WO2009141289A1 - Water-emulsifiable polyisocyanates - Google Patents

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WO2009141289A1
WO2009141289A1 PCT/EP2009/055962 EP2009055962W WO2009141289A1 WO 2009141289 A1 WO2009141289 A1 WO 2009141289A1 EP 2009055962 W EP2009055962 W EP 2009055962W WO 2009141289 A1 WO2009141289 A1 WO 2009141289A1
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polyisocyanate
polyisocyanates
water
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dispersible
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PCT/EP2009/055962
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Harald Schäfer
Thomas Zech
Angelika Maria Steinbrecher
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Basf Se
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • C09D175/00Coating compositions based on polyureas or polyurethanes; Coating compositions based on derivatives of such polymers
    • C09D175/04Polyurethanes

Definitions

  • the present invention relates to novel low viscosity water emulsifiable polyisocyanates, to processes for their preparation and to their use.
  • DE-OS 2908844 describes modified with monofunctional polyethylene oxides polyisocyanates, wherein the ethylene oxide chain must have at least 5 ethylene oxide units.
  • the examples explicitly disclosed contain less than 5% by weight of a methanol-started polyethylene oxide of average molecular weight 650.
  • the disadvantage is that polyisocyanates are less emulsifiable with low emulsifier.
  • EP 959087 A1 describes polyether-modified water-dispersible polyisocyanate mixtures in which the polyether chains are at least 60 mol% linked via allophanate groups with two polyisocyanates each composed of at least two diisocyanates.
  • methanol-initiated polyethylene oxides of molecular weight 350 or 500 in amounts of 9.1 and 12.2% by weight are used to achieve the water-dispersibility (cyclo) aliphatic polyisocyanates with a high degree of allophanatization.
  • DE 19958170 A1 describes polyether-modified water-dispersible polyisocyanate mixtures in which the polyether chains are linked to 20 to 59 mol% via allophanate groups with two polyisocyanates each composed of at least two diisocyanates.
  • methanol-started polyethylene oxides having a molecular weight of 350 or 500 in amounts of 15.4 and 14.0% by weight, respectively, are used to achieve water dispersibility of (cyclo) aliphatic polyisocyanates with a high degree of allophanatization. Due to the high proportion of allophanate groups, the proportion of free isocyanate groups is reduced and the molecular weight is increased.
  • No. 5,200,489 describes water-dispersible polyisocyanates of 1,6-hexamethylene diisocyanate which are modified to at least 10% by weight with a monohydroxy-functional polyether in which the ethylene oxide fraction has a molecular weight of 200 to 1,000.
  • the water-dispersibility of an isocyanurate of 1 rats is investigated 6-hexamethylene diisocyanate having a viscosity of 3000 mPas at 20 0 C, varying the amount and molecular weight of the polyether.
  • Optimal results of the water dispersibility, based on the amount of the residue, are achieved at molar masses of 550 to 825 and amounts of 12.5 to 20% by weight.
  • the viscosity of the product is not specified.
  • EP 206059 A2 describes polyisocyanates modified with monofunctional polyalkylene oxides, where the alkylene oxide chain must have at least 10 ethylene oxide units.
  • Polyisocyanates of various (cyclo) aliphatic isocyanates which are rendered water-dispersible with polyethylene oxide polyethers which have a molecular weight of not less than 840 and which are started on n-butanol or on heterocyclic alcohols are explicitly disclosed.
  • the proportion of polyether alcohols in the polyisocyanate preparation is 1 to 12% by weight of ethylene oxide units arranged within polyether chains.
  • the polyisocyanate used in the explicitly disclosed embodiments with isocyanurates have a low viscosity (polyisocyanate 1: 1700 mPas at 23 0 C).
  • EP 540985 A1 describes polyisocyanates modified with monofunctional polyalkylene oxides, the alkylene oxide chain having on average from 5.0 to 9.9 ethylene oxide units.
  • a polyethylene oxide of molar mass 350 initiated in methanol in amounts of 11.3% by weight is used for water-dispersing an isocyanate derivative of 1,6-hexamethylene diisocyanate.
  • the polyisocyanate with isocyanurate groups used in Example 1 has an average viscosity of 3000 mPas at 23 0 C.
  • the water-dispersible polyisocyanate obtained from this with a monofunctional polyethylene oxide polyether having 3050 mPas at 23 0 C has a higher viscosity than the starting material.
  • Higher-viscosity polyisocyanates with isocyanurate groups based on 1,6-hexamethylene diisocyanate have hitherto not been used as starting materials for water-dispersible polyisocyanates, since the skilled artisan expects an increase in viscosity in view of the viscosity development from the starting materials to the product, as in EP 540985 A1.
  • the water-dispersible polyisocyanates should preferably have a low color number.
  • the object of the present invention was to develop water-dispersible polyisocyanates which, with good water-dispersibility, have a low viscosity and, when used in coatings, give good coating properties.
  • the object was achieved by a process for the preparation of water-dispersible polyisocyanates containing isocyanurate groups by reacting a polyisobutene cyanate based on 1, 6-hexamethylene diisocyanate (A) having a viscosity at 20 0 C (of at least 3500 mPas with at least one monofunctional polyalkylene oxide B), which has polymerized on the average 10.5 to 14 ethylene oxide units and wherein the proportion of the polyalkylene oxide (B) on water-dispersible polyisocyanate (sum of (A) and (B)) of 11 to 15% by weight.
  • A 1, 6-hexamethylene diisocyanate
  • B monofunctional polyalkylene oxide
  • water-dispersible polyisocyanates having acceptable viscosities can also be obtained from higher-viscosity isocyanurate group-containing polyisocyanates based on 1,6-hexamethylene diisocyanate.
  • the coatings obtained with these water-dispersible polyisocyanates show good coating properties, for example a lower tendency to form cracks and / or bubbles.
  • the water-dispersible polyisocyanates obtained have a viscosity which is low enough to ensure good incorporability into, for example, aqueous polyols for two-component polyurethane coatings, so that it is possible to dispense with the use of solvents to reduce the viscosity or at least reduce their proportion.
  • Component (A) is an isocyanurate group-containing polyisocyanate based on 1,6-hexamethylene diisocyanate.
  • (cyclo) aliphatic diisocyanates eg such as 1, 6-hexamethylene diisocyanate (HDI) are prepared by reacting the (cyclo) aliphatic diamines with, for example, urea and alcohols to (cyclo) aliphatic biscarbamic and their thermal cleavage into the corresponding diisocyanates and alcohols.
  • the synthesis is usually carried out continuously in a cyclic process and optionally in the presence of N-unsubstituted carbamic acid esters, dialkyl carbonates and others from the
  • diisocyanates generally have a very low or even non-measurable proportion of chlorinated compounds, which is advantageous, for example, in applications in the electronics industry.
  • the isocyanates used have a total hydrolyzable chlorine content of less than 200 ppm, preferably less than 120 ppm, more preferably less than 80 ppm, most preferably less than 50 ppm, in particular less than 15 ppm and especially less than 10 ppm. This can be measured, for example, by ASTM D4663-98. Of course, it is also possible to use monomeric isocyanates having a higher chlorine content, for example up to 500 ppm.
  • mixtures of such monomeric isocyanates which have been obtained by reacting the (cyclo) aliphatic diamines with, for example, urea and alcohols and cleavage of the obtained (cyclo) aliphatic biscarbamic, with such diisocyanates obtained by phosgenation of the corresponding amines, be used.
  • polyisocyanates (A) to which the monomeric 1,6-hexamethylene diisocyanate is preferably oligomerized without incorporation of other diisocyanates other than 1,6-hexamethylene diisocyanate are generally characterized as follows:
  • the polyisocyanates of 1,6-hexamethylene diisocyanate having isocyanurate groups are, in particular, cyclic trimers of 1,6-hexamethylene diisocyanate or mixtures with their higher homologs containing more than one isocyanurate ring.
  • the isocyanato-isocyanurates generally have NEN content of 10 to 28 wt .-%, in particular 15 to 25 wt .-% and an average NCO functionality of 2.6 to 8.
  • high viscosity polyisocyanates having a functionality of greater than 3.8, more preferably having a functionality of from 4.0 to 7.0, most preferably having a functionality of from 4.2 to 6.5, such as they are described in EP 1091991.
  • the isocyanurates of 1,6-hexamethylene diisocyanate may in particular comprise uretdione, urethane and / or allophanate groups.
  • the content of polyisocyanates is the urethane groups (calculated as - (- NH-CO -) - O- with a molecular weight of 59 g / mol) or allophanate groups (calculated as - (N (CONH-) (COO-) having a molecular weight of 101 g / mol) independently of one another contain in each case less than 5% by weight, preferably less than 3% by weight and more preferably less than 2% by weight, based on the sum of components (A) and (B).
  • the content of uretdione polyisocyanates is generally not more than 15% by weight, preferably not more than 10% by weight and more preferably not more than 3% based on the sum of components (A) and (B).
  • the polyisocyanate (A) is according to the invention to an isocyanurate-containing polyisocyanate or a mixture thereof, having a viscosity of at least 3500 mPa * s, preferably at least 3800, and most preferably at least 4000 mPas at 20 0 C.
  • An upper limit of the viscosity is not essential to the invention, for example it may be up to 10000 mPas, preferably up to 8000, more preferably up to 7000, very preferably up to 6,000 and especially up to 5,000 mPas at 20 0 C.
  • reaction can be stopped, for example, as described in WO 2008/068198 described from page 31, line 19 to page 31, line 31 and the workup carried out as described there from page 31, line 33 to page 32, line 40, hereby by Reference is part of the present application.
  • the process for preparing the polyisocyanates (A) can also be carried out, for example, as described in international patent application WO 2008/116897, there especially from page 2, line 29 to page 21, line 29, which is hereby incorporated by reference in the present application.
  • reaction can also be stopped, as described in WO 2005/087828 from page 11, line 12 to page 12, line 5, which is hereby incorporated by reference in the present application.
  • deactivators are, for example, hydrogen chloride, phosphoric acid, organic phosphates, such as dibutyl phosphate or diethylhexyl phosphate, carbamates, such as hydroxyalkyl carbamate, preferably 2-hydroxyalkyl carbamate, or organic carboxylic acids. Particularly preferred are bis (2-ethylhexyl) phosphate, 2-hydroxyethyl carbamate and 2-hydroxypropyl carbamate
  • thermally labile catalysts it is also possible to stop the reaction by heating the reaction mixture to a temperature above at least 80 ° C., preferably at least 100 ° C., more preferably at least 120 ° C.
  • the heating of the reaction mixture usually suffices , as required for the separation of the unreacted isocyanate by distillation in the workup.
  • Component (B) is polyalkylene oxide of the formula
  • R 1 is a C 1 -C 4 -alkyl or C 2 -C 12 -cycloalkyl radical and k is, on average, a number from 10.5 to 14
  • Cs- to Ci2-cycloalkyl means cyclopentyl, cyclohexyl, cyclooctyl or cyclododecyl.
  • R 1 is preferably a C 1 - to C 6 -alkyl radical, particularly preferably a C 1 - to C 4 -alkyl radical, very particularly preferably methyl, ethyl or n-butyl and in particular methyl.
  • Component (B) is preferably a pure polyethylene oxide without random admixtures of other polyalkylene oxides, for example propylene oxide. A small proportion of propylene oxide groups - [- CHb-CH (CHs) -] - in component (B) can then be tolerated if it does not substantially reduce the hydrophilicity of component (B).
  • the polyalkylene oxide polyether alcohols are generally prepared by alkoxylation of the starting compounds R 1 OH in the presence of a catalyst, for example an alkali metal or alkaline earth metal hydroxide, oxide, carbonate or bicarbonate.
  • a catalyst for example an alkali metal or alkaline earth metal hydroxide, oxide, carbonate or bicarbonate.
  • polyalkylene oxide polyether alcohols can also be carried out with the aid of multimex cyanide compounds, frequently also referred to as DMC catalysts, which have been known for a long time and are frequently described in the literature, for example in US Pat. No. 3,278,457 and in US Pat. No. 5,783,513.
  • DMC catalysts multimex cyanide compounds
  • the DMC catalysts are usually prepared by reacting a metal salt with a cyanometalate compound. To improve the properties of the DMC catalysts, it is customary to add organic ligands during and / or after the reaction. A description of the preparation of DMC catalysts can be found, for example, in US-A 3,278,457.
  • Typical DMC catalysts have the following general formula: M 1 a [M 2 (CN) b ] d • f MV ⁇ k • h (H 2 O) eL • zP
  • M 1 is a metal ion selected from the group consisting of Zn 2+ , Fe 2+ , Fe 3+ , Co 2+ , Co 3+ , Ni 2+ , Mn 2+ , Sn 2+ , Sn 4+ , Pb 2+ , Al 3+ , Sr 2+ , Cr 3+ , Cd 2+ , Cu 2+ , La 3+ , Ce 3+ , Ce 4+ , Eu 3+ , Mg 2+ , Ti 4+ , Ag + , Rh 2 + , Ru 2+ , Ru 3+ , Pd 2+
  • M 2 is a metal ion selected from the group containing Fe 2+ , Fe 3+ , Co 2+ , Co 3+ , Mn 2+ , Mn 3+ , Ni 2+ , Cr 2+ , Cr 3+ , Rh 3+ , Ru 2+ , Ir 3+
  • X is an anion selected from the group comprising halide, hydroxide, sulfate, hydrogensulfate, carbonate, bicarbonate, cyanide, thiocyanate, isocyanate, cyanate, carboxylate, oxalate, nitrate or nitrite (NO 2 O) or a mixture of two or more of the above anions or a mixture of one or more of the abovementioned anions with one of the uncharged species selected from CO, H 2 O and NO,
  • L is a water-miscible ligand selected from the group comprising alcohols, aldehydes, ketones, ethers, polyethers, esters, polyesters, polycarbonate, ureas, amides, nitriles, and sulfides or mixtures thereof,
  • P is an organic additive selected from the group comprising polyethers, polyesters, polycarbonates, polyalkylene glycol sorbitan esters, polyalkylene glycol glycidyl ethers, polyacrylamide, poly (acrylamide-co-acrylic acid), polyacrylic acid, poly (acrylamide-co-maleic acid), polyacrylonitrile, polyalkyl acrylates, polyalkyl methacrylates , Polyvinyl methyl ether, polyvinyl ethyl ether, polyvinyl acetate, polyvinyl alcohol, poly-N-vinylpyrrolidone, poly (N-vinylpyrrolidone-co-acrylic acid), polyvinyl methyl ketone, poly (4-vinylphenol), poly (acrylic acid-co-styrene), oxazoline polymers, Polyalkyleneimines, maleic acid and maleic anhydride copolymer, hydroxyethylcellulose, polyacetates, ionic surfactants and
  • a, b, d, g, n, r, s, j, k and t are whole or fractional numbers greater than zero, e, f, h and z are integers or fractions greater than or equal to zero,
  • a, b, d, g, n, j, k and r and s and t are selected to ensure electroneutrality
  • M 3 is hydrogen or an alkali or alkaline earth metal, as well as
  • M 4 alkali metal ions or an ammonium ion (NH 4 + ) or alkylammonium ion (R 4 N + , R 3 NH + , R 2 NH 2 + , RNH 3 + with R C 1 -C 20 -alkyl).
  • M 1 is Zn 2+ and M 2 is Co 3+ or Co 2+ .
  • the metals M 1 and M 2 are especially the same if they are cobalt, manganese or iron.
  • the residues of the catalyst can remain in the product obtained, or be neutralized with an acid, preferably hydrochloric acid, sulfuric acid or acetic acid, the salts can then be removed preferably by, for example, a laundry or by ion exchanger.
  • an acid preferably hydrochloric acid, sulfuric acid or acetic acid
  • the salts can then be removed preferably by, for example, a laundry or by ion exchanger.
  • a partial neutralization can take place and the product can be used further without further separation of the salts.
  • the component (B) regardless of their preparation to rid of essential metal traces.
  • a content of metals (in total) below 500 mg / kg, more preferably below 300 mg / kg and most preferably below 100 mg / kg.
  • component (B) it may be useful to at least partially neutralize bases contained in component (B), preferably with acetic acid or para-toluenesulfonic acid, so that the basicity (determined by potentiometric titration with 0.1 molar hydrochloric acid) is less than 20 mmol / kg, preferably less than 15, more preferably less than 10 and most preferably less than 5 mmol / kg.
  • components (A) and (B) are completely, i. at least 90%, based on hydroxyl groups in component (B), preferably at least 95% and particularly preferably at least 98%, reacted with one another to form the water-dispersible polyisocyanate according to the invention.
  • the isocyanurate of 1,6-hexamethylene diisocyanate (A) and the monofunctional polyethylene oxide (B) are mixed in a ratio which corresponds to the desired proportion of the polyethylene oxide (B) in the final water-dispersible polyisocyanate according to the invention equivalent.
  • the reaction can be carried out by simple heating, preferably with thorough mixing in the absence of a catalyst.
  • the temperature is in this reaction usually up to 150 0 C, preferably up to 120 0 C, more preferably below 110 0 C and most preferably below 100 0 C.
  • the temperature of the reaction should be at least 40 ° C., preferably at least 50, particularly preferably at least 60, and very particularly preferably at least 70 ° C.
  • reaction can also be useful for the reaction to carry out the reaction in the presence of a catalyst capable of accelerating urethanization.
  • Catalysts are in this case those compounds which, owing to their presence in a starting material mixture, lead to a higher proportion of urethane group-containing reaction products than the same starting material mixture in their absence under the same reaction conditions.
  • organic amines in particular tertiary aliphatic, cycloaliphatic or aromatic amines, and / or Lewis acidic organic metal compounds.
  • Lewis acidic organic metal compounds for example tin compounds in question, such as tin (II) salts of organic carboxylic acids, such as tin (II) diacetate, tin (II) dioctoate, tin (II) - bis (ethylhexanoate) and tin (II) dilaurate and the dialkyltin (IV) salts of organic carboxylic acids, for example dimethyltin diacetate, dibutyltin diacetate, dibutyltin dibutyrate, dibutyltin bis (2-ethylhexanoate), dibutyltin dilaurate, dibutyltin maleate, dioctyltin dilaurate and dioctyltin dia
  • zinc (II) salts can be used, such as zinc (II) dioctoate.
  • Metal complexes such as acetylacetonates of iron, titanium, aluminum, zirconium, manganese, nickel, zinc and cobalt are also possible. Other metal catalysts are described by Blank et al. in Progress in Organic Coatings, 1999, Vol. 35, pages 19-29.
  • Preferred Lewis acidic organic metal compounds are dimethyltin diacetate, dibutyltin dibutyrate, dibutyltin bis (2-ethylhexanoate), dibutyltin dilaurate, dioctyltin dilaurate, zinc (II) dioctoate, zirconium acetylacetonate and zirconium 2,2, 6,6-tetramethyl-3,5-heptanedionate.
  • bismuth and cobalt catalysts and cesium salts can be used as catalysts.
  • bismuth and cesium salts include those compounds come into consideration, in which the following anions are used: F, Ch, CIO, "CIO3-, CIO 4 -, Br, J, JO 3 -, CN, OCN, NO 2 " , NO 3 " , HCO 3 -, CO 3 2 " , S 2" , SH “ , HSO 3 -, SO 3 2” , HSO 4 " , SO 4 2” , S 2 O 2 2 -, S 2 O 4 2 " , S 2 O 5 2 -, S 2 O 6 2 -, S 2 O 7 2" , S 2 O 8 2 " , H 2 PO 2 -, H 2 PO 4 " , HPO 4 2 “ , PO 4 3 " , P 2 O 7 4" , (OC n H 2n + I) -, (C n H 2n -IO 2 ) -, (C n H
  • A is a hydroxyl group or a hydrogen atom, n is a number from 1 to 3,
  • R is a polyfunctional linear or branched, aliphatic or aromatic hydrocarbon radical
  • M ffl in cation for example an alkali metal cation or a quaternary ammonium cation, such as
  • catalysts for the process are quaternary ammonium salts corresponding to the formula
  • Y ⁇ carboxylate (R 13 COO-), fluoride (P), carbonate (R 13 O (CO) O " ) or hydroxide (OH-),
  • the radical Y ⁇ is a carboxylate, carbonate or hydroxide and more preferably a carboxylate or hydroxide.
  • R 13 is hydrogen, C 1 to C 20 alkyl, C 6 to C 12 aryl or C 7 to C 20 arylalkyl, each of which may optionally be substituted.
  • R 13 is hydrogen or Ci to Cio-alkyl.
  • Preferred quaternary ammonium salts are those in which the radicals R 9 to R 12 represent identical or different alkyl groups having 1 to 20, preferably 1 to 4, carbon atoms, which are optionally substituted by hydroxyl or phenyl groups.
  • Two of the radicals R 9 to R 12 can also form a heterocyclic, five-, six- or seven-membered ring together with the nitrogen atom and optionally a further nitrogen or oxygen atom.
  • the radicals R 9 to R 11 may in any case also represent ethylene radicals which together with the quaternary nitrogen atom and another tertiary nitrogen atom form a bicyclic triethylenediamine structure, provided that the radical R 12 then represents a hydroxyalkyl group having 2 to 4 carbon atoms, in which the hydroxyl group is preferably located at the 2-position to the quaternary nitrogen atom.
  • the hydroxy-substituted radical or the hydroxy-substituted radicals may also contain other substituents, for example C 1 -C 4 -alkyl-hydroxy substituents.
  • the ammonium ions may also be part of a mono- or poly-ring system, for example derived from piperazine, morpholine, piperidine, pyrrolidine, quinuclidine or di-aza-bicyclo [2.2.2] octane.
  • R 9 to R 12 examples of groups having from 1 to 20 carbon atoms
  • R 9 to R 12 are each independently methyl, ethyl, propyl, isopropyl, n-butyl, sec-butyl, tert-butyl, pentyl, hexyl, heptyl, octyl, 2-ethylhexyl , 2,4,4-trimethylpentyl, nonyl, isononyl, decyl, dodecyl, tetradecyl, heptadecyl, octadecyl, 1, 1-dimethylpropyl, 1, 1-dimethylbutyl, 1,1,3,3-tetramethylbutyl, benzyl, 1 -Phenylethyl, 2-phenylethyl, ⁇ , ⁇ -dimethylbenzyl, benzhydryl, p-tolylmethyl, 1- (p-butylphenyl)
  • R 9 to R 12 Ci to C 4 -AlkVl are independently of one another the radicals R 9 to R 12 Ci to C 4 -AlkVl.
  • R 12 can additionally be benzyl, or a radical of the Fomel
  • R 14 and R 15 can be independently hydrogen or Ci to C 4 -AlkVl.
  • radicals R 9 to R 12 are independently methyl, ethyl and n-butyl and for R 12 additionally benzyl, 2-hydroxyethyl and 2-hydroxypropyl.
  • the following catalysts may preferably be used for the process according to the invention: Quaternary ammonium hydroxides, preferably N, N, N-trimethyl-N-benzylammonium hydroxide and N, N, N-trimethyl-N- (2-hydroxypropyl) -ammonium hydroxide, according to DE-A-38 06 276.
  • Organic metal salts of the formula (A) n -RO-CO-O ⁇ M * according to US Pat. No. 3,817,939, in which A, a hydroxyl group or a hydrogen atom, n is a number from 1 to 3, R is a polyfunctional linear or branched, aliphatic or aromatic hydrocarbon radical and M is a cation of a strong base, for example an alkali metal cation or a quaternary ammonium cation, such as tetraalkylammonium.
  • Preferred catalysts are zinc (II) salts, among these especially zinc acetylacetate.
  • dibutyltin dilaurate is also preferred.
  • the catalyst is normally used in amounts of 0.0005 to 10 mol% with respect to isocyanate groups used, preferably 0.001 to 8, more preferably 1 to 7 and very particularly preferably 2 to 5 mol%.
  • the reaction of components (A) and (B) is carried out in such a way that in the water-dispersible polyisocyanate according to the invention the proportion of polyethylene oxide chains bound via allophanate groups is less than 20%, based on the entirety of the polyethylene oxide chains, particularly preferably not more is 15%, more preferably not more than 10% and in particular not more than 5%.
  • Another object of the present invention are mixtures of the inventive water-dispersible polyisocyanates with polyisocyanates (C), which are other than the polyisocyanate (A).
  • Polyisocyanates (C) are obtainable by reacting at least one monomeric isocyanate.
  • the monomeric isocyanates used may be aromatic, aliphatic or cycloaliphatic, preferably aliphatic or cycloaliphatic, which is referred to in this document briefly as (cyclo) aliphatic, particularly preferred are aliphatic isocyanates.
  • Aromatic isocyanates are those which contain at least one aromatic ring system, ie both purely aromatic and also araliphatic compounds.
  • Cycloaliphatic isocyanates are those containing at least one cycloaliphatic ring system.
  • Aliphatic isocyanates are those which contain exclusively straight or branched chains, ie acyclic compounds.
  • the monomeric isocyanates are preferably diisocyanates which carry exactly two isocyanate groups. In principle, however, it may also be monoisocyanates with an isocyanate group.
  • higher isocyanates having on average more than 2 isocyanate groups are also considered.
  • triisocyanates such as triisocyanato, 2,4,6-triisocyanatotoluene, triphenylmethane triisocyanate or 2,4,4'-triisocyanato-diphenyl ether or the mixtures of di-, tri- and higher polyisocyanates suitable for example by phosgenation of corresponding aniline / Formaldehyde condensates are obtained and represent methylene bridges Polyphenylpolyiso- cyanate.
  • the monomeric isocyanates are preferably isocyanates having 4 to 20 C atoms.
  • customary diisocyanates are aliphatic diisocyanates, such as tetramethylene diisocyanate, 1,5-pentamethylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate (1,6) Diisocyanatohexane), octamethylene diisocyanate, decamethylene diisocyanate, dodecamethylene diisocyanate, tetradecamethylene diisocyanate, derivatives of lysine diisocyanate, trimethylhexane diisocyanate or tetramethylhexane diisocyanate, cycloaliphatic diisocyanates such as 1,4,4,1,3 or 1,2-diisocyanatocyclohexane, 4,4'- or 2, 4'-di (isocyanatocyclohexyl) methane, 1-isocyanato-3,3,5-trimethyl-5-
  • Isophorone diisocyanate is usually present as a mixture, namely the cis and trans isomers, usually in the ratio of about 60:40 to 80:20 (w / w), preferably in the ratio of about 70:30 to 75:25 and most preferably in the ratio of about 75:25.
  • Dicyclohexylmethane-4,4'-diisocyanate may also be present as a mixture of the different cis and trans isomers.
  • cycloaliphatic diisocyanates for example 1, 6-hexamethylene diisocyanate (HDI), isomeric aliphatic diisocyanates having 6 carbon atoms in the alkylene radical, 4,4'- or 2,4'-di (isocyanatocyclohexyl) methane and 1-isocyanato-3-isocyanato-methyl-3,5,5-trimethyl - cyclohexane (isophorone diisocyanate or IPDI) are prepared by reacting the (cyclo) aliphatic diamines with, for example, urea and alcohols to (eye- lo) aliphatic Biscarbaminklastern and their thermal cleavage into the corresponding diisocyanates and alcohols.
  • HDI 6-hexamethylene diisocyanate
  • IPDI isophorone diisocyanate
  • diisocyanates generally have a very low or even non-measurable proportion of chlorinated compounds, which is advantageous, for example, in applications in the electronics industry.
  • the isocyanates used have a total hydrolyzable chlorine content of less than 200 ppm, preferably less than 120 ppm, more preferably less than 80 ppm, most preferably less than 50 ppm, in particular less than 15 ppm and especially less than 10 ppm. This can be measured, for example, by ASTM D4663-98. Of course, it is also possible to use monomeric isocyanates having a higher chlorine content, for example up to 500 ppm.
  • mixtures of such monomeric isocyanates which have been obtained by reacting the (cyclo) aliphatic diamines with, for example, urea and alcohols and cleavage of the obtained (cyclo) aliphatic biscarbamic, with such diisocyanates obtained by phosgenation of the corresponding amines, be used.
  • the polyisocyanates (C) to which the monomeric isocyanates can be oligomerized are generally characterized as follows:
  • the average NCO functionality of such compounds is generally at least 1.8, and may be up to 8, preferably 2 to 5 and more preferably 2.4 to 4.
  • the polyisocyanates (C) are preferably the following compounds:
  • isocyanurate-containing polyisocyanates of aromatic, aliphatic see and / or cycloaliphatic diisocyanates Particular preference is given here to the corresponding aliphatic and / or cycloaliphatic isocyanato-isocyanurates and in particular those based on isophorone diisocyanate.
  • the isocyanurates present are in particular trisisocyanatoalkyl or trisisocyanatocycloalkyl isocyanurates, which are cyclic trimers of the diisocyanates, or mixtures with their higher homologs containing more than one isocyanurate ring.
  • the isocyanato isocyanurates generally have an NCO content of 10 to 30 wt .-%, in particular 15 to 25 wt .-% and an average NCO functionality of 2.6 to 8.
  • Uretdione diisocyanates are cyclic dimerization products of diisocyanates.
  • the polyisocyanates containing uretdione groups are used in this context
  • the diisocyanates can be reacted under reaction conditions under which both uretdione groups and the other polyisocyanates are formed, or first the uretdione groups are formed and these are subsequently converted to the other polyisocyanates or the
  • Diisocyanates are first reacted to the other polyisocyanates and these then to uretdione-containing products.
  • Isocyanate groups in particular tris (6-isocyanatohexyl) biuret or mixtures thereof with its higher homologs.
  • These biuret polyisocyanates generally have an NCO content of 18 to 22 wt .-% and an average NCO functionality of 2.8 to 6.
  • diisocyanate for example hexamethylene diisocyanate or isophorone diisocyanate
  • monohydric or polyhydric alcohols C.
  • These urethane and / or allophanate-containing polyisocyanates generally have an NCO content of 12 to 24 wt .-% and an average NCO functionality of 2.5 to 4.5.
  • Such polyisocyanates containing urethane and / or allophanate groups can be used uncatalyzed or, preferably, in the presence of catalysts such as, for example, ammonium carboxylates or hydroxides, or allophanatization catalysts, e.g. Zn (II) compounds, each in the presence of mono-, di- or polyhydric, preferably monohydric alcohols produced.
  • catalysts such as, for example, ammonium carboxylates or hydroxides, or allophanatization catalysts, e.g. Zn (II) compounds, each in the presence of mono-, di- or polyhydric, preferably monohydric alcohols produced.
  • oxadiazinetrione-containing polyisocyanates preferably derived from hexamethylene diisocyanate or isophorone diisocyanate.
  • oxadiazinetrione-containing polyisocyanates are of diisocyanate and carbon dioxide accessible.
  • polyisocyanates containing iminooxadiazinedione groups preferably derived from hexamethylene diisocyanate or isophorone diisocyanate.
  • iminooxadiazine-dione-containing polyisocyanates can be prepared from diisocyanates by means of special catalysts.
  • Hyperbranched polyisocyanates as are known, for example, from DE-A1 10013186 or DE-A1 10013187.
  • the polyisocyanates 1) -11), preferably 1), 3), 4) and 6) may, after their preparation, comprise polyisocyanates having aryl, cycloaliphatic or aliphatic bound groups in biuret group or urethane / allophanate groups, preferably (cyclo) aliphatically bound isocyanate groups are transferred.
  • the formation of biuret groups takes place, for example, by addition of water or reaction with amines.
  • the formation of urethane and / or allophanate groups by reaction with mono-, di- or polyhydric, preferably monohydric alcohols, optionally in the presence of suitable catalysts.
  • These biuret or urethane / allophanate groups containing polyisocyanates generally have an NCO content of 18 to 22 wt .-% and an average NCO functionality of 2.8 to 6 on.
  • Hydrophilic modified polyisocyanates i. Polyisocyanates which contain, in addition to the groups described under 1-12, those which formally arise by addition of molecules with NCO-reactive groups and hydrophilicizing groups to the isocyanate groups of the above molecules.
  • the latter are nonionic groups such as alkyl polyethylene oxide and / or ionic, which are derived from phosphoric acid, phosphonic acid, sulfuric acid or sulfonic acid, or their salts.
  • Modified polyisocyanates for dual-cure applications ie polyisocyanates containing in addition to the groups described under 1-12 those formally by the addition of molecules with NCO-reactive groups and by UV or actinic radiation crosslinkable groups are formed on the isocyanate groups of the above molecules.
  • These molecules are, for example, hydroxyalkyl (meth) acrylates and other hydroxy-vinyl compounds.
  • diisocyanates or polyisocyanates (C) listed above may also be present at least partially or preferably completely in blocked form.
  • classes of compounds used for blocking are phenols, imidazoles, triazoles, pyrazoles, oximes, N-hydroxyimides, hydroxybenzoic acid esters, secondary amines, lactams, CH-acidic cyclic ketones, malonic esters or alkyl acetoacetates.
  • the polyisocyanate (C) is selected from the group consisting of isocyanurates, biurets, urethanes and allophanates, preferably from the group consisting of isocyanurates, urethanes and allophanates, more preferably from the group consisting of isocyanurates and Allophanates, in particular is an isocyanurate group-containing polyisocyanate.
  • the polyisocyanate (C) is isocyanurate-containing polyisocyanates of 1,6-hexamethylene diisocyanate.
  • the polyisocyanate (C) is an isocyanurate-containing polyisocyanate of isophorone diisocyanate or a uretdione-containing polyisocyanate of 1,6-hexamethylene diisocyanate.
  • a further subject matter of the present invention is polyurethane coating compositions comprising - at least one water-dispersible polyisocyanate according to the invention,
  • hydroxyl-containing binder (D) At least one hydroxyl-containing binder (D).
  • the hydroxy-containing binders (D) are preferably aqueous solutions, emulsions or dispersions of polyols: polyacrylate, polyester, polyurethane, polyetherol, Polycarbonatol dispersions, and their hybrids and / or mixtures of mentioned polyols.
  • Hybrid means graft copolymers and other chemical reaction products containing chemically bound moieties with different (or even the same) of said moieties.
  • Polyacrylatols can be prepared as primary or secondary dispersions, emulsions, solutions. These are made from olefinically unsaturated monomers. These are first acid group containing comonomers with e.g. Carboxyl, sulfonic acid and / or phosphonic acid groups or their salts, e.g. (Meth) acrylic acid, vinylsulfonic acid or vinylphosphonic acid. These are, secondly, hydroxyl group-containing comonomers, such as hydroxyalkyl esters or amides of (meth) acrylic acid, e.g. 2-hydroxyethyl and 2- or 3-hydroxypropyl (meth) acrylate.
  • first acid group containing comonomers with e.g. Carboxyl, sulfonic acid and / or phosphonic acid groups or their salts, e.g. (Meth) acrylic acid, vinylsulfonic acid or vinylphosphonic acid.
  • hydroxyl group-containing comonomers
  • these are unsaturated comonomers that have neither acidic nor hydroxyl groups, such as alkyl esters of (meth) acrylic acid, styrene and derivatives, (meth) acrylonitrile, vinyl esters, vinyl halides, vinylimidazole, and others.
  • the properties may e.g. about the composition of the polymer, or e.g. be influenced via the glass transition temperatures of the comonomers (with different hardness).
  • Polyacrylatoles for aqueous applications are described for example in EP 358979 (US 5075370), EP 557844 (US 6376602), EP 1141066 (US 6528573).
  • An example of a commercially available polyacrylate secondary emulsion is Bayhydrol® A 145 (a product of Bayer MaterialScience). Examples of a polyacrylate
  • Primary emulsions are Bayhydrol® VP LS 2318 (a product from Bayer MaterialScience) and Luhydran® grades from BASF AG.
  • Macrynal® VSM 6299w / 42WA from Cytec
  • Setalux® AQ grades from Nuplex Resins such as Setalux® 6510 AQ-42, Setalux® 651 1 AQ-47, Setalux® 6520 AQ-45, Setalux® 6801 AQ -24, Setalux® 6802 AQ-24, and Joncryl® from BASF Resins.
  • Polyesterols for aqueous applications are described, for example, in EP 537568 (US Pat. No. 5,344,873), EP 610450 (US Pat. No. 6,319,981) and EP 751,197 (US Pat. No. 5,741,849).
  • Polyester esters for aqueous applications are, for example, WorleePol grades from Worlee- Chemie GmbH, Necowel® grades from Ashland-Südchemie-Kernfest GmbH, and Setalux® 6306 SS-60 from Nuplex Resins.
  • Polyurethane-polyol dispersions for aqueous applications are described, for example, under EP 469389 (US 559805). They are marketed, for example, under the brand name Daotan® of DSM NV. Polyetherols for aqueous applications are described for example under EP 496210 (US 5304400).
  • Hybrids and mixtures of the various polyols are described, for example, in EP 424705 (US Pat. No. 4,197,998), EP 496205 (US Pat. No. 5,389,642), EP 542085 (5308912), EP 542105 (US Pat. No. 5,331,039), EP 543228 (US Pat. No. 5,336,711), EP 578940 (US Pat. US 5349041), EP 758007 (US 5750613), EP 751197 (US 5741849), EP 1 141065 (US 6590028).
  • Polyester / polyacrylates are described, for example, under EP 678536 (US Pat. No. 5,654,391).
  • An example of a polyester / polyacrylate secondary emulsion is Bayhydrol® VP LS 2139/2 (a product of Bayer MaterialScience).
  • Polyols for aqueous applications are otherwise known under the following brand names: Macrynal®, Viacryl® from Cytec; Bayhydrol® from Bayer MaterialScience (polyacrylate, polyurethane, polyester / polyacrylate, polyester / polyurethane, fatty acid-modified polyester / polyacrylate, polycarbonate dispersions), Alberdingk® and Alberdur® from Alberdingk Boley , Plusaqua® (alkyd, polyester, silicone-polyester) from Omya, Necowel® from Ashland-Südchemie-Kernfest GmbH (alkyd resins), Daotan® from DSM NV (formerly Solutia) (polyester, polycarbonate, fatty acid). based, polyester-urethane-acrylic hybrids), Neocryl® (eg AF-10: acrylic-fluoro-copolymer) from DSM NeoResins.
  • Macrynal® Viacryl® from Cytec
  • Bayhydrol® from Bay
  • the polyisocyanate obtained according to the invention in the aqueous dispersion of the polyol.
  • an energy input of 0 to not more than 10 8 W / m 3 is usually required.
  • the dispersions generally have a solids content of 10 to 85, preferably from 20 to 70 wt .-% and a viscosity of 10 to 500 m Pas (measured at a temperature of 20 0 C and a shear rate of 250 S " 1 .
  • the average particle size (z average), measured by means of dynamic light scattering with the Malvern® Autosizer 2 C, is generally ⁇ 1000 nm, preferably ⁇ 500 nm and particularly preferably ⁇ 200 nm. In the normal case, the diameter is 20 up to 80 nm.
  • the polyisocyanates obtained according to the invention can be used for the production of polyurethanes and one-component or two-component polyurethane coatings and paints prepared therewith for coating various substrates, such.
  • substrates such as wood, wood veneer, paper, cardboard, cardboard, foil, textile, leather, nonwoven, plastic surfaces, glass, ceramics, mineral building materials and metals, which may optionally be pre-coated or pretreated.
  • the polyisocyanates according to the invention can be used in particular in primers, fillers, pigmented topcoats, basecoats and clearcoats in the field of car repair or large vehicle painting.
  • Particularly suitable are those coating compositions for applications in which a particularly high application safety, outdoor weather resistance, optics, solvent, chemical and water resistance are required, such as in the car repair and large vehicle painting.
  • Such coating compositions are suitable as or in inner or outer coatings, ie those applications that are exposed to daylight, preferably of building parts, decorative finishes, coatings on (large) vehicles and aircraft and industrial applications, bridges, buildings, electricity pylons, tanks , Containers, pipelines, power plants, chemical plants, ships, cranes, piles, sheet piling, fittings, pipes, fittings, flanges, couplings, halls, roofs, structural steel, furniture, windows, doors and parquet, can-coating and coil-coating
  • Such coating compositions are also suitable for floor coverings, such as in parking decks or in hospitals.
  • the coating compositions according to the invention are used as or in automotive clearcoat, basecoat and topcoat paints, primers and fillers, in particular in the refinish range.
  • such coating compositions are used at temperatures between ambient temperature to 80 0 C, preferably 0 to 60 C, particularly preferably 0 to 40 C.
  • these are those items that can not be cured at high temperatures, such as large machinery, aircraft, large capacity vehicles, wood, and refinish applications.
  • the isocyanate groups may also be blocked in the polyisocyanates according to the invention.
  • blocking groups are described in D.A. Wicks, Z.W. Wicks, Progress in Organic Coatings, 36, 148-172 (1999), 41, 1-83 (2001) and 43, 131-140 (2001).
  • Preferred blocking groups are phenols, imidazoles, triazoles, pyrazoles, oximes, N-hydroxyimides, hydroxybenzoic acid esters, secondary amines, lactams, CH-acidic cyclic ketones, malonic esters or alkyl acetoacetates.
  • Imidazolic groups as groups which are reactive towards isocyanate groups are known, for example, from WO 97/12924 and EP 1591 17, triazoles from US 4482721, CH-acidic cyclic ketones are, for example described in DE-A1 102 60 269, there especially in paragraph [0008] and preferably in paragraphs [0033] to [0037], particularly preferably cyclopentanone-2-carboxylic acid ester and in particular cyclopentanone-2-carboxylic acid ethyl ester.
  • Preferred imidazoles are, for example, those imidazoles which, in addition to the free NH group, also contain a further functional group, such as e.g. -OH, -SH, -NH-R, -NH2, -CHO, such as, for example, 4- (hydroxymethyl) imidazole, 2-mercapto-imidazole, 2-aminoimidazole, 1- (3-aminopropyl) imidazole, 4, 5-diphenyl-2-imidazolethiol, histamine, 2-imidazole-carboxaldehyde, 4-imidazole carboxylic acid, 4,5-imidazole-dicarboxylic acid, L-histidine, L-carnosine, and 2,2'-bis- (4,5-dimethyl imidazole).
  • a further functional group such as e.g. -OH, -SH, -NH-R, -NH2, -CHO, such as, for example, 4- (hydroxymethyl) imidazole, 2-
  • Suitable triazoles are 3-amino-1, 2,4-triazole, 4-amino-1, 2,4-triazole, 3,5-diamino-1, 2,4-triazole, 1H-1, 2,4-triazole-3-thiol , 5-methyl-1 H-1, 2,4-triazole-3-thiol and 3-amino-5-mercapto-1, 2,4-triazole.
  • phenols Preference is given to phenols, oximes, N-hydroxyimides, lactams, imidazoles, triazoles, malonic esters and alkylacetonates; particularly preferred are lactams, phenols, imidazoles, triazoles and malonic esters, and very particular preference is given to phenols.
  • polyisocyanates according to the invention have a lower viscosity, an improved dispersibility and / or an increased content of NCO groups compared to other water-emulsifiable polyisocyanates of similar composition but different preparation.
  • the viscosity of an isocyanurate polyisocyanate based on 1, 6-hexamethylene diisocyanate (Basonat® HH OO, BASF SE, Ludwigshafen, Germany) with a functionality of 3.7 was determined at 23 0 C to 3250 mPas and at 20 0 C to 4250 mPas.
  • Monofunctional polyethylene oxide prepared on methanol and prepared by potassium hydroxide catalysis, having an OH number of 160 mg KOH / g, measured to DIN 53 240, corresponding to a molecular weight of 350 g / mol. The remaining catalyst residues were then neutralized with acetic acid and the product was desalted. In this case, formed potassium acetate is removed.
  • Polyalkylene oxide 2
  • Monofunctional polyethylene oxide prepared on methanol and prepared by potassium hydroxide catalysis, having an OH number of 12 mg KOH / g, measured to DIN 53 240, corresponding to a molecular weight of 500 g / mol.
  • the remaining catalyst residues were then neutralized with acetic acid and the product was desalted. In this case, formed potassium acetate is removed.
  • Monofunctional polyethylene oxide prepared on methanol and prepared by potassium hydroxide catalysis, having an OH number of 75 mg KOH / g, measured to DIN 53 240, corresponding to a molecular weight of 750 g / mol.
  • the remaining catalyst residues were then neutralized with acetic acid and the product was desalted. In this case, formed potassium acetate is removed.
  • Monofunctional polyethylene oxide prepared on methanol and prepared by potassium hydroxide catalysis, having an OH number of 56 mg KOH / g, measured to DIN 53 240, corresponding to a molecular weight of 1000 g / mol.
  • the remaining catalyst residues were then neutralized with acetic acid and the product was desalted. In this case, formed potassium acetate is removed.
  • Basonat® HI 100 (BASF commercial product, isocyanurate based on 1, 6-hexamethylene diisocyanate with an NCO content of 22.3%, viscosity 4250 mPas (20 0 C)) 14.9 g of Polyalkylene oxide 2 in the presence of 5 ppm of bismuth 2-ethylhexanoate to.
  • a finely divided water-dispersible resin having an NCO content of 18.1%, a viscosity (23 ° C.) of 2380 mPas and a color number of 15 Hazen is obtained.
  • Basonat® HI 100 (BASF commercial product, isocyanurate based on 1, 6-hexamethylene diisocyanate with an NCO content of 22.3%, viscosity 4250 mPas (20 0 C)) 14.9 g of Polyalkylene oxide 2 in the presence of 40 ppm of bismuth 2-ethylhexanoate to. After 15 minutes, a very readily water-dispersible resin having an NCO content of 17.98%, a viscosity (23 ° C.) of 2507 mPas and a color number of 19 Hazen.
  • Basonat® HI 100 BASF commercial product, isocyanurate based on 1, 6-hexamethylene diisocyanate with an NCO content of 22.3%, viscosity 4250 mPas (20 0 C)) 14.9 g of Polyalkylene oxide 2 in the presence of 40 ppm of bismuth 2-ethylhexanoate to.
  • EXAMPLE 3 At 80 ° C are employed 100 g Basonat® HI 100 (BASF commercial product, isocyanurate based on 1, 6-hexamethylene diisocyanate with an NCO content of 22.3%, viscosity 4250 mPas (20 0 C)) 14.9 g of polyalkylene oxide 2 for six hours. This gives a fine Partly water-dispersible resin with NCO content 18.24%, a viscosity (23 ° C) of 2387 mPas and a color number of 16 Hazen.
  • Basonat® HI 100 BASF commercial product, isocyanurate based on 1, 6-hexamethylene diisocyanate with an NCO content of 22.3%, viscosity 4250 mPas (20 0 C)) 14.9 g of polyalkylene oxide 2 for six hours. This gives a fine Partly water-dispersible resin with NCO content 18.24%, a viscosity (23 ° C) of 2387 mP
  • Basonat® HI 100 (BASF commercial product, isocyanurate based on 1, 6-hexamethylene diisocyanate with an NCO content of 22.3%, viscosity 4250 mPas (20 0 C)) with 7.5 g of Polyalkylene oxide 2 in the presence of 40 ppm of bismuth 2-ethylhexanoate to.
  • a water-dispersible resin having an NCO content of 19.70%, a viscosity (23 ° C.) of 2674 mPas and a color number of 20 Hazen is obtained.
  • Basonat® HI 100 commercial product of BASF, isocyanurate based on 1, 6-hexamethylene diisocyanate with NCO content of 22.3%, viscosity 4250 mPas (20 0 C)) with 23.5 g of Polyalkylene oxide 2 in the presence of 40 ppm of bismuth 2-ethylhexanoate to.
  • a very finely divided water-dispersible resin having an NCO content of 16.21%, a viscosity (23 ° C) of 2345 mPas and a color number of 20 Hazen.
  • Basonat® Hl 100 (commercial product of BASF, isocyanurate based on 1, 6-hexamethylene diisocyanate with NCO content of 22.3%, viscosity 4250 mPas (20 0 C)) with 14.9 g of Polyalkylene oxide 1 in the presence of 40 ppm bismuth-2-ethylhexanoate to.
  • a very water-dispersible resin having an NCO content of 17.61%, a viscosity (23 ° C.) of 2800 mPas and a color number of 20 Hazen is obtained.
  • Basonat® HI 100 commercial product of BASF, isocyanurate based on 1, 6-hexamethylene diisocyanate with NCO content of 22.3%, viscosity 4250 mPas (20 0 C)) with 14.9 g of Polyalkylene oxide 1 four hours to.
  • a very readily water-dispersible resin having an NCO content of 17.55%, a viscosity (23 ° C.) of 2992 mPas and a color number of 21 Hazen is obtained.
  • Basonat® HI 100 commercial product of BASF isocyanurate based on 1, 6-hexamethylene diisocyanate with NCO content of 22.3%, viscosity 4250 mPas (20 0 C)) with 20.48 g of polyalkylene oxide 1 in four hours.
  • a very readily water-dispersible resin having an NCO content of 16.81%, a viscosity (23 ° C.) of 3039 mPas and a color number of 20 Hazen is obtained. Comparative Example 6
  • Basonat® HI 100 (BASF commercial product, isocyanurate based on 1, 6-hexamethylene diisocyanate with an NCO content of 22.3%, viscosity 4250 mPas (20 0 C)) 14.9 g of Polyalkylene oxide 3 for four hours.
  • Comparative Example 7 At 60 0 C are employed 100 g Basonat® HI 100 (BASF commercial product, isocyanurate based on 1, 6-hexamethylene diisocyanate with an NCO content of 22.3%, viscosity 4250 mPas (20 0 C)) 14.9 g of polyalkylene oxide 4 in the presence of 40 ppm of bismuth 2-ethylhexanoate to. After 15 minutes, a readily water-dispersible resin having an NCO content of 17.8% is obtained, which is solidified at room temperature to give a waxy solid.
  • Basonat® HI 100 BASF commercial product, isocyanurate based on 1, 6-hexamethylene diisocyanate with an NCO content of 22.3%, viscosity 4250 mPas (20 0 C)) 14.9 g of polyalkylene oxide 4 in the presence of 40 ppm of bismuth 2-ethylhexanoate to. After 15 minutes, a readily water-dispersible
  • Acetone resistance The coatings were baked for 30 minutes at 60 0 C. To test the acetone resistance rubbed with an acetone-soaked cotton ball over the surface until the paint layer was rubbed down to the substrate. The indication of the acetone resistance is given in number of double strokes required until breakthrough. The higher the number of double strokes, the more chemical-resistant the paint is to acetone. The values can be considered as a measure of the crosslink density of the paint.
  • the pendulum hardness was determined to König (EN ISO 1522).
  • Lacquer films were stored for 24 h at 23 ⁇ 2 ° C and 50 ⁇ 10% humidity.
  • the polyol component was allowed to swell for at least 24 hours.
  • Polyol and isocyanate components were mixed homogeneously with a Dispermat®.
  • the polyisocyanates were used 80% in dipropylene glycol dimethyl ether (Proglyde® DMM, Sigma-Aldrich, Germany).
  • the amounts of polyisocyanates in the following table refer to the 80% solution.
  • the polyisocyanate obtained according to Inventive Example 3 gives a clear lacquer (V1), while Comparative Example 1 (V2) and Comparative Example 2 (V3) lead to a slightly cloudy lacquer.
  • the gloss of paint V2 is also significantly lower.
  • the pendulum hardness development at room temperature and pendulum hardness with forced drying is worse in the comparative examples, as well as the crosslinking density (acetone double strokes), which does not develop as quickly in V3 paint as in the paint V1.
  • polyol and isocyanate components were homogeneously mixed by hand incorporation.
  • Examples 1 and 3 according to the invention lead to a clear lacquer, while comparative examples 3 and 6 provide a cloudy lacquer, Comparative Example 6 also contains coagulum particles.
  • the gloss of the two comparative examples is also significantly lower.
  • the pendulum hardness development at room temperature and pendulum hardness with forced drying is worse in Comparative Example 3, as well as the crosslinking density (Acetoppeloppelhübe) developed in Comparative Example 6 is not so fast.
  • the polyisocyanates were homogeneously mixed with the polyol component by incorporation by hand.
  • the formulation was applied hourly after mixing and tested for acetone resistance after storage for one week at room temperature. The resistance is a measure of the pot life of the formulation.

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Abstract

The present invention relates to new, water-emulsifiable polyisocyanates of low viscosity, to processes for preparing them and to their use.

Description

Wasseremulgierbare Polyisocyanate Water emulsifiable polyisocyanates
Beschreibungdescription
Die vorliegende Erfindung betrifft neue wasseremulgierbare Polyisocyanate mit niedriger Viskosität, Verfahren zu deren Herstellung und deren Verwendung.The present invention relates to novel low viscosity water emulsifiable polyisocyanates, to processes for their preparation and to their use.
DE-OS 2908844 beschreibt mit monofunktionellen Polyethylenoxiden modifizierte Polyisocyanate, wobei die Ethylenoxid kette mindestens 5 Ethylenoxideinheiten aufweisen muß.DE-OS 2908844 describes modified with monofunctional polyethylene oxides polyisocyanates, wherein the ethylene oxide chain must have at least 5 ethylene oxide units.
Die explizit offenbarten Beispiele enthalten weniger als 5 Gew% eines auf Methanol gestarteten Polyethylenoxids der mittleren Molmasse 650. Je geringer der Anteil des oberflächenaktiven Mittels ist, desto geringer ist die Gelzeit der so hergestellten emul- sionen, so daß ein geringer Anteil an oberflächenaktivem Mittel empfohlen wird.The examples explicitly disclosed contain less than 5% by weight of a methanol-started polyethylene oxide of average molecular weight 650. The lower the content of the surface-active agent, the lower the gel time of the emulsions thus prepared, so that a low level of surfactant is recommended becomes.
Nachteilig ist, daß Polyisocyanate mit geringem Emulgatoranteil schlechter emulgierbar sind.The disadvantage is that polyisocyanates are less emulsifiable with low emulsifier.
EP 959087 A1 beschreibt polyethermodifizierte wasserdispergierbare Polyisocyanat- gemische, in denen die Polyetherketten zu mindestens 60 mol% über Allophanatgrup- pen mit jeweils zwei aus mindestens zwei Diisocyanaten aufgebauten Polyisocyanaten verknüpft sind.EP 959087 A1 describes polyether-modified water-dispersible polyisocyanate mixtures in which the polyether chains are at least 60 mol% linked via allophanate groups with two polyisocyanates each composed of at least two diisocyanates.
In den explizit offenbarten Beispielen werden auf Methanol gestartete Polyethylenoxide der Molmasse 350 bzw. 500 in Mengen von 9,1 bzw. 12,2 Gew% zur Erreichung der Wasserdispergierbarkeit (cyclo)aliphatischer Polyisocyanate mit hohem Allophanatisie- rungsgrad eingesetzt.In the examples disclosed explicitly methanol-initiated polyethylene oxides of molecular weight 350 or 500 in amounts of 9.1 and 12.2% by weight are used to achieve the water-dispersibility (cyclo) aliphatic polyisocyanates with a high degree of allophanatization.
Durch den hohen Anteil an Allophanatgruppen wird der Anteil an freien Isocyanatgrup- pen verringert und das Molekulargewicht erhöht.Due to the high proportion of allophanate groups, the proportion of free isocyanate groups is reduced and the molecular weight is increased.
DE 19958170 A1 beschreibt polyethermodifizierte wasserdispergierbare Polyisocya- natgemische, in denen die Polyetherketten zu 20 bis 59 mol% über Allophanatgruppen mit jeweils zwei aus mindestens zwei Diisocyanaten aufgebauten Polyisocyanaten verknüpft sind.DE 19958170 A1 describes polyether-modified water-dispersible polyisocyanate mixtures in which the polyether chains are linked to 20 to 59 mol% via allophanate groups with two polyisocyanates each composed of at least two diisocyanates.
In den explizit offenbarten Beispielen werden auf Methanol gestartete Polyethylenoxide der Molmasse 350 bzw. 500 in Mengen von 15,4 bzw. 14,0 Gew% zur Erreichung der Wasserdispergierbarkeit (cyclo)aliphatischer Polyisocyanate mit hohem Allophanatisie- rungsgrad eingesetzt. Durch den hohen Anteil an Allophanatgruppen wird der Anteil an freien Isocyanatgrup- pen verringert und das Molekulargewicht erhöht.In the examples explicitly disclosed, methanol-started polyethylene oxides having a molecular weight of 350 or 500 in amounts of 15.4 and 14.0% by weight, respectively, are used to achieve water dispersibility of (cyclo) aliphatic polyisocyanates with a high degree of allophanatization. Due to the high proportion of allophanate groups, the proportion of free isocyanate groups is reduced and the molecular weight is increased.
US 5,200,489 beschreibt wasserdispergierbar gestaltete Polyisocyanate von 1 ,6- Hexamethylendiisocyanat, die zu mindestens 10 Gew% mit einem monohydroxyfunkti- onellen Polyether modifiziert sind, in dem der Ethylenoxidanteil ein Molekulargewicht von 200 bis 1000 aufweist.No. 5,200,489 describes water-dispersible polyisocyanates of 1,6-hexamethylene diisocyanate which are modified to at least 10% by weight with a monohydroxy-functional polyether in which the ethylene oxide fraction has a molecular weight of 200 to 1,000.
In den explizit offenbarten Beispielen wird die Wasserdispergierbarkeit eines Isocyanu- rats von 1 ,6-Hexamethylendiisocyanat mit einer Viskosität von 3000 mPas bei 20 0C unter Variation von Menge und Molmasse des Polyethers untersucht. Optimale Ergebnisse der Wasserdispergierbarkeit, bezogen auf die Menge des Rückstandes, werden erzielt bei Molmassen von 550 bis 825 und Mengen von 12,5 bis 20 Gew%. Die Viskosität des Produktes ist nicht angegeben.In the explicitly disclosed examples, the water-dispersibility of an isocyanurate of 1 rats is investigated 6-hexamethylene diisocyanate having a viscosity of 3000 mPas at 20 0 C, varying the amount and molecular weight of the polyether. Optimal results of the water dispersibility, based on the amount of the residue, are achieved at molar masses of 550 to 825 and amounts of 12.5 to 20% by weight. The viscosity of the product is not specified.
EP 206059 A2 beschreibt mit monofunktionellen Polyalkylenoxiden modifizierte Polyisocyanate, wobei die Alkylenoxidkette mindestens 10 Ethylenoxideinheiten aufweisen muß.EP 206059 A2 describes polyisocyanates modified with monofunctional polyalkylene oxides, where the alkylene oxide chain must have at least 10 ethylene oxide units.
Explizit offenbart werden Polyisocyanate von verschiedenen (cyclo)aliphatischen Iso- cyanaten, die mit Polyethylenoxidpolyethern wasserdispergierbar gemacht werden, die ein Molekulargewicht nicht unter 840 aufweisen und die auf n-Butanol oder auf Hetero- cyclen enthaltenden Alkoholen gestartet sind. Der Anteil der Polyetheralkohole an der Polyisocyanat-Zubereitung beträgt 1 bis 12 Gew% an innerhalb von Polyetherketten angeordneten Ethylenoxideinheiten.Polyisocyanates of various (cyclo) aliphatic isocyanates which are rendered water-dispersible with polyethylene oxide polyethers which have a molecular weight of not less than 840 and which are started on n-butanol or on heterocyclic alcohols are explicitly disclosed. The proportion of polyether alcohols in the polyisocyanate preparation is 1 to 12% by weight of ethylene oxide units arranged within polyether chains.
Die in den explizit offenbarten Beispielen eingesetzten Polyisocyanat mit Isocyanu- ratgruppen weisen eine geringe Viskosität auf (Polyisocyanat 1 : 1700 mPas bei 23 0C).Ratgruppen The polyisocyanate used in the explicitly disclosed embodiments with isocyanurates have a low viscosity (polyisocyanate 1: 1700 mPas at 23 0 C).
EP 540985 A1 beschreibt mit monofunktionellen Polyalkylenoxiden modifizierte Polyisocyanate, wobei die Alkylenoxidkette im Mittel 5,0 bis 9,9 Ethylenoxideinheiten aufweist.EP 540985 A1 describes polyisocyanates modified with monofunctional polyalkylene oxides, the alkylene oxide chain having on average from 5.0 to 9.9 ethylene oxide units.
In den explizit offenbarten Beispielen wird ein auf Methanol gestartetes Polyethylenoxid der Molmasse 350 in Mengen von 11 ,3 Gew% zur Wasserdispergierung eines Isocya- nurats von 1 ,6-Hexamethylendiisocyanat eingesetzt.In the examples explicitly disclosed, a polyethylene oxide of molar mass 350 initiated in methanol in amounts of 11.3% by weight is used for water-dispersing an isocyanate derivative of 1,6-hexamethylene diisocyanate.
Das in Beispiel 1 eingesetzte Polyisocyanat mit Isocyanuratgruppen weist eine mittlere Viskosität von 3000 mPas bei 23 0C auf. Das aus diesem mit einem monofunktionellen Polyethylenoxidpolyether erhaltene wasserdispergierbare Polyisocyanat weist mit 3050 mPas bei 23 0C eine höhere Viskosität als das Einsatzprodukt auf. Höherviskose Polyisocyanate mit Isocyanuratgruppen auf Basis 1 ,6- Hexamethylendiisocyanat wurden bisher nicht als Ausgangsstoffe für wasserdisper- gierbare Polyisocyanate eingesetzt, da der Fachmann in Anbetracht der Viskositätsentwicklung von den Ausgangsstoffen zum Produkt wie in der EP 540985 A1 eine Zu- nähme der Viskosität erwartet. Um eine leichte Einarbeitbarkeit der wasserdispergier- baren Polyisocyanate zu gewährleisten werden Produkte mit niedriger Viskosität gewünscht. Alternativ müßte die Viskosität durch Zugabe von Lösungsmitteln verringert werden, was jedoch ebenfalls unerwünscht ist, da diese aus den Beschichtungsmas- sen abgetrennt werden müssen und dann eine VOC-Belastung ergäben.The polyisocyanate with isocyanurate groups used in Example 1 has an average viscosity of 3000 mPas at 23 0 C. The water-dispersible polyisocyanate obtained from this with a monofunctional polyethylene oxide polyether having 3050 mPas at 23 0 C has a higher viscosity than the starting material. Higher-viscosity polyisocyanates with isocyanurate groups based on 1,6-hexamethylene diisocyanate have hitherto not been used as starting materials for water-dispersible polyisocyanates, since the skilled artisan expects an increase in viscosity in view of the viscosity development from the starting materials to the product, as in EP 540985 A1. In order to ensure easy incorporation of the water-dispersible polyisocyanates, low-viscosity products are desired. Alternatively, the viscosity would have to be reduced by the addition of solvents, but this is likewise undesirable because they have to be separated from the coating compositions and then give rise to a VOC load.
Da ein wichtiger Anwendungszweck wasserdispergierbarer Polyisocyanate die Verwendung in Lacken ist, sollen die wasserdispergierbaren Polyisocyanate bevorzugt eine niedrige Farbzahl aufweisen.Since an important application of water-dispersible polyisocyanates is the use in paints, the water-dispersible polyisocyanates should preferably have a low color number.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, wasserdispergierbare Polyisocyanate zu entwickeln, die bei guter Wasserdispergierbarkeit eine geringe Viskosität aufweisen und bei ihrer Verwendung in Beschichtungen gute Lackeigenschaften ergeben.The object of the present invention was to develop water-dispersible polyisocyanates which, with good water-dispersibility, have a low viscosity and, when used in coatings, give good coating properties.
Die Aufgabe wurde gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung von wasserdispergier- baren Polyisocyanaten, durch Umsetzung eines isocyanuratgruppenhaltigen Polyiso- cyanats auf Basis von 1 ,6-Hexamethylendiisocyanat (A) mit einer Viskosität bei 20 0C von mindestens 3500 mPas mit mindestens einem monofunktionellen Polyalkylenoxid (B), das im statistischen Mittel 10,5 bis 14 Ethylenoxideinheiten einpolymerisiert aufweist und wobei der Anteil des Polyalkylenoxids (B) am wasserdispergierbaren Polyi- socyanat (Summe von (A) und (B)) von 11 bis 15 Gew% beträgt.The object was achieved by a process for the preparation of water-dispersible polyisocyanates containing isocyanurate groups by reacting a polyisobutene cyanate based on 1, 6-hexamethylene diisocyanate (A) having a viscosity at 20 0 C (of at least 3500 mPas with at least one monofunctional polyalkylene oxide B), which has polymerized on the average 10.5 to 14 ethylene oxide units and wherein the proportion of the polyalkylene oxide (B) on water-dispersible polyisocyanate (sum of (A) and (B)) of 11 to 15% by weight.
In Kenntnis der Viskositätsentwicklung der Produkte im Verlauf der Reaktion, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt ist, war es unvorhersehbar, daß höherviskose Polyisocyanate (A) auch wasserdispergierbare Polyisocyanate ergeben können, die leicht in Wasser einarbeitbar sind.Knowing the viscosity development of the products in the course of the reaction, as known from the prior art, it was unpredictable that higher-viscosity polyisocyanates (A) can also give water-dispersible polyisocyanates which are easily incorporated in water.
Es wurde gefunden, daß wasserdispergierbare Polyisocyanate mit akzeptablen Viskositäten auch aus höherviskosen isocyanuratgruppenhaltigen Polyisocyanaten auf Basis 1 ,6-Hexamethylendiisocyanat erhalten werden können. Die mit diesen wasserdisper- gierbare Polyisocyanate erhaltenen Beschichtungen zeigen gute Lackeigenschaften, beispielsweise eine geringere Neigung zur Ausbildung von Rissen und/oder Blasen.It has been found that water-dispersible polyisocyanates having acceptable viscosities can also be obtained from higher-viscosity isocyanurate group-containing polyisocyanates based on 1,6-hexamethylene diisocyanate. The coatings obtained with these water-dispersible polyisocyanates show good coating properties, for example a lower tendency to form cracks and / or bubbles.
Die erhaltenen wasserdispergierbaren Polyisocyanate weisen eine Viskosität auf, die niedrig genug ist, eine gute Einarbeitbarkeit in z.B. wäßrige Polyole für zweikomponen- tige Polyurethanbeschichtungen zu gewährleisten, so daß man auf die Verwendung von Lösungsmitteln zur Verringerung der Viskosität verzichten oder deren Anteil zumindest verringern kann. Bei der Komponente (A) handelt es sich um ein isocyanuratgruppenhaltiges Polyisocy- anat auf Basis 1 ,6-Hexamethylendiisocyanat.The water-dispersible polyisocyanates obtained have a viscosity which is low enough to ensure good incorporability into, for example, aqueous polyols for two-component polyurethane coatings, so that it is possible to dispense with the use of solvents to reduce the viscosity or at least reduce their proportion. Component (A) is an isocyanurate group-containing polyisocyanate based on 1,6-hexamethylene diisocyanate.
Für die vorliegende Erfindung können sowohl solche Diisocyanate eingesetzt werden, die durch Phosgenierung der korrespondierenden Amine erhalten werden, als auch solche, die ohne die Verwendung von Phosgen, d. h. nach phosgenfreien Verfahren, hergestellt werden. Nach Angaben der EP-A-O 126 299 (US 4 596 678), EP-A-126 300 (US 4 596 679) und EP-A-355 443 (US 5 087 739) beispielsweise können (cyc- lo)aliphatische Diisocyanate, z.B. wie 1 ,6-Hexamethylendiisocyanat (HDI), hergestellt werden durch Umsetzung der (cyclo)aliphatischen Diamine mit beispielsweise Harnstoff und Alkoholen zu (cyclo)aliphatischen Biscarbaminsäureestern und deren thermische Spaltung in die entsprechenden Diisocyanate und Alkohole. Die Synthese erfolgt meist kontinuierlich in einem Kreislaufverfahren und gegebenenfalls in Gegenwart von N-unsubstituierten Carbaminsäureestern, Dialkylcarbonaten und anderen aus demFor the present invention, it is possible to use both those diisocyanates which are obtained by phosgenation of the corresponding amines and those which can be obtained without the use of phosgene, ie. H. after phosgene-free process, are produced. According to EP-AO 126 299 (US Pat. No. 4,596,678), EP-A-126 300 (US Pat. No. 4,596,679) and EP-A-355 443 (US Pat. No. 5,087,739), for example, (cyclo) aliphatic diisocyanates, eg such as 1, 6-hexamethylene diisocyanate (HDI) are prepared by reacting the (cyclo) aliphatic diamines with, for example, urea and alcohols to (cyclo) aliphatic biscarbamic and their thermal cleavage into the corresponding diisocyanates and alcohols. The synthesis is usually carried out continuously in a cyclic process and optionally in the presence of N-unsubstituted carbamic acid esters, dialkyl carbonates and others from the
Reaktionsprozeß zurückgeführten Nebenprodukten. So erhaltene Diisocyanate weisen in der Regel einen sehr geringen oder sogar nicht meßbaren Anteil an chlorierten Verbindungen auf, was beispielsweise in Anwendungen in der Elektronikindustrie vorteilhaft ist.Reaction process recycled by-products. Thus obtained diisocyanates generally have a very low or even non-measurable proportion of chlorinated compounds, which is advantageous, for example, in applications in the electronics industry.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weisen die eingesetzten Isocya- nate einen Gesamtgehalt an hydrolysierbarem Chlor von weniger als 200 ppm auf, bevorzugt von weniger als 120 ppm, besonders bevorzugt weniger als 80 ppm, ganz besonders bevorzugt weniger als 50 ppm, insbesondere weniger als 15 ppm und spe- ziell weniger als 10 ppm. Dies kann beispielsweise gemessen werden durch die ASTM- Vorschrift D4663-98. Es können aber selbstverständlich auch monomere Isocyanate mit einem höheren Chlorgehalt eingesetzt werden, beispielsweise bis zu 500 ppm.In one embodiment of the present invention, the isocyanates used have a total hydrolyzable chlorine content of less than 200 ppm, preferably less than 120 ppm, more preferably less than 80 ppm, most preferably less than 50 ppm, in particular less than 15 ppm and especially less than 10 ppm. This can be measured, for example, by ASTM D4663-98. Of course, it is also possible to use monomeric isocyanates having a higher chlorine content, for example up to 500 ppm.
Selbstverständlich können auch Gemische aus solchen monomeren Isocyanaten, die durch Umsetzung der (cyclo)aliphatischen Diamine mit beispielsweise Harnstoff und Alkoholen und Spaltung der erhaltenen (cyclo)aliphatischen Biscarbaminsäureester erhalten worden sind, mit solchen Diisocyanaten, die durch Phosgenierung der korrespondierenden Amine erhalten worden sind, eingesetzt werden.Of course, mixtures of such monomeric isocyanates, which have been obtained by reacting the (cyclo) aliphatic diamines with, for example, urea and alcohols and cleavage of the obtained (cyclo) aliphatic biscarbamic, with such diisocyanates obtained by phosgenation of the corresponding amines, be used.
Die Polyisocyanate (A), zu denen das monomere 1 ,6-Hexamethylendiisocyanat bevorzugt ohne Einbau anderer Diisocyanate außer 1 ,6-Hexamethylendiisocyanat oligomeri- siert wird, sind in der Regel wie folgt charakterisiert:The polyisocyanates (A) to which the monomeric 1,6-hexamethylene diisocyanate is preferably oligomerized without incorporation of other diisocyanates other than 1,6-hexamethylene diisocyanate are generally characterized as follows:
Bei den Isocyanuratgruppen aufweisenden Polyisocyanaten von 1 ,6- Hexamethylendiisocyanat handelt es sich insbesondere um cyclische Trimere von 1 ,6- Hexamethylendiisocyanat oder um Gemische mit ihren höheren, mehr als einen Isocy- anuratring aufweisenden Homologen. Die Isocyanato-Isocyanurate haben im allgemei- nen einen NCO-Gehalt von 10 bis 28 Gew.-%, insbesondere 15 bis 25 Gew.-% und eine mittlere NCO-Funktionalität von 2,6 bis 8.The polyisocyanates of 1,6-hexamethylene diisocyanate having isocyanurate groups are, in particular, cyclic trimers of 1,6-hexamethylene diisocyanate or mixtures with their higher homologs containing more than one isocyanurate ring. The isocyanato-isocyanurates generally have NEN content of 10 to 28 wt .-%, in particular 15 to 25 wt .-% and an average NCO functionality of 2.6 to 8.
Es kann eine bevorzugte Ausführungsform darstellen, hochviskose Polyisocyanate mit einer Funktionalität von mehr als 3,8 einzusetzen, besonders bevorzugt mit einer Funktionalität von 4,0 bis 7,0, ganz besonders bevorzugt mit einer Funktionalität von 4,2 bis 6,5, wie sie beschrieben sind in der EP 1091991.It may be a preferred embodiment to use high viscosity polyisocyanates having a functionality of greater than 3.8, more preferably having a functionality of from 4.0 to 7.0, most preferably having a functionality of from 4.2 to 6.5, such as they are described in EP 1091991.
Es besteht auch die weniger bevorzugte Möglichkeit in die Isocyanurate andere Diiso- cyanate als 1 ,6-Hexamethylendiisocyanat einzupolymerisieren, unter diesen bevorzugt (cyclo)aliphatische Diisocyanate, besonders bevorzugt Isophorondiisocyanat oder 4,4'- Di(isocyanatocyclohexyl)methan.There is also the less preferred possibility of copolymerizing isocyanurates with diisocyanates other than 1,6-hexamethylene diisocyanate, among these preferably (cyclo) aliphatic diisocyanates, more preferably isophorone diisocyanate or 4,4'-di (isocyanatocyclohexyl) methane.
In untergeordneten Mengen können die Isocyanurate von 1 ,6- Hexamethylendiisocyanat insbesondere Uretdion-, Urethan- und/oder Allophanatgrup- pen aufweisen.In minor amounts, the isocyanurates of 1,6-hexamethylene diisocyanate may in particular comprise uretdione, urethane and / or allophanate groups.
In einer bevorzugten Ausführungsform beträgt der Gehalt an Polyisocyanaten, die Ure- thangruppen (berechnet als -(-NH-CO-)-O- mit dem Molgewicht 59 g/mol) oder Al- lophanatgruppen (berechnet als -(N(CONH-)(COO-) mit dem Molgewicht 101 g/mol) enthalten unabhängig voneinander jeweils unter 5 Gew%, bevorzugt unter 3 Gew% und besonders bevorzugt weniger als 2 Gew% bezogen auf die Summe der Komponenten (A) und (B).In a preferred embodiment, the content of polyisocyanates is the urethane groups (calculated as - (- NH-CO -) - O- with a molecular weight of 59 g / mol) or allophanate groups (calculated as - (N (CONH-) (COO-) having a molecular weight of 101 g / mol) independently of one another contain in each case less than 5% by weight, preferably less than 3% by weight and more preferably less than 2% by weight, based on the sum of components (A) and (B).
Der Gehalt an Uretdiongruppen aufweisenden Polyisocyanaten beträgt in der Regel nicht mehr als 15 Gew%, bevorzugt nicht mehr als 10 Gew% und besonders bevorzugt nicht mehr als 3% bezogen auf die Summe der Komponenten (A) und (B).The content of uretdione polyisocyanates is generally not more than 15% by weight, preferably not more than 10% by weight and more preferably not more than 3% based on the sum of components (A) and (B).
Bei dem eingesetzten Polyisocyanat (A) handelt es sich erfindungsgemäß um ein Iso- cyanuratgruppen enthaltendes Polyisocyanat oder dessen Gemisch, mit einer Viskosität von mindestens 3500 mPa*s, bevorzugt mindestens 3800 und besonders bevorzugt mindestens 4000 mPas bei 20 0C. Eine Obergrenze der Viskosität ist nicht erfindungswesentlich, sie kann beispielsweise bis zu 10000 mPas betragen, bevorzugt bis zu 8000, besonders bevorzugt bis zu 7000, ganz besonders bevorzugt bis zu 6000 und insbesondere bis zu 5000 mPas bei 20 0C.The polyisocyanate (A) is according to the invention to an isocyanurate-containing polyisocyanate or a mixture thereof, having a viscosity of at least 3500 mPa * s, preferably at least 3800, and most preferably at least 4000 mPas at 20 0 C. An upper limit of the viscosity is not essential to the invention, for example it may be up to 10000 mPas, preferably up to 8000, more preferably up to 7000, very preferably up to 6,000 and especially up to 5,000 mPas at 20 0 C.
In dieser Schrift wird die Viskosität bei 23 0C gemäß DIN EN ISO 3219/A.3 in einem Kegel-Platte-System mit einem Geschwindigkeitsgefälle von 1000 S"1 angegeben, falls nicht anders vermerkt.In this document, the viscosity at 23 0 C according to DIN EN ISO 3219 / A.3 in a cone-plate system with a speed gradient of 1000 S " 1 indicated, unless otherwise noted.
Trotz Einsatz relativ viskoser Polyisocyanate (A) werden niedrigviskose und ausreichend gut einarbeitbare wasserdispergierbare Polyisocyanate erhalten. Das Verfahren zur Herstellung der Polyisocyanate (A) kann erfolgen, wie in WO 2008/068198 beschrieben, dort besonders von Seite 20, Zeile 21 bis Seite 27, Zeile15, was hiermit durch Bezugnahme Bestandteil der vorliegenden Anmeldung sei.Despite the use of relatively viscous polyisocyanates (A), low-viscosity and readily water-dispersible polyisocyanates which can be incorporated are obtained. The process for the preparation of the polyisocyanates (A) can be carried out as described in WO 2008/068198, there especially from page 20, line 21 to page 27, line 15, which is hereby incorporated by reference in the present application.
Die Reaktion kann beispielsweise abgebrochen werden, wie in WO 2008/068198beschrieben von Seite 31 , Zeile 19 bis Seite 31 , Zeile 31 beschrieben und die Aufarbeitung erfolgen wie dort beschrieben von Seite 31 , Zeile 33 bis Seite 32, Zeile 40, was hiermit jeweils durch Bezugnahme Bestandteil der vorliegenden Anmeldung sei.The reaction can be stopped, for example, as described in WO 2008/068198 described from page 31, line 19 to page 31, line 31 and the workup carried out as described there from page 31, line 33 to page 32, line 40, hereby by Reference is part of the present application.
Das Verfahren zur Herstellung der Polyisocyanate (A) kann beispielsweise auch erfolgen, wie in der Internationalen Patentanmeldung WO 2008/116897 beschrieben, dort besonders von Seite 2, Zeile 29 bis Seite 21 , Zeile 29, was hiermit durch Bezugnahme Bestandteil der vorliegenden Anmeldung sei.The process for preparing the polyisocyanates (A) can also be carried out, for example, as described in international patent application WO 2008/116897, there especially from page 2, line 29 to page 21, line 29, which is hereby incorporated by reference in the present application.
Die Reaktion kann alternativ auch abgebrochen werden, wie in WO 2005/087828 von Seite 1 1 , Zeile 12 bis Seite 12, Zeile 5 beschrieben, was hiermit durch Bezugnahme Bestandteil der vorliegenden Anmeldung sei.Alternatively, the reaction can also be stopped, as described in WO 2005/087828 from page 11, line 12 to page 12, line 5, which is hereby incorporated by reference in the present application.
Bei thermisch nicht-labilen aber auch labilen Katalysatoren besteht die Möglichkeit, durch Zugabe von Deaktivatoren die Reaktion bei niedrigeren Temperaturen abzubrechen. Geeignete Deaktivatoren sind beispielsweise Chlorwasserstoff, Phosphorsäure, organische Phosphate, wie Dibutylphosphat oder Diethylhexylphosphat, Carbamate wie Hydroxyalkylcarbamat, bevorzugt 2-Hydroxyalkylcarbamat, oder organische Carbonsäuren. Besonders bevorzugt sind Bis(2-ethylhexyl)phosphat, 2- Hydroxyethylcarbamat und 2-HydroxypropylcarbamatIn the case of thermally unstable but also labile catalysts, it is possible to stop the reaction at lower temperatures by adding deactivators. Suitable deactivators are, for example, hydrogen chloride, phosphoric acid, organic phosphates, such as dibutyl phosphate or diethylhexyl phosphate, carbamates, such as hydroxyalkyl carbamate, preferably 2-hydroxyalkyl carbamate, or organic carboxylic acids. Particularly preferred are bis (2-ethylhexyl) phosphate, 2-hydroxyethyl carbamate and 2-hydroxypropyl carbamate
Diese Verbindungen werden pur oder verdünnt in geeigneter Konzentration, die zum Reaktionsabbruch erforderlich ist, zugegeben.These compounds are added neat or diluted at the appropriate concentration necessary for reaction termination.
Bei thermisch labilen Katalysatoren ist es weiterhin auch möglich, die Reaktion abzubrechen durch Erhitzen des Reaktionsgemischs auf eine Temperatur oberhalb von mindestens 800C, bevorzugt mindestens 100 0C, besonders bevorzugt mindestens 120 0C. Dafür reicht in der Regel bereits die Erwärmung des Reaktionsgemischs, wie sie zur Abtrennung des unumgesetzten Isocyanats durch Destillation in der Aufarbeitung erforderlich ist.In the case of thermally labile catalysts, it is also possible to stop the reaction by heating the reaction mixture to a temperature above at least 80 ° C., preferably at least 100 ° C., more preferably at least 120 ° C. The heating of the reaction mixture usually suffices , as required for the separation of the unreacted isocyanate by distillation in the workup.
Bei der Komponente (B) handelt es sich um Polyalkylenoxid der FormelComponent (B) is polyalkylene oxide of the formula
R1-[-CH2-CH2-O-]k-H worinR 1 - [- CH 2 -CH 2 -O-] k -H wherein
R1 einen d- bis Cs-Alkyl oder Cs- bis Ci2-Cycloalkylrest und k im statistischen Mittel eine Zahl von 10,5 bis 14R 1 is a C 1 -C 4 -alkyl or C 2 -C 12 -cycloalkyl radical and k is, on average, a number from 10.5 to 14
bedeuten.mean.
Cr bis Cs-Alkyl bedeutet darin beispielsweise Methyl, Ethyl, iso-Propyl, n-Propyl, n- Butyl, iso-Butyl, sek-Butyl, tert-Butyl, n-Hexyl, n-Heptyl, n-Octyl oder 2-Ethylhexyl, Cs- bis Ci2-Cycloalkyl bedeutet darin Cyclopentyl, Cyclohexyl, Cyclooctyl oder Cyclo- dodecyl.It is understood, for example, as meaning methyl, ethyl, isopropyl, n-propyl, n-butyl, isobutyl, sec-butyl, tert-butyl, n-hexyl, n-heptyl, n-octyl or 2- Ethylhexyl, Cs- to Ci2-cycloalkyl means cyclopentyl, cyclohexyl, cyclooctyl or cyclododecyl.
Bevorzugt handelt es sich bei R1 um einen d- bis Cs-Alkylrest, besonders bevorzugt um einen d- bis C4-Alkylrest, ganz besonders bevorzugt um Methyl, Ethyl oder n-Butyl und insbesondere um Methyl.R 1 is preferably a C 1 - to C 6 -alkyl radical, particularly preferably a C 1 - to C 4 -alkyl radical, very particularly preferably methyl, ethyl or n-butyl and in particular methyl.
Je mehr Kohlenstoffatome der Rest R1 aufweist, umso unpolarer ist der Rest und senkt somit die Hydrophilie der Komponente (B).The more carbon atoms the radical R 1 has, the more nonpolar is the radical and thus reduces the hydrophilicity of the component (B).
Bevorzugt handelt es sich bei der Komponente (B) um ein reines Polyethylenoxid ohne statistische Beimengungen anderer Polyalkylenoxide, wie beispielsweise Propylenoxid. Ein geringer Anteil von Propylenoxidgruppen -[-CHb-CH(CHs)-]- in der Komponente (B) kann dann hingenommen werden, wenn dadurch die Hydrophilie der Komponente (B) nicht wesentlich verringert wird.Component (B) is preferably a pure polyethylene oxide without random admixtures of other polyalkylene oxides, for example propylene oxide. A small proportion of propylene oxide groups - [- CHb-CH (CHs) -] - in component (B) can then be tolerated if it does not substantially reduce the hydrophilicity of component (B).
Die Herstellung der Polyalkylenoxidpolyetheralkohole erfolgt in der Regel durch Alkoxy- lierung der Startverbindungen R1OH in Gegenwart eines Katalysators, beispielsweise eines Alkali- oder Erdalkalihydroxids, -oxids, -carbonats oder -hydrogencarbonats.The polyalkylene oxide polyether alcohols are generally prepared by alkoxylation of the starting compounds R 1 OH in the presence of a catalyst, for example an alkali metal or alkaline earth metal hydroxide, oxide, carbonate or bicarbonate.
Die Herstellung der Polyalkylenoxidpolyetheralkohole kann auch mit Hilfe von Multime- tallcyanidverbindungen, häufig auch als DMC-Katalysatoren bezeichnet, erfolgen, die seit langem bekannt und vielfach in der Literatur beschrieben sind, beispielsweise in US 3,278,457 und in US 5,783,513.The production of the polyalkylene oxide polyether alcohols can also be carried out with the aid of multimex cyanide compounds, frequently also referred to as DMC catalysts, which have been known for a long time and are frequently described in the literature, for example in US Pat. No. 3,278,457 and in US Pat. No. 5,783,513.
Die DMC-Katalysatoren werden üblicherweise hergestellt, indem ein Metallsalz mit einer Cyanometallatverbindung umgesetzt wird. Zur Verbesserung der Eigenschaften der DMC-Katalysatoren ist es üblich, während und/oder nach der Umsetzung organische Liganden zuzusetzen. Eine Beschreibung der Herstellung von DMC-Katalysatoren findet sich beispielsweise in US-A 3,278,457.The DMC catalysts are usually prepared by reacting a metal salt with a cyanometalate compound. To improve the properties of the DMC catalysts, it is customary to add organic ligands during and / or after the reaction. A description of the preparation of DMC catalysts can be found, for example, in US-A 3,278,457.
Typische DMC-Katalysatoren weisen die folgende allgemeine Formel auf: M1a[M2(CN)b]d • f MV<k • h(H2O) eL • zPTypical DMC catalysts have the following general formula: M 1 a [M 2 (CN) b ] d • f MV < k • h (H 2 O) eL • zP
worinwherein
M1 ein Metallion, ausgewählt aus der Gruppe, enthaltend Zn2+, Fe2+, Fe3+, Co2+, Co3+, Ni2+, Mn2+, Sn2+, Sn4+, Pb2+, Al3+, Sr2+, Cr3+, Cd2+, Cu2+, La3+, Ce3+, Ce4+, Eu3+, Mg2+, Ti4+, Ag+, Rh2+, Ru2+, Ru3+, Pd2+ M 1 is a metal ion selected from the group consisting of Zn 2+ , Fe 2+ , Fe 3+ , Co 2+ , Co 3+ , Ni 2+ , Mn 2+ , Sn 2+ , Sn 4+ , Pb 2+ , Al 3+ , Sr 2+ , Cr 3+ , Cd 2+ , Cu 2+ , La 3+ , Ce 3+ , Ce 4+ , Eu 3+ , Mg 2+ , Ti 4+ , Ag + , Rh 2 + , Ru 2+ , Ru 3+ , Pd 2+
M2 ein Metallion, ausgewählt aus der Gruppe, enthaltend Fe2+, Fe3+, Co2+, Co3+, Mn2+, Mn3+, Ni2+, Cr2+, Cr3+, Rh3+, Ru2+, Ir3+ M 2 is a metal ion selected from the group containing Fe 2+ , Fe 3+ , Co 2+ , Co 3+ , Mn 2+ , Mn 3+ , Ni 2+ , Cr 2+ , Cr 3+ , Rh 3+ , Ru 2+ , Ir 3+
bedeuten und M1 und M2 gleich oder verschieden sind,and M 1 and M 2 are the same or different,
X ein Anion, ausgewählt aus der Gruppe, enthaltend Halogenid, Hydroxid, Sulfat, Hydrogensulfat, Carbonat, Hydrogencarbonat, Cyanid, Thiocyanat, Isocyanat, Cyanat, Carboxylat, Oxalat, Nitrat oder Nitrit (NO2") oder eine Mischung von zwei oder mehr der voranstehend genannten Anionen oder eine Mischung von einem oder mehreren der voranstehend genannten Anionen mit einer der ungeladenen Spezies ausgewählt aus CO, H2O und NO,X is an anion selected from the group comprising halide, hydroxide, sulfate, hydrogensulfate, carbonate, bicarbonate, cyanide, thiocyanate, isocyanate, cyanate, carboxylate, oxalate, nitrate or nitrite (NO 2 O) or a mixture of two or more of the above anions or a mixture of one or more of the abovementioned anions with one of the uncharged species selected from CO, H 2 O and NO,
Y ein von X verschiedenes Anion, ausgewählt aus der Gruppe, enthaltend, Halogenid, Sulfat, Hydrogensulfat, Disulfat, Sulfit, Sulfonat (=RSO3- mit R=C1-C20-Alkyl, Aryl, C1-C20-Alkylaryl), Carbonat, Hydrogencarbonat, Cyanid, Thiocyanat, Isocyanat, Isothiocyanat, Cyanat, Carboxylat, Oxalat, Nitrat, Nitrit, Phosphat, Hydrogenphosphat, Dihydrogenphosphat, Diphosphat, Borat, Tetraborat, Perchlorat, Tetrafluoroborat, He- xafluorophosphat, Tetraphenylborat ist,Y is an anion other than X selected from the group comprising, halide, sulfate, hydrogensulfate, disulfate, sulfite, sulfonate (= RSO 3 - with R = C 1 -C 20 -alkyl, aryl, C 1 -C 20 -alkylaryl), carbonate, Bicarbonate, cyanide, thiocyanate, isocyanate, isothiocyanate, cyanate, carboxylate, oxalate, nitrate, nitrite, phosphate, hydrogen phosphate, dihydrogen phosphate, diphosphate, borate, tetraborate, perchlorate, tetrafluoroborate, hexafluorophosphate, tetraphenylborate,
L ein mit Wasser mischbarer Ligand, ausgewählt aus der Gruppe, enthaltend Alkohole Aldehyde, Ketone, Ether, Polyether, Ester, Polyester, Polycarbonat, Harnstoffe, Amide, Nitrile, und Sulfide oder deren Mischungen,L is a water-miscible ligand selected from the group comprising alcohols, aldehydes, ketones, ethers, polyethers, esters, polyesters, polycarbonate, ureas, amides, nitriles, and sulfides or mixtures thereof,
P ein organischer Zusatzstoff, ausgewählt aus der Gruppe, enthaltend Polyether, Polyester, Polycarbonate, Polyalkylenglykolsorbitanester, Polyalkylenglykolglycidy- lether, Polyacrylamid, Poly(acrylamid-co-acrylsäure), Polyacrylsäure, Poly(acrylamid- co-maleinsäure), Polyacrylnitril, Polyalkylacrylate, Polyalkylmethacrylate, Polyvinylme- thylether, Polyvinylethylether, Polyvinylacetat, Polyvinylalkohol, Poly-N-vinylpyrrolidon, Poly(N-vinylpyrrolidon-co-acrylsäure), Polyvinylmethylketon, Poly(4-vinylphenol), Po- ly(acrylsäure-co-styrol), Oxazolinpolymere, Polyalkylenimine, Maleinsäure und Malein- säureanhydridcopolymer, Hydroxyethylcellulose, Polyacetate, ionische Oberflächen und grenzflächenaktive Verbindungen, Gallensäure oder deren Salze, Ester oder Amide, Carbonsäureester mehrwertiger Alkohole und Glycoside. sowieP is an organic additive selected from the group comprising polyethers, polyesters, polycarbonates, polyalkylene glycol sorbitan esters, polyalkylene glycol glycidyl ethers, polyacrylamide, poly (acrylamide-co-acrylic acid), polyacrylic acid, poly (acrylamide-co-maleic acid), polyacrylonitrile, polyalkyl acrylates, polyalkyl methacrylates , Polyvinyl methyl ether, polyvinyl ethyl ether, polyvinyl acetate, polyvinyl alcohol, poly-N-vinylpyrrolidone, poly (N-vinylpyrrolidone-co-acrylic acid), polyvinyl methyl ketone, poly (4-vinylphenol), poly (acrylic acid-co-styrene), oxazoline polymers, Polyalkyleneimines, maleic acid and maleic anhydride copolymer, hydroxyethylcellulose, polyacetates, ionic surfactants and surface-active compounds, bile acid or its salts, esters or amides, carboxylic esters of polyhydric alcohols and glycosides. such as
a, b, d, g, n, r, s, j, k und t ganze oder gebrochene Zahlen größer null, e, f, h und z ganze oder gebrochene Zahlen größer gleich null sind,a, b, d, g, n, r, s, j, k and t are whole or fractional numbers greater than zero, e, f, h and z are integers or fractions greater than or equal to zero,
wobeiin which
a, b, d, g, n, j, k und r sowie s und t so ausgewählt sind, dass die Elektroneutralität gewährleistet ist,a, b, d, g, n, j, k and r and s and t are selected to ensure electroneutrality,
M3 Wasserstoff oder ein Alkali- oder Erdalkalimetall bedeuten, sowieM 3 is hydrogen or an alkali or alkaline earth metal, as well as
M4 Alkalimetallionen oder ein Ammoniumion (NH4 +) oder Alkylammoniumion (R4N+, R3NH+, R2NH2 +, RNH3 + mit R= C1-C20-Alkyl) bedeuten.M 4 alkali metal ions or an ammonium ion (NH 4 + ) or alkylammonium ion (R 4 N + , R 3 NH + , R 2 NH 2 + , RNH 3 + with R = C 1 -C 20 -alkyl).
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist M1 Zn2+ und M2 Co3+ oder Co2+.In a particularly preferred embodiment of the invention, M 1 is Zn 2+ and M 2 is Co 3+ or Co 2+ .
Die Metalle M1 und M2 sind insbesondere dann gleich, wenn sie Kobalt, Mangan oder Eisen sind.The metals M 1 and M 2 are especially the same if they are cobalt, manganese or iron.
Die Reste des Katalysators können im erhaltenen Produkt verbleiben, oder mit einer Säure, bevorzugt Salzsäure, Schwefelsäure oder Essigsäure, neutralisiert werden, wobei die Salze anschließend bevorzugt durch beispielsweise eine Wäsche oder per lonentauscher entfernt werden können. Gegebenenfalls kann eine Teilneutralisation erfolgen und das Produkt ohne weitere Abtrennung der Salze weiterverwendet werden.The residues of the catalyst can remain in the product obtained, or be neutralized with an acid, preferably hydrochloric acid, sulfuric acid or acetic acid, the salts can then be removed preferably by, for example, a laundry or by ion exchanger. Optionally, a partial neutralization can take place and the product can be used further without further separation of the salts.
Es stellt eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar, die Komponente (B), unabhängig von deren Herstellung, von wesentlichen Metallspuren zu befreien. Bevorzugt ist ein Gehalt an Metallen (in Summe) unter 500 mg/kg, besonders bevorzugt unter 300 mg/kg und ganz besonders bevorzugt unter 100 mg/kg.It is a preferred embodiment of the present invention, the component (B), regardless of their preparation to rid of essential metal traces. Preferred is a content of metals (in total) below 500 mg / kg, more preferably below 300 mg / kg and most preferably below 100 mg / kg.
Darüberhinaus oder stattdessen kann es sinnvoll sein, in der Komponente (B) enthaltene Basen zumindest teilweise zu neutralisieren, bevorzugt mit Essigsäure oder para- Toluolsulfonsäure, so daß die Basizität (bestimmt durch potentiometrische Titration mit 0,1 molarer Salzsäure) weniger als 20 mmol/kg beträgt, bevorzugt weniger als 15, besonders bevorzugt weniger als 10 und ganz besonders bevorzugt weniger als 5 mmol/kg.Moreover, or instead, it may be useful to at least partially neutralize bases contained in component (B), preferably with acetic acid or para-toluenesulfonic acid, so that the basicity (determined by potentiometric titration with 0.1 molar hydrochloric acid) is less than 20 mmol / kg, preferably less than 15, more preferably less than 10 and most preferably less than 5 mmol / kg.
Durch mindestens eine dieser Maßnahmen, bevorzugt durch Verringerung des Metallgehalts, ist es möglich, die Farbzahl der erhaltenen wasserdispergierbaren Polyisocya- nate zu verringern im Vergleich zu Polyalkylenoxiden (B), die diese Merkmale nicht aufweisen.By at least one of these measures, preferably by reducing the metal content, it is possible to increase the color number of the resulting water-dispersible polyisocyanates. nate compared to polyalkylene oxides (B), which do not have these features.
Bevorzugt werden die Komponenten (A) und (B) vollständig, d.h. zu mindestens 90%, bezogen auf Hydroxygruppen in Komponente (B), bevorzugt zu mindestens 95% und besonders bevorzugt zu mindestens 98%, miteinander umgesetzt um das erfindungsgemäße wasserdispergierbare Polyisocyanat zu bilden.Preferably, components (A) and (B) are completely, i. at least 90%, based on hydroxyl groups in component (B), preferably at least 95% and particularly preferably at least 98%, reacted with one another to form the water-dispersible polyisocyanate according to the invention.
Es ist aber auch denkbar, wenn auch weniger bevorzugt, Komponenten (A) und (B) als unumgesetzte Mischung einzusetzen.However, it is also conceivable, although less preferred, to use components (A) and (B) as an unreacted mixture.
Zur Umsetzung der Komponenten (A) und (B) werden das Isocyanurat von 1 ,6- Hexamethylendiisocyanat (A) und das monofunktionelle Polyethylenoxid (B) in einem Verhältnis miteinander vermischt, das dem gewünschten Anteil des Polyethylenoxids (B) im fertigen erfindungsgemäßen wasserdispergierbaren Polyisocyanat entspricht.For reacting the components (A) and (B), the isocyanurate of 1,6-hexamethylene diisocyanate (A) and the monofunctional polyethylene oxide (B) are mixed in a ratio which corresponds to the desired proportion of the polyethylene oxide (B) in the final water-dispersible polyisocyanate according to the invention equivalent.
Die Umsetzung kann durch einfaches Erwärmen bevorzugt unter Durchmischung in Abwesenheit eines Katalysators erfolgen.The reaction can be carried out by simple heating, preferably with thorough mixing in the absence of a catalyst.
Die Temperatur beträgt bei dieser Umsetzung in der Regel bis zu 150 0C, bevorzugt bis zu 120 0C, besonders bevorzugt unter 110 0C und ganz besonders bevorzugt unter 100 0C.The temperature is in this reaction usually up to 150 0 C, preferably up to 120 0 C, more preferably below 110 0 C and most preferably below 100 0 C.
In der Regel sollte die Temperatur der Reaktion mindestens 40 0C betragen, bevorzugt mindestens 50, besonders bevorzugt mindestens 60 und ganz besonders bevorzugt mindestens 70 0C.In general, the temperature of the reaction should be at least 40 ° C., preferably at least 50, particularly preferably at least 60, and very particularly preferably at least 70 ° C.
Es kann für die Umsetzung aber auch sinnvoll sein, die Reaktion in Gegenwart eines Katalysators durchzuführen, der in der Lage ist, eine Urethanisierung zu beschleuni- gen.However, it can also be useful for the reaction to carry out the reaction in the presence of a catalyst capable of accelerating urethanization.
Katalysatoren sind hierbei solche Verbindungen, die durch ihre Anwesenheit in einem Eduktgemisch zu einem höheren Anteil an urethangruppenhaltigen Reaktionsprodukten führen als das gleiche Eduktgemisch in deren Abwesenheit unter denselben Reak- tionsbedingungen.Catalysts are in this case those compounds which, owing to their presence in a starting material mixture, lead to a higher proportion of urethane group-containing reaction products than the same starting material mixture in their absence under the same reaction conditions.
Diese sind beispielsweise organische Amine, insbesondere tertiäre aliphatische, cyclo- aliphatische oder aromatische Amine, und/oder Lewis-saure organische Metallverbindungen. Als Lewis-saure organische Metallverbindungen kommen z.B. Zinnverbindun- gen in Frage, wie beispielsweise Zinn-(ll)-salze von organischen Carbonsäuren, z.B. Zinn-(ll)-diacetat, Zinn-(ll)-dioctoat, Zinn-(ll)-bis(ethylhexanoat) und Zinn-(ll)-dilaurat und die Dialkylzinn-(IV)-salze von organischen Carbonsäuren, z.B. Dimethylzinn- diacetat, Dibutylzinn-diacetat, Dibutylzinn-dibutyrat, Dibutylzinn-bis(2-ethylhexanoat), Dibutylzinn-dilaurat, Dibutylzinn-maleat, Dioctylzinn-dilaurat und Dioctylzinn-diacetat. Zudem können Zink-(ll)-Salze eingesetzt werden, wie beispielsweise Zink-(ll)-dioctoat. Auch Metallkomplexe wie Acetylacetonate des Eisens, Titans, Aluminiums, Zirkons, Mangans, Nickels, Zinks und Cobalts sind möglich. Weitere Metallkatalysatoren werden von Blank et al. in Progress in Organic Coatings, 1999, Vol. 35, Seiten 19-29 beschrieben.These are, for example, organic amines, in particular tertiary aliphatic, cycloaliphatic or aromatic amines, and / or Lewis acidic organic metal compounds. As Lewis acidic organic metal compounds, for example tin compounds in question, such as tin (II) salts of organic carboxylic acids, such as tin (II) diacetate, tin (II) dioctoate, tin (II) - bis (ethylhexanoate) and tin (II) dilaurate and the dialkyltin (IV) salts of organic carboxylic acids, for example dimethyltin diacetate, dibutyltin diacetate, dibutyltin dibutyrate, dibutyltin bis (2-ethylhexanoate), dibutyltin dilaurate, dibutyltin maleate, dioctyltin dilaurate and dioctyltin diacetate. In addition, zinc (II) salts can be used, such as zinc (II) dioctoate. Metal complexes such as acetylacetonates of iron, titanium, aluminum, zirconium, manganese, nickel, zinc and cobalt are also possible. Other metal catalysts are described by Blank et al. in Progress in Organic Coatings, 1999, Vol. 35, pages 19-29.
Bevorzugte Lewis-saure organische Metallverbindungen sind Dimethylzinn-diacetat, Dibutylzinn-dibutyrat, Dibutylzinn-bis(2-ethylhexanoat), Dibutylzinn-dilaurat, Dioctylzinn-dilaurat, Zink-(ll)-dioctoat, Zirkon-Acetylacetonat und Zirkon-2,2,6,6-tetramethyl- 3,5-heptandionat.Preferred Lewis acidic organic metal compounds are dimethyltin diacetate, dibutyltin dibutyrate, dibutyltin bis (2-ethylhexanoate), dibutyltin dilaurate, dioctyltin dilaurate, zinc (II) dioctoate, zirconium acetylacetonate and zirconium 2,2, 6,6-tetramethyl-3,5-heptanedionate.
Auch Wismut- und Cobaltkatalysatoren sowie Cäsiumsalze können als Katalysatoren eingesetzt werden. Als Wismut- und Cäsiumsalze kommen dabei solche Verbindungen in Betracht, in denen folgende Anionen eingesetzt werden: F-, Ch, CIO", CIO3-, CIO4-, Br, J-, JO3-, CN-, OCN-, NO2 ", NO3 ", HCO3-, CO3 2", S2", SH", HSO3-, SO3 2", HSO4 ", SO4 2", S2O2 2-, S2O4 2", S2O5 2-, S2O6 2-, S2O7 2", S2O8 2", H2PO2-, H2PO4 ", HPO4 2", PO4 3", P2O7 4", (OCnH2n+I)-, (CnH2n-IO2)-, (CnH2n-SO2)- sowie (Cn+iH2n-2O4)2-, wobei n für die Zahlen 1 bis 20 steht.Also bismuth and cobalt catalysts and cesium salts can be used as catalysts. As bismuth and cesium salts include those compounds come into consideration, in which the following anions are used: F, Ch, CIO, "CIO3-, CIO 4 -, Br, J, JO 3 -, CN, OCN, NO 2 " , NO 3 " , HCO 3 -, CO 3 2 " , S 2" , SH " , HSO 3 -, SO 3 2" , HSO 4 " , SO 4 2" , S 2 O 2 2 -, S 2 O 4 2 " , S 2 O 5 2 -, S 2 O 6 2 -, S 2 O 7 2" , S 2 O 8 2 " , H 2 PO 2 -, H 2 PO 4 " , HPO 4 2 " , PO 4 3 " , P 2 O 7 4" , (OC n H 2n + I) -, (C n H 2n -IO 2 ) -, (C n H 2n -SO 2 ) -, and (C n + iH 2n - 2 O 4 ) 2 -, where n is the numbers 1 to 20.
Bevorzugt sind dabei Wismut- und Cäsiumcarboxylate, bei denen das Anion den Formeln (CnH2n-i02)- sowie (Cn+iH2n-2O4)2- mit n gleich 1 bis 20, gehorcht. Besonders bevorzugte Cäsiumsalze weisen als Anionen Monocarboxylate der allgemeinen Formel (CnH2n-i02)- auf, wobei n für die Zahlen 1 bis 20 steht. Hierbei sind insbesondere zu erwähnen Formiat, Acetat, Propionat, Hexanoat, 2-Ethylhexanoat und Neodecanoat.Preference is given to bismuth and cesium carboxylates in which the anion conforms to the formulas (C n H 2n -iO 2 ) - as well as (C n + iH 2n - 2 O 4 ) 2 - where n is 1 to 20. Particularly preferred cesium salts have as anions monocarboxylates of the general formula (C n H 2n -i0 2 ) -, where n is the numbers 1 to 20. Particular mention should be made here of formate, acetate, propionate, hexanoate, 2-ethylhexanoate and neodecanoate.
Ferner sind als Katalysatoren einsetzbar:Furthermore, can be used as catalysts:
- Organische Metallsalze der Formel (A)n-R-O-CO-OθM® gemäß US-A-3 817 939, in der bedeuten:- Organic metal salts of the formula (A) n -RO-CO-O θ M ® according to US-A-3,817,939, in which:
A eine Hydroxylgruppe oder ein Wasserstoffatom, n eine Zahl von 1 bis 3,A is a hydroxyl group or a hydrogen atom, n is a number from 1 to 3,
R einen polyfunktionellen linearen oder verzweigten, aliphatischen oder aromatischen Kohlenwasserstoffrest undR is a polyfunctional linear or branched, aliphatic or aromatic hydrocarbon radical and
Mffl in Kation, z.B. ein Alkalimetallkation oder ein quarternäres Ammoniumkation, wieM ffl in cation, for example an alkali metal cation or a quaternary ammonium cation, such as
Tetraalkylammonium, sowieTetraalkylammonium, as well
- quartäre Hydroxyalkylammoniumverbindungen der Formel- Quaternary hydroxyalkylammonium compounds of the formula
R24, R25, R26N^-CH2-CH (OH)-R27 Θ O-(CO)-R28 als Katalysator gemäß DE-A-26 31 733 (US-A-4 040 992) mit den dort angegeben Definitionen für die Reste.R 24 , R 25 , R 26 N 1 -CH 2 -CH (OH) -R 27 Θ O - (CO) -R 28 as catalyst according to DE-A-26 31 733 (US Pat. No. 4,040,992) with the definitions of the radicals given there.
Besonders geeignet als Katalysatoren für das Verfahren sind quartäre Ammoniumsalze entsprechend der FormelParticularly suitable as catalysts for the process are quaternary ammonium salts corresponding to the formula
R10-
Figure imgf000013_0001
mit
R 10 -
Figure imgf000013_0001
With
Yθ= Carboxylat (R13COO-), Fluorid (P), Carbonat (R13O(CO)O") oder Hydroxid (OH-),Y θ = carboxylate (R 13 COO-), fluoride (P), carbonate (R 13 O (CO) O " ) or hydroxide (OH-),
wie sie für Y- = OH- im US-Patent 4,324,879 und in den Deutschen Offenlegungsschrif- ten 2,806,731 und 2,901 ,479 beschrieben sind.as described for Y = OH in US Patent 4,324,879 and in German Offenlegungsschriften 2,806,731 and 2,901,479.
Bevorzugt handelt es sich bei dem Rest Yθ um ein Carboxylat, Carbonat oder Hydroxid und besonders bevorzugt um ein Carboxylat oder Hydroxid.Preferably, the radical Y θ is a carboxylate, carbonate or hydroxide and more preferably a carboxylate or hydroxide.
R13 ist darin Wasserstoff, Ci bis C2o-Alkyl, Cβ bis Ci2-Aryl oder C7 bis C2o-Arylalkyl, das jeweils optional substituiert sein kann.R 13 is hydrogen, C 1 to C 20 alkyl, C 6 to C 12 aryl or C 7 to C 20 arylalkyl, each of which may optionally be substituted.
Bevorzugt ist R13 Wasserstoff oder Ci bis Cio-Alkyl.Preferably, R 13 is hydrogen or Ci to Cio-alkyl.
Bevorzugte quartäre Ammoniumsalze sind diejenigen, bei denen die Reste R9 bis R12 gleiche oder unterschiedliche Alkylgruppen mit 1 bis 20, vorzugsweise 1 bis 4, Kohlenstoffatomen darstellen, die gegebenenfalls durch Hydroxyl- oder Phenylgruppen substi- tuiert sind.Preferred quaternary ammonium salts are those in which the radicals R 9 to R 12 represent identical or different alkyl groups having 1 to 20, preferably 1 to 4, carbon atoms, which are optionally substituted by hydroxyl or phenyl groups.
Zwei der Reste R9 bis R12 können auch zusammen mit dem Stickstoffatom und gegebenenfalls einem weiteren Stickstoff- oder Sauerstoffatom einen heterocyclischen, fünf- , sechs- oder siebengliedrigen Ring bilden. Die Reste R9 bis R11 können in jedem Falle auch Ethylenreste darstellen, die zusammen mit dem quartären Stickstoffatom und einem weiteren tertiären Stickstoffatom eine bicyclische Triethylendiaminstruktur bilden, vorausgesetzt, daß der Rest R12 dann eine Hydroxyalkylgruppe mit 2 bis 4 Kohlenstoffatomen darstellt, bei der die Hydroxylgruppe vorzugsweise in der 2-Stellung zu dem quartären Stickstoffatom angeordnet ist. Der hydroxysubstituierte Rest oder die hydroxysubstituierten Reste können auch andere Substituenten enthalten, beispielsweise d- bis C4-Alkyl0xy-Subst.ituent.en. Dabei können die Ammoniumionen auch Teil eines ein- oder mehrgliedrigen Ringsystems sein, beispielsweise abgeleitet von Piperazin, Morpholin, Piperidin, Pyrrolidin, Chinuclidin oder Di-aza-bicyclo-[2.2.2]-octan.Two of the radicals R 9 to R 12 can also form a heterocyclic, five-, six- or seven-membered ring together with the nitrogen atom and optionally a further nitrogen or oxygen atom. The radicals R 9 to R 11 may in any case also represent ethylene radicals which together with the quaternary nitrogen atom and another tertiary nitrogen atom form a bicyclic triethylenediamine structure, provided that the radical R 12 then represents a hydroxyalkyl group having 2 to 4 carbon atoms, in which the hydroxyl group is preferably located at the 2-position to the quaternary nitrogen atom. The hydroxy-substituted radical or the hydroxy-substituted radicals may also contain other substituents, for example C 1 -C 4 -alkyl-hydroxy substituents. The ammonium ions may also be part of a mono- or poly-ring system, for example derived from piperazine, morpholine, piperidine, pyrrolidine, quinuclidine or di-aza-bicyclo [2.2.2] octane.
Beispiele für 1 bis 20 Kohlenstoffatome aufweisende Gruppen R9 bis R12 sind unabhängig voneinander Methyl, Ethyl, Propyl, Isopropyl, n-Butyl, sec-Butyl, tert.-Butyl, Pen- tyl, Hexyl, Heptyl, Octyl, 2-Etylhexyl, 2,4,4-Trimethylpentyl, Nonyl, iso-Nonyl, Decyl, Dodecyl, Tetradecyl, Hetadecyl, Octadecyl, 1 ,1-Dimethylpropyl, 1 ,1-Dimethylbutyl, 1 ,1 ,3,3-Tetramethylbutyl, Benzyl, 1-Phenylethyl, 2-Phenylethyl, α,α-Dimethylbenzyl, Benzhydryl, p-Tolylmethyl,1-(p-Butylphenyl)-ethyl, p-Chlorbenzyl, 2,4-Dichlorbenzyl, p- Methoxybenzyl, m-Ethoxybenzyl, 2-Cyanoethyl, 2-Cyanopropyl, 2-Methoxycarbonethyl, 2-Ethoxycarbonylethyl, 2-Butoxycarbonylpropyl, 1 ,2-Di-(methoxycarbonyl)-ethyl, 2- Methoxyethyl, 2-Ethoxyethyl, 2-Butoxyethyl, Diethoxymethyl, Diethoxyethyl, Chlormethyl, 2-Chlorethyl, Trichlormethyl, Trifluormethyl, 1 ,1-Dimethyl-2-chlorethyl, 2- Methoxyisopropyl, 2-Ethoxyethyl, 2-Hydroxyethyl, 2-Hydroxypropyl, 3-Hydroxypropyl, 4-Hydroxybutyl, 6-Hydroxyhexyl, 2-Hydroxy-2,2-dimethylethyl, 2-Phenoxyethyl, 2- Phenoxypropyl, 3-Phenoxypropyl, 4-Phenoxybutyl, 6-Phenoxyhexyl, 2-Methoxyethyl, 2- Methoxypropyl, 3-Methoxypropyl, 4-Methoxybutyl, 6-Methoxyhexyl, 2-Ethoxyethyl, 2- Ethoxypropyl, 3-Ethoxypropyl, 4-Ethoxybutyl, 6-Ethoxyhexyl, Phenyl, ToIyI, XyIyI, α- Naphthyl, ß-Naphthyl, 4-Diphenylyl, Chlorphenyl, Dichlorphenyl, Trichlorphenyl, Diflu- orphenyl, Methylphenyl, Dimethylphenyl, Trimethylphenyl, Ethylphenyl, Diethylphenyl, iso-Propylphenyl, tert.-Butylphenyl, Dodecylphenyl, Methoxyphenyl, Dimethoxyphenyl, Methylnaphthyl, Isopropylnaphthyl, Chlornaphthyl, 2,6-Dimethylphenyl, 2,4,6- Trimethylphenyl, 2,6-Dimethoxyphenyl, 2,6-Dichlorphenyl, Cyclopentyl, Cyclohexyl, Cyclooctyl, Cyclododecyl, Methylcyclopentyl, Dimethylcyclopentyl, Methylcyclohexyl, Dimethylcyclohexyl, Diethylcyclohexyl, Butylcyclohexyl, Chlorcyclohexyl, Dichlorcyclo- hexyl, Dichlorcyclopentyl, Norbornyl oder Norbornenyl.Examples of groups having from 1 to 20 carbon atoms R 9 to R 12 are each independently methyl, ethyl, propyl, isopropyl, n-butyl, sec-butyl, tert-butyl, pentyl, hexyl, heptyl, octyl, 2-ethylhexyl , 2,4,4-trimethylpentyl, nonyl, isononyl, decyl, dodecyl, tetradecyl, heptadecyl, octadecyl, 1, 1-dimethylpropyl, 1, 1-dimethylbutyl, 1,1,3,3-tetramethylbutyl, benzyl, 1 -Phenylethyl, 2-phenylethyl, α, α-dimethylbenzyl, benzhydryl, p-tolylmethyl, 1- (p-butylphenyl) -ethyl, p-chlorobenzyl, 2,4-dichlorobenzyl, p-methoxybenzyl, m-ethoxybenzyl, 2-cyanoethyl , 2-cyanopropyl, 2-methoxycarbonethyl, 2-ethoxycarbonylethyl, 2-butoxycarbonylpropyl, 1, 2-di- (methoxycarbonyl) -ethyl, 2-methoxyethyl, 2-ethoxyethyl, 2-butoxyethyl, diethoxymethyl, diethoxyethyl, chloromethyl, 2-chloroethyl , Trichloromethyl, trifluoromethyl, 1, 1-dimethyl-2-chloroethyl, 2-methoxyisopropyl, 2-ethoxyethyl, 2-hydroxyethyl, 2-hydroxypropyl, 3-hydroxypropyl, 4-hydroxybutyl, 6-hydroxyhexyl, 2-hydroxy-2,2 -dimethylethyl, 2-P 4-phenoxybutyl, 6-phenoxyhexyl, 2-methoxyethyl, 2-methoxypropyl, 3-methoxypropyl, 4-methoxybutyl, 6-methoxyhexyl, 2-ethoxyethyl, 2-ethoxypropyl, 3-ethoxypropyl, 4-ethoxybutyl, 6-ethoxyhexyl, phenyl, toIyI, xylyl, α-naphthyl, β-naphthyl, 4-diphenylyl, chlorophenyl, dichlorophenyl, trichlorophenyl, difluorophenyl, methylphenyl, dimethylphenyl, trimethylphenyl, ethylphenyl, diethylphenyl, isopropylphenyl, tert-butylphenyl, dodecylphenyl, methoxyphenyl, dimethoxyphenyl, methylnaphthyl, isopropylnaphthyl, chloronaphthyl, 2,6-dimethylphenyl, 2,4,6-trimethylphenyl, 2,6-dimethoxyphenyl, 2,6-dichlorophenyl, cyclopentyl, cyclohexyl, cyclooctyl, cyclododecyl , Methylcyclopentyl, dimethylcyclopentyl, methylcyclohexyl, dimethylcyclohexyl, diethylcyclohexyl, butylcyclohexyl, chlorocyclohexyl, dichlorocyclohexyl, dichlorocyclopentyl, norbornyl or norbornenyl.
Bevorzugte sind unabhängig voneinander die Reste R9 bis R12 Ci bis C4-AIkVl. R12 kann zusätzlich Benzyl sein oder ein Rest der FomelPreferred are independently of one another the radicals R 9 to R 12 Ci to C 4 -AlkVl. R 12 can additionally be benzyl, or a radical of the Fomel
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worin R14 und R15 unabhängig voneinander Wasserstoff oder Ci bis C4-AIkVl sein kann.wherein R 14 and R 15 can be independently hydrogen or Ci to C 4 -AlkVl.
Besonders bevorzugte Reste R9 bis R12 sind unabhängig voneinander Methyl, Ethyl und n-Butyl und für R12 zusätzlich Benzyl, 2-Hydroxyethyl und 2-Hydroxypropyl.Particularly preferred radicals R 9 to R 12 are independently methyl, ethyl and n-butyl and for R 12 additionally benzyl, 2-hydroxyethyl and 2-hydroxypropyl.
Bevorzugt können für das erfindungsgemäße Verfahren folgende Katalysatoren einge- setzt werden: Quarternäre Ammoniumhydroxide, vorzugsweise N,N,N-Trimethyl-N-benzylammo- niumhydroxid und N,N,N-Trimethyl-N-(2-hydroxypropyl)-ammoniumhydroxid, gemäß DE-A-38 06 276.The following catalysts may preferably be used for the process according to the invention: Quaternary ammonium hydroxides, preferably N, N, N-trimethyl-N-benzylammonium hydroxide and N, N, N-trimethyl-N- (2-hydroxypropyl) -ammonium hydroxide, according to DE-A-38 06 276.
Hydroxyalkyl substituierte quarternäre Ammoniumhydroxide gemäß EP-A-10 589 (US-A-4 324 879).Hydroxyalkyl-substituted quaternary ammonium hydroxides according to EP-A-10 589 (US Pat. No. 4,324,879).
Organische Metallsalze der Formel (A)n-R-O-CO-O^M* gemäß US-A-3 817 939, in der bedeuten, A eine Hydroxylgruppe oder ein Wasserstoffatom, n eine Zahl von 1 bis 3, R einen polyfunktionellen linearen oder verzweigten, aliphatischen oder aromatischen Kohlenwasserstoffrest und M ein Kation einer starken Base, z.B. ein Alkalimetallkation oder ein quarternäres Ammoniumkation, wie Tetraalkylammonium.Organic metal salts of the formula (A) n -RO-CO-O ^ M * according to US Pat. No. 3,817,939, in which A, a hydroxyl group or a hydrogen atom, n is a number from 1 to 3, R is a polyfunctional linear or branched, aliphatic or aromatic hydrocarbon radical and M is a cation of a strong base, for example an alkali metal cation or a quaternary ammonium cation, such as tetraalkylammonium.
Bevorzugte Katalysatoren sind Zink-(ll)-Salze, unter diesen besonders Zink Acetylace- tonat.Preferred catalysts are zinc (II) salts, among these especially zinc acetylacetate.
Weiterhin bevorzugt ist Dibutylzinndilaurat.Also preferred is dibutyltin dilaurate.
Der Katalysator wird je nach Aktivität normalerweise in Mengen von 0,0005 bis 10 mol% bzgl. eingesetzter Isocyanatgruppen eingesetzt, bevorzugt 0,001 bis 8, besonders bevorzugt 1 bis 7 und ganz besonders bevorzugt 2 bis 5 mol%.Depending on the activity, the catalyst is normally used in amounts of 0.0005 to 10 mol% with respect to isocyanate groups used, preferably 0.001 to 8, more preferably 1 to 7 and very particularly preferably 2 to 5 mol%.
Es kann auch sinnvoll sein, die Urethanisierung des Polyethylenoxids (B) gleichzeitig mit der Trimerisierung von 1 ,6-Hexamethylendiisocyanat durchzuführen, wie es beschrieben ist in WO 2008/116764, dort besonders von Seite 19, Zeile 32 bis Seite 22, Zeile 36.It may also be useful to carry out the urethanization of the polyethylene oxide (B) simultaneously with the trimerization of 1, 6-hexamethylene diisocyanate, as described in WO 2008/116764, there especially from page 19, line 32 to page 22, line 36th
In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Umsetzung der Komponenten (A) und (B) derart durchgeführt, daß in den erfindungsgemäßen wasserdispergierbaren PoIy- isocyanat der Anteil an über Allophanatgruppen gebundenen Polyethylenoxid ketten unter 20 %, bezogen auf die Gesamtheit der Polyethylenoxidketten, besonders bevorzugt nicht mehr als 15 %, ganz besonders bevorzugt nicht mehr als 10 % und insbesondere nicht mehr als 5 % beträgt.In a preferred embodiment, the reaction of components (A) and (B) is carried out in such a way that in the water-dispersible polyisocyanate according to the invention the proportion of polyethylene oxide chains bound via allophanate groups is less than 20%, based on the entirety of the polyethylene oxide chains, particularly preferably not more is 15%, more preferably not more than 10% and in particular not more than 5%.
Es stellt eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar, die Umsetzung der Komponenten (A) und (B) so zu führen, daß der Anteil an über Urethangrup- pen an ein Polyisocyanat gebundenen Polyethylenoxidketten höher liegt als der Anteil an über Allophanatgruppen an ein Polyisocyanat gebundenen Polyethylenoxidketten, bevorzugt liegt er mindestens 1 ,2 mal so hoch, besonders bevorzugt liegt er mindestens 1 ,5 mal so hoch und ganz besonders bevorzugt mindestens 2 mal so hoch. Durch dieses Merkmal verbleiben mehr reaktive Isocyanatgruppen im erfindungsgemäßen wasserdispergierbaren Polyisocyanat.It is a preferred embodiment of the present invention to carry out the reaction of components (A) and (B) in such a way that the proportion of polyethylene oxide chains bound to a polyisocyanate via urethane groups is higher than the proportion of allophanate groups bound to a polyisocyanate Polyethylene oxide chains, it is preferably at least 1, 2 times higher, more preferably it is at least 1, 5 times higher, and most preferably at least 2 times higher. This feature leaves more reactive isocyanate groups in the water-dispersible polyisocyanate according to the invention.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind Mischungen der erfindungs- gemäßen wasserdispergierbaren Polyisocyanate mit Polyisocyanaten (C), bei denen es sich um andere als dem Polyisocyanat (A) handelt.Another object of the present invention are mixtures of the inventive water-dispersible polyisocyanates with polyisocyanates (C), which are other than the polyisocyanate (A).
Polyisocyanate (C) sind erhältlich durch Umsetzung mindestens eines monomeren Isocyanats.Polyisocyanates (C) are obtainable by reacting at least one monomeric isocyanate.
Die eingesetzten monomeren Isocyanate können aromatisch, aliphatisch oder cycloa- liphatisch sein, bevorzugt aliphatisch oder cycloaliphatisch, was in dieser Schrift kurz als (cyclo)aliphatisch bezeichnet wird, besonders bevorzugt sind aliphatische Isocyanate.The monomeric isocyanates used may be aromatic, aliphatic or cycloaliphatic, preferably aliphatic or cycloaliphatic, which is referred to in this document briefly as (cyclo) aliphatic, particularly preferred are aliphatic isocyanates.
Aromatische Isocyanate sind solche, die mindestens ein aromatisches Ringsystem enthalten, also sowohl rein aromatische wie auch araliphatische Verbindungen.Aromatic isocyanates are those which contain at least one aromatic ring system, ie both purely aromatic and also araliphatic compounds.
Cycloaliphatische Isocyanate sind solche, die mindestens ein cycloaliphatisches Ring- System enthalten.Cycloaliphatic isocyanates are those containing at least one cycloaliphatic ring system.
Aliphatische Isocyanate sind solche, die ausschließlich gerade oder verzweigte Ketten enthalten, also acyclische Verbindungen.Aliphatic isocyanates are those which contain exclusively straight or branched chains, ie acyclic compounds.
Bei den monomeren Isocyanaten handelt es sich bevorzugt um Diisocyanate, die genau zwei Isocyanatgruppen tragen. Es kann sich aber prinzipiell auch um Monoisocya- nate mit einer Isocyanatgruppe handeln.The monomeric isocyanates are preferably diisocyanates which carry exactly two isocyanate groups. In principle, however, it may also be monoisocyanates with an isocyanate group.
Es kommen prinzipiell auch höhere Isocyanate mit im Mittel mehr als 2 Isocyanatgrup- pen in betracht. Dafür eignen sich beispielsweise Triisocyanate wie Triisocyanatono- nan, 2,4,6-Triisocyanatotoluol, Triphenylmethantriisocyanat oder 2,4,4'-Triisocyanato- diphenylether oder die Gemische aus Di-, Tri- und höheren Polyisocyanaten, die beispielsweise durch Phosgenierung von entsprechenden Anilin/Formaldehyd- Kondensaten erhalten werden und Methylenbrücken aufweisende Polyphenylpolyiso- cyanate darstellen.In principle, higher isocyanates having on average more than 2 isocyanate groups are also considered. For example, triisocyanates such as triisocyanato, 2,4,6-triisocyanatotoluene, triphenylmethane triisocyanate or 2,4,4'-triisocyanato-diphenyl ether or the mixtures of di-, tri- and higher polyisocyanates suitable for example by phosgenation of corresponding aniline / Formaldehyde condensates are obtained and represent methylene bridges Polyphenylpolyiso- cyanate.
Diese monomeren Isocyanate weisen keine wesentlichen Umsetzungsprodukte der Isocyanatgruppen mit sich selbst auf.These monomeric isocyanates have no significant reaction products of the isocyanate groups with itself.
Bei den monomeren Isocyanaten handelt es sich bevorzugt um Isocyanate mit 4 bis 20 C-Atomen. Beispiele für übliche Diisocyanate sind aliphatische Diisocyanate wie Te- tramethylendiisocyanat, 1 ,5-Pentamethylendiisocyanat, Hexamethylendiisocyanat (1 ,6- Diisocyanatohexan), Octamethylendiisocyanat, Decamethylendiisocyanat, Dodeca- methylendiisocyanat, Tetradecamethylendiisocyanat, Derivate des Lysindiisocyanates, Trimethylhexandiisocyanat oder Tetramethylhexandiisocyanat, cycloaliphatische Diiso- cyanate wie 1 ,4-, 1 ,3- oder 1 ,2-Diisocyanatocyclohexan, 4,4'- oder 2,4'- Di(isocyanatocyclohexyl)methan, 1 -lsocyanato-3,3,5-trimethyl-5- (isocyanatomethyl)cyclohexan (Isophorondiisocyanat), 1 ,3- oder 1 ,4- Bis(isocyanatomethyl)cyclohexan oder 2,4-, oder 2,6-Diisocyanato-1-methylcyclohexan sowie 3 (bzw. 4), 8 (bzw. 9)-Bis(isocyanatomethyl)-tricyclo[5.2.1.026]decan- Isomerengemische, sowie aromatische Diisocyanate wie 2,4- oder 2,6- Toluylendiisocyanat und deren Isomerengemische, m- oder p-Xylylendiisocyanat, 2,4'- oder 4,4'-Diisocyanatodiphenylmethan und deren Isomerengemische, 1 ,3- oder 1 ,4- Phenylendiisocyanat, 1 -Chlor-2,4-phenylendiisocyanat, 1 ,5-Naphthylendiisocyanat, Diphenylen-4,4'-diisocyanat, 4,4'-Diisocyanato-3,3'-dimethyldiphenyl, 3-Methyldi- phenylmethan-4,4'-diisocyanat, Tetramethylxylylendiisocyanat, 1 ,4-Diisocyanatobenzol oder Diphenylether-4,4'-diisocyanat.The monomeric isocyanates are preferably isocyanates having 4 to 20 C atoms. Examples of customary diisocyanates are aliphatic diisocyanates, such as tetramethylene diisocyanate, 1,5-pentamethylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate (1,6) Diisocyanatohexane), octamethylene diisocyanate, decamethylene diisocyanate, dodecamethylene diisocyanate, tetradecamethylene diisocyanate, derivatives of lysine diisocyanate, trimethylhexane diisocyanate or tetramethylhexane diisocyanate, cycloaliphatic diisocyanates such as 1,4,4,1,3 or 1,2-diisocyanatocyclohexane, 4,4'- or 2, 4'-di (isocyanatocyclohexyl) methane, 1-isocyanato-3,3,5-trimethyl-5- (isocyanatomethyl) cyclohexane (isophorone diisocyanate), 1, 3- or 1, 4-bis (isocyanatomethyl) cyclohexane or 2,4- , or 2,6-diisocyanato-1-methylcyclohexane and 3 (or 4), 8 (or 9) -bis (isocyanatomethyl) -tricyclo [5.2.1.0 26 ] decane isomer mixtures, and also aromatic diisocyanates such as 2,4- or 2,6-tolylene diisocyanate and isomer mixtures thereof, m- or p-xylylene diisocyanate, 2,4'- or 4,4'-diisocyanatodiphenylmethane and isomer mixtures thereof, 1,3- or 1,4-phenylene diisocyanate, 1-chloro-2, 4-phenylene diisocyanate, 1, 5-naphthylene diisocyanate, diphenylene-4,4'-diisocyanate, 4,4'-diisocyanato-3,3'-dimethyldi phenyl, 3-methyldiphenylmethane-4,4'-diisocyanate, tetramethylxylylene diisocyanate, 1,4-diisocyanatobenzene or diphenyl ether-4,4'-diisocyanate.
Besonders bevorzugt sind 1 ,6-Hexamethylendiisocyanat, 1 ,3- Bis(isocyanatomethyl)cyclo-hexan, Isophorondiisocyanat und 4,4'- oder 2,4'- Di(isocyanatocyclohexyl)methan, ganz besonders bevorzugt sind Isophorondiisocyanat und 1 ,6-Hexamethylendiisocyanat, insbesondere bevorzugt ist 1 ,6- Hexamethylendiisocyanat.Particularly preferred are 1, 6-hexamethylene diisocyanate, 1, 3-bis (isocyanatomethyl) cyclohexane, isophorone diisocyanate and 4,4'- or 2,4'-di (isocyanatocyclohexyl) methane, most preferably isophorone diisocyanate and 1, 6- Hexamethylene diisocyanate, particularly preferred is 1,6-hexamethylene diisocyanate.
Es können auch Gemische der genannten Isocyanate vorliegen.There may also be mixtures of said isocyanates.
Isophorondiisocyanat liegt zumeist als ein Gemisch, und zwar der eis- und transisomere vor, in der Regel im Verhältnis von ca. 60:40 bis 80:20 (w/w), bevorzugt im Verhältnis von ca. 70:30 bis 75:25 und besonders bevorzugt im Verhältnis von ca. 75:25.Isophorone diisocyanate is usually present as a mixture, namely the cis and trans isomers, usually in the ratio of about 60:40 to 80:20 (w / w), preferably in the ratio of about 70:30 to 75:25 and most preferably in the ratio of about 75:25.
Dicyclohexylmethan-4,4'-diisocyanat kann ebenfalls als Gemisch der verschiedenen eis- und trans-lsomere vorliegen.Dicyclohexylmethane-4,4'-diisocyanate may also be present as a mixture of the different cis and trans isomers.
Für die vorliegende Erfindung können sowohl solche Diisocyanate eingesetzt werden, die durch Phosgenierung der korrespondierenden Amine erhalten werden, als auch solche, die ohne die Verwendung von Phosgen, d. h. nach phosgenfreien Verfahren, hergestellt werden. Nach Angaben der EP-A-O 126 299 (US 4 596 678), EP-A-126 300 (US 4 596 679) und EP-A-355 443 (US 5 087 739) beispielsweise können (cycloaliphatische Diisocyanate, z.B. wie 1 ,6-Hexamethylendiisocyanat (HDI), isomere aliphatische Diisocyanate mit 6 Kohlenstoffatomen im Alkylenrest, 4,4'- oder 2,4'- Di(isocyanatocyclohexyl)methan und 1-lsocyanato-3-isocyanato-methyl-3,5,5-trimethyl- cyclohexan (Isophorondiisocyanat bzw. IPDI) hergestellt werden durch Umsetzung der (cyclo)aliphatischen Diamine mit beispielsweise Harnstoff und Alkoholen zu (eye- lo)aliphatischen Biscarbaminsäureestern und deren thermische Spaltung in die entsprechenden Diisocyanate und Alkohole. Die Synthese erfolgt meist kontinuierlich in einem Kreislaufverfahren und gegebenenfalls in Gegenwart von N-unsubstituierten Carbaminsäureestern, Dialkylcarbonaten und anderen aus dem Reaktionsprozeß zu- rückgeführten Nebenprodukten. So erhaltene Diisocyanate weisen in der Regel einen sehr geringen oder sogar nicht meßbaren Anteil an chlorierten Verbindungen auf, was beispielsweise in Anwendungen in der Elektronikindustrie vorteilhaft ist.For the present invention, it is possible to use both those diisocyanates which are obtained by phosgenation of the corresponding amines and those which are prepared without the use of phosgene, ie by phosgene-free processes. For example, EP-A-0 126 299 (US Pat. No. 4,596,678), EP-A-126,300 (US Pat. No. 4,596,679) and EP-A-355 443 (US Pat. No. 5,087,739) (cycloaliphatic diisocyanates, for example 1, 6-hexamethylene diisocyanate (HDI), isomeric aliphatic diisocyanates having 6 carbon atoms in the alkylene radical, 4,4'- or 2,4'-di (isocyanatocyclohexyl) methane and 1-isocyanato-3-isocyanato-methyl-3,5,5-trimethyl - cyclohexane (isophorone diisocyanate or IPDI) are prepared by reacting the (cyclo) aliphatic diamines with, for example, urea and alcohols to (eye- lo) aliphatic Biscarbaminsäureestern and their thermal cleavage into the corresponding diisocyanates and alcohols. The synthesis is usually carried out continuously in a cyclic process and optionally in the presence of N-unsubstituted carbamic acid esters, dialkyl carbonates and other by-products recycled from the reaction process. Thus obtained diisocyanates generally have a very low or even non-measurable proportion of chlorinated compounds, which is advantageous, for example, in applications in the electronics industry.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weisen die eingesetzten Isocya- nate einen Gesamtgehalt an hydrolysierbarem Chlor von weniger als 200 ppm auf, bevorzugt von weniger als 120 ppm, besonders bevorzugt weniger als 80 ppm, ganz besonders bevorzugt weniger als 50 ppm, insbesondere weniger als 15 ppm und speziell weniger als 10 ppm. Dies kann beispielsweise gemessen werden durch die ASTM- Vorschrift D4663-98. Es können aber selbstverständlich auch monomere Isocyanate mit einem höheren Chlorgehalt eingesetzt werden, beispielsweise bis zu 500 ppm.In one embodiment of the present invention, the isocyanates used have a total hydrolyzable chlorine content of less than 200 ppm, preferably less than 120 ppm, more preferably less than 80 ppm, most preferably less than 50 ppm, in particular less than 15 ppm and especially less than 10 ppm. This can be measured, for example, by ASTM D4663-98. Of course, it is also possible to use monomeric isocyanates having a higher chlorine content, for example up to 500 ppm.
Selbstverständlich können auch Gemische aus solchen monomeren Isocyanaten, die durch Umsetzung der (cyclo)aliphatischen Diamine mit beispielsweise Harnstoff und Alkoholen und Spaltung der erhaltenen (cyclo)aliphatischen Biscarbaminsäureester erhalten worden sind, mit solchen Diisocyanaten, die durch Phosgenierung der korrespondierenden Amine erhalten worden sind, eingesetzt werden.Of course, mixtures of such monomeric isocyanates, which have been obtained by reacting the (cyclo) aliphatic diamines with, for example, urea and alcohols and cleavage of the obtained (cyclo) aliphatic biscarbamic, with such diisocyanates obtained by phosgenation of the corresponding amines, be used.
Die Polyisocyanate (C), zu denen die monomeren Isocyanate oligomerisiert werden können, sind in der Regel wie folgt charakterisiert:The polyisocyanates (C) to which the monomeric isocyanates can be oligomerized are generally characterized as follows:
Die mittlere NCO Funktionalität solcher Verbindungen beträgt in der Regel mindestens 1 ,8 und kann bis zu 8 betragen, bevorzugt 2 bis 5 und besonders bevorzugt 2,4 bis 4.The average NCO functionality of such compounds is generally at least 1.8, and may be up to 8, preferably 2 to 5 and more preferably 2.4 to 4.
Der Gehalt an Isocyanatgruppen nach der Oligomerisierung, berechnet als NCO = 42 g/mol, beträgt, wenn nicht anders angegeben, in der Regel von 5 bis 25 Gew%.The content of isocyanate groups after the oligomerization, calculated as NCO = 42 g / mol, is, unless stated otherwise, usually from 5 to 25% by weight.
Bevorzugt handelt es sich bei den Polyisocyanaten (C) um folgende Verbindungen:The polyisocyanates (C) are preferably the following compounds:
1 ) Isocyanuratgruppen aufweisende Polyisocyanate von aromatischen, aliphati- sehen und/oder cycloaliphatischen Diisocyanaten. Besonders bevorzugt sind hierbei die entsprechenden aliphatischen und/oder cycloaliphatischen Isocyana- to-lsocyanurate und insbesondere die auf Basis von Isophorondiisocyanat. Bei den dabei vorliegenden Isocyanuraten handelt es sich insbesondere um Tris- isocyanatoalkyl- bzw. Tris-isocyanatocycloalkyl-lsocyanurate, welche cyclische Trimere der Diisocyanate darstellen, oder um Gemische mit ihren höheren, mehr als einen Isocyanuratring aufweisenden Homologen. Die Isocyanato- Isocyanurate haben im allgemeinen einen NCO-Gehalt von 10 bis 30 Gew.-%, insbesondere 15 bis 25 Gew.-% und eine mittlere NCO-Funktionalität von 2,6 bis 8.1) isocyanurate-containing polyisocyanates of aromatic, aliphatic see and / or cycloaliphatic diisocyanates. Particular preference is given here to the corresponding aliphatic and / or cycloaliphatic isocyanato-isocyanurates and in particular those based on isophorone diisocyanate. The isocyanurates present are in particular trisisocyanatoalkyl or trisisocyanatocycloalkyl isocyanurates, which are cyclic trimers of the diisocyanates, or mixtures with their higher homologs containing more than one isocyanurate ring. The isocyanato isocyanurates generally have an NCO content of 10 to 30 wt .-%, in particular 15 to 25 wt .-% and an average NCO functionality of 2.6 to 8.
2) Uretdiongruppen aufweisende Polyisocyanate mit aromatisch, aliphatisch und/oder cycloaliphatisch gebundenen Isocyanatgruppen, vorzugsweise aliphatisch und/oder cycloaliphatisch gebundenen und insbesondere die von Hexa- methylendiisocyanat oder Isophorondiisocyanat abgeleiteten. Bei Uretdiondiiso- cyanaten handelt es sich um cyclische Dimerisierungsprodukte von Diisocyana- ten. Die Uretdiongruppen aufweisenden Polyisocyanate werden im Rahmen dieser2) polyisocyanates containing uretdione groups with aromatic, aliphatic and / or cycloaliphatic bonded isocyanate groups, preferably aliphatically and / or cycloaliphatically bonded and in particular those derived from hexamethylene diisocyanate or isophorone diisocyanate. Uretdione diisocyanates are cyclic dimerization products of diisocyanates. The polyisocyanates containing uretdione groups are used in this context
Erfindung im Gemisch mit anderen Polyisocyanaten, insbesondere den unter 1 ) genannten, erhalten. Dazu können die Diisocyanate unter Reaktionsbedingungen umgesetzt werden, unter denen sowohl Uretdiongruppen als auch die anderen Polyisocyanate gebildet werden, oder zunächst die Uretdiongruppen gebildet und diese anschließend zu den anderen Polyisocyanaten umgesetzt werden oder dieInvention in admixture with other polyisocyanates, in particular those mentioned under 1). For this purpose, the diisocyanates can be reacted under reaction conditions under which both uretdione groups and the other polyisocyanates are formed, or first the uretdione groups are formed and these are subsequently converted to the other polyisocyanates or the
Diisocyanate zunächst zu den andereren Polyisocyanaten und diese anschließend zu Uretdiongruppen-haltigen Produkten umgesetzt werden.Diisocyanates are first reacted to the other polyisocyanates and these then to uretdione-containing products.
3) Biuretgruppen aufweisende Polyisocyanate mit aromatisch, cycloaliphatisch oder aliphatisch gebundenen, bevorzugt cycloaliphatisch oder aliphatisch gebundenen3) having biuret polyisocyanates with aromatic, cycloaliphatic or aliphatic bound, preferably cycloaliphatic or aliphatic bonded
Isocyanatgruppen, insbesondere Tris-(6-isocyanatohexyl)-biuret oder dessen Gemische mit seinen höheren Homologen. Diese Biuretgruppen aufweisenden Polyisocyanate weisen im allgemeinen einen NCO-Gehalt von 18 bis 22 Gew.-% und eine mittlere NCO-Funktionalität von 2,8 bis 6 auf.Isocyanate groups, in particular tris (6-isocyanatohexyl) biuret or mixtures thereof with its higher homologs. These biuret polyisocyanates generally have an NCO content of 18 to 22 wt .-% and an average NCO functionality of 2.8 to 6.
4) Urethan- und/oder Allophanatgruppen aufweisende Polyisocyanate mit aromatisch, aliphatisch oder cycloaliphatisch gebundenen, bevorzugt aliphatisch oder cycloaliphatisch gebundenen Isocyanatgruppen, wie sie beispielsweise durch Umsetzung von überschüssigen Mengen an Diisocyanat, beispielsweise Hexa- methylendiisocyanat oder Isophorondiisocyanat, mit ein- oder mehrwertigen Alkoholen (C). Diese Urethan- und/oder Allophanatgruppen aufweisenden Polyisocyanate haben im allgemeinen einen NCO-Gehalt von 12 bis 24 Gew.-% und eine mittlere NCO-Funktionalität von 2,5 bis 4,5. Solche Urethan- und/oder Allophanatgruppen aufweisenden Polyisocyanate können unkatalysiert oder bevor- zugt in Gegenwart von Katalysatoren, wie beispielsweise Ammoniumcarboxyla- ten oder -hydroxiden, oder Allophanatisierungskatalysatoren, z.B. Zn-(II)- Verbindungen, jeweils in Anwesenheit von ein-, zwei- oder mehrwertigen, bevorzugt einwertigen Alkoholen, hergestellt werden.4) polyisocyanates containing urethane and / or allophanate groups with aromatically, aliphatically or cycloaliphatically bonded, preferably aliphatically or cycloaliphatically bonded isocyanate groups, as described, for example, by reacting excess amounts of diisocyanate, for example hexamethylene diisocyanate or isophorone diisocyanate, with monohydric or polyhydric alcohols ( C). These urethane and / or allophanate-containing polyisocyanates generally have an NCO content of 12 to 24 wt .-% and an average NCO functionality of 2.5 to 4.5. Such polyisocyanates containing urethane and / or allophanate groups can be used uncatalyzed or, preferably, in the presence of catalysts such as, for example, ammonium carboxylates or hydroxides, or allophanatization catalysts, e.g. Zn (II) compounds, each in the presence of mono-, di- or polyhydric, preferably monohydric alcohols produced.
5) Oxadiazintriongruppen enthaltende Polyisocyanate, vorzugsweise von Hexa- methylendiisocyanat oder Isophorondiisocyanat abgeleitet. Solche Oxadiazintriongruppen enthaltenden Polyisocyanate sind aus Diisocyanat und Kohlendioxid zugänglich.5) oxadiazinetrione-containing polyisocyanates, preferably derived from hexamethylene diisocyanate or isophorone diisocyanate. Such oxadiazinetrione-containing polyisocyanates are of diisocyanate and carbon dioxide accessible.
6) Iminooxadiazindiongruppen enthaltende Polyisocyanate, vorzugsweise von He- xamethylendiisocyanat oder Isophorondiisocyanat abgeleitet. Solche Iminooxadi- azin-diongruppen enthaltenden Polyisocyanate sind aus Diisocyanaten mittels spezieller Katalysatoren herstellbar.6) polyisocyanates containing iminooxadiazinedione groups, preferably derived from hexamethylene diisocyanate or isophorone diisocyanate. Such iminooxadiazine-dione-containing polyisocyanates can be prepared from diisocyanates by means of special catalysts.
7) Uretonimin-modifizierte Polyisocyanate.7) Uretonimine-modified polyisocyanates.
8) Carbodiimid-modifizierte Polyisocyanate.8) carbodiimide-modified polyisocyanates.
9) Hyperverzweigte Polyisocyanate, wie sie beispielsweise bekannt sind aus der DE-A1 10013186 oder DE-A1 10013187.9) Hyperbranched polyisocyanates, as are known, for example, from DE-A1 10013186 or DE-A1 10013187.
10) Polyurethan-Polyisocyanat-Präpolymere, aus Di- und/oder Polyisocyanaten mit Alkoholen.10) polyurethane-polyisocyanate prepolymers of di- and / or polyisocyanates with alcohols.
1 1 ) Polyharnstoff-Polyisocyanat-Präpolymere.1 1) polyurea-polyisocyanate prepolymers.
12) Die Polyisocyanate 1 )-11 ), bevorzugt 1), 3), 4) und 6) können nach deren Herstellung in Biuretgruppen- oder Urethan-/Allophanat-Gruppen aufweisende Polyisocyanate mit aromatisch, cycloaliphatisch oder aliphatisch gebundenen, bevorzugt (cyclo)aliphatisch gebundenen Isocyanatgruppen, überführt werden. Die Bildung von Biuretgruppen erfolgt beispielsweise durch Zugabe von Wasser oder Umsetzung mit Aminen. Die Bildung von Urethan- und/oder Allophanatgruppen erfolgt durch Umsetzung mit ein-, zwei- oder mehrwertigen, bevorzugt einwertigen Alkoholen, gegebenenfalls in Gegenwart von geeigneten Katalysatoren. Diese Biuret- oder Urethan-/Allophanatgruppen aufweisenden Polyisocyanate weisen im allgemeinen einen NCO-Gehalt von 18 bis 22 Gew.-% und eine mittlere NCO-Funktionalität von 2,8 bis 6 auf.12) The polyisocyanates 1) -11), preferably 1), 3), 4) and 6) may, after their preparation, comprise polyisocyanates having aryl, cycloaliphatic or aliphatic bound groups in biuret group or urethane / allophanate groups, preferably (cyclo) aliphatically bound isocyanate groups are transferred. The formation of biuret groups takes place, for example, by addition of water or reaction with amines. The formation of urethane and / or allophanate groups by reaction with mono-, di- or polyhydric, preferably monohydric alcohols, optionally in the presence of suitable catalysts. These biuret or urethane / allophanate groups containing polyisocyanates generally have an NCO content of 18 to 22 wt .-% and an average NCO functionality of 2.8 to 6 on.
13) Hydrophil modifizierte Polyisocyanate, d.h. Polyisocyanate, die neben den unter 1-12 beschriebenen Gruppen solche enthalten, die formal durch Addition von Molekülen mit NCO-reaktiven Gruppen und hydrophilierenden Gruppen an die Isocyanatgruppen obiger Moleküle entstehen. Bei letzteren handelt es sich um nichtionische Gruppen wie Alkyl-Polyethylenoxid und/oder ionische, welche von Phosphorsäure, Phosphonsäure, Schwefelsäure oder Sulfonsäure, bzw. ihren Salzen abgeleitet sind.13) Hydrophilic modified polyisocyanates, i. Polyisocyanates which contain, in addition to the groups described under 1-12, those which formally arise by addition of molecules with NCO-reactive groups and hydrophilicizing groups to the isocyanate groups of the above molecules. The latter are nonionic groups such as alkyl polyethylene oxide and / or ionic, which are derived from phosphoric acid, phosphonic acid, sulfuric acid or sulfonic acid, or their salts.
14) Modifizierte Polyisocyanate für Dual Cure Anwendungen, d.h. Polyisocyanate, die neben den unter 1-12 beschriebenen Gruppen solche enthalten, die formal durch Addition von Molekülen mit NCO-reaktiven Gruppen und durch UV- oder aktinische Strahlung vernetzbare Gruppen an die Isocyanatgruppen obiger Moleküle entstehen. Bei diesen Moleküle handelt es sich beispielsweise um Hydro- xyallkyl(meth)acrylate und andere Hydroxy-Vinylverbindungen.14) Modified polyisocyanates for dual-cure applications, ie polyisocyanates containing in addition to the groups described under 1-12 those formally by the addition of molecules with NCO-reactive groups and by UV or actinic radiation crosslinkable groups are formed on the isocyanate groups of the above molecules. These molecules are, for example, hydroxyalkyl (meth) acrylates and other hydroxy-vinyl compounds.
Die oben aufgeführten Diisocyanate oder Polyisocyanate (C) können auch zumindest teilweise oder bevorzugt vollständig in blockierter Form vorliegen.The diisocyanates or polyisocyanates (C) listed above may also be present at least partially or preferably completely in blocked form.
Zur Blockierung eingesetzte Verbindungsklassen sind beschrieben in D. A. Wicks, Z. W. Wicks, Progress in Organic Coatings, 36, 148-172 (1999), 41 , 1-83 (2001 ) sowie 43, 131-140 (2001 ).Classes of compounds used for blocking are described in D.A. Wicks, Z. W. Wicks, Progress in Organic Coatings, 36, 148-172 (1999), 41, 1-83 (2001) and 43, 131-140 (2001).
Beispiele für zur Blockierung eingesetzte Verbindungsklassen sind Phenole, Imidazole, Triazole, Pyrazole, Oxime, N-Hydroxyimide, Hydroxybenzoesäureester, sekundäre Amine, Lactame, CH-acide cyclische Ketone, Malonsäureester oder Alkylacetoacetate.Examples of classes of compounds used for blocking are phenols, imidazoles, triazoles, pyrazoles, oximes, N-hydroxyimides, hydroxybenzoic acid esters, secondary amines, lactams, CH-acidic cyclic ketones, malonic esters or alkyl acetoacetates.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Polyisocya- nat (C) ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Isocyanuraten, Biureten, Urethanen und Allophanaten, bevorzugt aus der Gruppe bestehend aus Isocyanuraten, Urethanen und Allophanaten, besonders bevorzugt aus der Gruppe bestehend aus Isocyanuraten und Allophanaten, insbesondere handelt es sich um ein isocyanuratgruppenhaltiges Polyisocyanat.In a preferred embodiment of the present invention, the polyisocyanate (C) is selected from the group consisting of isocyanurates, biurets, urethanes and allophanates, preferably from the group consisting of isocyanurates, urethanes and allophanates, more preferably from the group consisting of isocyanurates and Allophanates, in particular is an isocyanurate group-containing polyisocyanate.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei dem Polyisocyanat (C) um Isocyanuratgruppen enthaltende Polyisocyanate von 1 ,6- Hexamethylendiisocyanat.In a particularly preferred embodiment, the polyisocyanate (C) is isocyanurate-containing polyisocyanates of 1,6-hexamethylene diisocyanate.
In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei dem Polyisocyanat (C) um ein Isocyanuratgruppen enthaltendes Polyisocyanat von Isopho- rondiisocyanat oder ein Uretdiongruppen enthaltendes Polyisocyanat von 1 ,6- Hexamethylendiisocyanat.In a further particularly preferred embodiment, the polyisocyanate (C) is an isocyanurate-containing polyisocyanate of isophorone diisocyanate or a uretdione-containing polyisocyanate of 1,6-hexamethylene diisocyanate.
Wenn das erfindungsgemäße wasserdispergierbare Polyisocyanat im Gemisch mit anderen Polyisocyanaten (C) verwendet wird ist darauf zu achten, daß die Menge an Reaktionsprodukt aus Polyisocyanat (A) und Polyethylenoxid (B) so gewählt wird, daß es ausreichend ist, die gesamte Menge an Polyisocyanaten (A) und (C) zu dispergie- ren.When the water-dispersible polyisocyanate according to the invention is used in admixture with other polyisocyanates (C), care must be taken that the amount of reaction product of polyisocyanate (A) and polyethylene oxide (B) is chosen such that it is sufficient to use the total amount of polyisocyanates ( A) and (C) to disperse.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind Polyurethanbeschichtungs- massen, enthaltend - mindestens ein erfindungsgemäßes wasserdispergierbares Polyisocyanat,A further subject matter of the present invention is polyurethane coating compositions comprising - at least one water-dispersible polyisocyanate according to the invention,
- gegebenenfalls mindestens Polyisocyanat (C),optionally at least polyisocyanate (C),
- mindestens ein hydroxygruppenhaltiges Bindemittel (D). Bei den hydroxygruppen haltigen Bindemitteln (D) handelt es sich bevorzugt um wäss- rige Lösungen, Emulsionen oder Dispersionen von Polyolen: Polyacrylatol-, Polyeste- rol-, Polyurethanol-, Polyetherol-, Polycarbonatol-Dispersionen, sowie deren Hybriden und/oder Mischungen der genannten Polyole. Hybride meint Pfropfcopolymere und andere chemische Reaktionsprodukte, die chemisch gebundene Molekülteile mit unterschiedlichen (oder auch gleichen) der genannten Gruppen beinhalten.- At least one hydroxyl-containing binder (D). The hydroxy-containing binders (D) are preferably aqueous solutions, emulsions or dispersions of polyols: polyacrylate, polyester, polyurethane, polyetherol, Polycarbonatol dispersions, and their hybrids and / or mixtures of mentioned polyols. Hybrid means graft copolymers and other chemical reaction products containing chemically bound moieties with different (or even the same) of said moieties.
Polyacrylatole können als primäre oder sekundäre Dispersionen, Emulsionen, Lösun- gen hergestellt werden. Diese werden hergestellt aus olefinisch ungesättigten Monomeren. Dies sind erstens Säuregruppen aufweisende Comonomere mit z.B. Carboxyl-, Sulfonsäure- und/oder Phosphonsäure-Gruppen oder deren Salze wie z.B. (Meth)acrylsäure, Vinylsulfonsäure oder Vinylphosphonsäure. Dies sind zweitens Hydroxylgruppen aufweisende Comonomere wie Hydroxyalkylester oder -amide der (Meth)acrylsäure wie z.B. 2-Hydroxyethyl- und 2- oder 3-Hydroxypropyl-(meth)acrylat. Dies sind drittens ungesättigte Comonomere, die weder saure noch Hydroxylgruppen aufweisen wie Alkylester der (Meth)acrylsäure, Styrol und Derivate, (Meth)acrylnitril, Vinylester, Vinylhalogenide, Vinylimidazol und andere. Die Eigenschaften können z.B. über die Zusammensetzung des Polymeren, bzw. z.B. über die Glasübergangstempe- raturen der Comonomere (mit unterschiedlicher Härte) beeinflusst werden.Polyacrylatols can be prepared as primary or secondary dispersions, emulsions, solutions. These are made from olefinically unsaturated monomers. These are first acid group containing comonomers with e.g. Carboxyl, sulfonic acid and / or phosphonic acid groups or their salts, e.g. (Meth) acrylic acid, vinylsulfonic acid or vinylphosphonic acid. These are, secondly, hydroxyl group-containing comonomers, such as hydroxyalkyl esters or amides of (meth) acrylic acid, e.g. 2-hydroxyethyl and 2- or 3-hydroxypropyl (meth) acrylate. Third, these are unsaturated comonomers that have neither acidic nor hydroxyl groups, such as alkyl esters of (meth) acrylic acid, styrene and derivatives, (meth) acrylonitrile, vinyl esters, vinyl halides, vinylimidazole, and others. The properties may e.g. about the composition of the polymer, or e.g. be influenced via the glass transition temperatures of the comonomers (with different hardness).
Polyacrylatole für wässrige Anwendungen werden beispielsweise beschrieben in EP 358979 (US 5075370), EP 557844 (US 6376602), EP 1141066 (US 6528573). Ein Beispiel für eine kommerziell erhältliche Polyacrylat-Sekundäremulsion ist Bayhydrol® A 145 (ein Produkt der Fa. Bayer MaterialScience). Beispiele für eine Polyacrylat-Polyacrylatoles for aqueous applications are described for example in EP 358979 (US 5075370), EP 557844 (US 6376602), EP 1141066 (US 6528573). An example of a commercially available polyacrylate secondary emulsion is Bayhydrol® A 145 (a product of Bayer MaterialScience). Examples of a polyacrylate
Primäremulsion sind Bayhydrol® VP LS 2318 (ein Produkt der Fa. Bayer MaterialScience) und Luhydran®-Typen der BASF AG.Primary emulsions are Bayhydrol® VP LS 2318 (a product from Bayer MaterialScience) and Luhydran® grades from BASF AG.
Andere Beispiele sind Macrynal® VSM 6299w/42WA der Firma Cytec, und Setalux® AQ-Typen der Firma Nuplex Resins wie Setalux® 6510 AQ-42, Setalux® 651 1 AQ-47, Setalux® 6520 AQ-45, Setalux® 6801 AQ-24, Setalux® 6802 AQ-24, und Joncryl® der BASF Resins.Other examples include Macrynal® VSM 6299w / 42WA from Cytec, and Setalux® AQ grades from Nuplex Resins such as Setalux® 6510 AQ-42, Setalux® 651 1 AQ-47, Setalux® 6520 AQ-45, Setalux® 6801 AQ -24, Setalux® 6802 AQ-24, and Joncryl® from BASF Resins.
Polyesterole für wässrige Anwendungen werden beispielsweise beschrieben unter EP 537568 (US 5344873), EP 610450 (US 6319981 ) und EP 751 197 (US 5741849). PoIy- esterole für wässrige Anwendungen sind beispielsweise WorleePol-Typen der Worlee- Chemie GmbH, Necowel®-Typen der Ashland-Südchemie-Kernfest GmbH, und Setalux® 6306 SS-60 der Fa. Nuplex Resins.Polyesterols for aqueous applications are described, for example, in EP 537568 (US Pat. No. 5,344,873), EP 610450 (US Pat. No. 6,319,981) and EP 751,197 (US Pat. No. 5,741,849). Polyester esters for aqueous applications are, for example, WorleePol grades from Worlee- Chemie GmbH, Necowel® grades from Ashland-Südchemie-Kernfest GmbH, and Setalux® 6306 SS-60 from Nuplex Resins.
Polyurethanpolyol-Dispersionen für wässrige Anwendungen werden beispielsweise beschrieben unter EP 469389 (US 559805). Sie werden z.B. unter dem Markennamen Daotan® der DSM NV vermarktet. Polyetherole für wässrige Anwendungen werden beispielsweise beschrieben unter EP 496210 (US 5304400).Polyurethane-polyol dispersions for aqueous applications are described, for example, under EP 469389 (US 559805). They are marketed, for example, under the brand name Daotan® of DSM NV. Polyetherols for aqueous applications are described for example under EP 496210 (US 5304400).
Hybride und Mischungen der verschiedenen Polyole werden beispielsweise beschrie- ben unter EP 424705 (US 417998), EP 496205 (US 5387642), EP 542085 (5308912), EP 542105 (US 5331039), EP 543228 (US 533671 1), EP 578940 (US 5349041 ), EP 758007 (US 5750613), EP 751197 (US 5741849), EP 1 141065 (US 6590028).Hybrids and mixtures of the various polyols are described, for example, in EP 424705 (US Pat. No. 4,197,998), EP 496205 (US Pat. No. 5,389,642), EP 542085 (5308912), EP 542105 (US Pat. No. 5,331,039), EP 543228 (US Pat. No. 5,336,711), EP 578940 (US Pat. US 5349041), EP 758007 (US 5750613), EP 751197 (US 5741849), EP 1 141065 (US 6590028).
Polyester/Polyacrylate werden besipielsweise beschrieben unter EP 678536 (US 5654391 ). Ein Beispiele für ein Polyester/Polyacrylat-Sekundäremulsion ist Bayhydrol® VP LS 2139/2 (ein Produkt der Fa. Bayer MaterialScience).Polyester / polyacrylates are described, for example, under EP 678536 (US Pat. No. 5,654,391). An example of a polyester / polyacrylate secondary emulsion is Bayhydrol® VP LS 2139/2 (a product of Bayer MaterialScience).
Polyole für wässrige Anwendungen sind ansonsten unter folgenden Markennamen bekannt: Macrynal®, Viacryl® der Firma Cytec; Bayhydrol® der Fa. Bayer MaterialS- cience (Polacrylat-, Polyurethan-, Polyester/Polyacrylat-, Polyester/Polyurethan-, Fett- säure-modifizierte Polyester/Polyacrylat-, Polycarbonat-Dispersionen), Alberdingk® und Alberdur® der Firma Alberdingk Boley, Plusaqua® (Alkyd-, Polyester, Silicon- Polyester) der Firma Omya, Necowel® der Ashland-Südchemie-Kernfest GmbH (Al- kyldharze), Daotan® der DSM NV (ehemals Solutia) (Polyester, Polycarbonat, Fettsäu- re-basiert, Polyester-Urethan-Acryl-Hybride), Neocryl® (z.B. AF-10: Acryl-Fluoro- Copolymer) der Firma DSM NeoResins.Polyols for aqueous applications are otherwise known under the following brand names: Macrynal®, Viacryl® from Cytec; Bayhydrol® from Bayer MaterialScience (polyacrylate, polyurethane, polyester / polyacrylate, polyester / polyurethane, fatty acid-modified polyester / polyacrylate, polycarbonate dispersions), Alberdingk® and Alberdur® from Alberdingk Boley , Plusaqua® (alkyd, polyester, silicone-polyester) from Omya, Necowel® from Ashland-Südchemie-Kernfest GmbH (alkyd resins), Daotan® from DSM NV (formerly Solutia) (polyester, polycarbonate, fatty acid). based, polyester-urethane-acrylic hybrids), Neocryl® (eg AF-10: acrylic-fluoro-copolymer) from DSM NeoResins.
Zur Einarbeitung der erfindungsgemäßen wasseremulgierbaren Polyisocyanate reicht in der Regel ein Verteilen des erfindungsgemäß erhaltenen Polyisocyanats in der wäß- rigen Dispersion des Polyols. Zur Erzeugung der Emulsion ist in der Regel ein Energieeintrag von 0 bis nicht mehr als 108 W/m3 erforderlich.For incorporation of the water-emulsifiable polyisocyanates according to the invention, it is generally sufficient to distribute the polyisocyanate obtained according to the invention in the aqueous dispersion of the polyol. To generate the emulsion, an energy input of 0 to not more than 10 8 W / m 3 is usually required.
Die Dispersionen haben im allgemeinen einen Feststoffgehalt von 10 bis 85, bevorzugt von 20 bis 70 Gew.-% und eine Viskosität von 10 bis 500 m Pas (gemessen bei einer Temperatur von 200C und einer Schergeschwindigkeit von 250 S"1.The dispersions generally have a solids content of 10 to 85, preferably from 20 to 70 wt .-% and a viscosity of 10 to 500 m Pas (measured at a temperature of 20 0 C and a shear rate of 250 S " 1 .
In der so hergestellten Dispersion beträgt die mittlere Teilchengröße (z-Mittelwert), gemessen mittels dynamischer Lichtstreuung mit dem Malvern® Autosizer 2 C, im allgemeinen <1000 nm, bevorzugt <500 nm und besonders bevorzugt < 200 nm. Im Normalfall beträgt der Durchmesser 20 bis 80 nm.In the dispersion thus prepared, the average particle size (z average), measured by means of dynamic light scattering with the Malvern® Autosizer 2 C, is generally <1000 nm, preferably <500 nm and particularly preferably <200 nm. In the normal case, the diameter is 20 up to 80 nm.
Die erfindungsgemäß erhaltenen Polyisocyanate können verwendet werden zur Herstellung von Polyurethanen und einkomponentigen oder zweikomponentigen Polyurethanlacken sowie damit hergestellten Lacke zur Beschichtung von verschiedenen Substraten, wie z. B. Holz, Holzfurnier, Papier, Pappe, Karton, Folie, Textil, Leder, Vlies, Kunststoffoberflächen, Glas, Keramik, mineralische Baustoffe und Metalle, die jeweils optional vorbeschichtet bzw. vorbehandelt sein können. Bei einer Verwendung in Beschichtungsmitteln können die erfindungsgemäßen Polyi- socyanate insbesondere in Grundierungen, Füllern, pigmentierten Decklacken, Basislacken und Klarlacken im Bereich Autoreparatur- oder Großfahrzeuglackierung einge- setzt werden. Besonders geeignet sind solche Beschichtungsmittel für Anwendungen, in denen eine besonders hohe Applikationssicherheit, Außenwitterungsbeständigkeit, Optik, Lösemittel-, Chemikalien- und Wasserfestigkeit gefordert werden, wie in der Autoreparatur- und Großfahrzeuglackierung.The polyisocyanates obtained according to the invention can be used for the production of polyurethanes and one-component or two-component polyurethane coatings and paints prepared therewith for coating various substrates, such. As wood, wood veneer, paper, cardboard, cardboard, foil, textile, leather, nonwoven, plastic surfaces, glass, ceramics, mineral building materials and metals, which may optionally be pre-coated or pretreated. When used in coating compositions, the polyisocyanates according to the invention can be used in particular in primers, fillers, pigmented topcoats, basecoats and clearcoats in the field of car repair or large vehicle painting. Particularly suitable are those coating compositions for applications in which a particularly high application safety, outdoor weather resistance, optics, solvent, chemical and water resistance are required, such as in the car repair and large vehicle painting.
Derartige Beschichtungsmassen eignen sich als oder in Innen- oder Außenbeschich- tungen, also solche Anwendungen, die dem Tageslicht ausgesetzt sind, bevorzugt von Gebäudeteilen, Dekolackierungen, Beschichtungen auf (Groß-)Fahrzeugen und Flugzeugen und industriellen Anwendungen, Brücken, Gebäuden, Strommasten, Tanks, Containern, Pipelines, Kraftwerken, chemischen Anlagen, Schiffen, Kränen, Pfählen, Spundwänden, Armaturen, Rohren, Fittings, Flanschen, Kupplungen, Hallen, Dächern, Baustahl, Möbeln, Fenstern, Türen und Parkett, Can-Coating und Coil-Coating. Derartige Beschichtungsmassen eignen sich auch für Bodenbeläge, wie bei Parkdecks oder in Krankenhäusern. Insbesondere werden die erfindungsgemäßen Beschichtungsmassen als oder in Automobilklar-, -basis- und -decklacke(n), Primern und Füllern einge- setzt, insbesondere im refinish-Bereich.Such coating compositions are suitable as or in inner or outer coatings, ie those applications that are exposed to daylight, preferably of building parts, decorative finishes, coatings on (large) vehicles and aircraft and industrial applications, bridges, buildings, electricity pylons, tanks , Containers, pipelines, power plants, chemical plants, ships, cranes, piles, sheet piling, fittings, pipes, fittings, flanges, couplings, halls, roofs, structural steel, furniture, windows, doors and parquet, can-coating and coil-coating Such coating compositions are also suitable for floor coverings, such as in parking decks or in hospitals. In particular, the coating compositions according to the invention are used as or in automotive clearcoat, basecoat and topcoat paints, primers and fillers, in particular in the refinish range.
In einer bevorzugten Form werden derartige Beschichtungsmassen bei Temperaturen zwischen Umgebungstemperatur bis 80 0C, bevorzugt bis 60 0C, besonders bevorzugt bis 40 0C eingesetzt. Bevorzugt handelt es sich dabei um solche Gegenstände, die nicht bei hohen Temperaturen gehärtet werden können, wie große Maschinen, Flugzeuge, Großraumfahrzeuge, Holz und bei refinish-Anwendungen.In a preferred form such coating compositions are used at temperatures between ambient temperature to 80 0 C, preferably 0 to 60 C, particularly preferably 0 to 40 C. Preferably, these are those items that can not be cured at high temperatures, such as large machinery, aircraft, large capacity vehicles, wood, and refinish applications.
Optional können die Isocyanatgruppen in den erfindungsgemäßen Polyisocyanaten auch blockiert vorliegen. Derartige Gruppen zur Blockierung sind beschrieben in D. A. Wicks, Z. W. Wicks, Progress in Organic Coatings, 36, 148-172 (1999), 41 , 1-83 (2001 ) sowie 43, 131-140 (2001 ).Optionally, the isocyanate groups may also be blocked in the polyisocyanates according to the invention. Such blocking groups are described in D.A. Wicks, Z.W. Wicks, Progress in Organic Coatings, 36, 148-172 (1999), 41, 1-83 (2001) and 43, 131-140 (2001).
Bevorzugte Gruppen zur Blockierung sind Phenole, Imidazole, Triazole, Pyrazole, O- xime, N-Hydroxyimide, Hydroxybenzoesäureester, sekundäre Amine, Lactame, CH- acide cyclische Ketone, Malonsäureester oder Alkylacetoacetate.Preferred blocking groups are phenols, imidazoles, triazoles, pyrazoles, oximes, N-hydroxyimides, hydroxybenzoic acid esters, secondary amines, lactams, CH-acidic cyclic ketones, malonic esters or alkyl acetoacetates.
Diese genannten Gruppen können mit den erfindungsgemäßen Polyisocyanaten beliebig umgesetzt werden.These groups mentioned can be reacted with the polyisocyanates according to the invention as desired.
Imidazolische Gruppen als gegenüber Isocyanatgruppen reaktive Gruppen, hier kurz als "Imidazole" bezeichnet, sind beispielsweise bekannt aus WO 97/12924 und EP 1591 17, Triazole aus US 4482721 , CH-acide cyclische Ketone sind beispielsweise beschrieben in DE-A1 102 60 269, dort besonders in Absatz [0008] und bevorzugt in den Absätzen [0033] bis [0037], besonders bevorzugt Cyclopentanon-2- carbonsäureester und insbesondere Cyclopentanon-2-carbonsäureethylester.Imidazolic groups as groups which are reactive towards isocyanate groups, referred to here for short as "imidazoles", are known, for example, from WO 97/12924 and EP 1591 17, triazoles from US 4482721, CH-acidic cyclic ketones are, for example described in DE-A1 102 60 269, there especially in paragraph [0008] and preferably in paragraphs [0033] to [0037], particularly preferably cyclopentanone-2-carboxylic acid ester and in particular cyclopentanone-2-carboxylic acid ethyl ester.
Bevorzugte Imidazole sind beispielsweise solche Imidazole, die neben der freien NH- Gruppe noch eine weitere funktionelle Gruppe enthalten, wie z.B. -OH, -SH, -NH-R, -NH2, -CHO, wie z.B., 4-(Hydroxymethyl) imidazol, 2-Mercapto-imidazol, 2-Amino- imidazol, 1-(3-Aminopropyl) imidazol, 4,5-Diphenyl-2-lmidazolethiol, Histamin, 2- Imidazol-carboxaldehyd, 4-lmidazol carbonsäure, 4,5-lnmidazol-dicarbonsäure, L- Histidin, L-Carnosine, und 2, 2'-Bis-(4,5 dimethyl-imidazol).Preferred imidazoles are, for example, those imidazoles which, in addition to the free NH group, also contain a further functional group, such as e.g. -OH, -SH, -NH-R, -NH2, -CHO, such as, for example, 4- (hydroxymethyl) imidazole, 2-mercapto-imidazole, 2-aminoimidazole, 1- (3-aminopropyl) imidazole, 4, 5-diphenyl-2-imidazolethiol, histamine, 2-imidazole-carboxaldehyde, 4-imidazole carboxylic acid, 4,5-imidazole-dicarboxylic acid, L-histidine, L-carnosine, and 2,2'-bis- (4,5-dimethyl imidazole).
Geeignete Triazole sind 3-Amino-1 ,2,4 Triazol, 4-Amino-1 ,2,4 Triazol, 3,5 Diamino- 1 ,2,4 Triazol, I H-1 ,2,4 Triazol-3-Thiol, 5-Methyl-1 H-1 ,2,4 Triazol-3-Thiol und 3-Amino- 5-Mercapto-1 ,2,4-Triazol.Suitable triazoles are 3-amino-1, 2,4-triazole, 4-amino-1, 2,4-triazole, 3,5-diamino-1, 2,4-triazole, 1H-1, 2,4-triazole-3-thiol , 5-methyl-1 H-1, 2,4-triazole-3-thiol and 3-amino-5-mercapto-1, 2,4-triazole.
Bevorzugt sind Phenole, Oxime, N-Hydroxyimide, Lactame, Imidazole, Triazole, Ma- lonsäureester und Alkylacetonate, besonders bevorzugt sind Lactame, Phenole, Imidazole, Triazole und Malonsäureester und ganz besonders bevorzugt sind Phenole.Preference is given to phenols, oximes, N-hydroxyimides, lactams, imidazoles, triazoles, malonic esters and alkylacetonates; particularly preferred are lactams, phenols, imidazoles, triazoles and malonic esters, and very particular preference is given to phenols.
Es stellt einen Vorteil der erfindungsgemäßen Polyisocyanate dar, daß sie eine geringere Viskosität, eine verbesserte Dispergierbarkeit und/oder einen erhöhten Gehalt an NCO-Gruppen aufweisen, verglichen mit anderen wasseremulgierbare Polyisocyanate ähnlicher Zusammensetzung aber anderer Herstellung.It is an advantage of the polyisocyanates according to the invention that they have a lower viscosity, an improved dispersibility and / or an increased content of NCO groups compared to other water-emulsifiable polyisocyanates of similar composition but different preparation.
BeispieleExamples
Temperaturabhängigkeit der ViskositätTemperature dependence of the viscosity
Die Viskosität eines isocyanuratgruppenhaltigen Polyisocyanats auf Basis 1 ,6- Hexamethylendiisocyanat (Basonat® HH OO, BASF SE, Ludwigshafen, Deutschland) mit einer Funktionalität von 3,7 wurde bei 23 0C zu 3250 mPas und bei 20 0C zu 4250 mPas bestimmt.The viscosity of an isocyanurate polyisocyanate based on 1, 6-hexamethylene diisocyanate (Basonat® HH OO, BASF SE, Ludwigshafen, Germany) with a functionality of 3.7 was determined at 23 0 C to 3250 mPas and at 20 0 C to 4250 mPas.
Polyalkylenoxid 1 :Polyalkylene oxide 1:
Auf Methanol gestartetes, unter Kaliumhydroxidkatalyse hergestelltes, monofunktionelles Polyethylenoxid mit einer OH-Zahl von 160 mg KOH/g, gemessen nach DIN 53 240, entsprechend einem Molekulargewicht von 350 g/mol. Die noch anwesenden Ka- talysatorreste wurden anschließend mit Essigsäure neutralisiert und das Produkt entsalzt. Hierbei wird auch gebildetes Kaliumacetat entfernt. Polyalkylenoxid 2:Monofunctional polyethylene oxide prepared on methanol and prepared by potassium hydroxide catalysis, having an OH number of 160 mg KOH / g, measured to DIN 53 240, corresponding to a molecular weight of 350 g / mol. The remaining catalyst residues were then neutralized with acetic acid and the product was desalted. In this case, formed potassium acetate is removed. Polyalkylene oxide 2:
Auf Methanol gestartetes, unter Kaliumhydroxidkatalyse hergestelltes, monofunktionelles Polyethylenoxid mit einer OH-Zahl von 1 12 mg KOH/g, gemessen nach DIN 53 240, entsprechend einem Molekulargewicht von 500 g/mol. Die noch anwesenden Ka- talysatorreste wurden anschließend mit Essigsäure neutralisiert und das Produkt entsalzt. Hierbei wird auch gebildetes Kaliumacetat entfernt.Monofunctional polyethylene oxide prepared on methanol and prepared by potassium hydroxide catalysis, having an OH number of 12 mg KOH / g, measured to DIN 53 240, corresponding to a molecular weight of 500 g / mol. The remaining catalyst residues were then neutralized with acetic acid and the product was desalted. In this case, formed potassium acetate is removed.
Polyalkylenoxid 3:Polyalkylene oxide 3:
Auf Methanol gestartetes, unter Kaliumhydroxidkatalyse hergestelltes, monofunktionel- les Polyethylenoxid mit einer OH-Zahl von 75 mg KOH/g, gemessen nach DIN 53 240, entsprechend einem Molekulargewicht von 750 g/mol. Die noch anwesenden Katalysatorreste wurden anschließend mit Essigsäure neutralisiert und das Produkt entsalzt. Hierbei wird auch gebildetes Kaliumacetat entfernt.Monofunctional polyethylene oxide prepared on methanol and prepared by potassium hydroxide catalysis, having an OH number of 75 mg KOH / g, measured to DIN 53 240, corresponding to a molecular weight of 750 g / mol. The remaining catalyst residues were then neutralized with acetic acid and the product was desalted. In this case, formed potassium acetate is removed.
Polyalkylenoxid 4:Polyalkylene oxide 4:
Auf Methanol gestartetes, unter Kaliumhydroxidkatalyse hergestelltes, monofunktionelles Polyethylenoxid mit einer OH-Zahl von 56 mg KOH/g, gemessen nach DIN 53 240, entsprechend einem Molekulargewicht von 1000 g/mol. Die noch anwesenden Katalysatorreste wurden anschließend mit Essigsäure neutralisiert und das Produkt entsalzt. Hierbei wird auch gebildetes Kaliumacetat entfernt.Monofunctional polyethylene oxide prepared on methanol and prepared by potassium hydroxide catalysis, having an OH number of 56 mg KOH / g, measured to DIN 53 240, corresponding to a molecular weight of 1000 g / mol. The remaining catalyst residues were then neutralized with acetic acid and the product was desalted. In this case, formed potassium acetate is removed.
Beispiel 1example 1
Bei 600C setzt man 100 g Basonat® Hl 100 (Handelsprodukt der BASF, Isocyanurat auf Basis 1 ,6-Hexamethylendiisocyanat mit NCO-Gehalt von 22,3%, Viskosität 4250 mPas (20 0C)) mit 14,9 g von Polyalkylenoxid 2 in Gegenwart von 5 ppm Wismut-2- ethylhexanoat um. Nach 30 Minuten erhält man ein feinteilig wasserdispergierbares Harz mit NCO-Gehalt 18,1 %, einer Viskosität (23°C) von 2380 mPas und einer Farbzahl von 15 Hazen.At 60 0 C are employed 100 g Basonat® HI 100 (BASF commercial product, isocyanurate based on 1, 6-hexamethylene diisocyanate with an NCO content of 22.3%, viscosity 4250 mPas (20 0 C)) 14.9 g of Polyalkylene oxide 2 in the presence of 5 ppm of bismuth 2-ethylhexanoate to. After 30 minutes, a finely divided water-dispersible resin having an NCO content of 18.1%, a viscosity (23 ° C.) of 2380 mPas and a color number of 15 Hazen is obtained.
Beispiel 2Example 2
Bei 600C setzt man 100 g Basonat® Hl 100 (Handelsprodukt der BASF, Isocyanurat auf Basis 1 ,6-Hexamethylendiisocyanat mit NCO-Gehalt von 22,3%, Viskosität 4250 mPas (20 0C)) mit 14,9 g von Polyalkylenoxid 2 in Gegenwart von 40 ppm Wismut-2- ethylhexanoat um. Nach 15 Minuten erhält man ein sehr gut wasserdispergierbares Harz mit NCO-Gehalt 17,98%, einer Viskosität (23°C) von 2507 mPas und einer Farbzahl von 19 Hazen.At 60 0 C are employed 100 g Basonat® HI 100 (BASF commercial product, isocyanurate based on 1, 6-hexamethylene diisocyanate with an NCO content of 22.3%, viscosity 4250 mPas (20 0 C)) 14.9 g of Polyalkylene oxide 2 in the presence of 40 ppm of bismuth 2-ethylhexanoate to. After 15 minutes, a very readily water-dispersible resin having an NCO content of 17.98%, a viscosity (23 ° C.) of 2507 mPas and a color number of 19 Hazen.
Beispiel 3 Bei 80°C setzt man 100 g Basonat® Hl 100 (Handelsprodukt der BASF, Isocyanurat auf Basis 1 ,6-Hexamethylendiisocyanat mit NCO-Gehalt von 22,3%, Viskosität 4250 mPas (20 0C)) mit 14,9 g von Polyalkylenoxid 2 sechs Stunden um. Man erhält ein fein- teilig wasserdispergierbares Harz mit NCO-Gehalt 18,24%, einer Viskosität (23°C) von 2387 mPas und einer Farbzahl von 16 Hazen.EXAMPLE 3 At 80 ° C are employed 100 g Basonat® HI 100 (BASF commercial product, isocyanurate based on 1, 6-hexamethylene diisocyanate with an NCO content of 22.3%, viscosity 4250 mPas (20 0 C)) 14.9 g of polyalkylene oxide 2 for six hours. This gives a fine Partly water-dispersible resin with NCO content 18.24%, a viscosity (23 ° C) of 2387 mPas and a color number of 16 Hazen.
Vergleichsbeispiel 1Comparative Example 1
Bei 600C setzt man 100 g Basonat® Hl 100 (Handelsprodukt der BASF, Isocyanurat auf Basis 1 ,6-Hexamethylendiisocyanat mit NCO-Gehalt von 22,3%, Viskosität 4250 mPas (20 0C)) mit 7,5 g von Polyalkylenoxid 2 in Gegenwart von 40 ppm Wismut-2- ethylhexanoat um. Nach 15 min erhält man ein wasserdispergierbares Harz mit NCO- Gehalt 19,70%, einer Viskosität (23°C) von 2674 mPas und einer Farbzahl von 20 Hazen.At 60 0 C are employed 100 g Basonat® HI 100 (BASF commercial product, isocyanurate based on 1, 6-hexamethylene diisocyanate with an NCO content of 22.3%, viscosity 4250 mPas (20 0 C)) with 7.5 g of Polyalkylene oxide 2 in the presence of 40 ppm of bismuth 2-ethylhexanoate to. After 15 minutes, a water-dispersible resin having an NCO content of 19.70%, a viscosity (23 ° C.) of 2674 mPas and a color number of 20 Hazen is obtained.
Vergleichsbeispiel 2Comparative Example 2
Bei 600C setzt man 100 g Basonat® Hl 100 (Handelsprodukt der BASF, Isocyanurat auf Basis 1 ,6-Hexamethylendiisocyanat mit NCO-Gehalt von 22,3%, Viskosität 4250 mPas (20 0C)) mit 23,5 g von Polyalkylenoxid 2 in Gegenwart von 40 ppm Wismut-2- ethylhexanoat um. Nach 15 Minuten erhält man ein sehr feinteilig wasserdispergierbares Harz mit NCO-Gehalt 16,21 %, einer Viskosität (23°C) von 2345 mPas und einer Farbzahl von 20 Hazen.At 60 0 C is set 100 g of Basonat® HI 100 (commercial product of BASF, isocyanurate based on 1, 6-hexamethylene diisocyanate with NCO content of 22.3%, viscosity 4250 mPas (20 0 C)) with 23.5 g of Polyalkylene oxide 2 in the presence of 40 ppm of bismuth 2-ethylhexanoate to. After 15 minutes, a very finely divided water-dispersible resin having an NCO content of 16.21%, a viscosity (23 ° C) of 2345 mPas and a color number of 20 Hazen.
Vergleichsbeispiel 3Comparative Example 3
Bei 60°C setzt man 100 g Basonat® Hl 100 (Handelsprodukt der BASF, Isocyanurat auf Basis 1 ,6-Hexamethylendiisocyanat mit NCO-Gehalt von 22,3%, Viskosität 4250 mPas (20 0C)) mit 14,9 g von Polyalkylenoxid 1 in Gegenwart von 40 ppm Wismut-2- ethylhexanoat um. Nach 15 Minuten erhält man ein sehr gut wasserdispergierbares Harz mit NCO-Gehalt 17,61 %, einer Viskosität (23°C) von 2800 mPas und einer Farbzahl von 20 Hazen.At 60 ° C, 100 g Basonat® Hl 100 (commercial product of BASF, isocyanurate based on 1, 6-hexamethylene diisocyanate with NCO content of 22.3%, viscosity 4250 mPas (20 0 C)) with 14.9 g of Polyalkylene oxide 1 in the presence of 40 ppm bismuth-2-ethylhexanoate to. After 15 minutes, a very water-dispersible resin having an NCO content of 17.61%, a viscosity (23 ° C.) of 2800 mPas and a color number of 20 Hazen is obtained.
Vergleichsbeispiel 4Comparative Example 4
Bei 80°C setzt man 100 g Basonat® Hl 100 (Handelsprodukt der BASF, Isocyanurat auf Basis 1 ,6-Hexamethylendiisocyanat mit NCO-Gehalt von 22,3%, Viskosität 4250 mPas (20 0C)) mit 14,9 g von Polyalkylenoxid 1 vier Stunden um. Man erhält ein sehr gut wasserdispergierbares Harz mit NCO-Gehalt 17,55 %, einer Viskosität (23°C) von 2992 mPas und einer Farbzahl von 21 Hazen.At 80 ° C, 100 g of Basonat® HI 100 (commercial product of BASF, isocyanurate based on 1, 6-hexamethylene diisocyanate with NCO content of 22.3%, viscosity 4250 mPas (20 0 C)) with 14.9 g of Polyalkylene oxide 1 four hours to. A very readily water-dispersible resin having an NCO content of 17.55%, a viscosity (23 ° C.) of 2992 mPas and a color number of 21 Hazen is obtained.
Vergleichsbeispiel 5Comparative Example 5
Bei 80°C setzt man 100 g Basonat® Hl 100 (Handelsprodukt der BASF Isocyanurat auf Basis 1 ,6-Hexamethylendiisocyanat mit NCO-Gehalt von 22,3%, Viskosität 4250 mPas (20 0C)) mit 20,48 g von Polyalkylenoxid 1 in vier Stunden um. Man erhält ein sehr gut wasserdispergierbares Harz mit NCO-Gehalt 16,81 %, einer Viskosität (23°C) von 3039 mPas und einer Farbzahl von 20 Hazen. Vergleichsbeispiel 6At 80 ° C, 100 g of Basonat® HI 100 (commercial product of BASF isocyanurate based on 1, 6-hexamethylene diisocyanate with NCO content of 22.3%, viscosity 4250 mPas (20 0 C)) with 20.48 g of polyalkylene oxide 1 in four hours. A very readily water-dispersible resin having an NCO content of 16.81%, a viscosity (23 ° C.) of 3039 mPas and a color number of 20 Hazen is obtained. Comparative Example 6
Bei 800C setzt man 100 g Basonat® Hl 100 (Handelsprodukt der BASF, Isocyanurat auf Basis 1 ,6-Hexamethylendiisocyanat mit NCO-Gehalt von 22,3%, Viskosität 4250 mPas (20 0C)) mit 14,9 g von Polyalkylenoxid 3 vier Stunden um. Man erhält ein sehr gut wasserdispergierbares Harz mit NCO-Gehalt 18,2 %, einer Viskosität (23°C) von 2442 mPas und einer Farbzahl von 30 Hazen.At 80 0 C are employed 100 g Basonat® HI 100 (BASF commercial product, isocyanurate based on 1, 6-hexamethylene diisocyanate with an NCO content of 22.3%, viscosity 4250 mPas (20 0 C)) 14.9 g of Polyalkylene oxide 3 for four hours. A very readily water-dispersible resin having an NCO content of 18.2%, a viscosity (23 ° C.) of 2442 mPas and a color number of 30 Hazen is obtained.
Vergleichsbeispiel 7 Bei 600C setzt man 100 g Basonat® Hl 100 (Handelsprodukt der BASF, Isocyanurat auf Basis 1 ,6-Hexamethylendiisocyanat mit NCO-Gehalt von 22,3%, Viskosität 4250 mPas (20 0C)) mit 14,9 g von Polyalkylenoxid 4 in Gegenwart von 40 ppm Wismut-2- ethylhexanoat um. Nach 15 Minuten erhält man ein gut wasserdispergierbares Harz mit NCO-Gehalt 17,8 %, das bei Raumtemperatur zu einem wachsartigen Feststoff er- starrt.Comparative Example 7 At 60 0 C are employed 100 g Basonat® HI 100 (BASF commercial product, isocyanurate based on 1, 6-hexamethylene diisocyanate with an NCO content of 22.3%, viscosity 4250 mPas (20 0 C)) 14.9 g of polyalkylene oxide 4 in the presence of 40 ppm of bismuth 2-ethylhexanoate to. After 15 minutes, a readily water-dispersible resin having an NCO content of 17.8% is obtained, which is solidified at room temperature to give a waxy solid.
Vergleichsbeispiel 8Comparative Example 8
Bei 60 °C setzte man 100 g eines Isocyanurates auf Basis 1 ,6- Hexamethylendiisocyanat mit NCO-Gehalt von 24,4 %, Viskosität 2465 mPa*s bei 20°C) mit 14,9 g von Polyalkylenoxid 2 für vier Stunden bei 85°C und eine Stunde bei 100°C um. Man erhält ein gut wasserdispergierbares Harz mit NCO-Gehalt 20,1 % einer Viskosität von 1890 mPa*s bei 23°C und einer Farbzahl von 22 Hazen.At 60 ° C, 100 g of an isocyanurate based on 1, 6-hexamethylene diisocyanate with NCO content of 24.4%, viscosity 2465 mPa * s at 20 ° C) with 14.9 g of polyalkylene oxide 2 for four hours at 85 set ° C and one hour at 100 ° C. This gives a readily water-dispersible resin having an NCO content of 20.1% of a viscosity of 1890 mPa * s at 23 ° C. and a color number of 22 Hazen.
Anwendungstechnische Vergleichsversuche: Testverfahren:Application Comparative Experiments: Test Method:
Acetonbeständigkeit: Die Lacke wurden für 30 Minuten bei 600C eingebrannt. Zur Prüfung der Acetonbeständigkeit rieb man mit einem Aceton-getränkten Wattebausch so lange über die Oberfläche, bis die Lackschicht bis auf das Substrat durchgerieben war. Die Angabe der Acetonbeständikeit erfolgt in Zahl der notwendigen Doppelhübe bis zum Durchbruch. Je höher die Anzahl der Doppelhübe, desto chemikalienbeständiger ist der Lack gegenüber Aceton. Die Werte können als Maß für die Vernetzungsdichte des Lacks betrachtet werden.Acetone resistance: The coatings were baked for 30 minutes at 60 0 C. To test the acetone resistance rubbed with an acetone-soaked cotton ball over the surface until the paint layer was rubbed down to the substrate. The indication of the acetone resistance is given in number of double strokes required until breakthrough. The higher the number of double strokes, the more chemical-resistant the paint is to acetone. The values can be considered as a measure of the crosslink density of the paint.
Die Pendelhärte wurde nach König bestimmt (EN ISO 1522).The pendulum hardness was determined to König (EN ISO 1522).
Lackfilme wurden über 24 h bei 23 ± 2 °C und 50 ± 10 % Luftfeuchte gelagert.Lacquer films were stored for 24 h at 23 ± 2 ° C and 50 ± 10% humidity.
Rezeptur 1 : Polyol-Komponente: 576 g Luhydran® S 937 T, ca. 50 % BASF SERecipe 1: Polyol component: 576 g Luhydran® S 937 T, about 50% BASF SE
14 g Butylglykoldiacetat Merck Schuchardt OHG14 g of butylglycol diacetate Merck Schuchardt OHG
37,2g Butylglykolacetat Merck Schuchardt OHG 37 g destilliertes Wasser37.2 g butylglycol acetate Merck Schuchardt OHG 37 g of distilled water
8,4 g Dimethylethylamin, 1 :1 in Wasser8.4 g of dimethylethylamine, 1: 1 in water
21 ,6 g destilliertes Wasser21, 6 g of distilled water
3,5g BYK® 340 BYK3.5g BYK® 340 BYK
697,7g gesamt, ca. 37 % in Wasser697.7g total, about 37% in water
Die Polyol-Komponente wurde mindestens 24 h quellen lassen. Polyol und Isocyanatkomponenten wurden mit einem Dispermat® homogen miteinan- der vermischt.The polyol component was allowed to swell for at least 24 hours. Polyol and isocyanate components were mixed homogeneously with a Dispermat®.
Anwendungstechnische Versuche, Mengen in g. Die Polyisocyanate wurden 80 % in Dipropylenglycoldimethylether (Proglyde® DMM, Sigma-Aldrich, Deutschland) eingesetzt. Die Mengenangaben der Polyisocyanate in der folgenden Tabelle beziehen sich auf die 80%-ige Lösung.Application tests, quantities in g. The polyisocyanates were used 80% in dipropylene glycol dimethyl ether (Proglyde® DMM, Sigma-Aldrich, Germany). The amounts of polyisocyanates in the following table refer to the 80% solution.
Figure imgf000029_0001
Figure imgf000029_0001
Angegeben sind die Werte nach Lagerung über den angegebenen Zeitraum (min= Minuten, h= Stunde, d= Tag) bei der angegebenen Temperatur (RT: Raumtemperatur 23 0C).The values are given after storage over the specified period (min = minutes, h = hour, d = day) at the indicated temperature (RT: room temperature 23 ° C.).
Das Polyisocyanat erhalten gemäß dem erfindungsgemäßen Beispiel 3 führt zu einem klaren Lack (V1 ), während Vergleichspeispiel 1 (V2) und Vergleichspeispiel 2 (V3) zu einem leicht trüben Lack führen. Der Glanz bei Lack V2 ist zudem deutlich niedriger. Die Pendelhärteentwicklung bei Raumtemperatur und Pendelhärte bei forcierter Trocknung ist bei den Vergleichsbeispielen schlechter, genauso wie die Vernetzungsdichte (Acetondoppelhübe), die sich beim Lack V3 nicht so schnell entwickelt wie bei dem Lack V1. In einer weiteren Testreihe wurden Polyol und Isocyanatkomponenten durch Einarbeitung von Hand homogen miteinander vermischt.The polyisocyanate obtained according to Inventive Example 3 gives a clear lacquer (V1), while Comparative Example 1 (V2) and Comparative Example 2 (V3) lead to a slightly cloudy lacquer. The gloss of paint V2 is also significantly lower. The pendulum hardness development at room temperature and pendulum hardness with forced drying is worse in the comparative examples, as well as the crosslinking density (acetone double strokes), which does not develop as quickly in V3 paint as in the paint V1. In another series of tests, polyol and isocyanate components were homogeneously mixed by hand incorporation.
Figure imgf000030_0001
Figure imgf000030_0001
Das erfindungsgemäßen Beispiele 1 und 3 führen zu einem klaren Lack, während Vergleichspeispiele 3 und 6 einen trüben Lack liefern, Vergleichsbeispiel 6 enthält zudem Koagulatteilchen. Der Glanz der beiden Vergleichsbeispiele ist zudem deutlich niedriger. Die Pendelhärteentwicklung bei Raumtemperatur und Pendelhärte bei forcierter Trocknung ist bei Vergleichsbeispiel 3 schlechter, ebenso entwickelt sich die Vernetzungsdichte (Acetondoppelhübe) sich beim Vergleichsbeispiel 6 nicht so schnell.Examples 1 and 3 according to the invention lead to a clear lacquer, while comparative examples 3 and 6 provide a cloudy lacquer, Comparative Example 6 also contains coagulum particles. The gloss of the two comparative examples is also significantly lower. The pendulum hardness development at room temperature and pendulum hardness with forced drying is worse in Comparative Example 3, as well as the crosslinking density (Acetoppeloppelhübe) developed in Comparative Example 6 is not so fast.
In einer weiteren Versuchsreihe wurden die Polyisocyanate mit der Polyolkomponente durch Einarbeitung per Hand homogen vermischt. Die Formulierung wurde nach Mischung stündlich appliziert und nach Lagerung von einer Woche bei Raumtemperatur auf die Acetonbeständigkeit geprüft. Die Beständigkeit ist ein Maß für die Topfzeit der Formulierung. In a further series of experiments, the polyisocyanates were homogeneously mixed with the polyol component by incorporation by hand. The formulation was applied hourly after mixing and tested for acetone resistance after storage for one week at room temperature. The resistance is a measure of the pot life of the formulation.
Figure imgf000031_0001
Figure imgf000031_0001
Es zeigt sich, dass die Topfzeit mit dem Isocyanat aus Beispiel 3 um ca. eine Stunde länger ist als bei Verwendung des Isocyanates aus Vergleichsbeispiel 8. It turns out that the pot life with the isocyanate from example 3 is longer by about one hour than when using the isocyanate from comparative example 8.

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zur Herstellung von wasserdispergierbaren Polyisocyanaten, durch Umsetzung eines isocyanuratgruppenhaltigen Polyisocyanats auf Basis von 1 ,6- Hexamethylendiisocyanat (A) mit einer Viskosität bei 20 0C von mindestens 3500 mPas mit mindestens einem monofunktionellen Polyalkylenoxid (B), das im statistischen Mittel 10,5 bis 14 Ethylenoxideinheiten einpolymerisiert aufweist und wobei der Anteil des Polyalkylenoxids (B) am wasserdispergierbaren Polyisocy- anat bezogen auf die Summe von (A) und (B) von 1 1 bis 15 Gew% beträgt.1. A process for the preparation of water-dispersible polyisocyanates, by reacting an isocyanurate polyisocyanate based on 1, 6-hexamethylene diisocyanate (A) having a viscosity at 20 0 C of at least 3500 mPas with at least one monofunctional polyalkylene oxide (B), in the statistical average 10th , 5 to 14 ethylene oxide units in copolymerized form and wherein the proportion of the polyalkylene oxide (B) on water-dispersible polyisocyanate based on the sum of (A) and (B) of 1 1 to 15% by weight.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei Komponente (B) um Polyalkylenoxid der Formel
Figure imgf000032_0001
2. The method according to claim 1, characterized in that it is in component (B) to polyalkylene oxide of the formula
Figure imgf000032_0001
handelt, worinin which
R1 einen d- bis Cs-Alkyl oder Cs- bis Ci2-Cycloalkylrest und k im statistischen Mittel eine Zahl von 10,5 bis 14R 1 is a C 1 -C 4 -alkyl or C 2 -C 12 -cycloalkyl radical and k is, on average, a number from 10.5 to 14
bedeuten.mean.
3. Verfahren gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei R1 um einen d- bis C4-Alkylrest handelt.3. The method according to claim 2, characterized in that R 1 is a C 1 to C 4 alkyl radical.
4. Verfahren gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei R1 um einen Methylrest handelt.4. The method according to claim 2, characterized in that R 1 is a methyl radical.
5. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man die Komponente (B) zu mindestens 90%, bezogen auf Hydroxygruppen in Komponente (B), mit Komponente (A) umsetzt.5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the component (B) to at least 90%, based on hydroxyl groups in component (B), with component (A).
6. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehalt an Polyisocyanaten, die Urethangruppen (berechnet als -(-NH- CO)-O- mit dem Molgewicht 58 g/mol) oder Allophanatgruppen (berechnet als -6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the content of polyisocyanates, the urethane groups (calculated as - (- NH-CO) -O- with a molecular weight of 58 g / mol) or allophanate groups (calculated as -
(N(CONH-XCOO-) mit dem Molgewicht 101 g/mol) enthalten, im Endprodukt unabhängig voneinander jeweils unter 5 Gew% beträgt.(N (CONH-XCOO-) with a molecular weight of 101 g / mol), in the end product independently of each other is less than 5% by weight.
7. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Polyalkylenoxid (B) eine Basizität (bestimmt durch potentiometrische7. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the polyalkylene oxide (B) has a basicity (determined by potentiometric
Titration mit 0,1 molarer Salzsäure) von weniger als 20 mmol/kg aufweist. Titration with 0.1 molar hydrochloric acid) of less than 20 mmol / kg.
8. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Polyalkylenoxid (B) einen Gehalt an Metallen (in Summe) unter 500 mg/kg aufweist.8. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the polyalkylene oxide (B) has a content of metals (in total) below 500 mg / kg.
9. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zum Polyisocyanat (A) mindestens ein Polyisocyanat (C) umgesetzt wird, bei dem es sich um ein anderes als das Polyisocyanat (A) handelt.9. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that in addition to the polyisocyanate (A) at least one polyisocyanate (C) is reacted, which is other than the polyisocyanate (A).
10. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man die Umsetzung der Komponenten (A) und (B) so führt, daß der Anteil an über Urethangruppen an ein Polyisocyanat gebundenen Polyethylenoxid ketten (B) höher liegt als der Anteil an über Allophanatgruppen an ein Polyisocyanat gebundenen Polyethylenoxidketten.10. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the reaction of the components (A) and (B) leads so that the proportion of urethane on a polyisocyanate bound polyethylene oxide chains (B) is higher than the proportion of about Allophanate groups bound to a polyisocyanate polyethylene oxide chains.
1 1. Polyurethanbeschichtungsmassen, enthaltend1 1. Polyurethane coating compositions containing
- mindestens ein wasserdispergierbares Polyisocyanat erhalten gemäß einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 9,at least one water-dispersible polyisocyanate obtained according to one of the preceding claims 1 to 9,
- gegebenenfalls mindestens Polyisocyanat (C), bei dem es sich um ein anderes als das Polyisocyanat (A) handelt, und - mindestens ein hydroxygruppenhaltiges Bindemittel (D).optionally at least polyisocyanate (C) which is other than the polyisocyanate (A), and - at least one hydroxyl-containing binder (D).
12. Polyurethanbeschichtungsmassen gemäß Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, daß das hydroxygruppenhaltige Bindemittel (D) ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus wässrigen Lösungen, Emulsionen oder Dispersionen von Polyacrylatol-, Polyesterol-, Polyurethanol-, Polyetherol- und Polycarbonatol-12. polyurethane coating compositions according to claim 1 1, characterized in that the hydroxyl-containing binder (D) is selected from the group consisting of aqueous solutions, emulsions or dispersions of polyacrylate, polyesterol, polyurethane, Polyetherol- and Polycarbonatol-
Dispersionen, sowie deren Hybriden und/oder Mischungen.Dispersions, and their hybrids and / or mixtures.
13. Verwendung von Polyurethanbeschichtungsmassen gemäß Anspruch 11 oder 12 zur Beschichtung von Holz, Holzfurnier, Papier, Pappe, Karton, Folie, Textil, Le- der, Vlies, Kunststoffoberflächen, Glas, Keramik, mineralischen Baustoffen und13. Use of polyurethane coating compositions according to claim 11 or 12 for coating wood, wood veneer, paper, cardboard, cardboard, foil, textile, leather, fleece, plastic surfaces, glass, ceramics, mineral building materials and
Metallen, die jeweils optional vorbeschichtet oder vorbehandelt sein können.Metals, each of which may optionally be precoated or pretreated.
14. Verwendung von wasserdispergierbaren Polyisocyanaten erhalten gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 in einkomponentigen oder zweikomponentigen Polyu- rethanlacken.14. Use of water-dispersible polyisocyanates obtained according to any one of claims 1 to 9 in one-component or two-component polyurethane polyurethanes.
15. Verwendung von wasserdispergierbaren Polyisocyanaten erhalten gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 in Grundierungen, Füllern, pigmentierten Decklacken, Basislacken und Klarlacken im Bereich Autoreparatur- oder Großfahrzeuglackie- rung. 15. Use of water-dispersible polyisocyanates obtained according to one of claims 1 to 9 in primers, fillers, pigmented topcoats, basecoats and clearcoats in the field of car repair or Großfahrzeuglackie- tion.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103221074A (en) * 2010-10-27 2013-07-24 拜耳知识产权有限责任公司 Hydrophilic, aliphatic polyurethane foams
WO2023187113A1 (en) * 2022-04-01 2023-10-05 Covestro Deutschland Ag A two-component coating composition
EP4279519A1 (en) * 2022-05-19 2023-11-22 Covestro Deutschland AG A two-component coating composition

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0330966A2 (en) * 1988-02-27 1989-09-06 Bayer Ag Process for the preparation of polyisocyanates containing isocyanurate groups
EP0486881A2 (en) * 1990-11-20 1992-05-27 BASF Aktiengesellschaft Non-aqueous polyisocyanate composition
GB2308125A (en) * 1995-07-17 1997-06-18 Nippon Polyurethane Kogyo Kk Self-emulsifying polyisocyanate prepolymer
EP0899283A2 (en) * 1997-08-25 1999-03-03 Bayer Corporation Low viscosity, ethylenically unsaturated polyurethanes containing allophanate groups
EP0949284A1 (en) * 1998-04-09 1999-10-13 Bayer Corporation Water dispersible polyisocyanates containing alkoxysilane groups
WO2000037523A1 (en) * 1998-12-21 2000-06-29 Bayer Aktiengesellschaft Aqueous reactive putty (i)
WO2000037521A1 (en) * 1998-12-18 2000-06-29 Bayer Aktiengesellschaft Aqueous two-component polyurethane systems with increased impact resistance, high stability and good optical properties, method for producing same and their use
DE19958170A1 (en) * 1999-12-02 2001-06-07 Bayer Ag Highly functional water-dispersible polyisocyanate mixtures
EP1127928A2 (en) * 2000-02-21 2001-08-29 Bayer Ag Polyisocyanate mixtures containing acyl-urea groups
WO2004022624A1 (en) * 2002-08-15 2004-03-18 Basf Aktiengesellschaft Water-emulsifiable isocyanates having improved properties
WO2007063027A1 (en) * 2005-12-01 2007-06-07 Basf Se Radiation-curable water-emulsifiable polyisocyanates
WO2008116764A1 (en) * 2007-03-26 2008-10-02 Basf Se Water-emulsifiable polyisocyanates

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0330966A2 (en) * 1988-02-27 1989-09-06 Bayer Ag Process for the preparation of polyisocyanates containing isocyanurate groups
EP0486881A2 (en) * 1990-11-20 1992-05-27 BASF Aktiengesellschaft Non-aqueous polyisocyanate composition
GB2308125A (en) * 1995-07-17 1997-06-18 Nippon Polyurethane Kogyo Kk Self-emulsifying polyisocyanate prepolymer
EP0899283A2 (en) * 1997-08-25 1999-03-03 Bayer Corporation Low viscosity, ethylenically unsaturated polyurethanes containing allophanate groups
EP0949284A1 (en) * 1998-04-09 1999-10-13 Bayer Corporation Water dispersible polyisocyanates containing alkoxysilane groups
WO2000037521A1 (en) * 1998-12-18 2000-06-29 Bayer Aktiengesellschaft Aqueous two-component polyurethane systems with increased impact resistance, high stability and good optical properties, method for producing same and their use
WO2000037523A1 (en) * 1998-12-21 2000-06-29 Bayer Aktiengesellschaft Aqueous reactive putty (i)
DE19958170A1 (en) * 1999-12-02 2001-06-07 Bayer Ag Highly functional water-dispersible polyisocyanate mixtures
EP1127928A2 (en) * 2000-02-21 2001-08-29 Bayer Ag Polyisocyanate mixtures containing acyl-urea groups
WO2004022624A1 (en) * 2002-08-15 2004-03-18 Basf Aktiengesellschaft Water-emulsifiable isocyanates having improved properties
WO2007063027A1 (en) * 2005-12-01 2007-06-07 Basf Se Radiation-curable water-emulsifiable polyisocyanates
WO2008116764A1 (en) * 2007-03-26 2008-10-02 Basf Se Water-emulsifiable polyisocyanates

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
BAYER: "Desmodur N 3300", INTERNET ARTICLE, 11 December 2006 (2006-12-11), XP002535688, Retrieved from the Internet <URL:http://tecci.bayer.de/coatings/emea/en/Desmodur_N_3300_en.pdf?para=09a7b4f03916c3f94aca7907386ec57b> [retrieved on 20090707] *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103221074A (en) * 2010-10-27 2013-07-24 拜耳知识产权有限责任公司 Hydrophilic, aliphatic polyurethane foams
CN103221074B (en) * 2010-10-27 2016-07-20 科思创德国股份有限公司 hydrophilic aliphatic polyurethane foams
WO2023187113A1 (en) * 2022-04-01 2023-10-05 Covestro Deutschland Ag A two-component coating composition
EP4279519A1 (en) * 2022-05-19 2023-11-22 Covestro Deutschland AG A two-component coating composition

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