CN112020528B - 储存稳定、含颜料且含异氰酸酯基团的配制品及其用途 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及储存稳定、含颜料且含异氰酸酯基团的配制品,其包含至少一种颜料a.至少一种含异氰酸酯基团的组分b.至少一种润湿剂和/或分散剂c.至少一种研磨型树脂d.和任选溶剂,其中所述配制品在50℃下储存至少3天的时间段后具有小于500%的粘度升高。本发明还涉及此类配制品的制备及其用途。

Description

储存稳定、含颜料且含异氰酸酯基团的配制品及其用途
本发明涉及储存稳定、含颜料且含异氰酸酯基团的配制品,其包含至少一种颜料a.、至少一种含异氰酸酯基团的组分b.、至少一种润湿剂和/或分散剂c.、至少一种研磨型树脂(Anreibeharz)d.和任选溶剂e.,其中所述配制品在50℃下储存至少3天的时间段后具有小于500%的粘度升高。本发明还涉及此类配制品的制备及其用途。
可用作印刷墨水的配制品早已为人所知并且是当前的现有技术。这些配制品主要不是反应性的,而是在常规溶剂水或油中的细分散颜料或溶解染料。为了固定颜料,该配制品通常还含有小比例的粘合剂。
用异氰酸酯处理颜料也是文献中已知的。例如,1964年的US 3,156,576已描述了用异氰酸酯改性颜料,如炭黑、硅酸盐、二氧化钛和类似的化合物。在这种情况下将干燥颜料并入具有10%的TDI含量的干燥甲苯/TDI混合物中并随后在75℃下蒸发过量液体。由此改性的颜料立即随后在隔绝水分下并入硅酮中,该硅酮随后固化。
US 4,075,152描述了可以防止2K PU涂料中的颜料絮凝的方法。为此,首先制备异氰酸酯/颜料浆,随后将这种浆料直接混入多元醇中。所得着色的多元醇没有表现出颜料絮凝。
虽然在所列实例中已知用异氰酸酯预处理可能颜料是有利的,但在此没有获得如何能够制备储存稳定、含颜料且含异氰酸酯基团的配制品的教导。
相反,US 6,341,856描述了用于数码印刷的反应性墨水的制备。在此,加工具有至少一个C-H-活性基团的化合物、具有封闭型C-H-反应性基团的化合物(这防止活性氢与C-H-反应性基团反应)、乳化剂和颜料或染料以产生在室温下稳定的喷墨墨水。也具体提到多元醇和异氰酸酯。可以化学方式或借助包封实现封闭。
来自US 6,341,856的教导的缺点是封闭。一方面,封闭是复杂并因此昂贵的,另一方面异氰酸酯基团必须首先再次解封闭,以能够与解封闭的异氰酸酯基团进行反应。
因此,目的是至少部分克服现有技术的至少一个缺点。
本发明的另一个目的是提供在其加工过程中含有反应性异氰酸酯基团的含颜料的配制品。
另外,本发明的一个目的是提供经过尽可能长的加工期,优选经数分钟或优选经数小时具有反应性异氰酸酯基团的含颜料的配制品。
本发明的目的还是提供能够生成储存稳定的含异氰酸酯基团的配制品的方法。
本发明的另一个目的是提供墨水形式的含异氰酸酯基团的配制品,其特别是用于数码印刷。
本发明的第一主题是储存稳定的含异氰酸酯基团的配制品,其包含组分:
a. 至少一种颜料,
b. 至少一种含异氰酸酯基团的组分,
c. 至少一种润湿剂和/或分散剂,
d. 至少一种研磨型树脂和
e. 任选溶剂,
其特征在于所述配制品在50℃下储存至少3天,或优选至少5天,或优选至少7天,或优选至少10天,或优选至少14天的时间段后具有基于所述配制品的起始粘度计小于500%,优选小于300%,或优选小于200%,或优选小于100%,或优选小于50%的粘度升高。起始粘度根据本发明被定义为在合并所有所需组分,特别是所选组分a.至e.后截至1小时的粘度。
该配制品的一个优选实施方案含有至少一种具有至少一个异氰酸酯反应性基团的组分,其中组分b.的异氰酸酯基团与配制品中的所有异氰酸酯反应性基团的总和的摩尔比为至少6:1,或优选至少8:1,或优选至少11:1,或优选至少15:1,或优选至少20:1,或优选至少50:1,或优选至少100:1。
在该配制品的一个优选实施方案中,该配制品含有
a. 0.01重量%至45重量%,优选0.1重量%至15重量%,或优选0.1重量%至10重量%,或优选0.2%至8重量%,或优选0.5重量%至5重量%的所述至少一种颜料;
b. 1重量%至99重量%,优选5重量%至95重量%,或优选10重量%至93重量%,或优选20重量%至93重量%,或优选40重量%至93重量%的所述至少一种含异氰酸酯基团的组分;
c. 0.01重量%至20重量%,优选0.05重量%至15重量%,或优选0.1重量%至10重量%的所述至少一种润湿剂和/或分散剂;
d. 0.1重量%至30重量%,优选0.5重量%至25重量%,或优选1重量%至15重量%的所述至少一种研磨型树脂;
e. 0重量%至80重量%,优选0重量%至75重量%,或优选0重量%至50重量%,或优选0重量%至20重量%,或优选0重量%至10重量%,或优选0.1重量%至30重量%的溶剂;
在每种情况下基于配制品的总量计,其中配制品中所有成分的总和不超过100重量%。
该配制品优选包含
a. 0.5重量%至5重量%的所述至少一种颜料;
b. 40重量%至93重量%的所述至少一种含异氰酸酯基团的组分;
c. 0.1重量%至10重量%的所述至少一种润湿剂和/或分散剂;
d. 1重量%至15重量%的所述至少一种研磨型树脂;
e. 0重量%至30重量%的溶剂,
在每种情况下基于配制品的总量计,其中配制品中所有成分的总和不超过100重量%,其中组分b.的异氰酸酯基团与配制品中的所有异氰酸酯反应性基团的总和的摩尔比为至少6:1,或优选至少8:1,更优选至少11:1,特别优选至少20:1。
稳定的,特别是储存稳定的含异氰酸酯基团的配制品在本发明中的特征优选在于,在50℃下储存至少3天,或优选至少5天,或优选至少7天,或优选至少10天,或优选至少14天的过程中粘度仅具有≤ 500%,优选≤ 300%,或优选≤ 200%,或优选≤ 100%,或优选≤ 50%的粘度升高。尤其优选地,该配制品在50℃下储存3天的过程中的粘度升高为基于起始粘度计≤ 100%。更优选地,基于Z均值计,在任选形成的软沉积物再分散后用动态光散射测得的含异氰酸酯基团的配制品的粒度升高为最多500%,优选最多200%,优选最多100%,优选最多50%。“软沉积物”在本发明中被理解为是指该沉积物由于振摇而再分散。Z均值是颗粒的流体力学直径的测得的强度加权调和平均数。
更优选地,该配制品在测定起始粘度时或在其储存至少3天,或优选至少10天,或优选至少14天后具有基于配制品总量计2重量%至60重量%,或优选3重量%至50重量%,或优选4重量%至35重量%,或优选5重量%至20重量%的异氰酸酯基团含量。
含异氰酸酯基团的配制品优选不包含硬沉积物。“硬沉积物”在本发明中被理解为是指该沉积物通过振摇无法再分散。“振摇”优选被理解为是指用手或借助常规实验室振摇机振摇。可用的常规实验室振摇机是2000 rpm转数的IKA® VORTEX 2,其中振摇时间优选为10至60秒,或优选15至40秒。
颜料
所用颜料可以是本领域技术人员用于稳定配制品的所有颜料。优选用作组分a.的颜料可分成许多类:作为固体分散体以颗粒形式分散存在(如果必要,借助合适的润湿剂和/或分散剂)的有机或无机颜料。颜料独自使用或作为其中至少两种的混合物使用。
所述至少一种颜料可选自大量颜料类别。如果应用对应于印刷技术,特别是喷墨印刷,具有小于或等于100 µm,优选小于或等于10 µm或优选小于或等于5 µm的直径的颜料颗粒是有利的。
颜料优选均匀分布在配制品中。“均匀”被理解为是指在配制品中不同位置的颜料百分比例与配制品中颜料的平均比例相差不大于10重量%,优选不大于5重量%,特别优选不大于1重量%。
合适的有机颜料的实例是:
- 单偶氮颜料:
C.I.颜料棕25;C.I.颜料橙5、13、36和67;
C.I.颜料红1、2、3、5、8、9、12、17、22、23、31、48 : 1、48 : 2、48 : 3、48 : 4、49、49 : 1、52 : 1、52 : 2、53、53 : 1、53 : 3、57 : 1、251、112、146、170、184、210和245;
C.I.颜料黄1、3、73、74、65、97、151和183;
- 萘酚AS颜料:
C.I.颜料棕1;
C.I.颜料橙22、24、38;
C.I.颜料红2、5、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、21、22、23、31、32、95、112、114、119、136、146、147、148、150、151、164、170、184、187、188、210、212、213、222、223、237、239、240、243、245、247、253、256、258、261、266、267、268、269;
C.I.颜料紫13、25、44、50;
- 双偶氮颜料:
C.I.颜料棕23;
C.I.颜料橙15、16、34和44;
C.I.颜料红144、166、214、220、221、242和248;
C.I.颜料黄12、13、14、16、17、55、63、81、83、87、90、106、113、114、121、126、127、152、155、170、171、172、174、176和188;
- 苯并咪唑酮颜料:
C.I.颜料棕25
C.I.橙36、60、62、72
C.I.颜料红171、175、176、185、208
C.I.黄120、151、154、175、180、181、194
C.I.紫32;
- 蒽嵌蒽醌颜料:
C.I.颜料橙77;
C.I.颜料红168 (C.I.还原橙3);
- 蒽醌颜料:
C.I.颜料黄147、193、199和202;
C.I.颜料紫31;
- 蒽嘧啶颜料:
C.I.颜料黄108 (C.I.还原黄20);
- 喹吖啶酮颜料:
C.I.颜料红122、202和206;
C.I.颜料紫19;
- 喹酞酮颜料:
C.I.颜料黄138;
- 吡咯并吡咯二酮颜料:
C.I.颜料橙71和73;
C.I.颜料红254、255、264,和272
- 二噁嗪颜料:
C.I.颜料紫23和37;
- 黄烷士酮颜料:
C.I.颜料黄24 (C.I.还原黄1);
- 阴丹酮颜料:
C.I.颜料蓝60 (C.I.还原蓝4)和64 (C.I.还原蓝6);
- 异吲哚啉颜料:
C.I.颜料棕38;
C.I.颜料橙66和69;
C.I.颜料红260;
C.I.颜料黄139和185;
- 异吲哚啉酮颜料:
C.I.颜料橙61;
C.I.颜料红257和260;
C.I.颜料黄109、110、173和185;
- 异蒽酮紫颜料:
C.I.颜料紫31 (C.I.还原紫1);
- 金属络合物颜料:
C.I.颜料绿8和10;
C.I.颜料红257
C.I.颜料黄117、129、150和153;
- 紫环酮(perinone)颜料:
C.I.颜料橙43 (C.I.还原橙7);
C.I.颜料红194 (C.I.还原红15);
- 苝颜料:
C.I.颜料黑31和32;
C.I.颜料红123、149、178、179 (C.I.还原红23)、190 (C.I.还原红29)和224;
C.I.颜料紫29;
- 酞菁颜料:
C.I.颜料蓝15、15 : 1、15 : 2、15 : 3、15 : 4、15 : 6和16;
C.I.颜料绿7和36;
- 皮蒽酮颜料:
C.I.颜料橙40和51;
C.I.颜料红216 (C.I.还原橙4)、226;
- 硫靛颜料:
C.I.颜料红88和181 (C.I.还原红1);
C.I.颜料紫38 (C.I.还原紫3);
- 三芳基阳碳颜料:
C.I.颜料蓝1、2、9、10、14、61和62;
C.I.颜料绿1和4;
C.I.颜料红81、81 : 1和169;
C.I.颜料紫1、2、3、27和39;
C.I.颜料黑1 (苯胺黑);
C.I.颜料黄101 (醛连氮黄(Aldazingelb));
C.I.颜料棕22;
所述至少一种颜料优选选自P.B. 15:4(例如Hostaperm® Blue BT-617-D)、P.V.19(例如喷墨品红(Inkjet Magenta) 5EB02)、P.Y. 155(例如喷墨黄(Inkjet Yellow)4GC)或其中至少两种的混合物。
合适的无机颜料的实例:
- 白色颜料:
二氧化钛(C.I.颜料白6)、锌白、颜料级氧化锌;硫化锌、锌钡白;铅白;
- 黑色颜料:
氧化铁黑(C.I.颜料黑11)、铁锰黑、尖晶石黑(C.I.颜料黑27);炭黑(C.I.颜料黑7);
- 彩色颜料:
氧化铬、水合氧化铬绿;铬绿(C.I.颜料绿48);钴绿(C.I.颜料绿50);群青绿;
钴蓝(C.I.颜料蓝28和36);群青蓝;铁蓝(C.I.颜料蓝27);锰蓝;
群青紫;钴紫和锰紫;
氧化铁红(C.I颜料红101);硫硒化镉(C.I.颜料红108);钼铬红(C.I.颜料红104);群青红;
氧化铁棕、混合棕、尖晶石和刚玉相(C.I.颜料棕24、29和31)、铬橙;
氧化铁黄(C.I颜料黄42);镍钛黄(C.I.颜料黄53;C.I.颜料黄157和164);铬钛黄;硫化镉和硫化镉锌(C.I.颜料黄37和35);铬黄(C.I.颜料黄34)、锌黄、碱土金属铬酸盐;那不勒斯黄(Neapelgelb);钒酸铋(C.I.颜料黄184);
- 干涉颜料:
基于经涂覆的金属薄片的金属效果颜料;基于经金属氧化物涂覆的云母薄片的珠光颜料;液晶颜料。
所述至少一种颜料优选选自P.W. 6(例如Kronos® 2310)、颜料黑6或7(例如NIPex® 35)或其混合物。
含异氰酸酯基团的组分b.可以是包含至少一个异氰酸酯基团的各种组分并由本领域技术人员为该储存稳定的配制品选择。组分b.优选包含多异氰酸酯。
本文所用的术语“多异氰酸酯”是在分子中含有两个或更多个异氰酸酯基团–N=C=O的化合物的集合术语。这些多异氰酸酯的优选代表是二异氰酸酯。它们具有通用结构O=C=N–R–N=C=O,其中R通常代表脂族、脂环族、芳脂族和/或芳族基团。
如果在本文中一般提到“异氰酸酯”,则这同样指单异氰酸酯和单体和/或低聚多异氰酸酯两者。但是,为了理解本发明的许多方面,重要的是区分单体二异氰酸酯和低聚多异氰酸酯。如果在本文中提到“低聚多异氰酸酯”,这是指由至少两个单体二异氰酸酯分子形成的多异氰酸酯,即是或含有由至少两个单体二异氰酸酯分子形成的反应产物的化合物。
优选地,含异氰酸酯基团的组分b.中包含的至少一种单体或低聚多异氰酸酯具有2.0至6.0,或优选2.3至4.5的(平均)NCO官能度。
适用于异氰酸酯组分中的单体多异氰酸酯优选是含有脂族、脂环族、芳脂族和/或芳族键合的异氰酸酯基团的具有140至400 g/mol的分子量的那些单体多异氰酸酯。这些多异氰酸酯可以各种方式,例如通过在液相或气相中光气化或通过无光气途径,例如通过氨基甲酸酯热裂解来获得。
优选的具有脂族键合的异氰酸酯基团的单体异氰酸酯是1,4-丁烷二异氰酸酯(BDI)、1,5-戊烷二异氰酸酯(PDI)、1,6-己烷二异氰酸酯(HDI)、2-甲基-1,5-戊烷二异氰酸酯、1,5-二异氰酸根合-2,2-二甲基戊烷、2,2,4-或2,4,4-三甲基-1,6-己烷二异氰酸酯和1,10-癸烷二异氰酸酯。
在该配制品的一个优选实施方案中,含异氰酸酯基团的组分b.选自1,4-丁烷二异氰酸酯(BDI)、1,5-戊烷二异氰酸酯(PDI)、1,6-己烷二异氰酸酯(HDI)、2-甲基-1,5-戊烷二异氰酸酯、1,5-二异氰酸根合-2,2-二甲基戊烷、2,2,4-和2,4,4-三甲基-1,6-己烷二异氰酸酯和1,10-癸烷二异氰酸酯、1,3-和1,4-双(异氰酸根合甲基)苯(苯二亚甲基二异氰酸酯;XDI)、1,3-和1,4-双(1-异氰酸根合-1-甲基乙基)苯(TMXDI)、2,4-和2,6-甲苯二异氰酸酯(TDI)、2,4'-和4,4'-二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)和1,5-萘二异氰酸酯、1-异氰酸根合-3,3,5-三甲基-5-异氰酸根合甲基环己烷(异佛尔酮二异氰酸酯;IPDI)、1-异氰酸根合-1-甲基-4(3)-异氰酸根合甲基环己烷、2,4'-和4,4'-二环己基甲烷二异氰酸酯(H12MDI)或其中至少两种的混合物,和任选它们的低聚物和反应产物。
含异氰酸酯基团的组分b.优选包含具有脂环族键合的异氰酸酯基团的单体异氰酸酯,其选自1,3-和1,4-环己烷二异氰酸酯、1,4-二异氰酸根合-3,3,5-三甲基环己烷、1,3-二异氰酸根合-2-甲基环己烷、1,3-二异氰酸根合-4-甲基环己烷、1-异氰酸根合-3,3,5-三甲基-5-异氰酸根合甲基环己烷(异佛尔酮二异氰酸酯;IPDI)、1-异氰酸根合-1-甲基-4(3)-异氰酸根合甲基环己烷、2,4'-和4,4'-二环己基甲烷二异氰酸酯(H12MDI)、1,3-和1,4-双(异氰酸根合甲基)环己烷、双(异氰酸根合甲基)降冰片烷(NBDI)、4,4'-二异氰酸根合-3,3'-二甲基二环己基甲烷、4,4'-二异氰酸根合-3,3',5,5'-四甲基二环己基甲烷、4,4'-二异氰酸根合-1,1'-二(环己基)、4,4'-二异氰酸根合-3,3'-二甲基-1,1'-二(环己基)、4,4'-二异氰酸根合-2,2',5,5'-四甲基-1,1'-二(环己基)、1,8-二异氰酸根合-对薄荷烷、1,3-金刚烷二异氰酸酯和1,3-二甲基-5,7-金刚烷二异氰酸酯。
优选的具有芳脂族键合的异氰酸酯基团的单体异氰酸酯是1,3-和1,4-双(异氰酸根合甲基)苯(苯二亚甲基二异氰酸酯;XDI)、1,3-和1,4-双(1-异氰酸根合-1-甲基乙基)苯(TMXDI)。
优选的具有芳族键合的异氰酸酯基团的单体异氰酸酯是2,4-和2,6-甲苯二异氰酸酯(TDI)、2,4'-和4,4'-二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)和1,5-萘二异氰酸酯。
同样合适的其它二异氰酸酯另外可见于例如Justus Liebigs Annalen derChemie, 第562卷(1949)第75-136页。
含异氰酸酯基团的组分b.优选含有基于含异氰酸酯基团的组分b.的总量计至少40重量%,优选至少50重量%,或优选至少60重量%,或优选至少70重量%,或优选至少80重量%,或优选至少90重量%的脂族或脂环族异氰酸酯。
在一个优选实施方案中,含异氰酸酯基团的组分b.包含,含异氰酸酯基团的组分b.由脂族或脂环族异氰酸酯组成。
优选地,所用的含异氰酸酯基团的组分b.可以是至少一种多异氰酸酯。优选可用的低聚多异氰酸酯可由上述单体多异氰酸酯通过下一节中描述的单体多异氰酸酯的“改性”法获得。低聚多异氰酸酯在此可通过上述单体多异氰酸酯中各种的改性获得。但是,也可以改性至少两种上述单体多异氰酸酯的混合物,以获得由至少两种不同单体形成的低聚多异氰酸酯。
由单体二异氰酸酯制备低聚多异氰酸酯在本文中也被称为单体二异氰酸酯的改性。本文所用的这种“改性”在此是指单体二异氰酸酯的反应以产生具有脲二酮、异氰脲酸酯、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低聚多异氰酸酯。
例如,己二异氰酸酯(HDI)是“单体二异氰酸酯”,因为其含有两个异氰酸酯基团并且不是至少两个多异氰酸酯分子的反应产物:
Figure 475765DEST_PATH_IMAGE001
相反,始终仍具有至少两个异氰酸酯基团的至少两个HDI分子的反应产物是本发明的上下文中的“低聚多异氰酸酯”。由单体HDI开始,此类“低聚多异氰酸酯”的代表是例如HDI异氰脲酸酯和HDI缩二脲,它们各自由三个单体HDI基础单元形成:
Figure 127327DEST_PATH_IMAGE002
根据本发明,低聚多异氰酸酯特别可具有脲二酮、异氰脲酸酯、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。在本发明的一个实施方案中,低聚多异氰酸酯具有下列低聚结构类型的至少一种或其混合物:
Figure 500539DEST_PATH_IMAGE003
有利的是使用低聚多异氰酸酯,其是至少两种低聚多异氰酸酯的混合物,其中所述至少两种低聚多异氰酸酯在结构上不同。其优选选自脲二酮、异氰脲酸酯、脲基甲酸酯、缩二脲、亚氨基噁二嗪二酮和噁二嗪三酮结构及其混合物。特别是和用仅一种特定结构的低聚多异氰酸酯发生交联反应相比,这种起始混合物可对Tg值产生影响,这对许多应用是有利的。
在根据本发明的方法中优选使用含有至少一种具有缩二脲、脲基甲酸酯、异氰脲酸酯和/或亚氨基噁二嗪二酮结构及其混合物的低聚多异氰酸酯的含异氰酸酯基团的组分b.。
含异氰酸酯基团的组分b.中包含的低聚多异氰酸酯优选是仅含单一特定低聚结构,例如仅仅或主要含有异氰脲酸酯结构的那些。但是由于制备所致,在根据本发明使用的低聚多异氰酸酯中通常始终存在彼此共存的多种不同低聚结构。
在本发明中,当选自脲二酮、异氰脲酸酯、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一种低聚结构以在每种情况下基于低聚多异氰酸酯中存在的选自脲二酮、异氰脲酸酯、脲基甲酸酯、缩二脲、亚氨基噁二嗪二酮和噁二嗪三酮结构的低聚结构的总和计至少50摩尔%,优选60摩尔%,优选70摩尔%,特别优选80摩尔%,尤其是90摩尔%存在时,低聚多异氰酸酯被视为由单一特定低聚结构形成。
优选使用单一特定低聚结构的低聚多异氰酸酯,其中该低聚结构选自脲二酮、异氰脲酸酯、脲基甲酸酯、缩二脲、亚氨基噁二嗪二酮和/或噁二嗪三酮结构并以在每种情况下基于低聚多异氰酸酯中存在的选自脲二酮、异氰脲酸酯、脲基甲酸酯、缩二脲、亚氨基噁二嗪二酮和噁二嗪三酮结构的低聚结构的总和计至少50摩尔%,优选60摩尔%,优选70摩尔%,特别优选80摩尔%,尤其是90摩尔%存在。
低聚多异氰酸酯优选是主要具有异氰脲酸酯结构并且仅作为副产物含有上述脲二酮、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那些。本发明的一个实施方案因此规定使用单一特定低聚结构的低聚多异氰酸酯,其中该低聚结构是异氰脲酸酯结构并以在每种情况下基于多异氰酸酯中存在的选自脲二酮、异氰脲酸酯、脲基甲酸酯、缩二脲、亚氨基噁二嗪二酮和噁二嗪三酮结构的低聚结构的总和计至少50摩尔%,优选60摩尔%,优选70摩尔%,特别优选80摩尔%,尤其是90摩尔%存在。
也可以使用基本不含异氰脲酸酯结构并且主要含有上述脲二酮、脲基甲酸酯、缩二脲、亚氨基噁二嗪二酮和/或噁二嗪三酮结构类型中至少一种的低聚多异氰酸酯。在本发明的一个特定实施方案中,所用低聚多异氰酸酯由在每种情况下基于多异氰酸酯中存在的选自脲二酮、异氰脲酸酯、脲基甲酸酯、缩二脲、亚氨基噁二嗪二酮和噁二嗪三酮结构的低聚结构的总和计50摩尔%,优选60摩尔%,优选70摩尔%,特别优选80摩尔%,尤其是90摩尔%的具有选自脲二酮、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结构类型的低聚多异氰酸酯组成。
优选使用贫异氰脲酸酯的多异氰酸酯,其具有基于多异氰酸酯中存在的选自脲二酮、异氰脲酸酯、脲基甲酸酯、缩二脲、亚氨基噁二嗪二酮和噁二嗪三酮结构的低聚结构的总和计最多50摩尔%,优选最多40摩尔%,优选最多30摩尔%,特别优选最多20摩尔%、10摩尔%或5摩尔%的异氰脲酸酯结构。
优选使用单一特定低聚结构类型的低聚多异氰酸酯,其中所述低聚结构类型选自脲二酮、脲基甲酸酯、缩二脲、亚氨基噁二嗪二酮和/或噁二嗪三酮结构并且这一结构类型以基于多异氰酸酯中存在的选自脲二酮、异氰脲酸酯、脲基甲酸酯、缩二脲、亚氨基噁二嗪二酮和噁二嗪三酮结构的低聚结构的总和计至少50摩尔%,优选60摩尔%,优选70摩尔%,特别优选80摩尔%,尤其是90摩尔%存在。
可以例如通过NMR谱法测定含异氰酸酯基团的组分b.中的脲二酮、异氰脲酸酯、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比例。在此可优选使用13CNMR谱法,其优选为质子解耦形式,因为所提到的低聚结构提供特征信号。
优选用于含异氰酸酯基团的组分b.中并具有脲二酮、异氰脲酸酯、脲基甲酸酯、缩二脲、亚氨基噁二嗪二酮和/或噁二嗪二酮结构的低聚多异氰酸酯的制备方法例如描述在J. Prakt. Chem. 336 (1994) 185 - 200、DE-A 1 670 666、DE-A 1 954 093、DE-A 2 414413、DE-A 2 452 532、DE-A 2 641 380、DE-A 3 700 209、DE-A 3 900 053和DE-A 3 928503或EP-A 0 336 205、EP-A 0 339 396和EP-A 0 798 299中。
优选地,可用的低聚多异氰酸酯被定义为其含有无论所用改性反应的性质如何已在遵循5%至45%,优选10%至40%,更优选15%至30%的低聚度的情况下获自单体二异氰酸酯的低聚多异氰酸酯。“低聚度”在此被理解为是指在制备过程中为了形成脲二酮、异氰脲酸酯、脲基甲酸酯、缩二脲、亚氨基噁二嗪二酮和/或噁二嗪三酮结构而消耗的最初存在于起始混合物中的异氰酸酯基团的百分比。
优选使用异氰酸酯封端的预聚物作为低聚多异氰酸酯。这些预聚物是本领域技术人员已知的并可通过过量的如上所述的合适单体异氰酸酯与合适的带有异氰酸酯反应性基团的化合物的反应获得。
在本发明中,异氰酸酯反应性基团应被理解为是指胺、酰胺、氨基甲酸酯、醇、硫醇、环氧化物、羧酸、羧酸酐基团或含有泽列维季诺夫活性氢的基团。关于泽列维季诺夫活性氢的定义,参考Römpp Chemie Lexikon, Georg Thieme Verlag Stuttgart。异氰酸酯反应性基团优选被理解为是指OH、NH和/或SH。
具有异氰酸酯反应性基团的化合物的实例是具有伯、仲和叔OH基团的一元醇、二元醇和多元醇、类似的硫醇、多元醇,例如聚醚多元醇、聚酯多元醇、聚丙烯酸酯多元醇、聚碳酸酯多元醇,类似的多硫醇、含硫的羟基化合物、胺(例如伯、仲、脂族、脂环族、芳族、位阻)、多胺和天冬氨酸酯。
醇可以是例如低分子量二醇(例如乙-1,2-二醇、丙-1,3-或-1,2-二醇、丁-1,4-二醇)、三醇(例如甘油、三羟甲基丙烷)和四醇(例如季戊四醇),以及更高分子量的多羟基化合物,如聚醚多元醇、聚酯多元醇、聚碳酸酯多元醇、聚硅氧烷多元醇和聚丁二烯多元醇。
聚醚多元醇可以本身已知的方式通过合适的起始剂分子在碱催化下或通过使用双金属氰化物化合物(DMC化合物)的烷氧基化获得。用于制备聚醚多元醇的合适的起始剂分子的实例是简单低分子量多元醇、水、具有至少两个N-H键的有机多胺或此类起始剂分子的任意混合物。用于通过烷氧基化,特别是通过DMC法制备聚醚多元醇的优选起始剂分子特别是简单多元醇,如乙二醇、丙-1,3-二醇和丁-1,4-二醇、己-1,6-二醇、新戊二醇、2-乙基己-1,3-二醇、甘油、三羟甲基丙烷、季戊四醇以及此类多元醇与下文举例提及的类型的二羧酸的低分子量含羟基酯,或此类简单多元醇的低分子量乙氧基化或丙氧基化产物,或此类改性或未改性醇的任意混合物。适用于烷氧基化的环氧烷尤其是环氧乙烷和/或环氧丙烷,它们可以以任意次序或混合用于烷氧基化。
聚酯多元醇可以已知方式通过低分子量多羧酸衍生物,例如丁二酸、己二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、十二烷二酸、四氢邻苯二甲酸酐、六氢邻苯二甲酸酐、四氯邻苯二甲酸酐、桥亚甲基四氢邻苯二甲酸酐、戊二酸酐、马来酸、马来酸酐、富马酸、琥珀酸、二聚脂肪酸、三聚脂肪酸、邻苯二甲酸、邻苯二甲酸酐、间苯二甲酸、对苯二甲酸、柠檬酸或偏苯三酸与低分子量多元醇,例如乙二醇、二乙二醇、新戊二醇、己二醇、丁二醇、丙二醇、甘油、三羟甲基丙烷、1,4-羟甲基环己烷、2-甲基丙-1,3-二醇、丁-1,2,4-三醇、三乙二醇、四乙二醇、聚乙二醇、二丙二醇、聚丙二醇、二丁二醇和聚丁二醇的缩聚、或通过环状羧酸酯,如ε-己内酯的开环聚合来制备。此外,也可以使羟基羧酸衍生物,例如乳酸、肉桂酸或ω-羟基己酸缩聚以形成聚酯多元醇。但是,也可以使用油脂化学来源的聚酯多元醇。这种聚酯多元醇可以例如通过含至少部分烯属不饱和脂肪酸的脂肪混合物的环氧化甘油三酯通过一种或多种具有1至12个碳原子的醇的完全开环和通过该甘油三酯衍生物随后部分酯交换到在烷基中具有1至12个碳原子的烷基酯多元醇上来制备。
合适的聚丙烯酸酯多元醇的制备本身是本领域技术人员已知的。它们通过具有羟基的烯属不饱和单体的自由基聚合、或通过具有羟基的烯属不饱和单体与任选其它烯属不饱和单体,例如丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸环己酯、甲基丙烯酸异冰片酯、苯乙烯、丙烯酸、丙烯腈和/或甲基丙烯腈的自由基共聚来获得。合适的具有羟基的烯属不饱和单体特别是丙烯酸2-羟乙酯、甲基丙烯酸2-羟乙酯、可通过环氧丙烷加成到丙烯酸上获得的丙烯酸羟丙酯异构体混合物和可通过环氧丙烷加成到甲基丙烯酸上获得的甲基丙烯酸羟丙酯异构体混合物。合适的自由基引发剂是选自偶氮化合物,例如偶氮异丁腈(AIBN)或选自过氧化物,例如过氧化二叔丁基的那些。
胺可以是任意的单官能或多官能胺,例如甲基胺、乙基胺、正丙基胺、异丙基胺、异构丁基胺、戊基胺、己基胺和辛基胺、正十二烷基胺、正十四烷基胺、正十六烷基胺、正十八烷基胺、环己基胺、异构甲基环己基胺、氨基甲基环己烷、二甲基胺、二乙胺、二丙基胺、二异丙基胺、二丁基胺、二异丁基胺、双(2-乙基己基)胺、N-甲基-和N-乙基环己基胺、二环己基胺、肼、乙二胺、1,2-二氨基丙烷、1,4-二氨基丁烷、2-甲基戊二胺、1,6-二氨基己烷、2,2,4-和2,4,4-三甲基己二胺、1,2-二氨基环己烷、1-氨基-3,3,5-三甲基-5-氨基甲基环己烷(异佛尔酮二胺、IPDA)、4,4'-二氨基二环己基甲烷、吡咯烷、哌啶、哌嗪、(3-氨基丙基)三甲氧基硅烷、(3-氨基丙基)三乙氧基硅烷和(3-甲基氨基)丙基三甲氧基硅烷、氨基醇,例如2-氨基乙醇、2-甲基氨基乙醇、2-(二甲基氨基)乙醇、2-(二乙基氨基)乙醇、2-(二丁基氨基)乙醇、二乙醇胺、N-甲基二乙醇胺、三乙醇胺、3-氨基-1-丙醇、3-二甲基氨基-1-丙醇、1-氨基-2-丙醇、1-二甲基氨基-2-丙醇、1-二乙基氨基-2-丙醇、双(2-羟丙基)胺、双(2-羟丙基)甲基胺、2-(羟乙基)双(2-羟丙基)胺、三(2-羟丙基)胺、4-氨基-2-丁醇、2-氨基-2-甲基丙醇、2-氨基-2-甲基丙-1,3-二醇、2-氨基-2-羟丙基丙-1,3-二醇和N-(2-羟乙基)哌啶,醚胺,例如2-甲氧基乙基胺、3-甲氧基丙基胺、2-(2-二甲基氨基乙氧基)乙醇和1,4-双(3-氨基丙氧基)丁烷或在芳环处具有至少一个包含1至3个碳原子的烷基取代基的芳族二胺和三胺,例如甲苯-2,4-二胺、甲苯-2,6-二胺、1-甲基-3,5-二乙基-2,4-二氨基苯、1,3-二乙基-2,4-二氨基苯、1-甲基-3,5-二乙基-2,6-二氨基苯、1,3,5-三乙基-2,6-二氨基苯、3,5,3',5'-四乙基-4,4'-二氨基二苯甲烷、3,3'-二甲基-4,4'-二氨基二苯甲烷、1-乙基-2,4-二氨基苯、1-乙基-2,6-二氨基苯、2,6-二乙基萘-1,5-二胺、4,4'-亚甲基双(2,6-二异丙基苯胺)。
也可以使用多胺,例如从EP-B 0 403 921中已知的聚天冬氨酸衍生物,或其氨基以封闭形式存在的多胺,例如多酮亚胺、多醛亚胺或噁唑烷(Oxazolane)。在水分影响下,由这些封闭形式的氨基产生游离氨基,并在噁唑烷的情况下也产生游离羟基,其可与异氰酸酯基团反应以进行交联。
合适的氨基官能组分特别是如可例如通过EP-B 0 403 921的方法通过二胺与富马酸酯或马来酸酯的反应获得的聚天冬氨酸酯。
优选的氨基官能化合物是具有2至4,优选2至3,特别优选2个脂族键合的伯氨基和148至12200,优选148至8200,特别优选148至4000,非常特别优选148至2000 g/mol的数均分子量Mn的聚醚多胺。特别合适的硫醇是具有每分子至少两个硫醇基团的化合物。
优选的多硫醇选自例如简单烷的烷硫醇,例如甲烷二硫醇、乙烷-1,2-二硫醇、丙烷-1,1-二硫醇、丙烷-1,2-二硫醇、丙烷-1,3-二硫醇、丙烷-2,2-二硫醇、丁烷-1,4-二硫醇、丁烷-2,3-二硫醇、戊烷-1,5-二硫醇、己烷-1,6-二硫醇、丙烷-1,2,3-三硫醇、环己烷-1,1-二硫醇、环己烷-1,2-二硫醇、2,2-二甲基丙烷-1,3-二硫醇、3,4-二甲氧基丁烷-1,2-二硫醇或2-甲基环己烷-2,3-二硫醇,含硫醚基团的多硫醇,例如2,4-二巯甲基-1,5-二巯基-3-硫杂戊烷、4-巯甲基-1,8-二巯基-3,6-二硫杂辛烷、4,8-二巯甲基-1,11-二巯基-3,6,9-三硫杂十一烷、4,7-二巯甲基-1,11-二巯基-3,6,9-三硫杂十一烷、5,7-二巯甲基-1,11-二巯基-3,6,9-三硫杂十一烷、5,6-双(巯乙硫基)-1,10-二巯基-3,8-二硫杂癸烷、4,5-双(巯乙硫基)-1,10-二巯基-3,8-二硫杂癸烷、四(巯甲基)甲烷、1,1,3,3-四(巯甲硫基)丙烷、1,1,5,5-四(巯甲硫基)-3-硫杂戊烷、1,1,6,6-四(巯甲硫基)-3,4-二硫杂己烷、2-巯乙硫基-1,3-二巯基丙烷、2,3-双(巯乙硫基)-1-巯基丙烷、2,2-双(巯甲基)-1,3-二巯基丙烷、双(巯甲基)硫醚、双(巯甲基)二硫醚、双(巯乙基)硫醚、双(巯乙基)二硫醚、双(巯丙基)硫醚、双(巯丙基)二硫醚、双(巯甲硫基)甲烷、三(巯甲硫基)甲烷、双(巯乙硫基)甲烷、三(巯乙硫基)甲烷、双(巯丙硫基)甲烷、1,2-双(巯甲硫基)乙烷、1,2-双(巯乙硫基)乙烷、2-巯乙硫基)乙烷、1,3-双(巯甲硫基)丙烷、1,3-双(巯丙硫基)丙烷、1,2,3-三(巯甲硫基)丙烷、1,2,3-三(巯乙硫基)丙烷、1,2,3-三(巯丙硫基)丙烷、四(巯甲硫基)甲烷、四(巯乙硫基甲基)甲烷、四(巯丙硫基甲基)甲烷、2,5-二巯基-1,4-二噻烷、2,5-双(巯甲基)-1,4-二噻烷和可根据JP-A 07118263获得的其低聚物、1,5-双(巯丙基)-1,4-二噻烷、1,5-双(2-巯乙硫基甲基)-1,4-二噻烷、2-巯甲基-6-巯基-1,4-二硫杂环庚烷、2,4,6-三巯基-1,3,5-三噻烷、2,4,6-三巯甲基-1,3,5-三噻烷或2-(3-双(巯甲基)-2-硫杂丙基)-1,3-二硫戊环,聚酯硫醇,例如乙二醇双(2-巯基乙酸酯)、乙二醇双(3-巯基丙酸酯)、二乙二醇2-巯基乙酸酯、二乙二醇3-巯基丙酸酯、2,3-二巯基-1-丙醇3-巯基丙酸酯、3-巯基丙-1,2-二醇双(2-巯基乙酸酯)、3-巯基丙-1,2-二醇双(3-巯基丙酸酯)、三羟甲基丙烷三(2-巯基乙酸酯)、三羟甲基丙烷三(3-巯基丙酸酯)、三羟甲基乙烷三(2-巯基乙酸酯)、三羟甲基乙烷三(3-巯基丙酸酯)、季戊四醇四(2-巯基乙酸酯)、季戊四醇四(3-巯基丙酸酯)、甘油三(2-巯基乙酸酯)、甘油三(3-巯基丙酸酯)、环己-1,4-二醇双(2-巯基乙酸酯)、环己-1,4-二醇双(3-巯基丙酸酯)、羟甲基硫醚双(2-巯基乙酸酯)、羟甲基硫醚双(3-巯基丙酸酯)、羟乙基硫醚2-巯基乙酸酯、羟乙基硫醚3-巯基丙酸酯、羟甲基二硫醚2-巯基乙酸酯、羟甲基二硫醚3-巯基丙酸酯、(2-巯乙基酯)巯基乙酸酯或双(2-巯乙基酯)硫代二丙酸酯以及芳族硫代化合物,例如1,2-二巯基苯、1,3-二巯基苯、1,4-二巯基苯、1,2-双(巯甲基)苯、1,4-双(巯甲基)苯、1,2-双(巯乙基)苯、1,4-双(巯乙基)苯、1,2,3-三巯基苯、1,2,4-三巯基苯、1,3,5-三巯基苯、1,2,3-三(巯甲基)苯、1,2,4-三(巯甲基)苯、1,3,5-三(巯甲基)苯、1,2,3-三(巯乙基)苯、1,3,5-三(巯乙基)苯、1,2,4-三(巯乙基)苯、甲苯-2,5-二硫醇、甲苯-3,4-二硫醇、萘-1,4-二硫醇、萘-1,5-二硫醇、萘-2,6-二硫醇、萘-2,7-二硫醇、1,2,3,4-四巯基苯、1,2,3,5-四巯基苯、1,2,4,5-四巯基苯、1,2,3,4-四(巯甲基)苯、1,2,3,5-四(巯甲基)苯、1,2,4,5-四(巯甲基)苯、1,2,3,4-四(巯乙基)苯、1,2,3,5-四(巯乙基)苯、1,2,4,5-四(巯乙基)苯、2,2'-二巯基联苯或4,4'-二巯基联苯。此类多硫醇可独自或以与彼此的任意混合物的形式使用。
含硫的羟基化合物同样合适。这样的化合物优选含有至少一个硫原子(其为硫醇基团、硫醚基团、硫酯氨基甲酸酯基团、酯硫代氨基甲酸酯基团和/或聚硫酯硫代氨基甲酸酯基团的形式)和至少一个OH基团。
优选的含硫的羟基化合物可选自简单的巯基醇,例如2-巯基乙醇、3-巯基丙醇、1,3-二巯基-2-丙醇、2,3-二巯基丙醇或二硫赤藓糖醇,含硫醚结构的醇,例如二(2-羟乙基)硫醚、1,2-双(2-羟乙基巯基)乙烷、双(2-羟乙基)二硫醚和1,4-二噻烷-2,5-二醇和具有EP-A 1 640 394中提到的类型的聚酯氨基甲酸酯、聚硫酯氨基甲酸酯、聚酯硫代氨基甲酸酯或聚硫酯硫代氨基甲酸酯结构的含硫二醇。此类含硫的羟基化合物可独自或以与彼此的任意混合物的形式使用。
特别优选的含硫化合物是所提到的类型的聚醚硫醇和聚酯硫醇。非常特别优选的化合物可选自4-巯甲基-1,8-二巯基-3,6-二硫杂辛烷、1,1,3,3-四(巯甲硫基)丙烷、5,7-二巯甲基-1,11-二巯基-3,6,9-三硫杂十一烷、4,7-二巯甲基-1,11-二巯基-3,6,9-三硫杂十一烷、4,8-二巯甲基-1,11-二巯基-3,6,9-三硫杂十一烷、三羟甲基丙烷三(2-巯基乙酸酯)、三羟甲基丙烷三(3-巯基丙酸酯)、季戊四醇四(2-巯基乙酸酯)和季戊四醇四(3-巯基丙酸酯)。
同样适合作为具有异氰酸酯反应性基团的化合物的是羧酸、羧酸酐和环氧化物。
异氰酸酯反应性组分同样可以包含不同的具有异氰酸酯反应性基团的化合物的混合物。
原则上,含异氰酸酯基团的组分b.可含有不同多异氰酸酯的任意混合物。这些可以是上文已描述的低聚和单体多异氰酸酯的混合物。也可以是不同的异氰酸酯封端预聚物的混合物。通过所有合适的多异氰酸酯的自由组合,可以按需要调节该配制品和由其制成的涂料的性质。
对于含异氰酸酯基团的组分b.,也优选将异氰酸酯封端的预聚物与单体或低聚多异氰酸酯混合。本发明的这一实施方案的优点在于单体和/或低聚多异氰酸酯可用于降低异氰酸酯封端的预聚物的粘度。由于单体/低聚多异氰酸酯可通过它们的异氰酸酯基团与彼此和与异氰酸酯封端的预聚物交联,这些在其制备结束时结合在该配制品中。它们因此充当反应性稀释剂。
在该配制品的一个优选实施方案中,该配制品在室温下具有至少一种下列性质:
(A) 1至200 mPas,优选1至100 mPas,或优选5至50 mPas,或优选5至20 mPas的起始粘度;
(B) 30至1000 mPas,优选50至500 mPas,或优选100至500 mPas的起始粘度;
(C) 50至2000 mPas,或优选100至1500 mPas,或优选150至100 mPas的起始粘度;
(D) 1000至100000 mPas,优选2000至90000 mPas,或优选2500至50000 mPas的起始粘度;
(E) 基于配制品的总量计小于60重量%,优选小于50重量%,或优选小于30重量%,或优选小于10重量%,或优选小于5重量%的异氰酸酯基团含量;
其中该配制品具有选自(A)至(D)的性质之一以及性质(E)。
更优选地,该配制品具有基于配制品的总量计2重量%至60重量%,或优选3重量%至50重量%,或优选4重量%至35重量%,或优选5重量%至20重量%的异氰酸酯基团含量。
该配制品优选在室温下具有至少一种下列性质:
(A) 5至20 mPas的起始粘度;或
(B) 100至500 mPas的起始粘度;或
(C) 150至1000 mPas的起始粘度;或
(D) 2500至50000 mPas的起始粘度;和/或
(E) 基于配制品的总量计小于60重量%的异氰酸酯基团含量;
其中该配制品具有选自(A)至(D)的性质之一以及性质(E)。
该配制品更优选具有基于配制品的总量计5重量%至20重量%的异氰酸酯基团含量。
使用Physica MCR 301 (Anton Paar GmbH)用板/板(直径40 mm)测量几何参数在20℃测量温度下进行(A)至(D)的粘度测定。所有粘度数据涉及500 1/s的剪切速率。
分散的颜料优选以小于20 µm,或优选小于5 µm,或优选小于1 µm,或优选小于0.5µm,或优选小于0.2 µm的平均粒度(Z均值)存在于配制品中。该分布另外优选是单峰的。由多分散指数(PDI)说明的分布另外优选小于0.6,或优选小于0.45,或优选小于0.35或优选小于0.2。
在该配制品的一个优选实施方案中,该配制品在50℃和标准压力下储存3天的时间段的情况下具有基于该配制品的原始粒度计小于500%的的粒度升高,基于借助动态光散射测得的Z均值计。借助使用Zetasizer Nano ZS (Malvern Instruments Ltd.)在20℃的温度下的动态光散射进行粒度测量。所有测量值始终涉及强度信号(Z均值)。多分散指数同样借助Zetasizer Nano ZS测定。
组分c.可包含润湿剂或分散剂或任选润湿剂和分散剂。组分c.可含有既充当润湿剂又充当分散剂的化合物。所用润湿剂c.可以是对于本领域技术人员而言适用于润湿颜料的所有化合物。
为了颜料在涂料体系中的可靠分散和稳定化,通常使用分散剂以因此降低固体的有效分散所需的机械剪切力和同时实现尽可能高的填充度。分散剂有助于附聚物的解体,并且作为表面活性材料而润湿和覆盖要分散的颗粒表面,并稳定它们以防止不想要的再附聚。颜料的稳定化例如在漆料工业中具有重要意义,因为颜料作为重要的配方成分,决定了涂料的光学外观和物理化学性质。为了使它们能够在涂料中最优发挥它们的作用,它们应该在分散过程中均匀和微细地分布在漆料中。应该稳定优选细分散的颜料,以在制备、储存、加工和后续应用,如成膜的过程中维持这一状况。如Goldschmidt, Streitberger;BASFHandbuch Lackiertechnik, BASF Münster und Vincentz Verlag Hannover 2002, 第205页及其后中描述,初级颗粒和聚集体的重组可能导致形成硬和/或软沉积物形式的沉淀物、粘度提高、光泽损失、颜色深度不足、低覆盖能力、颜料的浮起或浮出以及色调的可再现性不佳。
优选使用Bykjet® 9131、Efka® PX 4701、Disperbyk® 2200或其中至少两种的混合物。
本领域技术人员已知,例如用于印刷油墨、漆料或相关应用领域的许多颜料仅可困难地分散在配制品中。为了减少将颜料颗粒分散在液体介质中所需的能量输入,因此通常使用润湿剂和分散剂。如今用作颜料和填料的分散剂的许多不同物质是已知的。
分散剂c.优选选自含有具有官能团和/或颜料亲和力的基团的聚合物和共聚物、聚合物和共聚物的烷基铵盐、具有酸性基团的聚合物和共聚物、梳型和嵌段共聚物,如具有颜料亲和力的碱性基团的嵌段共聚物、改性丙烯酸酯嵌段共聚物、改性聚氨酯、改性和/或已转化成盐的多胺、环氧化物-胺加合物、聚醚、聚酯和聚醚酯的磷酸酯、碱性或酸性乙氧基化物,如烷氧基化单胺或多胺、或烷氧基化单醇的酸性1,2-二羧酸半酯、不饱和脂肪酸与单胺、二胺和多胺的反应产物、氨基醇和不饱和1,2-二羧酸和它们的酐和它们的盐和与醇和/或胺的反应产物;具有脂肪酸酯的聚合物和共聚物、改性聚丙烯酸酯,如酯交换的聚丙烯酸酯,改性聚酯,如酸官能和/或氨基官能聚酯、聚磷酸酯和其中至少两种的混合物。
所选分散剂优选是如文献EP 0 154 678 B1、EP 0 270 126 B1、EP 031899981、EP041749081、EP 0879860 B1、EP 0893155 B1、EP 1081 169 B1、EP1416019 A1、EP 1486 524A1、EP 1593 700 B1、EP 1640 389 A1、EP 1650 246 A1、EP 1742 990、EP 1803 753、EP1837 355、DE 102006048144、DE 102006062439、DE 102006062440、DE 102006062441和DE102007005720中已描述的那些化合物。
所用研磨型树脂d.可以是本领域技术人员会选择作为用于根据本发明的配制品的研磨型树脂的所有化合物。作为研磨型树脂d.,优选使用具有特定数量的异氰酸酯反应性基团的化合物,以使根据本发明的配制品可储存稳定。优选选择研磨型树脂d.,以可以遵守该配制品的异氰酸酯基团与异氰酸酯反应性基团的所需比率。研磨型树脂d.优选含有基于研磨型树脂的总量计小于15重量%,或优选小于8重量%,或优选小于5重量%,或优选小于2重量%的异氰酸酯反应性基团的含量。
研磨型树脂d.的优选化合物的实例是具有伯、仲和/或叔OH基团的一元醇、二元醇和多元醇、类似的硫醇、多元醇,例如聚醚多元醇、聚酯多元醇、聚丙烯酸酯多元醇、聚碳酸酯多元醇,类似的多硫醇、含硫的羟基化合物、胺(例如伯、仲、脂族、脂环族、芳族、位阻)、多胺、天冬氨酸酯和缩合树脂。
在该配制品的一个优选实施方案中,研磨型树脂d.选自(多元)醇、(多元)硫醇、(多)胺、源自聚合羟醛反应(polyaldol reaction)的缩合树脂或其中至少两种的混合物。
缩合树脂优选是醛树脂。这些可例如由脲和丁醛组成。这样的缩合树脂例如描述在DE 102205060158 A1中。脲和/或其衍生物与甲醛和CH-酸性醛的缩合产物也是专利文献中已知的。例如根据DE 1272284,在甲醛、脲和CH-酸性醛在化学计量的用量比例下的反应中获得脲基丙醛。Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 第六版, 2000Electronic Release在章节“Synthetic Resins”, 子章节“Ketone and AldehydeResins”中和尤其在“Aldehyde Resins”下描述了基于异丁醛、脲和甲醛的各种缩合树脂的性质。
对于多元醇,在此主要合适的是较高分子量的多羟基化合物,如聚醚多元醇、聚酯多元醇、聚碳酸酯多元醇、聚硅氧烷多元醇和聚丁二烯多元醇。
所用研磨型树脂d.优选是脲和脂族醛的耐黄变缩合产物(例如Laropal® A 81)。作为替代,所用耐黄变研磨型树脂d.优选是轻微支化的含羟基的聚酯(例如Desmophen®670)。
聚醚多元醇可以本身已知的方式通过合适的起始剂分子在碱催化下或通过使用双金属氰化物化合物(DMC化合物)的烷氧基化来获得。用于制备聚醚多元醇的合适的起始剂分子的实例是简单低分子量多元醇、水、具有至少两个N-H键的有机多胺或此类起始剂分子的任意混合物。用于通过烷氧基化,特别是通过DMC法制备聚醚多元醇的优选起始剂分子特别是简单多元醇,如乙二醇、丙-1,3-二醇和丁-1,4-二醇、己-1,6-二醇、新戊二醇、2-乙基己-1,3-二醇、甘油、三羟甲基丙烷、季戊四醇以及此类多元醇与下文举例提到的类型的二羧酸的低分子量含羟基酯,或此类简单多元醇的低分子量乙氧基化或丙氧基化产物,或此类改性或未改性醇的任意混合物。适用于烷氧基化的环氧烷尤其是环氧乙烷和/或环氧丙烷,它们可以以任意次序或混合用于烷氧基化。
聚酯多元醇可以已知方式通过低分子量多羧酸衍生物,例如丁二酸、己二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、十二烷二酸、四氢邻苯二甲酸酐、六氢邻苯二甲酸酐、四氯邻苯二甲酸酐、桥亚甲基四氢邻苯二甲酸酐、戊二酸酐、马来酸、马来酸酐、富马酸、琥珀酸、二聚脂肪酸、三聚脂肪酸、邻苯二甲酸、邻苯二甲酸酐、间苯二甲酸、对苯二甲酸、柠檬酸或偏苯三酸与低分子量多元醇,例如乙二醇、二乙二醇、新戊二醇、己二醇、丁二醇、丙二醇、甘油、三羟甲基丙烷、1,4-羟甲基环己烷、2-甲基丙-1,3-二醇、丁-1,2,4-三醇、三乙二醇、四乙二醇、聚乙二醇、二丙二醇、聚丙二醇、二丁二醇和聚丁二醇的缩聚、或通过环状羧酸酯,如ε-己内酯的开环聚合来制备。此外,也可以使羟基羧酸衍生物,例如乳酸、肉桂酸或ω-羟基己酸缩聚以形成聚酯多元醇。但是,也可以使用油脂化学来源的聚酯多元醇。这种聚酯多元醇可以例如通过含至少部分烯属不饱和脂肪酸的脂肪混合物的环氧化甘油三酯通过一种或多种具有1至12个碳原子的醇的完全开环和通过该甘油三酯衍生物随后部分酯交换到在烷基中具有1至12个碳原子的烷基酯多元醇上来制备。
合适的聚丙烯酸酯多元醇的制备本身是本领域技术人员已知的。它们通过具有羟基的烯属不饱和单体的自由基聚合、或通过具有羟基的烯属不饱和单体与任选其它烯属不饱和单体,例如丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸环己酯、甲基丙烯酸异冰片酯、苯乙烯、丙烯酸、丙烯腈和/或甲基丙烯腈的自由基共聚来获得。合适的具有羟基的烯属不饱和单体特别是丙烯酸2-羟乙酯、甲基丙烯酸2-羟乙酯、可通过环氧丙烷加成到丙烯酸上获得的丙烯酸羟丙酯异构体混合物和可通过环氧丙烷加成到甲基丙烯酸上获得的甲基丙烯酸羟丙酯异构体混合物。合适的自由基引发剂是选自偶氮化合物,例如偶氮异丁腈(AIBN)或选自过氧化物,例如过氧化二叔丁基的那些。
也可以使用多胺,例如从EP-B 0 403 921中获知的聚天冬氨酸衍生物,或其氨基以封闭形式存在的多胺,例如多酮亚胺、多醛亚胺或噁唑烷。在水分影响下,由这些封闭形式的氨基产生游离氨基,并在噁唑烷的情况下也产生游离羟基,其可与异氰酸酯基团反应以进行交联。
含硫的羟基化合物同样合适。这样的化合物优选含有至少一个硫原子(其为硫醇基团、硫醚基团、硫酯氨基甲酸酯基团、酯硫代氨基甲酸酯基团和/或聚硫酯硫代氨基甲酸酯基团的形式)和至少一个OH基团。
特别优选的含硫化合物是所提到的类型的聚醚和聚酯硫醇。
该研磨型树脂也可由为组分d.描述的不同化合物的任意混合物组成。
合适的溶剂是可优选完全溶解含异氰酸酯基团的组分b.的所有溶剂e.。优选使用不与或仅与异氰酸酯缓慢反应并优选完全溶解异氰酸酯并具有> 30℃且< 300℃的沸点的溶剂。还优选的是具有基于溶剂e.的总量计优选小于1重量%,优选小于0.5重量%,或优选小于0.1重量%,或优选小于0.01重量%的低水含量的溶剂e.。
实例是包含选自酮、酯、醚、脂环族环、杂环的环、芳族化合物、氯和它们的任意混合物的结构单元的溶剂,例如乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸甲氧基丙酯、丙酮、甲乙酮、甲基异丁基酮、环己酮、甲苯、二甲苯、Solventnaphtha® 100及其混合物。优选溶剂是甲乙酮、乙酸乙酯、乙酸丁酯、丁基乙二醇乙酸酯和乙酸2-乙基己酯。
溶剂e.可以是单一溶剂或至少两种优选上述溶剂的任意混合物。
如果在溶剂e.中包含异氰酸酯反应性基团,应在制备配制品时测定异氰酸酯基团与异氰酸酯反应性基团的比率时将这些基团计入考虑。溶剂e.中的异氰酸酯反应性基团的含量优选为基于溶剂e.的总量计小于20重量%,或优选小于10重量%,或优选小于5重量%,或优选小于3重量%。
本发明的另一主题是制备储存稳定的含异氰酸酯基团的配制品的方法,其至少包括步骤:
i. 在至少一种润湿剂和/或分散剂存在下将至少一种颜料分散(Anreiben)在至少一种研磨型树脂中,以获得颜料分散体(Anreibung),其中可使用本领域技术人员已知的常规分散装置,直至达到所述至少一种颜料的所需粒度,
ii. 任选用溶剂稀释获自步骤i.的颜料分散体,
iii. 混合来自步骤i.或步骤ii.的颜料分散体与含异氰酸酯基团的组分以获得含异氰酸酯基团的配制品,
其中所述配制品中的异氰酸酯基团总和与所有异氰酸酯反应性基团的总和的比率为至少6:1,或优选至少8:1,或优选至少11:1,或优选至少15:1,或优选至少20:1,或优选至少50:1,或优选至少100:1。
优选地,在该方法中,以首先i.、然后任选ii.和在此之后才进行iii.的次序进行这些步骤。
稳定的,特别是储存稳定的含异氰酸酯基团的配制品在本发明中的特点优选在于在50℃下储存至少3天,或优选至少5天,或优选至少7天,或优选至少10天,或优选至少14天的过程中粘度仅具有≤ 500%,优选≤ 300%,或优选≤ 200%,或优选≤ 100%,或优选≤50%的粘度升高。尤其优选地,该配制品在50℃下储存3天的过程中的粘度升高为基于起始粘度计≤ 100%。更优选地,基于Z均值计,在任选形成的软沉积物再分散后用动态光散射测得的含异氰酸酯基团的配制品的粒度升高为最多500%,优选最多200%,优选最多100%,优选最多50%。“软沉积物”在本发明中被理解为是指沉积物由于振摇而再分散。
储存稳定的含异氰酸酯基团的配制品的特征优选在于,它们在储存过程中不形成硬沉积物。“硬沉积物”在本发明中被理解为是指该沉积物通过振摇无法再分散。“振摇”优选被理解为是指用手或借助常规实验室振摇机振摇。所用的实验室振摇机是2000 rpm转数的IKA® VORTEX 2,其中振摇时间优选为10至60秒,或优选15至40秒。
颜料优选均匀分布在通过本发明的方法制成的配制品中。“均匀”被理解为是指在配制品中不同位置的颜料百分比与配制品中颜料的平均比例相差不大于10重量%,优选不大于5重量%,特别优选不大于1重量%。
本发明的另一主题是根据本发明的配制品用于涂覆基底表面的用途。优选基底选自纺织品、木材、塑料、玻璃、陶瓷、碳、金属或其中至少两种的组合。优选以连续层的形式至少在表面的一部分上实施涂覆。优选借助本领域技术人员为此选择的方法实施涂覆。该涂覆优选选自刷涂、浇注、刮涂、喷涂、浸涂、流涂、印刷、辊涂或其中至少两种的组合。本领域中已知的所有方法变体可用于此。
本发明的另一主题涉及根据本发明的用途涂覆的物体。在此优选在整面上实施涂覆,但替代地也可仅在基底表面的一部分上实施涂覆。
本发明的另一主题涉及根据本发明的配制品作为墨水的用途。
根据本发明的配制品根据本发明作为墨水的用途的一个优选实施方案是作为数码印刷墨水。作为数码印刷墨水,该配制品优选具有1至200 mPas,或优选1至100 mPas,或优选5至50 mPas,或优选5至20 mPas的粘度。
本发明的另一主题涉及使用根据本发明的配制品作为墨水,特别是作为数码印刷墨水可获得的经印刷的物体。
在该物体的一个优选实施方案中,该物体的材料选自纺织品、木材、塑料、玻璃、陶瓷、碳、金属或其中至少两种的组合。
实施例
除非另行指明,涉及重量数值的所有百分比始终涉及重量百分比。
使用Physica MCR 301 (Anton Paar GmbH)用板/板(直径40 mm)测量几何参数在20℃测量温度下进行所有粘度测定。除非另行指明,所有粘度数据涉及500 1/s的剪切速率。起始粘度根据本发明被定义为在合并所有所需组分,特别是所选组分a.至e.后截至1小时的粘度。
借助使用Zetasizer Nano ZS (Malvern Instruments Ltd.)在20℃的温度下的动态光散射进行所有粒度测量。所有测量值始终涉及强度信号(Z均值)。
在颜料糊的制造过程中磨碎附聚的颜料颗粒。为此需要向待研磨材料输入高能量。可以例如借助超声、转子-定子系统或辊磨机输入能量。本领域技术人员已知的另一方法是例如在球磨机或珠磨机中在应将颗粒附聚物分散在其中的介质中研磨该颗粒附聚物。使用Dispermat LC30 (VMA-Getzmann GmbH)在125毫升由不锈钢制成的双壁调温容器中制造含颜料的糊料。在第一步骤中,将所有材料称重到这一容器中并手动混合。随后,使用分散盘(直径30 mm)在10000转/分钟下预分散10分钟,直至形成均匀物料(待研磨材料)。然后将分散工具换成由聚酰胺制成的单个磨盘(直径32 mm)。随后将平均直径为0.6至0.8 mm的氧化锆珠粒(钇稳定化)添加到待研磨材料中。待研磨材料在连续冷却下在14000 转/分钟的旋转速度下精细研磨90分钟。在分散后,通过过滤除去研磨珠。
含颜料的含异氰酸酯基团的配制品如下制备:
将含颜料的糊料预先装载在30毫升玻璃容器中。随后在搅拌下逐步加入溶剂(如果存在于配制品中)。在最后一个步骤中,在搅拌下逐步加入异氰酸酯组分。将该混合物振摇并在辊式混合机(KG TRM50, IDL GmbH & Co. KG)上均化30分钟。
材料
有机颜料可获自例如Clariant SE公司。无机二氧化钛可获自例如KronosWorldwide Inc.公司。黑色炭黑颜料可获自例如Orion Engineered Carbons GmbH公司,这如对于下列实验结果所实施。
表1: 颜料
编号 名称 制造商 颜料颜色 颜色指数 颜料类别(化学) 密度(g/cm³) 初级颗粒粒度(nm)
1 Hostaperm® BlueBT-617-D Clariant SE 青色 P.B 15:4 酞菁 1.62 65
2 Inkjet Magenta5EB02 Clariant SE 品红 P.V. 19 喹吖啶酮 1.5 70
3 Inkjet Yellow4GC Clariant SE 黄色 P.Y. 155 双偶氮 1.5 90
4 Kronos® 2310 Kronos Worldwide Inc. 白色 P.W. 6 二氧化钛 4 <sup>*</sup>k.A.
5 NIPex® 35 Orion EngineeredCarbons GmbH 黑色 P. Bk. 7 炉炭黑 <sup>*</sup>k.A. 31
*k.A. = 未说明。
研磨型树脂可获自许多制造商。合适的研磨型树脂尤其可获自BASF SE公司或获自Covestro AG公司,这如对于下列实验结果所实施。
表2: 研磨型树脂
编号 名称 制造商 类别(化学) OH值(mg KOH/g) 酸值(mg KOH/g)
1 Laropal A81 BASF SE 由脲和脂族醛制成的缩合树脂 40 ≤ 3
2 Desmophen 670 Covestro AG 含羟基的聚酯 141.9 2 ± 1
来自表2的两种研磨型树脂都始终在乙酸丁酯中稀释到70重量%使用。
溶剂可获自许多制造商。合适的溶剂尤其可获自Sigma-Aldrich公司,这如对于下列实验结果所实施。
表3: 溶剂
编号 溶剂 CAS号 制造商
1 乙酸丁酯(BuAc) ACS试剂,≥99.5% (GC) 123-86-4 Sigma-Aldrich
2 丁基乙二醇乙酸酯(BGA) 99% 112-07-2 Sigma-Aldrich
润湿和分散辅助剂(也称为分散添加剂)可获自不同的制造商。Byk Additives &Instruments GmbH公司或BASF SE公司尤其提供这样的辅助剂,这如对于下列实验结果所实施。
表4: 润湿和分散添加剂(组分c.)
编号 分散添加剂 制造商 结构 基于供应形式的添加剂计,羟值、胺值和酸值的总和(mg KOH/g) 不挥发物含量(%)
1 Bykjet® 9131 Byk Additives &Instruments GmbH 含有具有颜料亲和力的基团的结构化共聚物的溶液 144 40
2 Efka® PX 4701 BASF SE 丙烯酸酯嵌段共聚物 40 100
3 Disperbyk®2200 Byk Additives &Instruments GmbH 含有具有颜料亲和力的基团的高分子量共聚物 k.A. 100
对应于组分b.的异氰酸酯可获自不同的制造商。Covestro AG公司尤其提供这样的异氰酸酯,这如对于下列实验结果所实施。
表5: 异氰酸酯(组分b.)
编号 异氰酸酯 制造商 NCO含量(%)
1 Desmodur® H Covestro AG 己二异氰酸酯(HDI),单体脂族二异氰酸酯,具有168的摩尔质量、84的当量、≥49.7%的根据DIN EN ISO 11909的NCO含量和≥ 99.5%的纯度(GC)。
2 Desmodur® N3400 Covestro AG 脂族多异氰酸酯(HDI脲二酮),根据DIN EN ISO 11909的NCO含量为21.8 ±0.7%、根据DIN EN ISO 3219/A.3在23℃下的粘度为175 ± 75 mPas且根据DINEN ISO 10283的单体HDI含量≤ 0.3%
3 Desmodur® N3600 Covestro AG 脂族多异氰酸酯(低粘度HDI三聚物),根据DIN EN ISO 11909的NCO含量为23.0± 0.5%、根据M014-ISO 3219/A.3在23℃下的粘度为1200 ± 300 mPas且根据M106-ISO 10283的单体HDI含量≤ 0.25%
表6: 具有各种NCO/OH比率的实施例。
实施例/初始重量[g]
<u>糊料</u> 1(对比) 2 3 4 5 6 7 8
研磨型树脂d.
Laropal® A81 (在BuAc中70%) 6.71 6.71 6.71
Desmophen® 670 (在BuAc中70%) 7.49 7.49 7.49 7.49 7.49
颜料a.
青色 41.15 41.15 37.26 41.15 37.26 41.15 41.15 37.26
添加剂(润湿剂和/或分散剂) c.
Bykjet® 9131 44.03 44.03 40.1 44.03 40.1 44.03 44.03 40.1
溶剂e.
BuAc/BGA 1:2 7.33 7.33 15.93 7.33 15.93 7.33 7.33 15.93
<u>配制品*</u> 1(对比) 2 3 3 4 5 6 7
由组分a. + c. - e.组成的糊料 1.75 2.9 3 2 1.5 1 1 1
BuAc/BGA 1:2组分e. 0.85 2.26 2.46 1.95 2.46 2.44 3.39 3.44
Desmodur® N3600组分b. 2.00 5.28 5.73 4.55 5.74 5.69 7.91 8.04
NCO/NCO-反应性基团 5:1 8:1 10:1 10:1 20:1 25:1 35:1 42:1
起始粘度[mPa*s] 127 113 74 71 69.4 67 58.4 56
在50℃下储存a、b天后的粘度相对变化[%] 1168<sup>a</sup> 369<sup>a</sup> 320<sup>b</sup> 323<sup>b</sup> 148<sup>b</sup> 100<sup>b</sup> 75<sup>b</sup> 71<sup>b</sup>
在50℃下储存14天后的Z-均值相对变化[%] n.b.** n.b.** n.b.** n.b.** -17.0 -12.9 -15.0 -12.6
根据本发明
稳定
* 配制品1至8分别由糊料1至8制备,** 未测定,a: 在3天后,b: 在14天后。
表7: 进一步的根据本发明的实施例
Figure 630169DEST_PATH_IMAGE004
*配制品9至18分别由糊料9至18制备。
实施例1表现出在50℃下储存3天后大于500%的粘度升高,并因此不是根据本发明的。所有其它实施例都是根据本发明的。

Claims (4)

1.制备含异氰酸酯基团的配制品的方法,其至少包括步骤:
i. 在至少一种润湿剂和/或分散剂存在下将至少一种颜料分散在至少一种研磨型树脂中,以获得颜料分散体,
ii. 任选用溶剂稀释获自步骤i.的颜料分散体,
iii. 混合来自步骤i.或步骤ii.的颜料分散体与含异氰酸酯基团的组分,以获得含异氰酸酯基团的配制品,
其中所述配制品中的异氰酸酯基团总和与所有异氰酸酯反应性基团的总和的比率为至少8:1,
其中所述研磨型树脂选自一元醇、多元醇、一元硫醇、多元硫醇、单胺、多胺、源自聚合羟醛反应的缩合树脂或其中至少两种的混合物。
2.如权利要求1中所述的方法,其中所述配制品包含:
a. 0.01重量%至45重量%的所述至少一种颜料;
b. 1重量%至99重量%的所述至少一种含异氰酸酯基团的组分;
c. 0.01重量%至20重量%的所述至少一种润湿剂和/或分散剂;
d. 0.1重量%至30重量%的所述至少一种研磨型树脂;
e. 0重量%至80重量%的溶剂;
在每种情况下基于配制品的总量计,其中配制品中所有成分的总和不超过100重量%。
3.如权利要求1或2中所述的方法,其中所述含异氰酸酯基团的组分选自1,4-丁烷二异氰酸酯(BDI)、1,5-戊烷二异氰酸酯(PDI)、1,6-己烷二异氰酸酯(HDI)、2-甲基-1,5-戊烷二异氰酸酯、1,5-二异氰酸根合-2,2-二甲基戊烷、2,2,4-三甲基-1,6-己烷二异氰酸酯、2,4,4-三甲基-1,6-己烷二异氰酸酯、1,10-癸烷二异氰酸酯、1,3-双(异氰酸根合甲基)苯、1,4-双(异氰酸根合甲基)苯、1,3-双(1-异氰酸根合-1-甲基乙基)苯、1,4-双(1-异氰酸根合-1-甲基乙基)苯、2,4-甲苯二异氰酸酯、2,6-甲苯二异氰酸酯、2,4'-二苯甲烷二异氰酸酯、4,4'-二苯甲烷二异氰酸酯、1,5-萘二异氰酸酯、1-异氰酸根合-3,3,5-三甲基-5-异氰酸根合甲基环己烷、1-异氰酸根合-1-甲基-4(3)-异氰酸根合甲基环己烷、2,4'-二环己基甲烷二异氰酸酯、4,4'-二环己基甲烷二异氰酸酯或其中至少两种的混合物,和任选它们的低聚物和反应产物。
4.如权利要求1中所述的方法,其中所述含异氰酸酯基团的组分由脂族或脂环族异氰酸酯组成。
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