Brevet FR2318184A1 — publié le 19770211

La présente invention concerne des polyesters sulfonés hydrophiles Le brevet français n" 1.602.002 a déjà proposé des polyesters sulfonés pouvant être dispersés par l'eau. Ces polyesters sont formés par polycondensation d'un mélange de comonomères comportant les trois constituants sui vante a) un diacide aliphatique et/ ou aromatique et/ ou alicyclique (ou un dérivé de ces diacides) b) un diol aliphatique et/ ou aromatique et/ onelicyclique c) un composé sulfoné aromatique qui est, soit un diacide aromatique (ou un de ses dérivés), soit un diol aromatique, et dans lequel, le groupe -S03M est fixé au noyau aromatique (M étant notamment l'hydrogène ou un métal alcalin). Les diacides sulfonés aromatiques décrits dans ce brevet nécessitent en général des conditions sévères et de nombreuses étapes pour leur préparation. De plus, les diols aromatiques sulfonés comme l'hydroquinone-sulfonate de sodium sont peu stables, par ailleurs, leur estérification est très lente par rapport à celle des dtbls non sulfonés et le polyester résultant de la polycondensation peut être un produit hetérogène. La demande de brevet d'addition française n" 73/01358 décrit également des polyesters sulfonés hydrosolubles, ceux-ci diffèrent essentiellement de ceux décrits dans le brevet nO 1.602.002 par le fait que le composé sulfoné utilisé est un diacide aliphatique .p insaturé qui a été sulfoné. Les composés sulfonés utilisés selon cette demande très utiles lorsque des masses moléculaires de polyesters de l'ordre de quelques milliers sont requises, présentent l'inconvénient d'8tre sensibles à la température nécessaire pour former des polyesters de masse moléculaire élevée. La Demanderesse a trouvé de nouveaux polyesters sulfonés hydrophiles dans la formation desquels les composés sulfonés utilisés obvient aux inconvénients présentés par les composés de l'Art antérieur. La présente invention concerne des polyesters sulfonés hydrophiles obtenus par polycondensation d'un mélange de composés dicarboxyliques constitué par un diacide aromatique, son anhydride ou son diester et par un diacide aliphatique, son anhydride ou son diester avec un mélange d'un diol de masse moléculaire inférieure à 300 et d'un diol sulfoné caractérisé en ce que le diol sulfoné est un diol dont le groupement sulfonique est fixé sur un carbone aliphatique. Parmi les diacides aromatiques à partir desquels sont préparés les polyesters de l'invention on peut citer les acides orthophtalique, téréphtalique, isophtalique, les anhydrides de ces acides sont également utilisés ainsi que leurs diesters tels que les diesters méthylique, éthylique, propylique ou butylique. Comme diacides aliphatyques, on peut utiliser par exemple de préfé- rence les diacides saturés : oxalique, malonique, succinique, glutarique, adipique, pimélique, sébacique, ou les diacides insaturés : fumarique, maleique, itaconique, ou leurs anhydrides ou leurs diesters tels que les diesters méthylique, éthylique, propylique ou butylique On peut préparer les polyesters selon l'invention à partir de plusieurs des deux diacides ou de leurs dérivés. Dans le mélange des composés dicarboxyliques le rapport molaire entre le diacide aliphatique et le diacide aromatique peut varier dans de larges limites, pour l'application des polyesters de l'invention dans l'encollage des textiles il est avantageusement supérieur à 0,05 et de préférence compris entre 0,1 et 0,5. Les diols de masse moléculaire inférieure à 300 qui sont utilisés pour préparer les polyesters selon l'invention sont notamment l'éthylène glycol, les propylène glycols, butylène glycols, les polyéthylène-glycols comme le diéthylène-, tétraéthylène- et pentaéthylène-glycols. On peut aussi utiliser des mélanges de ces diols. Les diols sulfonés caractéristiques de l'invention ont un groupe sulfonique (-S03M) fixé sur un carbone aliphatique (M désignant un ion métallique). Ces diols ont une masse moléculaire inférieure à 500. Comme diols sulfonés on citera, par exemplelel-2 dihydroxy 3-sodio sulfo propoxy propane de formule Ce produit peut être obtenu par réaction entre le glycérol et la 1-3 propane sultone et s.dification subséquente avec la soude ou, par réaction entre le glyeS-dol et l'hydroxy-3 propane sulfonate de sodium. On peut également mentionner le produit résultant de la réaction entre le glycérol et la butane sultone, ainsi que celui résultant de la réaction entre la 1-3 propane sultone et le triméthyl-ol-propane dont la formule est 1 hydroxy, 2 hydroxymethyl 3 - sodio sulfo propoxy penta ne Dans le mélange des diols le rapport molaire entre le diol sufoné et le (ou les) autre(s) diol(s) doit être supérieur à 5 7. et de préférence compris entre IO et 50 %. Les conditions de polycondensation pour la formation des polyesters de l'invention sont les conditions classiques pour la préparation des polyes ters. Les réactants sont mis en contact éventuellement en présence d'un cata lyseur de type connu pour ce genre de réaction et on chauffe de 2 à 5 heures à une température montant graduellement de 220 à 2400 C. La mise en contact des réactants se faisant selon les proportions stoechiométriques ou bien avec un excès de diols pouvant aller jusqu'à 1 mole de composés dicarboxyliques pour 2 moles de diols. Les polyesters sulfonés hydrophiles selon l'invention présentent des propriétés intéressantes dans des domaines variés d'applications. Lorsqu'ils sont appliqués comme agent d'encollage pour les textiles, ils confèrent au fil sortant de filature une excellante résistance à l'abrasion permettant un tissage parfait et ils s'avèrent de plus très facilement éliminables dans l'eau. Les exemples suivants illustrent l'invention. A) Préparation du diol sulfoné : 1,2 dihydroxy-3-propoxy-propane sulfonate de sodium Dans un réacteur agité et surmonté d'un réfrigérant à reflux on char ge sous azote 4 moles (?68 g) de glycérine et 4 moles (488 g) de 1-3 propane sultone. On porte le mélange réactionnel de 20 à 950 C en 1 heure, le milieu devient limpide, une légère exothermicité est observée, on maintient la tempé rature à 100 pendant 2 heures. On obtient un produit jaune foncé assez vis queux dont l'indice d'acide est de 242 en mg de KOH/g et l'indice d'hydroxyle de 5I5 et la teneur en soufre de 14,2 %. On salifie le produit par addition lente d'une solution de 4 moles (160 g) de NaOH dans 684 g d'eau. On obtient une solution de 400 g contenant 1 mole de 1,2 dihydroxy-3 propoxy-propane sulfonate de sodium qui est directement utilisable pour fabri quer des polyesters selon l'invention, ceci constituant un avantage supplémen taire des produits selon l'invention. B) Préparation des polyesters Exemple 1 Dans un réacteur cylindrique de 2 litres muni d'un agitateur de type ancre, d'un réfrigérant et d'un dispositif de balayage d'azote on charge Acide isophtalique 8 moles soit 1328 g Diéthylèneglycol 6,8 " soit 721 g Diol sulfoné obtenu en A 1,2 " soit 480 g de solution ortho-titanate de tétraisopropyle (catalyseur) 2,4 ml. La température dans le réacteur est portée de 20 à 2000 C en 2 heures et maintenue à cette température pendant 4 heures. Puis on baisse la pression à de 760 mm H arn 45 minutes. On monte la température de 200 à 2400 C en 1 heure tout en maintenant la pression à 3 mm Eg. Après avoir rétabli la pression atmosphérique, on coule le produit obtenu (490 ml) sur un plateau garni d'une feuille de téflon pour obtenir une plaque de polyester de 1 à 2 cm d'épaisseur, qui (après refroidissement) peut être concassée. Polyester dont les caractéristiques sont les suivantes Indice d'Acide (IA) : 17,7 mg de potasse par g Indice d'Hydroxyle (i0H) : 0 Soufre total (S %) : 1,87 % point de transition vitreuse (Tg) : 430C Solubilité : soluble à l'eau bouillante. La solution à 25 7. présente un aspect laiteux. Exemple 2 Opération identique à celle de l'exemple 1. Charge : Acide isophtalique 8,0 moles soit 1328 g Diéthylèneglycol 6,4 " " 680 g Diol sulfoné de A 1,6 " " 640 g de solution o-titanate de tétraisopropyle 2,4 ml. Durée totale de l'opération : 7 h 45 minutes Température maximale : 22O0C Le polyester obtenu a les caractéristiques suivantes Indice d'acide (IA) :29,2 mg KOH/g Indice d'hydroxyle (IoH) : O Masse moléculaire en nombre (Mn) : 3940 Point de transition vitreuse (Tg) : 490C Soufre total (S total) : 2,34 % Solubilité dans l'eau : bonne Solution à 25 % laiteuse Exemple 3 Opération identique à celle de l'exemple 1. Charge : Acide isophtalique 5,4 moles soit 896,4 g Acide adipique 0,6 " " 87,7 g Diéthylèneglycol 4,8 " " 509,3 g Diol sulfoné de A 1,2 " " 480,0 g de solution o-titanate de tétraisopropyle 1,8 mî. Durée totale : 7 h 30 minutes Temp érature maximale : 22O0C Le polyester obtenu a les caractéristiques suivantes IA : 31,1 mg KOH/g IOH Mn : 3600 Tg : 40,5 C Solubilité bonne Solution à 25 et laiteuse Exemple 4 Opération identique à celle de l'exemple I. Charge : Acide isophtalique 4,8 moles soit 797,0 g Acide adipique 1,2 " " 175,4 g Diéthyleneglycol 4,8 " " 509,3 g Diol sulfoné de A 1,2 " " 480,0 g de solution o-titanate de tétraisopropyle 1,8 ml. Durée totale :8 heures Température maximale :2200C Le polyester obtenu a les caractéristiques suivantes IA : 25 mg KOH/g OH Mn : 4500 Tg : 15,5 C S total : 2,42 % Solubilité bonne Solution à 25 % limpide. Exemple 5 Opération identique à celle de l'exemple 1. Charge : Acide isophtalique 4,2 moles soit 697,7 g Acide adipique 1,8 " " 263,0 g Diéthylèneglycol 4,8 " " 509,3 g Diol sulfoné de A 1,2 " " 480,0 g de solution o-titanate de tétraisopropyle 1,8 ml. Durée totale : 8 h 5 minutes Température maximale : 2200C Le polyester obtenu a les caractéristiques suivantes 1A : 22 mg KOH/g IOH O Mn : 5I00 Tg : 60C S total : 2,30 % Solubilité bonne Solution limpide. C) Application à l'encollage des textiles L'encollage a été réalisé sur des chaines de 40 fils au centimètre en fil Tergal (marque déposée de la Société Rhne-Poulenc Textile) de 65 deniers 33 brins. Ces chaines ont été immergées dans une solution acqueuse comportant une formule de colle réalisée avec le produit de l'exemple 4 ou 5, puis elles ont été ensuite exprimées entre 2 cylindres et séchées. La concentration de matière active dans le bain de colle était de 4 % en poids. Le pourcentage de brins cassant net a été de 81 %pour formulation réalisée avec le polyester de l'exemple 4 et de 60 % avec celui de l'exemple 5. Ensuite les chaines ainsi encollées ont été tissées sur métier sur une longueur de 1500 mètres, avec une réduction en trame de 34 coups par cen timètre en armure taffetas. Un excellent tissage, sans aucune casse ni eraillage du fil a été observé. De plus, on a constaté aucun encrassage ni poudrage de la navette ainsi que du peigne. D) Application au désencollage L'opération de désencollage a été effectuée dans un bain aqueux à 9O-IOO0C comportant 2g/l de carbonate de soude et lg/l d'un détergent. Après rinçage et séchage, on a effectué une teinture classique pour les polyesters avec un colorant dispersé. On a observé aucun défaut d'aspect du tissu. Dans le cas ou l'on n'opère pas de désencollage, on observe un manque d'unisson de la teinture. REVENDICATIONS 1) Polyesters sulfonés hydrophiles obtenus par polycondensation d'un mélange de composés dicarboxyliques constitué par un diacide aromatique, son anhydride ou son diester et par un diacide aliphatique, son anhydride ou son diester avec un mélange d'un diol de masse moléculaire inférieumbà 300 et d'un diol sulfoné caractérisésen ce que le diol sulfoné est un diol dont le groupement sulfonique est fixé sur un carbone aliphatique. 2) Polyesters sulfonés hydrophiles selon la revendication 1 caractérisésen ce que le diol sulfoné est le 1-2 dihydroxy. 3-sodio sulfo propoxy propane ou le 1 hydroxy 2 hydroxyméthyl 3-sodio sulfo propoxy pentane. 3) Polyesters selon 1 ou 2 caractérisés en ce que ils sont appliqués à l'encollage des fibres textiles.