DE10225367C1 - Curable prepolymer formulations, used as lacquer binder, contain urethane (meth)acrylate, acetoacetate or enamine-functionalized derivative of polyol obtained by ring opening and/or hydrolysis of epoxidized vegetable oil - Google Patents

Curable prepolymer formulations, used as lacquer binder, contain urethane (meth)acrylate, acetoacetate or enamine-functionalized derivative of polyol obtained by ring opening and/or hydrolysis of epoxidized vegetable oil

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Abstract

Curable formulations contain prepolymer (binder) derived from polyol (I) based on vegetable oil (II) (triglycerides) and obtained by opening and/or hydrolyzing oxirane rings of epoxidized (II) or reaction product. (I) are converted to urethane (meth)acrylate (IIIA) with diisocyanate-hydroxy-functional (meth)acrylate adduct; acetoacetate (IIIB) with acetoacetic acid or diketene; enamine-functionalized derivative (IIIC) from (IIIB) and primary or secondary amine or ammonia. Curable formulations contain prepolymer(s) (binder) derived from polyol(s) (I) based on vegetable oils (II) (mainly triglycerides) and obtained by opening and/or hydrolyzing oxirane rings of epoxidized (II) or directly from the reaction product of (II) with peroxycarboxylic acids or hydrogen peroxide in the presence of carboxylic acids, followed by direct ring opening and/or hydrolysis. (I) act as base for conversion to (a) (II)-urethane (meth)acrylates (IIIA) by reaction with reaction products (adducts) of diisocyanate(s) and hydroxy-functional (meth)acrylate(s), (b) (II) acetoacetates (IIIB) by reaction with acetoacetic acid or diketene or (c) enamine-functionalized (II) derivatives (IIIC) by further reaction of (IIIB) with primary or secondary amines or ammonia. An Independent claim is also included for the preparation of curable formulations in this way, in which stage (c) gives (II) derivatives containing aminocrotonate (enamine) groups.

Description

Die Erfindung betrifft härtbare Zubereitungen, welche Präpolymere (insbesonder für Lackbindemittel) auf der Basis von Umsetzungsprodukten epoxidierter Pflanzenöle beinhalten, sowie Verfahren zur Herstellung der genannten Präpolymere.The invention relates to curable preparations, which prepolymers (in particular for Paint binders) based on reaction products of epoxidized vegetable oils include, as well as processes for the preparation of said prepolymers.

Ausgangsbasis dafür sind epoxidierte Pflanzenöle, die zunächst einer Ringöffnung und/oder Hydrolyse der Oxiranringe (ohne Spaltung der Triglyceride) unterzogen werden. Die dabei entstandenen Polyol-Öle können in nachfolgenden Reaktionsstufen weiter umgesetzt werden, und zwar entweder
The basis for this are epoxidized vegetable oils, which are first subjected to a ring opening and / or hydrolysis of the oxirane rings (without cleavage of the triglycerides). The resulting polyol oils can be reacted further in subsequent reaction stages, either

  • - zu Pflanzenöl-Urethan(meth)acrylaten durch Reaktion mit Diisocyanaten und hydroxyfunktionellen (Meth)Acrylatmonomeren oder- To vegetable oil urethane (meth) acrylates by reaction with diisocyanates and hydroxy-functional (meth) acrylate monomers or
  • - zu Acetoacetat-funktionellen Ölen durch Reaktion mit Estern der Acetessigsäure oder mit Diketen oder- to acetoacetate-functional oils by reaction with esters of acetoacetic acid or with diketene or
  • - zu Aminocrotonat-("Enamin"-) funktionellen Pflanzenölderivaten durch nachfolgende Reaktion der Acetoacetat-funktionellen Öle mit primären bzw. mit sekundären Aminen oder mit Ammoniak.- to aminocrotonate - ("enamine" -) functional vegetable oil derivatives subsequent reaction of the acetoacetate-functional oils with primary or with secondary amines or with ammonia.

Die Umsetzungsprodukte der Polyol-Öle eignen sich als Bindemittel für lösemittelfreie oder lösemittelarme, chemisch vernetzende Beschichtungsstoffe, wobei die Vernetzung in Form einer Photopolymerisation (Strahlenhärtung) bzw. einer vinylogen Additionsreaktion (als thermische Härtung) erfolgen kann.The reaction products of the polyol oils are suitable as binders for solvent-free or low-solvent, chemically cross-linking coating materials, crosslinking in the form of photopolymerization (radiation curing) or a vinylogenic addition reaction (as thermal curing) can take place.

Bekannt ist es, zur Vermeidung bzw. zur Reduzierung von umwelt- und gesundheitsschädlichen Emissionen an flüchtigen organischen Lösemitteln aus Lacksystemen wasserverdünnbare Beschichtungsstoffe, High-Solids, Pulverlacke oder strahlenvernetzende Beschichtungsstoffe einzusetzen. It is known to avoid or reduce environmental and harmful emissions of volatile organic solvents Coating systems water-thinnable coating materials, high solids, powder coatings or use radiation-curing coating materials.  

Bekannt ist ferner, dass es sich bei den strahlenhärtenden Beschichtungsstoffen um flüssige, lösemittelfreie Materialien handelt, wobei polymerisationsfähige, radikalisch vernetzende Harze und Reaktivverdünner auf der Basis von Acrylaten als Bindemittelbasis dominieren. Der Vernetzungsvorgang wird entweder durch Elektronenbestrahlung oder durch UV-Bestrahlung gestartet (im letzteren Falle unter Zuhilfenahme von Photoinitiatoren, die in der Lage sind, die UV-Strahlung zu absorbieren und danach die benötigten Startradikale zu erzeugen) und ergibt in Sekunden bzw. Sekundenbruchteilen ausgehärtete Beschichtungen.It is also known that the radiation-curing coating materials are liquid, solvent-free materials, being polymerizable, radical crosslinking resins and reactive thinners based on acrylates as Binder basis dominate. The networking process is done either by Electron radiation or started by UV radiation (in the latter case under Using photoinitiators that are able to absorb UV radiation absorb and then generate the required starting radicals) and results in Cured coatings in seconds or fractions of a second.

Strahlenhärtende Systeme werden heute z. B. bei der Beschichtung von Papieren und Folien sowie von Holzoberflächen eingesetzt, ebenso als Druckfarben, Überdrucklacke, Klebstoffe u. a.Radiation-curing systems are used today, for. B. in the coating of papers and foils as well as wooden surfaces, also as printing inks, Overprint varnishes, adhesives and. a.

Als polymerisationsfähige, radikalisch vernetzende Acrylat-Bindemittel sind unter anderem auch Pflanzenöl-Epoxyacrylate (Additionsprodukte epoxidierter Öle mit Acrylsäure), meist auf Basis von Sojaöl, sowie "ölmodifizierte" Acrylate (mit Fettsäuregruppen modifizierte Harze) bekannt. Nachteilig daran ist die Limitierung der einsetzbaren Mengen, da hohe Anteile an Pflanzenöl-Epoxyacrylaten relativ weiche, qualitativ nicht ausreichende Beschichtungen ergeben würden.As polymerizable, radical crosslinking acrylate binders are among other also vegetable oil epoxy acrylates (addition products of epoxidized oils with Acrylic acid), mostly based on soybean oil, as well as "oil modified" acrylates (with Resins modified with fatty acid groups). The disadvantage of this is the limitation the amounts that can be used, since high proportions of vegetable oil epoxy acrylates are relative soft, qualitatively inadequate coatings would result.

Bekannt sind auch kationisch UV-härtende Lacksysteme, welche z. B. auch auf der Basis von epoxidierten Pflanzenölen hergestellt werden können [siehe W. Sack, A. Lott, D. Bartmann, O. Metzger und U. Lübker, NAROSSA 2000, Magdeburg, Tagungsband sowie Patent DE 100 01 476]. Jedoch sind die hiermit erreichbaren Eigenschaften in bezug auf Härte und Reaktivität ebenfalls sehr begrenzt.Cationic UV-curing lacquer systems are also known, which, for. B. also on the Base of epoxidized vegetable oils can be produced [see W. Sack, A. Lott, D. Bartmann, O. Metzger and U. Lübker, NAROSSA 2000, Magdeburg, Conference proceedings and patent DE 100 01 476]. However, these are achievable Properties in terms of hardness and reactivity are also very limited.

Bekannt sind ferner lösemittelreduzierte Beschichtungsstoffe oder Lackbindemittelunter unter der Bezeichnung "High-Solids". Dieser Begriff ist allerdings nicht eindeutig definiert. Man versteht hierunter Materialien, die (je nach Vorgabe) nicht mehr als 20 oder 30% an flüchtigen organischen Lösemitteln enthalten. Um dies zu erreichen, sind spezielle Lackharze mit geringer Eigenviskosität erforderlich, ggf. auch spezielle Lösemittel. Solvent-reduced coating materials or are also known Varnish binder under the name "High-Solids". That term is however not clearly defined. This means materials that (depending on Default) not more than 20 or 30% volatile organic solvents contain. To achieve this, special coating resins with less Intrinsic viscosity required, possibly also special solvents.  

Hinsichtlich der Trocknung bzw. Härtung von High-Solids kommen im allgemeinen Mechanismen zum Einsatz, die auch von konventionellen Lacksystemen her bekannt sind.Regarding the drying or hardening of high solids come in general Mechanisms for use, which are also known from conventional paint systems are.

Aber auch andere, relativ neuartige Vernetzungsmechanismen für High-Solids sind bekannt; hierzu zählt die vinyloge Addition. Als Bindemittel mit geringerer Viskosität können dabei acetoacetatmodifizierte Harze zum Einsatz kommen. Diese können z. B. durch Umesterung von Polyester- oder Polyetherpolyolen mit tert.-Butyl­ acetoacetat (120-140°C, N2-Atmosphäre) oder auch durch Umsetzung mit Diketen erzeugt werden. Gegebenenfalls können die so synthetisierten acetoacetatmodifizierten Harze im Reaktor weiter mit äquimolaren Mengen von Aminen umgesetzt werden, wobei Harze mit Aminocrotonat-("Enamin"-)Gruppen entstehen. Sowohl acetoacetatmodifizierte Harze als auch enaminmodifizierte Harze vernetzen bei erhöhten Temperaturen mit α,β-ungesättigten Carbonylverbindungen, z. B. Acrylaten (Acetoacetate dabei vorzugsweise in Gegenwart basischer Katalysatoren) [siehe: N. Pietschmann, K. Stengel und B. Hößelbarth, Progr. Org. Coat. 36, 1999, S. 64-69; N. Pietschmann, I. Peter und K. Stengel, XXV. FATIPEC- Kongress, Turin 2000, Tagungsband 4, S. 119-133 sowie dort zitierte Zeitschriften- und Patentliteratur].However, other, relatively new networking mechanisms for high solids are also known; this includes vinylogous addition. Acetoacetate-modified resins can be used as binders with lower viscosity. These can e.g. B. by transesterification of polyester or polyether polyols with tert-butyl acetoacetate (120-140 ° C, N 2 atmosphere) or by reaction with diketene. If necessary, the acetoacetate-modified resins thus synthesized can be reacted further in the reactor with equimolar amounts of amines, resins with aminocrotonate ("enamine") groups being formed. Both acetoacetate-modified resins and enamine-modified resins crosslink at elevated temperatures with α, β-unsaturated carbonyl compounds, e.g. B. acrylates (acetoacetates preferably in the presence of basic catalysts) [see: N. Pietschmann, K. Stengel and B. Hößelbarth, Progr. Org. Coat. 36, 1999, pp. 64-69; N. Pietschmann, I. Peter and K. Stengel, XXV. FATIPEC Congress, Turin 2000, Tagungsband 4, pp. 119-133 and the journal and patent literature cited there].

Nachteilig ist an wasserverdünnbaren Beschichtungsstoffen, High-Solids, Pulverlacken oder strahlenvernetzenden Beschichtungsstoffen, dass solche Materialien nicht universersell anwendbar sind und dass hiermit noch nicht alle Qualitätsstandards von hochentwickelten, konventionellen, lösemittelhaltigen Beschichtungsstoffen erreicht werden.The disadvantage of water-dilutable coating materials, high solids, Powder coatings or radiation-curing coating materials that such Materials are not universally applicable and not all of them Quality standards of sophisticated, conventional, solvent-based Coating materials can be achieved.

Nachteilig ist ferner, dass die Lackbindemittel für wasserverdünnbare Beschichtungsstoffe, High-Solids, Pulverlacke oder strahlenvernetzende Beschichtungsstoffe überwiegend vollsynthetisch hergestellt werden, d. h. fossile Kohlenstoffquellen (Erdöl, Kohle) dienen als ursprüngliche Ausgangsbasis. Another disadvantage is that the paint binders for water-dilutable Coating materials, high solids, powder coatings or radiation-crosslinking Coating materials are predominantly fully synthetic, d. H. fossil Carbon sources (oil, coal) serve as the original starting point.  

Wenn entsprechende Produkte (bzw. mit den entsprechenden Beschichtungsstoffen überzogene Substrate) - spätestens zum Ende ihrer Lebensdauer - ausgesondert und entsorgt werden, wird der enthaltene Kohlenstoff früher oder später in Kohlendioxid umgewandelt und belastet damit die Atmosphäre.If appropriate products (or with the appropriate coating materials coated substrates) - at the end of their service life at the latest and disposed of, the carbon it contains will sooner or later It converts carbon dioxide and pollutes the atmosphere.

Außerdem erfolgt die Synthese der meist oligomeren Grundstrukturen der Bindemittel unter hohem Zeit- und Energieaufwand; in fossilen oder nativen Ausgangsstoffen eventuell schon vorhandene "chemische Bausteine" werden kaum genutzt.In addition, the mostly oligomeric basic structures are synthesized Binder with high expenditure of time and energy; in fossil or native There are hardly any "chemical building blocks" that are already available used.

Das heißt, die Umweltfreundlichkeit der üblichen strahlenhärtenden Systeme, High- Solids, Pulverlacke und Wasserlacke beschränkt sich im wesentlichen auf eine Reduktion oder Eliminierung der Lösemittelanteile in den Beschichtungsstoffen. Nachteilig erweist sich dagegen die Ökobilanz insgesamt, d. h. einschließlich, der Herstellung der Bindemittel, welche die Grundlage der Beschichtungsstoffe darstellen.That means the environmental friendliness of the usual radiation-curing systems, high- Solids, powder coatings and water-based coatings are essentially limited to one Reduction or elimination of the solvent content in the coating materials. On the other hand, the overall ecological balance has proven to be disadvantageous. H. including the Manufacture of the binders that form the basis of the coating materials represent.

Aufgabe der Erfindung ist es, auf der Basis nativer Pflanzenöle, d. h. nach­ wachsender Rohstoffe Lackbindemittel für strahlenhärtende Beschichtungsstoffe und High-Solids zu schaffen, die die Vorzüge und Qualitätsmerkmale der bekannten, lösemittelfreien bzw. lösemittelreduzierten Bindemittel auf vollsynthetischer Basis aufweisen, jedoch deren nachteilige, ungünstige Ökobilanz verbessern.The object of the invention is based on native vegetable oils, d. H. by growing raw materials Varnish binders for radiation-curing coating materials and To create high solids that combine the advantages and quality features of the well-known, solvent-free or solvent-reduced binders on a fully synthetic basis exhibit, but improve their disadvantageous, unfavorable life cycle assessment.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe wie in den Ansprüchen angegeben gelöst.According to the invention, this object is achieved as specified in the claims.

Zur weiteren chemischen Umsetzung werden zunächst die Epoxidgruppen (Oxiranringe) von epoxidierten Ölen geöffnet, um an deren Stelle funktionelle Gruppen einzuführen, welche die spätere Vernetzung im Lackfilm ermöglichen sollen. Weil das Ziel in der Synthese von höhermolekularen Lackfilmbildnern besteht, soll die von der Natur vorgegebene Triglyceridstruktur der Öle weitestgehend erhalten bleiben. For further chemical implementation, the epoxy groups are first (Oxirane rings) opened by epoxidized oils to replace them with functional ones Introduce groups that enable later networking in the paint film should. Because the goal is the synthesis of high molecular paint film formers, The natural triglyceride structure of the oils should largely remain.  

Deshalb werden milde Reaktionsbedingungen gewählt. Geeignet ist beispielsweise eine Behandlung des epoxidierten Öls mit Ameisensäure-Wasser-Gemischen (z. B. 2 h bei 40°C). Dadurch erhält man Polyol-Öle, die anstelle eines Oxiranringes eine 1,2-Diol-Einheit (d. h. zwei benachbarte. "vicinale" OH-Gruppen) besitzen können. Ein Vorteil dieser Herangehensweise besteht darin, dass hierdurch potenziell eine höhere Anzahl von Verknüpfungsstellen erzeugt wird (theoretisch bis zu zwei statt einer je Epoxidgruppe), auch wenn - infolge unvollständiger Hydrolyse eines Teils der Oxiranringe - zum Teil Hydroxyformiatgruppen (d. h. nur eine OH-Gruppe sowie eine Ameisensäureestergruppe) neben den 1,2-Diolgruppen vorliegen können.Therefore mild reaction conditions are chosen. For example, is suitable treatment of the epoxidized oil with formic acid / water mixtures (e.g. 2 h at 40 ° C). This gives polyol oils that have one instead of an oxirane ring 1,2-diol unit (i.e. two adjacent "vicinal" OH groups). On The advantage of this approach is that it potentially higher number of linking points is generated (theoretically up to two instead one per epoxy group), even if - due to incomplete hydrolysis of a part of the oxirane rings - partially hydroxy formate groups (i.e. only one OH group as well a formic acid ester group) in addition to the 1,2-diol groups.

In analoger Weise ist es auch möglich, die saure Hydrolyse als "Eintopf-Reaktion" in demselben Reaktionsansatz wie die Prileshaev-Epoxidierung durchzuführen, z. B. nach Epoxidierung des Pflanzenöls mit Perameisensäure (bzw. mit Wasserstoffperoxid + Ameisensäure).In an analogous manner, it is also possible to use the acid hydrolysis as a "one-pot reaction" perform the same reaction approach as the Prileshaev epoxidation, e.g. B. after epoxidation of the vegetable oil with performic acid (or with Hydrogen peroxide + formic acid).

Die so hergestellten Polyole (im folgenden auch als "Polyol-Öle" bezeichnet) stellen die Vorstufe bzw. Ausgangsbasis für die Präpolymere dar, welche Bestandteil der erfindungsgemäßen Zubereitungen sind.The polyols thus produced (hereinafter also referred to as "polyol oils") the preliminary stage or starting point for the prepolymers, which are part of the Preparations according to the invention are.

In weitergehenden Reaktionsschritten werden zunächst Addukte aus hydroxyfunktionellen (Meth)Acrylaten und Diisocyanaten hergestellt, z. B. aus Hydroxyethylacrylat und Isophorondiisocyanat. Dabei beträgt das stöchiometrische Verhältnis 1 : 1, so dass im Addukt eine Isocyanatgruppe je Molekül frei bleibt (Abb. 1):In further reaction steps, adducts of hydroxy-functional (meth) acrylates and diisocyanates are first prepared, e.g. B. from hydroxyethyl acrylate and isophorone diisocyanate. The stoichiometric ratio is 1: 1, so that one isocyanate group per molecule remains free in the adduct ( Fig. 1):

Abb. 1 Fig. 1 Adduktbildung aus einem Hydroxy(meth)acrylat und einem DiisocyanatAdduct formation from a hydroxy (meth) acrylate and a diisocyanate

R = H oder CH3
R = H or CH 3

R1 R 1

= Cn = C n

H2n H 2n

, z. B. C2 , e.g. B. C 2

H4
H 4

R2 R 2

= beliebig, z. B. Reste von Isophoron, Hexamethylen (C6 = any, e.g. B. residues of isophorone, hexamethylene (C 6

H12 H 12

), Diphenylmethan, hydriertem Diphenylmethan, 2,4-Toluylen oder 2,6-Toluylen
), Diphenylmethane, hydrogenated diphenylmethane, 2,4-tolylene or 2,6-tolylene

CHR=CH-CO-O-R1-OH + OCN-R2-NCO → CHR=CH-CO-O-R1-O-CO-NH-R2-NCO
Diese Hydroxy(meth)acrylat-Isocyanat-Addukte werden mit den Polyol-Ölen zu Pflanzenöl-Urethan(meth)acrylaten umgesetzt. Abb. 2 gibt diese Reaktion am Beispiel der Umsetzung einer 1,2-Dioleinheit an einer Fettsäurekette des Triglycerids schematisch wieder:
CHR = CH-CO-OR 1 -OH + OCN-R 2 -NCO → CHR = CH-CO-OR 1 -O-CO-NH-R 2 -NCO
These hydroxy (meth) acrylate-isocyanate adducts are reacted with the polyol oils to give vegetable oil urethane (meth) acrylates. Fig. 2 shows this reaction schematically using the example of the reaction of a 1,2-diol unit on a fatty acid chain of the triglyceride:

Abb. 2 Fig. 2 Additionsreaktion zum Pflanzenöl-Urethan(meth)acrylatAddition reaction to vegetable oil urethane (meth) acrylate

R = H oder CH3
R = H or CH 3

R1 R 1

= Cn = C n

H2n H 2n

, z. B. C2 , e.g. B. C 2

H4
H 4

R2 R 2

= beliebig, z. B. Reste von Isophoron, Hexamethylen (C6 = any, e.g. B. residues of isophorone, hexamethylene (C 6

H12 H 12

), Diphenylmethan, hydriertem Diphenylmethan, 2,4-Toluylen oder 2,6-Toluylen
), Diphenylmethane, hydrogenated diphenylmethane, 2,4-tolylene or 2,6-tolylene

Die Pflanzenöl-Urethan-Acrylate werden zusammen mit Reaktivverdünnern und einem Photoinitiator in strahlenhärtenden Zubereitungen (insbesondere strahlenhärtenden Lackzubereitungen) eingesetzt. Beispielsweise ergeben sich mit 50 Masseprozent eines höherfunktionellen Pflanzenöl-Urethan-Acrylates sehr harte Beschichtungen.The vegetable oil urethane acrylates are used together with reactive thinners and a photoinitiator in radiation-curing preparations (especially radiation-curing lacquer preparations). For example, with 50% by mass of a highly functional vegetable oil urethane acrylate very hard Coatings.

Dieser Befund ist überraschend, weil Pflanzenölderivate sonst relativ weiche Filme ergeben (z. B. radikalisch UV-gehärtete Pflanzenöl-Epoxy-Acrylate oder kationisch UV-gehärtete Pflanzenöl-Epoxide). Eine wahrscheinliche Erklärung hierfür liegt darin, dass die synthetisierten Pflanzenöl-Urethanacrylate eine sehr hohe Acrylatfunktionalität je Triglyceridmolekül aufweisen, welche die mit den technisch gebräuchlichen Pflanzenöl-Epoxy-Acrylaten erzielbaren Werte beträchtlich übersteigt (Beispiel: Bei den kommerziellen Sojaöl-Epoxy-Acrylaten ist von ca. 2,5 bis 3 Acrylatgruppen je Triglycerid auszugehen. Ein in der oben beschriebenen Weise hergestelltes Sojaöl-Urethanacrylat ergab dagegen ca. 5 Acrylatgruppen je Triglycerideinheit).This finding is surprising because vegetable oil derivatives are otherwise relatively soft films result (e.g. radically UV-hardened vegetable oil epoxy acrylates or cationically UV-hardened vegetable oil epoxies). A likely explanation for this is that the synthesized vegetable oil urethane acrylates have a very high  Have acrylate functionality per triglyceride molecule which corresponds to that with the technical Common vegetable oil epoxy acrylates significantly exceeds achievable values (Example: In the case of commercial soybean oil epoxy acrylates, from approx. 2.5 to 3 Acrylate groups per triglyceride. One in the manner described above Soybean oil urethane acrylate produced, on the other hand, gave about 5 acrylate groups each Triglycerideinheit).

Hiervon ausgehend werden auch UV-härtende Beschichtungsstoffe mit sehr hohem Pflanzenölanteil sowie mit einem optimal angepassten Verhältnis zwischen Härte und Flexibilität erhalten, indem entweder
Based on this, UV-curing coating materials with a very high vegetable oil content and with an optimally adjusted ratio between hardness and flexibility are obtained by either

  • - die hochfunktionellen Pflanzenöl-Urethan(meth)acrylate mit niedrigerfunktionellen Pflanzenöl-Epoxy-Acrylaten kombiniert werden oder- The highly functional vegetable oil urethane (meth) acrylates with lower functional Vegetable oil-epoxy-acrylates can be combined or
  • - Pflanzenöl-Urethan(meth)acrylate mit "mittlerer" Acrylatfunktionalität synthetisiert und eingesetzt werden.- Vegetable oil urethane (meth) acrylates with "medium" acrylate functionality synthesized and be used.

Die hier beschriebenen, höherfunktionellen Pflanzenöl-Urethan(meth)acrylate unterscheiden sich damit sowohl im Herstellungsweg als auch in ihren Eigenschaften signifikant von den in der Patentliteratur [Pat. CH 679310 (Sicpa Holding S.A.) und Pat. JP 53115307 (Morohoshi Printing Ink Co.)] genannten Urethanacrylaten auf der Basis von Rizinusöl, welches schon im Naturzustand OH-Gruppen enthält.The higher-functional vegetable oil urethane (meth) acrylates described here thus differ both in the way of production and in their properties significantly of those described in the patent literature [Pat. CH 679310 (Sicpa Holding S.A.) and Pat. JP 53115307 (Morohoshi Printing Ink Co.)] called urethane acrylates on the Base of castor oil, which already contains OH groups in its natural state.

Abb. 3 Fig. 3 Umesterungsreaktion zum Pflanzenöl-AcetoacetatTransesterification reaction to vegetable oil acetoacetate

R: z. B. C(CH3 R: z. B. C (CH 3

)3 ) 3

-(tert.-Butyl), C2 - (tert-Butyl), C 2

H5 H 5

-, CH3 -, CH 3

-
-

Eine andere Variante der erfindungsgemäßen Lackbindemittel auf Basis von Polyol- Ölen besteht in acatoacetatfunktionalisierten Pflanzenölderivaten. Hierzu werden die Polyol-Öle wurden mit Estern der Acetessigsäure, z. B. tert.-Butylacetoacetat umgesetzt (z. B. 120-140°C, N2-Atmosphäre). Abb. 3 gibt diese Reaktion am Beispiel der Umsetzung einer 1,2-Dioleinheit an einer Fettsäurekette des Triglycerids schematisch wieder.Another variant of the paint binders according to the invention based on polyol oils consists of acetoacetate-functionalized vegetable oil derivatives. For this purpose, the polyol oils with esters of acetoacetic acid, for. B. implemented tert-butylacetoacetate (z. B. 120-140 ° C, N 2 atmosphere). Fig. 3 shows this reaction schematically using the example of the reaction of a 1,2-diol unit on a fatty acid chain of the triglyceride.

Alternativ sind acetoacetatmodifizierte Pflanzenölderivate auch durch Reaktion der Polyol-Öle mit Diketen herstellbar.Alternatively, acetoacetate-modified vegetable oil derivatives can also be obtained by reacting the Polyol oils can be produced with diketene.

Die erhaltenen acetoacetatmodifizierte Pflanzenölderivate weisen deutlich niedrigere Viskositäten als die eingesetzten Polyol-Öle auf.The acetoacetate-modified vegetable oil derivatives obtained have significantly lower ones Viscosities than the polyol oils used.

Weiterhin ist es alternativ möglich, enaminfunktionalisierte Pflanzenölderivate auf der Basis von Acetoacetaten herzustellen. Dazu werden acetoacetatfunktionalisierte Pflanzenölderivate mit Ammoniak, primären Aminen (z. B. n-Butylamin) oder sekundären Aminen weiter umgesetzt. Abb. 4 gibt die entsprechende Umsetzung einer 1,2-Dioleinheit an einer Fettsäurekette des Triglycerids wieder:Furthermore, it is alternatively possible to produce enamine-functionalized vegetable oil derivatives based on acetoacetates. For this purpose, acetoacetate-functionalized vegetable oil derivatives are further reacted with ammonia, primary amines (e.g. n-butylamine) or secondary amines. Fig. 4 shows the corresponding implementation of a 1,2-diol unit on a fatty acid chain of the triglyceride:

Abb. 4 Fig. 4 Umsetzung eines Pflanzenöl-Acetoacetates zum entsprechenden EnaminderivatImplementation of a vegetable oil acetoacetate to the corresponding enamine derivative

R = H oder Cn R = H or C n

H2n+1 H 2n + 1

, z. B. C4 , e.g. B. C 4

H9 H 9

(n-Butyl)
(N-butyl)

Der Aminzusatz erfolgt zunächst bei 40-60°C. Nach erfolgter Zugabe werden die Produkte auf 120-140°C erhitzt und zur Vollendung der Reaktion und zum Austreiben des Reaktionswassers 90 min unter N2-Strom gehalten. Diese zweite Modifikationsstufe führte zu leicht gelblichen Harzen mit höherer Viskosität als bei den entsprechenden Acetoacetaten.The amine is initially added at 40-60 ° C. After the addition has taken place, the products are heated to 120-140 ° C. and kept under N 2 flow for 90 minutes to complete the reaction and to drive off the water of reaction. This second modification step led to slightly yellowish resins with a higher viscosity than the corresponding acetoacetates.

Sowohl die acetoacetatfunktionalisierten Pflanzenölderivate als auch die enaminfunktionalisierten Pflanzenölderivate werden bei erhöhten Temperaturen (z. B. 120-150°C) mit α,β-ungesättigten Carbonylverbindungen ausgehärtet, z. B. mit ungesättigten Acrylaten (Abb. 5). Hierbei sollten, insbesondere wenn Acetoacetate eingesetzt werden, basische Katalysatoren (z. B. DBN, DBU oder Tetramethylguanidin) zugegen sein.Both the acetoacetate-functionalized vegetable oil derivatives and the enamine-functionalized vegetable oil derivatives are cured at elevated temperatures (e.g. 120-150 ° C) with α, β-unsaturated carbonyl compounds, e.g. B. with unsaturated acrylates ( Fig. 5). Here, especially when acetoacetates are used, basic catalysts (e.g. DBN, DBU or tetramethylguanidine) should be present.

Abb. 5 Fig. 5 Schematische Darstellung der Vernetzungsreaktion eines Acetoacetates (a) oder eines Enamins (b) mit einem AcrylatSchematic representation of the crosslinking reaction of an acetoacetate (a) or an enamine (b) with an acrylate

R = Fettsäurerest eines Triglyceridmoleküls,
R1
R = fatty acid residue of a triglyceride molecule,
R 1

= beliebiger Grundkörper des (Meth)acrylatmonomers oder (Meth)Acrylatoligomers
= any basic body of the (meth) acrylate monomer or (meth) acrylate oligomer

Als Acrylate werden verwendet:
The following are used as acrylates:

  • - unterschiedliche kommerzielle Acrylatoligomere oder Acrylatmonomere (als Harze oder Reaktivverdünner für strahlenhärtbare Beschichtungsstoffe kommerziell verfügbar)- Different commercial acrylate oligomers or acrylate monomers (as Resins or reactive thinners for radiation-curable coating materials commercially available)
  • - erfindungsgemäß synthetisierte Pflanzenöl-Urethan(meth)acrylate (wie bereits beschrieben)- Vegetable oil urethane (meth) acrylates synthesized according to the invention (as already described)
  • - Pflanzenöl-Epoxy-Acrylate.- vegetable oil epoxy acrylates.

Anstelle von Acrylaten sind auch andere α,β-ungesättigte Carbonylverbindungen, z. B. Methacrylate, Maleate oder Fumarate einsetzbar.Instead of acrylates there are also other α, β-unsaturated carbonyl compounds, z. B. methacrylates, maleates or fumarates can be used.

Die Zusammensetzung wird beispielsweise so gewählt, dass die Anzahl der Acrylatgruppen und die Anzahl der Acetoacetatgruppen bzw. Enamingruppen einander in etwa entsprechen (äquimolarer Ansatz). Nach der thermischen Aushärtung ergeben sich, je nach den eingesetzten Reaktionspartnern, härtere oder flexiblere Lackfilme von meist guter Lösemittel- und Wasserbeständigkeit sowie guter Substrathaftung, auch auf nicht vorbehandeltem Stahl.The composition is chosen, for example, so that the number of Acrylate groups and the number of acetoacetate groups or enamine groups correspond approximately to each other (equimolar approach). After the thermal Depending on the reactants used, hardening or hardening occurs more flexible lacquer films of mostly good solvent and water resistance as well as good Substrate adhesion, even on non-pretreated steel.

Die Vorzüge der Erfindung bestehen darin, dass auf der Basis nachwachsender Rohstoffe (nativer Pflanzenöle) qualitativ hochwertige Lackbindemittel für strahlenhärtende Beschichtungsstoffe und High-Solids geschaffen worden sind, die Vorzüge von bekannten, lösemittelfreien bzw. lösemittelreduzierten, vollsynthetischen Lackbindemitteln aufweisen, jedoch deren unzureichende Ökobilanz vermeiden bzw. verbessern. Die erfindungsgemäßen Lackbindemittel zeichnen sich durch gute mechanische und chemische Beständigkeitseigenschaften aus.The advantages of the invention are that based on renewable Raw materials (native vegetable oils) high quality paint binders for radiation-curing coating materials and high solids have been created Advantages of known, solvent-free or reduced-solvent, have fully synthetic paint binders, but their inadequate Avoid or improve the ecological balance. The paint binders according to the invention are characterized by good mechanical and chemical resistance properties out.

Nachfolgend wird die Erfindung an Ausführungsbeispielen näher erläutert.The invention is explained in more detail below using exemplary embodiments.

Beispiel 1example 1

Zur Herstellung von Polyol-Ölen wurden 19,1 Gewichtsteile an epoxidiertem Leinöl (Epoxid-Äquivalentgewicht 191 g/mol) zu 100 Gewichtsteilen von Ameisensäure- Wasser-Gemischen unterschiedlicher Konzentrationsverhältnisse (Einwaagen Ameisensäure : Wasser = 70 : 30, 50 : 50, 40 : 60 oder 10 : 90) gegeben. Das Ganze wurde unter Rühren auf 40°C erwärmt und bei dieser Temperatur 2 Stunden belassen. Danach wurden Ameisensäure und Wasser - entweder sofort oder nach weiteren 24 Stunden bei Raumtemperatur oder nach 30minütigem Erwärmen auf 90°C - im Vakuum abdestilliert (Rotationsverdampfer), so dass das hochviskose Polyol-Öl zurückblieb.19.1 parts by weight of epoxidized linseed oil were used to produce polyol oils (Epoxy equivalent weight 191 g / mol) to 100 parts by weight of formic acid Water mixtures  different concentration ratios (weight of formic acid: water) 70: 30, 50: 50, 40: 60 or 10: 90). The whole was stirred at 40 ° C warmed and left at this temperature for 2 hours. After that Formic acid and water - either immediately or after another 24 hours Room temperature or after warming to 90 ° C for 30 minutes - in a vacuum distilled off (rotary evaporator), so that the highly viscous polyol oil remained.

In einigen Fällen wurde das Polyol-Öl danach noch von letzten Resten an Ameisensäure befreit. Dazu wurde es zunächst mit Methylenchlorid verdünnt, dann zweimal mit gesättigter Natriumhydrogencarbonatlösung sowie einmal mit Kochsalzlösung gewaschen, getrocknet und das Methylenchlorid im Vakuum abdestilliert.In some cases, the polyol oil was left from the last residues Formic acid freed. For this it was first diluted with methylene chloride, then twice with saturated sodium bicarbonate solution and once with Washed saline, dried and the methylene chloride in vacuo distilled off.

Bei allen Reaktionsansätzen, die mit den Ameisensäure-Wasser- Gemischen 70 : 30, 50 : 50 und 40 : 60 hergestellt worden waren, konnten das Verschwinden der Oxiranringe, die Entstehung von OH-Gruppen sowie das Nichtentstehen von COOH-Gruppen (d. h. der Erhalt der Triglyceride) mittels IR- Spektroskopie belegt werden. Mit dem 10 : 90-Gemisch war dagegen keine nennenswerte Veränderung gegenüber epoxidiertem Leinöl nachzuweisen.In all reaction batches using the formic acid-water Mixtures 70: 30, 50: 50 and 40: 60 could be made Disappearance of the oxirane rings, the formation of OH groups as well as the No formation of COOH groups (i.e. the preservation of the triglycerides) by means of IR Spectroscopy. In contrast, there was none with the 10:90 mixture detect significant changes compared to epoxidized linseed oil.

Ein unter Verwendung des Ameisensäure-Wasser Gemisches 50 : 50 hergestelltes Polyol-Öl wurde mittels 1H-NMR untersucht. Signale im Bereich 7,9 bis 8,4 ppm wiesen auf noch vorhandene Formiat-Gruppen, d. h. eine unvollständige Hydrolyse hin. Die Intensitätsauswertung ergab ca. 40% Hydroxyformiat pro ursprünglicher Epoxidgruppen, d. h. ca. 60% 1,2-Diol.A polyol oil prepared using the 50:50 formic acid-water mixture was examined by 1 H-NMR. Signals in the range of 7.9 to 8.4 ppm indicated that formate groups were still present, ie incomplete hydrolysis. The intensity evaluation showed approx. 40% hydroxyformate per original epoxy group, ie approx. 60% 1,2-diol.

Beispiel 2Example 2

Bei der Herstellung eines Pflanzenöl-Urethanacrylates wurde von einem Polyol-Öl ausgegangen, welches durch Umsetzung von epoxidiertem Sojaöl (mit einem Epoxid-Äquivalentgewicht von 246 g/mol mit Ameisensäure + Wasser/50 : 50 hergestellt worden war. Lt. IR-Spektroskopie und 1H-NMR-Auswertung waren die Oxiranringe vollständig umgesetzt, wobei ca. 32% Hydroxyformiat bzw. entsprechend ca. 68% Diol entstanden waren. The production of a vegetable oil urethane acrylate was based on a polyol oil which had been prepared by reacting epoxidized soybean oil (with an epoxy equivalent weight of 246 g / mol with formic acid + water / 50:50). According to IR spectroscopy and 1 H-NMR evaluation, the oxirane rings were completely converted, with about 32% hydroxyformate or correspondingly about 68% diol being formed.

Zunächst wurden 22,2 g (0,1 mol) Isophorondiisocyanat mit 0,126 g (0,002 mol) Dibutylzinndilaurat sowie mit 0,125 g fein gemörsertem Phenothiazin oder/und mit 0,5 g 4-Methoxyphenol versetzt. Unter Rühren und Kühlung wurden 11,6 g (0,1 mol) Hydroxyethylacrylat zugegeben. Das Gemisch wurde anschließend ein bis vier Stunden bei 40°C gehalten (Alternativ kann auch das Hydroxyethylacrylat mit vorgelegt und das Dibutylzinndilaurat zu dem Gemisch schnell zudosiert werden, wobei aber zunächst Eiskühlung erforderlich ist, weil eine Temperaturspitze auftritt.).First, 22.2 g (0.1 mol) of isophorone diisocyanate with 0.126 g (0.002 mol) Dibutyltin dilaurate and with 0.125 g of finely ground phenothiazine or / and treated with 0.5 g of 4-methoxyphenol. With stirring and cooling 11.6 g (0.1 mol) of hydroxyethyl acrylate were added. The mixture became then kept at 40 ° C for one to four hours (Alternatively, this can also be Hydroxyethyl acrylate submitted and the dibutyltin dilaurate to the mixture can be added quickly, but ice cooling is required first because a Temperature peak occurs.).

Anschließend wurden 15,9 g des o. g. Polyol-Öls zur besseren Fließfähigkeit auf 70°C erwärmt und zu dem Addukt aus Isophorondiisocyanat und Hydroxyethylacrylat hinzugegeben (Die Menge an freien Isocyanatgruppen im Addukt entspricht in etwa der Menge an OH-Gruppen im Polyol-Öl).Then 15.9 g of the above. Polyol oil for better fluidity heated to 70 ° C and to the adduct of isophorone diisocyanate and Hydroxyethyl acrylate added (the amount of free isocyanate groups in the Adduct corresponds approximately to the amount of OH groups in the polyol oil).

Nach Abklingen der ggf. auftretenden Wärmetönung wurde das Gemisch ein bis drei Stunden bei 60°C gehalten. Zum Schluss wurde das erhaltene, hochviskose Harz mit einem Acrylatmonomer (z. B. Tripropylenglycoldiacrylat in einer Menge von 35-40%) verdünnt und ggf. mit weiterem 4-Methoxyphenol (300 ppm) nachstabilisiert. Das IR-Spektrum des so hergestellten Harzes wies nur noch sehr geringe Reste an nicht umgesetztem Isocyanat aus.After the exothermicity had subsided, the mixture became a kept at 60 ° C for up to three hours. In the end, the highly viscous obtained Resin with an acrylate monomer (e.g. tripropylene glycol diacrylate in an amount of 35-40%) and if necessary with additional 4-methoxyphenol (300 ppm) nachstabilisiert. The IR spectrum of the resin produced in this way showed very little small residues of unreacted isocyanate.

Beispiel 3Example 3

Zur Erprobung eines Pflanzenöl-Urethanacrylates in einer UV-härtenden Lackzubereitung wurden 78,7 Masseprozent einer 64%igen Lösung eines Sojaöl- Urethan-Acrylates in Tripropylenglycoldiacrylat (hergestellt wie im vorangegangenen Beispiel beschrieben; die angegebene Menge entspricht 50 Masseprozent des reinen Harzes) mit weiteren 17,8 Masseprozent Tripropylenglycoldiacrylat sowie mit 3,0 Masseprozent eines Photoinitiators (Darocur 1173, Hersteller CIBA) und 0,5 Masseprozent eines Verlaufadditives (BYK-306, Hersteller BYK-Chemie) vermischt.For testing a vegetable oil urethane acrylate in a UV-curing Lacquer preparation was 78.7 percent by mass of a 64% solution of a soybean oil Urethane acrylates in tripropylene glycol diacrylate (prepared as in the previous Example described; the stated quantity corresponds to 50 percent by mass of the pure resin) with a further 17.8 mass percent tripropylene glycol diacrylate and with 3.0 percent by mass of a photoinitiator (Darocur 1173, manufacturer CIBA) and 0.5 Mass percent of a leveling additive (BYK-306, manufacturer BYK-Chemie) mixed.

Der Ansatz wurde manuell auf Glas und Stahlblech appliziert (Auftragsgerät mit 200 µm Spalthöhe; dies ergibt 100-120 µm Trockenschichtdicke). Die Härtung erfolgte mittels eines Quecksilberdampf-Mitteldruckstrahlers (80 W/cm) bei 5, 10 oder 20 m/min. In allen Fällen ergaben sich sehr harte Oberflächen; die Pendeldämpfungswerte nach KÖNIG lagen im Bereich 130-160 s. The approach was applied manually to glass and sheet steel (application device with 200 µm gap height; this results in 100-120 µm dry film thickness). The hardening was carried out using a medium pressure mercury vapor lamp (80 W / cm) at 5, 10 or 20 m / min. In all cases there were very hard surfaces; the Pendulum damping values according to KÖNIG were in the range of 130-160 s.  

Die gefundenen, geringen Tiefungswerte auf Stahl belegten allerdings eine zu hohe Sprödigkeit.However, the low cupping values found on steel showed that the cupping was too high Brittleness.

In weiteren, analog durchgeführten Versuchen wurden durch Kombination des Sojaöl-Urethanacrylates mit weiteren Acrylatoligomeren, beispielsweise mit einem Sojaöl-Epoxyacrylat, Beschichtungen von ausgewogenerer Härte und Flexibilität erhalten.In further tests carried out analogously, by combining the Soybean oil urethane acrylates with other acrylate oligomers, for example with one Soybean oil epoxy acrylate, coatings of more balanced hardness and flexibility receive.

Beispiel 4Example 4

Zur Herstellung eines Pflanzenöl-Acetoacetates wurde von demselben Polyol auf Sojaölbasis ausgegangen, das bereits im Beispiel 2 als Ausgangsstoff angegeben wurde.The same polyol was used to produce a vegetable oil acetoacetate Soybean oil based, which was already given in Example 2 as the starting material has been.

68 g dieses Polyol-Öls wurden nach Erwärmen auf 60°C in einen Vierhalskolben gefüllt, der mit einem Thermometer, einem Tropftrichter und einem absteigenden Kühler ausgerüstet war. Nach Erwärmen auf 120°C wurden unter Rühren innerhalb von 60 Minuten 57 g tert.-Butylacetoacetat (Diese Menge entspricht ca. 85% der vorhandenen OH-Gruppen.) über einen Tropftrichter allmählich hinzugegeben. Das freiwerdende tert.-Butanol destillierte über und wurde am Ende des absteigenden Kühlers in einem Rundkolben aufgefangen.68 g of this polyol oil were after being heated to 60 ° C in one Four-necked flask filled with a thermometer, a dropping funnel and a descending cooler was equipped. After heating to 120 ° C were under Stir within 60 minutes 57 g of tert-butylacetoacetate (this amount corresponds to approx. 85% of the OH groups present.) via a dropping funnel gradually added. The released tert-butanol distilled over and was caught in a round bottom flask at the end of the descending cooler.

Nach dem Ende der Zugabe wurde der Tropftrichter durch ein Gaseinleitungsrohr ersetzt, so dass das Reaktionsgemisch mit einem leichten Stickstoffstrom beaufschlagt werden konnte. Zur Vervollständigung wurde der Ansatz weitere 2 Stunden bei 120°C gerührt und dann noch weitere 2 Stunden bei 140°C gehalten. Anschließend wurde die Wärmezufuhr beendet. Nach Abkühlen Unter 80°C wurde auch das Gaseinleitungsrohr entfernt.After the addition was complete, the dropping funnel was closed by a Gas inlet tube replaced so that the reaction mixture with a slight Nitrogen flow could be applied. The approach was completed stirred for a further 2 hours at 120 ° C. and then for a further 2 hours at 140 ° C. held. The heat supply was then stopped. After cooling The gas inlet pipe was also removed below 80 ° C.

Die Auswertung der Massezunahme des Harzes im Reaktionskolben ergab eine vollständige Umsetzung des Acetoacetates. Die Viskosität des erhaltenen, acetoacetoxylierten Sojaöl-Derivates lag deutlich niedriger als die des entsprechenden Polyol-Öls. The evaluation of the increase in mass of the resin in the reaction flask showed a complete implementation of the acetoacetate. The viscosity of the obtained Acetoacetoxylated soybean oil derivative was significantly lower than that of the corresponding polyol oil.  

Beispiel 5Example 5

Zur Herstellung eines Enamin-funktionalisierten Sojaöl-Derivates wurde von dem Acetoacetat ausgegangen, dessen Herstellung im Beispiel 4 beschrieben wurde. Hiervon wurden 30 g in einen Vierhalskolben gefüllt, der mit einem Thermometer, einem Tropftrichter und einem Rückflußkühler ausgerüstet war. Nach Erwärmen auf 60°C wurden unter Rühren innerhalb von 20 Minuten 9 g n-Butylamin zugetropft.For the production of an enamine-functionalized soybean oil derivative, the acetoacetate, the preparation of which was described in Example 4 has been. Of these, 30 g were placed in a four-necked flask equipped with a Thermometer, a dropping funnel and a reflux condenser was equipped. To 9 g of n-butylamine were heated to 60 ° C. with stirring within 20 minutes dropwise.

Danach wurde der Ansatz, ebenfalls bei 60°C, eine Stunde lang mit Stickstoff überschleiert. Der Reaktionsansatz wurde gelblich sowie auch milchig-trüb, letzteres durch das freigesetzte Reaktionswasser.The mixture was then nitrogen-treated at 60 ° C. for one hour überschleiert. The reaction mixture turned yellowish and also milky-cloudy, the latter through the water of reaction released.

Der Ansatz wurde danach auf 120°C aufgeheizt. Nach weiteren 20 min wurde der Rückflußkühler durch einen absteigenden Kühler ersetzt und der Stickstoffstrom verstärkt. Unter weiterem Rühren wurde der Ansatz noch 40 min bei 120°C belassen, danach 60 min bei 140°C. Infolge des Wasseraustrags klarte der Ansatz allmählich wieder auf, behielt aber ein gelbliches bis bernsteinfarbenes Aussehen.The mixture was then heated to 120 ° C. After a further 20 min the reflux condenser replaced by a descending condenser and the nitrogen flow strengthened. The mixture was stirred for a further 40 min at 120 ° C. with further stirring leave, then 60 min at 140 ° C. The approach cleared as a result of the water discharge gradually resumed, but retained a yellowish to amber appearance.

Beispiel 6Example 6

Die gemäß der obigen Anwendungsbeispiele hergestellten Lackbindemittel (gemäß Beispiel 4 - Sojaöl-Acetoacetat, gemäß Beispiel 5 - Sojaöl-Enamin) wurden mit einem hexafunktionellen Urethan-Acrylat (Ebecryl 1290, Hersteller UCB) sowie ggf. mit einem basischen Katalysator (0,45% DBU = 1,8-Diazabi-cyclo-[5.4.0]-undec-7- en) oder/und einer geringen Menge an Lösemittel (Butylacetat) kombiniert (Angaben in Masseprozent):
The paint binders prepared according to the above application examples (according to Example 4 - soybean oil acetoacetate, according to Example 5 - soybean oil enamine) were mixed with a hexafunctional urethane acrylate (Ebecryl 1290, manufacturer UCB) and optionally with a basic catalyst (0.45% DBU = 1,8-diazabi-cyclo- [5.4.0] -undec-7- en) or / and a small amount of solvent (butyl acetate) combined (data in percent by mass):

Die Systeme wurden auf Glas und auf Stahlblech (Q-Panel R-36) appliziert und jeweils 30 min bei 120°C und bei 150°C eingebrannt (Trockenschichtdicken: ca. 50 µm). Bewertet wurden die Pendelhärte/Pendeldämpfung nach König, die Tiefung, die Gitterschnitt-Haftung auf Stahl (nach Klebbandabriss) sowie die Beständigkeit gegen ein Ethanol-Wasser-Gemisch (1 : 1) über 16 h. Nachfolgend werden die Pendelhärtewerte angegeben:
The systems were applied to glass and sheet steel (Q-Panel R-36) and baked for 30 min at 120 ° C and at 150 ° C (dry layer thickness: approx. 50 µm). The pendulum hardness / pendulum damping according to König, the cupping, the cross cut adhesion on steel (after adhesive tape tear) and the resistance to an ethanol-water mixture (1: 1) over 16 h were evaluated. The pendulum hardness values are given below:

Die Flexibilitäten (Tiefungswerte auf Stahl) lagen durchweg sehr hoch (7,0-8,5 mm). Auf dem Stahl ergaben sich im allgemeinen Gitterschnittwerte von 1.The flexibility (cupping values on steel) were consistently very high (7.0-8.5 mm). The cross-cut values on the steel were generally 1.

Beispiel 7Example 7

35 Masseprozent eines Acetoacetates auf Basis von Leinöl, 56 Masseprozent eines Rapsöl-Epoxy-Acrylates (hergestellt durch Addition von Acrylsäure an epoxidiertes Rapsöl) sowie 9% einer frisch zubereiteten, 5%igen Lösung von DBU in Butylacetat wurden intensiv vermischt. Applikation, Aushärtung und Ausprüfung erfolgten analog Beispiel 6.35 percent by weight of an acetoacetate based on linseed oil, 56 percent by weight of one Rapeseed oil epoxy acrylates (produced by adding acrylic acid to epoxidized Rapeseed oil) and 9% of a freshly prepared, 5% solution of DBU in butyl acetate were mixed intensely. Application, curing and testing were carried out analogously Example 6.

Die Pendelhärte auf Glas betrug 24 s (nach Härtung bei 120°C) bzw. 43 s (150°C). Die Beständigkeit gegen Ethanol + Wasser (1 : 1) wurde mit 3 bzw. 4 bewertet.The pendulum hardness on glass was 24 s (after curing at 120 ° C) or 43 s (150 ° C). The resistance to ethanol + water (1: 1) was rated 3 or 4 rated.

Claims (9)

1. Härtbare Zubereitungen
die mindestens ein Präpolymer (Bindemittel) enthalten, das durch Umsetzung von mindestens einem auf Pflanzenöl basierenden Polyol erhalten wird, wobei die Polyole - unter weitgehendem Erhalt der Triglyceridstruktur - durch Öffnung und/oder Hydrolyse der Oxiranringe von epoxidierten Planzenölen oder auch direkt aus dem Reaktionsansatz der Umsetzung von Pflanzenölen mit Peroxycarbonsäuren bzw. mit Wasserstoffperoxid in Gegenwart von Carbonsäuren und sich direkt anschließender Ringöffung und/oder Hydrolyse erhalten werden und als Ausgangsbasis für nachfolgende Schritte dienen in denen sie
entweder
mit Umsetzungsprodukten (Addukten), die aus wenigstens einem Diisocyanat und wenigstens einem hydroxyfunktionellen Acrylat oder Methacrylat hergestellt worden sind, zu Pflanzenöl-Urethan(meth)acrylaten umgesetzt werden
oder
mit Estern der Acetessigsäure oder mit Diketen zu Pflanzenöl-Acetoacetaten umgesetzt werden
oder
durch weitergehende Reaktion der Pflanzenöl-Acetoacetate mit primären oder sekundären Aminen oder mit Ammoniak zu enaminfunktionalisierten Pflanzenölderivaten umgesetzt werden.
1. Curable preparations
which contain at least one prepolymer (binder), which is obtained by reacting at least one vegetable oil-based polyol, the polyols - while largely maintaining the triglyceride structure - by opening and / or hydrolysis of the oxirane rings of epoxidized vegetable oils or directly from the reaction mixture of Reaction of vegetable oils with peroxycarboxylic acids or with hydrogen peroxide in the presence of carboxylic acids and immediately following ring opening and / or hydrolysis are obtained and serve as a starting point for subsequent steps in which they
either
are reacted with reaction products (adducts) which have been prepared from at least one diisocyanate and at least one hydroxy-functional acrylate or methacrylate to give vegetable oil-urethane (meth) acrylates
or
be reacted with esters of acetoacetic acid or with diketene to give vegetable oil acetoacetates
or
by further reaction of the vegetable oil acetoacetates with primary or secondary amines or with ammonia to form enamine-functionalized vegetable oil derivatives.
2. Härtbare Zubereitungen nach Anspruch 1, die wenigstens ein Pflanzenöl- Urethan(meth)acrylat enthalten.2. Curable preparations according to claim 1, which contain at least one vegetable oil Contain urethane (meth) acrylate. 3. Härtbare Zubereitungen nach Anspruch 2, in welchen mindestens ein Pflanzenöl- Epoxyacrylat mit verwendet wird. 3. Curable preparations according to claim 2, in which at least one vegetable oil Epoxy acrylate is used with.   4. Härtbare Zubereitungen nach Anspruch 1, die mindestens ein Pflanzenöl- Acetoacetat gemäß Anspruch 1 und/oder mindestens ein enaminfunktionalisiertes Pflanzenölderivat nach Anspruch 1 zusammen mit mindestens einem (Meth)Acrylatoligomer oder/und (Meth)Acrylatmonomer enthalten.4. Curable preparations according to claim 1, which contain at least one vegetable oil Acetoacetate according to claim 1 and / or at least one enamine functionalized Vegetable oil derivative according to claim 1 together with at least one Contain (meth) acrylate oligomer and / or (meth) acrylate monomer. 5. Härtbare Zubereitungen nach Anspruch 4, die einen basischen Katalysator enthalten.5. Curable preparations according to claim 4, which is a basic catalyst contain. 6. Härtbare Zubereitungen nach Anspruch 4, bei denen das stöchiometrische Verhältnis zwischen den Acetoacetatgruppen und/oder Enamingruppen und den (Meth)Acrylatgruppen 1 : 1 beträgt.6. Curable preparations according to claim 4, in which the stoichiometric Relationship between the acetoacetate groups and / or enamine groups and the (Meth) acrylate groups is 1: 1. 7. Härtbare Zubereitungen nach Anspruch 4, die als Acrylat mindestens ein Pflanzenöl-Urethan(meth)acrylat nach Anspruch 1 oder/und mindestens ein Pflanzenöl-Epoxyacrylat enthalten.7. Curable preparations according to claim 4, which are at least one as acrylate Vegetable oil urethane (meth) acrylate according to claim 1 or / and at least one Vegetable oil epoxy acrylate included. 8. Verfahren zur Herstellung von härtbaren Zubereitungen, dadurch gekennzeichnet, dass als Ausgangsbasis Polyole aus Pflanzenölen dienen, wobei die Polyole - unter weitgehendem Erhalt der Triglyceridstruktur - aus epoxidierten Pflanzenölen durch Öffnung und/oder Hydrolyse der Oxiranringe oder auch direkt aus dem Reaktionsansatz der Umsetzung von Pflanzenölen mit Peroxycarbonsäuren bzw. mit Wasserstoffperoxid in Gegenwart von Carbonsäuren und sich direkt anschließender Ringöffung und/oder Hydrolyse hergestellt werden und in nachfolgenden Schritten
  • a) die Polyole mit Umsetzungsprodukten (Addukten), die aus wenigstens einem Diisocyanat und wenigstens einem hydroxyfunktionellen Acrylat oder Methacrylat hergestellt worden sind, weiter zu Pflanzenöl-Urethan(meth)acrylaten umgesetzt werden oder
  • b) die Polyole zu Pflanzenöl-Acetoacetaten umgesetzt werden, was mit Estern der Acetessigsäure oder mit Diketen erfolgt oder
  • c) die unter b) genannten Pflanzenöl-Acetoacetate mit primären oder sekundären Aminen oder mit Ammoniak weiter zu Pflanzenölderivaten umgesetzt werden, welche Aminocrotonatgruppen (Enamingruppen) enthalten.
8. A process for the preparation of curable preparations, characterized in that polyols from vegetable oils serve as the starting base, the polyols - while largely maintaining the triglyceride structure - from epoxidized vegetable oils by opening and / or hydrolysis of the oxirane rings or directly from the reaction mixture of the reaction of Vegetable oils with peroxycarboxylic acids or with hydrogen peroxide in the presence of carboxylic acids and immediately following ring opening and / or hydrolysis are produced and in subsequent steps
  • a) the polyols with reaction products (adducts), which have been prepared from at least one diisocyanate and at least one hydroxy-functional acrylate or methacrylate, are further converted to vegetable oil-urethane (meth) acrylates or
  • b) the polyols are converted to vegetable oil acetoacetates, which takes place with esters of acetoacetic acid or with diketene or
  • c) the vegetable oil acetoacetates mentioned under b) are further reacted with primary or secondary amines or with ammonia to give vegetable oil derivatives which contain aminocrotonate groups (enamine groups).
9. Verfahren zur Herstellung von härtbaren Zubereitungen nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die zur Ringöffnungsreaktion eingesetzten Gemische 30 bis 80 Masseprozent Ameisensäure und 20 bis 70 Masseprozent Wasser enthalten.9. A method for producing curable preparations according to claim 8, characterized in that used for the ring opening reaction Mixtures 30 to 80 mass percent formic acid and 20 to 70 mass percent Contain water.
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