具有特别高耐化学性的氧化干燥的聚氨酯分散体的制作方法

文档序号:12692520阅读:225来源:国知局

水性涂料组合物是现在建立的对于溶剂型体系的替代品。水性粘合剂中的一个重要种类是聚氨酯分散体(D.Dieterich,Prog.Org.Coatings 9,281(1981)),其结合了对化学品和机械负载具有抗性的最重要的品质。因此尤其在经受严重机械应力的表面涂层领域中,使用聚氨酯分散体是有利的。

尤其对于耐化学性,可以通过化学交联涂层来实现进一步的改进。实现这一目的的一种方式是借助于亲水化多异氰酸酯来使带有OH或NH基团的水性粘合剂交联(EP-B-0540985)。这种水性2k(双组分)聚氨酯涂层材料达到非常高水平的性能,但施用程序是相对昂贵和不便的,并且可能代表了障碍,特别是在手工使用的情况下。

另一种方式是使用可UV交联的聚氨酯分散体,这同样可以达到优异的性能。这样的粘合剂通常含有活化双键如丙烯酸酯基团,例如(EP-B-0753531),并且其特别是在片状基材的工业涂料中建立。然而,不是在每种应用中在施用之后用光化辐射进行交联是可行的。

因此,同样建立的方式是使用具有非活化双键的聚氨酯分散体,其具有空气干燥性能(Advances in Urethane Science and Technology,K.C.Frisch,D.Klempner(Eds.)第10卷,第121页以后(1987))。包含这样的粘合剂的涂料通过与大气氧的反应来交联(自动氧化交联)并且可以因此以单组分形式使用,而且在无需用户进一步投入的情况下交联。

这种含有氨基甲酸酯基团和空气干燥组分的分散体进一步被描述在EP-A-0017199,EP-B-0379007,WO199719120,DE-A-4416336,US-A-5039732和JP-A-6340842中。但是,这些可自动氧化交联的聚氨酯分散体的缺点在于涂膜的机械性能不会达到纯物理干燥的聚氨酯分散体的高水平。例如,这表现在耐磨性的削弱。

可以通过基于改性的OH官能的甘油三酯的体系来实现耐磨性的改进。一种这样的水性聚氨酯粘合剂被描述在EP-B-0709414中。在这种情况下使用脱水蓖麻油。由于脱水,蓖麻油酸中的OH基团转化成双键,因此OH基团和双键的总和总是保持相同。

因此,更灵活的是EP-B-1198487中呈现的方法,其中将蓖麻油与另一种非官能的甘油三酯混合,然后使混合物经受酯交换反应。基于这种方法的聚氨酯分散体已经在机械和化学抗性方面具有非常好的性能,并且可以非常有效地用于例如高级地板涂料中。然而,其仍然无法达到可辐射固化的聚氨酯分散体或2k聚氨酯分散体的特别高水平的性能,所述可辐射固化的聚氨酯分散体或2k聚氨酯分散体中的每一种都达到高得多的交联密度。

因此,本发明的一个目的是提供在氧化干燥的聚氨酯分散体中使用的聚氨酯,所述分散体表现出显著提高的耐化学性,而同时不损失非常好的机械性能。

在EP-B-1198487的基础上,该目的借助于一方面具有特别高比例的氧化干燥的甘油三酯和另一方面具有高比例的脂环族二异氰酸脂和扩链剂的聚氨酯来实现。

本发明提供了聚氨酯A),其包含至少以下物质作为合成组分:

A1)40-60wt%的氧化干燥的OH官能的甘油三酯,

A2)30-55wt%的4,4’-二异氰酸根合二环己基甲烷,

A3)3-15wt%的一种或多种脂环族二醇,

A4)1-20wt%的具有至少一个异氰酸酯反应性基团和至少一个离子和/或潜在离子官能团的化合物,

A5)1-20wt%的一种或多种分子量少于300g/mol的单胺、二胺或三胺,

A6)0-10wt%的用于将组分A4)的潜在离子官能团(当存在时)转化为离子官能团的中和剂,和

A7)0-5wt%的聚氨酯化催化剂,

其特征在于以wt%计的数字是基于所有合成组分的总量,并且所有组分的总和不超过100%。

在本发明的一个优选实施方案中,聚氨酯A)由合成组分A1)至A7)组成。在这种情况下,基于合成组分A1)至A7)的总量计,所有组分的总和为100%。

根据本发明合适的OH官能的甘油三酯A1)是甘油与相同的或优选不同的脂肪酸的三酯,所述脂肪酸至少部分也具有OH基团。优选的合适的带有OH基团的脂肪酸为蓖麻油酸,尽管也可以想到通过其它脂肪酸的化学改性将OH基团引入到甘油三酯中。

此外,非OH官能的脂肪酸也可以部分地包含在甘油三酯A1)中。在这种情况下,合适的脂肪酸不仅包括中等长度(6-12个碳原子)的那些,也包括高长度(14-24个碳原子)的那些。为了确保聚氨酯粘合剂的氧化干燥,合适的脂肪酸优选还包含一个或多个双键。具有一个双键的脂肪酸的实例为十一碳烯酸,肉豆蔻脑酸,棕榈油酸,岩芹酸,油酸,反油酸,11-十八碳烯酸,顺式-9-二十碳烯酸,二十碳烯酸(icosenoic acid),鲸蜡烯酸,芥酸或神经酸。具有两个或更多个双键的脂肪酸的实例为亚油酸,α-亚麻酸,γ-亚麻酸,金盏花酸,石榴酸,α-桐酸,β-桐酸,花生四烯酸,二十碳五烯酸,鰶鱼酸,鱼油酸。也可能以少量包含饱和脂肪酸,例如月桂酸,肉豆蔻酸,棕榈酸,硬脂酸,花生酸,山嵛酸,木蜡酸。

可以根据本发明使用的甘油三酯优选不仅包含蓖麻油酸还包含一种或多种非OH官能的脂肪酸,例如脱水蓖麻油酸,油酸,亚油酸,亚麻酸以及少量的棕榈酸和/或硬脂酸。精确的组成由所用植物油的天然组成决定。

原则上,可以根据本发明使用蓖麻油作为组分A1)。然而,在天然的蓖麻油的情况下,OH官能度太高并且氧化干燥不充分。因此,已经提出了首先用于降低OH官能度和其次用于提高碘值(双键密度)的各种方法。

一种可能性在于蓖麻油的部分脱水,如EP0709414中所述的那样。

进一步优选的可能性是蓖麻油与另一种碘值大于50,优选大于75和更优选大于100的油的混合物的酯交换,如EP1198487中所述的那样。优选通过蓖麻油与大豆油的酯交换来制备OH官能的甘油三酯。

用作异氰酸酯组分A2)的是4,4’-二异氰酸根合二环己基甲烷。此外,也可以使用少量(基于组分A2)计,高至10wt%)的其它脂族二异氰酸酯。其它脂族二异氰酸酯的实例为1,6-六亚甲基二异氰酸酯,1-异氰酸根合-3,3,5-三甲基-5-异氰酸根合甲基环己烷(异佛尔酮二异氰酸酯或IPDI),1,3-二(异氰酸根合甲基)苯(XDI),1,3-二(1-异氰酸根合-1-甲基乙基)苯(TMXDI)和1,5-五亚甲基二异氰酸酯(PDI)。然而,优选使用纯4,4’-二异氰酸根合二环己基甲烷。

本发明的关键是在预聚物的合成中使用低分子量的脂环族二醇A3)。低分子量的脂环族二醇优选具有小于500g/mol,更优选小于200g/mol的分子量。

优选的脂环族二醇选自1,4-环己二醇,1,2-环己二醇,1,3-环己二醇,1,4-环己烷二甲醇,1,2-环己烷二甲醇,1,4-环己烯二甲醇,三环[5.2.1.0]癸烷二甲醇,三环[5.2.1.0]癸二醇,氢化双酚A(2,2-双(4-羟基环己基)丙烷)和异山梨醇。特别优选的是使用1,4-环己烷二甲醇。

组分A4)包括具有至少一个异氰酸酯反应性基团和额外的至少一个离子基团和/或潜在离子基团的化合物。其对本发明的聚氨酯(甲基)丙烯酸酯具有亲水化作用。

具有亲水化作用的基团包括离子基团A41)和/或源自潜在离子基团A42)的离子基团(例如,通过成盐),其可以是阴离子性质的,如羧酸根,磺酸根或膦酸根,例如或者是阳离子性质的,如铵基,例如和/或潜在离子基团A42),即可以通过例如成盐转化为离子基团A41)的基团。它们通过异氰酸酯反应性基团并入大分子中。优选的异氰酸酯反应性基团为羟基和氨基。

含有潜在离子基团A42)的化合物包括具有潜在阴离子基团的化合物,例如单-和二羟基羧酸,单-和二氨基羧酸,单-和二羟基磺酸,单-和二氨基磺酸,单-和二羟基膦酸,单-和二氨基膦酸,和/或具有潜在阳离子基团的化合物,例如乙醇胺,二乙醇胺,三乙醇胺,2-丙醇胺,二丙醇胺,三丙醇胺,N-甲基乙醇胺,N-甲基二乙醇胺和N,N-二甲基乙醇胺。

优选的化合物包含潜在阴离子基团A42),并且选自二羟甲基丙酸,二羟甲基丁酸,羟基特戊酸,N-(2-氨基乙基)丙氨酸,2-(2-氨基乙基氨基)乙磺酸,乙二胺丙基或丁基磺酸,1,2-或1,3-丙二胺乙基磺酸,3-(环己基氨基)丙烷-1-磺酸,苹果酸,柠檬酸,乙醇酸,乳酸,甘氨酸,丙氨酸,牛磺酸,赖氨酸,3,5-二氨基苯甲酸,丙烯酸与二胺以1∶1的比率的加合物,例如与异佛尔酮二胺(EP-A916647,实施例1)或与乙二胺(PUD盐或N-(2-氨基乙基)-β-丙氨酸),亚硫酸氢钠与丁-2-烯-1,4-二醇的加合物,聚醚磺酸盐,和2-丁烯二醇与NaHSO3的丙氧基化加合物,如DE-A2446440第5-9页式I-III中所述的那样。

特别优选的含有潜在离子基团A42)的化合物是二羟甲基丙酸,二羟甲基丁酸和羟基特戊酸。尤其优选的是使用二羟甲基丙酸。

将在组分A42)下确定的酸通过与中和剂,例如三乙胺,乙基二异丙胺,二甲基环己胺,二甲基乙醇胺,氨,N-乙基吗啉,LiOH,NaOH和/或KOH(组分A6)的反应转化成相应的盐。在这种情况下,中和度优选为50%-125%,更优选为60%-100%。中和度的定义如下:在酸官能化聚合物的情况下,为碱与酸的比率;在碱官能化聚合物的情况下,为酸与碱的比率。当中和度高于100%时,在酸官能化聚合物的情况下,添加比存在于聚合物中的酸性基团更多的碱;在碱官能化聚合物的情况下,添加比聚合物中的碱性基团更多的酸。组分A42)优选被LiOH,NaOH,KOH,三乙胺或乙基二异丙胺中和,更优选被三乙胺或乙基二异丙胺中和,和非常优选被乙基二异丙胺中和。在本发明的一个替代实施方案(具有无胺操作)中,特别优选使用LiOH,NaOH或KOH进行中和。

在组分A4)下列出的化合物也可以混合物的形式使用。

为了增加聚氨酯丙烯酸酯的重均分子量Mw,可以单独或作为混合物使用单胺和二胺和/或单官能或双官能氨基醇作为组分A5)。优选的二胺是对异氰酸酯基团比对水更具反应性的那些,因为聚酯聚氨酯(甲基)丙烯酸酯(polyesterurethane(meth)acrylate)的延长任选地在水性介质中进行。更优选地,所述二胺选自乙二胺,1,6-六亚甲基二胺,异佛尔酮二胺,1,3-苯二胺,1,4-苯二胺,哌嗪,4,4’-二苯基甲烷二胺,氨基官能的聚环氧乙烷,氨基官能的聚环氧丙烷(以名称D系列已知(Huntsman Corp.Europe,Zavantem,Belgium))和肼。尤其优选的是异佛尔酮二胺和乙二胺,并且更特别优选的是异佛尔酮二胺和乙二胺的混合物。

出于加速反应的目的,优选使用催化剂(组分A7))。为此,合适的催化剂为本身对于本领域技术人员已知的聚氨酯化催化剂,例如叔胺或Lewis酸。实例包括有机锡化合物,如二乙酸二丁基锡,二月桂酸二丁基锡,双乙酰丙酮酸二丁基锡,例如锡盐,如辛酸锡,或锌化合物,如乙酰丙酮锌或辛酸锌。同样可以想到的是使用含有钼,钒,锆,铯,铋或钨的Lewis酸性金属化合物,例如辛酸铋或辛酸锆。优选使用不是有机金属化合物的催化剂,因此其不含共价金属-碳键。特别优选使用辛酸锡或辛酸铋。

组分A1)以40-60wt%,优选42-55wt%,更优选45-50wt%的量使用,组分A2)以30-55wt%,优选33-50wt%,更优选35-42wt%的量使用,组分A3)以3-15wt%,优选4-10wt%,更优选5-8wt%的量使用,组分A4)以1-20wt%,优选1.5-15wt%,非常优选2-8wt%的量使用,组分A5)以1-20wt%,优选1.5-15wt%,更优选2-10wt%的量使用,组分A6)以0-10wt%,优选1-5wt%,非常优选1.5-5wt%的量使用,和组分A7)以0-5wt%,优选0.001-1wt%,非常优选0.001-0.1wt%的量使用。

本发明额外提供了用于制备聚氨酯分散体的方法,其特征在于在第一步骤中,任选在催化剂A7)存在下和任选在溶剂中,通过组分A1)至A4)在一个或多个反应步骤中的反应得到聚氨酯预聚物,可以在制备A1)至A4)的加合物之前,期间或之后添加用于产生分散所需的离子基团的中和剂A6),随后通过将水添加到A1)至A4)的加合物中或将A1)至A4)的加合物转移到水性初始进料中来进行分散步骤,在分散之前,期间或之后借助于组分A5)进行链延伸,和任选地随后其中通过蒸馏将有机溶剂从分散体中除去的第三步骤。

因此,本发明进一步提供了由上述方法制备的分散体,其具有25-60%,优选为30-50%,更优选为35-45%的固体含量,并且具有20-300nm,优选30-200nm的平均粒度。

含异氰酸酯的组分A2)与异氰酸酯反应性组分A1)、A3)和A4)的反应发生在本身对于本领域技术人员已知的聚氨酯化反应中,任选地在催化剂A7)的协助下。

在该反应中,使含异氰酸酯的化合物A2)与异氰酸酯反应性组分A1)、A3)和A4)以1.6∶1至1.05∶1,优选1.5∶1至1.1∶1和更优选1.4∶1至1.2∶1的当量比反应。

该反应在25至100℃,优选40至80℃的温度下进行2至30小时,优选4至15小时。

反应过程可以通过安装在反应容器中的合适的仪器和/或通过对所取样品的分析来检测。合适的方法是本领域技术人员已知的。这样的方法例如粘度测量,NCO含量的测量,折射率的测量,OH含量的测量,气相色谱法(GC),核磁共振光谱法(NMR),红外光谱法(IR)和近红外光谱法(NIR)。优选用于检测存在的游离NCO基团的IR光谱法(对于脂族NCO基团而言,IR光谱中的带位于v=2272cm-1附近),和用于来自组分A2)的未反应化合物的GC分析。

剩余的NCO基团全部或部分与扩链胺(组分A5))反应。此处剩余的NCO基团的转化分数被称为链延伸度。在这种情况下优选50%至105%,更优选60%至95%,和非常优选65%至80%的链延伸度。假设剩余的NCO基团在随后的过程中通过与水的反应而消耗,并因此通过形成尿素而极大地导致链延伸。

本发明的方法优选在搅拌反应器中进行。

为了制备本发明的分散体,可以使用现有技术的所有已知方法,例如乳化剂/剪切力法,丙酮法,预聚物混合法,熔融乳化法,酮亚胺法和自发固体分散法或其衍生的方法。这些方法的汇编可以在Methoden der Organischen Chemie,Houben-Weyl,第四版,第E20卷/第2部分第1682页,Georg Thieme Verlag,Stuttgart,1987中找到。优选熔融乳化法和丙酮法,特别优选丙酮法。

在本发明的方法中,溶剂和/或反应性稀释剂可以任选在任意点处使用。

从添加时到过程结束,合适的溶剂对于过程产物中存在的官能团是惰性的。例如涂料工业中使用的溶剂具有适用性,如烃类,酮类和酯类,实例为甲苯,二甲苯,异辛烷,丙酮,丁酮,甲基异丁基酮,乙酸乙酯,乙酸丁酯,四氢呋喃,N-甲基吡咯烷酮,二甲基乙酰胺,二甲基甲酰胺。优选使用水混溶性溶剂;特别优选使用丙酮。

本发明的聚氨酯A)和使用其制备的分散体特别适合作为涂料组合物的粘合剂。因此,本发明的进一步优选的实施方案涉及本发明的聚氨酯A)在涂料组合物中作为粘合剂的用途。所述涂料组合物更优选为单组分涂料组合物,即其中不添加使聚氨酯A)的单个分子交联的其它化合物的涂料组合物。对于涂料组合物进一步优选的是水性的。

考虑到本发明的聚氨酯A),和/或由其制备的分散体的特别适用性,本发明的进一步优选的实施方案涉及涂料组合物,其包含至少一种含有聚氨酯A)的聚氨酯分散体和

B)任选的其它水性粘合剂,

C)一种或多种干燥剂,

D)任选的溶剂和/或水,

E)任选的助剂和配料。

在本发明的一个特别优选的实施方案中,本发明的涂料组合物不含除本发明的一种或多种聚氨酯A)之外的粘合剂。

在本发明的一个尤其优选的实施方案中,本发明的涂料组合物由至少一种聚氨酯A),一种干燥剂C)和至少一种选自组分B)、D)和E)的其它组分组成。

作为组分B)的化合物,可以使用其它水性粘合剂,例如聚丙烯酸酯分散体,聚丙烯酸酯乳液,其它醇酸树脂分散体,聚氨酯-聚丙烯酸酯分散体,聚氨酯分散体,水性环氧树脂或者交联剂分散体,例如多异氰酸酯,其还可以任选含有具有亲水化作用的并入基团并含有游离或封端的异氰酸酯基团,或聚氮丙啶,或胺交联剂,其可以基于例如三聚氰胺。

通过添加一种或多种干燥剂(组分C)来加速氧化干燥。有效的干燥剂是金属如钴、钒、锰、铜、铁、锆、钙或锌的氧化物,盐或配合物。

作为组分D),除水之外还可以任选使用有机溶剂。实例包括各种酯醇,酯,二醇醚或二醇苯甲酸酯,例如乙二醇,丙二醇,丁二醇,丁基二甘醇,丙二醇正丁基醚(PnB),二丙二醇单丁基醚(DPnB),二丙二醇单甲基醚(DPM),2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯(Texanol),三乙二醇-二-2-乙基己酸酯(TEGDO),苯甲酸2-乙基己酯(2-EHB)或二乙二醇二苯甲酸酯(DEGDB)。

存在用于提高固化涂膜的耐候稳定性的助剂和配料(组分E)可以包括UV吸收剂和/或HALS稳定剂等。优选的是UV吸收剂和HALS稳定剂的组合。前者有利地具有至多390nm的吸收范围,作为UV吸收剂的实例例如三苯基三嗪产品(如400(CibaGmbH,Lampertheim,DE)),苯并三唑类(如622(CibaGmbH,Lampertheim,DE))或草酰苯胺类(oxalic dianilides)(如3206(Clariant,Muttenz,CH)),并且以基于树脂固体计的0.5-3.5wt%添加。合适的HALS稳定剂是可商购的(如292或123(CibaGmbH,Lampertheim,DE)或3258(Clariant,Muttenz,CH))。优选量是基于树脂固体计的0.5-2.5wt%。

同样存在于E)中的可以是涂料领域内已知的其它助剂和配料,例如颜料(包括金属效果颜料),染料,消光剂,填料,流量控制剂(flow-control),湿润和脱气添加剂,滑爽添加剂,纳米颗粒,抗黄变添加剂,增稠剂和用于降低表面张力的添加剂。

使用涂布技术内常规和已知的技术如注射,刮涂,辊涂,浇铸,浸涂,旋涂,刷涂或喷涂,或者通过印刷技术如丝网印刷,凹版印刷,凸版印刷或胶板印刷,以及通过转移技术将本发明的涂料组合物施加到待涂布的材料上。

合适的基材的实例为木材,金属,特别包括如在所谓的线,线圈,罐或容器涂层的应用中使用的金属,和额外的塑料,包括以膜形式的塑料,尤其是ABS、AMMA、ASA、CA、CAB、EP、UF、CF、MF、MPF、PF、PAN、PA、PE、HDPE、LDPE、LLDPE、UHMWPE、PET、PMMA、PP、PS、SB、PUR、PVC、RF、SAN、PBT、PPE、POM、PUR-RIM、SMC、BMC、PP-EPDM和UP(根据DIN7728T1的缩写),纸张,皮革,纺织品,毛毡,玻璃,基于木材的材料,软木,无机结合的基材如木板和纤维水泥板,电子组装件或矿物基材。还可以涂布由来自上面指定的那些的各种材料组成的基材,或涂布已经涂布过的基材,例如飞机、车辆或船舶,及其部件,特别是车身或辅助组件。例如,还可以仅将涂料组合物临时施加到基材上,随后使其部分或完全固化,并且任选通过其再脱附,以产生膜。

本发明的涂料组合物特别适用于涂布木材、含木材的基材、软木和含纤维素纤维的基材,例如纸张或纸板。本发明的涂料组合物尤其适用于涂布木材。

对于固化,水或任选存在的溶剂例如可以通过闪蒸来完全或部分地除去。

闪蒸可以伴随热固化或随后进行热固化。

如果必要的话,热固化可以在室温或者升高的温度下,优选在0-160℃下,优选在10-60℃下,更优选在15-35℃下进行。

施加的膜厚度(在固化前)通常为0.5至5000μm,优选5至1000μm,更优选15至200μm。当使用溶剂时,通过常规技术在施加之后且在固化之前将其除去。

本发明额外提供了由本发明的涂料组合物涂布的基材,所述涂料组合物包含本发明的聚氨酯分散体。

实施例

除非另有说明,所有百分比基于重量百分比计。

聚氨酯分散体的固体含量在根据DIN EN ISO 3251蒸发所有非挥发性成分之后通过重量分析测定。

基于DIN EN ISO 11909,NCO含量%通过在与丁胺反应之后用0.1mol/l的盐酸反滴定来测定。

平均粒度通过激光相关光谱法测定。

流动时间根据DIN 53211使用4mm DIN杯测定。

OH值根据DIN 53240-2测定。

酸值根据DIN EN ISO 2114测定。

OH官能的甘油三酯(组分A1)

向顶部安装有蒸馏单元的5升反应器中装入3200g蓖麻油和1600g大豆油以及2.4g氢氧化锂。氮气物流(5升/小时)通过反应物。在140分钟的过程中加热至240℃。在240℃下7小时后进行冷却。OH值:109mg KOH/g固体,酸值:3.2mg KOH/g固体,碘值:97mg I2/100g固体。

实施例1:本发明的水性聚氨酯分散体

向带有回流冷凝器,可加热的油浴,机械搅拌器和内部温度计的2000ml四颈玻璃烧瓶中装入在91g丙酮中的195.5g的OH官能的甘油三酯(组分A1),26.2g的1,4-环己烷二甲醇(组分A3),12.9g的二羟甲基丙酸(组分A4)和165.7g的4,4’-二异氰酸根合二环己基甲烷(W,Covestro Deutschland AG,Leverkusen,组分A2),添加14mg的辛酸锡,并且将混合物加热至60℃并搅拌大约8小时直到理论NCO含量达到2.98%。此时,将反应混合物用另外286g丙酮稀释,冷却至30℃并通过添加10.96g的乙基二异丙胺来中和。在进一步搅拌15分钟后,缓慢逐滴添加3.48g的乙二胺和9.85g的异佛尔酮二胺(组分A5)溶于77g水中的混合物。为了分散,将643g水引入到最初澄清的溶液中。最后在轻微真空下通过蒸馏将丙酮从分散体中除去。这得到固体含量为36.1wt%,流动时间为17秒,平均粒度为103nm和pH为7.4的水性聚氨酯分散体。

实施例2:非本发明的水性聚氨酯分散体(直链而非环状的二醇)

向带有回流冷凝器,可加热的油浴,机械搅拌器和内部温度计的2000ml四颈玻璃烧瓶中装入在99.7g丙酮中的171.6g的OH官能的甘油三酯(组分A1),14.1g的1,6-己二醇以及10.7g的1,4-丁二醇(类似于组分A3),14.2g的二羟甲基丙酸(组分A4)和182.0g的4,4’-二异氰酸根合二环己基甲烷(W,Covestro Deutschland AG,Leverkusen,组分A2),添加16mg的辛酸锡,并且将混合物加热至60℃并搅拌大约8小时直到理论NCO含量达到3.25%。此时,将反应混合物用另外314g丙酮稀释,冷却至30℃并通过添加12.03g的乙基二异丙胺来中和。在进一步搅拌15分钟后,缓慢逐滴添加3.82g的乙二胺和10.81g的异佛尔酮二胺(组分A5)溶于60g水中的混合物。为了分散,将707g水引入到最初澄清的溶液中。最后在轻微真空下通过蒸馏将丙酮从分散体中除去。这得到固体含量为34.8wt%,流动时间为14秒,平均粒度为64nm和pH为7.3的水性聚氨酯分散体。

实施例3:非本发明的水性聚氨酯分散体(IPDI代替4,4’-二异氰酸根合二环己基甲烷)

向带有回流冷凝器,可加热的油浴,机械搅拌器和内部温度计的2000ml四颈玻璃烧瓶中装入在108g丙酮中的185.9g的OH官能的甘油三酯(组分A1),23.3g的1,4-丁二醇(类似于组分A3),15.4g的二羟甲基丙酸(组分A4)和166.5g的异佛尔酮二异氰酸酯(I,Covestro Deutschland AG,Leverkusen,类似于组分A2),添加17mg的辛酸锡,并且将混合物加热至60℃并搅拌大约8小时直到理论NCO含量达到3.5%。此时,将反应混合物用另外343g丙酮稀释,冷却至30℃并通过添加12.60g的乙基二异丙胺来中和。在进一步搅拌15分钟后,缓慢逐滴添加4.14g的乙二胺和11.72g的异佛尔酮二胺(组分A5)溶于65g水中的混合物。为了分散,将663g水引入到最初澄清的溶液中。最后在轻微真空下通过蒸馏将丙酮从分散体中除去。这得到固体含量为35.8wt%,流动时间为13秒,平均粒度为140nm和pH为7.16的水性聚氨酯分散体。

涂料制剂和性能测试

根据表1,使制备的聚氨酯分散体在剪切下在以1500转/分钟的分散器中与制剂成分连续组合。将所得涂层材料用刷子以薄涂层的形式施加到橡木饰板上三次,在每种情况下闪蒸大约3小时,随后用砂纸(P180)打磨前两个涂层。

表1:分散体的制剂

根据DIN 67530,使用来自BYK Gardner的Haze Gloss Meter 4601进行光泽度测量和雾度的测定。

根据DIN EN ISO 1522测试摆杆硬度。

根据DIN 68861-1和DIN EN 12720在橡木饰板上进行针对化学品如水或48%乙醇的测试。(等级5:涂层保持不变,等级1:表面的严重改变,例如涂层材料的溶解)

通过用商业鞋类修理鞋底突然撞击膜表面来测定鞋跟痕迹抗性。为此,将鞋类鞋底夹紧在钟摆状装置中,旋转出来并在涂布的木制饰板上摆动。在1到5的尺度上评估损坏的程度(在除去磨料橡胶之后),其中(类似于耐化学性)1表示膜的完全破坏,5代表完全未损坏的膜。

表2:橡木上的测试结果

(*)EP1198487中的值是在不同尺度上测量的,并且出于更好比较的目的,在该表中转换为本文使用的DIN尺度。

在此,出于比较的目的,从EP1198487的描述中插入仅相对于乙醇表现出中等耐化学性的PU分散体1的抗性。在所有三个实施例中,OH官能的甘油三酯量的增加在每种情况下均导致更好的耐化学性;在基于异佛尔酮二异氰酸酯的分散体(实施例3)的情况下,效果不是特别显著并且此处还观察到显著削弱的鞋跟痕迹抗性。这个问题通过使用4,4’-二异氰酸根合二环己基甲烷作为异氰酸酯来解决。然而,在如实施例2中显示的情况下,存在明显的起雾和光泽度的损失。只有通过使用环状二醇可以防止这种影响,并观察到再次改进的抗性。

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