CN105601879A - 用于木器涂料的聚氨酯脲 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于木器涂料的聚氨酯脲。涉及阳离子亲水化的聚氨酯脲，其由以下组分合成：a）至少一种脂族、芳脂族和/或环脂族多异氰酸酯，b）包含至少一种聚酯多元醇b1）的多元醇，该聚酯多元醇中芳族二羧酸和/或其酸酐的分数为≥35重量%，c）至少一种阳离子亲水化组分，其具有至少一个对异氰酸酯基团为反应性的基团和至少一个阳离子或潜在阳离子基团，d）至少一种脂族的氨基官能化合物，e）任选至少一种醇，和f）任选至少一种具有对异氰酸酯基团为反应性的基团的化合物。本发明还涉及包含聚氨酯脲的水性分散体和包含聚氨酯脲或相应水性分散体的涂料组合物。本发明还涉及使用本发明涂料组合物涂覆基底的方法和可获自该方法的涂覆基底。

Description

用于木器涂料的聚氨酯脲
技术领域
本发明涉及特定聚氨酯脲，并还涉及包含该聚氨酯脲的水性（aqueous）分散体和涉及包含该聚氨酯脲或相应的水性分散体的涂料组合物。本发明的进一步的主题是使用本发明的涂料组合物涂覆基底的方法，以及可以在此类方法中获得的涂覆的基底。
背景技术
在基底涂层中，越来越多地使用水性粘合剂，尤其是聚氨酯脲（PUR）分散体。PUR分散体相对于许多其它类别的水性粘合剂的特定特征是对化学品和水的高耐受性水平、高机械鲁棒性以及高抗拉强度与弹性。通过现有技术的聚氨酯-聚脲分散体可以大致满足这些要求。通过亲水性基团的优点，现有技术中确定的体系可以是自乳化的，即它们可以在没有来自外部乳化剂的辅助的情况下分散在水中。为此，将离子或非离子亲水化基团引入该聚氨酯脲的聚合物骨架中。
此外，对于木材的涂覆，要求该涂料组合物满足许多进一步的性质，如快速干燥、木结构的极大增强、有效和快速的打磨性能（sandability），均仍须具有高硬度、耐擦伤性和对含有油或脂肪的日常使用的物质如护手霜的耐受性。因此，始终需要基于水性粘合剂的适用于木器的涂料组合物以便在这些品质方面得到改善。
发明内容
本发明的一个目的因此是提供适于制造基于水性PUR分散体的木器涂料组合物的聚氨酯脲，其具有快速初始干燥和高硬度，以及有效的打磨性能和对含有油或脂肪的日常使用的物质如护手霜的耐受性。
已经按照本发明通过阳离子亲水化的聚氨酯脲实现了该目的，所述阳离子亲水化的聚氨酯脲由以下组分合成：
a）至少一种脂族、芳脂族和/或环脂族多异氰酸酯，
b）具有Mn ≥ 400且≤ 6000克/摩尔的数均分子量和≥ 1.5且≤ 4的羟基官能度的多元醇，该多元醇包含至少一种聚酯多元醇b1），其具有无定形结构，并且其包含至少一种芳族二羧酸和/或相应的羧酸酐作为合成组分，该聚酯多元醇中芳族二羧酸和/或其酸酐的分数（fraction）为该聚酯多元醇的总质量的≥ 35重量%，
c）至少一种阳离子亲水化组分，其具有至少一个对异氰酸酯基团为反应性的基团，并具有至少一个阳离子或潜在阳离子的基团，
d）至少一种脂族的氨基官能化合物，其具有至少两个异氰酸酯-反应性氨基基团，
e）任选至少一种醇，其具有至少两个羟基基团和≥ 60且≤ 399克/摩尔的摩尔质量，和
f）任选至少一种具有对异氰酸酯基团为反应性的基团的化合物。
基于本发明点的聚氨酯脲的水性分散体的木器涂料组合物表现出快速干燥、高硬度以及除此之外的有效的打磨性能和对日常使用的物质如护手霜的耐受性。
按照本发明，阳离子亲水化的聚氨酯脲是具有键合到聚合物骨架上的阳离子或潜在阳离子基团的聚氨酯脲。潜在阳离子基团是可以通过化学反应，尤其是通过中和转化为阳离子基团的那些。
本发明的聚氨酯脲优选具有≥ 0.2且≤ 5毫当量/克聚合物、更优选≥ 0.5且≤ 2毫当量/克聚合物和非常优选≥ 0.6且≤ 1毫当量/克聚合物的阳离子和/或潜在阳离子基团含量。
在本发明的一个优选实施方案中，该聚氨酯脲不具有非离子亲水化基团。
非离子亲水化基团尤其理解为是经由具有异氰酸酯-反应性基团的非离子亲水化化合物引入该聚氨酯脲的那些。此类非离子亲水化化合物的实例是包含至少一个羟基或氨基基团的聚氧化烯醚。这些聚醚优选包含30重量%至100重量%分数的衍生自环氧乙烷的单元。
非离子亲水化化合物还包括例如具有每分子平均5至70个、优选7至55个环氧乙烷单元的一元聚氧化烯聚醚醇（polyalkylene oxide polyether alcohol），该类化合物可以方便地通过合适的起始剂分子的烷氧基化来获得。
该聚氧化烯聚醚醇是纯聚氧化乙烯聚醚或其环氧烷（alkylene oxide）单元的至少30摩尔%、优选至少40摩尔%由环氧乙烷单元组成的混合聚氧化烯聚醚。优选的非离子化合物是单官能混合聚氧化烯聚醚，其具有至少40摩尔%的环氧乙烷单元和不超过60摩尔%的环氧丙烷单元。
本发明的意义上的聚氨酯脲是聚合化合物，其具有至少两个、优选至少三个含氨基甲酸酯基团的重复单元
以及，此外，含脲基团的重复单元：
这里的脲基团优选通过异氰酸酯官能的聚氨酯预聚物与具有氨基的化合物的反应来形成。
本发明的聚氨酯脲还可以包含进一步的合成组分，但是优选排它地由组分a）至f）合成，更排它地由组分a）至e）合成。
对本发明而言，对异氰酸酯基团为反应性的基团特别是伯和仲氨基、羟基和/或硫醇基。
对本说明书而言，数均分子量总是通过凝胶渗透色谱法（GPC）在四氢呋喃中在23℃下测定。该程序按照DIN 55672-1：“Gel permeation chromatography, Part 1 - Tetrahydrofuran as Eluent”（来自PSS Polymer Service的SECurity GPC-System，流速1.0毫升/分钟；柱：2 × PSS SDV linear M，8 × 300 mm，5微米；RID检测器）。已知摩尔质量的聚苯乙烯样品用于校准。在软件辅助下计算该数均分子量。根据DIN 55672 Part 1规定基准点与评估极限。
组分a）包含至少一种脂族、芳脂族和/或环脂族多异氰酸酯。
适于作为组分a）的化合物的实例是1,4-亚丁基二异氰酸酯、1,5-五亚甲基二异氰酸酯（PDI）、1,6-六亚甲基二异氰酸酯（HDI）、异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）、2,2,4-和/或2,4,4-三甲基六亚甲基二异氰酸酯、异构的双(4,4’-异氰酸根合环己基)甲烷或其具有任何所需异构体含量的混合物（H12-MDI）、1,4-亚环己基二异氰酸酯、4-异氰酸根合甲基-1,8-辛烷二异氰酸酯（壬烷三异氰酸酯）、1,3-和/或1,4-双(2-异氰酸根合丙-2-基)苯（TMXDI）、1,3-双(异氰酸根合甲基)苯（XDI）以及具有C1-C8-烷基的2,6-二异氰酸根合己酸烷基酯（赖氨酸二异氰酸酯），以及其混合物。
除了上述多异氰酸酯之外，还有可能按比例伴随使用具有异氰脲酸酯、氨基甲酸酯、脲基甲酸酯、缩二脲、亚氨基噁二嗪二酮和/或噁二嗪三酮结构的改性的二异氰酸酯或三异氰酸酯。
所讨论的化合物优选是具有≥ 2且≤ 4、优选≥ 2至2.6和更优选≥ 2且≤ 2.4的平均NCO官能度的多异氰酸酯或前述种类的多异氰酸酯混合物。
优选用作组分a）的是HDI、H12-MDI和/或IPDI。
特别优选地，组分a）包含组分a）总质量的≥ 90重量%、更优选≥ 95重量%和尤其优选100重量%的IPDI。
该聚氨酯脲中组分a）的分数优选为该聚氨酯脲的总重量的≥ 5且≤ 75重量%、更优选≥ 10且≤ 65重量%和非常优选≥ 20且≤ 55重量%。组分a）至f）总计100重量%。
组分b）优选具有≥ 600且≤ 4000克/摩尔、更优选≥ 800且≤ 3000克/摩尔的数均分子量和/或≥ 1.8且≤ 3和更优选≥ 1.9且≤ 2.1的平均OH官能度。
作为组分b），除了聚酯多元醇b1）之外，特别有可能使用聚酯多元醇、聚醚多元醇、聚碳酸酯多元醇、聚醚-聚碳酸酯多元醇和/或聚酯-聚碳酸酯多元醇。优选地，该聚酯多元醇排它地用作组分b）。
聚酯多元醇是例如二醇以及任选三醇和四醇与二羧酸以及任选三羧酸和四羧酸或羟基羧酸或内酯的常规缩聚物。还有可能使用相应的多羧酸酐或相应的低级醇的多羧酸酯（polycarboxylic esters）取代游离多羧酸来制备该聚酯。
适于该目的的二醇的实例是乙二醇、丁二醇、二乙二醇、三乙二醇、多亚烷基二醇如聚乙二醇，以及1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、丁-1,3-二醇、丁-1,4-二醇、己-1,6-二醇和异构体、新戊二醇或羟基新戊酸新戊二醇酯。此外，还有可能使用诸如三羟甲基丙烷、丙三醇、赤藓醇、季戊四醇、三羟甲基苯或三羟乙基异氰脲酸酯的多元醇。
可以使用的二羧酸包括邻苯二甲酸、间苯二甲酸、对苯二甲酸、四氢邻苯二甲酸、六氢邻苯二甲酸、环己烷二甲酸、己二酸、壬二酸、癸二酸、戊二酸、四氯邻苯二甲酸、马来酸、富马酸、衣康酸、丙二酸、辛二酸、2-甲基琥珀酸、3,3-二乙基戊二酸和/或2,2-二甲基琥珀酸。相应的酸酐是用于使用的另一可能的酸源。
其中，用于酯化的多元醇的平均官能度大于2，此外还可以使用一元羧酸，如苯甲酸和环己烷甲酸。
可以在具有末端羟基的聚酯多元醇的制备中用作反应参与物的羟基羧酸的实例包括羟基己酸、羟基丁酸、羟基癸酸、羟基硬脂酸等等。合适的内酯是己内酯、丁内酯和同系物。己内酯是优选的。
该聚氨酯脲中组分b）的分数优选为该聚氨酯脲的总重量的≥ 5且≤ 70重量%、更优选≥ 10且≤ 60重量%和非常优选≥ 20且≤ 50重量%。组分a）至f）总计100重量%。
组分b）包含至少一种聚酯多元醇b1），其具有无定形结构，并且其包含至少一种芳族二羧酸和/或相应的羧酸酐作为合成组分，该聚酯多元醇中芳族二羧酸和/或其酸酐的分数为该聚酯多元醇的总质量的≥ 35重量%。
该聚酯多元醇b1）优选具有≥ -25℃、更优选≥ 0℃且≤ 80℃和非常优选> 10℃且≤ 50℃的通过DSC测定的玻璃化转变温度Tg。
在本发明的上下文中，该玻璃化转变温度Tg按照DIN EN 61006, Method A使用为了测定Tg用铟和铅校准的DSC仪器（来自Perkin-Elmer的Pyris Diamond DSC量热计）通过动态扫描量热法（DSC）来测定。将10毫克用于分析的物质称重到可密封的铝坩埚中，将其密封。进行由-100℃至+150℃的三次直接连续加热过程，加热速率20 K/分钟，并随后冷却，冷却速率320 K/分钟，第三加热曲线用于测定该值。该Tg定义为一个玻璃化转变过程的中间高度处的温度。
对本发明而言，无定形结构是指该聚酯多元醇不在其结构中形成任何结晶部分，并且因此DSC测量对该聚酯多元醇可以仅显示一个或多个玻璃化转变点，而不显示任何熔点或熔融范围。
在本发明的一个优选实施方案中，组分b）包含至少一种聚酯多元醇b1），其包含至少一种芳族二羧酸和/或相应的羧酸酐作为合成组分。合适的芳族二羧酸或羧酸酐在这里特别是邻苯二甲酸、间苯二甲酸或对苯二甲酸、相应的酸酐，以及所述化合物的混合物。
在该聚酯多元醇中芳族二羧酸和/或其酸酐的分数优选为该聚酯多元醇的总质量的≥ 45重量%和非常优选≥ 70重量%。
脂族和芳族二羧酸和/或其酸酐的混合物可以用作用于该制备的酸组分，尽管优选芳族二羧酸和/或酸酐排它地用作酸组分，不使用脂族羧酸和/或酸酐。
该聚酯多元醇b1）优选可获自酸和醇组分，芳族二羧酸排它地用作酸组分。
该聚酯多元醇b1）优选包含二醇组分乙二醇、1,4-丁二醇和/或1,6-己二醇、更优选乙二醇。
该聚酯多元醇b1）优选排它地由乙二醇、1,4-丁二醇和/或1,6-己二醇以及邻苯二甲酸和/或邻苯二甲酸酐合成。
在本发明的一个特别优选的实施方案中，组分b）不仅包含聚酯多元醇b1），还包含进一步的聚酯多元醇b2）。
该聚酯多元醇b2）优选包含至少一种脂族二羧酸和/或相应的羧酸酐作为合成组分。在这里优选用作脂族二羧酸的是己二酸，其任选与其它脂族二羧酸和/或酸酐混合。
在该聚酯多元醇b2）中脂族二羧酸和/或其酸酐的分数优选为该聚酯多元醇b2）的总质量的≥ 40重量%、更优选≥ 60重量%和非常优选≥ 70重量%。
优选排它地使用脂族二羧酸和/或酸酐而不使用芳族二羧酸和/或酸酐作为酸组分。
该聚酯多元醇b2）优选包含支链二醇或在主链中具有杂原子取代的二醇，尤其是丁二醇、二乙二醇、三乙二醇、多亚烷基二醇如聚乙二醇，以及1,2-丙二醇和/或新戊二醇，并非常优选二乙二醇作为二醇组分。
该聚酯多元醇b2）优选排它地由支链二醇或在该主链中具有杂原子取代的二醇，尤其优选丁二醇、二乙二醇、三乙二醇、多亚烷基二醇如聚乙二醇以及1,2-丙二醇和/或新戊二醇与脂族二羧酸和/或其酸酐合成，更优选由二乙二醇和己二酸合成。
所用的聚酯多元醇b2）优选具有无定形结构。
该聚酯多元醇b2）优选具有≤ 0℃、更优选≤ -15℃和非常优选≤ -25℃的通过DSC测定的玻璃化转变温度Tg。
该聚酯多元醇b1）和b2）优选处在3:1至1:4和更优选2:1至1:3，且尤其优选1:1至1:2.5的b1:b2重量比。特别优选的是1:2至2:1的b1:b2重量比。在一个特别优选的实施方案中，该聚酯多元醇b2）过量存在。
非常优选地，组分b）由聚酯多元醇b1）或聚酯多元醇b1）和b2）组成，尤其优选由聚酯多元醇b1）和b2）组成。
组分b）尤其优选由聚酯多元醇b1）和聚酯多元醇b2）组成，其中聚酯多元醇b1）排它地包含芳族二羧酸和/或相应的酸酐作为酸组分，聚酯多元醇b2）包含脂族二羧酸和/或相应的酸酐作为酸组分。
组分c）包含至少一种阳离子亲水化组分，其具有至少一个对异氰酸酯基团为反应性的基团，并具有至少一个阳离子或潜在阳离子的基团。
组分c）优选具有至少一个叔氨基和/或铵基团。
适于作为组分c）的化合物的实例是三(羟基烷基)胺、N,N'-双(羟基烷基)烷基胺、N-羟基烷基二烷基胺、三(氨基烷基)胺、N,N'-双(氨基烷基)烷基胺、N-氨基烷基二烷基胺以及其混合物。该烷基基团在这里优选具有2至6个碳原子。
优选用作组分c）的是N,N'-双(羟基烷基)烷基胺。它们特别优选地选自N-甲基二乙醇胺、N-乙基二乙醇胺、N-丙基二乙醇胺、N-甲基二丙醇胺、N-乙基二丙醇胺、N-丙基二丙醇胺，并且组分c）尤其优选是N-甲基二乙醇胺。
存在的叔氨基可以通过在该聚氨酯脲的制备过程中或之后添加酸来部分或完全中和。这种情况下使用的酸优选是磷酸、硫酸、氢卤酸和/或有机酸如乳酸、甲酸和/或乙酸，更优选为有机酸和非常优选为乙酸。
在该聚氨酯脲中组分c）的分数优选为该聚氨酯脲的总重量的≥ 1且≤ 25重量%、更优选≥ 2且≤ 20重量%和非常优选≥ 5且≤ 15重量%。组分a）至f）总计100重量%。
组分d）包含至少一种脂族的氨基官能化合物，其具有至少两个异氰酸酯-反应性氨基。
组分d）的化合物优选不具有亲水化基团，特别是不具有离子和/或潜在离子基团。
适于作为组分d）的化合物特别是伯和/或仲二-或三官能胺，优选伯和/或仲双官能胺。
由于组分d）具有两个或更多个异氰酸酯-反应性氨基，其优选用作扩链剂以建立更高分子量。
合适的二胺和三胺的实例是1,2-乙二胺、1,6-己二胺、1-氨基-3,3,5-三甲基-5-氨基甲基环己烷（异佛尔酮二胺，IPDA）、哌嗪、1,4-二氨基环己烷、双(4-氨基环己基)甲烷和二乙三胺。
优选用作组分d）的是1,2-乙二胺、1-氨基-3,3,5-三甲基-5-氨基甲基-环己烷（IPDA）和/或二乙三胺。
特别优选地，组分d）包含组分d）总质量的≥ 90重量%、更优选≥ 95重量%和尤其优选100重量%的IPDA。
在该聚氨酯脲中组分d）的分数优选为该聚氨酯脲的总重量的≥ 0.5且≤ 20重量%、更优选≥ 1且≤ 15重量%和非常优选≥ 2且≤ 12重量%。组分a）至f）总计100重量%。
该聚氨酯脲进一步任选由组分e）——一种或多种具有至少两个羟基并具有≥ 60且≤ 399克/摩尔的摩尔质量的醇——合成。例如，可以采用具有至多20个碳原子的具有所述摩尔质量范围的多元醇，如乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,3-丁二醇、环己二醇、1,4-环己烷二甲醇、1,6-己二醇、新戊二醇、氢醌二羟基乙基醚、双酚A（2,2-双(4-羟基苯基)丙烷）、氢化双酚A（2,2-双(4-羟基环己基)丙烷）、三羟甲基丙烷、丙三醇、季戊四醇以及其混合物。
在本发明的一个优选实施方案中，使用组分e）。
组分e）的化合物优选不具有离子或非离子亲水化基团。
在该聚氨酯脲中组分e）的分数优选为该聚氨酯脲的总重量的≥ 0且≤ 10重量%、更优选≥ 0.5且≤ 6重量%和非常优选≥ 1且≤ 4重量%。组分a）至f）总计100重量%。
此外，该聚氨酯脲可以由组分f）——一种或多种具有对异氰酸酯基团为反应性的基团的化合物，更特别为具有氨基或羟基的化合物——合成。组分f）的合适的化合物的实例是甲胺、乙胺、丙胺、丁胺、辛胺、月桂胺、硬脂胺、异壬氧基丙胺、二甲胺、二乙胺、二丙胺、二丁胺、N-甲基­氨基丙胺、二乙基(甲基)氨基丙胺、吗啉、哌啶、甲醇、乙醇、异丙醇、正丙醇、正丁醇、乙二醇单丁醚、二乙二醇单甲醚、二乙二醇单丁醚、丙二醇单甲醚、二丙二醇单甲醚、三丙二醇单甲醚、二丙二醇单丙醚、丙二醇单丁醚、二丙二醇单丁醚、三丙二醇单丁醚、2-乙基己醇、1-辛醇、1-十二烷醇、1-十六烷醇。
组分f）的化合物优选不具有离子或非离子亲水化基团。
在该聚氨酯脲中组分f）的分数优选为该聚氨酯脲的总重量的≥ 0且≤ 10重量%、更优选≥ 0且≤ 3重量%和非常优选0。组分a）至f）总计100重量%。
在本发明的一个优选实施方案中，组分a）为IPDI或组分d）为IPDA，或组分a）为IPDI和组分d）为IPDA。
进一步优选地，该聚氨酯脲由各种情况下该聚氨酯脲的总质量的≥ 10且≤ 65重量%的组分a）、≥ 5且≤ 70重量%的组分b）、≥ 2且≤ 20重量%的组分c）、≥ 1且≤ 15重量%的组分d）、≥ 0.5且≤ 6重量%的组分e）和≥ 0且≤ 10重量%的组分f）合成，组分a）至f）合计为100重量%。
在本发明的一个优选实施方案中，按照本发明使用的聚氨酯脲由以下组分合成：
a）至少一种脂族、芳脂族和/或环脂族多异氰酸酯，其选自HDI、H12-MDI和/或IPDI，
b）一种或多种具有Mn ≥ 400且≤ 6000克/摩尔的数均分子量和≥ 1.5且≤ 4的羟基官能度的多元醇，其中组分b）包含至少一种聚酯多元醇b1）和聚酯多元醇b2），其中聚酯多元醇b1）具有无定形结构，并且可获自酸和醇组分，芳族二羧酸排它地用作酸组分，聚酯多元醇b2）包含脂族二羧酸或相应的酸酐作为酸组分，
c）至少一种阳离子亲水化组分，其具有至少一个对异氰酸酯基团为反应性的基团，并具有至少一个叔氨基和/或铵基团，
d）至少一种脂族伯或仲二胺，其具有两个异氰酸酯-反应性氨基，并且不具有离子和/或潜在离子的基团，
e）至少一种醇，其具有至少两个羟基基团和≥ 60且≤ 399克/摩尔的摩尔质量，和
f）任选至少一种具有对异氰酸酯基团为反应性的基团的化合物。
进一步优选地，该实施方案的聚氨酯脲由各种情况下该聚氨酯脲的总质量的≥ 10且≤ 65重量%的组分a）、≥ 5且≤ 70重量%的组分b）、≥ 2且≤ 20重量%的组分c）、≥ 1且≤ 15重量%的组分d）、≥ 0.5且≤ 6重量%的组分e）和≥ 0且≤ 10重量%的组分f）合成，组分a）至f）合计为100重量%。
更特别优选地，该聚氨酯脲排它地由组分a）至f）合成。
在本发明的一个特别优选的实施方案中，按照本发明使用的聚氨酯脲由以下组分合成：
a）至少一种脂族、芳脂族和/或环脂族多异氰酸酯，组分a）包含≥ 95%的IPDI，
b）聚酯多元醇b1），其具有无定形结构，并且可获自酸和醇组分，芳族二羧酸排它地用作酸组分；和聚酯多元醇b2），其包含脂族二羧酸或相应的酸酐作为酸组分，该聚酯多元醇具有Mn ≥ 400且≤ 6000克/摩尔的数均分子量和≥ 1.5且≤ 4的羟基官能度，
c）至少一种阳离子亲水化组分，其选自N,N'-双(羟基烷基)烷基胺，
d）至少一种脂族的氨基官能化合物，其具有至少两个异氰酸酯-反应性氨基，组分a）包含≥ 95%的IPDA，
e）至少一种醇，其具有至少两个羟基基团和≥ 60且≤ 399克/摩尔的摩尔质量，和
f）任选至少一种具有对异氰酸酯基团为反应性的基团并且其不包含离子或非离子亲水化基团的化合物。
进一步优选地，上述实施方案的聚氨酯脲由各种情况下该聚氨酯脲的总质量的≥ 10且≤ 65重量%的组分a）、≥ 5且≤ 70重量%的组分b）、≥ 2且≤ 20重量%的组分c）、≥ 1且≤ 15重量%的组分d）、≥ 0.5且≤ 6重量%的组分e）和≥ 0且≤ 10重量%的组分f）合成，组分a）至f）合计为100重量%。
更特别优选地，该聚氨酯脲排它地由组分a）至f）合成。
该聚氨酯脲有利地具有Mn ≥ 3000且≤ 50 000克/摩尔，更特别有利地为≥ 5000且≤ 30 000克/摩尔的数均分子量。
为了制备该聚氨酯脲，将用于制备NCO封端的预聚物的组分a）、b）和c）以及任选的e）和f）优选首先全部或部分地引入，任选用对异氰酸酯基团惰性的溶剂稀释，并加热到50至120℃的温度。该预聚物的制备优选在一个步骤中进行，但是也可以分阶段进行。
合适的溶剂是惯用的脂族的酮官能溶剂，如丙酮、2-丁酮，其可以不仅在制备开始时添加，而且任选随后按份加入。丙酮和2-丁酮是优选的，丙酮是特别优选的。添加不具有异氰酸酯-反应性基团的其它溶剂也是可能的，优选使用可与水混溶的溶剂。
异氰酸酯加成反应可以使用聚氨酯化学工业中已知的催化剂来加速。但是，在一个优选变型方案中，在不添加氨基甲酸酯化（urethanization）催化剂的情况下进行操作。
在由组分a）、b）和c）以及任选的e）和f）制备NCO封端的预聚物时，异氰酸酯基团与异氰酸酯-反应性基团的物质量之比通常为≥ 1.05且≤ 2.5、优选≥ 1.15且≤ 1.95、更优选≥ 1.2且≤ 1.7。
在随后的步骤中，在第一步骤中获得的NCO封端的预聚物优选随后全部或部分地与组分d）和任选与组分c）、e）和f）反应。优选地，不使用组分c）；特别优选地，该反应仅与组分d）进行。该反应通常称为扩链，或在组分f）的情况下称为链封端。该反应可以在一个步骤中进行，或分阶段进行。
这里，优选地，首先引入该NCO封端的预聚物，并计量加入组分d）以及任选的c）、e）和f）。组分d）和任选的c）、e）和f）也可以在多个步骤中分阶段加入，更特别在两个步骤中。组分d）以及任选的c）、e）和f）可以在水中或有机溶剂中的形式使用。
组分d）以及任选的c）、e）和f）优选在10至100℃、优选25至60℃的温度下加入。
扩链程度，即用于扩链和链封端的组分d）以及任选的c）、e）和f）的NCO反应性基团与该预聚物的游离NCO基团的摩尔比通常为≥ 25且≤ 150%、优选≥ 50且≤ 120%、更优选≥ 40且≤ 100%。
当组分c）含有潜在阳离子基团时，这些基团可以通过中和，优选用上述酸之一完全或部分转化为阳离子基团。
酸的物质量优选为待中和的基团的物质量的50至125摩尔%、更优选70至100摩尔%。该中和可以在NCO封端的预聚物的反应之前、之中或之后进行。
该聚氨酯脲优选可以通过以下方法获得：使组分a）、b）、c）和任选的e）和f）反应以提供异氰酸酯封端的预聚物，随后使该预聚物与组分d）和任选与组分e）和f）反应，并且如果组分c）包含潜在阳离子基团的话，在该异氰酸酯封端的预聚物与组分d）和任选组分e）和f）的反应之前、之中或之后用酸中和该聚氨酯脲。
本发明的另一主题是包含本发明的聚氨酯脲的水性分散体。
在水中分散该聚氨酯脲可以在该NCO封端的预聚物的反应之前、之中或之后进行。该分散可以在中和过程中或在中和之后进行。该中和也可以与该分散同时进行，并且该分散水已经含有中和剂。
该分散优选在-NCO封端的预聚物的反应之后进行。为此，将溶解和扩链的聚氨酯聚合物任选在剧烈剪切例如剧烈搅拌的情况下引入到该分散水中，或者相反地将该分散水搅拌到扩链的聚氨酯聚合物溶液中。优选将水添加到溶解的、扩链的聚氨酯聚合物中。
为了制备该聚氨酯分散体，还有可能使用现有技术中已知的所有方法，如预聚物混合法、丙酮法或熔体分散法。优选使用丙酮法。
在分散步骤后仍存在于该分散体中的溶剂通常随后通过蒸馏除去。实际上在分散过程中进行去除也同样是可能的。
在由此制备的聚氨酯脲分散体中的有机溶剂的残余量优选为整个分散体的0至10重量%、更优选0至3重量%。
在本发明的聚氨酯脲分散体中该聚氨酯脲的固体分数优选为该聚氨酯脲分散体总重量的≥ 10且≤ 80重量%、更优选≥ 15且≤ 60重量%和非常优选≥ 20且≤ 50重量%。
该聚氨酯脲分散体优选具有≥ 10且≤ 10 000 mPas的粘度、更优选具有≥ 50且≤ 1500 mPas的粘度，其通过旋转粘度法按照DIN 53019在23℃下测定。
本发明的聚氨酯脲分散体可以包含抗氧化剂和/或光稳定剂和/或其它辅助剂和佐剂，如乳化剂、消泡剂、增稠剂。最后，还有可能存在填料、增塑剂、颜料、炭黑溶胶和硅溶胶、铝、粘土和石棉分散体、流动控制剂或触变剂。根据本发明的PUR分散体的所需性质状况和预期用途，在最终产品中可能存在总干物质的最多70%的此类填料。
本发明的另一主题是包含本发明的聚氨酯脲或本发明的水性聚氨酯脲分散体的涂料组合物。
对本发明的PUR分散体作为涂料材料的用途而言，它们可以单独使用或与其它水性粘合剂组合使用。此类水性粘合剂可以例如由聚酯、聚丙烯酸酯、多环氧化物（polyepoxide）或聚氨酯聚合物组成。如EP-A-0 753 531中所述那样与可辐射固化的粘合剂组合也是可能的。对于本发明的PUR分散体来说，同样可能的是与其它阳离子或非离子PUR分散体一起使用。
本发明的再一主题还是涂覆基底的方法，其特征在于将本发明的涂料组合物施加到基底上。同样，本发明的主题是可以通过本发明的方法获得的涂覆的基底。
合适的基底是例如机织和无纺织物、皮革、纸张、硬质纤维、稻草、纸状材料、木材、玻璃、任意多种类型的塑料、陶瓷、石材、混凝土、沥青、瓷、金属或玻璃纤维或碳纤维。
该基底优选选自金属，如钢、镀锌钢或铝，木材如橡树、山毛榉、枫树或桃花心木，或MDF板（中密度纤维板），三聚氰胺基基底或有机玻璃（Plexiglas）（PMMA，聚甲基丙烯酸甲酯）；尤其优选的是木材或MDF板。
该基底可以通过诸如喷涂、刷涂、浸涂、流涂或使用辊或刮刀来涂覆。
该基底优选在施加涂料前未经处理。
在将该涂料组合物施加至该基底之后，可以在通常用于单组分涂料体系的20℃至100℃、优选20℃至70℃的温度下进行干燥。
获得的涂层优选具有≥ 105 s（König摆撞硬度，如实施例部分中规定在玻璃上测定）、更优选≥ 110 s的硬度，并且耐受化学品和日常使用的物质，如护手霜，即暴露于这些物质不会导致涂层变色或在涂层中产生裂纹。这里通过实施例部分中规定的方法来测试该耐受性。
本发明的涂料组合物优选表现出非常快速的氧化干燥。此外，获得的涂层优选具有良好的打磨性能。
在第一项目中，本发明涉及阳离子亲水化的聚氨酯脲，其特征在于其由以下组分合成：
a）至少一种脂族、芳脂族和/或环脂族多异氰酸酯，
b）具有Mn ≥ 400且≤ 6000克/摩尔的数均分子量和≥ 1.5且≤ 4的羟基官能度的多元醇，包含至少一种聚酯多元醇b1），其具有无定形结构，并且其包含至少一种芳族二羧酸和/或相应的羧酸酐作为合成组分，该聚酯多元醇中芳族二羧酸和/或其酸酐的分数为该聚酯多元醇的总质量的≥ 35重量%，
c）至少一种阳离子亲水化组分，其具有至少一个对异氰酸酯基团为反应性的基团，并具有至少一个阳离子或潜在阳离子的基团，
d）至少一种脂族的氨基官能化合物，其具有至少两个异氰酸酯-反应性氨基，
e）任选至少一种醇，其具有至少两个羟基和≥ 60且≤ 399克/摩尔的摩尔质量，和
f）任选至少一种具有对异氰酸酯基团为反应性的基团的化合物。
在第二项目中，本发明涉及如项目1所述的聚氨酯脲，其特征在于该聚酯多元醇b1）可以由酸和醇组分获得，芳族二羧酸排它地用作酸组分。
在第三项目中，本发明涉及如项目1或2所述的聚氨酯脲，其特征在于该聚酯多元醇b1）具有按照DIN EN 61006, Method A通过动态扫描量热法DSC测定的Tg ≥ -25℃。
在第四项目中，本发明涉及如项目1至3任一项所述的聚氨酯脲，其特征在于组分b）不仅包含聚酯多元醇b1），还包含进一步的聚酯多元醇b2），其优选包含至少一种脂族二羧酸和/或相应的羧酸酐作为合成组分。
在第五项目中，本发明涉及如项目4所述的聚氨酯脲，其特征在于组分b）由聚酯多元醇b1）和聚酯多元醇b2）组成，其中聚酯多元醇b1）排它地包含芳族二羧酸和/或相应的酸酐作为酸组分，聚酯多元醇b2）包含脂族二羧酸和/或相应的酸酐作为酸组分。
在第六项目中，本发明涉及如项目1至5任一项所述的聚氨酯脲，其特征在于其具有≥ 0.2且≤ 5毫当量/克聚合物的阳离子和/或潜在阳离子基团含量。
在第七项目中，本发明涉及如项目1至6任一项所述的聚氨酯脲，其特征在于组分a）包含组分a）总质量的≥ 95重量%的异佛尔酮二异氰酸酯IPDI。
在第八项目中，本发明涉及如项目1至7任一项所述的聚氨酯脲，其特征在于组分d）包含组分d）总质量的≥ 95重量%的异佛尔酮二胺IPDA。
在第九项目中，本发明涉及如项目1至8任一项所述的聚氨酯脲，其特征在于该聚氨酯脲不具有非离子亲水化基团。
在第十项目中，本发明涉及如项目1至9任一项所述的聚氨酯脲，其特征在于该聚氨酯脲可以通过以下方法获得：使组分a）、b）、c）和任选的e）反应以提供异氰酸酯封端的预聚物，随后使该预聚物与组分d）和任选的组分e）和f）反应，并且如果组分c）包含潜在阳离子基团的话，在该异氰酸酯封端的预聚物与组分d）和任选组分e）和f）的反应之前、之中或之后用酸中和该基团。
在第十一项目中，本发明涉及包含如项目1至10任一项所述的聚氨酯脲的水性分散体。
在第十二项目中，本发明涉及包含如项目1至10任一项所述的聚氨酯脲或如项目11所述的水性分散体的涂料组合物。
在第十三项目中，本发明涉及涂覆基底的方法，其特征在于将如项目12所述的涂料组合物施加到该基底上。
在第十四项目中，本发明涉及如项目13所述的方法，其特征在于所述基底是木材或MDF（中密度纤维板）板。
在第十五项目中，本发明涉及可以通过如项目13或14所述的方法获得的涂覆的基底。
具体实施方式
采用实施例来阐明本发明，该实施例不应理解为强加任何限制。除非另行规定，所有量化数字、比例和百分率基于重量和基于总量或基于组合物的总重量。
实施例：
除非另行确定，所有百分率按重量计。
除非另行说明，所有分析测量基于23℃的温度。
按照DIN-EN ISO 3251测定固含量（非挥发性部分）。
除非另行明确描述，根据DIN-EN ISO 11909以体积来测定NCO含量。
通过IR光谱法（在2260 cm-1处的谱带）进行游离NCO基团的检查。
报道的粘度通过旋转粘度法根据DIN 53019在23℃下使用来自Anton Paar Germany GmbH, Ostfildern, DE的旋转粘度计测定。
数均分子量通过凝胶渗透色谱法（GPC）在四氢呋喃中在23℃下测定。该程序在本文中是DIN 55672-1：“Gel permeation chromatography, Part 1 - Tetrahydrofuran as eluent”(来自PSS Polymer Service的SECurity GPC-System，流速1.0毫升/分钟；柱：2 × PSS SDV linear M，8 × 300 mm，5 µm；RID检测器)。已知摩尔质量的聚苯乙烯样品在本文中用于校准。在软件的辅助下进行数均分子量的计算。根据DIN 55672 Part 1规定基准点与评估极限。
玻璃化转变温度Tg和熔点按照DIN EN 61006, Method A使用为了测定Tg用铟和铅校准的DSC仪器（来自Perkin-Elmer的Pyris Diamond DSC量热计）通过动态扫描量热法（DSC）来测定。将10毫克用于分析的物质称重到可密封的铝坩埚中，将其密封。进行由-100℃至+150℃的三次直接连续加热过程，加热速率20 K/分钟，并随后冷却，冷却速率320 K/分钟，第三加热曲线用于测定该值。该Tg定义为一个玻璃化转变过程的中间高度处的温度。熔融峰的最大值被认为构成熔点。
所用物质和缩写：
聚酯多元醇1：来自邻苯二甲酸酐和乙二醇的聚酯多元醇，Mn = 2000克/摩尔，Tg = 21.5℃，无定形结构
聚酯多元醇2：来自己二酸和二乙二醇的聚酯多元醇，Mn = 2700克/摩尔，Tg = -52.5℃，无定形结构
聚酯多元醇3：来自邻苯二甲酸酐和1,6-己二醇的聚酯多元醇，Mn = 2100克/摩尔，Tg = -21.5℃，无定形结构
聚酯多元醇4：来自己二酸和己二醇的聚酯多元醇，Mn = 2250克/摩尔，熔点 = 60.4℃，结晶结构
聚酯多元醇P5：来自己二酸和邻苯二甲酸酐（重量比为1:1）、二乙二醇和1,6-己二醇的聚酯多元醇，Mn = 2500克/摩尔
聚酯多元醇P6：来自己二酸和邻苯二甲酸酐（重量比为1:1）、二乙二醇和1,6-己二醇的聚酯多元醇，Mn = 2300克/摩尔
BYK 028，BYK 341，BYK 346 配制添加剂；Byk Chemie, Wesel, DE
BdG/H2O 1/1 二乙二醇丁醚和H2O 1:1的混合物，助溶剂。
该聚酯多元醇和IPDI由Bayer MaterialScience AG, Leverkusen, DE制备。其它化学品来自Sigma-Aldrich Chemie GmbH, Taufkirchen, DE。除非另行描述，原材料在不进行进一步提纯或预处理的情况下使用。
实施例1：制备聚氨酯脲分散体（发明）：
将聚酯多元醇1 P1与聚酯多元醇2 P2的216克混合物（P1/P2重量比为1/2）加热至100℃并在减压下脱水1小时。随后将该混合物冷却，并与335克丙酮一起添加61克N-甲基二乙醇胺和16克1,4-丁二醇。将温度调节至50℃并添加255克IPDI，该混合物在50℃下搅拌直到该NCO值略低于理论值。在40℃下使完成的预聚物与49克IPDA反应，其以在181克丙酮中的溶液存在。随后的搅拌时间为15分钟。随后通过添加278克水和31克10%的乙酸来进行中和。在50℃下，搅拌时间为30分钟。随后经15分钟在25℃下分散在801克水中。随后，在40℃下在减压下通过蒸馏除去溶剂，获得储存稳定的分散体。
固含量： 35%
　　　粘度： 565 mPas。
实施例2：制备聚氨酯脲分散体（发明）：
将聚酯多元醇3 P3与聚酯多元醇2 P2的211克混合物（P3/P2重量比为1/2）加热至100℃并在减压下脱水1小时。随后将该混合物冷却，并与335克丙酮一起添加61克N-甲基二乙醇胺和16克1,4-丁二醇。将温度调节至50℃并添加255克IPDI，该混合物在50℃下搅拌直到该NCO值略低于理论值。在40℃下使完成的预聚物与49克IPDA反应，其以在181克丙酮中的溶液存在。随后的搅拌时间为15分钟。随后通过添加278克水和31克10%的乙酸来进行中和。在50℃下，搅拌时间为30分钟。随后经15分钟在25℃下分散在801克水中。随后，在40℃下在减压下通过蒸馏除去溶剂，获得储存稳定的分散体。
固含量： 35%
　　　粘度： 880 mPas。
实施例3：制备聚氨酯脲分散体（对比）：
将聚酯多元醇4 P4与聚酯多元醇2 P2的189克混合物（P4/P2重量比为1/2）加热至100℃并在减压下脱水1小时。随后将该混合物冷却，并与319克丙酮一起添加61克N-甲基二乙醇胺和16克1,4-丁二醇。将温度调节至50℃并添加255克IPDI，该混合物在50℃下搅拌直到该NCO值略低于理论值。在40℃下使完成的预聚物与49克IPDA反应，其以在181克丙酮中的溶液存在。随后的搅拌时间为15分钟。随后通过添加278克水和31克10%的乙酸来进行中和。在50℃下，搅拌时间为30分钟。随后经15分钟在25℃下分散在751克水中。随后，在40℃下在减压下通过蒸馏除去溶剂，获得储存稳定的分散体。
固含量： 35%
　　　粘度： 184 mPas。
实施例4：制备聚氨酯脲分散体（对比）：
将235克聚酯多元醇2 P2加热至100℃并在减压下脱水1小时。随后将该混合物冷却，并与346克丙酮一起添加61克N-甲基二乙醇胺和16克1,4-丁二醇。将温度调节至50℃并添加255克IPDI，该混合物在50℃下搅拌直到该NCO值略低于理论值。在40℃下使完成的预聚物与49克IPDA反应，其以在181克丙酮中的溶液存在。随后的搅拌时间为15分钟。随后通过添加278克水和31克10%的乙酸来进行中和。在50℃下，搅拌时间为30分钟。随后经15分钟在25℃下分散在837克水中。随后，在40℃下在减压下通过蒸馏除去溶剂，获得储存稳定的分散体。
固含量： 32%
　　　粘度： 2450 mPas。
实施例5：制备聚氨酯脲分散体（对比，阴离子亲水化）：
将聚酯多元醇1 P1与聚酯多元醇2 P2的333克混合物（P1/P2重量比为1/2）加热至100℃并在减压下脱水1小时。随后将该混合物冷却，并与295克丙酮一起添加20克二羟甲基丙酸和16克1,4-丁二醇。将温度调节至50℃并添加147克IPDI，该混合物在50℃下搅拌直到该NCO值略低于理论值。在40℃下使完成的预聚物与29克IPDA反应，其以在106克丙酮中的溶液存在。随后的搅拌时间为15分钟。随后通过添加162克水和11克二甲基乙醇胺来进行中和。在50℃下，搅拌时间为30分钟。随后经15分钟在25℃下分散在825克水中。随后，在40℃下在减压下通过蒸馏除去溶剂，获得储存稳定的分散体。
固含量： 35%
　　　粘度： 79 mPas。
实施例11：制备聚氨酯脲分散体（对比）：
将聚酯多元醇P2与聚酯多元醇P3的183克混合物（P2/P3重量比为1/5）加热至100℃并在减压下脱水1小时。随后将该混合物冷却，并与286克丙酮一起添加51克N-甲基二乙醇胺和13.5克1,4-丁二醇。将温度调节至50℃并添加212克IPDI，该混合物在50℃下搅拌直到该NCO值略低于理论值。在40℃下使完成的预聚物与41克IPDA反应，其以在151克丙酮中的溶液存在。随后的搅拌时间为15分钟。随后通过添加232克水和26克10%的乙酸来进行中和。在50℃下，搅拌时间为30分钟。随后经15分钟在25℃下分散在673克水中。随后，在40℃下在减压下通过蒸馏除去溶剂，获得储存稳定的分散体。
固含量： 40.5%
　　　粘度： 2110 mPas。
实施例12：制备聚氨酯脲分散体（发明）：
将聚酯多元醇P2与聚酯多元醇P3的186克混合物（P2/P3重量比为1/2）加热至100℃并在减压下脱水1小时。随后将该混合物冷却，并与282克丙酮一起添加51克N-甲基二乙醇胺和13.5克1,4-丁二醇。将温度调节至50℃并添加212克IPDI，该混合物在50℃下搅拌直到该NCO值略低于理论值。在40℃下使完成的预聚物与41克IPDA反应，其以在151克丙酮中的溶液存在。随后的搅拌时间为15分钟。随后通过添加232克水和31克10%的乙酸来进行中和。在50℃下，搅拌时间为30分钟。随后经15分钟在25℃下分散在678克水中。随后，在40℃下在减压下通过蒸馏除去溶剂，获得储存稳定的分散体。
固含量： 39.5%
　　　粘度： 680 mPas。
实施例13：制备聚氨酯脲分散体（发明）：
将聚酯多元醇P2与聚酯多元醇P3的188克混合物（P2/P3重量比为1/1）加热至100℃并在减压下脱水1小时。随后将该混合物冷却，并与284克丙酮一起添加51克N-甲基二乙醇胺和13.5克1,4-丁二醇。将温度调节至50℃并添加212克IPDI，该混合物在50℃下搅拌直到该NCO值略低于理论值。在40℃下使完成的预聚物与41克IPDA反应，其以在151克丙酮中的溶液存在。随后的搅拌时间为15分钟。随后通过添加232克水和26克10%的乙酸来进行中和。在50℃下，搅拌时间为30分钟。随后经15分钟在25℃下分散在683克水中。随后，在40℃下在减压下通过蒸馏除去溶剂，获得储存稳定的分散体。
固含量： 38.0%
　　　粘度： 316 mPas。
实施例14：制备聚氨酯脲分散体（发明）：
将聚酯多元醇P2与聚酯多元醇P3的192克混合物（P2/P3重量比为3/1）加热至100℃并在减压下脱水1小时。随后将该混合物冷却，并与286克丙酮一起添加51克N-甲基二乙醇胺和13.5克1,4-丁二醇。将温度调节至50℃并添加212克IPDI，该混合物在50℃下搅拌直到该NCO值略低于理论值。在40℃下使完成的预聚物与41克IPDA反应，其以在151克丙酮中的溶液存在。随后的搅拌时间为15分钟。随后通过添加232克水和26克10%的乙酸来进行中和。在50℃下，搅拌时间为30分钟。随后经15分钟在25℃下分散在690克水中。随后，在40℃下在减压下通过蒸馏除去溶剂，获得储存稳定的分散体。
固含量： 38,1%
　　　粘度： 422 mPas。
实施例15：制备聚氨酯脲分散体（对比）：
将145克聚酯多元醇P5加热至100℃并在减压下脱水1小时。随后将该多元醇冷却，并与259克丙酮一起添加51克N-甲基二乙醇胺和13.5克1,4-丁二醇。将温度调节至50℃并添加212克IPDI，该混合物在50℃下搅拌直到该NCO值略低于理论值。在40℃下使完成的预聚物与41克IPDA反应，其以在151克丙酮中的溶液存在。随后的搅拌时间为15分钟。随后通过添加232克水和26克10%强度的乙酸来进行中和。在50℃下，搅拌时间为30分钟。随后经15分钟在25℃下分散在601克水中。随后，在40℃下在减压下通过蒸馏除去溶剂，获得分散体。
固含量： 35%
　　　粘度： 4250 mPas。
该分散体并非储存稳定的。在室温下储存2个月后，粘度提高至9300 mPas，这令该分散体不可用于涂料。
实施例16：制备聚氨酯脲分散体（对比）：
将180克聚酯多元醇P6加热至100℃并在减压下脱水1小时。随后将该多元醇冷却，并与280克丙酮一起添加51克N-甲基二乙醇胺和13.5克1,4-丁二醇。将温度调节至50℃并添加212克IPDI，该混合物在50℃下搅拌直到该NCO值略低于理论值。在40℃下使完成的预聚物与41克IPDA反应，其以在151克丙酮中的溶液存在。随后的搅拌时间为15分钟。随后通过添加232克水和26克10%的乙酸来进行中和。在50℃下，搅拌时间为30分钟。随后经15分钟在25℃下分散在670克水中。随后，在40℃下在减压下通过蒸馏除去溶剂，获得储存稳定的分散体。
固含量： 36%
　　　粘度： 750 mPas。
试验应用：
制备木器涂料：
由表1中规定的物质（量以重量%为单位）通过在室温下混合来制备涂料组合物。在不使用助溶剂的情况下无法基于来自实施例5的聚氨酯脲来配制涂料组合物。在不含有助溶剂的类似制剂的情况下，在木材上无法获得完整和均匀的薄膜。因此，实施例10用二乙二醇丁醚作为助溶剂来配制。
表1：
组分 实施例6 实施例7 实施例8 实施例9 实施例10
实施例1 93.7
实施例2 92.2
实施例3 93.1
实施例4 98.4
实施例5 87.9
BYK 028 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0
BYK 341 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4
BYK 346 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2
水 4.7 4.7 5.3
BdG/水 1/1 10.5
表4：
组分 实施例17 实施例18 实施例19 实施例20 实施例21
实施例11 81.09
实施例12 82.87
实施例13 86.26
实施例14 85.87
实施例16 91.68
BYK 028 0.86 0.87 0.91 0.91 0.97
BYK 341 0.34 0.35 0.36 0.36 0.39
BYK 346 0.17 0.17 0.18 0.18 0.19
水 17.54 15.73 12.28 12.68 6.77
方法：
根据König测定摆撞硬度
将涂料组合物施加到玻璃上以获得大约15微米的干燥膜厚度。该薄膜随后在室温下干燥10分钟并随后在60℃下干燥16小时。
根据DIN 53157/DIN EN ISO 1522测定König摆撞硬度。
测定光泽度
以200微米的湿膜厚度将涂料组合物施加到黑色有机玻璃上。该薄膜首先在室温下干燥4小时，随后在60℃下干燥16小时。在冷却至室温后，根据DIN EN ISO 2813使用BYK-Gardner反射计测量光泽度。
对护手霜的耐受性
根据DIN EN 12720:2009-07测定对护手霜的耐受性。将这些涂料组合物的两个涂层，各自为120 g/m2，施加到山毛榉板上并在50℃下干燥44小时。根据以下标度，在处理后16小时之后评价该处理过的表面：
等级5：没有可见的变化（无损伤）。
等级4：略微改变光泽度或色调，其仅当光源在记号上或非常接近记号的测试表面中镜面反射并直接反射到观察者眼中时可见，或几处仅可感知并彼此划界的记号。
等级3：从多个观察角度可见的轻微记号；例如，仅可感知的几乎完整的圆圈或圆形区域。
等级2：严重记号；表面结构被破坏，但是薄膜并未完全消失。
等级1：严重记号，表面结构改变或表面材料被部分破坏，或滤纸粘接到该表面上。在刮擦时，薄膜被去除（深入至木材）。
等级0：非常严重的记号；表面结构改变或表面材料被完全或部分破坏，或滤纸粘接到该表面上。
打磨性能：
将这些涂料组合物以500微米厚的薄膜的形式施加到未经处理的沙比利（Sapelli）桃花心木板上并在室温下干燥4小时。随后使用320等级砂纸通过在涂层上拖拉该砂纸10次来测试打磨性能。基于以下标度，对打磨性能是否可能和涂层对砂纸耐受性如何进行评价。同样考虑的是在砂纸上是否形成沉积物。
根据以下标度进行评价：
0：优异；优异的打磨性能，在砂纸上无沉积物，
1：良好；良好的打磨性能，在砂纸上有轻微沉积物，
2：普通（Average）；普通的打磨性能，在砂纸上有适度沉积物，
3：低于平均水平；低于平均水平的打磨性能，在砂纸上有相当多的沉积物，
4：难以打磨
5：不可打磨。
干燥时间：
基于DIN 53150测定干燥时间。该涂料组合物以厚度为120微米的薄膜形式施加到玻璃板上，并根据标准T1（基于DIN EN ISO 1517）和T4测定在室温下的干燥时间。
T1：将0.5克按照DIN 1517的玻璃珠由50至150毫米的高度分布在该膜上。在10秒钟后，将玻璃板倾斜20°并试图用刷子除去该玻璃珠。如果所有玻璃珠从该表面上落下而不留下痕迹或印痕，则实现T1。
T4：将纸盘（直径26毫米，重量60至80 g/m2）、橡胶盘（直径22毫米，高度5毫米，硬度按照DIN ISO 48为50 ± 5 IRHD）和2千克的砝码接连放置到薄膜上。在60秒后，移除砝码和橡胶盘。具有该涂料组合物和纸的基底随后由大约30毫米的高度下落到厚度为20毫米的木板上。如果纸张在该程序过程中分离，则实现T4。
比较实施例6（发明）和10（对比，阴离子亲水化）：
实施例的本发明的涂料组合物具有30分钟的T1干燥时间和46至56分钟的T4干燥时间。实施例10的对比组合物具有47分钟的T1干燥时间和71分钟至77分钟的T4干燥时间，并且其干燥因此较缓慢得多。
此外，实施例10的组合物具有与实施例6相比远远更低的硬度。结果总结在表2中。
表2
干燥条件 实施例6，摆撞硬度(s) 实施例10，摆撞硬度(s)
在室温下1天 120 27
在室温下4天 141 27
在室温下7天 145 29
在室温下8天 147 29
在50℃下16小时 144 29
在室温下7天+在50℃下16小时 144 30
比较实施例6至9：
测试实施例6至9的涂料组合物的硬度、耐受性和打磨性能。
研究结果总结在表3中。显而易见的是，相对于发明组合物，对比组合物8在耐受性和打磨性能方面表现出明显的缺点，对比组合物9在摆撞硬度和打磨性能方面表现出明显的缺点。
表3：
实施例6 实施例7 实施例8 (C) 实施例9 (C)
室温下1天后的摆撞硬度(s) 120 118 120 98
室温下3天后的摆撞硬度(s) 141 131 127 98
在50℃下16小时后的摆撞硬度(s) 144 128 137 97
护手霜耐受性 5 5 3 5
打磨性能 1-2 1-2 2 2
比较实施例17至21：
采用上述方法测试实施例17至21的涂料组合物的硬度、耐受性和打磨性能。
研究结果总结在表5中。显而易见的是，相对于发明组合物1，对比组合物17在光泽度、耐受性和打磨性能方面表现出明显的缺点，对比组合物21表现出较低的摆撞硬度。
表5：
*在该情况中，使用以实施例20的重量比包含己二酸和邻苯二甲酸的聚酯多元醇P6。
一般讨论
聚氨酯脲分散体的可用性取决于两个参数：
（i）分散体的粘度必须足够低以便能够施加该分散体。此外，该粘度必须长期稳定以实现足够的储存稳定性。
（ii）用该分散体制得的涂料的性质必须在硬度、针对化学品的耐受性和打磨性能方面符合一定的标准。
一方面，这些性质取决于脂族与芳族聚酯多元醇的比率。如实施例17中可见的脂族与芳族聚酯多元醇的低比率导致在光泽度和打磨性能方面的不足。除此之外，分散体的粘度可能变得过高（数据未显示）。由具有聚氨酯脲中脂族与芳族聚酯多元醇的高比率的分散体制成的涂料倾向于过于柔软。因此，聚氨酯脲中1:2至2:1或3:1的脂族与芳族聚酯多元醇之间的比率提供了最好的结果。
实施例18的涂料表现出降低的护手霜耐受性。但是，针对其他物质如水、乙醇（48%）、咖啡或红酒的耐受性可与实施例17至20相比（数据未显示）。
另一方面，作为本发明的基础的研究令人惊讶地显示，不仅脂族和芳族聚酯多元醇之间的重量比在决定分散体性质方面起到重要作用。分散体的粘度和稳定剂严重取决于两种不同的羧酸组合在一种聚酯多元醇中或分离在两种不同的聚酯多元醇中的问题。
实施例14以1:1的重量比使用一种纯脂族聚酯多元醇和第二纯芳族聚酯多元醇。实施例15使用单一聚酯多元醇P5，其以1:1的重量比包含芳族和脂族羧酸。因此，实施例14使用两种聚酯多元醇，而实施例15使用单一的混合聚酯多元醇。尽管差别看似不大，用实施例15的聚氨酯脲制备的分散体具有比实施例14的分散体（422 mPas）远远更高的粘度（4250 mPas）。此外，实施例15的分散体不稳定。由此，脂族与芳族羧酸分离在两种聚酯多元醇中是实现低粘度的关键特征。

Claims (12)

1.阳离子亲水化的聚氨酯脲，其特征在于其由以下组分合成：
a）至少一种脂族、芳脂族和/或环脂族多异氰酸酯，
b）具有Mn ≥ 400且≤ 6000克/摩尔的数均分子量和≥ 1.5且≤ 4的羟基官能度的多元醇，其
　　（i）包含至少一种聚酯多元醇b1），其具有无定形结构，并且其排它地包含芳族二羧酸和/或相应的羧酸酐作为酸组分，所述聚酯多元醇中芳族二羧酸和/或其酸酐的分数为所述聚酯多元醇的总质量的≥ 35重量%，和
　　（ii）包含至少一种多元醇b2），其排它地包含脂族二羧酸和/或相应的羧酸酐作为酸组分，
其中聚酯多元醇b1）与聚酯多元醇b2）之间的重量比为2:1至1:3；
c）至少一种阳离子亲水化组分，其具有至少一个对异氰酸酯基团为反应性的基团，并具有至少一个阳离子或潜在阳离子的基团，
d）至少一种脂族的氨基官能化合物，其具有至少两个异氰酸酯-反应性的氨基基团，
e）任选至少一种醇，其具有至少两个羟基和≥ 60且≤ 399克/摩尔的摩尔质量，和
f）任选至少一种具有对异氰酸酯基团为反应性的基团的化合物。
2.如权利要求1所述的聚氨酯脲，其特征在于所述聚酯多元醇b1）具有按照DIN EN 61006, Method A通过动态扫描量热法DSC测定的Tg ≥ -25℃。
3.如权利要求1或2所述的聚氨酯脲，其特征在于其具有≥ 0.2且≤ 5毫当量/克聚合物的阳离子和/或潜在阳离子基团含量。
4.如权利要求1至3任一项所述的聚氨酯脲，其特征在于组分a）包含组分a）总质量的≥ 95重量%的异佛尔酮二异氰酸酯IPDI。
5.如权利要求1至4任一项所述的聚氨酯脲，其特征在于组分d）包含组分d）总质量的≥ 95重量%的异佛尔酮二胺IPDA。
6.如权利要求1至5任一项所述的聚氨酯脲，其特征在于所述聚氨酯脲不具有非离子亲水化基团。
7.如权利要求1至6任一项所述的聚氨酯脲，其特征在于所述聚氨酯脲可以通过以下方法获得：使组分a）、b）、c）和任选的e）反应以提供异氰酸酯封端的预聚物，随后使所述预聚物与组分d）和任选的组分e）和f）反应，并且如果组分c）包含潜在阳离子基团的话，在所述异氰酸酯封端的预聚物与组分d）和任选的组分e）和f）的反应之前、之中或之后用酸中和所述基团。
8.包含如权利要求1至7任一项所述的聚氨酯脲的水性分散体。
9.包含如权利要求1至7任一项所述的聚氨酯脲或如权利要求8所述的水性分散体的涂料组合物。
10.涂覆基底的方法，其特征在于将如权利要求9所述的涂料组合物施加到所述基底上。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于所述基底是木材或MDF（中密度纤维板）板。
12.可以通过如权利要求10或11所述的方法获得的涂覆的基底。
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