新型聚氨酯分散剂的制作方法

文档序号:5051503阅读:1004来源:国知局

专利名称::新型聚氨酯分散剂的制作方法新型聚氨酯分散剂本发明涉及基于具有无氮不饱和锚固基团的化合物的分散剂。在液体介质中引入固体需要强大的机械力。这在很大程度上有赖于固体被周围介质润湿的容易性和与该介质的亲和力。为了降低此分散力,习惯上采用促进引入的分散剂。在大多数情况下,所述分散剂是表面活性物质,也称为表面活性剂,其具有阴离子活性或阳离子活性和非离子结构。这些物质通过直接涂覆于固体或通过引入到分散介质中以相当小的量加入。通过此表面活性剂实际上降低了分散所需要的努力。已经知道这些固体在分散工序后倾向于再聚集,由此使先前为分散所花费的努力无效并导致严重的问题。此现象通过固体通过伦敦力/范德华力相互吸引所解释。为克服此吸引力,在固体上涂覆吸附层是必须的。通过4吏用所述表面活性剂可以实现此目的。但是,在分散中和分散后,在固体颗粒和周围介质之间发生相互作用且发生表面活性剂的脱附,伴随其被以更高浓度存在的周围介质所取代。但是,所述周围介质在大多数情况下无法构建这种稳定的吸附层,而整个体系破坏。这通过液体体系粘度的上升、在清漆和涂料中光泽的丧失和色调的迁移、在着色塑料中着色力的不充分展开(insufficientdevelopment)和在增强塑料中机械强度的降低而自行表现来。欧洲专利EP0438836B1(EFKA)涉及分散剂或其盐,包含一种或多种2.0-5的平均官能度的多异氰酸酯A与一元羟基化合物Bl和一元羟基、一元象酸化合物或一元氨基、一元羧酸化合物B2的混合物B和包含至少一个基环氮和异氰酸酯-反应性基团的化合物C反应的产物,其中,约30-70%的异氰酸酯基团与B反应及约30-70%与C反应。本发明的目的在于提供无氮的、显示出良好分散力和提高的色强度的分散剂。现在已经发现,当不饱和一元羟基官能组分连接在聚氨酯主链上可时得到优异的分散剂。、因此,本发明涉及包含以下反应的反应产物的分散剂A—种或多种2.0-5的平均官能度的多异氰酸酯,与B—元羟基化合物Bl和一元羟基-、一元羧酸化合物B2的混合物反应以形成中间产物,其后将所述中间产物与c不饱和的一元羟基官能锚固基团反应。组分A是具有官能度为约2-约5优选为约4的多异氰酸酯。合适的多异氰酸酯是可购自Bayer的的商品,如商品名为DESMODUR的二-异氰酸酯和多异氰酸酯。一元羟基化合物Bl和一元羟基-、一元羧酸化合物B2的混合物如在上述专利EP438836B1中所述,其中公开了如下所述一元羟基化合物B1可以是脂族的、环脂族的和/或芳脂族的化合物。可以使用此类化合物的混合物。可以使用直链和支链的脂族或芳脂族化合物。它们可以是饱和的或不饱和的。优选饱和的化合物。所述一元羟基化合物还可以包括至少一个-0-和/或COO-基团,是指其是聚醚、聚酯或混合的聚醚-聚酯。聚酯的例子包括可以通过使用一元羟基起始组分由内酯例如丙内酯、戊内酯、己内酯或其取代衍生物聚合而获得的那些。所使用的起始组分是合适地具有4-30个,优选4-14个^碳原子的一元醇,例如正丁醇,以及相对长链的、饱和和不饱和的醇,例如十六醇、十八醇、油醇、亚麻醇(linoleylalcohol)、羰基合成醇、环己醇、苯乙醇、新戊醇。上述类型的醇和取代的和未取代的醇,还可以使用氧化乙烯和/或氧化丙烯与可以以所述如作为用于内酯聚合的起始组分的方式使用的这些一元羟基聚醚,通过已知的烷基氧化作用被转化为聚氧化烯单烷基醚、聚氧化烯芳基醚、聚氧化烯芳烷基醚和聚氧化烯环烷基醚。上述化合物的混合物可以在所有情况下使用。合适地,这些聚酯具有介于300至8000,优选500-5000的分子量。也可以使用通过链烷醇、环烷醇和苯酚的烷氧基化作用得到的一元羟基聚醚。合适地,这些聚醚具有介于350至1500的分子量。优选地,Bl是以C!6-C30醇例如十六醇或十八醇起始的己内酯。羟基化合物的混合物还包括至少一种一元羟基-一元羧酸化合物B2。合适的一元羟基-一元羧酸化合物可以通过羟基羧酸的酯化作用、通过二醇与二元羧酸或酸酐的反应获得。可以以较高分子量的二醇例如聚乙二醇起始,并将其与单独的二元羧酸或二酸酐反应。还可以将高分子量的二元羧酸与低分子量的二醇反应。最后,还可以将相近化学计量的低分子量二醇与低分子量二元羧酸在此条件下相互反应以形成尽可能多的一元羟基-一元羧酸且没有或基本上没有二羟基化合物。可以容易地通过商购获得二元羧酸和酸酐,且其制备方法是公知的。其例子是丁二酸、戊二酸、己二酸、癸二酸、富马酸、马来酸、衣康酸、1,4-环己烷二羧酸、邻苯二曱酸、对苯二曱酸、间苯二曱酸、萘二甲酸等。优选的例子为马来酸。二醇是例如二元醇包括乙二醇和丙二醇及其混合物或其它二元醇如1,3-丙二醇、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、新戊二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、1,8-辛二醇等。优选地,B2是二元羧酸与较高分子量二醇例如聚乙二醇的反应产物。根据其用途,一方面包括在一元羟基化合物中的羟基的数量与另一方面包括在一元羟基-一元羧酸化合物中的羟基的数量的比率会在相对宽的范围内变化。优选地,一元羟基-一元羧酸化合物的存在相对于一元羟基化合物不足。由这两种类型化合物得到的羟基的数量比自1:1至10:1变化。优选地,所述比值介于2:l至5:1.本发明的主要方面为不饱和锚固基团C。合适的是不饱和脂族或环脂族醇或具有芳族取代基的醇或乙氧化的不饱和醇。不饱和脂族醇是例如烯丙醇、丁烯醇、己烯醇和丙烯酸2-羟基乙基酯等或具有炔属化合物例如丙炔醇、丁炔醇(butynols)等的醇。所述锚固基团C是不含氮的。锚固特性是基于双键。所述不饱和环脂族醇是环己烯醇(cyclohexenols)或环辛烯醇(cyclooctenols)等。具有芳族取代基的醇是例如2-p塞吩曱醇或糠醇等。乙氧化醇的例子是可商购的商品名为KorantinPM的丙炔醇烷氧基化物。优选的化合物C是丙炔醇。异氰酸酯基的反应通过使用已知方法发生。通常,优选以此方法进行反应在第一步骤,将多异氰酸酯与一元羟基化合物和一元羟基-一元羧酸化合物的混合物反应。通常,所述反应任选地在催化剂例如二月桂酸二丁基锡、乙酰丙酮化铁(ironacetylacetonate)或三乙烯二胺的存在下,在合适的溶剂中发生(例如,烃如二曱苯、甲苯;醚如二氧杂环己烷;酯如丙烯酸丁酯、丙烯酸曱氧基丙基酯;和二曱基曱酰胺)。可以先将多异氰酸酯与一元羟基化合物反应,并进一步将所得反应产物与羧酸化合物反应。在此反应后,通常其中约40-80%的异氰酸酯基团会反应,所述反应与不饱和一元羟基官能化合物C进行。这会导致约20-60%的异氰酸酯基团反应。还未反应的异氰酸酯基团最后通过与低级醇或类似化合物的反应而一皮去活化。特别地,合适地使用丁醇。因此,本发明还涉及用于生产分散剂的方法,包括以下反应A—种或多种2.0-5的平均官能度的多异氰酸酯,与B—元羟基化合物Bl和一元羟基-、一元羧酸化合物B2的混合物反应以形成中间产物,其后将所述中间产物与C不饱和的一元羟基官能锚固基团反应,其中,多异氰酸酯A的40-80%的异氰酸酯基团与Bl和B2反应,和20-60%的异氰酸酯基团与C反应。本发明还涉及分散剂分散固体化合物的用途,所述固体化合物优选为颜料。实施例本发明现在通过一些实施例予以举例说明。实施例1:常规合成步骤加入B1后加入B2在装配有温度计、冷却器和搅拌器的250ml三颈烧瓶中,将25份丙烯酸正丁酯、20份丙烯酸曱氧基丙基酯和24份曱苯二异氰酸酯五聚体(约50%在BuOAc中)在氮气下加热到75°C。加入15份以一元羟基化合物起始的己内酯。在75。C下搅拌混合物2小时。加入4份羟基羧酸和2份聚乙二醇1000,并在75。C下反应2小时。接着,加入不饱和一元羟基官能组分C(量及类型见表l)并在75。C下搅拌1小时。在最后的步骤,以3份仲丁醇捕获过量的自由NCO-基团,且所述固体的含量用BuOAc调整为40%。实施例1A:常规合成步骤B1和B2同时加入在装配有温度计、冷却器和搅拌器的250ml三颈烧瓶中,将25份丙烯酸正丁酯、20份丙烯酸曱氧基丙基酯和24份曱苯二异氰酸酯五聚体(约50%在BuOAc中)在氮气下加热到75°C。同时加入15份以一元羟基化合物Bl起始的己内酯、4份轻基羧酸B2和2份聚乙二醇1000,并在75。C下反应3小时。接着,加入一元羟基官能组分C(量及类型见表l)并在75。C下搅拌1小时。在最后的步骤,以3份仲丁醇捕获过量的自由NCO-基团,且所述固体的含量用BuOAc调整为40%。表1锚固基团<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>EFKA4047是可商购的聚氨酯分散剂。EFKA6745是可商购的酞菁颜料的分散剂添加剂。LaropalA81是脲和脂族醛的缩聚产物,可购自BASF。Ircogel905(Lubrizol)是触变剂。使用Haake流变试验测试产物的炭黑分散力和酞菁蓝分散力。用HaakeRS600流变仪测量粘度。特别地,在不同的剪切梯度(以1/s表示)测量以Pa.s表示的分散体的粘度。这些测量结果示于表3和表4。表3酞菁蓝L6975F颜料浓缩物的粘度<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>表3和表4表明分散力良好并可以与可商购分散剂EFKA4047(聚氨酯分散剂)相比较。表5带有各种颜料浓缩物的2组合物包PU涂料加入低剪切(手混)刮涂(drawdown):75|um<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>表6在光泽、出现晶粒(seeding)、透明度、擦掉(rub-out)、均匀性和颜色方面的2组合物包PU涂4^应用结果以三角度光泽4义(sheentriglossmaster)测量光泽<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>结果说明S二出现晶粒丁=透明度产擦掉0=颜色11=均匀性出现晶粒透明度擦掉均匀性1=未出现晶粒1=透明的1=无浮色1=均匀的8=大量出现晶粒8=不透明的8=大量浮色8=不均匀的颜色R^参照物1=颜色强度优于参照物4=颜色强度与参照物相同8=颜色强度比参照物差上表显示了具有炔丙基锚固基团的分散剂的提高的色强度。权利要求1.分散剂,该分散剂包含以下的反应产物A一种或多种2.0-5的平均官能度的多异氰酸酯,与B一元羟基化合物B1和一元羟基-、一元羧酸化合物B2的混合物反应以形成中间产物,其后将所述中间产物与C不饱和的一元羟基官能锚固基团反应。2.根据权利要求1的分散剂,其中,多异氰酸酯A的40-80%的异氰酸酯基团与Bl和B2反应,和20-60%的异氰酸酯基团与C反应。3.根据权利要求l的分散剂,其中,Bl是以Cj6-C30醇起始的己内酯,B2是二元歡酸与二元醇的反应产物,C是不饱和脂族或环脂族醇或具有芳族取代基的醇或乙氧化的不饱和醇。4.根据权利要求3的分散剂,其中,B2是二元羧酸与聚乙二醇的反应产物,和C是丙炔醇。5.制备根据权利要求1-4的分散剂的方法,该方法包括以下反应A—种或多种2.0-5的平均官能度的多异氰酸酯,与B—元轻基化合物Bl和一元羟基-、一元羧酸化合物B2的混合物反应以形成中间产物,其后将所述中间产物与C不饱和的一元羟基官能锚固基团反应,其中,多异氰酸酯A的40-80%的异氰酸酯基团与Bl和B2反应,和20-60%的异氰酸酯基团与C反应。6.根据权利要求1-4的分散剂用于分散固体化合物优选颜料的用途。全文摘要本发明涉及一种分散剂,该分散剂包含以下的反应产物A一种或多种2.0-5的平均官能度的多异氰酸酯,与B一元羟基化合物B1和一元羟基-、一元羧酸化合物B2的混合物反应以形成中间产物,其后将所述中间产物与C不饱和的一元羟基官能锚固基团反应。文档编号B01F17/00GK101389681SQ200780006387公开日2009年3月18日申请日期2007年2月15日优先权日2006年2月24日发明者A·努尔达姆,L·A·恩格尔布雷克特,M·范德斯鲁伊斯,W·G·霍夫申请人:西巴控股有限公司
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