoderá ser incluído em uma formulação da presenteinvenção em uma quantidade variando de 0,01 a 8 partespor 100 partes em peso de componente poliuretano.
É preferido que os prepolímeros sejam estendidos com umextensor de cadeia. Qualquer extensor de cadeia conhecidocomo sendo útil por aqueles medianamente entendidos noassunto de preparar poliuretanos poderá ser usado com apresente invenção. Tais extensores de cadeia tipicamentetêm um peso molecular de 30 a 500 e têm pelo menos doisgrupos contendo hidrogênio ativo. Poliaminas compreendemuma classe preferida de extensores de cadeia. Outrosmateriais, tais como água, poderão funcionar paraestender o comprimento de cadeia e assim são extensoresde cadeia para fins da presente invenção. Éparticularmente preferido que o extensor de cadeia sejauma amina ou uma mistura de água e uma amina tal como,por exemplo, polipropileno glicóis aminados, tais como aJeffamine D-400 e outras da Huntsman Chemical Company,amino etil piperazina, 2-metil piperazina, 1,5-diamino-3-metil-pentano, isoforona diamina, etileno diamina,dietileno triamina, trietileno tetramina, tetraetilenopentamina, etanol amina, lisina em qualquer uma das suasformas estereoisoméricas e sais destes, hexano diamina,hidrazina e piperazina. Na prática da presente invenção,o extensor de cadeia é freqüentemente usado como soluçãode extensor de cadeia em água. A extensão de cadeia comágua, amina, ou ambas, dá um polímero de poliuretano-poliuréia.
Geralmente, um extensor de cadeia de amina é usado em umaquantidade tal que os equivalentes de hidrogênio ativo ouhidrogênios ativos do extensor de cadeia sejam menos queos equivalentes de NCO para evitar um excesso de aminalivre na dispersão. Geralmente, a amina é adicionada de maneira a prover aproximadamente 95 por cento deequivalentes representados pelo teor de NCO doprepolímero.As dispersões geralmente terão um teor de sólidos de 5 a70 por cento em peso, pref erivelmente de 30 a 60.Conquanto as dispersões serão elas mesmas armazenadas etransportadas com um teor máximo de sólidos de maneira aminimizar o volume armazenado e os custos de transporte,a dispersão poderá ser diluída antes do uso final.As dispersões aquosas da invenção poderão servantajosamente empregadas como composições derevestimento, para o qual fim elas poderão seradicionalmente diluídas com água e um solvente orgânico,ou elas poderão ser fornecidas em uma forma maisconcentrada por evaporação de água e/ou componentesorgânicos do meio líquido. Como composições derevestimento, elas poderão ser aplicadas a qualquersubstrato, incluindo madeira, metais, têxteis tecidos enão tecidos, couros, papéis, plásticos de uma variedadede diferentes tipos, fibras de vidro, e plásticos. Adispersão poderá ser aplicada por qualquer métodoconvencional, incluindo pincelamento, revestimento porescorrimento, revestimento por rolo, aspersão, etc.
As dispersões poderão ser usadas como adesivos paramateriais tais como polipropileno, poliéster,poliuretano, couro, etc. ou como um agente de ligamentopara diversos materiais particulados, tais comopartículas de borracha.
As dispersões também poderão ser espumadas para produziruma espuma quando aplicadas a um substrato.A composição poderá conter outros ingredientesconvencionais, incluindo solventes orgânicos, pigmentos,corantes, emulsificantes, tensoativos, modificadores dereologia, antiespumantes, agentes de nivelamento, agentesopacificantes, estabilizantes térmicos, agentes anti-crateras, cargas, inibidores de sedimentação, absorventesde UV, antioxidantes introduzidos em qualquer estágio doprocesso de produção ou subseqüentemente. É possívelincluir uma quantidade de óxido de antimônio nasdispersões para intensificar as propriedades deretardamento de chamas.
As PUDs são preferivelmente aplicadas a temperaturasambiente conforme descrito acima. Secar os produtosobtidos pelas diversas aplicações das PUDs poderá serrealizado à temperatura ambiente ou a altas temperaturas.
Os seguintes exemplos são providos para ilustrar apresente invenção. Os exemplos não são pretendidos paralimitar a abrangência da presente invenção e não devemassim ser interpretados. Todas as percentagens são empeso, salvo observação em contrário.
Poliol 1 - é um poliéster poliol tendo um pesoequivalente de hidroxila de 813 derivado da reação deácido adípico e 1,3-/1,4-ciclohexanodimetanol tendo umarazão de isômeros 1,3-/1,4- de aproximadamente 58:42. Nafigura 1 ele está rotulado como adipato de UNOXOL.
Uma série de PUDs são preparadas para comparar aspropriedades de desempenho de um poliol baseado em 1,3-/1,4-CHDM com polióis comumente usados como matérias-primas para PUDs. As PUDs são preparadas por um processoem batelada usando N-metil pirrolidona (NMP) comosolvente, diisocianato de isoforona (IPDI) como odiisocianato e ácido 2,2-dimetilpropiônico (DMPA)anionicamente estabilizado. A receita para as PUDs ê dadana tabela Iea descrição detalhada é dada no exemplo 1.
Tabela 1. Receita para Dispersões de Poliuretano
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1. A amina foi a trietilamina;
2. A amina foi a etileno diamina.
Exemplo 1. Preparação de Prepolímero e Dispersão154 gramas de Poliol 1, 8,2 gramas de ácidodimetilpropiônico, 4 9 gramas de NMP, e 0,088 grama decatalisador dilaurato de dibutil estanho são adicionadosa um frasco de vidro de fundo redondo de 500 mililitrosequipado com um agitador mecânico, condensador, funil deadição, entrada de nitrogênio, e um sensor Thermo-O-Watchpara monitorar/controlar a temperatura de reação. Amistura é levada até 8OºC com agitação branda usando umbanho de óleo quente externo. Nitrogênio é aspergidoatravés da solução durante duas horas até que a concentração de água seja medida abaixo de 200 ppm. Oconteúdo do reator é então resfriado até 75°C e 58,82 gde isocianato de isoforona (IPDI) são então lentamenteadicionados à mistura reagente para manter a temperaturade reação em 75°C. Após o IPDI ter sido adicionado, a temperatura de reação é aumentada para 83°C ( + /- 3°C) emantida aquela temperatura durante 3 horas. 4,7 gramas detrietilamina são adicionados à mistura reagente e atemperatura é mantida durante 20 minutos adicionais. Oconteúdo do reator é então resfriado até 60°C e um total de 167 gramas de mistura reagente é adicionado a umagarrafa de vidro de 8 onças contendo 112 gramas de águadeionizada sob agitação em alta velocidade. 5,1 gramas deetileno diamina em 55 g de água deionizada são entãoadicionados à dispersão aquosa e a agitação em alta velocidade foi mantida durante 20 minutos adicionais,conduzindo a uma dispersão de poliuretano aquosa estável.Exemplo 2. Preparação de Revestimentos
A PUD é então estirada sobre painéis de aço laminado afrio polidos (que foram limpos com acetona e secados em uma estufa) usando uma haste enrolada em arame de #60para atingir uma espessura alvo entre 1,5 e 2,0 mils. Aspelículas de revestimento molhadas são deixadas secar àtemperatura ambiente durante 3 0 minutos e então secadas aforça em uma estufa a 80°C durante 120 minutos. Os revestimentos curados em estufa são deixados em repousodurante 24 horas antes das suas propriedades físicasserem medidas.
Exemplos Comparativos A, B e C
As formulações dos exemplos A-C são dadas na tabela 2.Estas PUDs e revestimentos preparados a partir das mesmassão mostrados na tabela 2. Em todos os casos, atenacidade (balanço de dureza e flexibilidade) e aresistência à abrasão dos revestimentos, as quais sãopropriedades características de PUDs7 foram excelentes.As PUDs preparadas a partir do poliol baseado em 1,3-/1,4-CHDM resultaram em um revestimento com a maiorresistência hidrolítica e a ataque ácido, conformemostrado na figura 1.
Tabela 2. Propriedades de Revestimentos de PUDs
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2. Um diol (EW=3 74) da reação de 1,4-butanodiol com ácidoadípico.
3 . Um diol baseado em caprolactona com um pesoequivalente (EW) de 415.
4. Um diol baseado em caprolactona com um pesoequivalente (EW) de 1000.
5. Rotor CS-17, pesos de 1000 g, 500 ciclos.
6. Coberta com água deionizada durante 24 horas àtemperatura ambiente.
7. H2SO4 a 10 por cento à temperatura ambiente.Outras concretizações da invenção tornar-se-ão aparentesàqueles entendidos no assunto a partir da consideraçãodeste descritivo ou da prática da invenção conformedivulgada aqui. Pretende-se que a descrição e os exemplossejam considerados como exemplificativos apenas, com averdadeira abrangência da invenção sendo indicada pelasseguintes reivindicações.

Claims (18)

1. Dispersão de poliuretano aquosa, caracterizada pelofato de conter de 5 a 70 por cento em peso de sólidos depoliuretano onde os sólidos são obtidos a partir de pelomenos um prepolímero terminado por isocianato preparadoreagindo:(a) um poliol ou mistura de polióis tendo um pesoequivalente médio aritmético de 200 a 2.000; e(b) pelo menos um poliisocianatoonde o prepolímero é disperso em água; opcionalmente napresença de(c) um ou mais estabilizantes; ou(d) um ou mais extensores de cadeia de amina ou ambos;sendo que os prepolímeros têm um teor de isocianato (NCO)com 2 a 40 por cento em peso dos prepolímeros e o poliolou mistura de polióis (a) contém pelo menos 15 por centoem peso de um poliéster baseado em um componente ácidopolicarboxílico ou lactona e um componente glicol, sendoque o componente glicol contém isômeros de 1,3- e 1,4-ciclohexanodimetanol (1,3-/1,4-CHDM) sendo que a razão deisômeros 1,3-/1,4- é de 35:65 a 65:35.
2. Dispersão, de acordo com a reivindicação 1,caracterizada pelo fato de o teor de sólidos ser de 40 a-60 por cento em peso.
3. Dispersão, de acordo com a reivindicação 1,caracterizada pelo fato de o poliisocianato ser umisocianato alifático.
4. Dispersão, de acordo com a reivindicação 3,caracterizada pelo fato de o isocianato ser diisocianatode 1, 6-hexametileno (HDI); diisocianato de isoforona,-1,3-, 1,4-bis(isocianatometil)ciclohexano e misturasdestes.
5. Dispersão, de acordo com a reivindicação 1,caracterizada pelo fato de o poliisocianato ser umisocianato aromático.
6. Dispersão, de acordo com a reivindicação 5,caracterizada pelo fato de o isocianato ser diisocianatode 2,4- e 2,6-tolueno, diisocianato de 4,4'-, 2,2'- ou-2,4'-difenilmetano ou uma mistura de tais isômeros,poliisocianato de polifenil polimetileno ou uma misturadestes.
7. Dispersão, de acordo com a reivindicação 6,caracterizada pelo fato de o isocianato ser diisocianatode difenilmetano.
8. Dispersão, de acordo com a reivindicação 1,caracterizada pelo fato de o prepolímero e a dispersãoserem preparados na ausência de um solvente orgânico.
9. Dispersão, de acordo com qualquer uma dasreivindicações de 1 a 8, caracterizada pelo fato de opoliol ou mistura de polióis ter um peso equivalentemédio aritmético de 300 a 1500.
10. Dispersão, de acordo com a reivindicação 9,caracterizada pelo fato de o poliol ou mistura de polióister um peso equivalente médio aritmético de 400 a 1200.
11. Dispersão, de acordo com a reivindicação 1,caracterizada pelo fato de o poliéster baseado em 1,3-/1,4-CHDM compreender pelo menos 50 por cento em peso docomponente poliol total.
12. Dispersão, de acordo com a reivindicação 1,caracterizada pelo fato de o prepolímero ser feito napresença de um solvente e o solvente ser substancialmenteremovido antes da dispersão do prepolímero em água.
13. Dispersão, de acordo com qualquer uma dasreivindicações de 1 a 12, caracterizada pelo fato de adispersão ser feita em um processo contínuo.
14. Uso de uma dispersão de poliuretano aquosa, conformedefinida na reivindicação 1, caracterizado pelo fato deser usada no revestimento de um substrato.
15. Uso, de acordo com a reivindicação 14, caracterizadopelo fato de o substrato ser uma superfície dura.
16. Uso, de acordo com a reivindicação 15, caracterizadopelo fato de o substrato ser madeira ou metal.
17. Polímero de poliuretano, caracterizado pelo fato deser derivado da dispersão conforme definida nareivindicação 1.
18. Polímero, de acordo com a reivindicação 17,caracterizado pelo fato de o polímero de poliuretano serum revestimento, adesivo, selante, elastômero ou espuma.
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