DECOULANT

La présente invention a pour objet un monomère présentant au moins une fonction isocyanate et une insaturation, un procédé de synthèse et les (co)polymères qui en sont issus. Elle concerne plus particulièrement des compositions utiles pour les revêtements. Dans l'activité des peintures et des vernis, on utilise largement les diisocyanates notamment alcoylène diisocyanates (Tolonate) et leurs dérivés de type biuret ou leurs trimères. Toutefois, deux problèmes restent à ce jour non résolus, à savoir :

- l'utilisation de solvant organique, dont la présence est réputée toxique et néfaste pour l'environnement ;

- la nécessité de mettre sur le marché des produits non volatils qui a conduit à alourdir les molécules et ce en oligomérisant les diisocyanates; cette solution n'est pas satisfaisante car elle utilise une fonction élaborée, donc chère, pour résoudre le problème.

C'est pourquoi un des buts de la présente invention est de fournir un procédé qui permette l'obtention d'un (co)polymère ou plutôt d'un pré(co)polymère qui, mis en dispersion dans l'eau, puisse être stable.

Un autre but de la présente invention est de fournir un monomère qui permette des formulations de ces produits (Tolonate) en phase aqueuse, en vue de répondre à l'évolution des techniques et des réglementations tendant à faire disparaître les solvants organiques. Un autre but de la présente invention est de fournir un monomère les (co)polymères permettent l'obtention d'émulsions aqueuses présentant une concentration massique d'environ 40 %.

Un autre but de la présente invention est de fournir un monomère dont les (co polymères permettent l'obtention d'émulsions aqueuses présentant une bonne stabilité (chimique et colloïdale) dans le temps.

Un autre but de la présente invention est de fournir un monomère dont les (co)polymères permettent l'obtention d'émulsions aqueuses qui donnent des couches

de revêtement présentant une bonne adhésion sur les supports (tels que résistant au pelage normalisé sur revêtement quadrillé).

Un autre but de la présente invention est de fournir un monomère dont les (co)polymères permettent l'obtention d'émulsions aqueuses qui donnent des couches de revêtement présentant une bonne résistance aux chocs (déformation rapide: tests ASTM et AFNOR , flexibilité suffisante pour pliage (mandrin conique) et emboutissage (test embouti Erichsen), dureté superficielle élevée (Persoz). Un autre but de la présente invention est de fournir un monomère dont les (co)polymères permettent l'obtention d'émulsions aqueuses qui donnent des couches de revêtement présentant de bonnes propriétés optiques (brillance).

Un autre but de la présente invention est de fournir un monomère dont les (co)polymères permettent l'obtention d'émulsions aqueuses qui donnent des couches de revêtement présentant une bonne résistance aux solvants (cétone....). Ces buts et d'autres qui apparaîtront par la suite sont atteints au moyen d'un monomère qui répond à la formule suivante:

[(R ₁ )(R )C=C(R ₃ )-CO-L-]q A(-NCObloc)p (Formule 1)

- où les R-| , R ₂ et R3 semblables ou différents représentent un hydrogène ou un groupe choisi parmi :

- les chaînes hydrocarbonées de 1 à 12 atomes de carbone notamment les alcoyles, y compris les aralcoyles, les aryles, les alcoxyles et les silyles ;

- les atomes d'halogènes non réactifs ( fluor, voire chlore) ;

- des fonctions électroattractrices comportant avantageusement le groupe carbonyle, tel que alcoxycarbonyle, hydroxy carbonyle (acide carboxylique), amino carbonyle (amide) ;

- où les L, semblables ou différents, représentent un radical hydrocarboné divalent (avantageusement en oméga oméga prime) de 2 à 12 atomes de carbone, avantageusement de formule :

-Y-L'-Y'-(NH-CO)z- (Formule 2)

où Y et Y', semblables ou différents, représentent :

. soit une liaison simple ;

. soit un groupement choisi parmi les groupes suivants :

-(R ₅ )C(R ₆ )-;-NR ₄ -; O ou-S- ; avec R5, RQ et R4 représentant un hydrogène ou un groupe choisi parmi :

- les radicaux hydrocarbonées de 1 à 12 (avantageusement de 1 à 4) atomes de carbone notamment les alcoyles, les aryles, les aralcoyles et les silyles ;

-les atomes d'halogènes non réactifs (fluor, voire chlore) ;

. où L' représente une chaîne hydrocarbonée, notamment les alcoylènes, les arylènes, les aralcoylènes et les silylènes [chaîne qui peut être interrompue par un ou plusieurs atomes de chalcogènes, de préférence légers, soufre ou avantageusement oxygène, chaque atome de chalcogène étant de préférence séparé par au moins deux atomes de carbones comme dans les glymes ; avantageusement un radical alcoylène (tel que - [Cl-^m -) de préférence peu ramifié de préférence avec les valences libres en ω, ω'

. où z est égal à 0 ou, de préférence, à 1 ;

- où A représente un squelette organique présentant n valences libres, n étant compris entre 2 et 7 (intervalle fermé) avantageusement entre 2 (non compris cette valeur et 4 ; et n étant égal à p+q ;

- où NCObloc représente une fonction isocyanate protégée;

- où p est compris entre 1 et 6, avantageusement entre 1 et 3 de préférence entre 1 ,5 et 2,5 (intervalles fermés) ;

- où q est compris entre 1 et 6 (intervalle fermé), avantageusement supérieur à 1et au plus égal à 3 (intervalle semi-ouvert, semi-fermé), de préférence au plus égal à 2 (intervalle semi-ouvert, semi-fermé).

Les agents bloquants le plus couramment utilisés sont ceux cités par M. WICKS dans son article "blocked isocyanates".

En général, et pour des raisons pratiques manifestes, les valeurs de p et de q sont des valeurs moyennes, ou statistiques, et dans ce cas, elles peuvent prendre des

valeurs fractionnaires, ainsi q est avantageusement compris entre 1 (non compris) et 1 ,5 , de préférence 1 ,01 et 1 ,2, plus préférentiellement 1 ,1 plus ou moins 0,05. n est en général choisi parmi 3, 4 ou 5, de préférence 3.

Comme on l'a vu ci-dessus, les chaînes et radicaux hydrocarbonées peuvent être interrompus par un ou plusieurs atomes de chalcogènes, de préférence légers, soufre ou avantageusement oxygène, chaque atome de chalcogène étant de préférence séparé par au moins deux atomes de carbones comme dans les glymes (on peut en lieu et place de chalcogène utiliser des groupements de type -NR4-avec l'inconvénient possible que les aminés peuvent catalyser la libération de certains groupes protecteurs, comme les pyrazoles)]. Ils peuvent également porter toute fonction non réactive dans les conditions de la synthèse et de la polymérisation. Il convient de mentionner que le nombre total de carbones du dit monomère est avantageusement compris entre 10 et 100, préférentiellement compris entre 20 et 100, plus préférentiellement entre 25 et 75. Le squelette A peut être constitué à partir d'une polyamine (y compris les anilines) lourde, par exemple présentant un nombre de carbone au moins égale à 6 avantageusement à 10. de préférence à 15 [que l'on transforme en isocyanate par action du phosgène de manière en soi connue]. Le squelette A peut être constitué à partir d'une polyamine (y compris les polyanilines) que l'on aura fait réagir avec des polyisocyanates (le plus souvent diisocyanates) dont on aura bloqué antérieurement, ou bloquera postérieurement, une fraction des fonctions isocyanates.

Le squelette A peut être constitué à partir d'un polyol (y compris les polyphénols et les composé équivalents tels que thiol), que l'on aura fait réagir avec des polyisocyanates (le plus souvent diisocyanates) dont on aura bloqué antérieurement, ou bloquera postérieurement, une fraction des fonctions isocyanates. Le squelette A peut être constitué à partir d'un composé polyfonctionel comportant des fonctions à hydrogène mobile, en général alcool(s) et amine(s), composé polyfonctionel que l'on aura fait réagir avec des polyisocyanates (le plus souvent diisocyanate) dont on aura bloqué antérieurement, ou bloquera postérieurement, une fraction des fonctions isocyanates. dans les cas ci-dessus : soit le composé polyfonctionel (qui comporte avantageusement plus de deux et au plus 4 fonctions, de préférence trois) comportera initialement au moins un groupe [(R ₁ )(R ₂ )C=C(R3)-CO-Y-L'Y'- soit on fera réagir ultérieurement sur les fonctions isocyanates un composé du type [(R-l )(R ₂ )C=C(R ₃ )-CO-Y-LΥ'-H.

Il convient de signaler que les groupes protecteurs se libère plus facilement si l'azote de la fonction isocyanate protégée est liée à un carbone insaturé notamment aromatique, ce qui peut être parfois un inconvénients.

Dans l'application revêtement il est préférable que l'azote de la fonction isocyanate protégée soit liée à un carbone saturé (hybridation SP3).

Le squelette A peut également être celui des trimères et des biurets [cf. respectivement figure 1 (trimère) et figure 2 (biuret); dans le cas de ces figures, m varie de 3 à 12 et les squelettes figurés sont trivalents]. Dans ce cas, les valeurs de n, p et q sont des valeurs moyennes. Dans ce cas, Y et Y' sont avantageusement oxygène; L' est un radical (-CH2-)ζ avec ζ compris entre 2 et 10 et m+ ζ avantageusement compris entre 4 et 12.

Ce squelette A peut être avantageusement choisi parmi les Tolonates (m = 6) (marque déposée), trimère et biuret. Les monomères selon la présente invention peuvent être réalisés aisément à partir des isocyanates correspondants en mettant en oeuvre la séquence d'étapes en elles- mêmes connues, suivante :

A) protection d'une portion (dans le rapport p/n) des fonctions isocyanates,

B) réaction du reste des isocyanates avec un réactif dit " à H mobile" de formule

(Ri )(R2)C=C(R ₃ )-CO-Y-L'-Y'-H.

ou en inversant "mutatis mutandis", les deux étapes :

Al) réaction d'une portion ( dans le rapport q/n) des fonctions isocyanates avec un réactif dit " à H mobile" de formule (R ₁ )(R ₂ )C=C(R )-CO-L-H

B") protection du reste des fonctions isocyanates.

Ou bien, enfin, en réalisant une "préparante", c'est à dire un mélange des deux réactifs dans le rapport (p/q) que l'on fait réagir avec le dérivé comportant plusieurs fonction isocyanate.

La maîtrise du respect de ladite portion est obtenue par le simple respect de la stoechiométrie. [Progress in Organic Coatings (1975), vol. 3, p. 73]-leur température de déblocage sont avantageusement supérieure à 90°C.

Il est préférable de réaliser les synthèse du monomère en présence d'un inhibiteur de polymérisation, par exemple de type quinonique, tel que l'hydroquinone cette

inhibiteur et notamment l'hydroquinone étant avantageusement présente à hauteur de 100 à 10000 ppm (masse ) du composé à hydrogène mobile portant une insaturation éthylénique

Les monomères (seuls ou sous forme de mélange) selon la présente invention se sont révélés particulièrement facilement polymérisables avec les mono- ou oligo¬ mères acrylique ou vinylique.

Les groupes protecteurs sont choisis parmi ceux qui, dans les conditions de la polymérisation et pendant sa durée, ne libèrent qu'au plus 10%, avantageusement qu'au plus 5%, de préférence qu'au plus 1%. II est notamment possible de réaliser des latex acrylovinyliques qui présentent la possibilité de formulations en phase aqueuse, sans solvant organique et avec une rhéologie des formulations obtenues qui autorise une mise en oeuvre aisée. Ces latex-Tolonate3 (notamment de type HDB et HDT) confèrent notamment des caractéristiques optiques (absence de jaunissement), mécaniques (résistance au choc, dureté superficielle, flexibilité pour pliage et emboutissage) et d'adhérence élevées à des peintures et vernis haut de gamme formulés.

Ainsi la présente invention vise aussi des (co)polymères. Ils sont issus de la copolymérisation des monomères de formule 1 avec des (co)monomères choisis parmi les vinyliques et les acryliques. Les particules de latex contenant lesdites fonctions isocyanates sont classiquement constituées de polymères obtenus par polymérisation de monomères éthyléniquement insaturés. Il s'agit d'un homopolymère ou copolymère contenant des motifs dérivés de monomères vinylaromatiques, éthyléniques, d'acides ou d'esters alcenoïques ou éthyléniques, éventuellement fonctionnalisés. Ce type de polymère peuvent être facilement obtenu à partir de (co)monomères accessible à tout homme de l'art et on se contentera de citer quelques (co)monomères ci-après, à titre non limitatif de l'invention.

Il peut s'agir de

- monomères éthyléniques de type isoprène, 1 ,3-butadiène, chlorure de vinylidène, acrylonitrile,

- monomères vinylaromatiques comme le styrène, le bromostyrène, l'alphaméthylstyrène, l'éthyl styrène, le vinyltoluène, le chlorostyrène ou le vinylnaphtalène,

- acides, esters ou anhydrides alcanoïques comme les acides acrylique. méthacrylique, acrylates et méthacrylates d'alcoyle dont le groupe alcoyle possède

3 à 10 atomes de carbone, hydroxyalcoylacrylates, les esters d'acides éthyléniques à 4 ou 5 atomes de carbone.

Parmi les polymères pouvant constituer lesdites particules, on peut citer les homopolymères ou les copolymères contenant des motifs dérivés des monomères vinyliques. acryliques, vinylaromatiques, d'esters vinyliques, d'esters d'alcoyle et d'acides α et β insaturés, d'esters d'acides carboxyliques insaturés, de chlorure de vinyle, de chlorure de vinylidène et/ou de diènes.

A titre illustratif (ou plus précisément de paradigme), on peut plus particulièrement mentionner les (co)monomères suivants :

A titre de monomères vinyliques et acryliques convenant à l'invention, on peut plus particulièrement citer ceux dérivant du styrène, de l'acide acrylique, d'ester acryliques, l'acide méthacrylique, le maléate de monobenzyle, la 2vinylpyridine, le méthylsulfonate de styrène, le chlorométhylstyrène, l'hydroxypropylméthacrylate, l'hydroxybutylacrylate, l'hydroxyéthylacrylate. l'acrylonitrile et/ou l'acroléine. Ces monomères sont utilisés seuls ou en mélange entre eux en toute proportion, ou encore en mélange avec un autre monomère copolyméhsable choisi parmi ceux précités.

Les particules de polymères peuvent être obtenues par la mise en oeuvre d'une quelconque technique de polymérisation comme la polymérisation en émulsion classique, en micro émulsion ou le cas échéant, par polymérisation en milieu organique. Ces techniques familières à l'homme de l'art ne seront pas rappelées ici. Les particules, constituant le latex porteur de fonction(s) isocyanate(s) selon l'invention, sont hydrophobes et possèdent avantageusement une taille (dgr _j ) généralement comprise entre 0,01 micromètre et 20 micromètres et de préférence au plus égale à 5 micromètres voire à 3 micromètres. Elles sont calibrées, monodispers(é)es et présentes dans le latex à raison d'une quantité variant entre 0,2 à 65 % en poids du poids total du latex. selon la présente invention pour obtenir des résultats satisfaisants, il est souhaitable que la teneur du (co)polymère (latex ou épicouche dans le cas d'une épipolymérisation) en fonction. s) isocyanate(s) bloquée(s) soit au moins égale 5.10"^ avantageusement à 0,1 de préférence à 0,2 fonction plus préférentiellement 0,3 fonction par kilogramme (équivalents gramme par kilogramme), il n'y a pas de limite supérieur sinon économique, il est quand même souhaitable que le pourcentage

masse du, ou du mélange de, monomère(s) selon l'invention ne dépasse pas 75 % du poids masse de latex il n'y a de limite supérieure qu'économique, dans le cas ou l'on utilise un trimère de tolonate (figure 1 avec m = 6) avec environ deux fonctions isocyanates masquées par une protection méthyléthylcétoxime et une branche acrylate d'hydroxyéthyle greffée sur la dernière fonction isocyanate.

Une valeur de 0,1 fonction par kilogramme correspond environ à une incorporation de 5 % en masse du monomère de formule I dans le latex.

La présente invention se rapporte également à un procédé de préparation de latex porteurs de fonction(s) isocyanate(s) selon les techniques suivantes :

- l'introduction, en cours de polymérisation du ou des monomères(s) constituant les particules du latex, d'un monomère selon l'invention en suspension dans une fraction du ou d'un des monomères et

- surpolymérisation (dans le sens d'une épipolyméristion) qui consiste en une synthèse du type parfois désignée sous le terme anglo-saxon "core-shell": une semence de latex est surpolymérisée par le(s) (co)monomère(s) en présence d'initiateur et d'un tensioactif. Le monomère selon l'invention, en suspension dans une fraction de (co)monomère(s), est introduit en fin de polymérisation de façon à obtenir des billes de latex, d'une granulométrie précise et resserrée dans lesquelles le monomère selon l'invention est greffé à une distance plus ou moins grande du coeur des particules.

En général, la température de polymérisation est comprise entre 30 et 90°C, avantageusement entre 40 et 80°C. En général, la durée est comprise entre 1 et 10, avantageusement entre 4 et 8°heures.

Après polymérisation, le latex est traité par adjonction d'un système rédox et par distillation, éventuellement sous vide, afin d'en éliminer toute trace de monomères résiduels, puis purifié.

Avantageusement, le polymère constituant le latex contient de 1 à 50 % en poids, avantageusement 3 à 25 % en poids, du monomère selon l'invention. La présente invention a également pour objet des compositions utiles pour peintures comportant en émulsions dans l'eau au moins un (co)polymère selon l'invention.

Selon un mode de réalisation de l'invention la composition comporte en outre un catalyseur de déblocage des fonctions isocyanates. (cf. Journal of Applied Polymer

Science "Catalysis of the Isocyanate - Hydroxyl Reaction" vol. IV, issue N°11 , p. 207,

(1960), J. W. BRITAIN).

Ces catalyseurs sont en eux-mêmes connus et sont avantageusement choisis parmi ceux qui induisent une température de libération des fonctions isocyanates au plus égale à la température usuelle des opérations ultimes de prise du vernis ou de la peinture ou d'équivalents.

La température de libération induite par les catalyseurs est avantageusement au moins égale à 100'C environ.

La composition des peintures peuvent comprendre aussi une base colorée. constituée d'un pigment et d'oxyde de titane.

La taille des particules de l'émulsion est avantageusement comprise entre

0,01 micromètre et 20 micromètres, de préférence entre 0,05 micromètre et

10 micromètres.

La concentration massique de copolymère dans l'eau est avantageusement comprise entre 20 ° O et 45 %.

Avantageusement, la phase aqueuse contient des oligomères solubles de type polyol, ou condensât polyol-(poly)amine ou polyester-polyol en quantité suffisante pour permettre la polycondensation finale.

Ce sont les polyols utilisés usuellement lors des condensations avec les isocyanates courants.

La stabilité au stockage des dispersions ainsi obtenues est bonne. Les exemples non limitatifs suivants illustrent l'invention.

EXEMPLE 1

Préparation d'un monomère acrylique fonctionnalisé avec un Tolonate HDT bloqué méthyléthylcétoxime ci-après désignée par l'acronyme MEKO) et condensé avec l'hydroxyéthylacrylate (HEA).

± On met en oeuvre les matières premières suivantes :

Tolonate HDT (dit NCO 0,52 équivalent) 100 g

MEKO 0,346 mol (M=87) 30,2 g

HEA 0,174 mol (M=1 16) 20,2 g

Acrylate de butyle (solvant) 100,2 9

Le matériel utilisé est le suivant :

. Réacteur de 250 ml sous atmosphère d'azote double enveloppe . Agitateur à encre (300tr/min) . Réfrigérant . Ampoule de coulée

On suit le mode opératoire défini ci-après :

Dans le réacteur, surmonté du réfrigérant, on introduit le Tolonate HDT (trimère de l'hexaméthylène diisocyanate). Le milieu est chauffé à 60-70°C et la méthyléthylcétoxime (MEKO) est introduite par l'intermédiaire de l'ampoule de coulée de sorte que la température ne dépasse pas 80-90'C.

Après la fin de l'addition, la température du milieu est maintenue durant I heure environ à 80 ± 5°C.

A l'issue de cette période, on ajoute goutte à goutte l'acrylate d'hydroxyéthyle (HEA) et la température du milieu est maintenue à 80-90°C.

En fin d'addition, le milieu est maintenu à 80 ± 5°C durant une heure.

En fin de réaction, l'indice NCO du milieu est de 0,00 groupes NCO/100 9.

Le milieu est refroidi alors à 60-65°C et coulé sur l'acrylate de butyle.

On obtient ainsi une solution de monomère acrylique fonctionnalisé par le Tolonate HDT bloqué dans l'acrylate de butyle dont l'extrait sec est de 60%.

Le NCO latent de la solution résultante est de 0,207 NCO/100 g de solution ou 8,7 %.

EXEM LE 2

Dans l'exemple suivant, on prépare un tolonate HDT bloqué méthyl éthyl cétoxime (MEKO) et hydroxyéthylacrylate (HEA).

On met en oeuvre les matières premières suivantes:

Tolonate HDT (Concentration en NCO = 0,52 équivalent) 100 g MEKO 0,346 mol (M=87) 30,2 g HEA 0,174 mol (M=1 16) 20,2 g Acrylate de butyle (solvant) 100,2 9

Le matériel utilisé est le suivant :

. Réacteur de 250 ml sous atmosphère d'azote double enveloppe . Agitateur à ancre (300tr/min)

.Réfrigérant

. Ampoule de coulée

On suit le mode opératoire défini ci-après:

Dans un bêcher on introduit la méthyléthylcétoxime (MEKO) et l'acrylate d'hydroxyéthyle (HEA) (préparante). Dans le réacteur, surmonté du réfrigérant, on introduit le tolonate HDT. Le milieu est chauffé à 60-70°C, la préparante est introduite par l'intermédiaire d'une ampoule de coulée de sorte que la température ne dépasse pas 80-90 ^c C. En fin d'addition, la température du milieu est maintenue une heure environ à 80°C ± 5°C.

En fin de réaction, l'indice NCO du milieu est de 0,00 groupes NCO/100 9. Le milieu est refroidi alors à 60-65°C et coulé sur l'acrylate de butyle. On obtient ainsi une solution de Tolonate HDT bloqué dans l'acrylate de butyle.

EXEMPLE 3

Copolymérisation en émulsion avec des monomères acryliques et vinyliques, du monomère fonctionnel (dénommé AEHDB), obtenu suivant l'exemple 1 par condensation dans l'acrylate de butyle (ABu), de l'hydroxyéthylacrylate avec le trimère HDT partiellement bloqué avec la méthyléthylcétoxime.

Dans un autoclave de 25 litres en acier inoxydable muni d'un agitateur, on introduit :

- 1 00 parties d'eau désionisée,

- 48 parties de styrène,

- 48 parties du mélange AEHDB/ABu préparé dans l'exemple 1 , préalablement dilué avec de l'ABu pour contenir 20 % en poids de AEHDB,

- 2,4 parties d'acide acrylique,

- 0,7 partie de lauryl sulfate de sodium,

-0,9 partie de persulfate d'ammonium.

On chauffe le mélange réactionnel à 75 C sous agitation, et maintient cette température pendant la durée de réaction, soit 9 heures. Le taux de conversion est alors de 98 %. Le latex obtenu contient une fraction massique de particules (extrait sec) de 49 %. Les particules présentent un diamètre de 0,120 micromètre, et une composition sensiblement équivalente à celle des produits (co-monomères, initiateur, émulsifiants) mis en oeuvre.

EXEMPLE 4

Copolymérisation en émulsion du monomère fonctionnel (dénommé AEHDB), obtenu suivant l'exemple I (condensation dans l'ABu (acrylate de butyle), de acrylate d'hydroxyélhyle (HEA) avec le trimère HDT partiellement bloqué avec la méthyléthylcétoxime), dans une semence constituée d'un latex de copolymère acrylovinylique.

I. Préparation de la semence :

Dans un autoclave de 25 litres en acier inoxydable muni d'un agitateur, on introduit

- 1 00 parties d'eau désionisée.

- 32 parties de styrène, -1 partie de divinylbenzène.

- 55 parties d'ABu,

- 7 parties de monométhacrylate d'éthylèneglycol,

- 2,6 parties d'acide acrylique,

- 1 ,6 parties de dodécylsulfonate de sodium, - 0,8 partie de persulfate d'ammonium.

On chauffe le mélange réactionnel à 80 C sous agitation, et maintient cette température pendant la durée de réaction, soit 10 heures. Le taux de conversion est alors de 99 %. Le latex obtenu contient une fraction massique de particules (extrait sec) de 49,5 %. Les particules présentent un diamètre d'environ 0,070 micromètre et une composition sensiblement équivalente à celle des produits (co-monomères, initiateur, émulsifiants) mis en oeuvre. Ce latex va être utilisé comme semence pour polymériser le monomère AEHDB.

2. Copolymérisation de l'AEHBD dans la semence préparée :

On introduit dans un autoclave de 25 litres en acier inoxydable, muni d'un agitateur :

- 15 litres du latex semence (extrait sec massique = 49,5 %),

- 400 g du mélange AEHDB/ABu préparé dans l'exemple 1 , qui contient 60 % en poids de AEHDB,

- 100 g de styrène,

- 5 grammes de potasse.

On porte la température du milieu réactionnel à 75°C et on introduit dans l'autoclave 10 grammes de persulfate de potassium dissous dans 1 ,5 I d'eau désionisée. On maintient cette température pendant 5 heures, puis on porte la température à 85°C et on la maintient pendant 3 heures. On refroidit alors à la température ambiante. On obtient ainsi un latex stable fonctionnalisé avec les groupements isocyanates bloqués, dont l'extrait sec massique est de 46,5 % et dont la taille est 0.072 micromètre.

EXEMPLE 5

Dispersion aqueuse stable, contenant un latex fonctionnalisé avec des fonctions isocyanates bloquées et un condensât hydrosoluble de poyolpolyamine. Dans un récipient muni d'une agitation, on introduit 1 I du latex fonctionnalisé préparé selon l'exemple 3, dans lequel on ajoute ensuite le produit de réaction de 240 g de polycaprolactoneglycol, de 48,75 g de propane sulfone, et 13,05 g d'hexaméthylènediamine, avec 10 g d'acide sulfosuccinique comme émulsifiant. On obtient ainsi une dispersion aqueuse qui présente une bonne stabilité sur une période supérieure à 6 mois. Par déshydratation sur un support métallique ou plastique (PVC), et séchage pendant 5 heures à 130-C, la dispersion forme un film de polymère c continu et réticulé.

EXEMPLE 6

Copolymérisation en microsuspension du monomère fonctionnel (dénommé AEHDB), obtenu suivant l'exemple I (condensation dans l'ABu, du HEA avec le trimère HDT partiellement bloqué avec la méthyléthylcétoxime).

Dans un premier récipient muni d'une agitation, une phase organique est préparée par mélange des constituants suivants :

- 55 parties de styrène,

- 3,5 parties de peroxyde de lauroyle,

- 41 ,5 parties du mélange AEHDB/ABu préparé dans l'exemple 1.préalablement dilué avec l'ABu pour contenir 30 % en poids de AEHDB.

Dans un second récipient muni d'une agitation, est également préparée une phase aqueuse par dissolution dans 12 I d'eau déminéralisée, de 60 g laurylsulfate de sodium et de 60 g de nonylphénol éthoxylé (30 motifs d'oxyde d'éthylène par molécule). 5 kg de la phase précédemment préparée sont alors ajoutés et dispersés dans la phase aqueuse. Le mélange obtenu est homogénéisé à température ambiante, de façon à obtenir des gouttelettes de phase organique dispersée dans l'eau de taille 0,6 micromètre. Le mélange est introduit dans un réacteur de 25 litres en acier inoxydable, muni d'un agitateur, où il est polymérisé à 70 C. Après 12 heures, le milieu réactionnel est refroidi et le monomère résiduel est éliminé par entraînement à la vapeur. On obtient ainsi 4,9 kg d'un latex stable fonctionnalisé par des groupements isocyanates bloqués, dont l'extrait sec est 28,8 % et le diamètre moyen des particules de 0,8 micromètre.

EXEMPLE 7

BUT

Synthèse d'un acryluréthane bloqué, par condensation d'hydroxyéthylacrylate (1/3) avec le HDT bloqué Méko 2/3 en solution dans l'acrylate de butyle (ES = 60 %).

Mise en oeuyre :

HDT (NCO = 0,525) = 100 g

MEKO (Servoxim Y250 > 99,5 %) 0,35 mole x87 = 30,45 g. Hydroxyéthylacrylate (ATOCHEM) 0,175 mole x 116 = 20,3 g stabilisé avec : hydroquinone (qualité photo) 0,1 % par rapport à HEA, catalysé avec DBTL (100 %) 0,2 % par rapport à HEA, Acrylate de butyle (ATOCHEM) pour ES = 60 % = 100,5 g Appareil :

Ballon 500 ml avec agitation, réfrigérant, chauffe-ballon régulé "Vertex", ampoule de coulée, bullage argon.

Mode opératoire :

Dans ballon 500 ml sous argon, on introduit 100 g d'HDT, 100,5 g d'acrylate de butyle, puis on coule 30,45 g de MECO à θ ambiante en 4 mn, Il y a exothermie (θ«* 55°C), on suit la teneur en NCO libre tout en laissant redescendre la température à l'ambiante (T = 20mn, NCO = 0,077 ; T = 40 mn.NCO = 0,077). On ajoute alors 20,3 g d'hydroxyéthylacrylate en - 1mn, à θ = 28°C; il n'y a pas d'exothermie notable, on chauffe à θ = 50°C puis on suit les NCO en maintenant θ = 50°C. à T = 15' NCO = 0,013

T = 30' NCO = 0,009

T = 1 h NCO = 0,005

T = 1 h 30 NCO = 0,004 + 2 % excès HEA ≈ 0,4 g exothermie θ = 60°C T = 1 h 45 NCO = 0,0025

T = 2 h 00 NCO = 0,0007 arrêt pour la nuit

chauffer le milieu réactionnel à 50°C + 2 % excès HEA = 0,4 g pas d'exothermie notable

à T = 2 h 30 NCO = 0,000

Dans le produit obtenu q est supérieur à 1 (entre 1 ,02 et 1 , 04). Viscosité du produit final : 139 cp

EXEMPLE 8

Copolymérisation en émulsion d'un mélange de monomères acryliques contenant 5 % en poids du monomère fonctionnel AEHDB, selon un procédé basé sur une préémulsion des comonomères.

Préémulsion

Dans une cuve de 25 I, onmélange 4,5 kg d'eau désionisée avec 244 g d'une solution aqueuse de dodécylbenzènesulfonate de sodium (DBS-Na) de concentration 23 % en poids. On introduit dans cette solution et sous agitation le mélange de comonomères acryliques suivants :

- 5,29 kg de méthacrylate de méthyle (MAM), - 5,06 kg d'acrylate de butyle (ABu),

- 337 g d'acide acrylique (AA),

- 938 g d'un mélange AEHDB/ABu contenant 60 % en poids de monomère fonctionnel AEHDB.

Le mélange obtenu est émulsifié à l'aide d'un homogénéiseur ULTRATURAX (commercialisé par PROLABO) pendant 5 minutes à 20 000 tours/minute. On obtient ainsi la préémulsion des monomères acryliques contenant le monomère fonctionnel AEHDB.

Polymérisation

Dans un réacteur de 25 litres en acier inoxydable muni d'un agitateur, on introduit 9,87 kg d'eau désionisée que l'on porte à 80°C sous agitation.

On ajoute ensuite :

- 500 g de la préémulsion préparée ci-dessus,

- 500 g d'une solution aqueuse contenant 33,75 d'initiateur persulfate d'ammonium.

On attend 15 minutes pour que l'amorçage de la réaction s'effectue, puis on ajoute sur une durée de 4 heures, le reste de la préémulsion, soit 15,87 kg.

On ajoute ensuite 750 g d'eau et on laisse cuire à 81 °C pendant 1 heure.

Puis on refroidit à 60°C et on ajoute 11 ,25 g d'hydroperoxyde de tertiobutyle et 6,75 g de Na2S2θ5. On maintient la température à 60°C pendant 30 minutes, puis on refroidit à température ambiante. On neutralise avec une solution d'ammoniaque diluée à 20 %. On obtient ainsi un latex qui présente les caractéristiques suivantes :

- 40,5 % d'extrait sec massique,

- pH = 7,5 - viscosité Brookfield RTV-DV 11 (50t/min) : 29 centipoises,

- taille des particules : 0,9 micromètres,

- taux de grains : 170 ppm.

EXEMPLE 9

Copolymérisation en émulsion d'un mélange de monomères acryliques contenant 7 % en poids du monomère fonctionnel AEHDB, selon un procédé basé sur une préémulsion des comonomères.

Préémulsion

Dans une cuve de 25 I, on mélange 4,5 kg d'eau désionisée avec 244 g d'une solution aqueuse de dodécylbenzènesulfonate de sodium (DBS-Na) de concentration 23 % enpoids. On introduit dans cette solution et sous agitation le mélange de comonomères acryliques suivants :

- 4,84 kg de méthacrylate de méthyle (MAM),

- 5,06 kg d'acrylate de butyle (ABu),

- 563 g d'acide acrylique (AA),

- 1 ,31 kg d'un mélange AEHDB/ABu contenant 60 % en poids de monomère fonctionnel AEHDB.

Le mélange obtenu est émulsifié à l'aide d'un homogénéiseur ULTRATURAX (commercialisé par PROLABO) pendant 5 minutes à 20 000 tours/minute. On obtient ainsi la préémulsion des monomères acryliques contenant le monomère fonctionnel AEHDB.

Polymérisation

Dans un réacteur de 25 litres en acier inoxydable muni d'un agitateur, on introduit 9,22 kg d'eau désionisée que l'on porte à 80°C sous agitation ; on ajoute ensuite :

- 500 g de la préémulsion préparée ci-dessus,

- 500 g d'une solution aqueuse contenant 33,75 g d'initiateur persulfate d'ammonium.

On attend 15 minutes pour que l'amorçage de la réaction s'eftectue, puis on ajoute sur une durée de 4 heures, le reste de la préémulsion, soit 16,02 kg.

On ajoute ensuite 750 g d'eau et on laisse cuire à 81 °C pendant 1 heure. Puis on refroidit à 60°C et on ajoute 11 ,25 g d'hydroperoxyde de tertiobutyle et 6,75 g de Na2S2θ5- On maintient la température à 60°C pendant 30 minutes, puis on refroidit à température ambiante. On neutralise avec une solution de soude diluée à 10 %. On obtient ainsi un latex qui présente les caractéristiques suivantes :

- extrait sec massique : 39,4 %,

- pH = 7,5,

- viscosité Brookfield RTV-DV 11 (501/ min) : 52 centipoises,

- taille des particules : 1 ,5 micromètres,

- taux de grains : 26 ppm.

EXEMPLE 10

Copolymérisation en émulsion d'un mélange de monomères acryliques et se styrène contenant 7 % en poids du monomère fonctionnel AEHDB, selon un procédé basé sur une préémulsion des comonomères.

Préémulsion

Dans une cuve de 25 I, on mélange 4,5 kg d'eau désionisée avec 245 g d'une solution aqueuse de dodécylbenzènesulfonate de sodium (DBS-Na) de concentration 23 % en poids. On introduit dans cette solution et sous agitation le mélange de comonomères acryliques suivants :

- 5,10 kg de styrène (S),

- 4,80 kg d'acrylate de butyle (ABu),

- 565 g d'acide acrylique (AA), - 1 ,30 kg du mélange AEHDB/ABu contenant 60 % en poids de monomère fonctionnel AEHDB.

Le mélange obtenu est émulsifié à l'aide d'un homogénéiseur ULTRATURAX (commercialisé par PROLABO) pendant 5 minutes à 20 000 tours/minute. On obtient ainsi la préémulsion d'un mélange de monomères acryliques et du styrène, contenant lemonomère fonctionnel AEHDB.

Polymérisation

Dans un réacteur de 25 litres en acier inoxydable muni d'un agitateur, on introduit 9,22 kg d'eau désionisée que l'on porte à 80°C sous agitation.

On ajoute ensuite :

- 500 g de la préémulsion préparée ci-dessus,

- 500 g d'une solution aqueuse contenant 33,75 g d'initiateur persulfate d'ammonium.

On attend 15 minutes pour que l'amorçage de la réaction s'effectue, puis on ajoute sur une durée de 4 heures, le reste de la préémulsion, soit 16,01 kg.

On ajoute ensuite 750 g d'eau et on laisse cuire à 81 °C pendant 1 heure.

Puis on refroidit à 60°C et on ajoute 11 ,25 g d'hydroperoxyde de tertiobutyle et 6,75 g de Na2S2θ5. On maintient la température à 60°C pendant 30 minutes, puis on refroidit à température ambiante. On neutralise avec une solution de soude diluée à 10 %. On obtient ainsi un latex qui présente les caractéristiques suivantes :

- extrait sec massique : 39,6 %,

- pH = 7,5,

- viscosité Brookfield RTV-DV 11 (50 t/min) : 58 centipoises, - taille des particules : 1 ,2 micromètres,

- taux de grains : 220 ppm.

EXEMPLE 11

Copolymérisation en émulsion d'un mélange de monomères acryliques contenant 10 % en poids du monomère fonctionnel AEHDB, selon un procédé basé sur une préémulsion des comonomères.

Préémulsion

Dans une cuve de 25 I, on mélange 4,5 kg d'eau désionisée avec 244 g d'une solution aqueuse de dodécylbenzènesulfonate de sodium (DBS-Na) de concentration 23 % en poids. On introduit dans cette solution, sous agitation, le mélange de comonomères acryliques suivants :

- 4,5 kg de méthacrylate de méthyle (MAM),

- 5,06 kg d'acrylate de butyle (ABu),

- 563 g d'acide acrylique (AA), - 1 ,88 kg du mélange AEHDB/ABu contenant 60 % en poids demonomère fonctionnel AEHDB. Le mélange obtenu est émulsifié à l'aide d'un homogénéiseur ULTRATURAX (commercialisé par PROLABO) pendant 5 Minutes à 20 000 tours/minute. On obtient ainsi la préémulsion des monomères acryliques contenant lemonomère fonctionnel AEHDB.

Polymérisation

Dans un réacteur de 25 litres en acier inoxydable muni d'un agitateur, on introduit 9,22 kg d'eau désionisée quel'on porte à 80°C sous agitation.

On ajoute ensuite :

- 500 g de la préémulsion préparée ci-dessus,

- 500 g d'une solution aqueuse contenant 33,75 g d'initiateur persulfate d'ammonium.

On attend 15 minutes pour que l'amorçage de la réaction s'eftectue, puis on ajoute sur une durée de 4 heures, le reste de la préémulsion, soit 16,25 kg.

On ajoute ensuite 750 g d'eau et on laisse cuire à 81 °C pendant 1 heure.

Puis on refroidit à 60°C et on ajoute 11 ,25 g d'hydroperoxyde de tertiobutyle et 6,75 g de Na2S2θ5- On maintient la température à 60°C pendant 30 Minutes, puis on refroidit à température ambiante. On neutralise avec une solution de soude diluée à 10 %. On obtient ainsi un latex qui présente les caractéristiques suivantes :

- extrait sec massique : 40,5 %,

- pH = 7,5,

- viscosité Brookfield RTV-DV 11 (50 t/min) : 78 centipoises,

- taille des particules : 0,84 micromètres, - taux de grains : 315 ppm.

EXEMPLE 12

Fabrication du produit bloqué 1/3 HEA 2/3 Meko

- tolonate HDT = 500 g (indice NCO = 22,05 %)

- Meko (méthyl éthyl etoxime) = 152,3 g (1 ,75 mole)

- HEA (hydroxy éthyl acrylate) = 101 ,5 g (0,875 mole)

Dans un réacteur de 1 I introduire le tolonate HDT (500 g) puis à température ambiante, couler la meko (152,3 g) en 10 Minutes.

La réaction exothermique fait passer la température de 20 à 50°C. Après maintien de 30' à cette température, la HEA est coulée en 5 minutes, l'exothermie fait passer la température à 70°C.

Après maintien à 70°C pendant 1 h la masse réactionnelle est refroidie à 20°C.

EXEMPLE 13

Formulation des 4 produits obtenus

LATEX LATEX LATEX

PROPRIETES TEMOINS GREFFE GREFFE GREFFE

Tolonate 5 % Tolonate 7 % Tolonate 10 %

(Exemple 8) (Exemple 9) (Exemple 11)

Référence n° A B C D

Composition 52MMA/45BA/ 47 M MA 45 BA 43 MMA/45BA/ 40 MMA/45 BA/

(%) 3AA 3AA + 5 % AUB 5 AA + 7 % 5AA + 10 % AUB AUB

E.S. (%) avant neut. 39,6 40,7 40,9 40,9

. avec NH OH 39,3 40,5 40,7 40,6

. avec NaOH 38,9 40,0 39,4 40,6

. avec Na2CO ₃ 38,7 39,8 39,0 40,5

Viscosité (cps) 25 29 21

. avec NH4OH 25 29 540 680

. avec NaOH 23 25 52 708

. avec Na2CO ₃ 24 25 42 72

Ph (avant neutr.) 2,4 2,85 3,10 3,25

. avec NH4OH 8,1 8,50 8,00 8,20

. avec NaOH 7,5 7,50 7,50 9,00

. avec Na2CO ₃ 7,5 7,50 7,50 7,50

Taille des 730 910 > 1500 840 particules (nm)

MMA = méthylméthacrylate BA = butylacrylate AUB : Acrylméthane bloqué AA = acide acrylique

Chacun de ces 4 produits est neutralisé par l'une des 3 solutions suivantes : NH4OH, NaOH, Na ₂ CO ₃ .

EXEMPLE 14

ESSAI EN FORMULATION VERNIS

Une formulation vernis (latex greffe Tolonate + Résine polyol) a permis de connaitre les produits de meilleurs performance.

Caractéristiques du mélange de formulation

. Tolonate greffé Latex (A, B, C ou D)

. SYNAQUA 3510 WL (Cray Valley)

Polyol polyester à 50 % dans eau/Proglyde DMM

Rapport NCO bloqué / OH = 1 Film 100 μ humide ( _ 50 μ sec)

Séchage à l'air 18 h puis cuisson 30' à 1 h à 160°C.

Le mélange est appliqué en film sur plaques de verre (100 μm humide) puis caractérisé par la dureté PERSOZ (exprimée en secondes) et la résistance à la méthyléthylcétone (MEK) échelle de la O : Pas de dégradation du film résistance à la 1 Légère attaque méthyléthylcétone 2 Le film est louche (valeur de 0 à 4) 3 Le film est plissé

4 Le film est dissous

Les 4 produits obtenus en A (témoin), B, C ou D sont formulés avec le polyol (ainsi que A seul) puis appliqué en film et mesurés.

Les produits C et D traités NaOH permettent d'obtenir des propriétés de dureté et de résistance aux solvants acceptables.

LATEX GREFFES TOLONATE BLOQUE APRES NEUTRALISATION NH4OH

Réf. Caract. Avant Cuisson Après 160°C/30' Aprés 160°C/ 1h

Dureté Test Dureté Test Dureté Test MEK MEK MEK

A Latex seul 290 4 288 2 299 2

Latex

A + 170 4 212 4 237 4 Polyol

LtX + Toi

B 5 % + 183 4 218 1 211 1 polyol

LtX + Toi

C 7 % + 235 4 270 1 276 1 polyol

Ltx + Toi

D 10 % + 119 1 175 1 210 0 Polyol

EXEMPLE 15 : ESSAI EN FORMULATION PEINTURE

Les produits C et D sont appliqués sur plaque acier après formulation suivante

- Latex greffé Tolonate 7 % ou 10 %

- Polyol SYNAQUA 3510 WL (CRAY - VALLEY)

- Tio ₂ (THANN et MULHOUSE)

avec [NCO]/ [OH] = 1 et [Pigment (Tiθ2) Liant] = 0,7

- épaisseur du fenil = 50 μ environ

les produits C et D présentent une résistance chimique satisfaisante.