CN115279851A - 适用于有机溶剂基双组分聚氨酯涂料组合物的超支化聚酯多元醇 - Google Patents

适用于有机溶剂基双组分聚氨酯涂料组合物的超支化聚酯多元醇 Download PDF

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Abstract

本发明涉及聚酯多元醇,其包含衍生自以下的单元:a)至少一种带有COOH基或其衍生物的组分或组分混合物(A),其包含至少一种带有两个COOH基或其衍生物的化合物(A1);b)至少一种带有OH基的组分或组分混合物(B),包括(i)至少一种带有三个OH基的化合物(B1),其选自1,3,5‑三(羟甲基)异氰脲酸酯、1,3,5‑三(2‑羟乙基)异氰脲酸酯、1,3,5‑三(2‑羟异丙基)异氰脲酸酯、1,3,5‑三(2‑羟丙基)异氰脲酸酯和1,3,5‑三(2‑羟丁基)异氰脲酸酯,(ii)至少一种带有两个OH基的化合物(B2),其选自1,1‑双(羟甲基)‑环己烷、1,2‑双(羟甲基)‑环己烷、1,3‑双‑(羟甲基)‑环己烷、1,4‑双(羟甲基)‑环己烷、1,1‑双(羟乙基)‑环己烷、1,2‑双(羟乙基)‑环己烷、1,3‑双(羟乙基)‑环己烷和1,4‑双(羟乙基)‑环己烷,(iii)任选地至少一种带有至少三个OH基的化合物或聚合物(B3),其不同于B1,和(iv)任选地至少一种带有两个OH基的化合物或聚合物(B4),其不同于B2;以及c)任选地至少一种带有至少一个OH基和至少一个COOH基的化合物或其衍生物(C),还涉及有机溶剂基双组分涂料组合物,其包含a)第一组分(K1),包含(i)至少一种本发明的聚酯多元醇和(ii)任选地至少一种带有多于一个OH基的聚合物,其不同于本发明的聚酯多元醇(D);和b)第二组分(K2),包含(i)至少一种带有多于一个N=C=O基或封闭N=C=O基的化合物、低聚物或聚合物(F)。

Description

适用于有机溶剂基双组分聚氨酯涂料组合物的超支化聚酯多 元醇
本发明涉及超支化的聚酯多元醇,涉及包含至少一种本发明的聚酯多元醇的溶液,涉及有机溶剂基双组分涂料组合物,其中一种组分包含至少一种本发明的聚酯多元醇,还涉及涂覆有本发明的涂料组合物的基材。
有机溶剂基双组分聚氨酯涂料组合物广泛用于各种应用中,例如用作汽车涂料。
出于环境原因,人们一直持续努力提高有机溶剂基双组分聚氨酯涂料组合物中的固体含量,从而减少有机溶剂的含量。
此外,优选凝胶时间长的有机溶剂基双组分聚氨酯涂料组合物。凝胶时间是在两种组分混合在一起之后组合物开始胶凝的时间。由于组合物只能在胶凝开始之前施用于基材上,因此较长的胶凝时间允许更长的操作窗口,也就是所谓的“适用期(pot life)”。
同时,有机溶剂基双组分聚氨酯涂料组合物还理想地具有良好的干燥性能,由有机溶剂基双组分涂料组合物形成的涂层应表现出良好的机械性能。
US20090275680A1描述了可通过使至少一种二羧酸、至少一种二醇和至少一种x-元醇或x-元羧酸反应获得的超支化聚酯,其中x为大于2的数值。US20090275680A1还举例说明了有机溶剂基双组分涂料组合物,其中一种组分包含超支化聚酯多元醇。举例说明的有机溶剂基双组分组合物显示出低的非挥发物含量。
US20110257329A1描述了一种速干的双组分涂料组合物,其包含至少一种聚异氰酸酯(A)、至少一种含羟基的聚(甲基)丙烯酸酯多元醇(B)和(C)至少一种超支化聚酯多元醇,所述超支化聚酯多元醇由至少一种二羧酸、至少一种至少3-官能醇和任选地至少一种二醇形成,其中所有OH基中少于20mol%来自二醇。
US20180171174A1描述了含有聚异氰酸酯、聚(甲基)丙烯酸酯多元醇、支化聚酯多元醇的速干、能量弹性、耐刮擦和坚固的双组分涂料组合物,其中聚酯多元醇可通过缩合六氢邻苯二甲酸酐、三羟甲基丙烷和任选地其他组分如二羧酸、三羧酸、二醇和三醇获得。
本发明的目的是提供聚酯多元醇,当其用于有机溶剂基双组分组合物时,会产生高的固含量和长的凝胶时间的有机溶剂基双组分组合物。
本发明的聚酯多元醇是包含源自以下物质的单元的聚酯多元醇,优选由源自以下物质的单元组成的聚酯多元醇:
a)带有至少一个COOH基或其衍生物的组分或组分混合物(A),其包含至少一种带有两个COOH基的化合物或其衍生物(A1),
b)带有至少一个OH基的组分或组分混合物(B),包括
(i)至少一种带有三个OH基的化合物(B1),选自1,3,5-三(羟甲基)异氰脲酸酯、1,3,5-三(2-羟乙基)异氰脲酸酯、1,3,5-三(2-羟异丙基)异氰脲酸酯、1,3,5-三(2-羟丙基)异氰脲酸酯和1,3,5-三(2-羟丁基)异氰脲酸酯,
(ii)至少一种带有两个OH基的化合物(B2),选自1,1-双(羟甲基)-环己烷、1,2-双(羟甲基)-环己烷、1,3-双-(羟甲基)-环己烷、1,4-双(羟甲基)-环己烷、1,1-双(羟乙基)-环己烷、1,2-双(羟乙基)-环己烷、1,3-双(羟乙基)-环己烷和1,4-双(羟乙基)-环己烷,
(iii)任选地至少一种带有至少三个OH基的化合物或聚合物(B3),其不同于B1,和
(iv)任选地至少一种带有两个OH基的化合物或聚合物(B4),其不同于B2,
并且
c)任选地至少一种带有至少一个OH基和至少一个COOH基的化合物或其衍生物(C)。
优选地,本发明的聚酯多元醇为可通过一种包括使以下物质进行反应的步骤的方法获得的聚酯多元醇:
a)带有至少一个COOH基或其衍生物的组分或组分混合物(A),其包含至少一种带有两个COOH基的化合物或其衍生物(A1),
b)带有至少一个OH基的组分或组分混合物(B),包括
(i)至少一种带有三个OH基的化合物(B1),其选自1,3,5-三(羟甲基)异氰脲酸酯、1,3,5-三(2-羟乙基)异氰脲酸酯、1,3,5-三(2-羟异丙基)异氰脲酸酯、1,3,5-三(2-羟丙基)异氰脲酸酯和1,3,5-三(2-羟丁基)异氰脲酸酯,
(ii)至少一种带有两个OH基的化合物(B2),其选自1,1-双(羟甲基)-环己烷、1,2-双(羟甲基)-环己烷、1,3-双-(羟甲基)-环己烷、1,4-双(羟甲基)-环己烷、1,1-双(羟乙基)-环己烷、1,2-双(羟乙基)-环己烷、1,3-双(羟乙基)-环己烷和1,4-双(羟乙基)-环己烷,
(iii)任选地至少一种带有至少三个OH基的化合物或聚合物(B3),其不同于B1,和
(iv)任选地至少一种带有两个OH基的化合物或聚合物(B4),其不同于B2,
c)任选地至少一种带有至少一个OH基和至少一个COOH基的化合物或其衍生物(C)。
带有至少一个COOH基或其衍生物的组分或组分混合物(A)——包括组分(A1)——不带有OH基。
组分A1是至少一种带有两个COOH基的化合物或其衍生物。
带有两个COOH基的化合物A1的分子量优选低于500g/mol,且最优选低于250g/mol。
带有两个COOH基的化合物或其衍生物A1可以是带有两个COOH基的脂族、脂环族或芳族化合物或其衍生物。
带有两个COOH基的芳族化合物是带有两个COOH基的化合物,其中至少一个COOH基直接连接至芳环上。带有两个COOH基的脂环族化合物是带有两个COOH基的化合物,其含有至少一个脂环族环并且其中每个COOH基均不直接连接至芳环上。带有两个COOH基的脂族化合物是带有两个COOH基的化合物,其不含有脂环族环,并且其中各个COOH基均不直接连接至芳环上。优选带有COOH基的脂族、脂环族和芳族化合物,除了两个COOH基之外,仅由碳和氢组成。
带有两个COOH基的化合物的衍生物可以是(i)相应的单体或聚合形式的酸酐,(ii)相应的单-或二-C1-4-烷基酯,例如单甲基酯、二甲基酯、单乙基酯、二乙基酯或混合的甲基乙基酯,(iii)相应的酰胺,或(iv)相应的酰基卤,例如氯化物或溴化物。
C1-4-烷基的实例为甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、仲丁基和叔丁基。
优选的组分(A1)的衍生物为(i)相应的单体形式的酸酐或(ii)相应的单-或二-C1-4-烷基酯。
带有两个COOH基的脂族化合物的实例是乙二酸、丙二酸、丁二酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、1,11-十一烷二羧酸、1,12-十二烷二羧酸、马来酸、富马酸、2-甲基丙二酸、2-乙基丙二酸、2-甲基丁二酸、2-乙基丁二酸、衣康酸、3,3-二甲基戊二酸、2-苯基丙二酸和2-苯基-丁二酸,
带有两个COOH基的脂环族化合物的实例是环戊烷-1,2-二羧酸、环戊烷-1,3-二羧酸、环己烷-1,2-二羧酸、环己烷-1,3-二羧酸、环己烷-1,4-二羧酸、环庚烷-1,2-二羧酸、1,2-双(羧甲基)-环己烷、1,3-双(羧甲基)-环己烷和1,4-双(羧甲基)-环己烷。
带有两个COOH基的芳族化合物的实例是邻苯二甲酸、间苯二甲酸、对苯二甲酸和双(4-羧基苯基)甲烷。
优选地,组分(A1)为至少一种带有两个COOH基的脂族或脂环族化合物或其衍生物。更优选地,组分(A1)为至少一种带有两个COOH基的脂环族化合物或其衍生物。甚至更优选地,组分(A1)是至少一种带有两个COOH基的脂环族化合物,其独立地选自环己烷-1,2-二羧酸、环己烷-1,3-二羧酸、环己烷-1,4-二羧酸或其衍生物。最优选地,组分(A1)是环己烷-1,2-二羧酸或其衍生物。特别地,组分(A1)是环己烷-1,2-二羧酸酐。
带有至少一个COOH基或其衍生物的组分或组分混合物(A)可以包含不同于组分(A1)的其他带有至少一个COOH基的组分。这些不同于组分(A1)的其他带有至少一个COOH基的组分或其衍生物的实例是带有至少三个COOH基的脂族、脂环族或芳族化合物和其衍生物。在一个优选的实施方案中,如果组分(A1)为例如带有两个COOH基的脂族或脂环族化合物或其衍生物,则应理解为在该优选的实施方案中带有两个COOH基的芳族化合物或其衍生物被认为是其他带有至少一个COOH基的组分。
带有三个COOH基的脂环族化合物的实例是1,3,5-环己烷-三羧酸和乌头酸(aconitic acid)。带有三个COOH基的芳族化合物的实例是1,2,4-苯三羧酸和1,3,5-苯三羧酸。带有四个COOH基的芳族化合物的一个实例是1,2,4,5-苯四羧酸。带有六个COOH基的芳族化合物的一个实例是苯六羧酸。
不同于组分(A1)的带有至少一个COOH基的组分的衍生物可以是(i)相应的单体或聚合形式的酸酐,(ii)相应的单-或二-C1-4-烷基酯,例如单甲基酯、二甲基酯、单乙基酯、二乙基酯或混合甲基乙基酯,(iii)相应的酰胺,或(iv)相应的酰基卤如氯化物或溴化物。
不同于组分(A1)的带有至少一个COOH基的组分的衍生物的实例为苯均四酸二酐。
带有至少一个OH基的组分B的混合物——包括组分B1、B2、B3和B4——不带有COOH基。
优选地,组分B1为1,3,5-三(2-羟乙基)异氰脲酸酯。
优选地,组分B2选自1,4-双(羟甲基)-环己烷和1,4-双(羟乙基)-环己烷。更优选地,组分B2为1,4-双(羟甲基)-环己烷。
组分B3是不同于B1的带有至少三个OH基的化合物、低聚物或聚合物。
不同于B1的带有至少三个OH基的化合物、低聚物或聚合物的分子量优选低于1000g/mol,更优选低于500g/mol。
带有至少三个OH基的不同于B1的化合物、低聚物和聚合物的实例是带有至少三个OH基的脂族化合物,例如甘油、三羟甲基甲烷、1,1,1-三羟甲基乙烷、1,1,1-三羟甲基丙烷、1,2,4-丁三醇和季戊四醇;带有至少三个OH基的脂族化合物的缩合物例如双甘油、三甘醇;至少四分子甘油的缩合物;二(三羟甲基丙烷)和二(季戊四醇);带有至少三个OH基的脂族化合物(包括组分B1)与环氧乙烷、环氧丙烷和/或环氧丁烷的缩合物;带有至少三个OH基的脂环族化合物如肌醇,糖类如葡萄糖、果糖和蔗糖,糖醇如山梨糖醇、甘露糖醇、苏糖醇、赤藓糖醇、核糖醇(adotinol)(核糖醇(ribitol))、阿糖醇(arabitol)(阿拉伯糖醇(lyxitol))、木糖醇、半乳糖醇(dulcitol)(半乳糖醇(glactitol))、麦芽糖醇和异麦芽酮糖醇,以及三(羟甲基)胺、三(羟乙基)胺和三(羟丙基)胺。
带有至少三个OH基的脂环族化合物是带有至少三个OH基的化合物,其包含至少一个脂族环并且其中各个OH基均不直接连接到芳环上。带有至少三个OH基的脂族化合物是带有至少三个OH基的化合物,其不含有脂族环,并且其中各个OH基均不直接连接到芳环上。优选带有至少三个OH基的脂族和脂环族化合物,除OH基外,仅由碳和氢组成,并且不含有芳环。
在一个实施方案中,不同于B1的带有至少三个OH基的化合物、低聚物或聚合物独立地选自带有至少三个OH基的脂族化合物、带有至少三个OH基的脂族化合物的缩合物和带有至少三个OH基的脂族化合物(包括组分B1)与环氧乙烷、环氧丙烷和/或环氧丁烷的缩合物。
在一个特别的实施方案中,不同于B1的带有至少三个OH基的化合物、低聚物或聚合物独立地为带有至少三个OH基的脂族化合物,例如1,1,1-三羟甲基丙烷。
组分B4是不同于B2的带有两个OH基的化合物、低聚物或聚合物。
组分B4是带有两个OH的化合物,其分子量优选低于1000g/mol,更优选低于500g/mol,最优选低于250g/mol。
优选地,作为带有两个OH的化合物的组分B4是带有两个OH基的脂族或脂环族化合物。
带有两个OH基的脂环族化合物是带有两个OH基的化合物,其包含至少一个脂族环并且其中各个OH基均不直接连接到芳环上。带有两个OH基的脂族化合物是带有两个OH基的化合物,其不包含脂环,并且其中各个OH基均不直接连接到芳环上。优选带有两个OH基的脂族和脂环族化合物,除了OH基之外,仅由碳和氢组成,并且不含有芳环。
不同于B2的带有两个OH基的脂族化合物的实例是乙二醇、丙-1,2-二醇、丙-1,3-二醇、丁-1,2-二醇、丁-1,3-二醇、丁-1,4-二醇、丁-2,3-二醇、戊-1,2-二醇、戊-1,3-二醇、戊-1,4-二醇、戊-1,5-二醇、戊-2,3-二醇、戊-2,4-二醇、己-1,2-二醇、己-1,3-二醇、己-1,4-二醇、己-1,5-二醇、己-1,6-二醇、己-2,5-二醇、庚-1,2-二醇、庚-1,7-二醇、辛-1,8-二醇、辛-1,2-二醇、壬-1,9-二醇、癸-1,2-二醇、癸-1,10-二醇、十二烷-1,2-二醇、十二烷-1,12-二醇、己-1,5-二烯-3,4-二醇、新戊二醇、2-甲基-戊-2,4-二醇、2,4-二甲基-戊-2,4-二醇、2-乙基-己-1,3-二醇、2,5-二甲基-己-2,5-二醇、2,2,4-三甲基-戊-1,3-二醇、吡那醇和羟基新戊酸新戊二醇酯(hydroxypivalinic acid neopentyl glycol ester)。
不同于B2的带有两个OH基的脂环族化合物的实例是2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二醇、环戊-1,2-二醇、环戊-1,3-二醇、1,2-双(羟甲基)环戊烷、1,3-双(羟甲基)环戊烷、环己-1,2-二醇、环己-1,3-二醇、环己-1,4-二醇、环庚-1,3-二醇和环庚-1,4-二醇以及环庚-1,2-二醇。
组分B4是带有两个OH基的低聚物或聚合物,其分子量优选低于5000g/mol,更优选低于1000g/mol,甚至更优选低于500g/mol。
带有两个OH基的低聚物和聚合物的实例是聚醚二醇和聚酯二醇。
聚醚二醇的实例是二甘醇、三甘醇、二丙二醇、三丙二醇、聚乙二醇HO(CH2CH2O)n-H、聚丙二醇HO(CH(CH3)-CH2-O)n-H(n为整数且n>=4)、聚亚乙基-聚亚丙基二醇、嵌段式(blockwise)或无规的环氧乙烷或环氧丙烷单元的序列、聚四亚甲基二醇和聚四氢呋喃。
聚酯二醇的实例是聚己内酯。
组分C是至少一种带有至少一个OH基和至少一个COOH基的化合物或其衍生物。
带有至少一个OH基和至少一个COOH基的化合物的衍生物可以是(i)相应的单体或聚合形式的酸酐,(ii)相应的单-或二-C1-4-烷基酯,例如单甲基酯、二甲基酯、单乙基酯、二乙基酯或混合的甲基乙基酯或(iii)带有至少一个OH基和至少一个COOH基的化合物的分子内环酯。
带有至少一个OH基和至少一个COOH的化合物的分子量优选低于500g/mol,最优选低于250g/mol。
带有至少一个OH基和至少一个COOH基的化合物或其衍生物可以是带有至少一个OH基和至少一个COOH基的脂族、脂环族或芳族化合物或其衍生物。
带有至少一个OH基和至少一个COOH基的芳族化合物是带有至少一个OH基和至少一个COOH基的化合物,其中至少一个OH基或COOH基直接连接到芳环上。带有至少一个OH基和至少一个COOH基的脂环族化合物是带有至少一个OH基和至少一个COOH基的化合物,其包含至少一个脂族环并且其中各个OH基和各个COOH基均不直接连接到芳环上。带有至少一个OH基和至少一个COOH基的脂族化合物是带有至少一个OH基和至少一个COOH基的化合物,不含有脂族环,并且其中各个OH基和各个COOH基均不直接连接到芳环上。优选的带有至少一个OH基和至少一个COOH基的脂族、脂环族和芳族化合物,除了OH基和COOH基之外,仅由碳和氢组成。
带有至少一个OH基和至少一个COOH基的化合物的实例是带有一个OH基和一个COOH基的化合物或其衍生物,以及带有两个OH基和一个COOH基的化合物或其衍生物。
带有两个OH基和一个COOH基的脂族化合物的实例是二羟甲基丙酸或二羟甲基丁酸。
优选地,所述带有至少一个OH基和至少一个COOH基的化合物是带有一个OH基和一个COOH基的化合物或其衍生物。
在一个优选的实施方案中,本发明的聚酯多元醇为包含源自以下物质的单元的聚酯多元醇,并优选由源自以下物质的单元组成的聚酯多元醇:
a)带有至少一个COOH基或其衍生物的组分或组分混合物(A),由至少一种带有两个COOH基或其衍生物的化合物(A1)组成,
b)带有至少一个OH基的组分或组分混合物(B),由以下组成:
(i)至少一种带有三个OH基的化合物(B1),其选自1,3,5-三(羟甲基)异氰脲酸酯、1,3,5-三(2-羟乙基)异氰脲酸酯、1,3,5-三(2-羟异丙基)异氰脲酸酯、1,3,5-三(2-羟丙基)异氰脲酸酯和1,3,5-三(2-羟丁基)异氰脲酸酯,
(ii)至少一种带有两个OH基的化合物(B2),其选自1,1-双(羟甲基)-环己烷、1,2-双(羟甲基)-环己烷、1,3-双(羟甲基)-环己烷、1,4-双(羟甲基)-环己烷、1,1-双(羟乙基)-环己烷、1,2-双(羟乙基)-环己烷、1,3-双(羟乙基)-环己烷和1,4-双(羟乙基)-环己烷,
(iii)任选地至少一种带有至少三个OH基的化合物、低聚物或聚合物(B3),其不同于B1,和
(iv)任选地至少一种带有两个OH基的化合物、低聚物或聚合物(B4),其不同于B2,
并且
c)任选地带有至少一个OH基和至少一个COOH基的组分或组分混合物或其衍生物(C),其中带有至少一个OH基和至少一个COOH基的化合物是带有一个OH基和一个COOH基的化合物。
在更优选的实施方案中,本发明的聚酯多元醇是包含源自以下物质的单元的聚酯多元醇,并优选由源自以下物质的单元组成的聚酯多元醇:
a)带有至少一个COOH基或其衍生物的组分或组分混合物(A),其由至少一种带有两个COOH基的化合物或其衍生物(A1)组成,
b)带有至少一个OH基的组分或组分混合物(B),由以下组成:
(i)至少一种带有三个OH基的化合物(B1),其选自1,3,5-三(羟甲基)异氰脲酸酯、1,3,5-三(2-羟乙基)异氰脲酸酯、1,3,5-三(2-羟异丙基)异氰脲酸酯、1,3,5-三(2-羟丙基)异氰脲酸酯和1,3,5-三(2-羟丁基)异氰脲酸酯,
(ii)至少一种带有两个OH基的化合物(B2),其选自1,1-双(羟甲基)-环己烷、1,2-双(羟甲基)-环己烷、1,3-双(羟甲基)-环己烷、1,4-双(羟甲基)-环己烷、1,1-双(羟乙基)-环己烷、1,2-双(羟乙基)-环己烷、1,3-双(羟乙基)-环己烷和1,4-双(羟乙基)-环己烷,
(iii)任选地至少一种带有至少三个OH基的化合物、低聚物或聚合物(B3),其不同于B1,并且
(iv)任选地至少一种带有两个OH基的化合物、低聚物或聚合物(B4),其不同于B2。
源自所有组分B和C的OH基的摩尔总数与源自所有组分A和C的COOH基的摩尔总数的比例可以为50至250%。优选为80至200%、更优选为120至200%、甚至更优选为130至170%并且最优选为140至150%。
源自组分A1的COOH基的摩尔总数与源自所有组分A和C的COOH基的摩尔总数的比例可以在50%至100%的范围内。优选在70%至100%的范围内,更优选在80%至100%的范围内,甚至更优选在90%至100%的范围内,最优选在95%至100%的范围内。
源自组分A1的以相应的酸酐形式存在的COOH基的摩尔总数与源自所有组分A和C的COOH基的摩尔总数的比例可以在0至100%的范围内。优选在50%至100%的范围内,更优选在80%至100%的范围内,甚至更优选在90%至100%的范围内,最优选在95%至100%的范围内。
源自组分B1和B2的OH基的摩尔总数与源自所有组分B和C的OH基的摩尔总数的比例可以在5%至100%的范围内。优选在20%至100%的范围内,更优选在40%至100%的范围内,甚至更优选在50%至100%的范围内,最优选在60%至100%的范围内。
源自组分B1的OH基的摩尔数与源自组分B1和B3的OH基的摩尔总数的比率可以在5%至100%的范围内。优选在20%至100%的范围内,更优选在35%至100%的范围内,最优选在45%至100%的范围内。
源自组分B1的OH基的摩尔数与源自所有组分B和C的OH基的摩尔总数的比率可以在5至96%的范围内。优选在10至96%的范围内,更优选在15至95%的范围内,最优选在35至80%的范围内。
源自组分B2的OH基的摩尔总数与源自组分B2和B4的OH基的摩尔总数的比率可以在5%至100%的范围内。优选在30%至100%的范围内,更优选在60%至100%的范围内,甚至更优选在80%至100%的范围内,最优选在95%至100%的范围内。
源自组分B2的OH基的摩尔总数与源自所有组分B和C的OH基的摩尔总数的比率可以在5%至80%的范围内。优选在10%至60%的范围内,更优选在15%至40%的范围内,甚至更优选在20%至35%的范围内,最优选在22%至30%的范围内。
源自组分B1的OH基的摩尔数与源自组分B2的OH基的摩尔数的比率可以在5%至2000%的范围内。优选在10%至1000%的范围内,更优选在25%至700%的范围内,最优选在50%至500%的范围内。
源自组分A和C各自之一的COOH基的摩尔数定义为在使至少一种组分A、至少一种组分B和任选地至少一种组分C进行反应的步骤中所使用的组分A和C各自的摩尔数(用于)乘以组分A和C各自带有的或衍生的COOH基的数量。例如,由1mol环己烷-1,2-二羧酸酐(其为组分A1)衍生出2mol COOH基。例如,由2mol环己烷-1,2-二羧酸酐(其为组分A1)衍生出4mol COOH基。
源自组分B和C各自之一的OH基的摩尔数定义为在使至少一种组分A、至少一种组分B和任选地至少一种组分C进行反应的步骤中所使用的组分B和C各自的摩尔数乘以组分B和C各自带有的OH基的数。例如,由1mol 1,3,5-三(2-羟乙基)异氰脲酸酯(其为组分B1)衍生出3mol OH基。例如,由1mol 1,4-双(羟甲基)-环己烷(其为组分B2)衍生出2mol OH基。例如,由1mol 1,1,1-三羟甲基丙烷(其为组分B3)衍生出3mol OH基。
例如,聚酯多元醇包含衍生自以下组分的单元:
环己烷-1,2-二羧酸酐,其为组分A1,
1,3,5-三(2-羟乙基)异氰脲酸酯,其为组分B1,
1,4-双(羟甲基)-环己烷,其为组分B2,以及
1,1,1-三羟甲基丙烷,其为组分B3,
并且其中聚酯多元醇可通过包含使以下物质进行反应的步骤的方法获得
2.0mol环己烷-1,2-二羧酸酐,其为组分A1,
0.75mol 1,3,5-三(2-羟乙基)异氰脲酸酯,其为组分B1,
0.75mol 1,4-双(羟甲基)-环己烷,其为组分B2,以及
0.75mol 1,1,1-三羟甲基丙烷,其为组分B3,
所述聚酯多元醇具有
-源自组分B和C的OH基的摩尔总数与源自组分A和C的COOH基的摩尔总数的比率为150%,
-源自组分A1的COOH基的摩尔总数与源自组分A和C的COOH基的摩尔总数的比率为100%,
-源自组分B1和B2的OH基的摩尔总数与源自组分B和C的OH基的摩尔总数的比率为62.5%,
-源自组分B1的OH基的摩尔数与源自组分B1和B3的OH基的摩尔总数的比率为50%,
-源自组分B1的OH基的摩尔数与源自所有组分B和C的OH基的摩尔总数的比率为37.5%,
-源自组分B2的OH基的摩尔数与源自组分B2和B4的OH基的摩尔总数的比率为100%,
-源自组分B2的OH基的摩尔数与源自所有组分B和C的OH基的摩尔总数的比率为25%,以及
-源自组分B1的OH基的摩尔数与源自组分B2的OH基的摩尔数的比率为150%。
本发明的聚酯多元醇是所谓的“超支化”聚酯多元醇。“超支化”聚酯多元醇定义为具有树状结构的聚酯多元醇,其包含分别源自组分A、B和任选地C的非末端单体单元,其具有多于两个独立地选自OH基、COOH基及其衍生物的基团,其中这些基团中的至少一个未反应以在独立地衍生自组分A、B和任选地C的两个单体单元之间形成键。优选地,分别衍生自组分A、B和任选地C的非末端单体单元(其具有多于两个独立地选自OH基、COOH基及其衍生物的基团,其中这些基团中的至少一个未反应以在独立地衍生自组分A、B和任选地C的两个单体单元之间形成键)与分别衍生自组分A、B和任选地C的非末端单体单元(其具有多于两个独立地选自OH基、COOH基及其衍生物的基团,其中所有这些基团中均已反应以在独立地衍生自组分A、B和任选地C的两个单体单元之间形成键)的摩尔比为5/95,更优选至少10/90,甚至更优选至少30/70。该摩尔比可以通过本领域已知的方法确定,例如13C-NMR和滴定法。方法或方法的组合取决于组分A、B和C,并且本领域技术人员知道选择哪种方法。
本发明的聚酯多元醇的羟值优选在50至400mg KOH/g范围内,更优选在100至300mg KOH/g范围内,甚至更优选在110至200mg KOH/g范围内,最优选在120至190mg KOH/g的范围内。羟值根据DIN 53240,2016测定。
本发明的聚酯多元醇的酸值优选在1至200mg KOH/g范围内,更优选在1至100mgKOH/g范围内,最优选1至50mg KOH/g范围内。酸值根据DIN 53402,1990测定。
本发明的聚酯多元醇的数均分子量Mn优选在400至50000g/mol范围内、更优选在400至10000g/mol范围内、甚至更优选在500至5000g/mol范围内、最优选在600至4000g/mol范围内。数均分子量Mn使用根据聚苯乙烯标准品进行校准的凝胶渗透色谱法进行测定。
本发明的聚酯多元醇的重均分子量Mw优选为500至50000g/mol,更优选为800至30000g/mol,最优选为1000至25000g/mol。重均分子量Mn使用根据聚苯乙烯标准品进行校准的凝胶渗透色谱法进行测定。
本发明的聚酯多元醇的聚合分散度Mw/Mn优选为1-1/1.0至40.0/1.0,更优选为1.2/1.0至20.0/1.0,最优选为1.5/1.0到10.0/1.0。
使组分(A)、组分(B)和任选地组分(C)进行反应的步骤是聚酯化反应。
该反应可以在存在溶剂或不存在溶剂的条件下进行。合适的溶剂的实例包括烃,例如正庚烷、环己烯、甲苯、邻二甲苯、间二甲苯、对二甲苯、二甲苯异构体混合物、乙苯、氯苯、邻二氯苯和间二氯苯。在没有酸性催化剂的情况下,其他适合作为溶剂的是醚如二噁烷或四氢呋喃,以及酮如甲基乙基酮和甲基异丁酮。优选地,反应在没有溶剂的情况下进行。
优选地,在反应中连续除去在反应过程中形成的水。水可以通过蒸馏除去。也可以通过反萃取除去水,其包括将气体通过反应混合物,所述气体在反应条件下呈惰性例如氮气。水也可以通过在除水剂例如MgSO4和Na2SO4的存在下进行反应来除去。也可以将所述方法组合用于除去水。优选通过蒸馏除去水,任选地与其他除水方法结合。
如果在反应过程中还形成其他挥发性组分,例如甲醇或乙醇,也可以通过蒸馏或反萃取除去这些挥发性组分。
优选地,该反应在不存在催化剂的情况下进行。然而,也可以在存在至少一种催化剂的情况下进行反应。催化剂可选自酸性无机、酸性有机金属和酸性有机催化剂或其混合物。
酸性无机催化剂的实例是硫酸、硫酸盐和硫酸氢盐例如硫酸氢钠、磷酸、膦酸、次磷酸水合硫酸铝、明矶、酸性硅胶(pH<=6,尤其是pH<=5)和酸性氧化铝。
酸性有机金属催化剂的实例是有机铝催化剂如三(正丁氧基)铝、三(异丙氧基)铝和三(2-乙基己氧基)铝,以及有机钛催化剂如四(正丁氧基)钛、四(异丙氧基)钛和四(2-乙基己氧基)钛,有机锡催化剂例如二丁基氧化锡、二苯基氧化锡、二丁基二氯化锡、二(正辛酸)锡(II)、二(2-己酸乙酯)锡(II)、月桂酸锡(II)、二乙酸二丁基锡、二月桂酸二丁基锡、二马来酸二丁基锡和二乙酸二辛基锡以及有机锌催化剂例如乙酸锌。
酸性有机催化剂的实例是含有磷酸基、磺酸基、硫酸基或膦酸基的有机化合物,例如对甲苯磺酸。酸性有机催化剂的其他实例是酸性离子交换剂,例如与二乙烯基苯交联并含有磺酸基的聚苯乙烯树脂。
优选地,反应在气体气氛下进行,该气体在反应条件下是惰性的。合适的惰性气体包括氮气、稀有气体如氩气、二氧化碳或燃烧气体。
反应可以在10mbar至10000mbar的压力下进行,优选在10至2000mbar的压力下进行,更优选在10至1200mbar的压力下,最优选在压力范围在300至1100mbar的压力下进行。
组分(A)、(B)和任选地(C)进行反应的温度取决于进行反应的压力。
反应温度通常在60至250℃的范围内,优选在100至220℃的范围内,更优选在120至200℃的范围内。优选在聚酯化反应期间升高温度。
可以通过滴定羟值或酸值来监测反应。通常,当达到聚酯多元醇的目标羟基或酸值时,通过冷却反应混合物(优选冷却至100℃以下,更优选90℃以下)来使反应停止,以得到包含聚酯多元醇的最终反应混合物。
如果反应在不存在催化剂和溶剂的情况下进行,最终的反应混合物基本上由聚酯多元醇组成。
如果反应在至少一种催化剂和/或溶剂的存在下进行,如果需要,本发明的聚酯多元醇可以从最终的反应混合物中分离出来,例如,优选在减压下,通过过滤出催化剂和/或除去溶剂(例如通过蒸馏或反萃取)。或者,可以通过向最终的反应混合物中加入水并滤出沉淀的聚酯多元醇来分离聚酯多元醇,而不是除去溶剂。
如有必要,可以通过本领域已知的标准方法进一步后处理粗聚酯多元醇,例如溶于有机溶剂中,随后用水、氯化钠水溶液或氢氧化钠水溶液或碳酸氢钠水溶液洗涤,随后除去有机溶剂或用水沉淀,干燥。
本发明的另一部分是制备本发明的聚酯多元醇的方法,其包括使以下物质进行反应的步骤:
a)带有至少一个COOH基或其衍生物的组分或组分混合物(A),其包含至少一种带有两个COOH基团的化合物或其衍生物(A1),
b)带有至少一个OH基的组分或组分混合物(B),包括
(i)至少一种带有三个OH基的化合物(B1),其选自1,3,5-三(羟甲基)异氰脲酸酯、1,3,5-三(2-羟乙基)异氰脲酸酯、1,3,5-三(2-羟异丙基)异氰脲酸酯、1,3,5-三(2-羟丙基)异氰脲酸酯和1,3,5-三(2-羟丁基)异氰脲酸酯,
(ii)至少一种带有两个OH基的化合物(B2),其选自1,1-双(羟甲基)-环己烷、1,2-双(羟甲基)-环己烷、1,3-双(羟甲基)-环己烷、1,4-双(羟甲基)-环己烷、1,1-双(羟乙基)-环己烷、1,2-双(羟乙基)-环己烷、1,3-双(羟乙基)-环己烷和1,4-双(羟乙基)-环己烷,
(iii)任选地至少一种带有至少三个OH基的化合物或聚合物(B3),其不同于B1,和
(iv)任选地至少一种带有两个OH基的化合物或聚合物(B4),其不同于B2,
以及
c)任选地至少一种带有至少一个OH基和至少一个COOH基的化合物或其衍生物(C)。
本发明的另一部分是包含至少一种本发明的聚酯多元醇和至少一种有机溶剂的溶液。合适的有机溶剂是酯、酮、酰胺、醚和芳族烃及其混合物。
酯的实例是乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸1-甲氧基-2-丙酯、乙酸2-丁氧基乙酯(乙酸丁基乙二醇酯)、二乙酸丙二醇酯、3-乙氧基丙酸乙酯、乙酸3-甲氧基丁酯、乙酸丁基二乙二醇酯和碳酸丙二醇酯。酮的实例是丙酮、甲基乙基酮和甲基异丁基酮。酰胺的实例是二甲基甲酰胺(DMF)和N-甲基吡咯烷酮(NMP)。醚的实例是乙二醇醚例如二丙二醇二甲醚,以及环状醚类例如四氢呋喃和1,4-二噁烷。芳族烃芳族烃的实例是二甲苯和溶剂石脑油。
优选的有机溶剂是酯或其混合物。更优选的有机溶剂是C1-6-链烷酸与C1-6-链烷醇的酯,例如乙酸丁酯和乙酸乙酯。特别优选的有机溶剂是乙酸丁酯。
溶液的固体含量优选在30至90重量%的范围内,更优选在50至80重量%的范围内,溶液的粘度优选在500至15000mPa x s的范围内,更优选在1000至10000mPa x s的范围内,最优选在2500至7000mPa x s的范围内。在23℃下,使用剪切速率设定为100s-1的锥板式粘度计测定粘度。
本发明的另一部分是有机溶剂基双组分涂料组合物,其包含
a)第一组分(K1),其包含(i)本发明的聚酯多元醇,和(ii)任选地至少一种带有多于一个OH基的聚合物,其不同于本发明的聚酯多元醇(D)
b)第二组分(K2),其包含(i)至少一种带有多于一个N=C=O基或封闭N=C=O基的化合物、低聚物或聚合物(F)。
组分D为至少一种带有多于一个OH基的聚合物,其不同于本发明的聚酯多元醇。优选地,组分D是至少一种带有至少两个OH基的聚合物,其不同于本发明的聚酯多元醇。
带有多于一个OH基的聚合物可以选自带有多于一个OH基的(甲基)丙烯酸聚合物、带有多于一个OH基的聚酯、带有多于一个OH基的聚醚、带有多于一个OH基的脲甲醛树脂、带有多于一个OH基的三聚氰胺甲醛树脂、带有多于一个OH基的聚碳酸酯和带有多于一个OH基的聚氨酯。
(甲基)丙烯酸是指甲基丙烯酸和/或丙烯酸。
带有多于一个OH基的(甲基)丙烯酸聚合物含有单体单元,所述单体单元衍生自至少一种带有至少一个OH基的(甲基)丙烯酸单体、至少一种不带OH基的(甲基)丙烯酸单体和任选地的其他烯键式不饱和单体。
带有至少一个OH基的(甲基)丙烯酸单体的实例是(甲基)丙烯酸与脂族二醇的单酯,所述脂族二醇优选C1-10-脂族二醇,更优选C1-4-脂族二醇,例如甲基丙烯酸2-羟乙酯、丙烯酸2-羟乙酯、甲基丙烯酸2-羟丙酯、丙烯酸2-羟丙酯、甲基丙烯酸3-羟丙酯、丙烯酸3-羟丙酯、甲基丙烯酸4-羟丁酯、丙烯酸4-羟丁酯、甲基丙烯酸6-羟己酯和丙烯酸6-羟己酯。
不带OH基的(甲基)丙烯酸单体的实例是(甲基)丙烯酸C1-20-烷基酯,例如甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸正己酯、丙烯酸正己酯、甲基丙烯酸正庚酯、丙烯酸正庚酯、甲基丙烯酸正辛酯、丙烯酸正辛酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯和丙烯酸2-乙基己酯。
C1-20-烷基的实例是甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、异戊基(isopentyl)、仲戊基、新戊基、1,2-二甲基丙基、异戊基(isoamyl)、正己基、异己基、正庚基、异庚基、正辛基、2-乙基己基、三甲基戊基、正壬基、正癸基、正十一烷基和正十二烷基。
不带OH基的(甲基)丙烯酸单体的其他实例是丙烯腈、甲基丙烯腈、丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、N-(甲氧基甲基)丙烯酰胺、N-(甲氧基甲基)甲基丙烯酰胺、N-(2-甲氧基乙基)丙烯酰胺、N-(2-甲氧基乙基)甲基丙烯酰胺、N-(2-甲氧基丙基)丙烯酰胺和N-(2-甲氧基丙基)甲基丙烯酰胺。
其他烯键式不饱和单体的实例是不饱和C2-8-脂族化合物,例如乙烯、丙烯、异丁烯、丁二烯和异戊二烯;带有一个乙烯基的C6-20-芳族化合物例如苯乙烯、乙烯基甲苯、2-正丁基苯乙烯、4-正丁基苯乙烯和4-正癸基苯乙烯;饱和C1-20-脂肪酸的乙烯酯,例如乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、硬脂酸乙烯酯和月桂酸乙烯酯,不同于甲基丙烯酸和丙烯酸的α,β-不饱和羧酸,例如巴豆酸及其C1-20-烷基酯、腈和酰胺;烯键式不饱和二酸,例如富马酸、衣康酸和马来酸以及它们的酸酐,例如马来酸酐;C1-10-醇的乙烯基醚例如乙烯基甲基醚、乙烯基异丁基醚、乙烯基己基醚和乙烯基辛基醚,乙烯基酰胺例如N-乙烯基甲酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮和N-乙烯基己内酰胺,以及带有一个乙烯基的杂芳族化合物例如N-乙烯基咪唑。
优选地,存在组分D,并且是至少一种带有多于一个OH基的(甲基)丙烯酸聚合物。
组分D更优选为带有多于一个OH基的(甲基)丙烯酸树脂聚合物,并且包含衍生自以下的单体单元:至少一种带有至少一个OH基的(甲基)丙烯酸单体,其选自甲基丙烯酸2-羟乙酯、丙烯酸2-羟乙酯、甲基丙烯酸2-羟丙酯、丙烯酸2-羟丙酯、甲基丙烯酸3-羟丙酯、丙烯酸3-羟丙酯、甲基丙烯酸4-羟丁基酯和丙烯酸4-羟丁基酯;至少一种不含OH基的(甲基)丙烯酸单体,其选自甲基丙烯酸正辛酯、丙烯酸正辛酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸2-乙基己酯、丙烯腈和甲基丙烯腈;以及其他烯键式不饱和单体,其选自带有一个乙烯基的C6-20-芳族化合物和饱和的C1-20-脂肪酸的乙烯基酯。
组分D最优选是带有多于一个OH基的(甲基)丙烯酸聚合物,并包含衍生自以下的单体单元:至少一种带有至少一个OH基的(甲基)丙烯酸单体,其选自甲基丙烯酸2-羟乙酯和丙烯酸2-羟乙酯;至少一种不含OH基的(甲基)丙烯酸单体,其选自甲基丙烯酸2-乙基己酯和丙烯酸2-乙基己酯;和其他烯键式不饱和单体,其选自带有一个乙烯基的C6-20-芳族化合物,即苯乙烯。
带有多于一个OH基的(甲基)丙烯酸聚合物的数均分子量Mn优选为500至30000g/mol,更优选为500至10000g/mol,甚至更优选为500至5000g/mol。数均分子量使用根据聚苯乙烯标准品进行校准的凝胶渗透色谱法进行测定。
带有多于一个OH基的(甲基)丙烯酸聚合物的重均分子量Mw优选为500至50000g/mol,更优选为500至10000g/mol。重均分子量使用根据聚苯乙烯标准品进行校准的凝胶渗透色谱法进行测定。
带有多于一个OH基的(甲基)丙烯酸聚合物的羟值优选为40至400mg KOH/g,更优选为50至200mg KOH/g,甚至更优选为80至250mg KOH/g,最优选为100至180mg KOH/g。羟值根据DIN53240,2016测定。
带有多于一个OH基的(甲基)丙烯酸聚合物的酸值优选小于100mg KOH/g,更优选小于50mg KOH/g,甚至更优选小于20mg KOH/g,最优选小于10mg KOH/g。酸值根据DIN53402,1990测定。
组分D可以通过本领域已知的方法制备。
例如,带有多于一个OH基的(甲基)丙烯酸聚合物包含衍生自至少一种带有至少一个OH基的(甲基)丙烯酸类单体、衍生自至少一种不带OH基的(甲基)丙烯酸类单体和任选地衍生自其他烯键式不饱和单体的单体单元,所述(甲基)丙烯酸聚合物可以通过相应单体的自由基聚合制备。自由基聚合通常在至少一种自由基引发剂如偶氮二(异丁腈)、过氧化二苯甲酰或过二硫酸钠的存在下进行。自由基聚合可以在有机溶液中或在本体聚合中进行。自由基聚合可以在间歇过程或连续过程中进行。
本发明的所有聚酯多元醇的固体含量与不同于本发明的聚酯多元醇带有多于一个OH基的所有聚合物(D)和本发明的第一组分K1中的所有聚酯多元醇的总和的重量比在1至100%的范围内,优选在10至60%的范围内,更优选在15至40%的范围内,最优选在20至30%的范围内.
组分F是至少一种带有多于一个N=C=O基或封闭N=C=O基的化合物、低聚物或聚合物。
封闭N=C=O基是可以在特定条件下——例如在高温下,例如在高于110℃的温度下——去封闭以释放N=C=O基的基团。带有多于一个封闭N=C=O基的化合物、低聚物或聚合物可以通过例如带有多于一个N=C=O基的相应化合物、低聚物或聚合物与带有酸性氢的化合物反应制备。带有酸性氢的化合物的实例是丙二酸二乙酯、3,5-二甲基吡唑和2-丁酮肟。
带有多于一个N=C=O基或封闭N=C=O基的化合物、低聚物或聚合物的N=C=O含量可以在1至60%的范围内,更优选在5至40%的范围内,甚至更优选在15至30%的范围内,最优选在20至25%的范围内。
N=C=O含量是在X g带有多于一个N=C=O基的化合物、低聚物或聚合物中所有N=C=O基的重量/X g带有多于一个N=C=O的化合物、低聚物或聚合物。
在测定N=C=O含量时,带有多于一个N=C=O基的化合物、低聚物或聚合物必须是去封闭形式。例如,N=C=O含量可以通过以下方法测定:将10mL的1N正二丁胺的二甲苯溶液加入到1g化合物、低聚物或聚合物溶于100ml N-甲基吡咯烷酮中。将所得混合物在室温下搅拌五分钟。然后,使用1N盐酸对所得反应混合物进行反滴定,以测量中和未反应的正二丁胺所需的盐酸体积。然后可以得出与N=C=O基反应的正二丁胺的摩尔数。N=C=O的含量是在1g带有多于一个N=C=O基的化合物、低聚物或聚合物中的所有N=C=O基的重量/1g带有多于一个N=C=O基的化合物、低聚物或聚合物。所有N=C=O基团的重量是“反应的正二丁胺的摩尔数”乘以N=C=O的分子量,其为42g/mol。
带有多于一个N=C=O基或封闭N=C=O基的化合物优选是带有至少两个N=C=O基或封闭N=C=O基的脂族、脂环族或芳族化合物,例如带有两个N=C=O基或封闭N=C=O基的脂族、脂环族或芳族化合物,或带有三个N=C=O基或封闭N=C=O基的脂族、脂环族或芳族化合物。
带有至少两个N=C=O基或封闭N=C=O基的芳族化合物是带有至少两个N=C=O基或封闭N=C=O基的化合物,其中至少一个N=C=O基直接连接到芳环上。带有至少两个N=C=O基或封闭N=C=O基的脂环族化合物是带有至少两个N=C=O基或封闭N=C=O基的化合物,其含有至少一个脂族环并且其中各个N=C=O基均不直接连接到芳环上。带有至少两个N=C=O基或封闭N=C=O基的脂族化合物是带有至少两个N=C=O基或封闭N=C=O基的化合物,其不含脂族环,并且其中各个N=C=O基均不直接连接到芳环上。优选的带有至少两个N=C=O基或封闭N=C=O基的脂族、脂环族和芳族化合物,除了N=C=O基或封闭N=C=O基之外,仅由碳和氢组成。
带有两个N=C=O基的脂族化合物的实例是四亚甲基1,4-二异氰酸酯、五亚甲基1,5-二异氰酸酯、六亚甲基1,6-二异氰酸酯、八亚甲基1,8-二异氰酸酯、十亚甲基1,10-二异氰酸酯、十二亚甲基1,12-二异氰酸酯、十四亚甲基1,14-二异氰酸酯、2,6-二异氰酸根合己酸甲酯、2,6-二异氰酸根合己酸乙酯、三甲基己烷二异氰酸酯或四甲基己烷二异氰酸酯。
带有两个N=C=O基的脂环族化合物的实例是1,4-环己烷二异氰酸酯、1,3-环己烷二异氰酸酯、1,2-环己烷二异氰酸酯、4,4′-二(异氰酸根合环己基)-甲烷、2,4′-二(异氰酸根合环己基)-甲烷、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)、1,3-双(异氰酸根合甲基)环己烷、1,4-双(异氰酸根合甲基)环己烷、2,4-二异氰酸酯-1-甲基环己烷、2,6-二异氰酸酯-1-甲基环己烷以及3(或4),8(或9)-双(异氰酸根合甲基)三环[5.2.1.0(2,6)]癸烷。
带有两个N=C=O基的芳族化合物的实例是2,4-甲苯二异氰酸酯、2,6-甲苯二异氰酸酯、间苯二甲基二异氰酸酯、对苯二甲基二异氰酸酯、二苯基甲烷-2,4′-二异氰酸酯、二苯基甲烷-4,4′-二异氰酸、1,3-亚苯基二异氰酸酯、1,4-亚苯基二异氰酸酯、1-氯-2,4-亚苯基二异氰酸酯、1,5-萘二异氰酸酯、二苯基4,4′-二异氰酸酯、4,4′-二异氰酸根合-3,3′-二甲基联苯、3-甲基-二苯基甲烷4,4′-二异氰酸酯、四甲基苯二甲基二异氰酸酯、1,4-二异氰酸根合苯和二苯醚4,4′-二异氰酸酯。
带有三个N=C=O基的脂族化合物的实例是1,4,8-三异氰酸壬烷、2,6二异氰根合己酸2′-二异氰酸根合乙酯。
带有三个N=C=O基的芳族化合物的实例是2,4,6-甲苯三异氰酸酯、三苯甲烷三异氰酸酯和2,4,4′-三异氰酸根合二苯基醚。
带有多于一个N=C=O基的化合物可以通过本领域已知的方法制备,例如通过用光气处理相应的胺。
优选地,组分F是至少一种带有多于一个N=C=O基或封闭N=C=O基的低聚物或聚合物。
带有多于一个N=C=O基的低聚物或聚合物的N=C=O含量优选在5至40%的范围内,甚至更优选在15至30%的范围内,最优选在20%至25%的范围。
带有多于一个N=C=O基或封闭N=C=O基的低聚物或聚合物的粘度可以在10至5000mPas的范围内,优选在100至2000mPas的范围内,更优选在500至1600mPas的范围内,最优选1000至1300mPas的范围内。在23℃下,使用锥板式粘度计以100s-1的剪切速率测定粘度。
带有多于一个N=C=O基或封闭N=C=O基的低聚物或聚合物通常包含至少一个独立地衍生自带有至少两个N=C=O基的脂族、脂环族和芳族化合物的单元。带有至少两个N=C=O基的脂族、脂环族或芳族化合物如上文所定义。
优选地,带有多于一个N=C=O基或封闭N=C=O基的低聚物或聚合物是带有多于一个N=C=O基或封闭N=C=O基并且含有以下单元的低聚物或聚合物:(i)至少一种独立地衍生自带有至少两个N=C=O基的脂族、脂环族和芳族化合物的单元,和(ii)至少一种选自脲二酮、异氰脲酸酯、缩二脲、脲、碳二亚胺、脲酮亚胺、氨基甲酸酯、脲基甲酸酯、噁二嗪三酮和亚氨基噁二嗪二酮的结构单元。
带有多于一个N=C=O基并且含有(i)至少一个独立地衍生自带有两个N=C=O基的脂族、脂环族和芳族化合物的单元和(ii)至少一个脲二酮单元的低聚物或聚合物,例如可以通过至少一种带有至少两个(优选两个)N=C=O基的脂族、脂环族或芳族化合物的低聚反应或聚合反应获得。包含至少一个脲二酮单元和两个衍生自带有至少两个N=C=O基的脂族、脂环族或芳族化合物的单元的低聚物是所谓的“脲二酮二聚体”。
带有多于一个N=C=O基并含有(i)至少一个独立地衍生自带有至少两个N=C=O基的脂族、脂环族和芳族化合物的单元和(ii)至少一个异氰脲酸酯单元的低聚物或聚合物,例如可以通过至少一种带有至少两个(优选两个)N=C=O基的脂族、脂环族或芳族化合物的低聚反应或聚合反应获得。包含至少一个异氰脲酸酯单元和三个衍生自带有至少两个N=C=O基的脂族、脂环族或芳族化合物的单元的低聚物是所谓的“异氰脲酸酯三聚体”。
带有至少两个N=C=O基的脂族、脂环族和芳族化合物的低聚反应或聚合反应可以通过本领域已知的方法进行。例如,带有两个N=C=O基的脂族、脂环族或芳族化合物的低聚反应可以在合适的催化剂例如四取代铵或四取代鏻化合物的存在下进行,该催化剂具有氢氧根、羧酸根、碳酸根或二氟化氢根作为抗衡离子。当低聚反应在催化剂的存在下进行时,在达到目标N=C=O含量后必须停止低聚反应,以避免摩尔质量和粘度不受控制的增加。为此目的,将使用的催化剂以适当的方式去活化,例如通过热失活、用合适的溶剂萃取、与吸收剂结合或通过添加降低催化剂活性的催化剂毒物。带有两个N=C=O基的未反应的脂族、脂环族或芳族化合物可以通过蒸馏除去。
带有多于一个N=C=O基并含有(i)至少一个独立地衍生自带有至少两个N=C=O基的脂族、脂环族和芳族化合物的单元和(ii)至少一个缩二脲单元的低聚物或聚合物,例如可以通过使带有至少两个N=C=O基的脂族、脂环族或芳族化合物与脲低聚或聚合而获得。
带有多于一个N=C=O基并含有(i)至少一个独立地衍生自带有至少两个N=C=O基的脂族、脂环族和芳族化合物的单元和(ii)至少一个脲单元的低聚物或聚合物,例如可以通过使带有至少两个N=C=O基的脂族、脂环族或芳族化合物与二胺或多胺低聚或聚合获得。
带有多于一个N=C=O基并含有(i)至少一个独立地衍生自带有至少两个N=C=O基的脂族、脂环族和芳族化合物的单元和(ii)至少一个碳二亚胺单元的低聚物或聚合物,例如可以由以下的低聚物或聚合物获得,其带有至少两个N=C=O基并且含有(i)至少一个独立地衍生自带有至少两个N=C=O基的脂族、脂环族和芳族化合物的单元和(ii)至少一个脲单元。
带有多于一个N=C=O基并含有(i)至少一个独立地衍生自带有至少两个N=C=O基的脂族、脂环族和芳族化合物的单元和(ii)至少一个脲酮亚胺单元的低聚物或聚合物,可以例如通过使带有至少两个N=C=O基的脂族、脂环族或芳族化合物与带有至少两个N=C=O基并且含有(i)至少一个独立地衍生自带有至少两个N=C=O基的脂族、脂环族和芳族化合物的单元和(ii)至少一个碳二亚胺单元的低聚物或聚合物进行反应而获得。
带有多于一个N=C=O基并含有(i)至少一个独立地衍生自带有至少两个N=C=O基的脂族、脂环族和芳族化合物的单元和(ii)至少一个氨基甲酸酯单元的低聚物或聚合物,可以例如通过使带有至少两个N=C=O基的脂族、脂环族或芳族化合物与二醇或多元醇进行低聚或聚合来获得。
带有多于一个N=C=O基并含有(i)至少一个独立地衍生自带有至少两个N=C=O基的脂族、脂环族和芳族化合物的单元和(ii)至少一个脲基甲酸酯单元的低聚物或聚合物,可以通过例如使带有至少两个N=C=O基的脂族、脂环族或芳族化合物与以下的低聚物或聚合物进行反应而获得,其带有至少两个N=C=O基并且含有(i)至少一个独立地衍生自带有至少两个N=C=O基的脂族、脂环族和芳族化合物的单元和(ii)至少一个氨基甲酸酯单元。
带有多于一个N=C=O基的低聚物或聚合物的实例也称为“聚合二苯基二异氰酸酯”。
更优选地,组分F是至少一种低聚物或聚合物,其带有多于一个N=C=O基或封闭N=C=O基并且含有(i)至少一个独立地衍生自带有至少两个N=C=O基的脂族和脂环族化合物的单元,和(ii)至少一个选自脲二酮、异氰脲酸酯、缩二脲、脲、碳二亚胺、脲酮亚胺、氨基甲酸酯、脲基甲酸酯、噁二嗪三酮和亚氨基噁二嗪二酮的结构单元。
甚至更优选地,组分F是至少一种带有多于一个N=C=O基并且含有(i)至少一个独立地衍生自带有至少两个N=C=O基的脂族和脂环族化合物的单元,和(ii)至少一个异氰脲酸酯结构单元的低聚物或聚合物。
最优选地,组分F是至少一种带有多于一个N=C=O基并且含有(i)至少一个独立地衍生自六亚甲基-1,6-二异氰酸酯、4,4′-二(异氰酸根合环己基)甲烷、2,4′-二(异氰酸根合环己基)甲烷和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)的单元,和(ii)至少一个异氰脲酸酯结构单元的低聚物或聚合物。
特别地,组分F是至少一种带有多于一个N=C=O基并且含有(i)至少一个衍生自六亚甲基-1,6-二异氰酸酯的单元和(ii)至少一个异氰脲酸酯结构单元的低聚物或聚合物。
带有多于一个N=C=O基的化合物、低聚物或聚合物通常以这样的量使用,使得源自所有带有多于一个N=C=O基的化合物、低聚物和聚合物的N=C=O基的摩尔数相对于源自本发明的聚酯多元醇和组分D的OH基的摩尔数的总和为80至120%,优选90至110%。100%的比率也被称为所谓的“指数100”。
有机溶剂基型双组分涂料组合物包含至少一种有机溶剂。
合适的有机溶剂是酯、酮、酰胺、醚和芳族烃及其混合物。
酯的实例是乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸1-甲氧基-2-丙酯、乙酸2-丁氧基乙酯(乙酸丁基乙二醇酯)、二乙酸丙二醇酯、3-乙氧基丙酸乙酯、乙酸3-甲氧基丁酯、乙酸丁基二乙二醇酯和碳酸丙二醇酯。酮的实例是丙酮、甲基乙基酮和甲基异丁基酮。酰胺的实例是二甲基甲酰胺(DMF)和N-甲基吡咯烷酮(NMP)。醚的实例是乙二醇醚例如二丙二醇二甲醚,以及环醚例如四氢呋喃和1,4-二噁烷。芳族烃的实例是二甲苯和芳烃油溶剂100(Solvesso 100)。
优选的有机溶剂是酯及其混合物(A preferred organic solvent is an esterare mixtures thereof.)。更优选的有机溶剂是C1-6-链烷酸与C1-6-链烷醇的酯,例如乙酸丁酯和乙酸乙酯。特别优选的有机溶剂是乙酸丁酯。
优选地,有机溶剂基型双组分涂料组合物还包含至少一种催化剂。
催化剂的实例是有机碱、有机酸、有机金属化合物和无机金属盐。
有机碱的实例是胺类如重氮双环[2.2.2]辛烷(DABCO);脒或胍类化合物如1,5,7-三氮杂双环[4.4.0]癸-5-烯(TBD)、N-甲基-1,5,7-三氮杂双环十二碳烯(MTBD)、1,8-二氮杂双环[5.4.0]十一碳-7-烯(DBU)和N-杂环碳烯如1,3-双(二叔丁基)咪唑-2-亚基。
有机酸的实例是有机磺酸如甲基磺酸和三氟甲基磺酸,以及膦酸如二苯基膦酸。
有机金属化合物的实例是有机锑化合物、有机铋化合物、有机锗化合物、锡化合物、有机铅化合物、有机铝化合物、有机锌化合物、有机汞化合物、有机铜化合物、有机镍化合物、有机钴化合物、有机锰化合物、有机钼化合物、有机钒化合物、有机钛化合物、有机锆化合物和有机铯化合物。
有机锡化合物的实例是有机锡(II)化合物,例如二乙酸锡(II)、二辛酸锡(II)、双(2-乙基己酸)锡(II)和二月桂酸锡(II),以及二烷基锡(IV)化合物,例如二乙酸二甲基锡(IV)、二乙酸二丁基锡(IV)、二丁酸二丁基锡(IV)、双(2-乙基己酸)二丁基锡(IV)、二月桂酸二丁基锡(IV)、马来酸二丁基锡(IV)、二月桂酸二辛基锡(IV)和二乙酸二辛基锡(IV)。
有机锌化合物的实例是二辛酸锌(II)和乙酰丙酮化锌(II)。
有机铋化合物的一个实例是三(新癸酸)铋(III)。
有机锆化合物的实例是四(乙酰丙酮)锆(IV)、四(2,4-戊二酸)锆(IV)和四(2,2,6,6-四甲基-3,5-庚二酸)锆(IV)。
有机铁化合物的一个实例是三(乙酰丙酮)铁(III)。有机钛化合物的一个实例是四(乙酰丙酮)钛(IV)。有机锰化合物的一个实例是三(乙酰丙酮)锰(III)。有机镍化合物的一个实例是双(乙酰丙酮)镍(II)。有机钴化合物的实例是双(乙酰丙酮)钴(II)和三(乙酰丙酮)钴(III)。有机钼化合物的实例是双(乙酰丙酮)钼(II)和二氧化钼四甲基庚二酸。有机铯化合物的实例是丙酸铯和2-乙基己酸铯。
无机金属盐的实例是钼酸锂、钨酸锂和磷酸铯。
优选地,催化剂是有机金属化合物。更优选地,催化剂是选自有机锡化合物、有机锌化合物和有机锆化合物的有机金属化合物。甚至更优选地,催化剂选自二乙酸二甲基锡(IV)、二丁酸二丁基锡(IV)、双(2-乙基己酸)二丁基锡(IV)、二月桂酸二丁基锡(IV)、二月桂酸二辛基锡(IV)、二辛酸锌(IV)、四(乙酰丙酮)锆(IV)和四(2,2,6,6-四甲基-3,5-庚二酸)锆(IV)。最优选地,催化剂是二月桂酸二丁基锡(IV)。
可以选择催化剂的量,使得根据DIN EN 53211,1987使用孔径为4mm的流动杯的组合物在室温下静置2小时后的流动时间是直接混合组分K1和组分K2之后的组合物的流动时间的2倍。
基于本发明组合物中所有带OH-基的组分的重量计,催化剂的用量通常为50至10000ppm,优选50至5000ppm,更优选90至2000ppm。
有机溶剂基型双组分涂料组合物可包含其他添加剂,例如光稳定剂、抗静电剂、阻燃剂、增稠剂、触变剂、表面活性剂、粘度调节剂、增塑剂、螯合剂、颜料、染料和填料。
光稳定剂的实例是UV吸收剂和受阻胺光稳定剂(HALS)。
UV吸收剂的实例是苯并三唑类,例如苯丙酸、3-(2H-苯并三唑-2-基)-5-(1,1-二甲基乙基)-4-羟基酯和α-[3-[3-(2H-苯并三唑)-2-基)-5-(1,1-二甲基乙基)-4-羟基苯基]-1-氧代丙基]-ω-羟基聚(氧代-1,2-乙二基),以及二苯甲酮类如2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮。
受阻胺光稳定剂的实例是2,2,6,6-四甲基哌啶、2,6-二叔丁基哌啶、双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、双(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)[[3,5-双(1,1-二甲基乙基)-4-羟基苯基]甲基]丁基丙二酸酯、双(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)癸二酸甲酯和癸二酸、双(1-辛氧基-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)酯。
增稠剂的实例是羟甲基纤维素和膨润土。
螯合剂的一个实例是乙二胺四乙酸。
颜料可以是有机或无机吸收颜料或有机或无机效果颜料(effect pigment)。
有机吸收颜料的实例是偶氮颜料、酞菁颜料、喹吖啶酮颜料和吡咯并吡咯颜料。无机吸收颜料的实例是氧化铁颜料、二氧化钛和炭黑。
效果颜料是所有呈现片状结构并赋予表面涂层特定的装饰色彩效果的颜料。效果颜料可以是纯金属效果颜料如铝、铁或铜效果颜料,干涉效果颜料如二氧化钛包覆的云母效果颜料、氧化铁包覆的云母效果颜料、混合氧化物包覆的云母效果颜料和金属氧化物包覆的铝效果颜料或液晶效果颜料。
染料的实例是偶氮、吖嗪、蒽醌、吖啶、花青、噁嗪、聚甲炔、噻嗪和三芳基甲烷染料。
填料的实例是硅胶、硅藻土、滑石、碳酸钙、高岭土、硫酸钡、硅酸镁、硅酸铝、硅土、结晶二氧化硅、无定形二氧化硅、氧化铝、例如由玻璃、陶瓷或聚合物、脲甲醛缩合物、微粉化聚烯烃蜡和微粉化酰胺蜡制成的微球或中空微球。优选的填料是硅土、滑石、硅酸铝、硅酸镁和碳酸钙。
优选地,有机溶剂基双组分涂料组合物的固含量的至少30重量%,更优选至少50重量%,甚至更优选至少80重量%,最优选至少90重量%来源于本发明的聚酯多元醇、所有不同于本发明的聚酯多元醇的带有多于一个OH基的聚合物(D)、以及所有带有多于一个N=C=O基或封闭N=C=O基的化合物、低聚物或聚合物(F)的总和。
优选地,有机溶剂基双组分涂料组合物包含以下组分:
a)第一组分(K1),其由(i)本发明的聚酯多元醇,和(ii)任选地至少一种不同于本发明的聚酯多元醇的带有多于一个OH基的聚合物(D)组成,
b)第二组分(K2),其由(i)至少一种带有多于一个N=C=O基或封闭N=C=O基的化合物、低聚物或聚合物(F)组成,
c)至少一种有机溶剂
d)任选地至少一种催化剂,和
e)任选地添加剂。
有机溶剂基双组分涂料组合物可以通过在至少一种有机溶剂的存在下将第一组分(K1)与第二组分(K2)混合来制备。至少一种催化剂或其他添加剂可在当第一组分(K1)与第二组分(K2)混合时存在,或者在第一组分(K1)与第二组分(K2)混合后添加。
溶剂型双组分涂料组合物的流动时间可以通过添加至少一种有机溶剂来调节。该有机溶剂可以是在第一组分K1中已经用作有机溶剂的有机溶剂。例如,流动时间可以这样调节,使得根据DIN EN 53211,1987,使用孔径为4mm的流动杯的流动时间为10到30秒,优选为15至25秒。
本发明的另一部分是涂有本发明的组合物的基材。
基材的实例是木材、木饰面、纸、纸板、卡纸、纺织品、膜、皮革、无纺布、塑料表面、玻璃、陶瓷、矿物建筑材料,例如模制水泥块和纤维水泥板,以及金属,它们在各个情况下都任选地进行预涂覆或预处理。优选的基材是金属,其任选地进行预涂覆或预处理。
本发明的组合物可以通过本领域的常规方法例如通过下拉棒、喷涂、抹涂、刮涂、刷涂、轧制、辊涂、流涂和层压施用到基材上。
在施用本发明的组合物之后,本发明的组合物在20至140℃、优选20至100℃的温度下固化。
由本发明组合物形成的“湿”层的厚度通常在20至5000μm的范围内,优选在50至500μm的范围内,更优选在100至250μm的范围内。固化后,该层的厚度通常在10至500μm的范围内,优选在15至200μm的范围内,更优选在20至100μm的范围内。
涂覆有本发明组合物的基材可以是例如汽车、大型车辆、飞机、农业和建筑中的多功能车辆、桥梁、建筑物、动力桅杆、罐、容器、管道、发电站、化工厂、船舶、起重机、立柱、板桩、阀门、管、配件、法兰、联轴器、大厅、屋顶、家具、窗户、门、木板地板、罐头、线圈和地板的部件。
本发明的组合物可以用作例如清漆、底涂层和面漆、底漆和表面涂料剂。
本发明的另一部分是本发明的组合物在汽车修补漆应用中的用途。
本发明的有机溶剂基双组分涂料组合物具有高固体含量并因此具有低的有机溶剂含量。此外,本发明的有机溶剂基双组分涂料组合物具有长的凝胶时间。
本发明的有机溶剂基双组分聚氨酯涂料组合物一旦涂覆到基材上通常是速干的,并且由有机溶剂基双组分涂料组合物形成的涂层显示出良好的机械性能,如高摆捶硬度。
实施例
测试方法说明
使用聚苯乙烯标准品校准的凝胶渗透色谱法测定重均分子量Mw和数均分子量Mn。
使用差示扫描量热法测定玻璃化转变温度(Tg)。
根据DIN53240,2016测定羟值。
根据DIN53402,1990测定酸值。
使用湿度分析仪(moisture analyzer)(Mettler Toledo HB43-S MoistureAnalyzer)在160℃下测量含有聚酯多元醇的溶液的固体含量,直到达到恒定质量。基于测量的聚酯多元醇溶液的固含量计算含有聚酯多元醇溶液的双组分组合物的固含量。
在23℃下,使用剪切速率设定为100s-1的锥板式粘度计测定粘度。
凝胶时间:将涂料组合物填充到试管中直到达到至少60%的填充高度。将试管盖上并放入凝胶计时器的空槽中。使用凝胶计时器顶部的长度指示,将弯曲端朝下的金属辐条轮固定在辐条轮架上。将辐条轮架置于凝胶计时器上,使金属辐条轮浸入涂料组合物中。将设备打开。将各个槽的混合物通过金属辐条轮上下搅拌,直到出现胶凝。当胶凝发生时,整个试管被向上移动的搅拌器提起,并且试管底面与装置之间的接触被破坏,这被仪器记录下来。凝胶计时器以小时和分钟为单位显示凝胶时间,并遵循十进制。
棉毛干燥时间:用下拉棒将涂料组合物施涂在玻璃板上,产生150μm的湿膜厚度。涂膜后,每隔5到10分钟将磨损的棉毛无压力地扫过涂层表面。一开始,棉纤维粘附于涂层上。没有纤维附着在涂层上的时间称为棉毛干燥时间。
沙粒干燥时间(Sand drying time):用下拉棒将涂料组合物施涂在两块玻璃板上,产生150μm的湿膜厚度。将带有湿膜的玻璃板迅速置于圆柱形漏斗下方,该漏斗以每小时1cm的恒定速度在湿膜上方移动。同时,沙粒从漏斗中流出至膜上。当膜未经表面固化时,膜仍有粘性,沙粒会粘附在上面。当膜表面固化后,可以用刷子擦去沙粒。附着在涂层上的沙道长度(1cm长指1小时)称为沙粒干燥时间。
过砂干燥时间(Sand through drying time):用下拉棒将涂料组合物施涂在两块玻璃板上,产生150μm的湿膜厚度。将安装有两个小金属轮的圆柱形漏斗(漏斗出口的两侧各一个)快速放置在带有湿膜的玻璃板上。轮上的圆柱形漏斗在湿膜上以每小时1cm的恒定速度移动。当膜没有“完全固化”时,轮在膜上留下痕迹。当膜“完全固化”时,轮不在膜上留下痕迹。涂层中车轮痕迹的长度(1cm长指1小时)称为过砂干燥时间。
摆撞硬度[osc.]:使用间隙为150μm的下拉棒将涂料组合物施涂在4mm厚的玻璃板上,该玻璃板之前已经用丙酮清洗,产生一层湿膜。将涂覆的玻璃板在23℃下干燥,1、2、3和7天后测量摆撞硬度。7天后,将玻璃板另外加热至60℃保持15小时,冷却至23℃后,再次测量摆撞硬度。根据DIN EN ISO 1522:2006,使用
Figure BDA0003806830810000291
摆测量摆撞硬度。
实施例1
制备聚酯多元醇1a、1b、1c和1d以及对比聚酯多元醇对比1a
制备聚酯多元醇1a
将环己烷-1,2-二羧酸酐(异构体混合物)(HHPA)(556.0g,3.606mol,2当量)、1,4-双(羟甲基)-环己烷(CHDM)(195.1g,1.353mol,0.75摩尔当量)、1,3,5-三(2-羟乙基)异氰脲酸酯(THEIC)(176.7g,0.674mol,0.375摩尔当量)、1,1,1-三羟甲基丙烷(TMP)(272.2g,2.028mol,1.125摩尔当量)添加到配备有机械搅拌器、数字温度计、蒸馏阱、回流冷却器和氮气入口的4L圆底烧瓶中。反应在稳定的氮气流下进行。将反应混合物缓慢加热至160℃。当反应混合物达到135℃时,观察到放热反应。将反应混合物在160℃保持30分钟,然后加热至180℃。通过滴定羟值和酸值来监测反应,直到酸值达到7.7mg KOH/g。将熔体冷却至80℃并加入乙酸丁酯直至达到68.1%的固含量。聚酯多元醇1a的羟值、酸值、分子量和Tg,以及聚酯多元醇1a的乙酸丁酯溶液的固体含量和粘度,均按照上文标题为“测试方法说明”部分中所述的方法进行测定,并示于表1中。
制备聚酯多元醇1b、1c和1d以及对比聚酯多元醇对比1a
聚酯多元醇1b、1c、1d和对比聚酯多元醇对比1a的制备方法类似于聚酯多元醇1a,但使用表1中所示的摩尔单体比率,并将反应混合物保持在180℃直至达到表1中所示的羟值。添加乙酸丁酯直至达到表2所示的固含量。根据上文标题为“测试方法说明”部分中描述的方法测定聚酯多元醇1b、1c、1d和对比1a的羟值、酸值、分子量和Tg,以及聚酯多元醇1b、1c、1d和对比1a的乙酸丁酯溶液的固含量和粘度,并示于表1中。
Figure BDA0003806830810000301
表1
实施例2
分别制备和使用实施例1的包含聚酯多元醇1a、1b、1c和1d以及对比聚酯多元醇对比1a的“透明涂层”涂料组合物
将4.8g 1重量%二月桂酸二丁基锡的乙酸丁酯溶液添加到250mL玻璃广口瓶中。然后,将45g
Figure BDA0003806830810000302
507(80重量%的羟基功能性丙烯酸聚合物的乙酸丁酯溶液)分别与实施例1的17.6g 68重量%的聚酯多元醇1a、1b、1c、1d和对比聚酯多元醇对比1a的乙酸丁酯溶液混合,并加入到二月桂酸二丁基锡溶液中。将混合物储存16小时。将指数为100的
Figure BDA0003806830810000303
HI 2000 NG(无溶剂、脂族多异氰酸酯)添加到混合物中,随后添加乙酸丁酯以将固含量调整至约63重量%。在使用40mm圆盘的实验室搅拌器以750rpm搅拌混合物10至15分钟后,测量流动时间。随后,按照DIN EN 53211:1987,使用孔径为4mm的流动杯,以流动时间对应于20秒时的量添加乙酸丁酯。等待10分钟后,“透明涂层”涂料组合物即可使用。在用丙酮适当清洁基材(玻璃板)后,使用下拉棒施涂“透明涂层”涂料组合物,湿膜厚度为150μm。干膜厚度约为45μm。
根据上文标题为“测试方法说明”部分中所述的方法测定包含聚酯多元醇1b、1c、1d和对比1a的“透明涂层”涂料组合物的固含量、胶凝时间、棉毛干燥时间、沙粒时间、过砂干燥时间和摆撞硬度[osc.],并示于表2中。
Figure BDA0003806830810000311
表2
表2表明,用1,3,5-三(2-羟乙基)异氰脲酸酯(THEIC)代替1,1,1-三羟甲基丙烷(TMP)会导致“透明涂层”涂料组合物具有较高的固含量和较长的胶凝时间。随着TMP用量的增加,“透明涂层”涂料组合物还表现出更短的棉毛干燥时间和更短的沙粒干燥时间,以及在1、2、3和7天后增加的摆撞硬度[osc.]。
实施例3
制备对比聚酯多元醇对比1b、对比1c、对比1d和对比1e
对比聚酯多元醇对比1b、对比1c、对比1d和对比1e的制备方法类似于聚酯多元醇1a,但使用表3中所示的单体比例,并将反应混合物保持在180℃,直至达到表3中所示的酸值。添加乙酸丁酯直至达到表3中所示的固含量。根据上文标题为“测试方法说明”部分中描述的方法测定对比聚酯多元醇对比1b、对比1c、对比1d和对比1e的羟值、酸值、分子量和Tg,以及聚酯多元醇1b、1c、对比聚酯多元醇对比1b、对比1c、对比1d和对比1e的乙酸丁酯溶液的固含量和粘度,并示于表3中。
Figure BDA0003806830810000321
表3
实施例4
制备和使用实施例3的包含对比聚酯多元醇对比1b、对比1c、对比1d和对比1e的“透明涂层”涂料组合物
将4.8g 1重量%二月桂酸二丁基锡的乙酸丁酯溶液添加到250mL玻璃广口瓶中。然后将45g
Figure BDA0003806830810000322
507(80wt%的羟基功能性丙烯酸聚合物的乙酸丁酯溶液)与18.18g66重量%实施例3的聚酯多元醇对比1b、对比1c、对比1d和对比1e的乙酸丁酯溶液混合,并添加到二月桂酸二丁基锡溶液中。将混合物储存16小时。将指数为100的
Figure BDA0003806830810000331
HI2000 NG(无溶剂、脂族聚异氰酸酯)添加到混合物中,然后添加乙酸丁酯将固含量调节至约63重量%。在使用40mm圆盘的实验室搅拌器以750rpm搅拌混合物10至15分钟后,测量流动时间。随后,以按照DIN EN 53211:1987,使用孔径为4mm的流动杯的流动时间对应于20秒时的量添加乙酸丁酯。等待10分钟后,“透明涂层”涂料组合物即可使用。在用丙酮适当地清洁基材(玻璃板)后,用下拉棒施涂“透明涂层”涂料组合物,湿膜厚度为150μm。干膜厚度约为45μm。
根据上文标题为“测试方法说明”部分中所述的方法测定含有聚酯多元醇对比1b、对比1c、对比1d和对比1e的“透明涂层”涂料组合物的固体含量、凝胶时间、棉毛干燥时间、沙粒干燥时间、过砂干燥时间和摆撞硬度[osc.],并示于表4中。
Figure BDA0003806830810000332
表4
表4表明,当组合物中不存在1,4-双(羟甲基)环己烷(CHDM)时,用1,3,5-三(2-羟乙基)异氰脲酸酯(THEIC)代替1,1,1-三羟甲基丙烷(TMP)不会导致“透明涂层”涂料组合物的高固含量。
此外,当组合物中不存在1,4-双(羟甲基)-环己烷(CHDM)时,用1,3,5-三(2-羟乙基)异氰脲酸酯(THEIC)代替1,1,1-三羟甲基丙烷(TMP)不会导致“透明涂层”涂料组合物更长的凝胶时间。
当对比表4中所示的包含聚酯多元醇对比1c、对比1d和对比1e的“透明涂层”涂料组合物的性能与表2中所示的包含聚酯多元醇1a、1b和1c的“透明涂层”涂料组合物的性能时,可以看出,在7天后以及在7天加上在60℃下15小时后,包含1,4-双(羟甲基)环己烷(CHDM)的“透明涂层”涂料组合物比不包含CHDM的“透明涂层”组合物具有更高的固含量和更高的摆撞硬度[osc.]。随着TMP量的增加,与不包含CHDM的“透明涂层”组合物相比,包含1,4-双(羟甲基)-环己烷(CHDM)的“透明涂层”涂料组合物也具有更长的凝胶时间。

Claims (16)

1.一种聚酯多元醇,其包含的单元衍生自
a)带有至少一个COOH基或其衍生物的组分或组分混合物(A),其包含至少一种带有两个COOH基的化合物或其衍生物(A1),
b)带有至少一个OH基的组分或组分混合物(B),包括
(i)至少一种带有三个OH基的化合物(B1),其选自1,3,5-三(羟甲基)异氰脲酸酯、1,3,5-三(2-羟乙基)异氰脲酸酯、1,3,5-三(2-羟异丙基)异氰脲酸酯、1,3,5-三(2-羟丙基)异氰脲酸酯和1,3,5-三(2-羟丁基)异氰脲酸酯,
(ii)至少一种带有两个OH基的化合物(B2),其选自1,1-双(羟甲基)-环己烷、1,2-双(羟甲基)-环己烷、1,3-双-(羟甲基)-环己烷、1,4-双(羟甲基)-环己烷、1,1-双(羟乙基)-环己烷、1,2-双(羟乙基)-环己烷、1,3-双(羟乙基)-环己烷和1,4-双(羟乙基)-环己烷,
(iii)任选地至少一种带有至少三个OH基的化合物或聚合物(B3),其不同于B1,和
(iv)任选地至少一种带有两个OH基的化合物或聚合物(B4),其不同于B2,
以及
c)任选地至少一种带有至少一个OH基和至少一个COOH基的化合物或其衍生物(C)。
2.根据权利要求1所述的聚酯多元醇,可通过一种包括使以下物质进行反应的步骤的方法获得:
a)带有至少一个COOH基或其衍生物的组分或组分混合物(A),其包括(i)至少一种带有两个COOH基的化合物或其衍生物(A1),
b)带有至少一个OH基的组分或组分混合物(B),包括
(i)至少一种带有三个OH基的化合物(B1),其选自1,3,5-三(羟甲基)异氰脲酸酯、1,3,5-三(2-羟乙基)异氰脲酸酯、1,3,5-三(2-羟异丙基)异氰脲酸酯、1,3,5-三(2-羟丙基)异氰脲酸酯和1,3,5-三(2-羟丁基)异氰脲酸酯,
(ii)至少一种带有两个OH基的化合物(B2),其选自1,1-双(羟甲基)-环己烷、1,2-双(羟甲基)-环己烷、1,3-双(羟甲基)-环己烷、1,4-双(羟甲基)-环己烷、1,1-双(羟乙基)-环己烷、1,2-双(羟乙基)-环己烷、1,3-双(羟乙基)-环己烷和1,4-双(羟乙基)-环己烷,
(iii)任选地至少一种带有至少三个OH基的化合物、低聚物或聚合物(B3),其不同于B1,和
(iv)任选地至少一种带有两个OH基的化合物、低聚物或聚合物(B4),其不同于B2,
以及
c)任选地至少一种带有至少一个OH基和至少一个COOH基的化合物或其衍生物(C)。
3.根据权利要求1或2所述的聚酯多元醇,其中组分A1为至少一种带有两个COOH基的脂族或脂环族化合物或其衍生物。
4.根据权利要求3所述的聚酯多元醇,其中组分A1为环己烷-1,2-二羧酸或其衍生物。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的聚酯多元醇,其中组分B1为1,3,5-三(2-羟乙基)异氰脲酸酯。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的聚酯多元醇,其中组分B2为1,4-双(羟甲基)-环己烷。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的聚酯多元醇,其中源自组分B1和B2的OH基的摩尔总数相对于源自所有组分B和C的OH基的摩尔总数的比例为40%至100%,优选50%至100%。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的聚酯多元醇,其中源自组分B1的OH基的摩尔数相对于源自组分B1和B3的OH基的摩尔总数的比例为20%至100%,优选35%至100%。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的聚酯多元醇,其中源自组分B1的OH基的摩尔数相对于源自组分B2的OH基的摩尔数的比率为10%至1000%,优选25%至700%。
10.包含至少一种权利要求1至9中任一项所述的聚酯多元醇和至少一种有机溶剂的溶液。
11.一种有机溶剂基双组分涂料组合物,其包括
a)第一组分(K1),其包含(i)至少一种权利要求1至9中任一项所述的聚酯多元醇,和(ii)任选地至少一种带有多于一个OH基的聚合物(D),其不同于权利要求1)至9)中任一项所述的聚酯多元醇
b)第二组分(K2),其包含(i)至少一种带有多于一个N=C=O基或封闭N=C=O基的化合物、低聚物或聚合物(F)。
12.根据权利要求11所述的双组分组合物,其中存在组分D,并且所述组分D为至少一种带有多于一个OH基的(甲基)丙烯酸聚合物。
13.根据权利要求11或12所述的双组分组合物,其中组分F为至少一种带有多于一个N=C=O基或封闭N=C=O基的低聚物或聚合物。
14.根据权利要求13所述的双组分组合物,其中组分F为至少一种带有多于一个N=C=O基的低聚物或聚合物,其包含(i)至少一个独立地衍生自带有至少两个N=C=O基的脂族和脂环族化合物的单元,和(ii)至少一个异氰脲酸酯结构单元。
15.根据权利要求13或14所述的双组分组合物,其中组分F具有的N=C=含量为5至40%。
16.一种涂覆有权利要求11至15中任一项所述的组合物的对象。
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