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JPS6018567A - 熱安定性増粘剤 - Google Patents

熱安定性増粘剤

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Publication number
JPS6018567A
JPS6018567A JP59120903A JP12090384A JPS6018567A JP S6018567 A JPS6018567 A JP S6018567A JP 59120903 A JP59120903 A JP 59120903A JP 12090384 A JP12090384 A JP 12090384A JP S6018567 A JPS6018567 A JP S6018567A
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JP
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stabilizer
room temperature
polyurethane
thickener
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JP59120903A
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NL Industries Inc
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Publication date
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Publication of JPH0455471B2 publication Critical patent/JPH0455471B2/ja
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    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
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    • C08K3/34Silicon-containing compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
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    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 見匪皇狭亙分国 本発明は、水分散性ポリウレタンと安定剤とからなる熱
安定性増粘剤に関する1本発明はまた。
熱的に安定な増粘した水性組成物およびその製法に関す
る。
従速JI0す3軟 いろいろな物質を用いて水性系を増粘することは、古く
から知られている。これらの増粘剤で製接着剤および封
鎖剤、インキ、石油ドリル液、パッカー液などに有用で
ある。
増粘剤は、水性系においているいろな役割を果す。たと
えば、ラテックス装飾被覆では、増粘剤は、増粘剤は人
体の平滑さおよび絹様のきめ細かさを改良して産品を審
美的により好ましいものとするであろう。石油ドリル液
においそば、増粘剤は切粉の懸濁を改善して、その除去
効率を増大するであろう。
天然および合成の増粘剤が数多く知られている。
だが、いずれも何らかの欠点があり、そのため用途に制
限がある。たとえば天然の増粘剤としては。
カゼイン、アルギン酸塩および変性セルロス、たとえば
メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒド
ロキシプロピルセルロースおよびカルボキシセルロース
がある。これらの天然増粘剤は、その増粘効果に差があ
り、かつ流動性および均展性が貧弱である。また、微生
物の攻撃に弱く。
しかるべき防除剤の添加が必要である。
合成増粘剤としては、いろいろなアクリル系ポリマーお
よび無水マレイン酸系コポリマーがある。
だが、あるものはPH依存性であることがわかっている
し、他のものは加水分解的に不安定であったり、水性被
覆に常用される成分に対し感受性であったりする。
合成増粘剤の一類型としては、米国特許第4,079.
028号および同第4,155,892号に記載のもの
のような少くとも3個の疎水性基を親水性のポリエーテ
ル基で相互連結したことを特徴とする低分子量のポリウ
レタンがある。このポリウレタンは、少くとも一種のポ
リエーテルポリオールを、単官能活性水素化物および有
機モノイソシアネートから選んだ少くとも一種の単官能
疎水性有機化合物と反応させることにより製造される6
反応混合物中には、少くとも一種の水不溶性有機イソシ
アネートを、または少くとも一種の多価アルコールもし
くは多価アルコールエーテルを存在させてもよい。
このポリウレタンを、界面活性の共増粘剤および非水性
の不活性有機希釈剤と併用して捺染糊を増粘することは
、米国特許第4,180,491号に記載されている。
水性ベースおよび有機溶媒ベースの組成物に有用なウレ
タンレオロジー変性剤の別の類型は、米国特許第4,2
98,511号に記載されている。このレオロジー変性
剤は、ポリアルキレンオキシド、少くも3個の活性水素
または少くとも3個のイソシアネート基を有する多官能
物質、ジイソシアネートおよび水の反応生成物である。
それらの反応成分は、レオロジー変性剤が疎水性の末端
基をもたないように選ぶ。
米国特許第4.’314,924号には、被覆組成物用
のウレタンチクソトロピー剤が開示されている。このチ
クソトロピー剤は、モノモドロキシ化合物をジイソシア
ネートと反応させてモノイソシアネート付加物を形成し
2次いでこれを中性溶媒中塩化リチウムの存在下でポリ
アミンと反応させてウレア−ウレタンとすることにより
製造される。
ポリウレタン増粘剤ならびに前記その他の増粘剤の一つ
の欠点は、加熱されると所望の粘度レベルを維持できな
くなることである。倉庫、車、屋根裏およびその他の露
出もしくは半露出した場所でしばしばみられるような高
い温度を受けると。
増粘した組成物の特性が不可逆的に変化し、製造業者が
当初に調製したものと全く異るものになってしまうこと
がある。
ポリウレタン自体は、繊維から、被覆や発泡体にわたる
各種の用途に用いられることが古くから知られている。
たとえば、米国時第3,923,926号では、少くと
も2個の遊離インシアネート末端基をもったポリウレタ
ンプレポリマーを、エチレンオキシドおよびプロピレン
オキシドから形成したブロックポリエーテルであって少
くとも2個の第2級アルコール末端基をもつものと反応
させてチクロトロピー性ポリウレタンを製造している。
そのチクソトロピー性を向上するために微細なシリカま
たはベントナイトを添加できるとされている。
ポリウレタンを水およびその他の溶媒に不溶には、架橋
剤としてジテミン、ジカルボン酸およびその他の物質が
使用されてきた。架橋剤の使用を開示した代表的な文献
としては、 J、 M、 BuistおよびH,Gud
geon共著1′Advance in Polyur
ethaneTechnology”49頁以降、“E
ncyclopedia ofPolymer 5ci
ence and Technology”第■巻、5
5頁以降および527頁以降、ならびにBernard
 A。
Dunbrow著“Po1yurethanes”第2
版28頁がある。
架橋したポリウレタンは米国特許第4,293,679
号にも記載されている。この特許ではt a)水反応剤
、 b)特定イソシアネートで封止したプレポリマ+、
 c) b)用の水溶性溶媒、そしてd) b)の反応
官能性が2である場合には少くとも3個の官能基をもっ
た架橋斉史からなる組成物から、固体の分離した。a水
性の架橋したポリウレタン粒子を形成している。
米国特許第3,804,810号には、別のタイプの架
橋したポリエステルウレタンが記載されている。
このポリマーは、 a)特定の線状ポリエステル、 b
)少くとも一種の有機ジイソシアネートおよびC)少く
とも一種の官能性が2よりも大きい架橋剤を反応させる
ことにより製造される。その架橋したポリエステルウレ
タンは、接着剤、被覆組成物、下塗り剤としてまたしか
るべき支持体上に磁性および/または導電性の粒子を結
合するのに有用であるとされている。
多種多様の従来技術があるにもかかわらず、広い温度範
囲にわたって効果的に、水性組成物の粘度を増加させか
つ展延性を改善するのに有用な熱安定性増粘剤は、いま
だ製造されていない。
nの ・および − したがって2本発明の一般的な目的は、従来技術におけ
る前記の諸問題を解決または実質的に軽減することであ
る。
本発明のより具体的な一つの目的は、水性組成物の粘度
を効果的に増大するのに有用な熱安定性増粘剤を提供す
ることである。
本発明の他の一つの目的は、水性組成物の流動性および
展延性を改善する熱安定性増粘剤を提供することである
本発明のいま一つの目的は、微生物の攻撃に対し抵抗性
のある熱安定性増粘剤を提供することである。
本発明の別の一つの目的は、水分散性ポリウレタンと安
定剤とからなる熱安定性増粘剤を提供することである。
本発明のさらに一つの目的は、水、水分散性ポリウレタ
ンおよび安定剤を含む熱的な増粘された水性組成物を提
供することである。
本発明のさらにいま一つの目的は、水性組成物の増粘法
を提供することである。
一面からみれば2本発明は。
a)少くとも一種のスメクタイト型粘土であってそのカ
チオン交換能が100%活性粘土基準で粘土100gあ
たり75ミリ当量以上である安定剤と b)水性組成物に単独混入して得られる増粘された水性
組成物は140°F1月後には室温スト−マー粘度の減
少を示す水分散性ポリウレタンとを乾燥基準で1:9な
いし9:1の比で含有してなる熱安定性増粘剤を提供す
る。
別の面からみれば2本発明は、熱的に安定な増粘された
水性組成物ならびに熱安定性増粘剤を用いることにより
水性組成物を増粘しかつその展延性を改善する方法を提
供する。
本発明のその他の利点および特色ならびに本発明の技術
的範囲2本質および有用性は1本発明の好ましい態様に
ついての以下の記載から、当業者に明らかになるであろ
う。
ましし1 の己 既述のとおり9本発明は熱安定性増粘剤に関する。本増
粘剤は、特定の安定剤と特定の水分散性ポリウレタンと
を乾燥基準で1:9ないし9:1の比、好ましくは約2
:3ないし約3=15の比。
最も好ましくは約3=7ないし約1:4の比で含有して
なる。「乾燥基準」なる語は、増粘剤は固体または液体
(たとえばスラーりとして)で使用できるが、安定剤お
よび水分散性ポリウレタンの量は液状の希釈剤、坦体ま
たは溶媒の不存在下で決定されることを示すのに用いら
れている。
本発明のポリウレタンは、いくつかの要件を充足しなけ
ればならない。具体的には9本ポリウレタンは第一に、
水分散性であって、大抵の水性系中に約0.005ない
し約10.000重量%の量で容易に分散しコロイド分
散を形成するものでなければならない。その分散は、増
粘された水性組成物が経験するであろう周囲温度の変化
があっても、放置の間に分離してはならない。
加えて2本発明のポリウレタンは、これを約o、oos
ないし約10.000%の量で水性組成物に配合した場
合、長期間熱にさらすと当該組成物が粘度減少を示すよ
うな特性をもたねばならない。与えられたポリウレタン
がこの要件を充足するかどうかを測定するには、そのポ
リウレタンを水性組成物中に分散し、その組成物の1日
後の室温におけるスト−マー粘度(クレブス単位Kre
bs Units)を、 ASTM D−562−55
により低剪断条件のスト−マー粘度計を用いて測定する
。次いで同組成物を140 ’Fで1ケ月熟成した後室
温に冷却し、そして再びそのスト−マー粘度を測定する
。熟成した組成物の粘度が当初の粘度よりもたとえば3
KU以上2通常はもっと、たとえば6〜IIKU以上小
さいなら、そのポリウレタンはこの要件を充足している
といえる。
本発明に有用なポリウレタンとしては、ポリイソシアネ
ートをポリエーテルポリオールとを当業者に周知の条件
下で反応させることにより製造されるものがある。かよ
うなポリウレタンは、たとえば、ポリイソシアネート末
端の低分子量プレポリマーをポリエーテルポリオールと
反応させることにより、またはかようなプレポリマーお
よび/またはポリイソシアネートをポリヒドロキシ末端
の低分子量ポリウレタンプレポリマーと反応させること
により製造できる。ポリウレタンがさらに反応して水分
散性を失うようなことがないように。
ポリウレタンを単官能物質で末端封鎖するのが好ましい
どのようなポリウレタンを用いるにせよ、前記の諸要件
が充足されねばならない。たとえば、前記の反応成分、
ポリイソシアネートまたはポリイソシアネートプレポリ
マーおよびポリエーテルポリオールまたはポリオールプ
レポリマーは、水性組成物中に分散できない程度に架橋
したポリウレタンを生成するものであってはならない。
さらに。
ポリウレタンを配合した水性組成物は、既述のように、
熱熟成した場合スト−マー粘度の低下を示すものでなけ
ればならない。
前記の諸要件を充足するポリウレタンの一例は。
Marvin T、 Tetenbaun+およびBu
rlon (:、 Crowleyの“Water D
ispersible、 Modified Po1y
urethane”(水分散性変性ポリウレタン)と題
する1本出願人に譲渡された米国特許出願に記載された
変性ポリウレタンである。この変性ポリウレタンは、ポ
リイソシアネート、ポリエーテルポリオールおよび変性
剤を反応させて中間体を得、そしてこれを封鎖剤で封止
することにより製造される。特にことわらない限り2本
明細書で用いる「ポリウレタン」なる語は、未変性ポリ
ウレタンに加え、かような変性ポリウレタンをも包含す
る。
ポリウレタンの製造に用いるポリイソシアネートは5分
子肖り少くとも2個のイソシアネート基を有し、線状も
しくは分岐した脂肪族の、脂環式のまたは芳香族のもの
であることができる。ポリイソシアネートはまた。平均
分子量が約500ないし約io、oooの、イソシアネ
ート末端プレポリマーの形であってもよい。かようなプ
レポリマーの製法は、たとえば前記の米国特許第3,9
23,926号に記載されているように当業界では2周
知である。
ポリイソシアネートは分子当り2個のイソシアネート残
基をもつものが好ましい。より高い官能度のポリイソシ
アネートは、全イソシアネート所要量の一部として使用
できる。だが、高官能ポリイソシアネートの使用には1
本発明の目的しこ適しない架橋した不溶性ゲル生成の可
能性力1ある力)ら。
限度がある。トリおよびそれ以上の高官能ボ1ノイソシ
アネートは、用いるとしても、全イソシアネート最低所
要量の20モル%よりも少し)量とするのが一般的であ
る。トリおよびそれ以上の高官能ポリイソシアネートは
10モル%未満とするの力1好ましく、使用しないのが
最も好まい)。
本発明のポリウレタンの製造に有用なポリイソシアネー
トの例としては、1,4−テトラメチレンジイソシアネ
ート、1,6−へキサメチレンジイソシアネート、2,
2.4−トリメチル−1゜6−ジイツシアナトヘキサン
、1.10−デカメチレンジイソシアネート、1,4−
シクロヘキシレンジイソシアネート、4.4’−メチレ
ンビス−(イソシアナトシクロヘキサン)、1−イソシ
アナト−3−イソシアナトメチル−3,5,5−トリメ
チルシクロヘキサン、m−およびp−フェニレンジイソ
シアネート、2,6−および2,4−トリレンジイソシ
アネート、キシレンジイソシアネート、4−クロル−1
,3−フェニレンジイソシアネート、4.4’ −ビフ
ェニレンジイソシアネート、4,4−メチレンジフェニ
ルイソシアネート、1,5−ナフチレンジイソシアネー
ト。
1.5−テトラヒドロナフチレンジイソシアネート、 
”PAPI”のブランド名で市販されているポリメチレ
ンポリフェニルイソシアネート類、たとえ1f“PAP
工135” (当量133.5.平均イソシアネート官
能度2.7)および”pAPI 901′′(当量13
3.平均イソシアネート官能度2.3)、 ”Mond
urCB−75″のブランド名で市販されているトクメ
チロールプロノ(ンとトリレンジイソシアネートとの芳
香族トリイソシアネート付加物、 ”Desmodur
 N”のブランド名で市販されている1、6−へキサメ
チレンジイソシアネートの加水三量体化による脂肪族ト
リイソシアネート製品、 ”DDI”のブランド名で市
販され、J。
Am、 Oil、 Chew、 Soc、 51.52
2(1974)に論じられている二量体酸に基づく、C
二量体酸ジイソシアネート、ならびにそれらの混合物が
ある。
好ましいポリイソシアネートは、1,6−へキサメチレ
ンジイソシア、ネート、1−イソシアネート−3−イソ
シアナトメチル−3,5,5−トリメチルシクロヘキサ
ン、2,6−および2,4−トリレンジイソシアネート
およびそれらの混合物であり、最も好ましいものは、前
記2種のトリレンジイソシアネー1−異性体およびその
混合物である。
ポリイソシアネート分子は、イソシアネート基以外の官
能基をもっていて−1よい。もっともそれら追加の官能
基は1本発明のポリウレタン製造時の反応条件下でイソ
シアネート基とも活性水素基とも実質的に反応しないも
のであることを要す。
[ポリイソシアネート」なる語および例示したポリイソ
シアネートは、特にことわらない限り、かような追加の
官能基をもったものも包含する。反応に悪影響を及ぼさ
ない残基の例としては、ケトン、エステル、アルデヒド
、アミド特にN、N−ジ置換アミド、ハロゲン化炭化水
素、エーテルおよび第4級アミンの残基がある。
ポリウレタンの製造に用いるポリエーテルポリオールは
、ポリイソシアネート1モル当り、約0.10ないし約
10.00モル、好ましくは約0.50ないし5.00
モル、特に好ましくは0.85ないし1.45モルの量
とする。ポリエーテルポリオールは水溶性であり2反復
単位 (式中R1,R,、R,およびR4はそれぞれが独立に
H,CH,およびC2H5からなる群から選ばれたもの
である)を有するホモポリマーまたはブロックもしくは
ランダムコポリマーであることができる。
ポリエーテルポリオールは、そのポリエーテル主鎖の実
質上どの末端にもヒドロキシル残基をもつか、さらに/
またはそのポリエーテル主鎖の一端が、少くとも1個の
別の活性水素基および/またはポリエーテル鎖を結合し
ている中央分子に結合していることが必要である。それ
故この定義は。
少くとも2個のヒドロキシル残基をもった低分子量のポ
リウレタンプレポリマーを包むことになる。
この点に関し、ポリエーテルポリオールは、前記のホモ
ポリマー、ブロックもしくはランダムコポリマーの少く
とも一種と、そのポリエーテル主鎖が結合ないし反応し
得る3個主・シ<はそれ以上の残基をもった物質とから
形成される三次元のポリエーテルポリオールであること
もできる。かような残基としては、アミンおよびカルボ
ン酸の残基。
ヒドロキシル基およびそれらの組合わせがある。
かようなトリまたはそれ以上の官能性の物質の代表例と
しては、エタノールアミン類、グリセリン。
トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール。
ソルビット、リンゴ酸、酒石酸およびクエン酸がある。
だが、三次元ポリエーテルポリオールの使用は2本発明
に不適な不溶性の架橋したゲルを形成することがあるの
で、三次元形成物質の量は。
約50当量%未満、好ましくは約20当量%未満とし、
使用しないのが最も好ましい。
ポリエーテルポリオールの平均分子量は、約4.000
ないし約20,000であり、約4 、000ないし約
14 、000が好ましく、約6,000ないし約10
,000が最も好ましい。平均分子量が約20,000
を超えるポリエーテルポリオールは、水不溶性のポリウ
レタン増粘剤を形成する。平均分子量が約4,000未
満のポリエーテルポリオールは、使用はできるが、得ら
れる増粘剤は、前記平均分子量範囲のものから得られる
ものより効果が不充分である。
本発明に有用な好ましいポリエーテルポリオールの例は
、ポリエチレングリコール、エチレングリコール、プロ
ピレングリコールおよびブチレングリコールからなるジ
オール類のランダムおよびブロックコポリマー、グリセ
リン、トリメチロールプロパンおよびペンタエリスリト
ールのポリエーテルポリオール付加物、ならびにそれら
の混合物である。
既述のように、変性ポリウレタンを製造するには変性剤
および封鎖剤を用いる。変性剤は、ポリイソシアネート
1モル当り、約0.015ないし約3.40モル、好ま
しくは約0.025ないし約1.000モル。
最も好ましくは約0.050ないし約0.300モルの
量とする。
変性剤はポリマー主鎖中にはいって水素結合力がウレタ
ン鎖のそれよりも優れていると思われる鎖を形成する。
この−改良された水素結合により変性ポリウレタンは水
性組成物を極めて効果的に増粘する。より具体的には、
変性剤をポリウレタン中に配合することにより、4重量
%水性組成物の25℃における粘度(12rpmのNo
、4スピンドルを用いたブルックフィールドLVT回転
粘度計により測定)を8,000ないし15,000 
cPから約12,000ないし約40,000cPに増
大できる。変性ポリウレタンによって得られる好ましい
粘度範囲は、前記測定条件で、約20,000ないし約
30 、0OOcPである。
変性剤は、一般式 %式% (式中、Rは炭素数が0ないしIQの基を表わし。
又は第一級アミノ、第二級アミノ、カルボニルおよびそ
れらの混合物からなる群から選んだ少くとも一個の活性
水素残基を有する基であり、Yは第一級アミノ、第二級
アミノ、カルボニル、ヒドロキシル、メルカプトおよび
それらの混合物からなる群から選んだ少くとも一個の活
性水素残基を有する基でありy (x + y)の合計
は、■よりも大きい整数であり、そしてXは1以上であ
る)を有する。Xが2またはそれ以上の時は、yはOで
もそれより大きい数でもよい。
基Rは、線状もしくは分岐した脂肪族、脂環式または芳
香族の基であることができ、その基の任意の位置に基X
およびYが結合していてもよい。
基Rは炭素数が2ないし8であるのが好ましく。
最も好ましくは炭素数が2ないし6でかつ末端炭素原子
に活性水素残基があることである。基Rは。
活性水素残基でない他の残基をもってもよく、そのよう
なものとしては、ケトン、アルデヒド、エステル、アミ
ド特にN、N−ジ置換アミド、ハロゲン、第四級アミン
などからの残基がある。
特に好ましい変性ポリウレタンの態様は、XおよびYが
第一級アミノ、第二級アミノ、カルボキシ残基およびそ
れらの混合物である時であり2本発明の最も好ましい態
様はXおよびYが第一級アミノである時である。
ポリウレタン変性剤の適切な例は、ヒドラジン。
α、ω−アミノアルカンたとえば1,2−エチレンジア
ミン、1,3−ジアミノプロパン、■、4−ジアミノブ
タン、1,5−ジアミノペンタン。
1.6−ジアミツヘキサン(ヘキサメチレンジアミン)
、1.7−ジアミノへブタン、1,8−ジアミノオクタ
ン、1,9−ジアミノノナン、1゜10−ジアミノデカ
ン、1.12−ジアミノドデカンおよび本発明の範囲内
の変性ポリウレタンを形成し得る程度のより高級鎖のジ
アミン、脂環式アミンたとえば1,4−ジアミノシクロ
ヘキサンおよびインホノンジアミン;芳香族アミンたと
えば1,4−ベンゼン、1,4−ジアミノナフタレン、
1,8−ジアミノナフタレン、N−フェニル−p−フェ
ニレンジアミンなど;ポリアミノ化合物たとえばジエチ
レントリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチ
レンペンタミン;アクリロニトリのマイケル付加次いで
ニトリルの第一アミノ基への還元によって製造できるよ
うな置換シア、ミンたとえば3−ココアミノ−1−プロ
ピルアミン、3−クロウアミノ−1−プロピルアミン、
3−(水添タロウ)アミノ−1−プロピルアミンおよび
N−アルキル−N、N−ビス(3−アミノプロピル)ア
ミン(アルキル基は炭素数が1ないし22)がある。
ウレタン変性剤はまたジカルボン酸たとえばシュウ酸、
マロン酸、コハク酸、ダルタル酸、アジピン酸、ピメリ
ン酸、スペリン酸、アゼライン酸。
セパチン酸、マレイン酸、フマル酸、l、10−デカン
ジカルボン酸など、1.2−.1,3−および1,4−
ベンゼンジカルボン酸、1,4−シクロヘキサンジカル
ボン酸、1,3−シクロペンタンジカルボン酸、1,3
−シクロヘキサンジカルボン酸などであることもできる
ウレタン変性剤はさらにアミノ酸たとえば天然産のα−
アミノ酸やα−アミノ−ω−カルボン酸であってもよい
。その例としては、2−アミノ酢酸、2−アミノプロピ
オン酸、3−アミノプロピオン酸、2−アミノ酪酸、4
−アミノ酪酸、6−アミノヘキサン酸、10−アミノデ
カン酸、およびp−アミノ安息香酸のようなアリールア
ミノ酸がある。
また、ポリウレタン変性剤はヒドロキシルアミンすなわ
ちナルヵノールアミンたとえばエタノールアミン、ジェ
タノールアミン、2− (エチルアミノ)エタノール、
プロパツールアミン、ジブロバノールアミンおよび6−
アミノヘキサノールであることもできる。
さらに2.ポリウレタン変性剤は、ヒドロキシ酸。
たとえば2−ヒドロキシ酢酸、3−ヒドロキシプロピオ
ン酸、4−ヒドロキシブタン酸、5−ヒドロキシペンタ
ン酸、6−ヒドロキシヘキサン酸および10−ヒドロキ
シデカン酸であることもできる。このクラスのポリウレ
タン変性剤の別の例としては、サリチル酸、レゾルチル
酸、p−カルボキシフェノールなどのようなフェノール
カルボン酸がある。
ポリウレタン変性剤はまた。2−メルカプト−1−アミ
ノエタン、3−メルカプト−1−アミノプロパン、6−
メルカブトー1−アミノヘキサンなどのようなメルカプ
トアミンであってもよい。
さらに、メルカプト酢酸、3−メルカプトプロピオン酸
、6−メルカブトヘキサン酸、2−および4−メルカプ
ト安息香酸などのようなメルカプトカルボン酸もまた本
発明のポリウレタン増粘剤の製造に有用である。
前記のうち、好ましいポリウレタン変性剤は。
エチレンジアミン、1,6−ジアミツヘキサン。
1.10−ジアミノデカン、N−フェニル−p−フェニ
レンジアミン、コハク酸、スペリン酸、セパチン酸、1
.10−デカンジカルボン酸、1゜4−ベンゼンジカル
ボン酸、エタノールアミン。
2− (エチルアミノ)エタノール、p−カルボキシフ
ェノールおよびそれらの混合物である。
特に好ましい変性剤は、α、ω−ジアミノアルカン、ジ
カルボン酸、アミノカルボン酸およびそれらの混合物で
あり、そして最も好ましい変性剤はエチレンジアミンで
ある。
本発明による変性ポリウレタンの製造には、変性化合物
を2種以上併用してもよく、「変性剤」なる語は、特に
ことわらない限りかような併用を含む。
ポリウレタン変性剤の所要量は、その一部がトリまたは
それ以上の官能性の物質であってもよい。
だが、トリまたはそれ以上の官能性の変性剤を用いる場
合には、その量は、変性されたポリウレタンがゲル化し
て水に不溶なゲルになることがないように制限しなけれ
ばならない。一般的には変性剤全量の約20モル%未満
好ましくは約10モル%未満とすべきであり、最も好ま
しくは、トリまたはそれ以上官能性の変性剤を使用しな
いのがよし)。
本明細書に記載したトリまたはそれ以上の官能性のポリ
イソシアネート、ポリエーテルポリオールおよび変性剤
の量は、絶対的な限定というよりむしろ一般的なガイド
ラインであると了解されたい。別のガイドラインは、1
962年米国化学会発行、 RoF、Gould編、 
”Advances in ChemistrySer
ies (No、34) Polymerizatio
n andPolycondensation Pro
cesses”の”Theory ofGelatio
n”と題する章に例示されている文献にみられる。どの
ガイドラインによるにせよ1重要なことは、トリまたは
それ以上の官能性の反応成分の合計量を、架橋した水不
溶性のゲルの生成に必要な量よりも少くしなければなら
ないことである。
当業界で知られているように、ゲル化を避けるために許
容される各反応成分の実際の最大量は、その反応成分の
化学的本質、および官能性、その他の成分の量、化学的
本質および官能性ならびに全変性ポリウレタンの重合度
に依存するであろう。
したがって2本発明は、もし水に不溶なゲルが得られず
かつ変性ポリウレタンを含有する水性組成物が熱熟成に
際しスト−マー粘度の減少を示すのであれば、特定の反
応成分中に使用したトリまたはそれ以上の官能性物質の
モル%が本明細書に記載した量よりも多いような態様を
も包むものである。だが逆に2本発明は、トリまたはそ
れ以上の官能性物質の量が規定した量より少い場合であ
っても、水不溶性ゲルが得られるような態様は包まない
その名称が示すように、封鎖剤は2重合反応の終りにポ
リマー鎖の端部を封鎖するのに用いる。
このようにすれば、ポリマー鎖の端部がさらに反応して
ポリマーを水不溶性にすることが防止される。加えて、
封鎖剤の使用は、ポリマーの毒性を減少し、かつポリマ
ー鎖の末端を疎水性にするためポリマーの増粘効果を高
める。
封鎖剤は、ポリイソシアネート1モル当り、約0r10
ないし10.00モル、好ましくは約0.50ないし5
.00モル、最も好まくは約0.85ないし約1.45
モル%の量で使用する。封鎖剤は、線状もしくは分岐鎖
の脂肪族、脂環族または芳香族であり、未封鎖ポリマー
鎖の末端基と反応し得る官能基を1個だけ有する実質上
水に不溶な化合物であるのが好ましい。ポリエーテルポ
リオール、ポリイソシアネートおよびポリウレタン変性
剤の反応条件および量に依存し、単官能封鎖は、(1)
インシアネート残基と反応するもの(すなわち活性水素
を有するもの)であ゛っても(2)活性水素残基と反応
するものであってもよい。
封鎖剤は、ポリマー鎖の生長を終了するように機能する
残基に加え、その他の残基を有していてもよい。だが、
これらの残基は9本発明の変性ポリウレタンの製造に使
用する条件下でイソシアネート成分や活性水素成分と反
応性であってはならない。かような残基の例としては、
ケトン、アルデヒド、ハロゲン化炭化水素、第四級アミ
ン、エーテルおよびアミド特にN、N−ジ置換アミドが
ある。
既述のように、封鎖剤はイソシアネート残基または活性
水素化合物のいずれかと反応性であればよく、特定封鎖
剤の選択は、他の諸成分の反応条件およびモル量に依存
する。封鎖の変性ポリウレタンが実質上イソシアネート
末端のものとなるような反応条件を選ぶなら、封鎖剤は
イソシアネート残基と反応し得る1個の活性水素残基を
含むべきである。かような活性水素残基としては、ヒド
ロキシル、カルボン酸、メルカプトならびに第一級およ
び第二級アミンがある。封鎖剤として使用できるヒドロ
キシ化合物の代表例は、オクタツール、デカノール、ド
デカノール(ラウリルアルコール)、テトラデカノール
、ヘキサデカノール。
ステアリルアルコールおよび2−エチルヘキサノール;
フェノールたとえばフェノール、クレゾール;アルキル
フェノールたとえばオクチルフェノール、ノニルフェノ
ールおよびドデシルフェノール;アルキルおよびアリー
ルポリエーテルアルコールたとえばラウリルアルコール
、オクチルフェノールおよびノニルフェノールのポリエ
チレンオキシド付加物である。
封鎖剤として使用できるカルボン酸の例としては、Cl
1−C2□アルカンカルボン酸たとえばオクタン酸、デ
カン酸、ドデカン酸、テトラデカン酸。
ヘキサデカン酸、オクタデカン酸(ステアリン酸)、ア
イコサン酸、トコサン酸;天然産の酸混合物たとえばコ
コ酸、タロウ酸、レイプシード酸およびこれらの酸の水
添物;芳香族酸たとえば安息香酸およびナフタレンカル
ボン酸;アルキル芳香族酸たとえばオクチル安息香酸お
よびドデシル安息香酸;脂環式酸たとえばシクロペンタ
ンカルボン酸、シクロヘキサンカルボン酸お夷びシクロ
オクタンカルボン酸;ならびにアクリルへのアルコール
のマイケル付加から誘導されるアルコキシプロピル酸た
とえば3−オクチルオキシプロパン酸。
3−ドデシルオキシプロパン酸および3−オクタデシル
オキシプロパン酸がある。
封鎖剤として有用なメルカプタンとしては、オクチルメ
ルカプタン、デシルメルカプタン、ドデシルメルカプタ
ン、テトラデシルメルカプタン。
ヘキサデシルメルカプタン、オクタデシルメルカプタン
などがある。
第一級アミンも第二級アミンも共に本発明の変性ポリウ
レタンの製造に封鎖剤として使用できる。
特に有用なものは、炭素数が8ないし22のアルキル鎖
を少くとも1個有するものまたは芳香族アミンである。
アミ°ンが第二級(窒素に結合した2個の有機基をもつ
もの)であるなら、2個の基は同一でも相異ってもよい
。本発明に有用な第一級アミンの適例としては、オクチ
ルアミン、デシルアミン、ドデシルアミン、テトラデシ
ルアミン。
ヘキサデシルアミン、オクタデシルアミン、アイコシル
アミンおよびトコジルアミン;天然混合物たとえばココ
アミン、タロウアミン、ソーヤアミン、ベヘニルアミン
;アルコキシプロピルアミンたとえば3−オクチルオキ
シプロピルアミン、3−ドデシルオキシプロピルアミン
、3−ステアリルオキシプロピルアミン;芳香族アミン
たとえばベンジルアミン、l−ナフチルアミンおよび2
−ナフチルアミンがある。第二級アミンの例としては、
ジオクチルアミン、ジデシルアミン、ジドデシルアミン
、ジテトラデシルアミン、ジヘキサデシルアミン、ジオ
クタデシルアミン、ジアイコシルアミン、ジドコシルア
ミン、メチルオクチルアミン、メチルドデシルアミン、
メチルオクタデシルアミン、メチルベンジルアミン、ア
リルベンジルアミン、アリルオクタデシルアミン、ベン
ジルオクタデシルアミン、および天然混合物たとえばジ
ココアミン、シタロウアミン、ビス(水添タロウ)アミ
ン、ジソーヤアミンなどがある。本発明の変性ポリウレ
タンの製造には、3,3−ジチルキルアミノ−1−プロ
ピルアミノ化合物たとえば3.3−ジメチルアミノ−1
−プロピルアミン。
3.3−オクチルアミノ−1−プロピルアミン。
3.3−シタロウアミノ−1−プロピルアミンなども有
用である。だが、第三級アミンは、活性水素をもたない
ので別の活性水素残基をもたない限り2本発明の変性ポ
リウレタンの製造に使用できない。
重合反応の結果活性水素残基末端のポリマー鎖が得られ
る場合には、封鎖剤は活性水素残基と反応する単官能化
合物好ましくはモノイソシアネートである。これは、ポ
リエーテルポリオールおよび変性剤から誘導される活性
水素残基の合計当量数がポリイソシアネートによるイソ
シアネート当量数よりも大きいような量比で反応成分を
用いた場合である。かような中間体が生成された後モノ
イソシアネートを用いてこれを封鎖できるが、モノイソ
シアネートの使用量は、ポリイソシアネートおよびモノ
イソシアネートによるイソシアネートの合計当量数が活
性水素の合計当量数に等しいかまたは大きいような量と
する。
本発明の変性ポリウレタンの製造に有用なモノイソシア
ネート封鎖剤の適例はI Cm〜C2□アルキルイソシ
アネートたとえば1−イソシアナトオクタン、1−イソ
シアナトデカン、1−イソシアナトドデカン、1−イン
シアナトテトラデカン、1−イソシアナトヘキサデカン
、1−イソシアナトオクタデカン、1−イソシアナトア
イコサンおよび1−イソシアナトトコサン;脂環式イン
シアネートたとえばインシアナトシクロヘキサンおよび
イソシアナトシクロドテカン;芳香族イソシアネートた
とえばフェニルイソシアネートiおよび活性水素化合物
をポリイソシアネート化合物とイソシアネート官能が1
個だけ残るように選択的に反応させて生成したモノイソ
シアネートたとえば06〜C!2アルコールとイソホロ
ンジイソシアネートとの反応により生成させたものがあ
る。
変性ポリウレタンの製造は、ポリイソシアネート、ポリ
エーテルポリオールおよび変性剤を反応させて未封鎖の
変性ポリウレタンを形成し、そして同時にまたは好まし
くは後でこのポリマーを封鎖剤と反応させることにより
実施できる。変性ポリウレタンについての詳細な説明は
2本出願人が譲受けた前記の米国特許出願筒 号 (Marvin T、 TetenbaumおよびBu
rlon C,Crowleyによる“Water、 
Dispersible、 ModifiedPoly
urethane”と題する出願)にある。
反応は実質上無水の条件で行うが、溶媒の存在下でも不
存在下でも行える。溶媒を使用するなら。
それは反応混合物の一部好ましくは約10ないし約70
%を構成するが、最終反応混合物の約10ないし約30
%とするのが最も好ましい。溶媒は。
用いるなら、実質上無水であるか、または反応混合物に
イソシアネート化合物を添加する前に実質上無水としな
ければならない。本発明の変性ポリウレタンの製造に有
用な溶媒の適例は、芳香族炭化水素たとえばベンゼン、
トルエンおよびキシレン;グリコール溶媒たとえばグリ
ム(グリコールジメチルエーテル)およびジグリム;極
性有機溶媒たとえばジメチルホルムアミド、ジメチルス
ルホキシド、1−メチル−2−ピロリドリン、1−ブチ
ル−2−ピロリドン、ジメチルアセトアミド。
ガンマ−ブチロラクトン、ガンマ−ブチロラクタム、ジ
オキサンおよびアセトニトリルである。
溶媒はまた。用いるなら、使用反応条件下でポリエーテ
ルポリオール、変性剤またはポリイソシアネートと非反
応性でなければならない。溶媒は水溶性でも水不溶性で
もよい。用いる溶媒が水溶性であってかつ変性ポリウレ
タンを使用する系と相溶性であるなら、その溶媒中で製
造した変性ポリウレタンを単離することなく最終用途に
使用できる。一方変性ポリウレタンの製造に水不溶性溶
媒を用いた場合には、変炸ポリウレタン使用前に溶媒を
除去するがまたはその他の方法で変性ポリウレタンを単
離するのが好ましい。
本発明の変性ポリウレタンを製造するための好ましい溶
媒はトルエンである。その理由は、(1)トルエンは反
応成分および反応混合物から水を共沸的に除去すること
ができかっ(2)その沸点が反応完了後変性ポリウレタ
ンの単離に好都合なためである。だが、溶媒の不存在下
で反応を行うのが最も好ましい。
反応は、ポリウレタン製造を扱えることが当業者に明ら
かな任意の容器中で行える。たとえば。
反応容器は、ガスの出口を備えた閉じたものであること
ができ温度制御手段および攪拌手段をもっことができ、
またガラス製、ステンレス鋼製または炭素鋼製であるこ
とができる。反応容器に、用いるなら溶媒と、ポリエー
テルポリオールとを装入する。実質上無水の環境で反応
を行うべく、ポリエステルポリオールおよび溶媒をたと
えば共沸乾燥法により乾燥することができる。また1反
応を窒素雰囲気のような不活性ガス雰囲気下で進めるよ
うにすることができる。
反応容器内の物質を約20ないし約150℃の温度に冷
却する。反応を容易にするべく、常用のウレタン触媒を
全反応成分の約0.005ないし約i、ooo重量%に
あたる量加える。かような触媒の例としては、ビスマス
、鉛、スズ、チタン、鉄。
アンチモン、ウラン、カドミウム、コバルト、トリウム
、アルミニウム、水銀、亜鉛、ニッケル。
バナジウム、セリウムの触媒的に活性な化合物。
ならびに酸化マグネシウム、酸化バリウム、トリエチレ
ンジアミン、第三級アミン、ピロン、ラクタムおよび酸
があるが、好ましい触媒はジブチルスズジラウレートで
ある。
次いで反応容器にポリイソシアネートおよび変性剤を加
え9反応を約20ないし約150℃の温度で約0.1な
いし約48時間違行させる1反応条件は、変性剤2分子
の間でのまたは変性剤とポリエーテルポリオールとの間
での副反応が実質上ないように選択する。すなわち、た
とえば、変性剤が2個のカルボキシ基をまたは1個のカ
ルボキシ基とヒドロキシ基とを有する場合には、ポリエ
ステルの生成が実質上ないように反応条件(たとえば温
度)を選ぶ。
アミド結合形成の際の二酸化炭素のようなガス状副成物
が生成する場合には、これを反応容器から除去する。重
合終了後、封鎖剤を反応容器に加え、そして混合物を約
1ないし約48時間約20ないし約150℃の温度に維
持して封鎖反応を行う。水不溶性溶媒を用いたのであれ
ばこれをたとえば蒸発によって除去し、そして変性ポリ
ウレタンを、その粉砕を容易にするべく、たとえばドラ
イアイスや液体窒素と混合することにより、ガラス転移
点以下の温度たとえば約25〜約−100℃好ましくは
約Oないし一100℃の温度に冷却して固化し、そして
その固化したポリマーを粉砕して水性組成物中への配合
に適した粒子サイズにする。
同様の技法または当業者に周知のその他の技法によって
その他の(すなわち変性されない)ポリウレタンを製造
できることはいうまでもない。だが、いずれの場合もポ
リウレタンは既述の分散性要件および粘度要件を満足し
なければならない。
ポリウレタンは、いろいろな技法により安定剤と配合で
きる。特にポリウレタンを予め固化しかつ適当なサイズ
に粉砕したのであれば最終増粘剤を既述の範囲内の組成
にできる限り、安定剤をいろいろな形で準備できる。た
とえば、安定剤は乾燥粉末の形であってもよいし、また
は水中もしくは安定剤と混和可能な有機溶媒中のスラー
りとしてもよい。有機溶媒は、変性ポリウレタンの製造
についての記載において前記したものの一つであること
ができるが、この時点においてはイソシアネート基の実
質上すべてが反応してしまっているので他の有機溶媒で
あってもよい。安定剤をスラーりの形で加Ctrなら2
次いで混合物を前記の技法によって乾燥しそして水性組
成物への配合に適した粒子サイズに粒状化することがで
きる。一方。
乾燥したポリウレタンに安定形を固体または粉末として
加えるのであれば、それらを乾燥状態で混合し、そして
必要なら、−緒に所望の粒子サイズに粉砕すればよい。
本発明の好ましい態様では、安定剤を反応混合物に、溶
媒を用いた場合にはその除去前にかつポリウレタンの同
化および粉砕前に、添加する。安定剤は2反応完了前に
反応混合物に加えてもよいが、そのようにしても特別な
利益はない。なお。
封鎖剤を用いるなら、安定剤は封鎖剤の反応後に加える
ポリウレタンの製造に溶媒を用いると否とにかかわりな
く、安定剤は粉末として添加できる。だが、ポリウレタ
ンの製造に溶媒を用いる場合には。
安定剤は同一溶媒またはその溶媒と相溶する溶媒のスラ
ーりとして加えることができる。前記のように、スラー
り形成には各種の有機溶媒を使用できる。この態様では
、溶媒をたとえば蒸発により除去し、増粘剤を前記の技
法によって冷却して脆化し次いで固体の増粘剤を約10
0ないし1000ミクロン好ましくは約300ないし約
400ミクロンの粒子サイズに粉砕することにより増粘
剤を回収できる。
本発明の別の態様としては、ポリウレタンを別個に回収
し、そして増粘すべき水性組成物に、安定剤の添加と同
時にまたは異なる時に加えることができる。なお、ポリ
ウレタン自体は、乾燥粉末として、水性ゲルとしてまた
は反応媒体溶媒であってもよい水相溶性溶媒中のスラー
りまたは溶液として添加できる。ポリウレタンと安定剤
との添加順序は9本発明の増粘剤によって得られる相乗
効果に対し決定的なものではない。ポリウレタンと安定
剤とを混合物として水性混合物に加えるのであれば、ま
ずそれを同時にまたは別々に水に約60ないし約70℃
の温度で混入することによりゲルにすることができる。
次いでその得られたゲルを増粘すべき水性混合物に混入
するのである。
安定剤は、ポリウレタンに改良された熱安定性を付与す
る。特に、前記ポリウレタンおよび安定剤からなる増粘
剤を配合することにより、1ケ月にわたって140’F
に維持した水性組成物の室温粘度(ASTM D562
−55により低剪断条件のスト−マー粘度計で測定)を
室温1日後における同一組成物からloKIJ以内にす
ることができるであろう。熱熟成した組成物の室温スト
−マー粘度は。
5KU以内であるのが好ましく、最も好ましくは2Ku
以内である。前記条件下でのスト−マー粘度の差は、被
覆工業で粘度の熱安定性を決定する標準法である。安定
剤はまた2本発明の増粘剤を含有する水性組成物の流動
性および展延性を改善する。
本発明の安定剤は、少くとも一種のスメクタイト型粘土
であってそのカチオン交換能が100%活性粘土基準で
粘土100gあたり75ミリ当量以上である。特に望ま
しいタイプの粘土は、膨潤したベントナイトの天然産ワ
イオミング種およびこれに類する粘土ならびにヘクトラ
イト、すなわち膨潤したマグネシウム−リチウムシリケ
ート粘土である。
粘土特にベントナイト型粘土は、ナトリウムの形にない
なら、この形にかえるのが好ましい。事実、もしそうか
えないなら、ベントナイト粘土は。
特に適した安定剤とはいえない。ナトリウム形への変換
は、粘土の水性スラーりを調製し、そしてそのスラーり
をナトリウム形のカチオン交換樹脂床に通すことにより
行うのがよい。別法としては。
粘土を水および可溶性ナトリウム化合物(たとえば炭酸
ナトリウムおよび水酸化ナトリウムなど)と混合し、そ
してその混合物を粘土調製ミルや押出機でこねることに
より行うこともできる。
天然産のまたは水圧式もしくは好ましくは水熱式合成法
で合成したスメクタイト型粘土もまた本親有機性粘土の
調製に使用できる。かような粘土の代表例は、モントモ
リ口ナイト、ベントナイト。
ベイプライト、ヘクトライト、サボナイトおよびスチー
ブンサイトであるが、好ましで粘土はへクトライトであ
る。ヘクトライトは、ベントナイトのような他のスメク
タイト型粘土に比べ、特に効果的な安定剤である。これ
らの粘土は水熱的に合成できる。すなわち、まず、所望
の特定合成スメクタイトに見合う比率で所望の金属の水
和酸化物ないし水酸化物を場合によってはフッ化ナトリ
ウム(および/またはその他の交換可能なカチオンのフ
ッ化物)と共に混合含有するスラーりの形の水性反応混
合物を形成する。次いでそのスラーリをオートクレーブ
に入れ、自己発生圧の下で約100’ないし325℃好
ましくは274’ないし300℃の温度に、所望の産品
が得られるのに充分な時間加熱するのである。
スメクタイト型粘土は、約400ないし800゜好まし
くは約700ないし80000ミフロンrrrの表面積
を有する。
特定の熱安定性増粘剤中に用いる安定剤の量は。
用いるポリウレタンおよび安定剤の種類に依存する。最
適量は既述の範囲内ではあるが、安定剤の量をかえた試
料をいくつか用意し、そして熱熟成の前後におけるそれ
らのスト−マー粘度を分析することにより決定するのが
普通である。いずれにせよ1本発明の安定剤を配合した
増粘剤で増粘した水性組成物は、140°Fで1ケ月熱
熟成した際のスト−マー粘度の減少が、安定剤を配合し
なかった同様な増粘剤を用いた場合よりも少い。
本発明の安定剤の一つの興味ある特色は、安定剤が単な
る共増粘剤ではないということである。
換言すれば、シリカ粉のような共増粘剤は水性組成物の
初期粘度を増加するが、熱熟成後の粘度減少をかえって
増大するのに対し2本発明の安定剤は初期粘度の増加を
殆んどまたは全くおこさない。
本安定剤の重要性が顕著になるのは熱熟成に際してであ
る。
本発明の熱安定性増粘剤は、水性組成物用のすぐれた増
粘剤である。本発明の増粘剤を配合できる典型的な水性
1組成物としては、塗料、被覆2合成プラスター、化粧
品9人体手入用品、接着剤。
封止剤、インキ、ドリル液、パッカー液およびその他の
高温にさらされることのある増粘を必要とする水性組成
物がある。本発明の増粘剤の特に有用な利用分野は、水
性ペイントの分野である。
利用分野についての記載からも明らかなように。
水性組成物は9通常顔料、界面活性剤、脱泡剤。
防腐剤などその他の公知成分を、最終用途に応じ。
常用の組合わせおよび量で含有することができることは
いうまでもない。
本発明の増粘剤の一つの重要な特性は、水分散性である
ことである。すなわち2本増粘剤は2本ポリウレタンと
同様に、大抵の水性系中に容易に分散する。特に本発明
のポリウレタン増粘剤は。
一旦分散させたら、広い温度範囲にわたって限りなく水
と相溶性であって、放置しても分離することかない。
本発明の熱安定性増粘剤はまた。高レベルの増粘効果を
示す。増粘効果は、一定量の増粘剤を水性組成物に加え
たことによる粘度増加で測定される。すなわち本発明の
増粘剤2重量%を水に分散させると、 6rpmのNα
1スピンドルを用いたブルックフィールドLVT回転粘
度計で測定した室温粘度が150cP以上好ましくは2
00cP以上となる。
次に実施例および比較例を挙げて本発明およびその利点
をさらに説明するが、それらの実施例は例示であって9
本発明を限定するものでないことはもちろんである。
例1 窒素スイープ、温度計、攪拌機、ディーンスタークトラ
ップ、コンデンサーおよびバブラ加熱装置を備えた5 
00IIIQ 、三つ首ガラスフラスコに。
トルエン25011IQと、水酸価が12.7で平均分
子量が8835(0,020H当量)であるユニオン力
−ノベイド社製のポリエチレングリコール88.35g
(0,01モル)とを加える。窒素スイープを用いて混
合物を約110℃で共沸乾燥し、ディーンスタークトラ
ップを隔壁装置にかえ、そして混合物を75℃に冷却す
る。
フラスコにジブチルスズジラウレート0.06 gをピ
ペットでそして2,4−および2.−6−ドリレンジイ
ソシアネートの80/20モル混合物1.4g (0,
008モル、 0.016 NGO当量)を注射器で加
える。反応混合物を20時間75℃に保持した後1−イ
ソシアナトオクタデカン2.4 g (0,008モル
o、ooa NcOM−量)を加え、そして得られた混
合物を60℃に約20時間冷却すると、曇った粘稠な溶
液が得られる。
その溶液を真空下90℃で回転蒸発し、そして結晶皿に
注入すると、パラフィンのように冷却固化する。これを
ドライアイスと一緒にブレンダーに入れ、最大粒子サイ
ズが約400ミクロンの微粉に粉砕する。
例2 例1の乾燥したウレタンポリマー12.0 gに噴霧乾
燥した乾いたヘクトライト粉末4.0 gを加えること
により本発明の安定化された増粘剤を得る。
例3 例1で用いた反応容器を再び用い、これに同例で用いた
ものと同一のポリエチレングリコール73gをトルエン
230mβと共に装入する。
混合物を攪拌し、窒素スイープを用いて約110℃で共
沸乾燥し、ディーンスタークトラップを隔壁装置にとり
かえ、そして混合物を75℃に冷却する。
反応容器に、2,4−および2.6−ドリレンジイソシ
アネートの8.0/2Qモル混合物1.39g。
エチレンジアミン0.06 gおよびジブチルスズジラ
ウレート0.06 gを別々に加える。反応混合物を7
5℃で2.5時間攪拌する。この間に、オクタデシルイ
ソシアネートを3回添加する。第1回目は。
ジイソシアネート、エチレンジアミンおよび触媒を添加
してから0.5時間後に0.67 gを、第2回目は1
.0時間後に0.67 gを、そして第3回目は第2回
目から1.0時間後に0.32 gを加える。
次いで、攪拌を継続しながら2反応混合物の温度を3.
5時間90℃に上げる。
混合物を15分間攪拌し、プラスチックシート上に注ぎ
そして18時間風乾する。乾いた産品を最大サイズが約
400ミクロンの粒子に粉砕する。
例4 例1で用いた反応容器を再び用い、これに同例で用いた
ものと同一のポリエチレングリコール73gをトルエン
230mQと共に装入する。
混合物を攪拌し、窒素スイープを用いて約110℃で共
沸乾燥、し、ディーンスタークトラップを隔壁装置にと
りかえ、そして混合物を75℃に冷却する。
反応容器に、2,4−および2,6−ドリレンジイソシ
アネートの80/20モル混合物1.39g。
エチレンジアミン0.06 gおよびジブチルスズジラ
ウレート0.06 gを別々に加える。反応混合物を7
5℃で2.5時間攪拌する。この間に、オクタデシルイ
ソシアネートを3回添加する。第1回目は。
ジイソシアネート、エチレンジアミンおよび触媒を添加
してから0.5時間後に0.67 gを、第2回目は1
.0時間後に0.67 gを、そして第3回目は第2回
目から1.0時間後に0.32 gを加える。
次いで、攪拌を継続しながら2反応混合物の温度を3.
5時間90℃に上げる。
次いで反応混合物を70℃に冷却し、そしてトルエン5
0mfl中へクトライト25.2gのスラーりを攪拌混
入する。別のトルエン20+mQを用いてスラーり容器
をすすぎへクトライトの添加を完全にする。
混合物を15分間攪拌し、プラスチックシー1〜上に注
ぎそして約18時間風乾する。次いでその乾いた産品を
最大約400ミクロンのサイズの粒子に粉砕する。
例5 ポリマー固形分を50重量%に上げる以外は例3の方法
を反復する。変性ポリウレタンを乾燥粉末として回収し
2次いでヘクトライトをトライブレンドして、この安定
剤25乾燥重量%を含む混合物を得る。
例6 反応後の冷却の間に、ヘクトライトを反応混合物に、混
合物がこの安定剤25乾燥重量%を含むように加える以
外は例5の方法を反復する。攪拌を10分間継続する6
得られた増粘剤を風乾しそして最大約400ミクロンの
粉末に粉砕する6例7 下記の処方および操作により変性ポリウレタンを製造す
る。
反応器 Paul O,Abbe社製のジャケット付2クオート
シグマブレードミキサー処方 成−分 分子量 % /l/ 天ルル 取部1−PEG
 8000※ 8000 0.31 9 2500(2
487g PE613g H□0) 80/202.4/2,6 TDI※* 174 0.
2736 8 47.6ジブチルスズジラ ウレート*** 631.55 − − 2.05エチ
レンジアミン 60.1 0.034 1 2.05オ
クタデシル イソシアネート**** 295 0.31 9 91
.10X UCC社からCarbowax 8000の
名で市販されているフレーク状のポリウレタングリコー
ル併置7000−9000)×※ Mobay Che
mica1社から、TT)−80の名で市販されている
2、4−および2.6−ドリレンジイソシアネートの8
0/20モル混合物*** Co5an Chemic
a1社からCotin 200の名で市販**)LKM
ohay Chemica1社からMondur Oの
名で市販操作 1、 シグマブレード反応器にPEGを装入し、反応器
のジャケットにスチームを導入してPEGの融解を開始
2.2時間10分後PEGは融けた様子、攪拌開始(2
枚のシグマブレードをそれぞれ44および34rpm)
3、反応器をその凝縮物トラップから真空系に連結。
4、温度を95−100℃に維持しながら21.5’〜
22’ Hgの真空をPEGに2時間5分適用してPE
Gを脱水。水分は当初の0.5%から0.11%に低下
5、脱水後反応器内の圧力を窒素でO(大気圧)にもど
し、反応器をゆっくり窒素パージ。
6、反応器のジャケットに冷却水を通してPEGを75
℃に冷却(約10分)。
7、TDIを添加し、溶融PEGと10分間混合。
8、 ジブチルスズジラウレートおよびエチレンジアミ
ンをこの順序で添加。
9、反応を約10分間道行させる。その間に粘度上昇天
10、オクタデシルジイソシアネートの25%を添加。
11、混合物を75−8C1℃で約1時間反応させる。
12、オクタデシルイソシアネートの別の25%を添加
13、混合物を80−84℃で約1時間反応させる。
14、オクタデシルイソシアネートの残っている50%
を添加。
15、温度を90℃に上げ、反応をさらに3.5時間継
続。
16、反応生成物を取出し、液体窒素と混合して冷却。
固化した変性ポリウレタンをハンマーミルで粉砕して、
70重量%がマイナス100メツシユの微粉とする。
例8 例7の乾燥粉末とした変性ポリウレタンを乾いたヘクト
ライト粉末とブレンドして75%変性ポリウレタン72
5%ヘクトライトの混合物とする。
混合は1両成分をびんに入れて振ることにより実施する
本発明の増粘剤の優れた熱安定性を実証するために、例
1ないし8記載の一般操作によって製造した増粘剤の試
料を高光沢アクリル系スクリーニング組成物中に配合す
る。ロームアンドハース社からRM8の名で市販されて
いるポリウレタン増粘剤も、このスクリーニング組成物
でテストする。
スクリーニング組成物は、公開された処方(ロームアン
ドハースIG−90−2)の高光沢アクリル塗料である
。組成物は、表1に示す量の表示した成分から調製され
る。実質上同一成分比の処方が、ボンド、ガロン、キロ
グラムおよびリットル単位で与えられる。
表 ■ 収□ 1」 Tamol 731*Rohm &Haas社のアニオ
ン系ポリマー型分散剤Nopco NDW*Diamo
nd Shamrock Chemica1社 Nop
co部の液状脱泡剤プロピレングリコール TjLanox 2020’ NL IndusLri
es社の二酸化チタン顔料プロピレングリコール Rhoplex AC−490’ Rohm & Ha
as社のアクリル系コポリマーの不透明水性分散液5u
per An TT’ Tenneco Chemic
als社の水銀系防腐殺菌剤水 Texanol’ East、man Chemi、c
al Products社の2.2.II−トリメチル
−1,3−tTriton GR−7MvRohm &
 Haas社のアニオン系界面活性剤Nopco ND
W!Diamond Shamrock Chemic
a1社のNopco部の液状脱泡剤増粘剤の水性分散液 “は商標 ポ乞丘 A巨ン 10.8 1.31 2.0 0.27 85.0 9.86 269.6 7.86 32.6 3.78 555.9 62.71 1.0 0.12 15゜2 1.82 ζンタジオールイソブチレート凝集剤 15.7 1.
9g2.0 0.23 2.9 0.40 80.6 9.66 1073.3 100.00 スクリーニング組成物は次のようにして製造する。RP
M指示指示送付高速分散機を2回転速度制限用動力装置
と共に使用する。2.5″′ブレードを42容のステン
レス鋼ビーカーと共に用いる。
攪拌混合の間におけるブレードの位置はビーカーの底か
ら約11ないし2#のどころである。
均一ミックスとするべく攪拌しながら、混合すべき物質
Tamol 731. NAPCONDJプロピレング
リコールおよびTitanox 2020をビーカーに
加える。回転速度を540Orpmに上げ、かきまぜを
15分間継続する。
回転速度を200Orpm以下に落し、そしてプロピレ
ングリコール、 Rhoplex AC−490,5u
per ADI丁。
水、 Texanol、 Triton GR−7Mお
よびNAPCONDIilを次々に加える。攪拌を続け
てマスターバッチを充分に混合する。
1バインド容のかんにマスターバッチ563gを加える
。同一混合装置を増粘剤の水性分散液中に攪拌混入する
のに用いる。空気がミックス中に引きこまれない速度で
攪拌を5分間続ける。
ペイントをテスト用の2個の内張りをした半バインドか
んに注入する。
各種の増粘剤試料(対照および本発明のもの)ならびに
UO3社からQP4400の名で市販されている。標準
スクリーニング組成物に配合されるヒドロキシエチルセ
ルロース試料につき、IC工粘度、光沢、展延性および
140下での1日後。
1週間後、2週間後そして大抵の場合には4週間後の室
温スト−マー粘度を測定した。これらのテスト結果およ
び第1日日とテスト期間束とのスト−マー粘度の差(こ
れは常用の熱安定性測定法である)を表■に示す。
表 ■ ローディング1) 一例一 ヘクトライト PPHG 罵りじα 光でL狼
0P4400 − 2.0 1.3 65例1 − 1
.2 0.6 73 例225% 1.5 0.6 71 例3 − 1.2 0.6 70 例425% 1.5 0.6 69 例525% L、Q O,676 例625% 1.0 0.6 76 例7 − 0.9 0.6 81 例825% 1.5 0.6 82 RM8 − 1.3 0.7 66 − 展延性4) 140°Fで熟成後のスト−マー粘度
5) へK11日 1週 2週 4週 5 83 93 94 94 +11 8 87 82 82 − +5(2週)7+ 84 
83 83 − −1(2週)8− 92 90 87
 86 −6 8− 87 87 87 86 −1 6+ 88 86 86 86 −2 7− 89 89 89 90 +1 7 98 90 90 90 −8 8 87 91 91 91 +4 8 86 96 94 98 +12 表■の〔注〕 ■) ローディングの単位は100ガロン当りの増粘剤
のボンド 2)高剪断粘度は、はけ塗りの際に塗料にかかる剪断を
模した約10,000秒−1の剪断速度で稼動するIC
Iのコーン・プレート粘度計(ResearchEqu
ipment社、ロンドン)で測定した。一般に工CI
粘度が増加するにつれ、塗膜厚さくビルド)も増加する
。良好なビルドは、塗料のいんぺい力が良いことであり
、かつ流動性および展延性にもよい。
3)光沢はASTM D523−67を用いGardn
erInstruments Glossgars■シ
ステム60光沢計で測定した。
光沢層延性は、QP4400を配合したスリーニング組
成物のそれを5として評価する。このものの場合13g
をはけ塗りした塗膜には、不均一なは□けあとが多くみ
られる。評点が上るにつれ、はけあとおよび均一性が顕
著によくなる。評点8は、かすかなはけあとも殆んど認
められない滑らかな均一な塗膜を示す。
5) スト−マー粘度は9730− FID系スト−マ
ー粘度計を用い、 ASTM D562−55により測
定し、クレブス単位(Krebs Units)Klで
表示。
例9 ポリエチレングリコールをまずトルエンで共沸乾燥し、
そしてそのポリエチレングリコールを反応器に導入する
前にトルエンの大部分を除去する以外は例7の操作を反
復する。工程6以降は例7と同様である。
例10−14 例9の乾燥した変性ポリウレタン粉末を、乾燥へクトラ
イト粉末;ベントナイト3重量%を含む水性スラーリ;
噴霧乾燥したベントナイト粉末;イオン交換しかつ噴霧
乾燥したベントナイト粉末およびヒユームドシリカ粉と
それぞれブレンドする。得られる増粘剤は変性ポリウレ
タン75重量%および添加剤25重量%からなるものと
する。
各増粘剤を前記の高光沢アクリル系塗料スクリーニング
組成物に配合して水性スラーりとし、そしてI’CI粘
度、光沢、展延性ならびに140°F1日後、1週間後
、2週間後および1ケ月後の室温スト−マー粘度を測定
する。結果およびスト−マー粘度差を表■に示すが、同
表についての表■の脚注を参考にされたい。
L」 ポリウレタン二 水性スラーリ エG90−2へのロー
ディング、JL ?fdJnM 安定剤のJt−一 固
形分% ボンド/100ガロン例9 なし 51.1 例10 ヘクトライト 3:1 ’ 6 1.5例11
 ベントナイト。
スラーリ 3:1 6 1.5 例12 ベントナイト。
噴霧乾燥 3:’1 61.5 例13 ベントナイト。
イオン交換 噴霧乾燥 3:1 6 1.5 例14 ヒユームドシリカ 3 : 1 6 1.3ス
ト−マー1度(Kll) 叩熟庫 輝 展延性 用 旦叩糸 4」糸 140°F
lケ月後 A朋0.7 63 7+89 83 82 
8+ −80,7628−818] 82 79 −2
0.7 62 8+ 82 82 78 76 −60
.7 62 8 86 82 79 78 −80.7
 628 858382 79 −60.7 61 8
 90 82 79 78 −12これらの結果によれ
ば、所定の変性ポリウレタンおよび所定の安定剤からな
る本発明の増粘剤を用いると、高レベルの光沢および展
延性をもった熱的に安定な水性組成物が容易に得られる
ことがわかる。
以上本発明を記載したが、いろいろに修正変更して本発
明を実施できることは自明である。そのような修正変更
は2本発明の精神および範囲を逸脱しない限り、すべて
特許請求の範囲が規定する本発明の技術的範囲に包まれ
る。
特許出願人 エヌ・エル・インダストリーにインコーボ
レーテッド代理人、弁理士松 井 政広併1名) 第」頁の続き 0発 明 者 バーロン・シー・クロウリ−アメリカ合
衆国ニュー・シャー シー州トムズ・リヴアー・キン グフィッシャー・レイン2

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、a)少なくとも一種のスメクタイト型粘土であって
    そのカチオン交換能が100%活性粘土基準で粘土10
    0gあたり75ミリ当量以上である安定剤と b)水性組成物に単独混入して得られる増粘された水性
    組成物は140 @F 1月後には室温スト−マー粘度
    の減少を示す水分散性ポリウレタンとを乾燥基準で1=
    9ないし9:1の比で含有してなる熱安定性増粘剤。 2、 当該熱安定性増粘剤で増粘した水性組成物は室温
    1日後における同一組成物の室温スト−マー粘度との差
    異がl0KUよりも小さい室温スト−マー粘度を140
    下1月後に示す特許請求の範囲第1項記載の熱安定性増
    粘剤。 3、 安定剤がナトリウム型bベントナイト、ヘクトラ
    イトおよびそれらの混合物からなる群から選ばれたもの
    である特許請求の範囲第2項記載の熱安定性増粘剤。 4、安定剤とポリウレタンとの重量比が2:3ないし3
    :15である特許請求の範囲第3項記載の熱安定性増粘
    剤。 5、安定剤かへクトライトである特許請求の範囲第2項
    記載の熱安定性増粘剤。 6、安定剤とポリウレタンとの重量比が3ニアないし1
    :4である特許請求の範囲第5項記載の熱安定性増粘剤
    。 7、乾燥粉末の形である特許請求の範囲第2項記載の熱
    安定性増粘剤。 8、粉子サイズが100ないし1000ミクロンである
    特許請求の範囲第7項記載の熱安定性増粘剤。 9、 140°F1月後の室温スト−マー粘度と同一組
    成物の室温1日後におけるスト−マー粘度との差異が5
    KUよりも小さい特許請求の範囲第2項記載の熱安定性
    増粘剤。 10、水分散性ポリウレタンが主鎖を形成するa) ポ
    リイソシアネート。 b)ポリイソシアネート1モルあたり0.10ないし1
    0.00モル量のポリエーテルポリオールC)ポリイソ
    シアネート1モルあたり0.015ないし3.400モ
    ル量の変性剤であって、当該変性剤は式 %式% (式中、Rは炭素数が0ないし1oの基を表わし。 Xは第一級アミノ、第二級アミノ、カルボニルおよびそ
    れらの混合物からなる群から選んだ少くとも一個の活性
    水素残基を有する基であり、Yは第一級アミノ、第二級
    アミノ、カルボニル、ヒドロキシル、メルカプトおよび
    それらの混合物からなる群から選んだ少くとも一個の活
    性水素残基を有する基であり、(x+y)の合計は1よ
    りも大きい整数であり、そしてXは1以上である)を有
    するものと、そして d)前記ポリイソシアネート、ポリエーテルグリコール
    および変性剤の反応生成物と反応してこれを封鎖するに
    充分な量の封鎖剤 との反応生成物である特許請求の範囲第1項記載の熱安
    定性増粘剤。 11、当該熱安定性増粘剤で増粘した水性組成物は室温
    1日後における同一組成物の室温スト−マー粘度との差
    異が5KUよりも小さし一室温ストーマー粘度を140
    °F1月後に示す特許請求の範囲第1項記載の熱安定性
    増粘剤。 12、ポリイソシアネートが1,6−へキサメチレンジ
    イソシアネート、1−イソシアナト−3−イソシアナト
    メチル−3,5,5−)−リメチルシクロヘキサン、2
    .4−トリレンジイソシアネート。 2.6−ドリレンジイソシアネートおよびそれらの混合
    物からなる群から選ばれるものである特許請求の範囲第
    11項記載の熱安定性増粘剤。 (式中R□、 R,、R,およびR4はそれぞれが独立
    にH,CH3およびC,H,からなる群から選ばれたも
    のである) を有するホモポリマーまたはブロックもしくはランダム
    コポリマーである特許請求の範囲第11項記載の熱安定
    性増粘剤。 14、変性剤がα、ω−ジアミノアルカン、ジカルボン
    酸アミノカルボン酸およ“びそれらの混合物からなる群
    から選ばれたものである特許請求の範囲第11項記載の
    熱安定性増粘剤。 15、封鎖剤がモノイソシアネートである特許請求の範
    囲第11項記載の熱安定性増粘剤。 16、安定剤がナトリウム瀞9ベントナイト、ヘクトラ
    イトおよびそれらの混合物からなる群から選ばれたもの
    である特許請求の範囲第11項記載の熱安定性増粘剤。 17゜安定剤かへクトライトである特許請求の範囲第1
    6項記載の熱安定性増粘剤。 18、当該熱安定性増粘剤で増粘した水性組成物は室温
    1日後における同一組成物の室温スト−マー粘度との差
    異が2KUよりも小さい室温スト−マー粘度を140°
    F1月後に示す特許請求の範囲第17項記載の熱安定性
    増粘剤。 19、a)少なくとも一種のスメクタイト型粘土であっ
    てそのカチオン交換能が100%活性粘土基準で粘土1
    00gあたり75ミリ当量以上である安定剤と b)水性組成物に単独混入して得られる増粘された水性
    組成物は140°F1月後には室温スト−マー粘度の減
    少を示す水分散性ポリウレタンとを乾燥基準で1=9な
    いし9:1の比で含有してなる熱安定性増粘剤を0.0
    05ないし10.000重量%含有してなる増粘した水
    性組成物。 20、安定剤かへクトライトである特許請求の範囲第1
    9項記載の増粘した水性組成物。 21、熱安定性増粘剤の量が水性組成物の0.01ない
    し3.00重量%である特許請求の範囲第20項記載の
    組成物。 22、当該熱安定性増粘剤で増粘した水性組成物は室温
    1日後における同一組成物の室温スト−マー粘度との差
    異がIOKυよりも小さい室温スト−マー粘度を140
    °F1月後に示す特許請求の範囲第22項記載の熱安定
    性増粘剤。 23.水性組成物に。 a) 少くとも一種のスメクタイト型粘土であってその
    カチオン交換能が100%活性粘土基準で粘土100g
    あたり75ミリ当量以上である安定剤と b)水性組成物に単独混入して得られる増粘された水性
    組成物は140°F1月後には室温スト−マー粘度の減
    少を示す水分散性ポリウレタンとを乾燥基準で1:9な
    いし9:1の比で含有してなる熱安定性増J、Lを−(
    j、005ないし10.000重量%混合する水性組成
    物の粘度を増加する方法。 24、熱安定性増粘剤が安定剤および水分散性ポリウレ
    タンの乾燥粉末の混合物である特許請求の範囲第23項
    記載の方法。 25、熱安定性増粘剤が予め形成した水性ゲルの形であ
    る特許請求の範囲第23項記載の方法。 26、熱安定性増粘剤を水性組成物に混合するにあたり
    安定剤と変性ポリウレタンとを別々に水性組成物に混入
    する特許請求の範囲第23項記載の方法。 27、安定剤および変性ポリウレタンがともに乾燥粉友
    の形である特許請求の範囲第26項記載の方法。 28、安定剤および変性ポリウレタンを同時に混入する
    ことにより熱安定性増粘剤を水性組成物と混合する特許
    請求の範囲第23項記載の方法。 29、安定剤がナトリウム形のベントナイト、ヘクトラ
    イトおよびそれらの混合物からなる群から選んだもので
    ある特許請求の範囲第23項記載の方法。 30、安定剤かへクトライトである特許請求の範囲第2
    9項記載の方法。
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