具有异氰酸酯官能度的化合物、其制备及其在涂层制备方法中的用途的制作方法

专利名称：具有异氰酸酯官能度的化合物、其制备及其在涂层制备方法中的用途的制作方法
技术领域：
本发明涉及具有异氰酸酯官能度的化合物、涉及其制备以及其在涂层制备方法中的用途，特别是油漆或清漆类型的涂层，并且尤其用于金属基材。

背景技术：
汽车和航空工业领域日益要求技术上非常先进的涂层组合物，该组合物具有产生优质成品的改善的使用条件。
这类组合物包括含有双组分的聚氨酯制剂，该组分之一是多异氰酸酯型固化剂而另一组分是另外包含该涂层所必需的添加剂的多元醇型树脂。为了储存在分开的两个容器中配制这些组分并且在制造涂层时将它们混合以便在多异氰酸酯与多元醇之间进行交联反应。
为了提高生产率并且特别是为了加速有待涂漆的载体在涂漆室中的旋转，存在着对越来越快速地干燥的油漆制剂的需要。干燥事实上包括两种现象。首先是化学现象，它是聚氨酯网络的形成并且它基本上是由固化剂与多元醇之间的化学反应产生共价聚氨酯键的结果。另外存在物理现象，它通过涂层固化的速率来反映。在物理意义上该干燥与所用成分的固有性质有关并且特别是与这些成分的玻璃化转变温度(Tg)有关。
受到推荐和已知的提高干燥速率的解决方案是向通常基于六亚甲基二异氰酸酯(HDI)的脂族多异氰酸酯固化剂中加入一定量的尤其基于异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)的脂环族多异氰酸酯，例如异佛尔酮二异氰酸酯三聚物(IPDT)。然而，这些基于IPDI的多异氰酸酯固化剂包含与基于HDI的具有脂族结构的多异氰酸酯相比明显不那么有活性的异氰酸酯官能团。如果加速所谓“物理”的干燥，则另一方面的交联化学过程会明显减缓。
在如此获得的涂层中未反应的异氰酸酯官能团的存在会导致该涂层在抛光和精加工操作期间的塑化。则存在涂层劣化，甚至漆膜剥离，从而产生需要修补的缺陷。
此外，这些涂层过快暴露于潮湿条件下会由于未反应的异氰酸酯官能团与水的反应而导致微白色斑点的出现，这在此又导致需要修补。
因此提出的问题是在保持涂层性质的同时加速干燥。


发明内容
本发明的目的在于提供使得可以在保留异氰酸酯官能团的良好反应性的同时提高干燥速率的化合物，以及因而提供使得可以对上述问题起作用的化合物。
在该目标下，本发明涉及一种具有大于2的平均官能度的具有异氰酸酯官能度的化合物，其由平均官能度大于2的(多)异氰酸酯与至少一种化合物X的反应产生，所述化合物X包含 -要么至少一个官能团B(H)n，其中 n是等于1或2的数， H是不稳定氢并且 B表示O，S，N，N为伯或仲氮，-C(＝O)-O，-C(＝O)-N，或以下基团
R1表示任选支化的烷基或芳烷基，或者被杂原子中断的烷基链； -要么至少一个官能团B’(H)n’，其中 n’是等于1、2或3的数， H是不稳定氢并且B’表示-SiR2R3R4，R2，R3和R4表示氧，带有与所述(多)异氰酸酯反应的官能团的烷基，芳烷基，芳基，-O-烷基或-O-芳烷基，R2，R3和R4基团的数目使得n’能够很好满足上述条件； X另外是脂环族，芳族或杂环化合物，或者交联聚合物的粒子； 并且条件是 -当B表示仲氮以及当X是脂环族化合物时，则X是具有至少两个环的化合物； -并且上述反应以化合物X/[化合物X+(多)异氰酸酯]重量比为至多50％来进行。
本发明还涉及固化剂型的组合物，其特征在于它包含至少一种上述类型的化合物。
在阅读下面的说明还有意图举例说明本发明的各种具体但非限制性的实施例时，本发明的其他特征、细节和优点会变得更彻底地显而易见。
对于以下的说明，除非另有指示，规定给出的数值范围包括边界值在内。
本发明的化合物具有异氰酸酯官能度，也就是说它在其结构中具有异氰酸酯官能团，而且它可以另外具有氨基甲酸乙酯(uréthane)、脲基甲酸酯(allophanate)、脲、缩二脲、酯、碳酸酯类型的官能团。
另外，该化合物具有大于2的平均官能度，更特别地至少为2.5以及再特别地至少为2.8。根据优选的实施方案，该平均官能度可以至少为3，更特别地至少3.2以及再特别地至少3.5。该平均官能度通常为至多20，更特别地至多15以及再特别地至多10。
对于该化合物，在这里以及对说明书的其余部分来说，用于异氰酸酯基团的术语“平均官能度”理解为是指数值r r＝Mn×[I] 其中Mn是该具有异氰酸酯官能度的化合物的数均摩尔质量，而[I]是以mol/g表示的异氰酸酯官能团的浓度。
该质量Mn由凝胶渗透色谱法测定。
本发明的化合物是至少一种上述化合物X与(多)异氰酸酯的反应产物。因而应当理解本发明适用于(多)异氰酸酯与几种化合物X的混合物反应的情况。
如上所述，该化合物X必须具有若干特性。
它首先必须包含至少一个官能团B(H)n或B’(H)n’，其中H为不稳定氢以及B表示不同的原子或原子团。
因而，B可以表示O，这种情况下官能团BH为OH；S，对应于官能团SH的情况；N，氮是伯氮或仲氮，也就是说该氮原子分别带有两个氢原子或一个氢原子，其分别对应于官能团NH2或NH，B也可以是C(＝O)-N基团，就BH而言它对应于官能团C(＝O)-NH或C(＝O)-NH2或者C(＝O)-NHR’，R’为通常具有1-10个碳原子的任选支化的烷基链或芳基链。这里提及的B的值对应于本发明的优选实施方案。
此外，如上所述，B可以表示包含磷的基团，在该情况下化合物X例如为下式的化合物
其中X’为化合物X的其余部分，而R1如上定义，在这里规定所述烷基或芳烷基更特别地包含至多20个碳原子，特别是1-10个碳原子。在R1表示被杂原子中断的烷基链的情况下，该链包含通常至多为60的碳数，更特别地至多为40以及再特别地至多35。在该相同情况下，所述杂原子可以更特别地为氧以及杂原子数优选为1-20。在本发明的化合物用于水相组合物的情况下，本段中定义的基团B是有利的。
最后，应当注意本发明当然适用于X包含几个官能团B(H)n或B’(H)n’的情况，这些官能团可以相同或不同。
该化合物X更特别地具有等于或大于1的平均官能度，其可以例如为1-10和更特别地为1-5以及有利地为1-3。
该化合物X的平均官能度由数值r’给出 r’＝M’n×[B(H)n]或者r’＝M’n×[B’(H)n’] 其中M’n是该化合物X的数均摩尔质量而[B(H)n]和[B’(H)n’]代表以mol/g表示的官能团B(H)n和B’(H)n’的相应浓度。质量M’n由凝胶渗透色谱法测定。官能团B(H)n或B’(H)n’的浓度在其中B为N、-C(＝O)-O、-C(＝O)-N和上述含磷基团的官能团的情况下通过直接的电位测定法计算，或者对于其它官能团通过间接方法计算，该间接方法在于使官能团B(H)n或B’(H)n’与乙酸酐反应然后反滴定释放出的乙酸。还可以将分析方法例如NMR用于测定该浓度。
化合物X另外是具有脂环族、芳族或杂环结构的有机化合物。构成化合物X的结构的环可以是稠合的或者通过脂族链或者通过简单键彼此结合。如上所述，当B表示仲氮时是这种情况。在脂族链的情况下，该链优选短而且是任选支化的，例如至多15个碳原子的链，特别是至多10个碳原子，更特别地至多6个碳原子以及再特别地至多4个碳原子。这些环可以包含任选支化的短的烷基链，例如至多10个碳原子的链，特别是至多6个碳原子，更特别地至多4个碳原子以及再特别地至多2个碳原子。该环也可以是双环。
根据本发明的一种优选实施方案，所述化合物X包含至少两个环，更特别地至少三个。在使用化合物X的混合物的情况下，优选这些化合物中的至少之一是具有至少两个环的化合物。
最后，它可以是基于交联聚合物的粒子形式的化合物。
对于化合物X的选择，将会优先选择具有刚性结构的化合物。该术语理解为是指受到空间位阻的结构或构象易变性降低的结构或能够形成甚至可以导致高结晶度的强的分子间或分子内键的结构，以及经过交联的结构，或者最后是指具有高熔点或高Tg值的化合物，例如Tg至少为0℃，更特别地至少为20℃以及再特别地至少为40℃。
为了具有在上述含义内的刚性结构，可以非常特别地使用化合物X，其中至少一个以及优选所有的官能团B(H)n或B’(H)n’直接与该化合物X的环上的碳结合。在与所述(多)异氰酸酯反应之后，这些产物产生构象易变性降低的结构。根据一种特定的实施方案，当X仅具有单个环时，官能团B(H)n或B’(H)n’直接与该环的碳结合。
根据本发明一种优选的实施方案，所述官能团B(H)n为OH官能团。在这种情况下，优选具有仲OH官能团或者具有伯OH但是为受阻OH官能团的化合物。术语“受阻的”理解为是指一种官能团，其相对于该OH官能团在β-位上的碳是支化的并且带有至少一个具有至少一个碳原子的烷基。作为这种情况的实例，可以提及新戊基或异丁基结构。
化合物X因此可以选自二醇。
特别适合于实现本发明的二醇类化合物的实例将在以下给出。
因此，化合物X可以选自任选取代的双酚，特别是双酚A和F及其氢化衍生物。可以特别提及氢化双酚A。
还可以提及具有双酚醚桥的多元酚衍生物。该术语理解为是指式(1)或(1’)的产物
其中BP表示双酚基团的残基，Φ为苯核，R5为线性或支化的烷基，R’5为C1-C5烷基例如甲基，以及n和m为整数，可理解n应当优选具有低的值以便在产物中保持刚性结构，例如至多为5，优选至多为3，以及m可以为例如1-10。
也可以使用这些多元酚产物的氢化衍生物。
作为具有OH官能团的化合物X，还可以提及环戊二烯、二环戊二烯和三环戊二烯的衍生物，其可以通过这些化合物如二环戊二烯的加氢甲酰化反应接着氢化来获得，以便得到相应多元醇，或者还有萜烯衍生物，例如萜烯基环己醇，以及萜烯系列如异冰片基、异莰基和异葑基的衍生物。作为这些降冰片二烯衍生物的实例，可以提及5-亚乙基-2-降冰片烯或柠檬烯。
可以使用具有OH官能团的环烷烃，更特别地环己烷二醇、三环癸烷二甲醇、三环癸烷二醇、三环己基甲醇或者还有萜烯基环己醇或异冰片基环己醇的衍生物、稠合三环化合物的金刚烷衍生物或稠合双环化合物中的萘烷二醇。
另外，羧酸与具有掩蔽的羟基官能团的化合物的反应产物也在本发明的上下文中适合作为化合物X。术语“具有掩蔽的羟基官能团的化合物”理解为是指具有环氧或碳酸酯官能团的化合物，在后一种情况下优选环状碳酸酯官能团，例如甘油碳酸酯；或者具有二氧戊环官能团的化合物。对于后一种官能团，作为化合物，可以提及2，2-二甲基-1，3-二氧戊环-4-甲醇。这里涉及的反应可以是该掩蔽的羟基官能团与羧基官能团之间的酯化反应或者该掩蔽的羟基官能团开环而释放羟基官能团的反应。对于后一种情况，可以更特别地提及羧酸与具有环氧官能团的化合物的反应。
所述羧酸可以特别地为式R4COOH的酸，其中R4为任选支化或取代的脂族、环状、多环、芳族或杂环基团。
具有环氧官能团的化合物可以是脂族、脂环族或杂环化合物而且可以包含至少一个来源于羧基官能团的官能团(酯或酰胺官能团)。这些化合物可以任选地带有取代基，该取代基为任选支化的烷基链。优选具有至少一个环的环氧化合物。
作为羧酸的实例，可以提及乙酸、丙酸、异丁酸、2，2，2-三甲基乙酸(特戊酸)、苯甲酸、环己酸、对苯二甲酸、邻苯二甲酸、环己烷二羧酸。
还作为环氧化合物的实例，可以提及氧化苯乙烯、表氯醇及其衍生物、氧化环己烯、外-2，3-环氧降莰烷(双环)、3，4-环氧环己烷羧酸3，4-环氧环己烷羟甲酯、3，4-环氧环己烷羧酸甲酯或1，3-二甲基丙烷-1，3-二醇双(3，4-环氧环己烷羧酸酯)。
作为具有OH官能团的化合物X，还可以使用具有一个或多个环氧官能团的化合物与式(2)(O)P(OR6)(OR7)(OR8)的磷酸酯的反应产物，其中R6、R7和R8相同或不同并且表示氢，特别地包含1-25个碳原子的线性或支化的烷基、脂环族基团、芳族基团、芳烷基或聚氧亚烷基链，该聚氧亚烷基链的线性或支化的氧亚烷基单元数为1-25以及其亚烷基链的碳数为2-6，该聚氧亚烷基链可以优选在其末端官能团上被线性或支化的，优选C1-C20的烷基链或任选支化的碳数可以为7-20的芳烷基链取代；并且在式(2)中条件为R6、R7和R8中的至少一个为氢原子。式(2)化合物优选包含环的那些化合物。
作为化合物X，还可以使用具有环氧官能团的化合物与式(3)R9-[-O-CH2-CH2-O-]p-NH2或

或者式(4)R9-[-O-CH2-CH2-O-]q-CH(CH3)-CH2-NH2的聚氨基醚的反应产物，R9为氢、烷基，特别是C1-C4烷基、或CH2CH2NH2或CH2CH(CH3)NH2基团，R’9为烷基，特别是C1-C4烷基，以及p和q为2-10的整数，优选2-5；或者具有环氧官能团的化合物与吗啉或其衍生物的反应产物。
如上所述，本发明的化合物由上述化合物X与平均官能度大于2的(多)异氰酸酯的反应产生。
术语“平均官能度大于2的(多)异氰酸酯”理解为是指具有至少一个异氰脲酸酯环、缩二脲单元、脲基甲酸酯官能团或酰基脲官能团的化合物。它也理解为是指具有至少一个尿丁啶二酮(uretidinedione)环的化合物以及异氰脲酸酯的异构体，例如亚氨基噁二嗪二酮。这些化合物可以通过选自脂族、脂环族、芳基脂族、芳族和杂环异氰酸酯单体以及其中特别选自二异氰酸酯和三异氰酸酯的单体的均(homo)-或杂缩合获得。
作为脂族和脂环族异氰酸酯的非限制性实例，可以提及以下产品 -1，6-六亚甲基二异氰酸酯(HDI)， -1，12-十二烷二异氰酸酯， -1，3-环丁烷二异氰酸酯， -1，3-和/或1，4-环己烷二异氰酸酯， -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)(IPDI)， -异氰酸根合甲基二异氰酸酯，特别是4-异氰酸根合甲基-1，8-二异氰酸酯(TTI)， -2，4-和/或2，6-六氢甲苯二异氰酸酯(H6TDI)， -六氢-1，3-和/或-1，4-亚苯基二异氰酸酯， -全氢化-2，4’-和/或-4，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯(H12MDI)， 以及通常地芳族前体、胺或氨基甲酸酯的氢化产物， -双(异氰酸根合甲基)环己烷(特别是1，3-和1，4-)(BIC)， -双(异氰酸根合甲基)降莰烷(NBDI)， -2-甲基-1，5-五亚甲基二异氰酸酯(MPDI)， -四甲基亚二甲苯基二异氰酸酯(TMXDI)， -赖氨酸二-或三异氰酸酯的酯(LDI或LTI)， -三异氰酸酯，例如4-异氰酸根合甲基-1，8-八亚甲基二异氰酸酯。
作为芳族异氰酸酯的非限制性实例，可以提及 -2，4-和/或2，6-甲苯二异氰酸酯(TDI)， -2，4’-和/或-4，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)， -1，3-和/或-1，4-亚苯基二异氰酸酯， -4，4’，4”-三苯基甲烷三异氰酸酯，和 -MDI或TDI的低聚物。
然而，优选仅以有限的量使用芳族衍生物，因为它们会产生在老化期间、特别是暴露于紫外线辐射例如太阳紫外线辐射的话会经历着色的涂层。为此，通常优选脂族和脂环族衍生物，其至少一个NCO官能团以及优选两个NCO官能团不是直接地接枝到脂族环上。
如同后面将会看到的那样，也可以使用另外通过接枝合适的亲水化添加剂而变得亲水性的如上定义的(多)异氰酸酯。
在本发明的上下文中，更特别地使用平均官能度至少为2.5以及再优选至少为3的(多)异氰酸酯。通常，该平均官能度为至多30，更特别地至多15以及再特别地至多10；例如它可以为3-6。
所述(多)异氰酸酯可以作为具有上述单体的混合物使用，但是在这种情况下，单体含量至多为50％，特别是至多30％，更特别地至多20％以及再特别地至多10％。
还优选使用低粘度的(多)异氰酸酯，也就是说具有至多40 000mPa·s的粘度，更特别地至多20 000mPa·s，再特别地至多10 000mPa·s，优选至多5000mPa·s，以及再优选至多2500mPa·s。该粘度对应于在25℃和固含量100％下进行的测量。
本发明的具有异氰酸酯官能度的化合物通过使化合物X与上述那些类型的(多)异氰酸酯反应而获得。
该反应以化合物X/[化合物X+(多)异氰酸酯]重量比为至多50％进行。该比率可以特别地为至多40％，更特别地至多25％以及再特别地至多20％。通常，它至少为1％，更特别地至少2％以及再特别地至少5％。
选择所述化合物X和(多)异氰酸酯的官能度的相应值，以使得对于该反应获得必须能够进行配制的化合物，也就是说在期望的应用条件下可用。术语“可配制的”理解为是指通常在70％固含量和25℃下具有至多20 000mPa·s、更特别地至多10 000mPa·s和优选至多6000mPa·s的粘度的产物。应当清楚地理解这里给出的该值只是为了举例并且不会认为它是限制性的。
现在将更详细地说明可以进行化合物X与(多)异氰酸酯之间的反应的条件。
通常，进行该过程以使得B(H)n/NCO摩尔比为1-50％，优选2-30％以及有利地为3-25％。这些比率由本领域技术人员根据分子量、所涉及的产品各自的官能度以及期望获得的化合物来选择。
另外一般而言，本发明化合物的合成根据异氰酸酯官能团与官能团B(H)n在20-200℃的温度、优选25-150℃的温度下的常规反应来进行。有时，可以加入催化剂；通常，这些催化剂为具有路易斯酸活性的有机金属化合物。因此可以提及锡衍生物，例如二月桂酸二丁基锡、二乙酸二丁基锡，乙酰丙酮酸锆或铝，或铋酰化产物(乙酸铋、辛酸铋等)，该催化剂的列举不是限制性的。
用于获得本发明化合物的催化剂的量相对于(多)异氰酸酯的量可以为0-1000ppm，有利地0-500ppm和再优选0-250ppm。
根据所得最终化合物的粘度，在本体或溶剂中进行该合成。用于合成的溶剂通常选自酯类如乙酸正丁酯、乙酸叔丁酯，芳族溶剂如Solvesso100，或酮类如甲基异丁基酮。
应当注意为了从反应介质中除去残余的痕量水，可以蒸馏化合物X还有上述合成用的溶剂。
在上述一般要点之后，现在将要根据期望制备的具有异氰酸酯官能度的化合物的类型更详细地说明该化合物的合成。在下面的说明中，将消耗的异氰酸酯官能团的比率以％表示并且符合下式 (T NCO起始-T NCO终止/T NCO起始)×100 其中T NCO起始表示起始反应混合物中的异氰酸酯官能团的检测值而TNCO终止表示在测量时反应混合物中的异氰酸酯官能团的检测值。
根据标准NF T 52-132测定消耗的异氰酸酯官能团的比率，该标准为通过用N，N-二丁基胺(DBA)定量测定的方法。
从该定量测定中，也可以估计起始异氰酸酯化合物的转化程度。当该异氰酸酯化合物的异氰酸酯官能团已经在反应过程中转化时，则同样消耗该异氰酸酯分子。因此，对于作为二异氰酸酯的六亚甲基二异氰酸酯单体，异氰酸酯的转化程度对应于大约两倍的异氰酸酯官能团检测所得的值。
在本发明的化合物具有异氰酸酯官能团但是还具有氨基甲酸乙酯官能团的情况下，所述制备方法包含下列步骤 (a)将(多)异氰酸酯或多种(多)异氰酸酯的混合物引入装有搅拌系统和监控装置的反应器中； (b)任选加入溶剂； (c)向该(多)异氰酸酯或多种(多)异氰酸酯的混合物中加入具有B(H)n官能团的化合物X或多种化合物X的混合物，在当前情况下(具有异氰酸酯/氨基甲酸乙酯官能团的化合物的制备)B(H)n为OH官能团； (d)将反应混合物放在惰性气流例如氮气或氩气下； (e)任选向混合物中加入反应添加剂，例如三烷基或三芳基亚磷酸酯类的或受阻酚类芳族化合物的抗氧化剂或稳定剂，例如2，6-二(叔丁基)苯酚，或这些化合物的低聚衍生物； (f)在80-130℃的温度下反应直至异氰酸酯官能团的转化程度等于致使进行反应的官能团B(H)n的摩尔量为止。因此，在当前情况下(氨基甲酸乙酯键的形成)，消耗的异氰酸酯官能团的量将会等于官能团B(H)n摩尔量的至少90％，优选大于该量的95％以及再优选等于引入的官能团B(H)n的总量； (g)一旦达到该转化程度就回收产物。
在本发明化合物具有异氰酸酯官能团但是还有脲基甲酸酯官能团的情况下，其制备方法这里再次采用具有OH官能团的化合物X(或多种化合物X的混合物)。
该方法包含上述步骤(a)至(e)以及在步骤(d)之后以上文所述的量加入路易斯酸催化剂(二月桂酸二丁基锡或乙酰丙酮酸锆)。
该方法另外包含反应步骤(f)，该步骤这里在100-150℃的温度下进行直至异氰酸酯官能团的转化程度等于致使进行反应的官能团B(H)n的摩尔量的两倍左右为止。这是由于具有脲基甲酸酯官能团的化合物是具有异氰酸酯官能团的化合物与具有氨基甲酸乙酯官能团的化合物的反应产物，后者本身是具有异氰酸酯官能团的化合物与具有羟基官能团的化合物的反应产物。为了实现向脲基甲酸酯转化，因此对于1摩尔OH官能团在理论上消耗2摩尔异氰酸酯官能团，而且实际上在这里进行反应以至于异氰酸酯官能团的消耗量等于至少1摩尔以及为1-2摩尔，这取决于化合物X期望获得的性质。
另外包含脲官能团的具有异氰酸酯官能度的化合物的合成涉及其中B(H)n为伯胺或仲胺的化合物X。除了反应温度为环境温度至80℃以外，该制备方法以具有异氰酸酯和氨基甲酸乙酯官能团的化合物的合成相同的方式进行。该反应不需要特定的催化剂。当异氰酸酯官能团的转化程度等于致使进行反应的官能团B(H)n(在当前情况下为伯或仲胺)的摩尔量时，停止该反应。因此，在形成脲键的当前情况下，消耗的异氰酸酯官能团的量将会等于官能团B(H)n或B’(H)n’摩尔量的至少90％，优选等于该量的至少95％以及再优选等于引入的官能团B(H)n的总量。
另外包含缩二脲官能团的具有异氰酸酯官能度的多异氰酸酯化合物的合成涉及其中B(H)n为伯胺或仲胺的化合物X。除了反应温度为100-150℃以外，该合成以具有异氰酸酯和氨基甲酸乙酯官能团的化合物的合成相同的方式进行。该反应可以通过添加酸化合物如丙酸或磷酸二烷基酯进行催化。缩二脲化合物是异氰酸酯化合物与具有脲官能团的化合物的反应产物，而后者本身是具有异氰酸酯官能团的化合物与胺的反应产物。为了实现向缩二脲转化，因此对于1摩尔胺官能团在理论上消耗2摩尔异氰酸酯官能团，而且实际上在这里进行反应以至于异氰酸酯官能团的消耗量等于至少1摩尔以及为1-2摩尔，这取决于化合物X期望获得的性质。
在其中官能团B(H)n为SH官能团的化合物X的情况下，则会使用与为了获得具有异氰酸酯和氨基甲酸乙酯官能团的化合物而描述的方法相同类型的方法。如果在硫代氨基甲酸乙酯化合物的阶段停止反应的话，异氰酸酯官能团的消耗会与关于氨基甲酸乙酯官能团的相同。如果期望获得硫脲基甲酸酯化合物的话，它会与脲基甲酸酯方法的NCO官能团的转化程度一致。
至于其中官能团B(H)n为酰胺官能团的化合物X，除了操作条件会是100-150℃的反应温度以及任选存在路易斯酸催化剂之外，方法会是相同的。当异氰酸酯官能团的转化程度等于期望致使进行反应的官能团B(H)n(在该情况下为伯或仲胺)的摩尔量时，停止反应。酰胺官能团可以由异氰酸酯官能团与酸官能团之间的反应产生。
在化合物X具有不同的官能团B(H)n或B’(H)n’的情况下，将会使操作条件适合期望获得的化合物。通常，应当注意具有异氰酸酯官能团的化合物与化合物X类型的具有不稳定氢的化合物的反应条件是本领域技术人员公知的，并且关于该主题可以参照综合著作“Methoden derOrganischen Chemie”，Houben Weyl，Georg Thieme Verlag 1983。
在刚才描述过的所有情况下，通过已知的分析技术确定化合物的结构，例如红外光谱或者质子或碳核磁共振(NMR)谱。
本发明还涉及固化剂型的组合物或制剂，其特征在于它包含上述类型的具有异氰酸酯官能度的化合物或这些化合物的混合物。该化合物可以是所述固化剂型组合物的唯一组分；然而，该组合物可以另外包含在上述给出的含义范围内的(多)异氰酸酯或(多)异氰酸酯混合物，这意味着以上关于(多)异氰酸酯，特别是就其性质以及就其粘度进行描述的一切也都在这里适用。该附加的(多)异氰酸酯或(多)异氰酸酯混合物可以与用于本发明具有异氰酸酯官能度的化合物制备的(多)异氰酸酯不同。该附加的(多)异氰酸酯或(多)异氰酸酯混合物的加入使得可以特别地改变组合物的粘度和/或其异氰酸酯官能团的检定。优选地，在所述固化剂型的组合物中具有异氰酸酯官能度的化合物的含量为100％-5％，更特别地100％-10％以及再特别地100％-25％，该含量表示成具有异氰酸酯官能度的化合物的重量相对于该固化剂型组合物总重量。
本发明的固化剂型组合物可以用于溶剂相或水相中的油漆或清漆型涂层的制备。
在溶剂相应用的情况下，非常特别地在期望储存时的稳定性为几天至几个月的情况下，优选使用非反应性溶剂。例如，这可以是下列种类的溶剂酯(乙酸丁酯)、酮、酰化的或二烷基化的二元醇醚或取代的芳族溶剂，例如二甲苯。它们是异氰酸酯制剂、优选含水量低的制剂中常见的溶剂。
在水相应用的情况下，所述组合物可以包含使得可以将它乳化或者使它变得可分散或可溶于水的添加剂。则可以设想若干实施方案和可供选择的形式。
在第一实施方案的情况下，所述固化剂型组合物包含非反应型的亲水性添加剂，也就是说该添加剂作为与该组合物的混合物存在，该添加剂与该组合物的具有异氰酸酯官能度的化合物之间没有反应发生。作为这类添加剂，可以提及在文献WO 97/31960和FR 2855768-A1中所述的那些，可以参照其教导。这些添加剂具有阴离子官能团而且有利地显示至少一个，优选至少5个亚乙基氧单元的聚乙二醇链片段。
这些添加剂之中，可以更特别地提及以下那些
其中，当q等于0时
以及其中p表示0或1和2之间的整数(闭区间，也就是说包含端点)； 其中m表示0或1和2之间的整数(闭区间，也就是说包含端点)； 其中p+m+q之和至多等于3； 其中1+p+2m+q之和等于3或5； 其中相同或不同的X和X’表示包含至多两个含碳链节的臂； 其中相同或不同的n和s表示选自5-30、有利地5-25、优选9-20的整数(闭区间，也就是说包含端点)； 其中相同或不同的R1和R2表示烃基，其有利地选自任选取代的，特别是被卤原子，尤其是氟取代的芳基和烷基。
在第二实施方案的情况下，所述固化剂型组合物包含反应型的亲水性添加剂，也就是说该添加剂存在于组合物中但是同时接枝到该组合物的具有异氰酸酯官能度的化合物上。在该第二实施方案的情况下，则可以设想若干可供选择的形式。
根据第一可供选择的形式，选择特定的化合物X，也就是说亲水性的化合物X，它以上述方式与(多)异氰酸酯反应。作为这类的化合物X，可以使用由具有环氧官能团的化合物与式(2)的磷酸酯反应产生的具有OH官能团的那些化合物，以及由具有环氧官能团的化合物与上述式(3)或式(4)的聚氨基醚反应产生的那些化合物。在后一种情况下，获得可自乳化的组合物，或者如果没有在足够程度上可自乳化的话能够通过向组合物中进一步加入上述类型的非反应性的亲水性添加剂而变得可自乳化的组合物。
根据该第二实施方案的另一可供选择的形式，接枝的添加剂可以由(多)异氰酸酯本身引入。作为能够接枝到(多)异氰酸酯上的添加剂，可以提及专利US 4 663 377中提到的亲水性添加剂，可以参照其教导。可以使如此处理过的(多)异氰酸酯与疏水性的化合物X反应，在这种情况下，这里同样获得可自乳化的组合物，或者如果没有在足够程度上可自乳化的话能够通过加入上述非反应性类型的亲水性添加剂而变得可自乳化的组合物。
最后，还可以使接枝有亲水性添加剂的(多)异氰酸酯与本身亲水性的化合物X反应，以便同样获得可自乳化的组合物或者能够另外用上述方法改善自乳化性质的组合物。
本发明还涉及在基材上制备涂层的方法，其特征在于将上述的固化剂型组合物与下列化合物混合至少一种带有至少一个具有可移动氢的官能团的化合物，该官能团选自羟基、伯胺、仲胺官能团和SH官能团，或者包含能够释放羟基官能团的前体官能团的化合物；并且将获得的混合物施加至基材上。随后进行交联。
这实际上是通过固化剂与树脂的反应制备聚氨酯基涂层的方法，这是本领域技术人员公知的方法。
应当注意本发明的固化化合物的交联也可以在大气湿度的作用下独自进行。
该固化剂型组合物和带有至少一个具有可移动氢的官能团的化合物的上述混合在溶剂的存在下，而且还通常地并以本领域技术人员已知的方法根据期望的性质在有机或无机添加剂的存在下进行，所述添加剂诸如流变学添加剂、溶剂、增稠剂、表面活性剂或催化剂。
在混合物的形成过程中，也可以加入其它化合物，例如氨基塑料或环氧树脂。
优选地，所述化合物选自多元醇，其可以单独或作为混合物使用。这些可以有利地是丙烯酸类聚合物、聚酯或聚氨酯聚合物或这些聚合物的共混物。还可以提及聚醚，然而它不是优选的。
作为能够释放羟基官能团的前体官能团，可以提及环氧、碳酸酯或二氧戊环官能团。这些前体官能团通过与合适的亲核试剂例如胺或水反应而释放出羟基官能团，该反应中任选地存在可以为酸化合物或路易斯酸的催化剂，其量按重量计可以为例如50-5000ppm，更特别地100-500ppm，该量以催化剂的重量相对于该固化剂型组合物和带有至少一个具有可移动氢的官能团的化合物的固含量来表示。
一旦使上述混合物沉积，该固化剂型组合物与带有至少一个具有可移动氢的官能团的化合物之间的反应可以在环境温度或者更通常地在热的环境下进行，后者的温度可以为30℃-300℃，优选40℃-250℃和再优选50℃-150℃。根据基材调整温度和交联时间。在温度敏感性基材的情况下，将会更特别地使用交联催化剂。
该基材可以是金属基材，例如铝制或钢制、特别是不锈钢制基材。这也可以是塑料聚合物制成的基材。该基材例如可以是机动车辆车体部件。基材也可以是木制或纸制基材。此外，该基材可以已经包含油漆或清漆型的保护层。
本发明的化合物具有干燥加速性能。为此，本发明还涉及该化合物在制备基材上的涂层的方法中作为干燥加速剂的用途，该方法中将包含所述化合物的固化剂型组合物与带有至少一个具有可移动氢的官能团的化合物混合，该官能团选自羟基、伯胺、仲胺官能团和SH官能团，并且将如此获得的混合物沉积在基材上。
以上关于该带有至少一个具有可移动氢的官能团的化合物、关于该涂层制备方法以及关于该基材所述的内容当然在这里适用。
另外，应当注意除了干燥加速性能之外，本发明的化合物使得可以更快获得其它性能，例如硬度和耐化学品性。因此它可以提供良好的性能兼顾；特别是，它还可以具有改善的有效期。

具体实施例方式 现在将要给出实施例。
用于这些实施例中的产品如下 -Tolonate HDT LV2Rhodia出售的低粘度的异氰脲酸酯基HDI基多异氰酸酯，其异氰酸酯官能团含量为22.5％左右以及25℃下粘度大约600+/-150mPa·s，异氰酸酯官能团的官能度为3.3左右 -Tolonate HDTRhodia出售的异氰脲酸酯基HDI基多异氰酸酯，其异氰酸酯官能团含量为22％左右以及25℃下粘度为2400+/-400mPa·s，异氰酸酯官能团的官能度为3.6左右 -Tolonate XFD 90BRhodia出售的异氰脲酸酯基HDI基多异氰酸酯，其异氰酸酯官能团含量为17.4％左右以及25℃下粘度为2000+/-1000mPa·s -Tolonate HDBRhodia出售的缩二脲基HDI基多异氰酸酯，其异氰酸酯官能团含量为22wt％，25℃下粘度为9000+/-2000mPa·s以及官能度为3.7 -Tolonate HDB LVRhodia出售的低粘度的缩二脲基HDI基多异氰酸酯，其异氰酸酯官能团含量为23.5％左右，25℃下粘度为2000+/-500mPa·s，以及异氰酸酯官能团的官能度为3.5左右 -氢化双酚A2，2-双(4-羟基环己基)丙烷(HBPA)，也称为4，4’-亚异丙基二环己醇(CAS RN80-04-6)，分子量240g，Maruzen提供的固体产品，由通过含3个碳的支化脂族链彼此相连的两个环构成并且具有两个仲羟基官能团。OH官能度为2。
-三环癸烷二甲醇(TCDM)Celanese出售的粘滞液态异构体混合物，其化合物由并排的3个环和2个伯羟基官能团构成。OH官能度为2。
-Rhodiantal异冰片基环己醇(IBCH)Rhodia出售的粘滞液态异构体混合物，其化合物由3个环构成，包括2个并排的带有含1个碳的脂族链的环以及通过简单键与另两个环相连的1个环，该环带有单个仲羟基官能团。平均分子量为236.4g。羟基数为215-235mg KOH/g。
-乙酸正丁酯n-BuOAc -Joncryl SCX 922固含量为80％和OH含量为4.2％的丙烯酸类多元醇 -Synocure 852 BA 80固含量为80％和OH含量为4.1％的丙烯酸类多元醇 -DBDL二月桂酸二丁基锡 实施例1 本实施例涉及具有异氰酸酯官能度并且另外包含氨基甲酸乙酯官能团的本发明化合物的制备。
将450.5g Tolonate HDT LV2、48.5g HBPA(0.203mol)和111.8g乙酸正丁酯连续供入氮气流下的反应器。起始Tolonate HDT LV2的NCO检测为0.537mol/100g。HBPA/(HBPA+起始异氰酸酯)比为9.72％。
将混合物在120℃加热3小时。NCO检测从起始Tolonate HDT LV2的0.537mol/100g变成反应结束时反应混合物的0.331。
回收到610.8g在乙酸正丁酯中固含量为82％的本发明化合物的制剂。
该本发明化合物制剂的NCO检测为0.33mol/100g。对于在乙酸正丁酯中82％的固含量，其25℃的粘度为1305mPa·s。
通过凝胶渗透色谱(GPC)用二氯甲烷作为洗脱溶剂在聚合物凝胶柱上分离产物并且由红外进行分析。
由GPC得到的残留HDI单体水平为0.48％。
NCO官能团的官能度为4。
实施例2和3 这些实施例涉及具有异氰酸酯官能度并且另外包含氨基甲酸乙酯官能团的本发明化合物的制备。
如实施例1那样进行制备，但是改变操作条件和HBPA/(HBPA+起始异氰酸酯)比。结果示于下表1中。
表1 Q1Tolonate HDT LV2的量 Q2HBPA的量 RHBPA/(HBPA+HDT LV2)重量比 T反应温度；t反应时间 ES固含量 TiNCO检测，以mol/100g计 Ta残留HDI单体水平 实施例4 本实施例涉及具有异氰酸酯官能度并且另外包含脲基甲酸酯官能团的本发明化合物的制备。
将372.4g Tolonate HDT LV2和27.4g HBPA(0.114mol)连续供入氮气流下的反应器。加入相对于Tolonate HDT LV2计200ppm的二月桂酸二丁基锡。起始Tolonate HDT LV2的NCO检测为0.55mol/100g。HBPA/(HBPA+起始异氰酸酯)重量比为6.85％。
将混合物在110℃加热48小时。反应结束时反应混合物的NCO检测为0.377mol/100g。
回收到400g产物。
具有脲基甲酸酯官能团的本发明化合物的制剂的NCO检测为0.377mol/100g。其在25℃和乙酸正丁酯中90％固含量下的粘度为14000mPa·s，对于在乙酸正丁酯中70％的固含量，其25℃的粘度为800mPa·s。
通过GPC用二氯甲烷作为洗脱溶剂在聚合物凝胶柱上经由层析分离产物并且由红外进行分析。
由GPC得到的残留HDI单体水平为0.5％。
NCO官能团的官能度为8。
实施例5 本实施例涉及具有异氰酸酯官能度并且包含氨基甲酸乙酯官能团的本发明化合物的制备。
如实施例1那样进行制备但是使用IBCH代替HBPA。
将459g Tolonate HDT LV2和46.3g IBCH(0.196mol)连续供入氮气流下的反应器。起始Tolonate HDT LV2的NCO检测为0.55mol/100g。IBCH/(IBCH+起始异氰酸酯)重量比为9.2％。
将混合物在110℃加热7小时30分钟。NCO检测从起始反应介质的0.496mol/100g变成反应结束时的0.466mol/100g。
回收到482g产物。
具有氨基甲酸乙酯官能团的本发明化合物的制剂的NCO检测为0.466mol/100g。其25℃的粘度为2057mPa·s。
通过GPC用二氯甲烷作为洗脱溶剂在聚合物凝胶柱上经由层析分离产物并且由红外进行分析。
由GPC得到的残留HDI单体水平为0.2％。
NCO官能团的官能度为3。
实施例6 本实施例涉及具有异氰酸酯官能度并且包含氨基甲酸乙酯官能团的本发明化合物的制备。
如实施例5那样进行制备但是使用Tolonate HDT代替Tolonate HDTLV2。
将374.4g Tolonate HDT(1.95mol NCO)和38.1g IBCH(0.16mol)连续供入氮气流下的反应器。起始Tolonate HDT的NCO检测为0.52mol/100g。IBCH/(IBCH+起始异氰酸酯)重量比为9.2％。
将混合物在110℃加热6小时15分钟。NCO检测从起始反应介质的0.471mol/100g变成反应结束时的0.435mol/100g。
回收到389.7g产物。
具有氨基甲酸乙酯官能团的本发明化合物的制剂的NCO检测为0.435mol/100g。对于100％固含量，其25℃的粘度为8498mPa·s。
通过GPC用二氯甲烷作为洗脱溶剂在聚合物凝胶柱上经由层析分离产物并且由红外进行分析。
由GPC得到的残留HDI单体水平为0.2％。
NCO官能团的官能度为3.5。
实施例7 本实施例涉及具有异氰酸酯官能度并且包含氨基甲酸乙酯官能团的本发明化合物的制备。
如实施例1那样进行制备但是使用三环癸烷二甲醇(TCDM)代替HBPA。
将300g Tolonate HDT LV2和21.6g TCDM(0.11mol)连续供入氮气流下的反应器。起始Tolonate HDT LV2的NCO检测为0.55mol/100g。TCDM/(TCDM+起始异氰酸酯)比为6.7％。
将混合物在80℃加热2小时。消耗的异氰酸酯官能团的百分比为13.3％。
回收到320g产物。
具有氨基甲酸乙酯官能团的本发明化合物的制剂的NCO检测为0.444mol/100g。其25℃的粘度为1220mPa·s。
实施例8 本实施例涉及具有异氰酸酯官能度并且包含氨基甲酸乙酯和缩二脲官能团的本发明化合物的制备。
将271.2g乙酸正丁酯、101g HBPA、0.1g三羟甲基丙烷、0.1g1，6-己二醇、0.1g邻苯二甲酸酐和0.1g马来酸酐连续供入三颈反应器中。将搅拌过的反应介质加热至大约130℃的温度。在125℃下，使合并的反应物溶解。为了除去反应物中存在的水和酯化反应的缩合水，进行共沸蒸馏。在反应1小时30分钟之后，将反应介质的温度降低至110℃，然后加入983.4g Tolonate HDB，其测定的NCO检测为0.527mol NCO官能团/100g。异氰酸酯官能团的总摩尔数因此是5.182mol而羟基官能团的总摩尔数为0.76。羟基官能团相对于异氰酸酯官能团的摩尔比率为14.66％。HBPA/HDB重量比为10.27％。
定期监控反应介质的NCO检测。在反应2小时20分钟之后它是0.331mol NCO/100g，反应2小时20分钟之后为0.327，以及反应4小时30分钟之后为0.326。
停止反应并且通过加入乙酸正丁酯调节固含量至80wt％。
成品显示出下列特性 -NCO检测＝13.69wt％ -25℃的粘度＝9140mPa·s，由“落球”法测定 -制剂的闪点为48℃。
该制剂包含下列主要的异氰酸酯化合物 -20wt％乙酸正丁酯 -基于HDI缩二脲的多异氰酸酯低聚物 ○17wt％真HDI缩二脲(3个异氰酸酯官能团，3条六亚甲基链和1个缩二脲官能团) ○8wt％ HDI缩二脲(4个异氰酸酯官能团，5条六亚甲基链和2个缩二脲官能团) ○1.5％真HDI二聚物(2个异氰酸酯官能团，2条六亚甲基链和1个尿丁啶二酮官能团) ○0.24wt％HDI单体 -比双缩二脲(bis biuret)更重的HDI缩二脲基的多异氰酸酯低聚物 -以及具有HBPA氨基甲酸乙酯官能团的HDI缩二脲基的多异氰酸酯低聚物。
最后两点代表至100wt％的余数，也就是53.26wt％。
异氰酸酯官能团的官能度至少等于4.5。
实施例9 除了原料的量如下之外，如实施例8那样进行制备 成品显示出下列特性 -NCO检测＝12.39wt％ -25℃的粘度＝18664mPa·s，由“落球”法测定 -以Hazen单位表示的颜色为60 -固含量79.6％ 该制剂包含下列主要的异氰酸酯化合物 -20.4wt％乙酸正丁酯 -基于HDI缩二脲的多异氰酸酯低聚物 ○14.1wt％真HDI缩二脲(3个异氰酸酯官能团，3条六亚甲基链和1个缩二脲官能团) ○6.7wt％ HDI缩二脲(4个异氰酸酯官能团，5条六亚甲基链和2个缩二脲官能团) ○1.2％真HDI二聚物(2个异氰酸酯官能团，2条六亚甲基链和1个尿丁啶二酮官能团) ○0.27wt％ HDI单体 -比双缩二脲更重的HDI缩二脲基的多异氰酸酯低聚物 -以及具有HBPA氨基甲酸乙酯官能团的HDI缩二脲基的多异氰酸酯低聚物。
最后两点代表至100wt％的余数，也就是57.33wt％。
异氰酸酯官能团的官能度至少等于5。
实施例10 除了原料的量如下之外，如实施例8那样进行制备 成品显示出下列特性 -NCO检测＝10.5wt％ -25℃的粘度＝12 273 mPa·s，由“落球”法测定 -以Hazen单位表示的颜色为60 -固含量73.6％ 异氰酸酯官能团的官能度至少等于5。
实施例11 除了原料的量如下之外，如实施例8那样进行制备 成品显示出下列特性 -NCO检测＝8.19wt％ -25℃的粘度＝46 953mPa·s，由“落球”法测定 -以Hazen单位表示的颜色为60 -固含量68.6％ 异氰酸酯官能团的官能度至少等于5。
实施例12-17包含本发明具有异氰酸酯官能度的化合物的组合物 由本发明具有异氰酸酯官能度的化合物和其它多异氰酸酯制成组合物。该制剂的固含量为80％。溶剂为乙酸正丁酯。
该组合物的成分的种类和量示于下表中 组合物的特性示于下表中 下面的实施例举例说明对比固化组合物和本发明的固化组合物在清漆型应用中的使用。这些实施例涉及下述的测试。
有效期依靠用DIN 4杯测定粘度来获得有效期值。有效期值对应于该粘度加倍所需的时间。
干燥时间根据德国方法DIN 53150测定干燥时间。在下面显示根据该标准测定的时间T2和T3。T2对应于以下时间在该时间的末尾，纸在经受20g重物的压力约1分钟之后不再粘附于漆膜表面上。用200g重物以T2的相同方法测定T3。
光泽该测量为膜的均匀性和外观的特性。它在干燥7天之后使用Erichsen S40型光泽计在20℃的空调室内进行。
Persoz硬度在23±3℃和50±10％的相对湿度下的空调室内进行Persoz硬度测量。所用装置是具有起动制动和自动计数的来自Erichsen的300型测试摆。硬度摆的原理基于放在膜上的摆锤的摆动。当清漆的硬度和干燥度提高，摆动次数增加。硬度增加的测量是摆锤开始衰减然后停止的摆动次数。当摆动的衰减达到4°振幅时结束该测试。干燥期间在1、3和7天定期进行该测量。
甲乙酮测试该测试表征耐溶剂性，在这种情况下溶剂为甲乙酮。在7天后进行测试。
冲击强度该测试使得可以证明涂层的脆性。测试是使涂层在干燥7天之后经受具有特定尺寸和特定重量的冲撞部件的冲击，该部件的落差可以调节。测定涂膜或漆膜不再显示破裂或压碎的最小高度。对于AFNOR标准该值设定在100cm，对于ASTM标准为80cm。
实施例18-20 这些实施例涉及在用于修补机动车的溶剂相中的2K清漆型应用中，对比固化组合物和本发明的固化组合物的使用。
在下表2中给出固化组合物的特性，该组合物由基于多元醇的组分A和基于具有异氰酸酯官能度的对比化合物或本发明具有异氰酸酯官能度的化合物的组分B构成。
在实施例18的情况下，具有异氰酸酯官能度的对比化合物为Tolonate XFD，它是具有良好干燥性能的高官能度脂族异氰酸酯。实施例19和20分别包含上述实施例2和1的化合物作为具有异氰酸酯官能度的化合物。表2 在23℃下以55％相对湿度进行交联。将DIN 4杯粘度调节至23秒。
以下给出根据各种测试进行测定的所得清漆的性能。
有效期本测试的结果在下表3中给出。
表3 因此对于该三个实施例记录到相似的有效期。
干燥时间本测试的结果在下表4中给出。 表4 对于本发明的组合物记录到干燥时间T2和T3的显著减小。
光泽本测试的结果在下表5中给出。 表5 所有组合物都显示出令人满意的外观。
Persoz硬度本测试的结果在下表6中给出。 表6 甲乙酮测试本测试的结果在下表7中给出。 表7 对于本发明组合物记录到耐溶剂性的提高。
冲击强度由上述实施例的组合物获得的清漆都通过测试。
总之，由此从上述测试中看出本发明的组合物显著改善干燥时间，并且发现膜的其它性能没有不利地受影响而且甚至可以得到改善。
实施例21-23 这些实施例涉及在一般工业用的溶剂相中的2K清漆型应用中，对比固化组合物和本发明的固化组合物的使用。
在下表8中给出固化组合物的特性，该组合物由基于多元醇的组分A和基于具有异氰酸酯官能度的对比化合物或本发明具有异氰酸酯官能度的化合物的组分B构成。
在实施例21的情况下，具有异氰酸酯官能度的对比化合物为上面提及的Tolonate XFD。实施例22和23分别包含上述实施例2和3的化合物作为具有异氰酸酯官能度的化合物。 表8 在23℃下以55％相对湿度进行交联。将DIN 4杯粘度调节至23秒。
以下给出根据各种测试进行测定的所得清漆的性能。
有效期本测试的结果在下表9中给出。
表9 在本发明组合物的情况下记录到显著的改善。
干燥时间本测试的结果在下表10中给出。
表10 对于本发明的组合物记录到干燥时间T2和T3的显著减小。
光泽本测试的结果(这里在干燥3天后进行)在下表中给出。 表11 所有组合物都显示出令人满意的外观。
Persoz硬度本测试的结果在下表12中给出。 表12 对于本发明组合物获得的值在整个膜形成中更大，特别是在实施例23的情况下。
总之，这里再一次地记录到本发明的组合物改善干燥时间而没有不利地影响其它性能。
实施例24和25 这些实施例涉及在一般工业用的溶剂相中的2K清漆型应用中，对比固化组合物和本发明的固化组合物的使用。
在下表13中给出固化组合物的特性，该组合物由基于多元醇的组分A和基于具有异氰酸酯官能度的对比化合物或本发明具有异氰酸酯官能度的化合物的组分B构成。
在实施例24的情况下，所用的具有异氰酸酯官能度的化合物为实施例3的化合物。对比实施例25中所用的具有异氰酸酯官能度的化合物为上面提及的Tolonate XFD。
改变交联和干燥条件。在环境温度下除溶剂(闪蒸)10’并在60℃下30’进行交联。没有用催化剂。 表13 在下面的汇总表14中给出对所得清漆进行的不同测试的结果。
表14 实施例26和27 这些实施例涉及在一般工业用的溶剂相中的2K清漆型应用中，对比固化组合物和本发明的固化组合物的使用。
用于对比实施例26的具有异氰酸酯官能度的化合物为60/40的相应重量比下以三聚物形式基于HDI和基于IPDI的混合物。在实施例27的情况下，所用的具有异氰酸酯官能度的化合物为实施例3的化合物。
在23℃下以55％相对湿度进行交联。
在下表15中汇总这些不同的固化组合物的特性。
表15 以下给出对所得清漆进行的各种测试的结果。
光泽 在进行评价的组合物之间没有差别并且全都显示令人满意的外观(20°光泽>97)。
Persoz硬度 表16 冲击强度 表17 就对比实施例的混合物而言差别非常明显，对比实施例与本发明实施例的混合物相比非常脆。
实施例28-30 这些实施例涉及在一般工业用的溶剂相中的2K清漆型应用中，对比固化组合物和本发明的固化组合物的使用。在下表18中给出固化组合物的特性，该组合物由基于多元醇的组分A和基于具有异氰酸酯官能度的对比化合物或本发明具有异氰酸酯官能度的化合物的组分B构成。
这些实施例证明与在组分A中简单物理添加具有不稳定氢的化合物相比，多异氰酸酯与该化合物预先反应的重要性。
在实施例28的情况下，所用的具有异氰酸酯官能度的化合物为实施例3的化合物。在实施例29的情况下，具有异氰酸酯官能度的对比化合物为Tolonate XFD 90 B，它是具有良好干燥性能的高官能度脂族异氰酸酯。在实施例30的情况下，对比化合物为Tolonate HDT LV2，并且在该情况下，组分A已经向其中加入用量等于合成实施例3化合物所用量的HBPA。
在23℃下以55％相对湿度进行交联。
在下表18中汇总这些不同的固化组合物的特性。
表18 以下给出对所得清漆进行的各种测试的结果。
有效期 表19 实施例28的混合物所得的有效期优于对比实施例29和30的情况。
干燥时间 表20 通过与本发明化合物相比很高的脱尘干燥的干燥时间来反映组分A中加入HBPA。为了获得改善的干燥性能，多异氰酸酯与HBPA之间的预先反应是必要的。
下面的实施例举例说明本发明的化合物及其在水相中的固化剂型组合物中的应用。
在这些实施例中，作为原料，使用Rhodia出售的产品Rhodafac DV6175和Rhodafac DV 6176，它们是表面活性剂的混合物，由聚乙二醇脂肪醇单醚的磷酸单酯和二酯和磷酸的混合物组成。该脂肪醇为平均包含13个碳原子的支化链以及亚乙基氧单元数大约为6。这两种表面活性剂的单酯、二酯和磷酸化合物的比率不同。
对于水相中的组合物，用以下方法测定分散在水中之后亲水性多异氰酸酯粒子的大小在环境温度下将5g亲水性多异氰酸酯制剂加入到45g蒸馏水中。用4叶螺旋桨的搅拌模式在400转/分钟下搅拌反应介质5分钟。
用Malvern Mastersizer 2000型激光衍射粒度分级器测定粒度曲线。
实施例31 本实施例涉及制备化合物X(阶段1)；从上述形成的化合物X制备本发明化合物(阶段2)；在水相中制备本发明固化剂型的组合物或制剂(阶段3)。
阶段1 这里制成的化合物X是二元醇酯，它是具有环氧官能团的化合物与磷酸酯的反应产物。
将50.76g磷酸二丁酯(也就是0.242mol/CAS RN 107-66-4)引入装有机械搅拌器和滴液漏斗的带夹套的三颈反应器中。在搅拌和氮气氛围下在环境温度用20分钟加入29.94g 3，4-环氧环己基羧酸3，4-环氧环己烷1-甲酯(也就是0.119mol/CAS RN 2386-87-0)。该反应放热。使反应介质的温度达到100℃。通过对反应介质的取样进行红外(IR)分析监控反应动力学。
在788.76cm-1监控环氧官能团的消失。在3392.96cm-1观察到羟基官能团的出现以及在1253.59cm-1观察到磷酸酯官能团的出现。原料的羧酸酯官能团在1732.88cm-1显示。位于2955cm-1的烷基谱带用作参照。基于频率788.76cm-1/2955cm-1的比率测定动力学监控。
IR分析一显示环氧官能团多于95％开环并且真正获得预期的二元醇酯就终止反应。
由于可以通过3碳或4碳上的攻击使环氧官能团开环，最终的二元醇酯产物是多种结构的混合物，其中之一如下所示。

阶段2 将13.82g阶段1结束时获得的二元醇酯(0.082mol羟基官能团)和302g异氰脲酸酯多异氰酸酯Tolonate HDT LV2(其NCO检测为0.543molNCO/100g及其25℃粘度为600mPa·s)引入装有机械搅拌器和滴液漏斗的带夹套的三颈反应器中。
二元醇酯/多异氰酸酯重量比为4.6％。
然后将反应介质的温度升高至100℃并使反应介质在该温度下搅拌5小时30分钟。冷却之后，在接收瓶中收集产物。回收的重量为315g。粘度为25℃下1850mPa·s。
由于Tolonate HDT LV2是包含若干结构的多异氰酸酯制剂并且由于阶段1得到的产物本身也是多种结构的混合物，获得的最终产物是多异氰酸酯尿烷酯(polyisocyanates uréthanes esters)的制剂，其结构之一如下所示。

阶段3 将90g从阶段2获得的产物、1.92g N，N-二甲基环己基胺、4.04gRhodafac DV 6175表面活性剂和4.04g Rhodafac DV 6176表面活性剂连续引入反应器中。在40℃搅拌混合物2小时然后冷却至环境温度。
基于如此获得的亲水性多异氰酸酯的固化剂型最终制剂的NCO检测为0.466mol NCO/100g，也就是19.57wt％。
分散在水中之后测定的粒度为0.1微米左右。
实施例32 本实施例也涉及制备化合物X(阶段1)；从上述形成的化合物X制备本发明化合物(阶段2)；在水相中制备本发明固化剂型的组合物(阶段3)。
阶段1 这里制成的化合物X是二元醇酯，它是具有环氧官能团的化合物与羧酸的反应产物。
将20g 3，4-环氧环己基羧酸3，4-环氧环己烷1-甲酯(也就是0.079mol/CAS RN 2386-87-0)引入装有机械搅拌器和滴液漏斗的带夹套的三颈反应器中。在搅拌和氮气氛围下在环境温度用20分钟加入12.09g丙酸(0.165mol)。该反应放热。使反应介质的温度达到100℃。
100℃下3小时之后，通过红外分析观察到环氧化合物多于92％开环并且真正获得预期的二元醇。在100℃下搅拌该反应介质又4小时，然后使其冷却至环境温度接着转移至烧瓶中。
通过红外监控产物 -环氧官能团(788.76cm-1)的消失 -羟基官能团(3392.96cm-1)的出现 -羧酸酯官能团(1732.88cm-1)的证实 由于可以通过3碳或4碳上的攻击使环氧官能团开环，最终的二元醇酯产物是多种结构的混合物，其中之一如下所示。

阶段2 将10.9g(0.027mol)阶段1结束时获得的分子量为400.47的二元醇酯和303.8g异氰脲酸酯多异氰酸酯Tolonate HDT LV2(其25℃粘度为600mPa·s及其NCO检测为0.543mol NCO/100g)引入装有机械搅拌器和滴液漏斗的带夹套的三颈反应器中。
二元醇酯/多异氰酸酯重量比为4％。加入15微升二月桂酸二丁基锡。然后使反应介质的温度达到110℃并使反应介质在该温度下搅拌8小时。在反应8小时之后NCO检测从0.525mol/100g变成0.492mol NCO/100g。反应结束时NCO官能团的消耗为6.3％。
冷却之后，在烧瓶中收集产物。回收的重量为314g。
最终的多异氰酸酯制剂的NCO检测为0.492mol NCO/100g。粘度为25℃下5187mPa·s。
由于Tolonate HDT LV2是包含若干结构的多异氰酸酯制剂并且由于阶段1得到的产物本身也是多种结构的混合物，获得的最终产物是多异氰酸酯尿烷酯的制剂，其结构之一如下所示。

阶段3 将90g从阶段2获得的产物、1.92g N，N-二甲基环己基胺、4.04gRhodafac DV 6175表面活性剂和4.04g Rhodafac DV 6176表面活性剂连续引入反应器中。在40℃搅拌混合物2小时然后冷却至环境温度。
基于亲水性多异氰酸酯的固化剂型最终制剂的NCO检测为0.418molNCO/100g，也就是17.56wt％。分散在水中之后测定的粒度为0.1微米左右。
对比实施例33 本实施例为了与实施例31和32的阶段3结束时获得的制剂比较，描述由未改性的Tolonate HDT LV2制备制剂。
将90g Tolonate HDT LV2、1.92g N，N-二甲基环己基胺、4.04gRhodafac DV 6175表面活性剂、4.04g Rhodafac DV 6176表面活性剂和30g乙酸甲氧基丙酯引入反应器中。在40℃搅拌混合物2小时然后冷却至环境温度。
获得的最终制剂的NCO检测为0.36mol/100g。
实施例34 本实施例举例说明在清漆型应用中对比固化剂组合物和本发明的固化剂组合物的使用。
作为原料，通过使用羟基官能团水平为4.8％的丙烯酸类多元醇的分散体、以及实施例31和32的阶段3结束时获得的制剂和对比实施例33的制剂来制备清漆制剂。所用NCO/OH摩尔比为1.2。
将50g多元醇、14.54g实施例21在阶段3结束时获得的制剂、3.91g水和0.012g二月桂酸二丁基锡(DBTL)相继加入到反应器中。用适中的搅拌将混合物搅拌2分钟。所得制剂均匀并且看不见聚集物。没有发生起泡。在对载体施加之前将乳液保持静置15分钟。
对于实施例32在阶段3结束时获得的亲水性多异氰酸酯固化剂的制剂而言，过程相同。将50g多元醇、16.21g所述制剂、4.01g水和0.011g二月桂酸二丁基锡(DBTL)相继加入到反应器中。用适中的搅拌将混合物搅拌2分钟。所得制剂均匀并且看不见聚集物。没有发生起泡。在对载体施加之前将乳液保持静置15分钟。
用相同方法通过将50g多元醇、18.77g对比实施例23的制剂、4.17g水和0.014g DBTL加入到反应器中制备对比制剂。在对载体施加之前将乳液保持静置15分钟。
随后将制剂涂布至玻璃板上。将150μm厚的刮板和拉膜器(tire-film)用于涂布该膜。刮板设置在玻璃板上，填充有该乳液并且由拉膜器以24mm/s的速度推动。
在环境温度下蒸发15分钟之后，将板放入60℃烘箱中30分钟。当固化完成，接着在环境温度下干燥1、3和24小时之后测定膜的性能。
结果示于下表21中。
表21 由通过与脂环族基团反应而改性的Tolonate HDT LV2所获得的本发明亲水性多异氰酸酯固化剂的制剂显示出比相同未改性的多异氰酸酯更好的膜性能。特别是观察到初始硬度(1和3小时下的硬度)高得多。
权利要求
1.一种具有大于2的平均官能度的具有异氰酸酯官能度的化合物，其由平均官能度大于2的(多)异氰酸酯与至少一种化合物X的反应产生，所述化合物X包含
-要么至少一个官能团B(H)n，其中
n是等于1或2的数，
H是不稳定氢并且
B表示O，S，N，N为伯或仲氮，-C(＝O)-O，-C(＝O)-N，或以下基团
R1表示任选支化的烷基或芳烷基，或者被杂原子中断的烷基链；
-要么至少一个官能团B’(H)n’，其中
n’是等于1、2或3的数，
H是不稳定氢并且B’表示-SiR2R3R4，R2，R3和R4表示氧，带有与所述(多)异氰酸酯反应的官能团的烷基，芳烷基，芳基，-O-烷基或-O-芳烷基，R2，R3和R4基团的数目使得n’能够很好满足上述条件；
X另外是脂环族，芳族或杂环化合物，或者交联聚合物的粒子；
并且条件是
-当B表示仲氮以及当X是脂环族化合物时，则X是具有至少两个环的化合物；
-并且上述反应以化合物X/[化合物X+(多)异氰酸酯]重量比为至多50％来进行。
2.权利要求1的化合物，其特征在于它具有至少2.5，更特别地至少3.5的官能度。
3.权利要求1或2的化合物，其特征在于它由使用具有刚性结构的化合物X的反应产生。
4.前述权利要求之一的化合物，其特征在于它由使用下述化合物X的反应产生其中至少一个官能团B(H)n或B’(H)n’，优选全部，直接与化合物X的环上的碳结合。
5.前述权利要求之一的化合物，其特征在于它由使用下述化合物X的反应产生其中X仅具有单个环而且官能团B(H)n或B’(H)n’直接与该环的碳结合。
6.前述权利要求之一的化合物，其特征在于它由使用其中所述官能团B(H)n为OH官能团的化合物X的反应产生。
7.权利要求6的化合物，其特征在于它由使用选自以下的化合物X的反应产生
-双酚，特别是双酚A和F，它们的氢化衍生物，它们的具有醚桥的多元酚衍生物以及其氢化衍生物；
-环戊二烯、二环戊二烯和三环戊二烯衍生物；
-萜烯系列的衍生物；
-具有OH官能团的环烷烃。
8.权利要求6的化合物，其特征在于它由使用下述化合物X的反应产生该化合物X为羧酸与具有掩蔽的羟基官能团的化合物的反应产物。
9.权利要求6的化合物，其特征在于它由使用下述化合物X的反应产生该化合物X为羧酸与具有环氧官能团的化合物的反应产物。
10.权利要求6的化合物，其特征在于所述化合物X为包含至少一个环氧官能团的化合物与式(O)P(OR6)(OR7)(OR8)的磷酸酯的反应产物，其中R6、R7和R8相同或不同并且表示氢、线性或支化的烷基、脂环族基团、芳族基团、芳烷基或聚氧亚烷基链，该聚氧亚烷基链的线性或支化的氧亚烷基单元数为1-25以及其亚烷基链的碳数为2-6，该聚氧亚烷基链可以优选在其末端官能团上被线性或支化的烷基链或任选支化的芳烷基链取代；以及条件为R6、R7和R8中的至少一个为氢原子。
11.权利要求6的化合物，其特征在于所述化合物X为具有环氧官能团的化合物与式(3)R9-[-O-CH2-CH2-O-]p-NH2或
或式(4)R9-[-O-CH2-CH2-O-]q-CH(CH)-CH2-NH2的聚氨基醚的反应产物，R9为氢、烷基或CH2CH2NH2或CH2CH(CH3)NH2基团，R’9为烷基，以及p和q为2-10的整数。
12.前述权利要求之一的化合物，其特征在于它由化合物X与(多)异氰酸酯的反应产生，所述(多)异氰酸酯具有至少一个异氰脲酸酯环或缩二脲单元或脲基甲酸酯官能团或酰基脲官能团，而且可以通过选自脂族、脂环族、芳基脂族、芳族和杂环异氰酸酯单体的单体均-或杂缩合获得。
13.前述权利要求之一的化合物的制备方法，其特征在于使上述(多)异氰酸酯与上述化合物X以化合物X/[化合物X+(多)异氰酸酯]重量比为至多40％，更特别地至多25％进行反应。
14.权利要求12的方法，其特征在于使上述(多)异氰酸酯与上述化合物X以使得B(H)n/NCO摩尔比为1-50％的量反应。
15.一种固化剂型的组合物，其特征在于它包含至少一种权利要求1-12之一的化合物。
16.权利要求15的组合物，其特征在于它包含非反应型的亲水性添加剂。
17.权利要求15的组合物，其特征在于它包含接枝到所述具有异氰酸酯官能度的化合物上的亲水性添加剂。
18.权利要求15的组合物，其特征在于它另外包含多异氰酸酯。
19.一种在基材上制备涂层的方法，其特征在于使权利要求15-18之一的组合物与下列化合物反应带有至少一个具有可移动氢的官能团的化合物，该官能团选自羟基、伯胺、仲胺官能团和SH官能团，或者包含能够释放羟基官能团的前体官能团的化合物；然后将获得的混合物施加至所述基材上。
20.权利要求19的方法，其特征在于所述带有至少一个具有可移动氢的官能团的化合物是选自丙烯酸类聚合物、聚酯或聚氨酯聚合物或这些聚合物的共混物的多元醇。
21.权利要求1-12之一的化合物在制备基材上的涂层的方法中作为干燥加速剂的用途，在该方法中将包含所述化合物的组合物与带有至少一个具有可移动氢的官能团的化合物混合，该官能团选自羟基、伯胺、仲胺官能团和SH官能团，并且将如此获得的混合物沉积在所述基材上。
全文摘要
平均异氰酸酯官能度大于2的本发明化合物由平均官能度大于2的(多)异氰酸酯与化合物X的反应产生，所述化合物X包含官能团B(H)n或B’(H)n’，其中n等于1或2，n’等于1、2或3，H是不稳定氢以及B表示O、S、N(N为伯或仲氮)、-C(＝O)-O、-C(＝O)-N、或基团O＝P(O)2；O＝P(O)OR1；O＝P(O)3；O＝P(O)2OR1；O＝P(O)-OR1，R1表示烷基或芳烷基，以及B’表示-SiR2R3R4，R2、R3和R4表示氧、带有与所述(多)异氰酸酯反应的官能团的烷基、或者芳烷基、芳基、-O-烷基或-O-芳烷基，另外X是脂环族、芳族或杂环化合物或者交联聚合物的粒子；以及条件是，当B表示仲氮以及当X是脂环族化合物时，则X是具有至少两个环的化合物；所述反应以化合物X/[化合物X+(多)异氰酸酯]重量比为至多50％下进行。本发明还涉及包含至少一种上述类型的化合物的固化剂型组合物。本发明的化合物或组合物可以用于油漆或清漆型的涂层的制备。
文档编号C07D251/00GK101365688SQ200680051675
公开日2009年2月11日 申请日期2006年11月28日 优先权日2005年11月28日
发明者J-M·贝尔纳, P·巴尔博, P·奥利尔 申请人:罗地亚管理公司