CN104093790A - 非水溶剂组合物及其作为隔离液体的用途 - Google Patents

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Abstract

非水溶剂组合物，其包括0-10wt％的N-烷基吡咯烷酮、0-5wt％的二甲基亚砜、10-50wt％的γ-丁内酯、10-50wt％的至少一种一元醇、10-60wt％的至少一种对异氰酸酯基团惰性的除γ-丁内酯、N-烷基吡咯烷酮之外的由碳、氢、氧和非必要的氮构成的有机溶剂、和0-10wt％的至少一种添加剂。该非水溶剂组合物能够用作用于施加水性双组分聚氨酯涂料的工业大规模涂覆生产线的涂覆装置内的隔离液体。

Description

非水溶剂组合物及其作为隔离液体的用途
技术领域
本发明涉及非水溶剂组合物及其作为用于施加水性双组分聚氨酯涂料的工业大规模涂覆生产线的涂覆装置内的隔离液体(分离液体(separationliquid))的用途。
背景技术
EP1 543 883A1公开了能够用在用于喷雾施加水性双组分聚氨酯涂料的涂覆装置内的阀布置。该涂覆装置能够用于以工业规模喷雾施加水性双组分聚氨酯涂料，即其能够用作用于喷雾施加水性双组分聚氨酯涂料的工业大规模涂覆生产线中的涂覆装置。
水性双组分聚氨酯涂料组合物包括两种在储存过程中彼此保持分隔开的组分：(i)包括羟基官能粘合剂树脂的水基组分(本文为简要起见也称作“水基组分”)和(ii)包括聚异氰酸酯交联剂的非水性硬化剂组分(本文为简要起见也称作“非水性硬化剂组分”)。为了制备该水性双组分聚氨酯涂料组合物，在施加该涂料组合物前不久将这两种组分彼此混合。在用于施加水性双组分聚氨酯涂料的工业大规模涂覆生产线中，将待混合的这两种组分在独立的循环管道(导管)中分别运输或供给。各循环管道与混合器(特别是传统的静态混合器，例如凯尼斯混合器(Kenics mixer))连接。各循环管道和混合器之间的连接是通过各组分的短管(stub)(进给管(feedtube)进料管(feedpipe))实现的。该连接包括例如泵和阀的部件，其中通常与混合器最近的阀是相应组分的释放阀(分配阀，剂量阀)。该释放阀通常是多口阀(multi-port valve)。用静态混合器的混合可以将该水基组分和非水性硬化剂组分在喷雾施加该由此制备的水性双组分聚氨酯涂料组合物之前不久进行连续混合。离开该静态混合器出口的该水性双组分聚氨酯涂料组合物供给喷雾施加装置。
本文使用了词组“用于喷雾施加水性双组分聚氨酯涂料的工业大规模涂料生产线的涂覆装置”。其表示整个涂覆装置，尤其包括用于两种组分的储料罐和循环管线、用于供给两种组分的泵、用于混合两种组分的混合器、包括用于两种组分的释放阀的阀、一个或多个喷雾施加装置和任何连接管路(pipework)。在用于喷雾施加水性双组分聚氨酯涂料的工业大规模涂料生产线的情况中，在喷雾施加不仅一种，而是多种不同的(例如不同颜色的)水性双组分聚氨酯涂料的情况下，基本上同样适用。在这种情况中，不仅存在一种水基组分，而且存在多种不同的水基组分，其每一种都具有自己的储料罐、循环管线等。在存在多于一种非水性硬化剂组分的情况中同样适用，尽管通常仅存在一种非水性硬化剂组分。
工业大规模涂覆生产工艺不时地中断。这种中断可能是意外或有意发生的，其可能发生或长或短的时间，较长的中断示例包括由于技术故障、涂覆材料或待涂覆物质基材短缺、机器改装、假日、周末和非工作换班(nonworking shift)造成的停产。关于用于涂覆水性双组分聚氨酯涂料的工业大规模涂覆生产工艺，这种停机(downtime)或停产需要冲洗前述释放阀下游的装置(为简要起见，也称作“下游装置”)以除去涂覆材料并防止在下游装置中形成结块或硬壳。这种下游装置包括静态混合器、喷雾施加装置、任意可能存在的阀和任意连接管路。该冲洗是在用于施加水性双组分聚氨酯涂料的大规模涂覆生产线中自动进行的。通常使用水性清洗组合物作为冲洗介质，其通常与脉冲空气结合使用以从下游装置中除去涂覆材料。如EP1 543 883A1中所公开的，随后将非水性溶剂组合物形式的隔离液体加注到该经冲洗的下游装置中以阻碍该非水性硬化剂组分进入下游装置中并防止非水性硬化剂组分与痕量水之间接触。在没有该隔离液体的情况下，在下游装置中存在不希望地生成难以除去的尿素结块的风险。
该隔离液体可以加注到下游装置中以完全注满下游装置或加注直接位于该非水性硬化剂组分释放阀下游的至少一些空间(例如该阀与混合器入口之间的连接处)。
以N-烷基吡咯烷酮与醇和酯的混合物形式的非水性隔离液体已经由申请人的德国子公司Dupont Performance Coatings GmbH(杜邦高性能涂料有限责任公司)作为“稀释剂/ECO Sperrmedium”商品化了。
发明内容
本发明涉及非水溶剂组合物，其包括：
0-10wt％(重量百分比)，优选0wt％的N-烷基吡咯烷酮；
0-5wt％，优选0wt％的二甲基亚砜；
10-50wt％，优选25-35wt％的γ-丁内酯(伽马-丁内酯)；
10-50wt％，优选25-35wt％的至少一种一元醇；
10-60wt％，优选30-50wt％的至少一种对异氰酸酯基团惰性的除γ-丁内酯、N-烷基吡咯烷酮之外的由碳、氢、氧和非必要的氮构成的有机溶剂；以及
0-10wt％，优选0wt％的至少一种添加剂。
具体实施方式
申请人发现了前面段落中公开的非水溶剂组合物形式的改进的隔离液体。该隔离液体包括γ-丁内酯和如果存在则最好少量的N-烷基吡咯烷酮。通过使用该改进的隔离液体，能够降低在用于施加水性双组分聚氨酯涂料的工业大规模涂覆生产线停机期间发生尿素结块的上述风险。尽管不希望被任意理论束缚，通过推测可知聚异氰酸酯偶尔与在非水性硬化剂组分释放阀下游的装置内的痕量水(来自脉冲空气的水分、来自水基组分的水和/或来自水性清洗组合物的水)接触能够反应在该下游装置内生成尿素结块或硬壳。明显但出乎意料的是，在γ-丁内酯存在下聚异氰酸酯对水的反应性与在N-烷基吡咯烷酮存在下其反应性相比更低。
本文中使用了术语“有机溶剂”。其表示通常且特别地例如在油漆和涂料中常规使用的有机溶剂。这些有机溶剂包括低分子化合物以及低聚化合物而非聚合物。该有机溶剂的摩尔质量(在低分子化合物的情况中)或相应的数均摩尔质量(在低聚物的情况中)优选低于500。
本文所述的数均摩尔质量数据是由凝胶渗透色谱法(GPC，使用二乙烯基苯交联的聚苯乙烯作为固定相，四氢呋喃作为液相，使用聚苯乙烯标准样)测定或待由其测定的数均摩尔质量。
该非水溶剂组合物包括0-10wt％，优选0wt％的N-烷基吡咯烷酮。N-烷基吡咯烷酮的示例包括N-甲基吡咯烷酮和N-乙基吡咯烷酮。
该非水溶剂组合物包括0-5wt％，优选0wt％的二甲基亚砜。
该非水溶剂组合物包括10-50wt％，优选25-35wt％的γ-丁内酯。
该非水溶剂组合物包括10-50wt％，优选25-35wt％的至少一种一元醇，特别优选C3-C8一元醇，更特别地优选饱和C3-C8一元醇。饱和C3-C8一元醇的示例可以包括丙醇的异构体、丁醇的异构体、戊醇的异构体、己醇的异构体、庚醇的异构体、辛醇的异构体；环脂族一元醇，例如环己醇；具有不超过8个碳原子的环己醇的烷基取代衍生物等。优选的饱和C3-C8一元醇可以包括丙醇的异构体、丁醇的异构体和戊醇的异构体。
该非水溶剂组合物包括10-60wt％，优选30-50wt％的至少一种对异氰酸酯基团惰性的除γ-丁内酯、N-烷基吡咯烷酮之外的，由碳、氢、氧和氮构成或由碳、氢和氧构成的有机溶剂。优选的是对异氰酸酯基团惰性的除γ-丁内酯之外的由碳、氢和氧构成的有机溶剂。
这种由碳、氢、氧和氮构成的有机溶剂的示例可以包括非环酰胺，例如3-甲氧基-N,N-二甲基丙酰胺和3-丁氧基-N,N-二甲基丙酰胺。3-甲氧基-N,N-二甲基丙酰胺和3-丁氧基-N,N-二甲基丙酰胺可作为Equamide M 100和Equamide B 100获得，二者都来自出东京光兴产株式会社(IdemitsuKosan Co.Ltd.,Tokyo)。
这种由碳、氢和氧构成的有机溶剂的示例可以包括：醚，例如乙二醇二C1-C6-烷基醚、丙二醇二C1-C6-烷基醚、二乙二醇二C1-C6-烷基醚(diethylene glycol di-C1-C6-alkyl ether)、二丙二醇二C1-C6-烷基醚(dipropylene glycol di-C1-C6-alkyl ether)和四氢呋喃；酮，例如丙酮、甲基乙基酮、甲基丙基酮、甲基异丁基酮、甲基戊基酮、甲基异戊基酮、二乙基酮、二异丁基酮、环己酮、异佛乐酮、2,4-戊二酮(2,4-pentanedione)和甲氧基己酮；酯，例如乙氧基丙酸乙酯、甲基乙二醇乙酸酯(methyl glycolacetate乙二醇一甲醚乙酸酯)、乙基乙二醇乙酸酯(ethyl glycol acetate乙二醇一乙醚乙酸酯)、丁基乙二醇乙酸酯(butyl glycol acetate乙二醇一丁醚乙酸酯)、丁基二乙二醇乙酸酯(butyl diglycol acetate二乙二醇一丁醚乙酸酯)、乙酸甲氧基丙酯、乙酸乙氧基丙酯、乙酸甲氧基丁酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯、乙酸异丁酯、乙酸戊酯异构体、乙酸己酯、乙酸庚酯、乙酸乙基己酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、丙酸丁酯、丙酸戊酯、丁酸丁酯、丙二酸二乙酯、己二酸二甲酯、戊二酸二甲酯、琥珀酸二甲酯、乙二醇二乙酸酯和丙二醇二乙酸酯；除γ-丁内酯之外的内酯，例如ε-己内酯；以及碳酸酯，例如碳酸二甲酯、碳酸二丁酯和碳酸丙二酯。
该非水溶剂组合物包括0-10wt％，优选0wt％的至少一种添加剂。添加剂的示例可以包括消泡剂、润湿剂和表面活性剂。
在一些实施方案中，该非水溶剂组合物由以下构成：
0-10wt％，优选0wt％的N-烷基吡咯烷酮；
0-5wt％，优选0wt％的二甲基亚砜；
10-50wt％，优选25-35wt％的γ-丁内酯；
10-50wt％，优选25-35wt％的至少一种一元醇，尤其C3-C8一元醇，更尤其饱和C3-C8一元醇；
10-60wt％，优选30-50wt％的至少一种对异氰酸酯基团惰性的除γ-丁内酯、N-烷基吡咯烷酮之外的由碳、氢、氧和非必要的氮构成的有机溶剂；以及
0-10wt％，优选0wt％的至少一种添加剂；
其中该重量百分比(wt％)之和总计为100％。
优选的依照本发明的非水溶剂组合物由以下构成：25-35wt％的γ-丁内酯；25-35wt％的至少一种一元醇，尤其C3-C8一元醇，更尤其饱和C3-C8一元醇；和30-50wt％的至少一种对异氰酸酯基团惰性的除γ-丁内酯之外的由碳、氢和氧构成的有机溶剂；其中该重量百分比(wt％)之和总计为100％。
本发明的非水溶剂组合物能够用作用于施加水性双组分聚氨酯涂料的工业大规模涂覆生产线的涂覆装置内的隔离液体。因此本发明还涉及该非水溶剂组合物用作用于施加水性双组分聚氨酯涂料的工业大规模涂覆生产线的涂覆装置内的隔离液体的用途。关于用于施加水性双组分聚氨酯涂料的工业大规模涂覆生产线的涂覆装置，参照以上“背景技术”部分。如该部分中已经公开的那样，通常该涂覆装置尤其包括用于非水性硬化剂组分(通常非水性聚异氰酸酯硬化剂)的释放阀。本发明的非水性溶剂组合物能够特别用作用于喷雾施加水性双组分聚氨酯涂料的工业大规模涂覆生产线的该涂覆装置的该非水性硬化剂组分释放阀下游的装置内的隔离液体。可以将该非水性溶剂组合物加注到该下游装置中以完全充满该下游装置或加注直接位于该非水性硬化剂组分释放阀下游的至少一些空间(例如该阀和该混合器入口之间的连接处)。
实施例
参比实施例1(制备聚异氰酸酯组合物1)：
将30pbw(重量份)的N-乙基吡咯烷酮、46pbw的NCO值为17.4的基于六亚甲基二异氰酸酯的亲水性脂肪族聚异氰酸酯和24pbw的获自拜耳(Bayer)的N3600(NCO值为23的三聚的六亚甲基二异氰酸酯)混合。
参比实施例2(制备聚异氰酸酯组合物2)：
将29.5pbw的γ-丁内酯、46pbw的NCO值为17.4的基于六亚甲基二异氰酸酯的亲水性脂肪族聚异氰酸酯和24.5pbw的获自拜耳(Bayer)的N3600混合。
实施例3(制备溶剂组合物)：
将29.5pbw的γ-丁内酯、32.1pbw的正丁醇和38.4pbw的丁基乙二醇乙酸酯(butyl glycol acetate)混合。
参比实施例4(制备溶剂组合物)：
将29.5pbw的N-乙基吡咯烷酮、32.1pbw的正丁醇和38.4pbw的丁基乙二醇乙酸酯(butyl glycol acetate)混合。
参比实施例5：
将2pbw的参比实施例1的聚异氰酸酯组合物与1pbw的实施例3的溶剂组合物混合形成第一溶剂化的聚异氰酸酯组合物。在单独操作中，将2pbw的参比实施例2的聚异氰酸酯组合物与1pbw的实施例3的溶剂组合物混合形成第二溶剂化的聚异氰酸酯组合物。在另一单独操作中，将2pbw的参比实施例1的聚异氰酸酯组合物与1pbw的参比实施例4的溶剂组合物混合形成第三溶剂化的聚异氰酸酯组合物。
使用抹刀将98pbw的各溶剂化的聚异氰酸酯组合物与2pbw的去离子水手动混合。在单独操作中，使用抹刀将99pbw的各溶剂化的聚异氰酸酯组合物与1pbw的去离子水手动混合。定性测定各混合物在20℃随时间的粘度变化。结果总结在下表1中。
表1
实施例组合物1+3、2+3和1+4与水的混合物

Claims (10)

1.一种非水溶剂组合物，该组合物包括：
0-10wt％的N-烷基吡咯烷酮；
0-5wt％的二甲基亚砜；
10-50wt％的γ-丁内酯；
10-50wt％的至少一种一元醇；
10-60wt％的至少一种对异氰酸酯基团惰性的除γ-丁内酯、N-烷基吡咯烷酮之外的由碳、氢、氧和非必要的氮构成的有机溶剂；以及
0-10wt％的至少一种添加剂。
2.根据权利要求1所述的非水溶剂组合物，该组合物由以下构成：
0-10wt％的N-烷基吡咯烷酮；
0-5wt％的二甲基亚砜；
10-50wt％的γ-丁内酯；
10-50wt％的至少一种一元醇；
10-60wt％的至少一种对异氰酸酯基团惰性的除γ-丁内酯、N-烷基吡咯烷酮之外的由碳、氢、氧和非必要的氮构成的有机溶剂；和
0-10wt％的至少一种添加剂；
其中所述重量百分比之和总计为100％。
3.根据权利要求1或2所述的非水溶剂组合物，其中，该γ-丁内酯占该非水溶剂组合物的25-35wt％。
4.根据权利要求1、2或3所述的非水溶剂组合物，其中，该至少一种一元醇占该非水溶剂组合物的25-35wt％。
5.根据前述权利要求中任一项所述的非水溶剂组合物，其中，该至少一种对异氰酸酯基团惰性的除γ-丁内酯、N-烷基吡咯烷酮之外的由碳、氢、氧和非必要的氮构成的有机溶剂占该非水溶剂组合物的25-35wt％。
6.根据权利要求1所述的非水溶剂组合物，其特征在于，由以下构成：25-35wt％的γ-丁内酯，25-35wt％的至少一种一元醇，和30-50wt％的至少一种对异氰酸酯基团惰性的除γ-丁内酯之外的由碳、氢和氧构成的有机溶剂，其中所述重量百分比该wt％之和总计为100％。
7.根据前述权利要求中任一项所述的非水溶剂组合物，其中，该一元醇是C3-C8一元醇。
8.根据权利要求7所述的非水溶剂组合物，其中，该C3-C8一元醇是饱和C3-C8一元醇。
9.将前述权利要求中任一项所述的非水溶剂组合物用作用于施加水性双组分聚氨酯涂料的工业大规模涂覆生产线的涂覆装置内的隔离液体的用途。
10.根据权利要求9所述的用途，其中，该涂覆装置包括用于非水性硬化剂组分的释放阀，且其中将该非水溶剂组合物加注到该装置中该非水性硬化剂释放阀的下游。
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