DE10013187A1 - Hochfunktionelle Polyisocyanata - Google Patents
Hochfunktionelle PolyisocyanataInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft Verfahren zur Herstellung von hochfunktionellen Polyisocyanaten, umfassend DOLLAR A (i) Herstellen eines Additionsproduktes (A), das eine mit Isocyanat reaktive Gruppe und mindestens zwei Isocyanatgruppen enthält, durch Umsetzen eines DOLLAR A (a) Di- oder Polyisocyanats I mit DOLLAR A (b1) Verbindungen mit mindestens drei mit Isocyanat reaktiven Gruppen oder DOLLAR A (b2) Verbindungen mit zwei mit Isocyanat reaktiven Gruppen oder Gemischen aus (b1) und (b2), DOLLAR A wobei mindestens eine der Komponenten (a) oder (b) funktionelle Gruppen mit gegenüber den funktionellen Gruppen der anderen Komponenten unterschiedlicher Reaktivität aufweist und wobei das Umsetzungsverhältnis so gewählt wird, dass im Mittel das Additionsprodukt (A) eine mit Isocyanat reaktive Gruppe enthält, DOLLAR A (ii) gegebenenfalls intermolekulare Additionsreaktion des Additionsprodukts (A) zu einem Polyadditionsprodukt (P), das im Mittel eine mit Isocyanat reaktive Gruppe und mehr als zwei Isocyanatgruppen enthält und DOLLAR A (iii) Umsetzen des Additionsproduktes (A) und/oder des Polyadditionsproduktes (P) mit einem Di- oder Polyisocyanat II.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft gezielt aufgebaute, hoch
funktionelle Polyisocyanate auf Basis von zwei Di- oder Polyiso
cyanaten, sowie ein Verfahren zu ihrer Herstellung.
Hochfunktionelle Polyisocyanate können u. a. als Bausteine zur
Polyurethanherstellung, z. B. zur Herstellung von Lacken, Über
zügen, Klebstoffen, Dichtmassen, Gießelastomeren oder Schaum
stoffen technisch vorteilhaft eingesetzt werden. Jedoch sind sie
kommerziell nur eingeschränkt verfügbar.
Im Bereich der hochfunktionellen aromatischen Isocyanate sind
höhermolekulare Isomere des Diphenylmethandiisocyanats (MDI)
bekannt, deren Funktionalitäten deutlich über 3 liegen. Der Nach
teil dieser MDI-Verbindungen ist jedoch, daß sie sich nur schwer
rein isolieren lassen. Bei der Herstellung von handelsüblichem
Polymer-MDI werden diese hochfunktionellen Spezies nur in gerin
gen Mengen gebildet, so daß sie immer in Mischung mit überwiegend
difunktionellem Monomer-MDI und mit trifunktionellen Oligomer-
MDI-Typen vorliegen. Daraus resultiert, daß die Funktionalität
der MDI-Mischung insgesamt deutlich unter 3 liegt.
Bei aliphatischen Polyisocyanaten, die hauptsächlich als Ver
netzer für PU-Lacksysteme eingesetzt werden, liegen die mittleren
Funktionalitäten in der Regel zwischen 2 und 4. Die Herstellung
von höherfunktionelleren aliphatischen Polyisocyanaten ist tech
nisch und wirtschaftlich aufwendig. Diese Produkte werden in der
Regel durch eine Reaktion von z. B. Hexamethylendiisocyanat (HDI)
oder HDI-Trimer mit einem mehrfunktionellen Polyol hergestellt.
Die Produkte enthalten dann Urethan- und/oder Allophanatgruppen,
sind hochviskos, weisen einen niedrigen NCO-Gehalt auf und wer
den, z. T. in NCO-blockierter Form, als feuchtigkeitshärtende Ein
komponenten PU-Systeme für Lacke und Überzüge eingesetzt.
EP-A-336205 und DE-A-36 21 706 beschreiben die Herstellung von
hochviskosen Isocyanuratgruppen enthaltenden Produkten durch
Trimerisierung von HDI und anschließende Umsetzung mit Diolen,
Polyesterdiolen oder Polyestertriolen. Nachteilig sind hier die
vergleichsweise hohen Viskositäten der Produkte.
In JP-A-6312969 wird die Herstellung von hochviskosen Polyiso
cyanaten mit Viskositäten von 5000-100000 mPas und Funktionali
täten von 4.5-10 beschrieben. Diese Produkte werden erhalten
durch Trimerisierung von HDI in Gegenwart eines mehrfunktionellen
Polyether- oder Polyesterols. Die Produkte werden verwendet um
NCO-blockierte Polyisocyanate herzustellen.
In den genannten Schriften erfolgt der Aufbau der hochfunktio
nellen aliphatischen Molekülstrukturen ungeregelt und uneinheit
lich, da die Reaktionen der Trimerisierung des Isocyanats, der
Urethanbildung und der Allophanatbildung entweder parallel oder
hintereinander ablaufen.
Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, gezielt aufgebaute
Polyisocyanate bereitzustellen, die aufgrund ihres definierten
Aufbaus vorteilhafte Eigenschaften, wie hohe Funktionalität, hohe
Reaktivität, geringe Viskosität und gute Löslichkeit, in sich
vereinen können, sowie ein Verfahren zur Herstellung dieser hoch
funktionellen Polyisocyanate.
Ferner war es eine Aufgabe der Erfindung ein Verfahren bereit
zustellen, das es erlaubt, handelsübliche, technische Di- oder
Polyisocyanate durch Umsetzung zu hochfunktionellen Polyiso
cyanaten in der Funktionalität zu erhöhen.
Die Aufgaben konnten erfindungsgemäß gelöst werden, indem ein
Additionsprodukt (A) und/oder ein Polyadditionsprodukt (P), das
durch Umsetzung eines Di- oder Polyisocyanats I mit einer mit
Isocyanat reaktiven Verbindung erhältlich ist und eine mit Iso
cyanat reaktive Gruppe und mindestens zwei Isocyanatgruppen auf
weist, mit einem Di- oder Polyisocyanat II, das bevorzugt von Di-
oder Polyisocyanat I verschieden ist, umgesetzt wird.
Ein Gegenstand der Erfindung ist somit ein Verfahren zur Herstel
lung von hochfunktionellen Polyisocyanaten, umfassend
- a) Herstellen eines Additionsproduktes (A), das eine mit Iso
cyanat reaktive Gruppe und mindestens zwei Isocyanatgruppen
enthält, durch Umsetzen eines
- a) Di- oder Polyisocyanats I mit
- b) Verbindungen mit mindestens drei mit Isocyanat reaktiven Gruppen oder
- c) Verbindungen mit zwei mit Isocyanat reaktiven Gruppen, oder Gemischen aus (b1) und (b2),
- b) gegebenenfalls intermolekulare Additionsreaktion des Addi tionsprodukts (A) zu einem Polyadditionsprodukt (P), das im Mittel eine mit Isocyanat reaktive Gruppe und mehr als zwei Isocyanatgruppen enthält und
- c) Umsetzen des Additionsproduktes (A) und/oder des Polyaddi tionsprodukts (P) mit einem Di- oder Polyisocyanat II, wobei Di- oder Polyisocyanat I und Di- oder Polyisocyanat II vor zugsweise verschieden sind.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung sind die nach diesem Ver
fahren hergestellten hochfunktionellen Polyisocyanate.
Ein Gegenstand der Erfindung ist ferner die Verwendung der erfin
dungsgemäßen hochfunktionellen Polyisocyanate als Bausteine zur
Herstellung von Lacken, Überzügen, Klebstoffen, Dichtmassen,
Gießelastomeren oder Schaumstoffen und Polyadditionsprodukte,
erhältlich unter Verwendung der erfindungsgemäßen hochfunktio
nellen Polyisocyanate.
Unter einem hochfunktionellen Polyisocyanat ist im Rahmen dieser
Erfindung ein Polyisocyanat zu verstehen, das mindestens drei,
bevorzugt mindestens fünf, mehr bevorzugt mindestens sechs freie
Isocyanatgruppen aufweist. Die Anzahl der Isocyanatgruppen ist
prinzipiell nach oben nicht beschränkt, jedoch können Polyiso
cyanate mit sehr hoher Anzahl an Isocyanatgruppen unerwünschte
Eigenschaften, wie beispielsweise hohe Viskosität oder schlechte
Löslichkeit, aufweisen. Die hochfunktionellen Polyisocyanate der
vorliegenden Erfindung weisen zumeist nicht mehr als 100 Iso
cyanatgruppen, bevorzugt nicht mehr als 50 Isocyanatgruppen auf.
Als Di- und Polyisocyanate I kommen die aus dem Stand der Technik
bekannten aliphatischen, cycloaliphatischen und aromatischen Iso
cyanate in Frage. Bevorzugte Di- oder Polyisocyanate I sind
4,4'-Diphenylmethandiisocyanat, die Mischungen aus monomeren
Diphenylmethandiisocyanaten und höherkernigen Homologen des Di
phenylmethandiisocyanats (Polymer-MDI), Tetramethylendiisocyanat,
Tetramethylendiisocyanat-Trimere, Hexamethylendiisocyanat, Hexa
methylendiisocyanat-Trimere, Isophorondiisocyanat-Trimer,
4,4'-Methylenbis(cyclohexyl)-diisocyanat, Xylylendiisocyanat,
Tetramethylxylylendiisocyanat Dodecyldiisocyanat, Lysinalkyl
ester-diisocyanat, wobei Alkyl für C1 bis C10 steht, 2,2,4- oder
2,4,4-Trimethyl-1,6-hexamethylen-diisocyanat, 1,4-Diisocyanato
cyclohexan, 1,3- oder 1,4-Bis(isocyanatomethyl)cyclohexan oder
4-Isocyanatomethyl-1,8-octamethylendiisocyanat.
Besonders bevorzugt sind Di- oder Polyisocyanate mit NCO-Gruppen
unterschiedlicher Reaktivität, wie 2,4-Toluylendiisocyanat
(2,4-TDI), 2,4'-Diphenylmethandiisocyanat (2,4'-MDI), Triiso
cyanatotoluol, Isophorondiisocyanat (IPDI), 2-Butyl-2-ethylpenta
methylendiisocyanat, 2-Isocyanatopropylcyclohexylisocyanat,
3(4)-Isocyanatomethyl-1-methylcyclohexyl-isocyanat, 1,4-Diiso
cyanato-4-methylpentan, 2,4'-Methylenbis(cyclohexyl)diisocyanat
und 4-Methyl-cyclohexan-1,3-diisocyanat (H-TDI).
Weiterhin sind Isocyanate besonders bevorzugt, deren NCO-Gruppen
zunächst gleich reaktiv sind, bei denen sich jedoch durch Erst
addition eines Alkohols, Mercaptans oder Amins an einer NCO-
Gruppe ein Reaktivitätsabfall bei der zweiten NCO-Gruppe induzie
ren läßt. Beispiele dafür sind Isocyanate, deren NCO-Gruppen über
ein delokalisiertes Elektronensystem gekoppelt sind, z. B. 1,3-
und 1,4-Phenylendiisocyanat, 1,5-Naphthylendiisocyanat, Diphenyl
diisocyanat, Tolidindiisocyanat oder 2,6-Toluylendiisocyanat.
Als Di- und Polyisocyanate II kommen alle aus dem Stand der Tech
nik bekannten aliphatischen, cycloaliphatischen und aromatischen
Isocyanate in Frage. Neben den oben genannten Di- und Polyiso
cyanaten können weiterhin beispielsweise Oligo- oder Polyiso
cyanate verwendet werden, die sich aus den genannten Di- oder
Triisocyanaten oder deren Mischungen durch Verknüpfung mittels
Urethan-, Allophanat-, Harnstoff-, Biuret-, Uretdion-, Amid-,
Isocyanurat-, Carbodiimid-, Uretonimin-, Oxadiazintrion- oder
Iminooxadiazindion-Strukturen herstellen lassen.
Als Di- und Polyisocyanate II werden besonders bevorzugt verwen
det 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat, Mischungen aus Diphenyl
methandiisocyanaten und höherkernigen Homologen des Diphenyl
methandiisocyanats (Polymer-MDI), 1,3- und 1,4-Phenylendiiso
cyanat, 4-Isocyanatomethyl-1,8-octamethylendiisocyanat, Hexa
methylendiisocyanat, Isocyanurat-, Uretdion-, Urethan-, Allo
phanat-, Iminooxadiazindion- oder Biuretgruppen aufweisende
Oligomere aus Hexamethylendiisocyanat, Urethan-, Allophanat-,
Carbodiimid- oder Uretonimingruppen aufweisende Oligomere aus MDI
oder Urethan-, Allophanat-, Carbodiimid- oder Uretonimingruppen
aufweisende Oligomere aus TDI.
Sowohl für die Di- und Polyisocyanate I als auch für die Di- und
Polyisocyanate II können auch Mischungen der genannten Iso
cyanate verwendet werden.
Die bei der Herstellung des Additionsproduktes (A) verwendeten
(b1) Verbindungen mit mindestens drei mit Isocyanat reaktiven
Gruppen und verwendeten (b2) Verbindungen mit zwei mit Isocyanat
reaktiven Gruppen sind aus Verbindungen ausgewählt, die Hydroxyl
gruppen, Mercaptogruppen oder Aminogruppen aufweisen. Bevorzugt
sind Hydroxyl- und Aminogruppen.
In einer bevorzugten Ausführungsform enthalten die (b1) Verbin
dungen mit mindestens drei mit Isocyanat reaktiven Gruppen Ver
bindungen mit drei oder vier mit Isocyanat reaktiven Gruppen oder
Gemische davon.
Ebenfalls können zur Herstellung des Additionsprodukts (A) (b1)
Verbindungen mit mindestens drei mit Isocyanat reaktiven Gruppen
und/oder (b2) Verbindungen mit zwei mit Isocyanat reaktiven Grup
pen verwendet werden, die aus den oben genannten funktionellen
Gruppen oder Gemischen davon ausgewählt sind und deren funktio
nelle Gruppen gegenüber NCO-Gruppen eine unterschiedliche Reakti
vität aufweisen. Bevorzugt sind dabei Verbindungen mit mindestens
einer primären und mindestens einer sekundären oder tertiären
Hydroxylgruppe, mindestens einer Hydroxylgruppe und mindestens
einer Mercaptogruppe oder mindestens einer Hydroxylgruppe und
mindestens einer Aminogruppe im Molekül, da die Reaktivität der
Aminogruppe gegenüber der Hydroxylgruppe bei der Umsetzung mit
Isocyanat deutlich höher ist.
Weiterhin bevorzugt sind mit Isocyanat reaktive Verbindungen,
deren mit Isocyanat reaktive funktionellen Gruppen zunächst
gleich reaktiv sind, bei denen sich jedoch durch Addition minde
stens eines Isocyanates ein Reaktivitätsabfall, bedingt durch
sterische oder elektronische Einflüsse, bei den restlichen mit
Isocyanat reaktiven Gruppen induzieren läßt. Dies ist beispiels
weise bei der Verwendung von Trimethylolpropan oder Pentaerythrit
als Komponente (b1) der Fall.
Beispiele für (b1) Verbindungen mit mindestens drei mit Isocyanat
reaktiven Gruppen sind Glycerin, Trimethylolmethan, Trimethylol
ethan, Trimethylolpropan, 1,2,4-Butantriol, Tris(hydroxymethyl)
aminomethan, Tris(hydroxyethyl)aminomethan, 2-Amino-2,3-propan
diol, 2-Amino-2-methyl-1,3-propandiol, Diethanolamin, Dipropanol
amin, Diisopropanolamin, Ethanolpropanolamin, Bis(aminoethyl)
amin, Bis(aminopropyl)amin, Tris(aminoethyl)amin, Tris(amino
propyl)amin, Trisaminononan, Pentaerythrit, Bis(trimethylolpropan)
oder Zucker, wie zum Beispiel Glucose, tri- oder tetra
funktionelle Polyether- oder Polyesterole. Dabei sind Glycerin,
Trimethylolethan, Trimethylolpropan, 1,2,4-Butantriol, Penta
erythrit, Diethanolamin, Dipropanolamin und Tris(hydroxy
methyl)aminomethan besonders bevorzugt.
Beispiele für (b2) Verbindungen mit zwei mit Isocyanat reaktiven
Gruppen sind Ethylenglykol, Diethylenglykol, Triethylenglykol,
1,2- und 1,3-Propandiol, Dipropylenglykol, Tripropylenglykol,
Neopentylglykol, 1,2-, 1,3- und 1,4-Butandiol, 1,2-, 1,3- und
1,5-Pentandiol, Hexandiol, Hydroxypivalinsäureneopentylglykol
ester, Propan-1,2-dithiol, Butan-1,2-dithiol, Mercaptoethanol,
Mercaptopropanol, Mercaptobutanol, Ethylendiamin, Toluylendiamin,
Isophorondiamin, Cysteamin, Ethanolamin, N-Methylethanolamin,
Propanolamin, Isopropanolamin, 2-(Butylamino)ethanol, 2-(Cyclo
hexylamino)ethanol, 2-Amino-1-butanol, 2-(2'-Aminoethoxy)ethanol
oder höhere Alkoxylierungsprodukte des Ammoniaks, 4-Hydroxy
piperidin, 1-Hydroxyethylpiperazin, Aminopropanthiol oder
difunktionelle Polyether- oder Polyesterole. Dabei sind
1,2-Propandiol, 1,2- und 1,3-Butandiol, Ethanolamin, Propanol
amin, Mercaptoethanol, 4-Hydroxypiperidin und 1-Hydroxyethyl
piperazin besonders bevorzugt.
Weiterhin sind auch Mischungen der genannten Verbindungen ein
setzbar.
Bei der Herstellung des Additionsprodukts (A) ist es notwendig,
das Verhältnis von Di- oder Polyisocyanat I zu (b1) Verbindungen
mit mindestens drei mit Isocyanat reaktiven Gruppen oder (b2)
Verbindungen mit zwei mit Isocyanat reaktiven Gruppen oder Ge
mischen aus (b1) und (b2) so einzustellen, dass das resultierende
Additionsprodukt (A) im Mittel eine mit Isocyanat reaktive Gruppe
und mindestens zwei NCO-Gruppen enthält.
Beispielsweise liegt bei der Herstellung des Additionsproduktes
(A) aus einem Diisocyanat und einem dreiwertigen Alkohol das Um
setzungsverhältnis bei 2 : 1, veranschaulicht durch die allge
meine Formel 1,
und bei der Herstellung des Additionsproduktes (A) aus einem
Diisocyanat und einem vierwertigen Alkohol das Umsetzungsverhält
nis bei 3 : 1, veranschaulicht durch die allgemeine Formel 2,
wobei in den Formeln 1 und 2 R1 und R2 einen organischen Rest und
U eine Urethangruppe bedeuten.
Weiterhin kann die Herstellung des Additionsprodukts (A) zum
Beispiel auch aus einem Triisocyanat und einer zweiwertigen, mit
Isocyanat reaktiven Komponente (b2), veranschaulicht durch die
allgemeine Formel 3 erfolgen, wobei das Umsetzungsverhältnis bei
molar 1 : 1 liegt, R1 und R2 die gleiche Bedeutung wie in den
Formeln 1 und 2 haben und Y zum Beispiel eine Harnstoffgruppe
bedeutet.
Werden zur Komponente (b1) zusätzlich (b2) Verbindungen mit zwei
mit Isocyanat reaktiven Gruppen zugegeben, so bewirkt dies eine
Verlängerung der Ketten. Wie beispielsweise in der allgemeinen
Formel 4 veranschaulicht, muss für jedes Mol der Komponente (b2)
ein weiteres Not an Di- oder Polyisocyanat I zugegeben werden.
In Formel 4 bedeutet R3 einen organischen Rest, R1, R2 und U sind
wie vorstehend beschrieben definiert.
Die Umsetzung zum Additionsprodukt (A) erfolgt üblicherweise bei
einer Temperatur von -20 bis 120°C, bevorzugt bei -10 bis 100°C.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Di- oder Polyiso
cyanat I vorgelegt und die Komponenten (b1) oder (b2) oder das
Gemisch aus (b1) und (b2) zugegeben. Die Additionsprodukte (A)
sind üblicherweise nicht über einen längeren Zeitraum stabil und
werden daher bevorzugt direkt mit dem Di- oder Polyisocyanat II
umgesetzt.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann das Additionsprodukt
(A) durch eine intermolekulare Additionsreaktion des Additions
produktes (A) in ein Polyadditionsprodukt (P) überführt werden.
Hierbei addiert sich die mit Isocyanat reaktive Gruppe des Addi
tionsproduktes (A) an eine der Isocyanatgruppen eines weiteren
Additionsproduktes (A). Die Anzahl der Additionsprodukte (A), die
sich zu einem Polyadditionsprodukt (P) addieren, ist im allge
meinen nicht beschränkt. Aus praktischen Gesichtspunkten wird
üblicherweise die Additionsreaktion abgebrochen, bevor das Poly
additionsprodukt (P), z. B. aufgrund eines zu hohen Molekularge
wichts oder aus sterischen Gründen, nachteilige Eigenschaften,
wie beispielsweise eine zu hohe Viskosität oder eine zu schlechte
Löslichkeit, aufweist.
Aufgrund der Beschaffenheit der Additionsprodukte (A) ist es mög
lich, daß aus der Additionsreaktion verschiedene Polyadditions
produkte (P) resultieren können, die Verzweigungen aber keine
Vernetzungen aufweisen. Ferner weisen die Polyadditionsprodukte
(P) eine mit Isocyanat reaktive Gruppe und mehr als zwei Iso
cyanatgruppen auf. Die Anzahl der Isocyanatgruppen ergibt sich
dabei aus der Beschaffenheit der eingesetzten Additionsprodukte
(A) und dem Polyadditionsgrad.
Beispielsweise kann ein Additionsprodukt (A) gemäß der allge
meinen Formel 1 durch dreifache intermolekulare Addition zu zwei
verschiedenen Polyadditionsprodukten (P), die in den allgemeinen
Formeln 5 und 6 wiedergegeben werden, reagieren.
In Formel 5 und 6 sind R1, R2 und U wie vorstehend definiert.
Die intermolekulare Polyadditionsreaktion eines Additionsproduk
tes (A) zu einem Polyadditionsprodukt (P) kann üblicherweise in
situ nach Beendigung der Reaktion zu dem Additionsprodukt (A)
durch eine Temperaturerhöhung durchgeführt werden.
Weiterhin kann auch ein geeigneter Katalysator oder ein geeigne
tes Katalysatorgemisch zugegeben werden. Geeignete Katalysatoren
sind im allgemeinen Verbindungen, die Urethan-Reaktionen kataly
sieren, zum Beispiel Amine, Ammoniumverbindungen, Aluminium-,
Zinn-, Titan-, Zirkon-, oder Wismut-organische Verbindungen.
Beispielsweise können genannt werden Diazabicyclooctan (DABCO),
Diazabicyclononen (DBN) und Diazabicycloundecen (DBU), Titan
tetrabutylat, Dibutylzinn-dilaurat, Zirkonacetylacetonat oder
Gemische davon.
Die Zugabe des Katalysators erfolgt im allgemeinen in einer Menge
von 50 bis 10000, bevorzugt von 100 bis 5000 Gew. ppm bezogen auf
die Menge des eingesetzten Isocyanats.
Ferner ist es auch möglich, sowohl durch Zugabe eines geeigneten
Katalysators, als auch durch Wahl einer geeigneten Temperatur die
intermolekulare Polyadditionsreaktion zu steuern.
Zum Abbruch der intermolekularen Polyadditionsreaktion gibt es
verschiedene Möglichkeiten. Beispielsweise kann die Temperatur
auf einen Bereich abgesenkt werden, in dem die Additionsreaktion
zum Stillstand kommt und das Additionsprodukt (A) oder das Poly
additionsprodukt (P) lagerstabil ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird, sobald aufgrund der
intermolekularen Additionsreaktion des Additionsproduktes (A) ein
Polyadditionsprodukt (P) mit gewünschten Polyadditionsgrad vor
liegt, dem Polyadditionsprodukt (P) zum Abbruch der Polyaddi
tionsreaktion ein Di- oder Polyisocyanat II zugegeben. Durch
Umsetzung des Polyadditionsprodukts (P) mit dem Di- oder Polyiso
cyanat II erhält man die erfindungsgemäßen hochfunktionellen
Polyisocyanate.
Wird beispielsweise zu einem Polyadditionsprodukt (P) der allge
meinen Formel 5 ein Diisocyanat II im Verhältnis 2 : 1 gegeben, so
ist ein erfindungsgemäßes hochfunktionelles Polyisocyanat der
allgemeinen Formel 7 erhältlich.
In Formel 7 sind R1, R2 und U wie vorstehend definiert und R4 be
deutet einen organischen Rest, der vorzugsweise nicht mit R2 iden
tisch ist.
Alternativ kann das Di- oder Polyisocyanat II auch zu einem Addi
tionsprodukt (A) gegeben werden, das noch nicht in einer intermo
lekularen Additionsreaktion zu einem Polyadditionsprodukt (P) um
gesetzt wurde.
Es ist jedoch zumeist technisch vorteilhaft, die intermolekulare
Additionsreaktion zumindest in geringen Umfang durchzuführen, da
gegebenenfalls im Additionsprodukt (A) noch geringe Mengen Di-
oder Polyisocyanat I als Verunreinigung enthalten sein können und
diese Verunreinigungen dann durch die intermolekulare Polyaddi
tionsreaktion in das Polyadditionsprodukt (P) mit eingebaut wer
den können.
Weiterhin ist es möglich, die mit Isocyanat reaktiven Komponenten
(b1) oder (b2) im geringen molaren Überschuss einzusetzen, um
eine möglichst vollständige Reaktion des Isocyanates 1 zu erwir
ken. Vorteilhaft ist bei beiden Verfahrensweisen, daß so eine
eventuell aufwendige Abtrennung nicht umgesetzten Isocyanates I
entfällt.
Bei der Umsetzung des Additionsproduktes (A) und/oder des Poly
additionsprodukts (P) mit dem Di- oder Polyisocyanat II wird
üblicherweise mindestens eine Isocyanatgruppe des Di- oder Poly
isocyanats II mit der mit Isocyanat reaktiven Gruppe des Additi
onsprodukts (A) oder des Polyadditionsprodukts (P) zur Reaktion
gebracht. In einer bevorzugten Ausführungsform werden mindestens
10%, insbesondere mindestens 40% und besonders bevorzugt
50-100% der freien Isocyanatgruppen des Di- oder Polyisocyanats II
mit einer entsprechenden Anzahl an Äquivalenten eines Additions
produktes (A) und/oder Polyadditionsprodukts (P) zu dem erfin
dungsgemäßen hochfunktionellen Polyisocyanat umgesetzt.
In einer weiteren Ausführungsform wird zuerst eine Isocyanat
gruppe eines Di- oder Polyisocyanats II mit einem Additionspro
dukt (A1) oder einem Polyadditionsprodukt (P1) umgesetzt, an
schließend wird mindestens eine weitere Isocyanatgruppe des Di-
oder Polyisocyanats II mit einem Additionsprodukt (A2) oder einem
Polyadditionsprodukt (P2) umgesetzt, wobei die Additionsprodukte
(A1) und (A2) bzw. die Polyadditionsprodukte (P1) und (P2) nicht
identisch sind. Für diese Ausführungsform wird vorzugsweise ein
Di- oder Polyisocyanat II verwendet, das Isocyanatgruppen mit
unterschiedlicher Reaktivität gegenüber den mit Isocyanat reak
tiven Gruppen der Komponenten (A) und/oder (P) aufweist.
Die Herstellung der erfindungsgemäßen hochfunktionellen Polyiso
cyanate erfolgt zumeist in Lösungsmitteln. Dabei können im allge
meinen alle Lösungsmittel verwendet werden, die gegenüber den je
weiligen Edukten inert sind. Bevorzugt verwendet werden organi
sche Lösungsmittel, wie zum Beispiel Diethylether, Tetrahydro
furan, Aceton, Butanon-2, Methylisobutylketon, Essigester, Butyl
acetat, Benzol, Toluol, Chlorbenzol, Xylol, Methoxyethylacetat,
Methoxypropylacetat, Dimethylformamid, Dimethylacetamid, oder
Solventnaphtha.
Die Herstellung der erfindungsgemäßen hochfunktionellen Polyiso
cyanate erfolgt zumeist in einem Druckbereich von 2 mbar bis
20 bar, bevorzugt bei Normaldruck, in Reaktoren oder Reaktor
kaskaden, die im Batchbetrieb, halbkontinuierlich oder konti
nuierlich betrieben werden.
Durch die vorgenannte Einstellung der Reaktionsbedingungen und
gegebenenfalls durch die Wahl des geeigneten Lösemittels können
die erfindungsgemäßen Produkte nach der Herstellung ohne weitere
Reinigung weiterverarbeitet werden.
Die durch das erfindungsgemäße Verfahren erhaltenen hochfunktio
nellen Polyisocyanate können bei Bedarf auch hydrophobiert,
hydrophiliert oder umfunktionalisiert werden. Dazu können die
NCO-terminierten Produkte z. B. mit Fettalkoholen, Fettaminen,
Hydroxycarbonsäuren, Hydroxysulfonsäuren, Aminosäuren oder Acry
latgruppen enthaltenden Monoalkoholen, wie Hydroxyethylacrylat
oder Hydroxyethylmethacrylat umgesetzt oder teilumgesetzt werden.
Die Isocyanatgruppen der erfindungsgemäßen hochfunktionellen
Polyisocyanate können auch in verkappter Form vorliegen. Als Ver
kappungsmittel für NCO-Gruppen eignen sich zum Beispiel Oxime,
Phenole, Imidazole, Triazole, Pyrazole, Pyrazolinone, Diketo
piperazine, Caprolactam, Malonsäureester oder Verbindungen, wie
sie genannt sind in den Veröffentlichungen von Z. W. Wicks, Prog.
Org. Coat. 3 (1975), 73-99 und Prog. Org. Coat. 9 (1981),
3-28 sowie in Houben-Weyl, Methoden der Organischen Chemie,
Band XIV/2, 61 ff., Georg Thieme Verlag, Stuttgart 1963.
Im Rahmen dieser Erfindung ist es möglich, die gewünschten
Eigenschaften der erfindungsgemäßen hochfunktionellen Polyiso
cyanate durch gezielte Wahl der entsprechenden Edukte, insbeson
dere der Di- oder Polyisocyanate I und II, zu erhalten. So ist es
mit den hochfunktionellen Polyisocyanaten der vorliegenden Erfindung
beispielsweise möglich, positive Eigenschaften von üblichen
aromatischen Isocyanaten mit positiven Eigenschaften von üblichen
aliphatischen Isocyanaten zu verbinden oder auch die positiven
Eigenschaften von üblichen aliphatischen Isocyanaten mit den
positiven Eigenschaften von üblichen cycloaliphatischen Iso
cyanaten zu kombinieren.
Wird beispielsweise ein erfindungsgemäßes hochfunktionelles Poly
isocyanat auf Basis von HDI-Isocyanurat-Oligomer als Isocyanat II
und TDI als Isocyanat I hergestellt, so kann dieses Polyisocya
nat-Molekül je nach Wahl der Menge des Isocyanate II sowohl aro
matische als auch aliphatische NCO-Gruppen aufweisen, die sich in
ihrer Reaktivität deutlich unterscheiden. Diese unterschiedlichen
NCO-Reaktivitäten innerhalb eines Polyisocyanat-Moleküls können
dann technisch vorteilhaft genutzt werden.
Wird beispielsweise ein erfindungsgemäßes hochfunktionelles Poly
isocyanat auf Basis von HDI-Isocyanurat-Oligomer und IPDI oder
IPDI-Trimer hergestellt, so weist ein mit Hilfe dieses Polyiso
cyanats hergestellter PU-Lack sowohl Eigenschaften wie Elastizi
tät und Flexibilität als auch Eigenschaften wie Härte, Kratzbe
ständigkeit und Chemikalienresistenz auf.
Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass die
Funktionalitäten von herkömmlichen, technischen Isocyanaten deut
lich erhöht werden können. Wird beispielsweise ein handelsübli
ches Polymer-MDI mit einer mittleren NCO-Funktionalität von 2,5
mit einem Additionsprodukt (A) aus zwei Mol 2,4-TDI und einem Mol
Glycerin umgesetzt, so liegt die mittlere Funktionalität des
resultierenden Isocyanats bei 5.
Ein Vorteil der Isocyanate mit hoher Funktionalität ist, dass der
Aufbau eines Netzwerks nicht, wie üblich, statistisch erfolgt,
sondern Strukturen mit definierter Zusammensetzung und definier
ten Eigenschaften in das Netzwerk eingebaut werden.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahren liegt in
seiner Wirtschaftlichkeit. Sowohl die Umsetzung von Di- oder
Polyisocyanat I zu einem Additionsprodukt (A) und/oder Polyaddi
tionsprodukt (P) als auch die Reaktion von (A) oder (P) mit einem
Di- oder Polyisocyanat II zu einen hochfunktionellen Polyiso
cyanat kann in einer Reaktionsvorrichtung erfolgen, was technisch
und wirtschaftlich vorteilhaft ist.
Die vorliegende Erfindung soll anhand der nachfolgenden Beispiele
näher erläutert werden.
1000 g IPDI wurden unter Stickstoffbedeckung vorgelegt und inner
halb 1 min 300 g TMP, gelöst in 1300 g Butylacetat, unter gutem
Rühren zugegeben. Nach Zudosierung von 0,2 g Dibutylzinn-dilaurat
wurde die Reaktionsmischung auf 50°C erwärmt, bei dieser Tempera
tur gerührt und die Abnahme des NCO-Gehaltes titrimetrisch ver
folgt. Bei Erreichen eines NCO-Gehaltes von 7,3 Gew.-% wies das
Reaktionsprodukt eine mittlere Funktionalität bezüglich NCO von 2
und bezüglich OH von 1 auf.
1000 g IPDI-Isocyanurat wurden in 1000 g Essigsäureethylester
gelöst und unter gutem Rühren innerhalb 1 min 136 g 1,3-Butan
diol, gelöst in 136 g Essigsäureethylester, zugegeben. Nach
Zudosierung von 0,4 g Dibutylzinn-dilaurat wurde die Reaktions
mischung bei 25°C gerührt und die Abnahme des NCO-Gehaltes titri
metrisch verfolgt. Bei Erreichen eines NCO-Gehaltes von 5,4 Gew.-%
wies das Reaktionsprodukt eine mittlere Funktionalität bezüglich
NCO von 2 und bezüglich OH von 1 auf.
1000 g 2,4-TDI wurden unter Stickstoffbedeckung vorgelegt und
unter gutem Rühren innerhalb 1 min 385 g TMP, gelöst in 1385 g
Butylacetat, zugegeben. Nach Zudosierung von 0,1 g Dibutylzinn
dilaurat wurde die Reaktionsmischung bei 40°C gerührt und die Ab
nahme des NCO-Gehaltes titrimetrisch verfolgt. Bei Erreichen
eines NCO-Gehaltes von 8,7 Gew.-% wies das Reaktionsprodukt eine
mittlere Funktionalität bezüglich NCO von 2 und bezüglich OH von
1 auf.
960 g IPDI wurden unter Stickstoffbedeckung vorgelegt und eine
Mischung aus 1102 g Aceton und 58 g DMAc zugegeben. Innerhalb von
1 min wurden anschließend 200 g Glycerin unter gutem Rühren zuge
tropft. Nach Zudosierung von 0,2 g Dibutylzinn-dilaurat wurde die
Reaktionsmischung zunächst 1 h bei Raumtemperatur, anschließend
bei 40°C gerührt und die Abnahme des NCO-Gehaltes titrimetrisch
verfolgt. Bei Erreichen eines NCO-Gehaltes von 5,9 Gew.-% wies das
Reaktionsprodukt eine mittlere Funktionalität bezüglich NCO von 3
und bezüglich OH von 1 auf.
1000 g IPDI wurden unter Stickstoffbedeckung vorgelegt und unter
gutem Rühren innerhalb 1 min 300 g TMP, gelöst in 1300 g Butyl
acetat, zugegeben. Nach Zudosierung von 0,2 g Dibutylzinn-dilau
rat wurde die Reaktionsmischung bei 50°C gerührt und die Abnahme
des NCO-Gehaltes titrimetrisch verfolgt. Bei Erreichen eines NCO-
Gehaltes von 4,8 Gew.-% wies das Reaktionsprodukt eine mittlere
Funktionalität bezüglich NCO von 4 und bezüglich OH von 1 auf.
1000 g IPDI wurden unter Stickstoffbedeckung vorgelegt und inner
halb 1 min 300 g TMP, gelöst in 1300 g Butylacetat, unter gutem
Rühren zugegeben. Nach Zudosierung von 0,2 g Dibutylzinn-dilaurat
wurde die Reaktionsmischung bei 50°C gerührt und die Abnahme des
NCO-Gehaltes titrimetrisch verfolgt. Bei Erreichen eines NCO-
Gehaltes von 4,0 Gew.-% wies das Reaktionsprodukt eine mittlere
Funktionalität bezüglich NCO von 10 und bezüglich OH von 1 auf.
Dem Additionsprodukt aus Beispiel 1 wurden direkt nach der Her
stellung 567 g BASONAT HI 100, gelöst in 567 g Butylacetat zuge
setzt, die Mischung auf 70°C erwärmt und 3 h bei dieser Temperatur
gerührt. Das Endprodukt wies einen NCO-Gehalt von 5,7 Gew.-% und
eine Viskosität von 1300 mPas, gemessen bei 25°C, auf. Die mitt
lere Molmasse des Polyisocyanats betrug 2696 g/mol, die mittlere
Funktionalität betrug 7,1.
Dem Additionsprodukt aus Beispiel 1 wurden direkt nach der Her
stellung 650 g BASONAT HI 100, gelöst in 650 g Butylacetat zuge
setzt, die Mischung auf 70°C erwärmt und 3 h bei dieser Temperatur
gerührt. Das Endprodukt wies einen NCO-Gehalt von 5,9 Gew.-% und
eine Viskosität von 920 mPas, gemessen bei 25°C, auf. Die mittlere
Molmasse des Polyisocyanats betrug 2609 g/mol, die mittlere
Funktionalität betrug 7,0.
Dem Additionsprodukt aus Beispiel 1 wurden direkt nach der Her
stellung 867 g BASONAT HI 100, gelöst in 867 g Butylacetat zuge
setzt, die Mischung auf 70°C erwärmt und 3 h bei dieser Temperatur
gerührt. Das Endprodukt wies einen NCO-Gehalt von 6,3 Gew.-% und
eine Viskosität von 300 mPas, gemessen bei 25°C, auf. Die mittlere
Molmasse des Polyisocyanats betrug 2313 g/mol, die mittlere Funk
tionalität betrug 6,7.
Dem Polyadditionsprodukt aus Beispiel 5 wurden direkt nach der
Herstellung 286 g BASONAT HI 100, gelöst in 286 g Butylacetat
zugesetzt, die Mischung auf 70°C erwärmt und 3 h bei dieser
Temperatur gerührt. Das Endprodukt wies einen NCO-Gehalt von
4,9 Gew.-% und eine Viskosität von 9000 mPas, gemessen bei 25°C,
auf. Die mittlere Molmasse des Polyisocyanats betrug 6445 g/mol,
die mittlere Funktionalität betrug 13,8.
Dem Additionsprodukt aus Beispiel 1 wurden direkt nach der Her
stellung 640 g BASONAT P LR 8926, gelöst in 640 g Butylacetat
zugesetzt, die Mischung auf 70°C erwärmt und 3 h bei dieser
Temperatur gerührt. Das Endprodukt wies einen NCO-Gehalt von
5,4 Gew.-% und eine Viskosität von 230 mPas, gemessen bei 25°C,
auf. Die mittlere Molmasse des Polyisocyanats betrug 2111 g/mol,
die mittlere Funktionalität betrug 5,4.
Dem Additionsprodukt aus Beispiel 1 wurden direkt nach der Her
stellung 247 g HDI, gelöst in 247 g Butylacetat zugesetzt, die
Mischung auf 70°C erwärmt und 3 h bei dieser Temperatur gerührt.
Das Endprodukt wies einen NCO-Gehalt von 7,0 Gew.-% und eine Vis
kosität von 120 mPas, gemessen bei 25°C, auf. Die mittlere Mol
masse des Polyisocyanats betrug 1279 g/mol, die mittlere
Funktionalität betrug 3,9.
Dem Additionsprodukt aus Beispiel 2 wurden direkt nach der Her
stellung 580 g BASONAT HI 100, gelöst in 580 g Essigsäureethyl
ester zugesetzt, die Mischung auf 40°C erwärmt und 6 h bei dieser
Temperatur gerührt. Das Endprodukt wies einen NCO-Gehalt von
4,6 Gew.-% und eine Viskosität von 300 mPas, gemessen bei 25°C,
auf. Das Produkt wurde anschließend vom Lösungsmittel befreit und
im Vakuum bei Raumtemperatur getrocknet. Die Glastemperatur (Tg)
wurde mittels differentieller Thermoanalyse mit 66°C bestimmt. Die
mittlere Molmasse des Polyisocyanats betrug 3031 g/mol, die mitt
lere Funktionalität betrug 6,8.
Dem Additionsprodukt aus Beispiel 3 wurden direkt nach der Her
stellung 1100 g BASONAT HI 100, gelöst in 1100 g Butylacetat zu
gesetzt, die Mischung auf 60°C erwärmt und 3 h bei dieser Tempera
tur gerührt. Das Endprodukt wies einen NCO-Gehalt von 7,4 Gew.-%
und eine Viskosität von 60 mPas, gemessen bei 25°C, auf. Die mitt
lere Molmasse des Polyisocyanats betrug 2097 g/mol, die mittlere
Funktionalität betrug 6,6.
Dem Additionsprodukt aus Beispiel 1 wurden direkt nach der Her
stellung 560 g 4,4'-MDI, gelöst in 560 g Butylacetat zugesetzt,
die Mischung auf 60°C erwärmt und 3 h bei dieser Temperatur ge
rührt. Das Endprodukt wies einen NCO-Gehalt von 7,5 Gew.-% und
eine Viskosität von 100 mPas, gemessen bei 25°C, auf. Die mittlere
Molmasse des Polyisocyanats betrug 1233 g/mol, die mittlere Funk
tionalität betrug 3,7.
Dem Additionsprodukt aus Beispiel 3 wurden direkt nach der Her
stellung 780 g LUPRANAT M 20 W, gelöst in 780 g Butylacetat zuge
setzt, die Mischung auf 60°C erwärmt und 3 h bei dieser Temperatur
gerührt. Das Endprodukt wies einen NCO-Gehalt von 8,9 Gew.-% und
eine Viskosität von 30 mPas, gemessen bei 25°C, auf. Die mittlere
Molmasse des Polyisocyanats betrug 1277 g/mol, die mittlere Funk
tionalität betrug 4,4.
Die erfindungsgemäßen Polyisocyanate, sowie verschiedene Polyiso
cyanathärter (BASONAT HI 100, BASF; VESTANAT IPDI T 1890, Degussa-
Hüls) als Vergleich, wurden mit einer Mischung hydroxyfunktio
neller Acrylatharze (Acrylatharz-Mischung 1) entsprechend den
stöchiometrischen NCO/OH-Verhältnissen gemischt und mit Butyl
acetat auf eine Applikationsviskosität von 20 s (DIN 53 211
Becher 4 mm Auslaufdüse) eingestellt.
Mit einem Filmziehrahmen wurden auf Glasplatten Beschichtungen
mit einer Naßfilmdicke von 200 µm aufgetragen. Die so erhaltenen
Klarlacke wurden unter Normklima gehärtet.
Die Mischung besitzt einen Festgehalt von 64% und eine OH-Zahl
von 116 mg KOH/g.
Die Klarlacke 3-6 mit den erfindungsgemäßen hochfunktionellen
Polyisocyanaten als Härter weisen gegenüber den Vergleichsver
suchen 1 und 2 deutlich verbesserte Härtungseigenschaften und
Endhärten auf.
Aus erfindungsgemäßen Polyisocyanaten wurden mit einem HDI-Poly
isocyanat (BASONAT HI 100) in verschiedenen Verhältnissen Misch
härter hergestellt, die mit der Acrylatharz-Mischung 1 ent
sprechend den stöchiometrischen NCO/OH-Verhältnissen gemischt und
mit Butylacetat auf eine Applikationsviskosität von 20 s
(DIN 53 211 Becher 4 mm Auslaufdüse) eingestellt wurden.
Vergleichend wurden Klarlacke auf Basis eines Mischhärters
VESTANAT IPDI T 1890/BASONAT HI 100 geprüft.
Die zu prüfenden Beschichtungen wurden mit einem Filmziehrahmen
auf Glasplatten mit einer Naßfilmdicke von 200 µm aufgetragen.
Das Trocknungsverhalten der so erhaltenen Klarlacke wurde unter
Normklima geprüft.
Die Klarlacke mit den Härtern 12-15 weisen gegenüber den Lacken
aus den Vergleichsversuchen 7-11 deutlich verbesserte Trocknungs
eigenschaften und Härten auf.
LUMITOL® H 136, BASF: Festgehalt = 70%, OH-Zahl = 135 mg KOH/g.
LUMITOL® M 100, BASF: Festgehalt = 60%, OH-Zahl = 100 mg KOH/g, speziell für IPDI-Härter geeignet.
BASONAT® HI 100, BASF: HDI-Polyisocyanat, Viskosität ca. 3200 mPas, Festgehalt = 100%, NCO-Gehalt = 22 Gew.-%.
BASONAT® P LR 8926, BASF: HDI-Polyisocyanat, Viskosität ca. 350 mPas, Festgehalt = 100%, NCO-Gehalt = 19,5 Gew.-%.
VESTANAT® IPDI T 1890, Degussa-Hüls: IPDI-Isocyanurat, Festgehalt = 70%, NCO-Gehalt = 12 Gew.-%.
LUPRANAT® M 20 W, BASF: Polymer-MDI, Viskosität ca. 200 mPas, Festgehalt = 100%, NCO-Gehalt = 31 Gew.-%.
LUMITOL® H 136, BASF: Festgehalt = 70%, OH-Zahl = 135 mg KOH/g.
LUMITOL® M 100, BASF: Festgehalt = 60%, OH-Zahl = 100 mg KOH/g, speziell für IPDI-Härter geeignet.
BASONAT® HI 100, BASF: HDI-Polyisocyanat, Viskosität ca. 3200 mPas, Festgehalt = 100%, NCO-Gehalt = 22 Gew.-%.
BASONAT® P LR 8926, BASF: HDI-Polyisocyanat, Viskosität ca. 350 mPas, Festgehalt = 100%, NCO-Gehalt = 19,5 Gew.-%.
VESTANAT® IPDI T 1890, Degussa-Hüls: IPDI-Isocyanurat, Festgehalt = 70%, NCO-Gehalt = 12 Gew.-%.
LUPRANAT® M 20 W, BASF: Polymer-MDI, Viskosität ca. 200 mPas, Festgehalt = 100%, NCO-Gehalt = 31 Gew.-%.
Claims (13)
1. Verfahren zur Herstellung von hochfunktionellen Polyiso
cyanaten, umfassend
- a) Herstellen eines Additionsproduktes (A), das eine mit
Isocyanat reaktive Gruppe und mindestens zwei Isocyanat
gruppen enthält, durch Umsetzen eines
- a) Di- oder Polyisocyanats I mit
- b) Verbindungen mit mindestens drei mit Isocyanat reaktiven Gruppen oder
- c) Verbindungen mit zwei mit Isocyanat reaktiven Gruppen oder Gemischen aus (b1) und (b2),
- b) gegebenenfalls intermolekulare Additionsreaktion des Additionsprodukts (A) zu einem Polyadditionsprodukt (P), das im Mittel eine mit Isocyanat reaktive Gruppe und mehr als zwei Isocyanatgruppen enthält und
- c) Umsetzen des Additionsproduktes (A) und/oder des Poly additionsproduktes (P) mit einem Di- oder Polyisocyanat II.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Di-
oder Polyisocyanat I und Di- oder Polyisocyanat II verschie
den sind.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
dass als Di- oder Polyisocyanat I Tetramethylendiisocyanat,
Tetramethylendiisocyanat-Trimer, Hexamethylendiisocyanat,
Hexamethylendiisocyanat-Trimer, Dodecyldiisocyanat, Iso
phorondiisocyanat-Trimer, 4-Isocyanatomethyl-1,8-octa
methylendiisocyanat, 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat oder ein
Gemisch daraus verwendet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
dass das Di- oder Polyisocyanat I Isocyanatgruppen unter
schiedlicher Reaktivität aufweist und aus 2,4-Toluylendiiso
cyanat, 2,6-Toluylendiisocyanat, 2,4'-Diphenylmethandiiso
cyanat, 1,3- und 1,4-Phenylendiisocyanat, 1,5-Naphthylendi
isocyanat, Tolidindiisocyanat, Triisocyanatotoluol, Diphenyl
diisocyanat, Isophorondiisocyanat, 2-Butyl-2-ethylpentamethy
len-diisocyanat, 2-Isocyanatopropylcyclohexylisocyanat,
3(4)-Isocyanatomethyl-1-methylcyclohexylisocyanat, 1,4-Diiso
cyanato-4-methylpentan, 4-Methyl-cyclohexan-1,3-diisocyanat,
2,4'-Methylenbis(cyclohexyl)diisocyanat oder aus deren
Mischungen ausgewählt ist.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn
zeichnet, dass das Di- oder Polyisocyanat II aus 2,4-Toluy
lendiisocyanat, 2,6-Toluylendiisocyanat, 4,4'-Diphenylmethan
diisocyanat, 2,4'-Diphenylmethandiisocyanat, höherkernigen
Homologen des Diphenylmethandiisocyanats, 1,5-Naphthylendi
isocyanat, Tolidindiisocyanat, 1,3- und 1,4-Phenylendiiso
cyanat, Triisocyanatotoluol, Diphenyldiisocyanat, Tetra
methylendiisocyanat, Hexamethylendiisocyanat, Dodecyldiiso
cyanat, Lysinalkylester-diisocyanat, wobei Alkyl für C1 bis
C10 steht, Isophorondiisocyanat, 2-Methyl-pentamethylendiiso
cyanat, 2,2,4- oder 2,4,4-Trimethyl-1,6-hexamethylen-diiso
cyanat, 1,3- und 1,4-Diisocyanatocyclohexan, 3(4)-Isocyanato
methyl-1-methyl-1-isocyanatocyclohexan, 2-Butyl-2-ethylpenta
methylendiisocyanat, 4-Isocyanatomethyl-1,8-octamethylendi
isocyanat, 2-Isocyanatopropylcyclohexylisocyanat, 2- oder
4-Methylcyclohexan-1,3-diisocyanat, 4,4'- und 2,4'-Methylen
bis(cyclohexyl)-diisocyanat, 1,3- oder 1,4-Bis(isocyanato
methyl)cyclohexan, Xylylendiisocyanat, Tetramethylxylylendi
isocyanat und Oligo- oder Polyisocyanaten aus den genannten
Isocyanaten, die durch Verknüpfung mittels Urethan-, Allo
phanat-, Harnstoff-, Biuret-, Uretdion-, Amid-, Isocyanurat-,
Carbodiimid-, Uretonimin-, Oxadiazintrion- oder Iminooxa
diazindion-Strukturen hergestellt werden, oder aus den
Mischungen der genannten Isocyanate ausgewählt ist.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn
zeichnet, dass bei der Umsetzung des Additionsproduktes (A)
und/oder des Polyadditionsprodukts (P) mit dem Di- oder Poly
isocyanat II das Verhältnis von Isocyanatgruppen des Di- oder
Polyisocyanats II zu den mit Isocyanat reaktiven Gruppen des
Additionsproduktes (A) und/oder des Polyadditionsprodukts (P)
so gewählt wird, daß mindestens 10%, vorzugsweise mindestens
40% der NCO-Gruppen des Di- oder Polyisocyanats II umgesetzt
werden.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn
zeichnet, dass die mit Isocyanat reaktiven Gruppen der Kompo
nenten (b1) und/oder (b2) aus einer Hydroxylgruppe, einer
Mercaptogruppe, einer Aminogruppe oder einem Gemisch davon
ausgewählt sind.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn
zeichnet, dass als Di- oder Polyisocyanat I Isophorondiiso
cyanat, Isophorondiisocyanat-Trimer, 2,4-Toluylendiisocyanat
oder 2,4'-Diphenylmethandiisocyanat und als Di- oder Polyiso
cyanat II Hexamethylendiisocyanat, ein Hexamethylendiisocya
nat-Oligomerengemisch, 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat,
2,4'-Diphenylmethandiisocyanat, eine Mischung aus Diphenyl
methandiisocyanaten und höherkenigen Homologen des Diphenyl
methandiisocyanats (Polymer-MDI) oder eine Mischung der ge
nannten Isocyanate verwendet wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekenn
zeichnet, dass als mit Isocyanat reaktive Gruppen aufweisende
Verbindungen (b1) Glycerin, Trimethylolmethan, Trimethylol
ethan, Trimethylolpropan, 1,2,4-Butantriol, Tris(hydroxy
methyl)-aminomethan, Tris(hydroxyethyl)aminomethan,
2-Amino-1,3-propandiol, 2-Amino-2-methyl-1,3-propandiol,
Diethanolamin, Dipropanolamin, Diisopropanolamin, Ethanolpro
panolamin, Bis(aminoethyl)amin, Bis(aminopropyl)amin,
Tris(aminoethyl)amin, Tris(aminopropyl)amin, Trisaminononan,
Pentaerythrit, Bis(trimethylolpropan), tri- oder tetra
funktionelle Polyether- oder Polyesterole und als Verbin
dungen (b2) Ethylenglykol, Diethylenglykol, Triethylenglykol,
1,2- und 1,3-Propandiol, Dipropylenglykol, Tripropylenglykol,
Neopentylglykol, 1,2-, 1,3- und 1,4-Butandiol, 1,2-, 1,3- und
1,5-Pentandiol, Hexandiol, Propan-1,2-dithiol, Butan-1,2-
dithiol, Mercaptoethanol, Mercaptopropanol, Mercaptobutanol,
Ethylendiamin, Toluylendiamin, Isophorondiamin, Cysteamin,
Ethanolamin, N-Methylethanolamin, Propanolamin, Isopropanol
amin, 2-(Butylamino)ethanol, 2-(Cyclohexylamino)ethanol,
2-Amino-1-butanol, 2-(2'-Aminoethoxy)ethanol oder höhere
Alkoxylierungsprodukte des Ammoniaks, 4-Hydroxypiperidin,
1-Hydroxyethylpiperazin, Aminopropanthiol oder difunktionelle
Polyether- oder Polyesterole verwendet werden.
10. Hochfunktionelle Polyisocyanate, herstellbar nach einem der
Ansprüche 1-9.
11. Hochfunktionelle Polyisocyanate, herstellbar nach einem der
Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, dass die Polyiso
cyanate sowohl aliphatisch als auch aromatisch gebundene Iso
cyanatgruppen aufweisen.
12. Verwendung der Polyisocyanate nach Anspruch 10 oder 11 zur
Herstellung von Lacken, Überzügen, Klebstoffen, Dichtmassen,
Gießelastomeren und/oder Schaumstoffen.
13. Polyadditionsprodukte, erhältlich unter Verwendung von hoch
funktionellen Polyisocyanaten nach Anspruch 10 oder 11.
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