DE102007018661A1 - Use of nano-urea particle as stabilizers and additives for aqueous polychloroprene-dispersions, -coating and -adhesives - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft die Verwendung von Nanoharnstoffen zur Stabilisierung von Polychloropren-Dispersionen.The The invention relates to the use of nanoureas for stabilization of polychloroprene dispersions.

Description

Die Erfindung betrifft die Verwendung von Nanoharnstoffen als Additive zur Erhöhung der Stabilität von Polychloropren-Dispersionen, -Beschichtungen und -Klebverbindungen.The The invention relates to the use of nanoureas as additives to increase the stability of polychloroprene dispersions, Coatings and adhesive compounds.

Kontaktklebstoffe auf Basis von Polychloropren (CR) sind überwiegend lösemittelhaltige Klebstoffe, die auf zu verbindende Substrate aufgebracht und getrocknet werden. Durch anschließendes Fügen der Substrate unter Druck erhält man einen Verbindungsaufbau mit hoher Anfangsfestigkeit unmittelbar nach dem Fügevorgang. Die anschließende Kristallisation führt zur endgültigen Aushärtung.Contact adhesives based on polychloroprene (CR) are predominantly solvent-based Adhesives applied to substrates to be bonded and dried become. By subsequent joining of the substrates Under pressure you get a connection with high Initial strength immediately after the joining process. The subsequent crystallization leads to the final Curing.

Aus ökologischen Gründen besteht ein wachsender Bedarf an geeigneten wässrigen CR-Klebstoff-Dispersionen, die sich zu entsprechenden wässrigen CR-Klebstoff-Formulierungen verarbeiten lassen. Diese werden beispielsweise im „Spray-mix" Verfahren eingesetzt, bei welchem die wässrige Klebstoff-Formulierung sowie ein Koagulationsmittel separat in einer Sprühpistole gefördert und schließlich im Sprühstrahl gemischt werden, worauf der CR-Klebstoff auf dem Substrat koaguliert. Eine Übersicht zu dieser Methode wird z. B. in „Handbook of Adhesives", Irving Skeist, Chapman, Hall, New York, 3. Ed. 1990, Part 15, Page 301 , R. Musch et al, Adhesives Age, Januar 2001, Seite 17, „Spray-Mixing Klebstoffe auf Basis Dispercoll®C für die Schaumstoff-Klebung" , Technische Information der Bayer AG, Nr. KA-KR-0001d/01/05.96 gegeben.For ecological reasons, there is an increasing demand for suitable aqueous CR adhesive dispersions which can be processed to corresponding aqueous CR adhesive formulations. These are used, for example, in the "spray-mix" process, in which the aqueous adhesive formulation and a coagulant are conveyed separately in a spray gun and finally mixed in a spray jet, whereupon the CR adhesive coagulates on the substrate eg in "Handbook of Adhesives", Irving Skeist, Chapman, Hall, New York, 3rd Ed. 1990, Part 15, Page 301 . R. Musch et al., Adhesives Age, January 2001, page 17, "Spray-Mixing Adhesives Based on Dispercoll® C for Foam Bonding" . Technical Information of Bayer AG, No. KA-KR-0001d / 01 / 05.96 given.

Es ist jedoch oft erforderlich, die wässrigen CR-Dispersionen bzw. -Formulierungen mit Additiven wie beispielsweise Stabilisatoren zu versetzen, damit diese eine bedarfsgerechte Lagerstabilität und Gebrauchssicherheit aufweisen oder auch die Klebstoffschichten und angrenzenden Bauteile vor Alterung oder Verfärbung geschützt sind.It however, the aqueous CR dispersions are often required or formulations with additives such as stabilizers to give them a needs-based storage stability and safety of use or even the adhesive layers and adjacent components from aging or discoloration are protected.

Zu letztgenanntem Zweck werden wässrige Formulierungen vorteilhaft mit Zinkoxid versetzt, da dieses bei Formulierungen auf Basis von Polychloropren-Dispersionen einer schnellen Alterung der Klebnaht und Verfärbungen der verklebten Substrate durch Abspaltung von Chlorwasserstoff (HCl) aus dem CR-Polymeren entgegenwirkt.To the latter purpose, aqueous formulations are advantageous added with zinc oxide, since this in formulations based on Polychloroprene dispersions of a rapid aging of the bond line and discoloration of the bonded substrates by cleavage of hydrogen chloride (HCl) from the CR polymer counteracts.

Die bisher bekannten Zinkoxid-Typen neigen jedoch zu einer Sedimentation bzw. die bekannten Zinkoxid-Dispersionen zu einer Phasentrennung (sog. phasing). Diese Sedimentation oder Phasentrennung ist besonders bei einem Einsatz solcher Klebstoff-Formulierungen im „Spray-mix" Verfahren nicht akzeptabel, da sie zu Verstopfungen der Düse führt. Die Reinigung der Düse ist zeit- und kostenintensiv und aus ökonomischer Sicht unbefriedigend.The However, previously known zinc oxide types tend to sedimentation or the known zinc oxide dispersions for a phase separation (so-called phasing). This sedimentation or phase separation is particular when using such adhesive formulations in the "spray-mix" Procedure unacceptable as it causes blockage of the nozzle leads. The cleaning of the nozzle is time consuming and costly and unsatisfactory from an economic point of view.

WO2004/106422 beschreibt die Verwendung nano-skaliger (< 100 nm) Zinkoxidpartikel, die aufgrund ihrer geringen Teilchengröße nicht zur Sedimentation neigen. Die Herstellung der Zinkoxidpartikel ist jedoch mit einer aufwendigen Syntheseprozedur verbunden. Daneben ist bei ihrer Verwendung, die vorzugsweise in Kombination mit Siliciumdioxid-Partikeln oder wässrigen Kieselsolen zur Steigerung der Anfangsfestigkeit vorgenommen wird, nachteilig, dass bei Dosierung größerer Mengen Siliciumdioxidpartikel ein sehr starker Viskositätsaufbau bis hin zu einer pastösen Viskosität eintritt. Dies verhindert den Einsatz solcher Formulierungen in Anwendungen, bei denen eine niedrige Viskosität zwingend notwendig ist, bspw. in Anwendungen, bei denen der Klebstoff versprüht wird. WO2004 / 106422 describes the use of nano-scale (<100 nm) zinc oxide particles which, due to their small particle size, are not prone to sedimentation. However, the preparation of the zinc oxide particles is associated with a complicated synthesis procedure. In addition, in their use, which is preferably carried out in combination with silica particles or aqueous silica sols to increase the initial strength, it is disadvantageous that, when larger amounts of silicon dioxide particles are metered in, a very strong viscosity build-up occurs up to a pasty viscosity. This prevents the use of such formulations in applications in which a low viscosity is absolutely necessary, for example in applications in which the adhesive is sprayed.

Allgemein nachteilig ist die Verwendung von Zinkoxid in Klebstoffformulierungen, da im Zuge der Verarbeitung der Klebstoffe oder der Reinigung der bei der Verarbeitung verwendeten Werkzeuge ein Verunreinigung des Abwassers nicht ausgeschlossen werden kann. Dies ist zu vermeiden, da Zinkoxid sehr giftig für Wasserorganismen ist und dies eine Handhabung entsprechend der Gefahrstoffkennzeichnung N = "Umweltgefährlich" notwendig macht.Generally disadvantageous is the use of zinc oxide in adhesive formulations, because in the course of processing the adhesives or cleaning the tools used during processing impure contamination of the product Sewage can not be excluded. This should be avoided because zinc oxide is very toxic to aquatic organisms and this a handling according to the hazardous substance labeling N = "Dangerous for the environment" necessary.

Der Einsatz von nanoskaligen Harnstoffteilchen in Polychloropren-Dispersionen ist an sich bekannt, wobei die bisherigen Untersuchungen im Hinblick auf eine Klebkraftverstärkung gegangen sind. In wie weit sich durch Nanoharnstoff-Partikel weitere Eigenschaften von Polychloropren-Dispersionen vorteilhaft beeinflussen lassen, wurde nicht untersucht oder beschrieben.Of the Use of nanoscale urea particles in polychloroprene dispersions is known per se, the previous investigations in terms have gone on an adhesive reinforcement. In how far down by Nanoharnstoff particles further properties of polychloroprene dispersions can be influenced favorably, has not been studied or described.

Es wurde nun gefunden, dass sich Nanoharnstoff-Partikel vorteilhaft in Polychloropren-Dispersionen zur Stabilisierung gegen Phasenseparation sowie zum besseren Schutz gegen Alterungserscheinungen der Klebnaht und Verfärbungen der verklebten Substrate durch HCl-Einwirkung einsetzen lassen.It it has now been found that nano-urea particles are beneficial in polychloroprene dispersions for stabilization against phase separation as well as for better protection against aging of the adhesive seam and discoloration of the bonded substrates by HCl action can be inserted.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher die Verwendung von Nanoharnstoff-Partikeln als Stabilisatoren für wässrige Polychloropren-Dispersionen.The present invention is therefore the use of nanourea particles as Stabilizers for aqueous polychloroprene dispersions.

Bevorzugt bewirken die Nanoharnstoffpartikel eine verbesserte Stabilität gegen Phasenseparation der Dispersionen sowie einen besseren Schutz gegen Alterungserscheinungen aus diesen Dispersionen hergestellter Klebnähte und Verfärbungen der verklebten Substrate durch HCl-Einwirkung.Prefers The nanourea particles provide improved stability against phase separation of the dispersions and better protection against aging phenomena produced from these dispersions Adhesive seams and discoloration of the bonded substrates by HCl action.

Die Nanoharnstoffpartikel können dabei diskret neben den Polychloropren-Partikeln oder aber auch durch Wechselwirkungen und Agglomeratbildung ganz oder teilweise mit den Polychloropren-Partikeln verbunden in der Dispersion enthalten sein.The Nanourea particles can be discrete next to the polychloroprene particles or else by interactions and agglomeration completely or partially associated with the polychloroprene particles in the Be contained dispersion.

Solche erfindungsgemäßen Dispersionen sind durch Vermischen von wässrige Polychloropren-Dispersionen mit Nanoharnstoffpartikeln erhältlich, wobei die Nanoharnstoffpartikel bevorzugt ebenfalls als wässrige Dispersion eingebracht werden.Such dispersions of the invention are by mixing of aqueous polychloroprene dispersions with nanourea particles available, wherein the nanourea particles preferably also be introduced as an aqueous dispersion.

Die Herstellung der zugrunde liegenden Polychloropren-Dispersionen ist an sich bekannt. Sie werden beispielsweise durch Emulsionspolymerisation von Chloropren und gegebenenfalls eines mit Chloropren copolymerisierbaren ethylenisch ungesättigten Monomeren in alkalischem Medium hergestellt, wie z. B. in WO02/24825 (S. 3, Z. 26–S. 7, Z. 4), DE-A 3 002 734 (S. 8, Z. 23–S. 12, Z. 9) oder US-A 5 773 544 (Sp. 2, Z. 9 bis Sp. 4, Z. 45) beschrieben.The preparation of the underlying polychloroprene dispersions is known per se. They are prepared for example by emulsion polymerization of chloroprene and optionally a copolymerizable with chloroprene ethylenically unsaturated monomers in an alkaline medium, such as. In WO02 / 24825 3, Z. 26-S.7, Z.4), DE-A 3 002 734 8, Z. 23-S.12, Z. 9) or US Pat. No. 5,773,544 (Sp. 2, No. 9 to Sp. 4, No. 45).

Neben den Polychloropren-Partikeln können weitere Polymerteilchen wie Polyacrylat-, Styrol-Butadien-, Acrylnitril-butadien-, Polyurethan- und/oder Polyvinylacetat-Partikel enthalten sein.Next The polychloroprene particles can be further polymer particles such as polyacrylate, styrene-butadiene, acrylonitrile-butadiene, polyurethane and / or polyvinyl acetate particles.

Die erfindungsgemäß bevorzugt einzusetzenden Nanoharnstoff-Dispersionen enthalten intramolekular durch Harnstoffgruppen vernetzte organische Partikel, wobei sie typischerweise eine Größe von 5 bis 800 nm, bevorzugt 20 bis 500 nm, besonders bevorzugt 50 bis 150 nm, bestimmt mittels Laser-Korrelations-Spektroskopie-(LKS)-Messungen (Messung einer 1:100 mit Wasser verdünnten Probe bei 23°C) aufweisen.The Nanourea dispersions preferably used according to the invention contain intramolecular organic crosslinked by urea groups Particles, typically one size from 5 to 800 nm, preferably 20 to 500 nm, particularly preferably 50 up to 150 nm, determined by means of laser correlation spectroscopy (LKS) measurements (Measurement of a 1: 100 sample diluted with water at 23 ° C) exhibit.

Solche Nanoharnstoff-Dispersionen sind erhältlich, indem hydrophilierte Polyisocyanate in Wasser eingebracht werden und anschließend die vorliegenden freien Isocyanatgruppen durch eine Isocyanat-Wasser-Reaktion zum primären oder sekundären Amin abgebaut. Diese Aminogruppen bilden dann durch Abreaktion mit weiteren Isocyanatgruppen Harnstoffgruppen und vernetzten dadurch zu Nanoharnstoff-Partikeln, in Form wässriger Dispersionen. Prinzipiell ist es möglich, dass NCO-Gruppen der hydrophilierten Polyisocyanate vor oder während der Reaktion mit Wasser auch mit anderen isocyanatreaktiven Verbindungen wie primären oder sekundären Aminen und/oder Alkoholen umgesetzt werden.Such Nanourea dispersions are available by hydrophilized Polyisocyanates are introduced into water and then the present free isocyanate groups by an isocyanate-water reaction degraded to primary or secondary amine. These Amino groups then form by reaction with further isocyanate groups Urea groups and thereby crosslinked to nanourea particles, in the form of aqueous dispersions. In principle, it is possible that NCO groups of the hydrophilicized polyisocyanates before or during the reaction with water with other isocyanate-reactive compounds such as primary or secondary amines and / or alcohols be implemented.

Als hydrophilierte Polyisocyanate können an sich alle dem Fachmann bekannten NCO-gruppenhaltigen Verbindungen eingesetzt werden, die nichtionisch oder potentiell ionisch hydrophiliert sind. Werden Mischungen verschiedener Polyisocyanate der vorstehend genannten Art eingesetzt, ist es bevorzugt, dass mindestens ein Polyisocyanat eine nichtionisch hydrophilierende Struktureinheit aufweist. Besonders bevorzugt werden ausschließlich Polyisocyanate mit nichtionisch hydrophilierenden Gruppen eingesetzt.When Hydrophilized polyisocyanates can all themselves be known to those skilled in the art known NCO-containing compounds are used, the nonionic or potentially ionic hydrophilic. Become Mixtures of different polyisocyanates of the above Art used, it is preferred that at least one polyisocyanate having a nonionic hydrophilic moiety. Especially Preference is given exclusively to polyisocyanates with nonionic used hydrophilicizing groups.

Unter ionisch bzw. potentiell ionisch hydrophilierende Verbindungen werden sämtliche Verbindungen verstanden, die mindestens eine isocyanatreaktive Gruppe sowie mindestens eine Funktionalität, wie z. B. -COOY, -SO3Y, -PO(OY)2 (Y beispielsweise = H, NH4 +, Metallkation), -NR2, -NR3 + (R = H, Alkyl, Aryl), aufweisen, die bei Wechselwirkung mit wässrigen Medien ein pH-Wert-abhängiges Dissoziationsgleichgewicht eingeht und auf diese Weise negativ, positiv oder neutral geladen sein kann. Bevorzugte isocyanatreaktive Gruppen sind Hydroxyl- oder Aminogruppen.By ionic or potentially ionic hydrophilizing compounds are meant all compounds containing at least one isocyanate-reactive group and at least one functionality, such as. B. -COOY, -SO 3 Y, -PO (OY) 2 (Y, for example = H, NH 4 + , metal cation), -NR 2 , -NR 3 + (R = H, alkyl, aryl), having when interacting with aqueous media enters a pH-dependent dissociation equilibrium and can be charged in this way negative, positive or neutral. Preferred isocyanate-reactive groups are hydroxyl or amino groups.

Solche Polyisocyanate sind nach dem Fachmann bekannten Methoden erhältlich, in dem Polyisocyanate mit nichtionisch und/oder ionisch bzw. nichtionisch oder potentiell ionisch hydrophilierenden Verbindungen, welche jeweils wenigstens eine isocyanatreaktive Gruppe aufweisen, umgesetzt werden.Such Polyisocyanates are obtainable by methods known to the person skilled in the art, in the polyisocyanates with nonionic and / or ionic or nonionic or potentially ionic hydrophilizing compounds, respectively have at least one isocyanate-reactive group, are reacted.

Geeignete ionisch oder potentiell ionisch hydrophilierende Verbindungen sind z. B. Mono- und Dihydroxycarbonsäuren, Mono- und Diaminocarbonsäuren, Mono- und Dihydroxysulfonsäuren, Mono- und Diaminosulfonsäuren sowie Mono- und Dihydroxyphosphonsäuren oder Mono- und Diaminophosphonsäuren und ihre Salze wie Dimethylolpropionsäure, Dimethylolbuttersäure, Hydroxypivalinsäure, N-(2-Aminoethyl)-β-alanin, 2-(2-Amino-ethylamino)-ethansulfonsäure, Ethylendiamin-propyl- oder -butylsulfonsäure, 1,2- oder 1,3-Propylendiamin-β-ethylsulfonsäure, Äpfelsäure, Zitronensäure, Glykolsäure, Milchsäure, Glycin, Alanin, Taurin, Lysin, 3,5-Diaminobenzoesäure, ein Additionsprodukt von IPDI und Acrylsäure ( EP-A 0 916 647 , Beispiel 1) und dessen Alkali- und/oder Ammoniumsalze; das Addukt von Natriumbisulfit an Buten-2-diol-1,4,Polyethersulfonat, das propoxylierte Addukt aus 2-Butendiol und NaHSO3, z. B. beschrieben in der DE-A 2 446 440 (Seite 5–9, Formel I-III) sowie Verbindungen, die in kationische Gruppen überführbare, z. B. Amin-basierende, Bausteine wie N-Methyl-diethanolamin als hydrophile Aufbaukomponenten enthalten. Weiterhin kann Cyclohexylaminopropansulfonsäure (CAPS) wie z. B. in der WO-A 01/88006 als Verbindung verwendet werden.Suitable ionically or potentially ionically hydrophilic compounds are, for. As mono- and dihydroxycarboxylic, mono- and diaminocarboxylic, mono- and Dihydroxysulfonsäuren, mono- and diaminosulfonic and mono- and Dihydroxyphosphonsäuren or mono- and Diaminophosphonsäuren and their salts such as dimethylolpropionic, dimethylolbutyric, hydroxypivalic, N- (2-aminoethyl) -β alanine, 2- (2-amino-ethylamino) -ethanesulfonic acid, ethylenediamine-propyl- or -butylsulfonic acid, 1,2- or 1,3-propylenediamine-β-ethylsulfonic acid, malic acid, citric acid, glycolic acid, lactic acid, glycine, alanine, Taurine, lysine, 3,5-diaminobenzoic acid, an addition product of IPDI and acrylic acid ( EP-A 0 916 647 , At game 1) and its alkali metal and / or ammonium salts; the adduct of sodium bisulfite with butene-2-diol-1,4, polyethersulfonate, the propoxylated adduct of 2-butenediol and NaHSO 3 , e.g. B. described in the DE-A 2 446 440 (Pages 5-9, formula I-III) and compounds which can be converted into cationic groups, for. As amine-based, building blocks such as N-methyl-diethanolamine as hydrophilic structural components. Furthermore, cyclohexylaminopropanesulfonic acid (CAPS) such as. B. in the WO-A 01/88006 used as a compound.

Bevorzugte ionische oder potentielle ionische Verbindungen sind solche, die über Carboxy- oder Carboxylat- und/oder Sulfonatgruppen und/oder Ammoniumgruppen verfügen. Besonders bevorzugte ionische Verbindungen sind solche, die Carboxyl- und/oder Sulfonatgruppen als ionische oder potentiell ionische Gruppen enthalten, wie die Salze von N-(2-Aminoethyl)-β-alanin, der 2-(2-Amino-ethylamino-)ethansulfonsäure oder des Additionsproduktes von IPDI und Acrylsäure ( EP-A 0 916 647 , Beispiel 1) sowie der Dimethylolpropionsäure.Preferred ionic or potential ionic compounds are those which have carboxy or carboxylate and / or sulfonate groups and / or ammonium groups. Particularly preferred ionic compounds are those which contain carboxyl and / or sulfonate groups as ionic or potentially ionic groups, such as the salts of N- (2-aminoethyl) -β-alanine, of 2- (2-aminoethylamino) ethanesulfonic acid or the addition product of IPDI and acrylic acid ( EP-A 0 916 647 Example 1) and the dimethylolpropionic acid.

Geeignete nichtionisch hydrophilierende Verbindungen sind z. B. Polyoxyalkylenether, die mindestens eine Hydroxy- oder Aminogruppe enthalten. Diese Polyether enthalten bevorzugt einen Anteil von 30 Gew.-% bis 100 Gew.-% bezogen auf den Gesamtgehalt an Alkylenoxid-Einheiten an Ethylenoxid-Einheiten.suitable nonionic hydrophilic compounds are z. B. polyoxyalkylene ethers, containing at least one hydroxy or amino group. These polyethers contain preferably a proportion of 30 wt .-% to 100 wt .-% relative on the total content of alkylene oxide units of ethylene oxide units.

Bevorzugte nichtionisch hydrophilierende Verbindungen sind Verbindungen der Formel (I), H-Y'-X-Y-R (I)in welcher
R für einen einwertigen Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen, bevorzugt einen unsubstituierten Alkylrest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen steht,
X für eine Polyalkylenoxidkette mit 5 bis 90, bevorzugt 20 bis 70 Kettengliedern, welche zumindest zu 40 Gew.-%, bevorzugt zumindest zu 65 Gew.-%, besonders bevorzugt von 55 bis 89 Gew.-% bezogen auf den Gesamtgehalt an Alkylenoxid-Einheiten aus Ethylenoxid-Einheiten bestehen und die neben Ethylenoxid-Einheiten Propylenoxid-, Butylenoxid- oder Styroloxid-Einheiten aufweisen können, wobei Propylenoxid-Einheiten bevorzugt sind, steht und
Y', Y für Sauerstoff oder auch für -NR'- steht, wobei R' = R oder H ist.
Preferred nonionically hydrophilicizing compounds are compounds of the formula (I) H-Y'-XYR (I) in which
R is a monovalent hydrocarbon radical having 1 to 12 carbon atoms, preferably an unsubstituted alkyl radical having 1 to 4 carbon atoms,
X for a polyalkylene oxide chain having 5 to 90, preferably 20 to 70 chain members which at least 40 wt .-%, preferably at least 65 wt .-%, particularly preferably from 55 to 89 wt .-% based on the total content of alkylene oxide Units consist of ethylene oxide units and in addition to ethylene oxide units propylene oxide, butylene oxide or styrene oxide units may have, wherein propylene oxide units are preferred, and
Y ', Y is oxygen or also -NR'-, where R' = R or H.

Bevorzugt entsprechen die nichtionisch hydrophilierende Verbindungen der vorstehend genannten Art, wobei sie ein zahlenmittleres Molekulargewicht von mindestens 400 g/mol, bevorzugt von mindestens 500 g/mol und besonders bevorzugt von 1200 bis 4500 g/mol aufweisen.Prefers The nonionic hydrophilicizing compounds correspond to the above mentioned type, wherein they have a number average molecular weight of at least 400 g / mol, preferably of at least 500 g / mol and especially preferably from 1200 to 4500 g / mol.

Zur Herstellung der erfindungswesentlichen hydrophilierten Polyisocyanate können die dem Fachmann an sich bekannten aliphatischen, cycloaliphatischen, araliphatischen und aromatischen Polyisocyanate mit mehr als einer NCO-Gruppe pro Molekül und einem Isocyanatgehalt von 0,5 bis 50 Gew.-%, bevorzugt 3 bis 30 Gew.-%, besonders bevorzugt 5 bis 25 Gew.-% oder deren Gemische eingesetzt werden.to Preparation of the invention essential hydrophilicized polyisocyanates can be known to those skilled in the aliphatic aliphatic, cycloaliphatic, araliphatic and aromatic polyisocyanates with more than one NCO group per molecule and one isocyanate content from 0.5 to 50 wt .-%, preferably 3 to 30 wt .-%, particularly preferably 5 to 25 wt .-% or mixtures thereof are used.

Beispiele geeigneter Polyisocyanate sind Butylendiisocyanat, Tetramethylendiisocyanat, Cyclohexan-1,3- und 1,4-diisocyanat, Hexamethylendiisocyanat (HDI), 1-Isocanato-3,3,5-trimethyl-5-isocyanato-methylcyclohexan (Isophorondiisocyanat, IPDI), 2,4,4-Trimethylhexamethylendiisocyanat, Isocyanatomethyl-1,8-octandiisocyanat, Methylen-bis-(4-isocyanatocyclohexan), Tetramethylxylylendiisocyanat (TMXDI) oder Triisocyanatononan (TIN, 4-Isocyanatomethyl-1,8-octandiisocyanat) sowie deren Mischungen. Prinzipiell geeignet sind auch aromatische Polyisocyanate wie 1,4-Phenylendiisocyanat, 2,4- und/oder 2,6-Toluylendiisocyanat (TDI), Diphenylmethan-2,4'- und/oder 4,4'-diisocyanat (MDI), Triphenylmethan-4,4'-diisocyanat oder Naphthylen-1,5-diisocyanat.Examples suitable polyisocyanates are butylene diisocyanate, tetramethylene diisocyanate, Cyclohexane-1,3- and 1,4-diisocyanate, hexamethylene diisocyanate (HDI), 1-isocanato-3,3,5-trimethyl-5-isocyanato-methylcyclohexane (isophorone diisocyanate, IPDI), 2,4,4-trimethylhexamethylene diisocyanate, isocyanatomethyl-1,8-octane diisocyanate, Methylene bis (4-isocyanatocyclohexane), tetramethylxylylene diisocyanate (TMXDI) or triisocyanatononane (TIN, 4-isocyanatomethyl-1,8-octane diisocyanate) as well as their mixtures. In principle, aromatic are also suitable Polyisocyanates such as 1,4-phenylene diisocyanate, 2,4- and / or 2,6-toluene diisocyanate (TDI), diphenylmethane-2,4'- and / or 4,4'-diisocyanate (MDI), triphenylmethane-4,4'-diisocyanate or naphthylene-1,5-diisocyanate.

Neben den vorstehend genannten Polyisocyanaten können auch höhermolekulare Folgeprodukte mit Uretdion-, Isocyanurat-, Urethan-, Allophanat-, Biuret-, Iminooxadiazindion- und/oder Oxadiazintrionstruktur eingesetzt werden. Solche Folgeprodukte sind in an sich bekannter Weise aus den monomeren Diisocyanaten durch die im Stand der Technik beschriebene Modifizierungsreaktionen bekannt.Next The above-mentioned polyisocyanates can also be higher molecular weight Derived products with uretdione, isocyanurate, urethane, allophanate, Biuret, Iminooxadiazindion- and / or Oxadiazintrionstruktur used become. Such secondary products are in a conventional manner the monomeric diisocyanates by those described in the prior art Modification reactions known.

Bevorzugt sind hydrophilierte Polyisocyanate oder deren Gemische mit ausschließlich aliphatisch oder cycloaliphatisch gebundenen Isocyanatgruppen.Prefers are hydrophilized polyisocyanates or their mixtures with exclusively aliphatically or cycloaliphatically bonded isocyanate groups.

Besonders bevorzugt basieren die hydrophilierten Polyisocyanate auf Hexamethylendiisocyanat, Isophorondiisocyanat, den isomeren Bis-(4,4'-isocyanatocyclohexyl)methanen sowie Mischungen der vorgenannten Diisocyanate, wobei im Fall von Mischungen solche mit zumindest 50 Gew.-Anteilen an Polyisocyanaten auf Basis von Hexamethylendiisocyanat bevorzugt sind.The hydrophilized polyisocyanates are particularly preferably based on hexamethylene diisocyanate, isophorone diisocyanate, the isomeric bis (4,4'-isocyanatocyclohexyl) methanes and also mixtures of the precursors called diisocyanates, wherein in the case of mixtures are those with at least 50 parts by weight of polyisocyanates based on hexamethylene diisocyanate are preferred.

Einbringung der hydrophilierten Polyisocyanate in Wasser und die anschließende Reaktion mit Wasser zur Herstellung der Nanoharnstoffdispersionen erfolgt bevorzugt unter Durchmischung durch ein Rührwerk oder andere Arten der Durchmischung wie Umpumpen, Statikmischer, Stachelmischer, Düsenstrahldispergator, Rotor und Stator oder unter Einfluss von Ultraschall.incorporation the hydrophilized polyisocyanates in water and the subsequent Reaction with water to produce the nanourea dispersions is preferably carried out with mixing by an agitator or other types of mixing such as pumping, static mixers, spiked mixers, Jet disperser, rotor and stator or under influence from ultrasound.

Grundsätzlich kann während oder nach der Dispergierung noch eine Modifizierung von NCO-Gruppen mit isocyanatreaktiven Verbindungen wie primären oder sekundären Aminen oder (Poly-)Alkoholen erfolgen. Beispiele sind Ethylendiamin, 1,3-Propylendiamin, 1,6-Hexamethylendiamin, Isophorondiamin, 4,4'-Diaminodicyclohexylmethan, Hydrazin, 1,4-Butandiol, 1,4-Cyclohexandimethanol, 1,6-Hexandiol, Trimethylolethan, Trimethylolpropan, Glycerin, N-Methylethanol- und N-Methylisopropanolamin, 1-Amino-propanol oder Diethanolamin.in principle may during or after the dispersion nor a modification of NCO groups with isocyanate-reactive compounds such as primary or secondary amines or (poly) alcohols. Examples are ethylenediamine, 1,3-propylenediamine, 1,6-hexamethylenediamine, Isophoronediamine, 4,4'-diaminodicyclohexylmethane, hydrazine, 1,4-butanediol, 1,4-cyclohexanedimethanol, 1,6-hexanediol, trimethylolethane, trimethylolpropane, Glycerol, N-methylethanol and N-methylisopropanolamine, 1-amino-propanol or diethanolamine.

Bevorzugt beträgt das molekulare Verhältnis von NCO-Gruppen der hydrophilierten Polyisocyanate zu Wasser 1 zu 100 bis 1 zu 5, besonders bevorzugt 1 zu 30 bis 1 zu 10.Prefers is the molecular ratio of NCO groups the hydrophilized polyisocyanates to water 1 to 100 to 1 to 5, more preferably 1 to 30 to 1 to 10.

Grundsätzlich ist es möglich die hydrophilierten Polyisocyanate in einer Portion in das Wasser einzubringen. Ebenfalls ist eine kontinuierliche Zugabe des hydrophilierten Polyisocyanates, beispielsweise über einen Zeitraum von 30 Minuten bis 20 Stunden möglich.in principle it is possible the hydrophilated polyisocyanates in one Portion into the water. Also is a continuous one Addition of the hydrophilicized polyisocyanate, for example via a period of 30 minutes to 20 hours possible.

Bevorzugt ist eine portionsweise Zugabe, wobei die Anzahl der Portionen 2 bis 50, bevorzugt 3 bis 20, besonders bevorzugt 4 bis 10 beträgt, und die Portionen gleich oder auch unterschiedlich groß sein können.Prefers is a portionwise addition, the number of portions being 2 to 50, preferably 3 to 20, particularly preferably 4 to 10, and the portions are the same or different in size can.

Die Wartezeit zwischen den einzelnen Portionen beträgt typischerweise 5 Minuten bis 12 Stunden, bevorzugt 10 Minuten bis 8 Stunden, besonders bevorzugt 30 Minuten bis 5 Stunden.The Waiting time between the individual portions is typically 5 minutes to 12 hours, preferably 10 minutes to 8 hours, especially preferably 30 minutes to 5 hours.

Ebenfalls möglich ist eine über einen Zeitraum von 1 Stunde bis 24 Stunden, bevorzugt 2 Stunden bis 15 Stunden verteilte kontinuierliche Zugabe der hydrophilierten Polyisocyanat.Also possible is one over a period of 1 hour up to 24 hours, preferably 2 hours to 15 hours distributed continuous Addition of the hydrophilized polyisocyanate.

Bei der Harnstoffpartikelherstellung beträgt die Kesseltemperatur 10 bis 80°C, bevorzugt 20 bis 70°C und besonders bevorzugt 25 bis 50°C.at the urea particle production is the boiler temperature 10 to 80 ° C, preferably 20 to 70 ° C and especially preferably 25 to 50 ° C.

Bevorzugt wird im Anschluss an die Umsetzung der hydrophilierten Polyisocyanat mit Wasser der Reaktor bei Innentemperaturen von 0°C bis 80°C, bevorzugt 20°C bis 60°C und besonders bevorzugt 25°C bis 50°C evakuiert. Die Evakuierung erfolgt bis zu einen Innendruck von 1 bis 900 mbar, bevorzugt 10 bis 800 mbar, besonders bevorzugt 100 bis 400 mbar. Die Dauer dieses sich an die eigentliche Reaktion anschließenden Entgasung beträgt 1 Minute bis 24 Stunden, bevorzugt 10 Minuten bis 8 Stunden. Eine Entgasung ist auch durch Temperaturerhöhung ohne Evakuierung möglich.Prefers is following the reaction of the hydrophilized polyisocyanate with water the reactor at internal temperatures of 0 ° C to 80 ° C, preferably 20 ° C to 60 ° C and especially preferably evacuated 25 ° C to 50 ° C. The evacuation takes place up to an internal pressure of 1 to 900 mbar, preferably 10 to 800 mbar, more preferably 100 to 400 mbar. The duration of this degassing following the actual reaction is 1 minute to 24 hours, preferably 10 minutes to 8 hours. A degassing is also due to temperature increase possible without evacuation.

Bevorzugt wird gleichzeitig mit der Evakuierung die Nanoharnstoff-Dispersion durchmischt, z. B. durch Rühren.Prefers simultaneously with the evacuation, the nanourea dispersion mixed, z. B. by stirring.

Die Herstellung der wässrigen Nanoharnstoff-Dispersion kann in Anwesenheit von Katalysatoren erfolgen.The Preparation of the aqueous nanourea dispersion can in the presence of catalysts.

Geeignete Katalysatoren hierfür sind z. B. Ammoniak, Eisen(II)-chlorid, Zinkchlorid, Zinnsalze, Tetraalkylammoniumhydroxide, Alkalihydroxide, Alkalialkoholate, Alkalisalze von langkettigen Fettsäuren mit 10 bis 20 Kohlenstoffatomen und gegebenenfalls seitenständigen OH-Gruppen, Bleioctoat oder tertiäre Amine wie Triethylamin, Tributylamin, Dimethylbenzylamin, Dicyclohexylmethylamin, Dimethylcyclohexylamin, N,N,N',N'-Tetramethyl-diamino-diethylether, Bis-(dimethylaminopropyl)harnstoff, N-Methyl- bzw. N-Ethylmorpholin, N,N'-Dimorpholinodiethylether (DMDEE), N-Cyclohexylmorpholin, N,N,N',N'-Tetramethylethylendiamin, N,N,N',N'-Tetramethylbutandiamin, N,N,N',N'-Tetramethylhexandiamin-1,6, Pentamethyldiethylentriamin, Dimethylpiperazin, N-Dimethylaminoethylpiperidin, 1,2-Dimethylimidazol, N-Hydroxypropylimidazol, 1-Azabicyclo-(2,2,0)-octan, 1,4-Diazabicyclo-(2,2,2)-octan (Dabco) oder Alkanolaminverbindungen, wie Triethanolamin, Triisopropanolamin, N-Methyl- und N-Ethyl-diethanolamin, Dimethyl-aminoethanol, 2-(N,N-Dimethylaminoethoxy)ethanol oder N-Tris-(dialkylaminoalkyl)hexahydrotriazine, z. B. N,N',N-Tris-(dimethylaminopropyl)-s-hexahydrotriazin. Bei Einsatz von tert. Aminen ist es möglich, den Katalysator nach der Herstellung der Nanoharnstoff-Dispersion wieder abzutrennen, beispielsweise durch Destillation.suitable Catalysts are z. Ammonia, ferrous chloride, Zinc chloride, tin salts, tetraalkylammonium hydroxides, alkali hydroxides, Alkali alcoholates, alkali salts of long-chain fatty acids with 10 to 20 carbon atoms and optionally pendant OH groups, lead octoate or tertiary amines such as triethylamine, Tributylamine, dimethylbenzylamine, dicyclohexylmethylamine, dimethylcyclohexylamine, N, N, N ', N'-tetramethyl-diamino-diethyl ether, Bis (dimethylaminopropyl) urea, N-methyl- or N-ethylmorpholine, N, N'-dimorpholinodiethyl ether (DMDEE), N-cyclohexylmorpholine, N, N, N ', N'-tetramethylethylenediamine, N, N, N ', N'-tetramethylbutanediamine, N, N, N', N'-tetramethylhexanediamine-1,6, Pentamethyldiethylenetriamine, dimethylpiperazine, N-dimethylaminoethylpiperidine, 1,2-dimethylimidazole, N-hydroxypropylimidazole, 1-azabicyclo- (2,2,0) -octane, 1,4-diazabicyclo- (2,2,2) -octane (Dabco) or alkanolamine compounds, such as triethanolamine, triisopropanolamine, N-methyl- and N-ethyl-diethanolamine, Dimethylaminoethanol, 2- (N, N-dimethylaminoethoxy) ethanol or N-tris (dialkylaminoalkyl) hexahydrotriazine, z. N, N ', N-tris- (dimethylaminopropyl) -s-hexahydrotriazine. at Use of tert. Amines it is possible to use the catalyst after the production of the nanourea dispersion again separate, for example by distillation.

Bevorzugt sind Zinndioctoat, Zinndiethylhexoat, Dibuthylzinndilaurat oder Dibutyldilaurylzinnmercaptid, 3-Dimethyl-3,4,5,6-tetrahydropyrimidin, Tetramethylammoniumhydroxid, Triethylamin, Natriumhydroxid, Natriummethylat oder Kaliumisopropylat. Besonders bevorzugter Katalysator ist Ammoniak.Prefers are Zinndioctoat, Zinndiethylhexoat, Dibuthylzinndilaurat or Dibutyldilauryltin mercaptide, 3-dimethyl-3,4,5,6-tetrahydropyrimidine, Tetramethylammonium hydroxide, triethylamine, sodium hydroxide, sodium methylate or potassium isopropylate. Particularly preferred catalyst is ammonia.

Die Katalysatoren werden in Mengen von 0,01 bis 8 Gew.-%, bevorzugt von 0,05 bis 5 Gew.-%, besonders bevorzugt von 0,1 bis 3 Gew.-%, bezogen auf den gesamten Festkörpergehalt der resultierenden Dispersion, eingesetzt.The Catalysts are in amounts of 0.01 to 8 wt .-%, preferably from 0.05 to 5 wt .-%, particularly preferably from 0.1 to 3 wt .-%, based on the total solids content of the resulting Dispersion used.

Der Katalysator kann mit den hydrophilierten Polyisocyanaten vor Einbringung in das Wasser oder mit dem Dispergierwasser gemischt werden oder auch erst nach der Dispergierung der hydrophilierten Polyisocyanate in Wasser zugefügt werden. Bevorzugt ist es, den Katalysator dem Dispergierwasser vor Zusatz der hydrophilierten Polyisocyanate beizumischen. Es ist auch möglich den Katalysator in Portionen aufzuteilen und zu unterschiedlichen Zeitpunkten des Reaktionsverlaufes hinzuzufügen.Of the Catalyst can with the hydrophilated polyisocyanates prior to introduction be mixed in the water or with the dispersing water or also only after the dispersion of the hydrophilized polyisocyanates be added in water. It is preferred that the catalyst the dispersing water before adding the hydrophilicized polyisocyanates to mix. It is also possible the catalyst in portions split up and at different times of the course of the reaction add.

Bei der Herstellung der Nanoharnstoff-Dispersionen können auch Entschäumer, oberflächenaktive Detergentien und andere Hilfsmittel und Additive verwendet werden. Auch weitere Additive aus Bereichen wie Lack-, Dichtstoff- oder Klebstoffformulierung wie beispielsweise Pigmente oder Füllstoffe können zugesetzt werden.at The preparation of nanourea dispersions can also Defoamers, surface-active detergents and other aids and additives are used. Also other additives from areas such as paint, sealant or adhesive formulation such as pigments or fillers be added.

Der Anteil an Nanoharnstoffpartikeln bezogen auf die Polychloropren-Dispersionen beträgt 0,1 bis 50 Gew.-%, bevorzugt 0,5 bis 20 Gew.-%, Besonders vorteilhaft ist die stabilisierende Wirkung von Nanoharnstoff-Partikeln, wenn diese in Kombination mit Siliciumdioxidpartikeln und/oder Zinkoxidpartikeln eingesetzt werden. Siliciumdioxidpartikeln und/oder Zinkoxidpartikeln werden bevorzugt als wässrige Dispersionen zugesetzt.Of the Proportion of nanourea particles relative to the polychloroprene dispersions is 0.1 to 50% by weight, preferably 0.5 to 20% by weight, Particularly advantageous is the stabilizing effect of nanourea particles, when combined with silica particles and / or zinc oxide particles be used. Silica particles and / or zinc oxide particles are preferably added as aqueous dispersions.

Bevorzugte Festgehalte der Siliciumdioxid-Dispersionen bzw. Zinkoxid-Dispersionen sind dabei jeweils 20 bis 65 Gew.-%, besonders bevorzugt 45 bis 60 Gew.-%.preferred Solid contents of the silica dispersions or zinc oxide dispersions are in each case 20 to 65 wt .-%, particularly preferably 45 to 60% by weight.

Die mittleren Teilchengrößen der Siliciumdioxid-Dispersionen liegen typischerweise bei 5 bis 500 nm, bevorzugt 8 bis 100 nm, besonders bevorzugt 9 bis 50 nm bestimmt mittels Laserkorellationsspektroskopie.The average particle sizes of the silica dispersions are typically at 5 to 500 nm, preferably 8 to 100 nm, 9 to 50 nm is particularly preferably determined by means of laser correlation spectroscopy.

Dabei werden bereits bei Zinkoxidkonzentrationen von weniger als 2,5 Gew.-%, bevorzugt 0,25 Gew.-% hervorragende Stabilisierungen erzielt, welche ansonsten nur mittels erheblich höherer Mengen an Zinkoxid möglich gewesen wären.there already at zinc oxide concentrations of less than 2.5% by weight, preferably 0.25 wt .-% achieved excellent stabilization, which otherwise only by means of significantly higher amounts of zinc oxide would have been possible.

Die bevorzugte Siuliciumdioxidkonzentrationen der Formulierung liegt bei 0 bis 25 Gew.-%, besonders bevorzugt 0 bis 15 Gew.-% und ganz besonders bevorzugt 0 bis 5 Gew.-%.The preferred Siuliciumdioxidkonzentrationen the formulation is at 0 to 25 wt .-%, particularly preferably 0 to 15 wt .-% and completely particularly preferably 0 to 5 wt .-%.

Neben Nanoharnstoff-Partikeln und gegebenenfalls ZnO und/oder SiO2-Partikeln können in den Polychloropren-Dispersionen auch weitere Zusatzstoffe wie Emulgatoren, Biozide, Rheologieadditive, Pigmente, Lösemittel, Weichmacher, Füllstoffe, Stabilisatoren, Tenside, Metalloxide wie Magnesiumoxid, Vernetzer wie Melaminharze, Verlaufsmittel, Entschäumer, Dispergierhilfsmittel und Katalysatoren enthalten sein.In addition to nanourea particles and optionally ZnO and / or SiO 2 particles, polychloroprene dispersions may also contain further additives such as emulsifiers, biocides, rheology additives, pigments, solvents, plasticizers, fillers, stabilizers, surfactants, metal oxides such as magnesium oxide, crosslinkers such as melamine resins, Be contained flow control agents, defoamers, dispersants and catalysts.

Insbesondere enthalten die Polychloropren-Dispersionen wenigstens ein Alterungsschutzmittel auf der Basis von oligofunktionellen sekundären aromatischen Aminen und/oder oligofunktionellen substituierten Phenolen.Especially For example, the polychloroprene dispersions contain at least one anti-aging agent based on oligofunctional secondary aromatic Amines and / or oligofunctional substituted phenols.

BeispieleExamples

Sofern nicht abweichend vermerkt beziehen sich alle Prozentangaben auf das Gewicht. Sofern nicht abweichend vermerkt, beziehen alle analytischen Messungen auf Temperaturen von 23°C.Provided Unless otherwise stated, all percentages are based on the weight. Unless otherwise noted, all analytical ones apply Measurements at temperatures of 23 ° C.

Die angegebenen Viskositäten wurden mittels Rotationsviskosimetrie nach DIN 53019 bei 23°C mit einem Rotationsviskosimeter der Firma Anton Paar Germany GmbH, Ostfildern, DE bestimmt.The indicated viscosities were determined by rotational viscometry according to DIN 53019 at 23 ° C with a rotational viscometer of the company Anton Paar Germany GmbH, Ostfildern, DE.

NCO-Gehalte wurden, wenn nicht ausdrücklich anders erwähnt, volumetrisch gemäß DIN-EN ISO 11909 bestimmt.NCO contents were mentioned, unless explicitly stated otherwise, determined volumetrically according to DIN-EN ISO 11909.

Die angegebenen Partikelgrößen wurden mittels Laserkorrellationsspektroskopie (Gerät: Malvern Zetasizer 1000, Malver Inst. Limited) bestimmt.The reported particle sizes were determined by laser correlation spectroscopy (Device: Malvern Zetasizer 1000, Malver Inst. Limited).

Die Festkörpergehalte wurden ermittelt durch Erhitzen einer ausgewogenen Probe auf 120°C. Bei Gewichtskonstanz wurde durch erneutes Auswiegen der Probe Festkörpergehalt berechnet.The Solid content was determined by heating a balanced sample to 120 ° C. At constant weight was by re-weighing the sample solids content is calculated.

Die Kontrolle auf freie NCO-Gruppen wurde mittels IR-Spektroskopie (Bande bei 2260 cm–1) durchgeführt.Control for free NCO groups was performed by IR spectroscopy (band at 2260 cm -1 ).

Die Stabilität gegenüber der Abspaltung von HCl aus dem Klebstoff- oder Beschichtungsfilm wurde in Anlehnung an DIN 53381, Verfahren B, mit einem 763-PVC Thermomat (Fa. Metrohm, Herisau, CH) bestimmt. Dabei werden 0,2 g des ausgehärteten Klebstofffilms eingewogen und im Thermomat bei einem Luftstrom von 7 l/h auf 180°C erhitzt. Als Messpunkt für die Bestimmung der HCl-Stabilität wurde der Zeitpunkt des Erreichens von 50 μS cm–1 Leitfähigkeit ausgewählt. Je größer die Zeitdauer bis zum Erreichen der Leitfähigkeit, desto stabiler ist die Probe gegenüber HCl-Abspaltung.The stability with respect to the elimination of HCl from the adhesive or coating film was determined in accordance with DIN 53381, method B, using a 763-PVC Thermomat (from Metrohm, Herisau, CH). In this case, 0.2 g of the cured adhesive film are weighed and heated in the thermomat at an air flow of 7 l / h to 180 ° C. As a measuring point for the determination of the HCl stability, the time of reaching 50 μS cm -1 conductivity was selected. The longer the time to reach the conductivity, the more stable the sample is against HCl elimination.

Das Sedimentationsverhalten der Formulierungen wurde in Anlehnung an DIN 38409 Teil 9 bestimmt. Dazu wurde ein Volumen von 1 L der Formulierungen für 72 Stunden bei Zimmertemperatur in einem Sedimentierglas (nach DIN 12672 Teil 2) gelagert. Anschließend wurde das Absetzvolumen bestimmt.

  • Bayhydur® VP LS 2336: Hydrophiliertes Polyisocyanat auf Basis von Hexamethylendiisocyanat, lösemittelfrei, Viskosität bei 23°C ca. 6800 mPas, Isocyanat-Gehalt ca. 16,2%, Bayer MaterialScience AG, Leverkusen, DE.
  • Isofoam® 16: Entschäumer, Petrofer-Chemie, Hildesheim, DE
  • Dispercoll C 84: wässrig-kolloidale Dispersion eines Polymerisates des 2-Chlorbutadiens mit einem Polymeranteil von 55 Gew.-%, einer Viskosität von ca. 100 mPas und einem pH-Wert von ca. 13, Bayer MaterialScience AG, Lev, DE
  • Dispercoll C VP LS 2325: wässrig-kolloidale Dispersion eines Polymerisates des 2-Chlorbutadiens mit einem Polymeranteil von 55 Gew.-%, einer Viskosität von ca. 100 mPas und einem pH-Wert von ca. 12, Bayer MaterialScience AG, Lev., DE
  • Dispercoll S 3030: wässrige-kolloidale anionische Lösung von amorphen Siliziumdioxid einem Feststoffanteil von 30 Gew.-% und einem pH-Wert von ca. 10, Bayer MaterialScience AG, Lev., DE
  • Borchers VP 9802: wässrige Zinkoxid-Dispersion (Feststoffgehalt 50%, mit entionisiertem Wasser auf 25% verdünnt), Borchers AG, Langenfeld, DE
  • Rhenofit DDA 50-EM: wässrige Emulsion eines Alterungsschutzmittels (Antioxidanz) auf Basis eines Diphenylamin-Derivates, Festgehalt 50 Gew.-%, Rheinchemie, Mannheim, DE Die anderen Chemikalien wurden im Feinchemikalienhandel bei Sigma-Aldrich GmbH, Taufkirchen, DE bezogen.
The sedimentation behavior of the formulations was determined on the basis of DIN 38409 part 9. For this purpose, a volume of 1 L of the formulations was stored for 72 hours at room temperature in a sedimentation glass (according to DIN 12672 Part 2). Subsequently, the settling volume was determined.
  • Bayhydur ® VP LS 2336: Hydrophilized polyisocyanate based on hexamethylene diisocyanate, solvent-free, viscosity at 23 ° C ca. 6800 mPas, isocyanate content approx 16.2%, Bayer MaterialScience AG, Leverkusen, DE.
  • Isofoam ® 16: defoamers, Petrofer chemistry, Hildesheim, DE
  • Dispercoll C 84: aqueous-colloidal dispersion of a polymer of 2-chlorobutadiene with a polymer content of 55% by weight, a viscosity of about 100 mPas and a pH of about 13, Bayer MaterialScience AG, Lev, DE
  • Dispercoll C VP LS 2325: aqueous-colloidal dispersion of a polymer of 2-chlorobutadiene with a polymer content of 55% by weight, a viscosity of about 100 mPas and a pH of about 12, Bayer MaterialScience AG, Lev., DE
  • Dispercoll S 3030: aqueous colloidal anionic solution of amorphous silica having a solids content of 30% by weight and a pH of about 10, Bayer MaterialScience AG, Lev., DE
  • Borchers VP 9802: aqueous zinc oxide dispersion (solids content 50%, diluted to 25% with deionized water), Borchers AG, Langenfeld, DE
  • Rhenofit DDA 50-EM: aqueous emulsion of an anti-aging agent (antioxidant) based on a diphenylamine derivative, solids content 50% by weight, Rheinchemie, Mannheim, DE The other chemicals were obtained from the fine chemicals trade at Sigma-Aldrich GmbH, Taufkirchen, DE.

Die Angabe phr bezeichnet die auf 100 Teile Bindemittelfeststoff eingesetzten Dosiermengen. Dabei wird ausschließlich der Feststoffanteil der Einsatzstoffe berücksichtigt.The Specification phr denotes that used on 100 parts of binder solid Dosing. Only the solids content is used of the starting materials.

Beispiel 1 Herstellung einer wässrigen Nanoharnstoff-DispersionExample 1 Preparation of an aqueous Nanourea dispersion

Zu einer Lösung von 2,23 g Ammoniak-Wasser (enthaltend 25 Gew.-% Ammoniak) in 812 g entionisiertem Wasser wurden bei 30°C unter heftigem Rühren 136 g Bayhydur® VP LS 2336 und anschließend 0,02 g Isofoam® 16 gegeben und weiter gerührt. Nach 2, 4 und 6 Stunden wurden jeweils weitere 136 g Bayhydur® VP LS 2336 und je anschließend 0,02 g Isofoam® 16 zugesetzt und anschließend bei 30°C weitere 4 Stunden nachgerührt. Danach wurde bei 200 mbar Vakuum und 30°C weiter 3 Stunden gerührt und die entstandene Dispersion abgefüllt.To a solution of 2.23 g of ammonia water (containing 25 wt .-% of ammonia) in deionized water 812 g were added at 30 ° C with vigorous stirring 136 g Bayhydur ® VP LS 2336, and then 0.02 g Isofoam ® 16 and further stirred. After 2, 4 and 6 hours, a further 136 g each Bayhydur ® VP LS 2336, and then 0.02 g per Isofoam ® 16 were added and then stirred for a further 4 hours at 30 ° C. Thereafter, stirring was continued at 200 mbar vacuum and 30 ° C for 3 hours and bottled the resulting dispersion.

Die erhaltene weiße wässrige Dispersion hatte nachfolgenden Eigenschaften: Partikelgröße (LKS): 77 nm Viskosität (Viskosimeter, 23°C): < 50 mPas pH (23°C): 6,9 The resulting white aqueous dispersion had the following properties: Particle size (LKS): 77 nm Viscosity (viscometer, 23 ° C): <50 mPas pH (23 ° C): 6.9

Beispiel 2 Herstellung der Proben und Ergebnisse der HCl-Stabilitäts-BestimmungExample 2 Preparation of the samples and Results of HCl Stability Determination

Zur Herstellung der Klebstoff- oder Beschichtungsmittel wurden die Einsatzstoffe gemäß Tabelle 1 in einem Becherglas mit Hilfe eines Flügelrührer miteinander vermischt.to Preparation of the adhesive or coating agent were the starting materials according to Table 1 in a beaker with the help a paddle stirrer mixed together.

Alle hergestellten Formulierungen enthielten 2 phr des Alterungsschutzmittels Rhenofit DDA 50 EM.All prepared formulations contained 2 phr of the anti-aging agent Rhenofit DDA 50 EM.

Nach vollständiger Vermischung wurden die Formulierungen noch 12 Stunden stehengelassen.To complete mixing, the formulations were still 12 hours left.

Danach wurden in einer geeigneten Form Filme gegossen, die nach dem vollständigen Trocknen eine Dicke von ca. 1 mm aufwiesen. Die Filmtrocknung wurde bei 23°C/50% rLF durchgeführt.After that were cast in a suitable form films, which after complete Drying to have a thickness of about 1 mm. The film drying was at 23 ° C / 50% RH.

Für folgende Klebstoff- oder Beschichtungsmittel wurde die HCl-Stabilität bestimmt: Tabelle 1: Vergleichsbeispiel A B C Zusammensetzung Dispercoll C 84 + 1 phr ZnO Dispercoll C 84 + 2 phr ZnO Dispercoll C 84 + 3 phr ZnO HCl-Stabilität 278 min 337 min 340 min Tabelle 2: Erfindungsgemäßes Beispiel D E F Zusammensetzung Dispercoll C 84 + 1 phr Nanoharnstoff Dispercoll C 84 + 5 phr Nanoharnstoff Dispercoll C 84 + 20 phr Nanoharnstoff HCl-Stabilität 218 min 307 min 365 min The HCl stability was determined for the following adhesives or coating compositions: TABLE 1 Comparative example A B C composition Dispercoll C 84 + 1 phr ZnO Dispercoll C 84 + 2 phr ZnO Dispercoll C 84 + 3 phr ZnO HCl stability 278 min 337 min 340 min Table 2: Inventive example D e F composition Dispercoll C 84 + 1 phr nanourea Dispercoll C 84 + 5 phr nanourea Dispercoll C 84 + 20 phr nanourea HCl stability 218 min 307 min 365 min

Die Tabellen 1 und 2 zeigen, dass schon geringe Dosierungen des Nanoharnstoffs einen stabilisierenden Effekt auf die Bindemittel- und Klebstofffilme haben. Ein Ersatz von Zinkoxid durch Nanoharnstoff ist dadurch möglich. Tabelle 3: Vergleichsbeispiel A G Zusammensetzung Dispercoll C 84 + 1 phr ZnO Dispercoll C VP LS 2325 + 1 phr ZnO HCl-Stabilität 278 min 415 min Tabelle 4: Erfindungsgemäßes Beispiel H I Zusammensetzung Dispercoll C 84 + 1 phr ZnO + 5 phr Nanoharnstoff Dispercoll C VP LS 2325 + 1 phr ZnO + phr Nanoharnstoff HCl-Stabilität 416 min 546 min Tables 1 and 2 show that even small dosages of the nanourea have a stabilizing effect on the binder and adhesive films. A replacement of zinc oxide by nano-urea is possible. Table 3: Comparative example A G composition Dispercoll C 84 + 1 phr ZnO Dispercoll C VP LS 2325 + 1 phr ZnO HCl stability 278 min 415 min Table 4: Inventive example H I composition Dispercoll C 84 + 1 phr ZnO + 5 phr nanourea Dispercoll C VP LS 2325 + 1 phr ZnO + phr nanourea HCl stability 416 min 546 min

Die Tabellen 3 und 4 zeigen, dass sich durch Kombination geringer Mengen Zinkoxid mit Nanoharnstoff sehr starke Steigerungen der HCl-Stabilität errreicht werden. So erreicht die erfindungsgemäße Formulierung H eine um 50% erhöhte HCl-Stabilität gegenüber dem Vergleichsbeispiel A, die erfindungsgemäße Formulierung I im Vergleich mit der Vergleichsformulierung G immerhin eine Steigerung von 31%. Tabelle 5: Beispiel Ja) Kb) Lb) Zusammensetzung Dispercoll C 84 + 0,24% ZnO Dispercoll C 84 + 0,24% ZnO + 4,7% Nanoharnstoff Dispercoll C 84 + 0,24% ZnO + 8,4% Nanoharnstoff HCl-Stabilität 239 min 416 min 467 min

  • a) Vergleichsbeispiel b) erfindungsgemäßes Beispiel
Tables 3 and 4 show that very strong increases in HCl stability are achieved by combining small amounts of zinc oxide with nanourea. Thus, formulation H according to the invention achieves an HCl stability increased by 50% compared to comparative example A, formulation I according to the invention in comparison with comparative formulation G at least an increase of 31%. Table 5: example Yes) Kb) lb) composition Dispercoll C 84 + 0.24% ZnO Dispercoll C 84 + 0.24% ZnO + 4.7% nanourea Dispercoll C 84 + 0.24% ZnO + 8.4% nanourea HCl stability 239 min 416 min 467 min
  • a) Comparative Example b) Example according to the invention

In Tabelle 5 wurde der Gehalt an Zinkoxid in Prozent bezüglich der Gesamtformulierung angegeben, um zu zeigen, dass auch Dosierungen mit weniger als 0,25 Gewichtsprozent Zinkoxid bezogen auf die Gesamtformulierung, in Kombination mit geringen Mengen Nanoharnstoff eine hervorragende HCl-Stabilität erreichen. Somit erlaubt die Zugabe von Nanoharnstoff die Formulierung von kennzeichnungsfreien Kleb- und Beschichtungsstoffen mit ausreichend hoher HCl-Stabilität. Tabelle 6: Beispiel Ma) Nb) Oa) Pb) Zusammensetzung Dispercoll C84 + 3,5 phr ZnO Dispercoll C84 + 20 phr Nanoharnstoff Dispercoll VPLS 2325 + 3,5 phr ZnO Dispercoll VPLS 2325 + 20 phr Nanoharnstoff Sedimentmenge 17,5 mL - 24,0 mL -

  • a) Vergleichsbeispiel b) erfindungsgemäßes Beispiel
In Table 5, the content of zinc oxide in terms of the total formulation was reported to show that even dosages of less than 0.25% by weight of zinc oxide based on the total formulation, in combination with small amounts of nano-urea, achieve excellent HCl stability. Thus, the addition of nanourea allows the formulation of label-free adhesives and coating materials with sufficiently high HCl stability. Table 6: example Ma) Nb) Oa) Pb) composition Dispercoll C84 + 3.5 phr ZnO Dispercoll C84 + 20 phr nanourea Dispercoll VPLS 2325 + 3.5 phr ZnO Dispercoll VPLS 2325 + 20 phr nanourea amount of sediment 17.5 mL - 24.0 mL -
  • a) Comparative Example b) Example according to the invention

Tabelle 6 zeigt die hervorragende Lagerstabilität von Formulierungen mit Nanoharnstoff. Selbst bei hohen Dosierungen von Nanoharnstoff und in Kombination mit sedimentationsempfindlichen Dispersionen (Bsp. P) zeigt sich in den nanoharnstoffhaltigen Formulierungen keinerlei abgesetztes Material. Dagegen sind die in den Vergleichsbeispielen gebildeten Sedimente nicht nur aufgrund ihrer Menge störend, sie sind auch nur sehr schwer bis gar nicht redispergierbar.table Figure 6 shows the excellent storage stability of formulations with nanourea. Even at high doses of nanourea and in combination with sedimentation-sensitive dispersions (Ex. P) shows up in the nanourea-containing formulations no settled material. In contrast, those in the comparative examples formed sediments not only because of their amount disturbing, they are also very difficult to even redispersible.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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Claims (7)

Verwendung von Nanoharnstoff-Partikeln als Stabilisatoren für wässrige Polychloropren-Dispersionen.Use of nanourea particles as stabilizers for aqueous polychloroprene dispersions. Verwendung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine verbesserte Stabilität gegen Phasenseparation der Dispersionen sowie einen besseren Schutz gegen Alterungserscheinungen aus diesen Dispersionen hergestellter Klebnähte und Verfärbungen der verklebten Substrate durch HCl-Einwirkung erreicht wird.Use according to claim 1, characterized characterized in that improved stability against Phase separation of the dispersions and better protection against Aging phenomena from these dispersions produced adhesive seams and discoloration of the bonded substrates by HCl action is reached. Verwendung gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Nanoharnstoff-Partikel intramolekular durch Harnstoffgruppen vernetzte organische Partikel mit einer mittleren Partikelgröße bestimmt mittels Laser-Korrelations-Spektroskopie-(LKS)-Messungen von 20 bis 500 nm sind.Use according to claim 1 or 2, characterized in that the nanourea particles intramolecularly urea groups cross-linked organic particles with a middle Particle size determined by means of laser correlation spectroscopy (LKS) measurements from 20 to 500 nm. Verwendung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Nanoharnstoff-Partikel durch Dispergierung hydrophilierter Polyisocyanate in Wasser und anschließender Reaktion dabei gebildeter Aminogruppen mit freien NCO-Gruppen der Polyisocyanate gebildet werden.Use according to one of the claims 1 to 3, characterized in that the nanourea particles by dispersing hydrophilized polyisocyanates in water and subsequent reaction of thereby formed amino groups with free NCO groups of the polyisocyanates are formed. Verwendung gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die hydrophilierten Polyisocyanate nicht-ionisch hydrophiliert sind und ausschließlich aliphatisch oder cycloaliphatisch gebundenen Isocyanatgruppen aufweisen.Use according to claim 4, characterized characterized in that the hydrophilized polyisocyanates are nonionic are hydrophilic and exclusively aliphatic or having cycloaliphatic bound isocyanate groups. Verwendung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet dass der Anteil an Nanoharnstoff-Partikeln bezogen auf die Polychloropren-Dispersionen 0,5 bis 20 Gew.-% beträgt.Use according to one of the claims 1 to 5, characterized in that the proportion of nanourea particles based on the polychloroprene dispersions 0.5 to 20 wt .-% is. Verwendung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet dass die Nanoharnstoff-Partikel in Kombination mit Siliciumdioxidpartikeln und/oder Zinkoxidpartikeln eingesetzt werden.Use according to one of the claims 1 to 6, characterized in that the nanourea particles in combination with silica particles and / or zinc oxide particles be used.
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