DE10246512A1 - Niedrigviskose strahlenhärtende und thermisch härtende Polyisocyanate - Google Patents

Niedrigviskose strahlenhärtende und thermisch härtende Polyisocyanate Download PDF

Info

Publication number
DE10246512A1
DE10246512A1 DE2002146512 DE10246512A DE10246512A1 DE 10246512 A1 DE10246512 A1 DE 10246512A1 DE 2002146512 DE2002146512 DE 2002146512 DE 10246512 A DE10246512 A DE 10246512A DE 10246512 A1 DE10246512 A1 DE 10246512A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
polyisocyanate
mixture
allophanate
groups
oxadiazinetrione
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE2002146512
Other languages
English (en)
Inventor
Thomas Dr. Fäcke
Jan Dr. Weikard
Wolfgang Dr. Fischer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Covestro Deutschland AG
Original Assignee
Bayer AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bayer AG filed Critical Bayer AG
Priority to DE2002146512 priority Critical patent/DE10246512A1/de
Priority to CA 2501283 priority patent/CA2501283A1/en
Priority to MXPA05003567A priority patent/MXPA05003567A/es
Priority to JP2004542362A priority patent/JP2006502261A/ja
Priority to PCT/EP2003/010499 priority patent/WO2004033522A1/de
Priority to CNB038237024A priority patent/CN1310994C/zh
Priority to EP03750593.0A priority patent/EP1551897B1/de
Priority to AU2003270236A priority patent/AU2003270236A1/en
Priority to US10/674,263 priority patent/US7323532B2/en
Publication of DE10246512A1 publication Critical patent/DE10246512A1/de
Priority to HK06104788A priority patent/HK1084681A1/xx
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/28—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
    • C08G18/40—High-molecular-weight compounds
    • C08G18/62—Polymers of compounds having carbon-to-carbon double bonds
    • C08G18/6216—Polymers of alpha-beta ethylenically unsaturated carboxylic acids or of derivatives thereof
    • C08G18/622—Polymers of esters of alpha-beta ethylenically unsaturated carboxylic acids
    • C08G18/6237—Polymers of esters containing glycidyl groups of alpha-beta ethylenically unsaturated carboxylic acids; reaction products thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/28—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
    • C08G18/2805—Compounds having only one group containing active hydrogen
    • C08G18/2815—Monohydroxy compounds
    • C08G18/284—Compounds containing ester groups, e.g. oxyalkylated monocarboxylic acids
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/28—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
    • C08G18/30—Low-molecular-weight compounds
    • C08G18/32—Polyhydroxy compounds; Polyamines; Hydroxyamines
    • C08G18/3203—Polyhydroxy compounds
    • C08G18/3206—Polyhydroxy compounds aliphatic
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/70—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the isocyanates or isothiocyanates used
    • C08G18/72—Polyisocyanates or polyisothiocyanates
    • C08G18/721—Two or more polyisocyanates not provided for in one single group C08G18/73 - C08G18/80
    • C08G18/725—Combination of polyisocyanates of C08G18/78 with other polyisocyanates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/70—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the isocyanates or isothiocyanates used
    • C08G18/72—Polyisocyanates or polyisothiocyanates
    • C08G18/77—Polyisocyanates or polyisothiocyanates having heteroatoms in addition to the isocyanate or isothiocyanate nitrogen and oxygen or sulfur
    • C08G18/78—Nitrogen
    • C08G18/7875—Nitrogen containing heterocyclic rings having at least one nitrogen atom in the ring
    • C08G18/7887—Nitrogen containing heterocyclic rings having at least one nitrogen atom in the ring having two nitrogen atoms in the ring
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/70—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the isocyanates or isothiocyanates used
    • C08G18/81—Unsaturated isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/8141—Unsaturated isocyanates or isothiocyanates masked
    • C08G18/815—Polyisocyanates or polyisothiocyanates masked with unsaturated compounds having active hydrogen
    • C08G18/8158—Polyisocyanates or polyisothiocyanates masked with unsaturated compounds having active hydrogen with unsaturated compounds having only one group containing active hydrogen
    • C08G18/8175—Polyisocyanates or polyisothiocyanates masked with unsaturated compounds having active hydrogen with unsaturated compounds having only one group containing active hydrogen with esters of acrylic or alkylacrylic acid having only one group containing active hydrogen
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D175/00—Coating compositions based on polyureas or polyurethanes; Coating compositions based on derivatives of such polymers
    • C09D175/04—Polyurethanes
    • C09D175/14—Polyurethanes having carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • C09D175/16—Polyurethanes having carbon-to-carbon unsaturated bonds having terminal carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/31504—Composite [nonstructural laminate]
    • Y10T428/31547—Of polyisocyanurate
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/31504—Composite [nonstructural laminate]
    • Y10T428/31551—Of polyamidoester [polyurethane, polyisocyanate, polycarbamate, etc.]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/31504—Composite [nonstructural laminate]
    • Y10T428/31551—Of polyamidoester [polyurethane, polyisocyanate, polycarbamate, etc.]
    • Y10T428/31591—Next to cellulosic
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/31504—Composite [nonstructural laminate]
    • Y10T428/31551—Of polyamidoester [polyurethane, polyisocyanate, polycarbamate, etc.]
    • Y10T428/31598—Next to silicon-containing [silicone, cement, etc.] layer
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/31504—Composite [nonstructural laminate]
    • Y10T428/31551—Of polyamidoester [polyurethane, polyisocyanate, polycarbamate, etc.]
    • Y10T428/31605—Next to free metal

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Polyurethanes Or Polyureas (AREA)
  • Macromonomer-Based Addition Polymer (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung niedrigviskoser Polyisocyanate oder deren Folgeprodukte, die aktivierte, strahlenhärtbare Doppelbindungen tragen und gegebenenfalls auch thermisch aushärten können, sowie niedrigviskose Polyisocyanatgemische oder deren Folgeprodukte und deren Verwendung in Beschichtungsmitteln.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung niedrigviskoser Polyisocyanate oder deren Folgeprodukte, die aktivierte, strahlenhärtbare Doppelbindungen tragen, und gegebenenfalls auch thermisch aushärten können, sowie niedrigviskose Polyisocyanatgemische oder deren Folgeprodukte und deren Verwendung in Beschichtungsmitteln.
  • Die Härtung von aktivierten Doppelbindungen tragende Beschichtungssysteme durch Strahlung, wie z. B. UV-Licht, IR-Strahlung oder auch Elektronenstrahlung ist bekannt und technisch etabliert. Es ist eine der schnellsten Härtungsmethoden in der Beschichtungstechnologie. Problematisch ist allerdings häufig die Haftung. Zudem ist die Aushärtung von durch elektromagnetischer Strahlung härtbaren Beschichtungen von einer ausreichenden Strahlungsdosis abhängig. In schlecht oder nicht belichteten Bereichen führt dies zu einer deutlich verschlechterten Aushärtung bzw. zu gar keiner Vernetzung.
  • Bindemittel auf der Basis von Polyisocyanaten und Polyolen eignen sich hervorragend zur Herstellung von hochwertigen Beschichtungen. Die Einstellung der gewünschten Lackeigenschaften wie z.B. Haftung, Elastizität, Chemikalienbeständigkeit, Wetterstabilität oder Kratzfestigkeit durch Variation der Einsatzstoffe ist in weiten Grenzen möglich.
  • Die Kombination dieser beiden von einander unabhängigen Härtungsmechanismen in einem Bindemittelsystem erlaubt es, deren positiven Eigenschaften zu vereinen. Derartige sogenannte „Dual Cure" Systeme sind bekannt. So beschreibt das US-Patent US-A 4 342 793 die Verwendung von Beschichtungssystemen aufgebaut aus einem strahlenhärtbaren Reaktivverdünner z. B. Acrylsäureester, sowie einem Polyol und einem Polyisocyanat. Problematisch ist hier, dass in nicht belichteten Bereichen der strahlenhärtbare Reaktivverdünner als Weichmacher zurückbleibt und somit die Filmeigenschaften negativ beeinflusst bzw. den Film sogar verlassen kann, was zu unerwünschten, physiologischen Wirkungen führen kann.
  • Weiterhin bekannt sind „Dual Cure" Bindemittel, deren strahlenhärtbare Komponenten chemisch mit dem Polyisocyanat verknüpft sind, so dass die beschriebenen Effekte vermieden werden können. So lehrt die europäische Patentanmeldung EP-A 0 928 800 die Verwendung von NCO funktionellen, Isocyanuratgruppen haltigen Urethanacrylaten als Bestandteil eines „Dual Cure" Beschichtungssystems. Zur einfachen Applikation dieser Beschichtungsmittel sind hinreichend niedrige Viskositäten erforderlich, so dass man sich verschiedener organischer Lösungsmittel bedient.
  • Bedingt durch die ökologischen und ökonomischen Anforderungen an moderne Lacksysteme möglichst wenig oder gar kein organisches Lösungsmittel zur Viskositätserniedrigung zu verwenden, besteht der Wunsch, niedrigviskose Lackrohstoffe zu verwenden. Bekannt hierfür sind seit langem Polyisocyanate mit Allophanatstruktur wie u. a. das europäische Patent EP-A 0 682 012 beschreibt.
  • Allophanate sind seit langem in Beschichtungsmitteln bekannt (siehe auch GB-PS 994 890 , EP-A-0 000 194 ) und werden in der Technik über die Umsetzung eines ein- oder mehrwertigen Alkohols mit überschüssigem aliphatischen oder cycloaliphatischen Diisocyanat hergestellt. Anschließend erfolgt die Entfernung nicht reagierten Diisocyanats mittels Abdestillation im Vakuum. Auch gemischte, aliphatisch/aromatische „Heteroallophanate" sind aus der EP 0 712 840 bekannt.
  • Die Herstellung von allophanathaltigen, strahlenhärtenden Bindemittel auf Polyurethanbasis beschreibt die EP-A 0867457 . Diese Bindemittel besitzen aber keine freien NCO-Gruppen mehr, weisen Viskositäten von über 10000 mPa·s bei 25°C (Beispiel 6–8) auf und besitzen keine aktivierten Doppelbindungen, sondern unreaktive Allylethergruppen (Struktur R-CH2-CH=CH2). Daher benötigt man den Zusatz von Reaktivverdünnern (niedermolekulare Ester der Acrylsäure), die die notwendige UV-Reaktivität einbringen. Für ein Dual Cure Prozess sind diese Substanzen nicht verwendbar.
  • Isocyanathaltige Dual Cure Bindemittel mit Allophanatstruktur und aktivierten Doppelbindungen sind in der deutschen Offenlegungsschrift DE-A 198 60 041 beschrieben. Das Verfahren nutzt den herkömmlichen Ansatz mit überschüssigem Diisocyanat, wobei in einer anschließend notwendigen Dünnschichtdestillation die unerwünschten, nicht reagierten monomeren Diisocyanate wieder zu entfernen sind. Dieses Vorgehen hat aber den großen Nachteil, dass mit einer hohen thermischen Belastung während der Destillation bei 135°C zu rechnen ist und so insbesondere die aktivierte Doppelbindung unter diesen Bedingungen zur Polymerisation neigt. Niedrigere Temperaturen reichen nicht aus, den Anteil an arbeitshygienisch nicht tolerierbaren Diisocyanatmonomeren hinreichend zu minimieren. Das Verfahren erweist sich somit als technisch kaum durchfübrbar.
  • EP-A 0 825 211 beschreibt ein Verfahren zum Aufbau von Allophanatstrukturen durch die Umsetzung von Diisocyanatooxadiazintrionen mit Phenolen, gesättigten, aliphatischen oder cycloaliphaten oder araliphatischen Mono- oder Polyalkoholen. Als Katalysator für die Umsetzung dienen basische Verbindungen, besonders bevorzugt mit einem pKa-Wert von größer 7.5. Eine Stablisierung von Doppelbindungen wird nicht beschrieben.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, Urethanacrylate und Dual Cure Bindemittel mit aktivierten Doppelbindungen) zur Verfügung zu stellen, die bei ihrer Herstellung bzw. Nachbehandlung nur Temperaturen von unter 100°C benötigen. Zudem sollten die gewünschten Bindemittel, insbesondere bei Minimierung oder Vermeidung flüchtiger organischer Lösungsmittel (VOC = volatile organic compounds), hinreichend niedrige Viskositäten kleiner 10000 mPas bei Raumtemperatur besitzen.
  • Es wurde nun gefunden, dass aus der Umsetzung von Oxadiazintrionen mit Alkoholen, die eine aktivierte Doppelbindung enthalten, niedrigviskose isocyanatfunktionelle Dual Cure Bindemittel erhalten werden. Dies war insbesondere überaschend, da EP-A 0 825 211 lehrt, dass die üblichen phenolischen Stabilisatoren der Acrylatgruppen ebenfalls mit Oxadiazintrionen reagieren sollten und so eine unerwünschte, vorzeitige Polymerisation zu erwarten war und somit dieser Syntheseweg unbrauchbar sein sollte.
  • Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines Polyisocyanats oder Polyisocyanatfolgeprodukts enthaltend mindestens eine Allophanatgruppe, die an dem über zwei Einfachbindungen gebundenen Sauerstoffatom der Allophanatgruppe mindestens eine Acrylat-, Methacrylat- oder Vinylether-Doppelbindung trägt, dadurch gekennzeichnet, dass ein Polyisocyanat oder Polyisocyanatfolgeprodukt enthaltend mindestens eine Oxadiazintriongruppe (Formel 1)
    Figure 00040001
    mit einem Acrylat-, Methacrylat- oder Vinylether-Doppelbindung haltigen Alkohol bei Temperaturen zwischen –20 bis 100°C reagiert.
  • Polyisocyanate oder Polyisocyanatfolgeprodukt, die durch das erfindungsgemäße Verfahren erhältlich sind, d.h. durch die Umsetzung eines Oxadiazintrion (Formel 1) funktionellen Polyisocyanats oder Polyisocyanatfolgeprodukts mit einem Acrylat-, Methacrylat- oder Vinylether-Doppelbindung haltigen Alkohol bei Temperaturen zwischen –20–100°C sowie unter Zusatz eines basischen Katalysators sowie eines oder mehrerer Stabilisatoren lassen sich durch Formel l detaillierter beschreiben.
  • Figure 00050001
  • Die Platzhalter in Formel 1 seien im Folgenden erläutert.
    1A, 2A stehen für Isocyanat oder für gleiche oder verschiedene Strukturen von Isocyanat-Folgeprodukten, welche Iminooxadiazindion-, Isocyanurat-, Uretdion-, Urethan-, Allophanat-, Biuret- Harnstoff- oder Oxadiazintrion-Strukturen enthalten und N-ständig die untengenannten Reste 1B bis n+1B tragen
    1B bis n+1B sind gleiche oder verschiedene Reste, die durch gedankliche Abstraktion der beiden Isocyanatgruppen eines aliphatischen, cycloaliphatischen oder araliphatischen Diisocyanats entstehen,
    X steht für eine der Strukturen X-1 und/oder X-2,
    sowie gegebenenfalls anteilig gleiche oder verschiedene Reste von Isocyanat-Folgeprodukten, welche Iminooxadiazindion-, Isocyanurat-, Uretdion-, Urethan-, Allophanat-, Biuret- Harnstoff- oder Oxadiazintrion-Strukturen enthalten
    Figure 00050002
    Figure 00060001
    Y steht für einen organischen Rest, der mindestens eine aktivierte Doppelbindung enthält;
    n eine Zahl größer als eins und kleiner als 20 ist, und dabei das Mittel aller im erfindungsgemäßen Verbindung vorliegenden Moleküle der Formel 2 darstellt.
  • Bei den Teilstrukturen 1A, 2A handelt es sich um Isocyanat oder um gleiche oder verschiedene Strukturen von Isocyanat-Folgeprodukten, welche vom Iminooxadiazindion-, Isocyanurat-, Uretdion-, Urethan-, Allophanat-, Biuret- Harnstoff- oder Oxadiazintrion-Strukturtyp sind und N-ständig die untengenannten Reste B tragen. Bevorzugt stehen 1A, 2A für Isocyanatgruppen, blockierte Isocyanatgruppen oder Urethangruppen. Als Urethangruppen sind bevorzugt Urethane, die einen ungesättigten Rest Y aufweisen und durch Reaktion jeweils eines Moleküls H-Y mit einer Isocyanatgruppe entstehen, besonders bevorzugt sind Urethane, die die gleichen Reste tragen, so dass 1A gleich 2A ist. Besonders bevorzugt stehen 1A, 2A für Isocyanatgruppen, in diesem Fall ist 1A = 2A.
  • Bei den Teilstrukturen 1B bis n+1B handelt es sich um diejenigen Reste, die durch gedankliche Abstraktion der beiden Isocyanatgruppen eines aliphatischen, cycloaliphatischen oder araliphatischen Diisocyanats entstehen und durch die Umsetzung eines auf Basis eines oder mehrerer dieser Diisocyanate basierenden Oxadiazintrions in das Bindemittel eingebaut werden kann.
  • Die Gehalte der funktionellen Gruppen in den Produkten nach dem erfindungsgemäßen Verfahren für den Platzhalter X sind bevorzugt folgendermaßen begrenzt
    2–35 % Allophanat (wie in den Strukturen X-1 und X-2 enthalten),
    0,1–5 % Uretdion
    0–5 % Oxadiazintrion
    0,1–25 % Urethan.
  • Bevorzugte Ausgangsstoffe enthaltend mindestens eine Oxadiazintriongruppe für die Synthese der erfindungsgemäßen Polyisocyanate oder Polyisocyanatfolgeprodukte können durch Umsetzung von aliphatischen, cycloaliphatischen und oder araliphatischen Di- oder Polyisocyanaten mit Kohlendioxid hergestellt werden. Beispiele bevorzugter aliphatischer, cycloaliphatischer und oder araliphatischer Diisocyanate umfassen Ethylendiisocyanat, 1,4-Diisocyanatobutan, 1,6-Diisocyanatohexan, Trimethylhexandiisocyanat, 1,3- und 1,4-bis-isocyanatomethylcyclohexan, Isophorondiisocyanat, 4,4'-Diisocyanatodicyclohexylmethan und die araliphatischen Diisocyanate 1,3- und 1,4-Xylylendiisocyanate (XDI Handelsprodukt der Fa. Takeda, Japan) oder Mischungen hiervon. Bevorzugt ist 1,6-Diiisocyanatohexan.
  • Bevorzugte Polyisocyanate enthaltend mindestens ein Oxadiazintriongruppe entsprechen der allgemeinen Formel 5,
    Figure 00070001
    wobei n, in den hier bevorzugten Oxadiazintrionen als Edukte zur Synthese für die erfindungsgemäßen Bindemittel, in Formel 5 einer Zahl größer als 1 und kleiner als 20 entspricht, und in ein und demselben Polyisocyanat in der Regel Moleküle mit unterschiedlichem n; gleichzeitig vorliegen. Bevorzugt sind diejenigen Oxadiazin trione mit einem Mittelwert
    Figure 00080001
    der kleiner 10, bevorzugt kleiner 5 und besonders bevorzugt kleiner 3 ist.
  • Derartige Polyisocyanate sind kommerziell erhältlich (Baymicron Oxa WM06®, Fa. Bayer AG). Die Herstellung wird in der deutschen Patentanmeldung DE 167066 beschrieben. Bei der Herstellung des Oxadiazintrions gemäß dieser Anmeldung entstehen je nach Reaktionsbedingungen Uretdiongruppen zu 0.1–5 Gew.-%.
  • Bevorzugte Polyisocyanatfolgeprodukte enthaltend mindestens ein Oxadiazintriongruppe entsprechen der allgemeinen Formel 6,
    Figure 00080002
  • Sie werden bevorzugt durch Umsetzung von Polyisocyanaten enthaltend mindestens ein Oxadiazintriongruppe entsprechen der allgemeinen Formel 5 mit Verbindungen H-Y hergestellt.
  • Bei der Teilstruktur Y handelt es sich um einen Rest der mindestens eine durch elektromagnetische Strahlung polymerisierbare Doppelbindung enthält und durch gedankliche Abstraktion des Protons aus der mit Isocyanaten reaktiven funktionelle Gruppe dieses Restes gebildet wird. Mit Isocyanaten reaktive funktionelle Gruppe sind Alkohol (-OH), Amin (NH) oder Thiol (SH) Gruppen gemeint, bevorzugt sind Amin- und Alkoholgruppen, besonders bevorzugt sind Alkoholgruppen. Mit durch elektromagnetische Strahlung polymerisierbare Doppelbindungen sind Vinyl-, Vinylether-, Propenyl-, Allyl-, Maleinyl-, Fumaryl-, Maleinimid-, Dicyclopentadienyl-, Acrylamid-, Acryl- und Methacryl-Gruppen gemeint, bevorzugt sind Vinylether-, Acryl- und Methacryl-Gruppen, besonders bevorzugt sind Acrylgruppen.
  • Die in der Struktur X-1 und X-2 beschriebene Allophanatgruppe und die in den Strukturen 1A, 2A gegebenenfalls enthaltenen Urethangruppen basieren auf der Teilstruktur Y und diese auf dem besonders bevorzugt eingesetzten von Y gedanklich ableitbaren Alkohol, wobei auch Mischungen verschiedener Alkohole Verwendung finden können Erfindungsgemäß werden die Polyisocyanate oder die Polyisocyanatfolgeprodukte enthaltend mindestens eine Oxadiazintriongruppe mit beispielsweise diesen Alkoholen umgesetzt.
  • Bevorzugte Alkohole sind dabei 2-Hydroxyethyl(meth)acrylat, Polyethylenoxidmono(meth)acrylat (PEA6/PEM6; Laporte Performance Chemicals Ltd.), Polypropylenoxidmono(meth)acrylat (PPA6, PPM5S; Laporte Performance Chemicals Ltd.), Polyalkylenoxidmono(meth)acrylat (PEM63P, Laporte Performance Chemicals Ltd.), Poly(ε-caprolacton)mono(meth)acrylate wie z.B. (Tone M100®; Union Carbide), 2-Hydroxypropyl(meth)acrylat, 4-Hydroxybutyl(meth)acrylat, 3-Hydroxy-2,2-dimethylpropyl(meth)acrylat, die Mono-, Di- oder Tetraacrylate mehrwertiger Alkohole wie Trimethylolpropan, Glycerin, Pentaerythrit, Dipentaerythrit, ethoxyliertes, propoxyliertes oder alkoxyliertes Trimethylolpropan, Glycerin, Pentaerythrit, Dipentaerythrit. oder deren technische Gemische; bevorzugterweise die acrylierten Monoalkohole wie Glycerindi(meth)acrylat, Trimethylolpropandi(meth)acrylat, Pentaerythrittri(meth)acrylat, Dipentaerythritpenta(meth)acrylat. Erfindungsgemäß sind auch Alkohole, die sich aus der Umsetzung von doppelbindungshaltigen Säuren mit gegebenenfalls doppelbindungshaltigen Epoxidverbindungen erhalten lassen, so z.B. die Umsetzungsprodukte von (Meth)acrylsäure mit Glycidyl(meth)acrylat oder Bisphenol-A-diglycidylether.
  • Die Teilstrukturen X können neben Allophantstrukturen X-1 und X-2 gegebenenfalls anteilig weitere gleiche oder verschiedene Reste von Isocyanat-Folgeprodukten, welche Iminooxadiazindion-, Isocyanurat-, Uretdion-, Urethan-, Allophanat-, Biuret- Harnstoff- oder Oxadiazintrion-Strukturen enthalten, enthalten. Bevorzugt sind Strukturen vom Urethantyp, die durch Reaktion eines Dialkohols mit Isocyanatgruppen entstehen. Dabei finden besonders bevorzugt Ethylenglycol, Diethylenglycol, Triethylenglycol, Tetraethylenglycol, Dipropylenglycol, Tripropylenglycol, kurzkettige Polyether auf Basis von Ethylenoxid, Propylenoxid oder Gemische daraus, 1,2- und 1,3-Propandiol, die isomeren Butandiole, Neopentylglycol, 1,6-Hexandiol, 2-Ethyl-1,3-hexandiol, Cyclohexandimethanol, Mono(meth)acrylate des Trimethylolpropans und -ethans, des Glycerins, und deren epoxilierten und propoxylierten Derivate bzw. die durch Veresterung selbiger Alkohole mit Acrylsäure erhältlichen technischen Gemische, 2-Aminoethanol und die isomeren Aminopropanole Verwendung. Auch kurzkettige Polyesterdiole wie z.B. ε-Caprolacton verlängerte Diole wie Ethandiol, 1,2- und 1,3-Propandiol, die isomeren Butandiole, Neopentylglycol, 1,6-Hexandiol, 2-Ethyl-l,3-hexandiol, Cyclohexandimethanol werden verwendet. Bevorzugt sind Diole wie Ethandiol, Hexandiol, Mono(meth)acrylate des Trimethylolpropans und des Glycerins, besonders bevorzugt sind Ethandiol und Hexandiol.
  • Im erfindungsgemäßen Verfahren wird das Oxadiazintrion haltige Polyisocyanat oder Polyisocyanatfolgeprodukte vorgelegt, auf –20 bis 100°C, bevorzugt auf 0 bis 100°C oder 20 bis 80°C und besonders bevorzugt auf 40 bis 60°C temperiert und die erforderliche Menge an Stabilisator darin gelöst. Nach der Zugabe des eine aktivierte Doppelbindung enthaltenden Alkohols und eines geeigneten Katalysators bildet sich spontan Kohlendioxid, das gasförmig entweicht. Das Entfernen des Kohlendioxids aus der Reaktionsmischung kann durch Anlegen von Vakuum zwischen 800 und 0 mbar, bzw. zwischen 200 und 10 mbar oder durch Einleiten eines inerten Gases wie Luft oder Stickstoff beschleunigt werden. Bevorzugt wird gegen Ende der Umsetzung ein Vakuum von 200 bis 10 mbar angelegt und aufrecht erhalten, bis keine Kohlendioxid-Entwicklung mehr nachweisbar ist.
  • Bei der Umsetzung kann ein inertes Lösungsmittel, wie z.B. Toluol, Xylol, Isooctan, Aceton, Butanon, Methylisobutylketon, Ethylacetat, Butylacetat, Tetrahydrofuran, N- Methylpyrrolidon, Dimethylacetamid, Dimethylformamid verwendet werden, bevorzugt wird aber kein Lösungsmittel zugesetzt. Alternativ kann die Umsetzung auch in Verdünnungsmitteln, die bei der UV-Härtung ebenfalls (co)polymerisieren, durchgeführt werden. Solche Reaktiwerdünner sind beschrieben in P. K. T. Oldring (Ed.), Chemistry & Technology of W & EB Formulations For Coatings, Inks & Paints, Vol. 2, 1991, SITA Technology, London, S. 237 – 285. Als Beispiele seien genannt die Ester der Acrylsäure oder Methacrylsäure, bevorzugt der Acrylsäure der folgenden Alkohole. Einwertige Alkohole sind die isomeren Butanole, Pentanole, Hexanole, Heptanole, Octanole, Nonanole und Decanole, weiterhin cycloaliphatische Alkohole wie Isobornol, Cyclohexanol und alkylierte Cyclohexanole, Dicyclopentanol, arylaliphatische Alkohole wie Phenoxyethanol und Nonylphenylethanol, sowie Tetrahydrofurfurylalkohole. Weiterhin können alkoxylierte Derivate dieser Alkohole verwendet werden. Zweiwertige Alkohole sind beispielsweise Alkohole wie Ethylenglykol, Propandiol-1,2, Propandiol-1,3, Diethylenglykol, Dipropylenglykol, die isomeren Butandiole, Neopentylglykol, Hexandiol-1,6, 2-Ethylhexandiol und Tripropylenglykol oder auch alkoxylierte Derivate dieser Alkohole. Bevorzugte zweiwertige Alkohole sind Hexandiol-1,6, Dipropylenglykol und Tripropylenglykol. Dreiwertige Alkohole sind Glycerin oder Trimethylolpropan oder deren alkoxylierte Derivate. Vierwertige Alkohole sind Pentaerythrit oder dessen alkoxylierte Derivate. Bevorzugte Alkohole weisen einen geringen Hydroxylgehalt, besonders bevorzugt unter 20 mg/g KOH auf.
  • Strahlenhärtende Bindemittel mit z.B. Acrylatgruppen müssen vor einer spontanen Polymerisation geschützt werden. Daher gibt man phenolische Stabilisatoren zu, die die Polymerisation inhibieren. Andere Stabilisatoren wie z. B. die Klasse der HALS-Stabilisatoren (HALS = hindered amine light stabilizers) haben dagegen, wie dem Fachmann bekannt ist, den Nachteil keine so effektive Stabilisierung zu ermöglichen. Vielmehr findet man dann eine „schleichende" radikalische Polymerisation statt.
  • Es kann sinnvoll sein, vor dem Anlegen des Vakuums noch einen weiteren Stabilisator, bevorzugt einen nicht phenolischen Stabilisator zuzusetzen. Flüchtige Kataly satoren werden bei dieser Prozedur zudem noch teilweise oder vollständig aus der Reaktionsmischung entfernt. In der Regel wird abschließend für eine Langzeitstabilität nochmals mit einem phenolischen Stabilisator nachstabilisiert und ggf. mit Luft das Reaktionsprodukt gesättigt.
  • Allgemein geeignete Katalysatoren sind Verbindungen mit einem pKa > 7.5. Dabei sind für jeden eingesetzten doppelbindungshaltigen Alkohol unterschiedliche Katalysatoren besser geeignet. Insbesondere was den Reaktionsumsatz am Oxadiazintrionring angeht und die Neigung zur Polymerisation des Ansatzes werden durch die Wahl des Katalysators und der Katalysatormenge stark beeinflusst. Vor allem spielt hier die Neigung gängiger Stabilisatoren selbst mit dem Oxadiazintrionring bzw. den Isocyanatgruppen abzureagieren eine entscheidende Rolle. Mit Vorteil werden die Katalysatoren zwischen 0,001 – 5,0 Gew.-%, bevorzugt 0,01–2,0 Gew.-% und besonders bevorzugt 0,05–0,5 Gew.-% eingesetzt.
  • Geeignete Katalysatoren sind tertiäre Amine wie Trimethylamin, Triethylamin, Tributylamin, Bis-isopropyl-ethylamin, N,N-Dimethylbenzylamin, 1,5-Diazabicyclo[4.3.0]non-5-en (DBN), 1,8-Diazabicyclo[5.4.0]undec-7-on (DBU), Tetramethylbutandiamin, Tetramethylpropandiamin, Dimethylaminoarylverbindungen wie Dimethylaminobenzol, Dimethylaminopyridin; Alkali- und Erdalkalisalze der Kohlensäure, Ameisensäure, Essigsäure, Propionsäure, Benzoesäure sowie substituierter Benzoesäuren sowie Alkoholate von aliphatischen und aromatischen Hydroxylverbindungen wie Natriumphenolat und Natriummethylat. Auch cyclische aliphatische und cyclisch aromatische Stickstoffverbindungen werden angewendet wie C1-C4-N-Alkylpyrrole, -pyrroline, -pyrrolidine, -pyrazole, -imidazole, -imidazoline, -imidazolidine, die isomere Triazole, die ggf. alkylierten Pyrimidine, Pyridazine, die isomeren Triazine, Chinoline, Isochinoline, Chinoxaline und Acridine. Bevorzugte Katalysatoren sind tertiäre Amine wie Trimethylamin, Triethylamin, Tributylamin, Bis-isopropyl-ethylamin, N,N-Dimethylbenzylamin, 1,5-Diazabicyclo[4.3.0]non-5-en (DBN), 1,8-Diazabicyclo[5.4.0]undec-7-on (DBU), besonders bevorzugte Kataly satoren sind Triethylamin, Bis-isopropyl-ethylamin, 1,8-Diazabicyclo[5.4.0]undec-7-on (DBU).
  • Die erfindungsgemäßen Polyisocyanat-Verbindungen müssen gegen vorzeitige Polymersiation stabilisiert werden. Verwendet werden dabei Phenole wie para-Methoxyphenol, 2,5-Di-tert.-Butylhydrochinon oder 2,6-Di-tert.-butyl-4-methylphenol. Geeignet sind auch N-Oxyl-Verbindungen zur Stabilisierung wie z.B. 2,2,6,6-Tetramethylpiperidin-N-Oxid (TEMPO) oder eins seiner Derivate. Ebenso können die Stabilisatoren auch chemisch mit in das Bindemittel eingebaut werden, dabei eignen sich Verbindungen der oben genannten Klassen insbesondere wenn sie noch weitere freie aliphatische Alkoholgruppen oder primäre oder sekundäre Amingruppen tragen und damit über Urethan- oder Harnstoff-Gruppen chemisch gebunden Stabilisatoren darstellen. Hierfür besonders geeignet sind 2,2,6,6-Tetramethyl-4-Hydroxy-piperidin-N-Oxid. Auch andere Radikalfänger wie z. B. Phenothiazin finden Anwendung.
  • Es ist möglich im Anschluss an das erfindungsgemäße Verfahren weitere in der Polyurethanchemie übliche Reaktionen durchzuführen, um die Produkte weiter zu modifizieren. Freie Isocyanatgruppen können durch gängige Blockierungsmittel blockiert werden. Dies ist insbesondere dann interessant, wenn man die Reaktionstemperatur der NCO/OH-Reaktion verändern möchte, wenn man bei einem fertig formulierten System das Potlife, also die maximale Verarbeitungszeit vor der Vernetzung, verlängern möchte. Mögliche Blockierungsmittel sind ε-Caprolactam, Methylethylketonoxim, 3,5-Dimethylpyrazol, Diisopropylamin, Diethylmalonat, Imidazol, Diethylamin, Acetessigester.
  • Weiterhin ist es möglich, wenn die erfindungsgemäßen Produkte noch Isocyanatgruppe enthalten, diese mit Isocyanat-reaktiven Verbindungen umzusetzen. Bevorzugte Isocyanat-reaktive Verbindungen sind beispielsweise ein Diol, Diamin oder ein Aminoalkohol sein, wobei diese auch noch weitere aktivierte Doppelbindungen enthalten können. So finden Ethylenglycol, Diethylenglycol, Triethylen glycol, Teträthylenglycol, Dipropylenglycol, Tripropylenglycol, kurzkettige Polyether auf Basis von Ethylenoxid, Propylenoxid oder Gemische daraus, 1,2- und 1,3-Propandiol, die isomeren Butandiole, Neopentylglycol, 1,6-Hexandiol, 2-Ethyl-1,3-hexandiol, Cyclohexandimethanol, Mono(meth)acrylate des Trimethylolpropans und -ethans, des Glycerins, und deren epoxilierten und propoxylierten Derivate bzw. die durch Veresterung selbiger Alkohole mit Acrylsäure erhältlichen technischen Gemische, 2-Aminoethanol und die isomeren Aminopropanole Verwendung. Auch kurzkettige Polyesterdiole wie z.B. ε-Caprolacton verlängerte Diole wie Ethandiol, 1,2- und 1,3-Propandiol, die isomeren Butandiole, Neopentylglycol, 1,6-Hexandiol, 2-Ethyl-l,3-hexandiol, Cyclohexandimethanol werden verwendet. Bevorzugt sind Diole wie Ethandiol, Hexandiol, Monomethacrylate des Trimethylolpropans und des Glycerins, besonders bevorzugt sind Ethandiol und Hexandiol.
  • Die Erfindung betrifft auch Beschichtungs-, Klebstoff- und Hartemassensysteme, die die folgenden Komponenten enthalten können:
    • 1.) das erfindungsgemäße Polyisocyanat oder Polyisocyanatfolgeprodukt
    • 2.) gegebenenfalls ein oder mehrere weitere Polyisocyanate, die gegebenenfalls aktivierte Doppelbindungen enthalten
    • 3.) gegebenenfalls ein oder mehrere Initiatoren der radikalischen Polymerisation, die thermisch oder mit energiereicher Strahlung aktivierbar sind,
    • 4.) gegebenenfalls eine oder mehrere mit Isocyanaten reaktive Verbindungen, die gegebenenfalls aktivierte Doppelbindungen enthalten,
    • 5.) gegebenenfalls einen UV-Absorber und/oder einen HALS-Stabilisator zur Verbesserung der Wetterstabilität,
    • 6.) gegebenenfalls übliche Lackadditive wie Verlaufs- und Entlüftungsmittel,
    • 7.) gegebenenfalls Katalysatoren zur Beschleunigung der thermischen Vernetzungsreaktion,
    • 8.) gegebenenfalls Lösungsmittel und
    • 9.) gegebenenfalls Reaktiwerdünner.
  • Die unter 2.) erwähnten Polyisocyanate basieren bevorzugt auf Hexamethylendiisocyanat, Isophorondiisocyanat, Trimethylhexamethylendisocyanat und weisen bevorzugt Isocyanurat, Allophanat-, Biuret-, Uretdion- und/oder Iminooxadiazintrionstrukturen auf.
  • Als Initiatoren 3.) für eine radikalische Polymerisation können durch Strahlung und/oder thermisch aktivierbare Initiatoren zum Einsatz kommen. Fotoinitiatoren, die durch UV- oder sichtbares Licht aktiviert werden, sind hierbei bevorzugt. Fotoinitiatoren sind an sich bekannte, kommerziell vertriebene Verbindungen, wobei zwischen unimolekularen (Typ I) und bimolekularen (Typ II) Initiatoren unterschieden wird. Geeignete (Typ I)-Systeme sind aromatische Ketonverbindungen, z.B. Benzophenone in Kombination mit tertiären Aminen, Alkylbenzophenone, 4,4'-Bis(dimethylamino)benzophenon (Michlers Keton), Anthron und halogenierte Benzophenone oder Mischungen der genannten Typen. Weiter geeignet sind (Typ II)-Initiatoren wie Benzoin und seine Derivate, Benzilketale, Acylphosphinoxide z.B. 2,4,6-Trimethyl-benzoyl-diphenylphosphinoxid, Bisacylphosphinoxide, Phenylglyoxylsäureester, Campherchinon, α-Aminoalkylphenone, α,α-Dialkoxyacetophenone und α-Hydroxyalkylphenone.
  • Die Fotoinitiatoren, die in Mengen zwischen 0,1 und 10 Gew.-%, vorzugsweise 0,1 bis 5 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Lackbindemittels, eingesetzt werden, können als einzelne Substanz oder, wegen häufiger vorteilhafter synergistischer Effekte, auch in Kombination miteinander verwendet werden.
  • Werden Elektronenstrahlen statt W-Strahlung verwendet, so benötigt man keinen Photoinitiator. Elektronenstrahlung wird wie dem Fachmann bekannt ist, mittels thermischer Emission erzeugt und über eine Potentialdifferenz beschleunigt. Die energiereichen Elektronen schlagen dann durch eine Titanfolie und werden auf die zu härtenden Bindemittel gelenkt. Die allgemeinen Prinzipien der Elektronenstrahlhärtung sind in „Chemistry & Technology of UV & EB Formulations for Coatings, Inks & Paints", Vol. 1, P K T Oldring (Ed.), SITA Technology, London, England, S. 101–157, 1991 im Detail beschrieben.
  • Im Falle einer thermischen Härtung der aktivierten Doppelbindungen, kann diese auch unter Zusatz von thermisch zerfallenden Radikalbildnern erfolgen. Geeignet sind, wie dem Fachmann bekannt ist, z.B. Peroxyverbindungen wie Dialkoxydicarbonate wie z.B. Bis(4-tert-butylcyclohexyl)peroxydicarbonat, Dialkylperoxide wie z.B. Dilaurylperoxid, Perester aromatischer oder aliphatischer Säuren wie z.B. tert.-Butylperbenzoat oder tert.-Amylperoxy 2-ethylhexanoat, anorganische Peroxide wie z. B. Ammoniumperoxodisulfat, Kaliumperoxodisulfat, organische Peroxide wie z.B. 2,2-Bis(tert.-butylperoxy)butan, Dicumylperoxid, tert.-Butylhydroperoxid oder auch Azoverbindungen wie 2,2'-Azobis[N-(2-propenyl)-2-methylpropionamide], 1-[(cyano-1-methylethyl)azo]formamide, 2,2'-Azobis(N-butyl-2-methylpropionamide), 2,2'-Azobis(N-cyclohexyl-2-methylpropionamide), 2,2'-Azobis{2-methyl-N-[2-(1-hydroxybutyl)]propionamide}, 2,2'-Azobis{2-methyl-N-[2-(1-hydroxybutyl)]-propionamide, 2,2'-Azobis{2-methyl-N-[1,1-bis(hydroxymethyl)-2-hydroxyethyl] propionamide. Möglich sind auch hochsubstituierte 1,2-Diphenylethane (Benzpinakole), wie z. B. 3,4-Dimethyl-3,4-diphenylhexan, 1,1,2,2-Tetraphenyl-ethandiol-1,2 oder auch deren silylierten Derivate.
  • Es ist auch möglich eine Kombination von durch UV-Licht und thermisch aktivierbaren Initiatoren zu verwenden.
  • Die in 4.) mit Isocyanaten reaktiven Verbindungen sind z. B. Polyole. Diese können aus Di-, Tri- und Tetrolen mit Di-, Trisäuren auch ungesättigten Säuren wie Maleinsäure(anhydrid) gewonnen werden (Polyesterpolyole). Zur Erhöhung der notwendigen Doppelbindungsdichte können auch Veresterungsprodukte von niedermolekularen Polyolen wie z. B. Pentaerythrittriacrylat oder Polyesteracrylate wie z.B. Laromer® PE 44F der BASF AG, Deutschland verwendet werden. Auch lassen sich Polyole aus der radikalischen Copolymerisation von Monomeren wie aliphatische Ester der Acryl- bzw. Methacrylsäure, Styrol, Acrylnitril mit hydroxyfunktionellen Monomeren wie Hydroxyalkyl(meth)acrylaten erhalten werden (Polyacrylatpolyole). Verwendet man Glycidylester der (Meth)acrylsäure, so können die erhaltenen Polyacrylatpolyole auch noch mit (Meth)acrylsäure nachträglich modifiziert werden, die vorteilhafterweise auch noch strahlenhärtend sind. Auch Alkoxylierungsprodukte von Di- und Polyolen (Polyetherpolyole) und sterisch gehinderte Amine, wie sie durch die Addition von Maleinsäureester an cycloaliphatische, primäre Amine entstehen (Asparaginsäureester) eignen sich. Auch Polyester der Kohlensäure finden Verwendung (Polycarbonate).
  • Zur Erhöhung der Wetterstabilität der gehärteten Lackschicht eignen sich die in 5.) erwähnten W-Absorber und HALS-Stabilisatoren. Erstere sollten einen Absorptionsbereich von maximal 390 nm haben wie Triphenyltriazintypen (z.B. Tinuvin 400 (Handelprodukt der Firma Ciba)) oder Oxalsäuredianilide (z. B. Sanduvor 3206 (Handelprodukt der Firma Clariant)) und werden in 0,5 – 3,5 % bezogen auf Festharz zugegeben. Geeignete HALS-Stabilisatoren sind kommerziell erhältlich (Tinuvin 292 oder Tinuvin 123 (beide Handelprodukte der Firma Ciba) oder Sanduvor 3258 (Handelprodukt der Firma Clariant). Bevorzugte Mengen sind 0,5–2,5% bezogen auf Festharz.
  • Die in 6.) erwähnten üblichen Verlaufs- und Entlüftungsadditive basieren in der Regel auf Polyacrylaten und Polysiloxanen.
  • Die in 7.) erwähnten Katalysatoren sind z.B. Zinn und/oder Zinksalze oder Zinnorganoverbindungen, Zinn- und/oder Zinkseifen wie z.B. Zinnoctoat, Dibutylzinndilaurat, Dibutylzinnoxid oder tertiäre Amine wie z. B. Diazabicyclo[2,2,2]octan (DABCO).
  • Die in 8.) erwähnten Lösungsmittel sind derartige die gegenüber Isocyanaten und aktivierten Doppelbindungen nicht reaktiv sind. So werden Ester, Ketone, Ether, Etherester, Alkane, oder aromatische Lösungsmittel wie Xylol oder Toluol verwendet.
  • Die in 9.) erwähnten Reaktiwerdünner sind Verdünnungsmitteln, die bei der UV-Härtung ebenfalls (co)polymerisieren. Solche Reaktiwerdünner sind beschrieben in P. K. T. Oldring (Ed.), Chemistry & Technology of UV & EB Formulations For Coatings, Inks & Paints, Vol. 2, 1991, SITA Technology, London, S. 237–285. Als Beispiele seien genannt die Ester der Acrylsäure oder Methacrylsäure, bevorzugt der Acrylsäure der folgenden Alkohole. Einwertige Alkohole sind die isomeren Butanole, Pentanole, Hexanole, Heptanole, Octanole, Nonanole und Decanole, weiterhin cycloaliphatische Alkohole wie Isobornol, Cyclohexanol und alkylierte Cyclohexanole, Dicyclopentanol, arylaliphatische Alkohole wie Phenoxyethanol und Nonylphenylethanol, sowie Tetrahydrofurfurylalkohole. Weiterhin können alkoxylierte Derivate dieser Alkohole verwendet werden. Zweiwertige Alkohole sind beispielsweise Alkohole wie Ethylenglykol, Propandiol-1,2, Propandiol-1,3, Diethylenglykol, Dipropylenglykol, die isomeren Butandiole, Neopentylglykol, Hexandiol-1,6, 2-Ethylhexandiol und Tripropylenglykol oder auch alkoxylierte Derivate dieser Alkohole. Bevorzugte zweiwertige Alkohole sind Hexandiol-1,6, Dipropylenglykol und Tripropylenglykol. Dreiwertige Alkohole sind Glycerin oder Trimethylolpropan oder deren alkoxylierte Derivate. Vierwertige Alkohole sind Pentaerythrit oder dessen alkoxylierte Derivate.
  • Werden alle Bestandteile des erfindungsgemäßen Beschichtungssystems als eine Komponente formuliert und sind noch freie Isocyanatgruppen zugegen, weist das System ein begrenztes Pot-Life auf. Daher ist dann eine bevorzugte Formulierungsform ein zweikomponentiges System, wobei Komponente 1 die Bestandteile 1.) und gegebenenfalls 2.) enthält, die Komponente 2 die Bestandteile 4.) enthält. Die anderen Komponenten können nach Bedarf sowohl in Komponente 1 oder 2 oder gar in beiden mit einformuliert werden. Die jeweiligen Komponenten weisen dann die Lagerstabilität der Einzelkomponenten auf. Vor der Anwendung werden dann die Komponenten im angegebenen Verhältnis gemischt oder über sog. Zweikomponentenanlagen appliziert.
  • Das Auftragen des Beschichtungsmittels auf das zu beschichtende Material erfolgt mit den in der Lacktechnologie üblichen und bekannten Methoden wie Spritzen, Rakeln, Walzen, Gießen, Tauchen, Schleudern, Streichen oder Sprühen.
  • Die Aushärtung kann durch gleichzeitige und/oder zeitlich getrennte Abfolge der folgend beschriebenen Arbeitsschritte erfolgen:
    • – ggf. durch Ablüften der Lösungsmittel. Dies erfolgt bei Raumtemperatur, ggf. bei erhöhter Temperatur, vorzugsweise bei 60-90°C
    • – bei Verwendung von Photoinitiatoren in 3.) erfolgt die Strahlungshärtung bevorzugt durch Einwirkung energiereicher Strahlung, also UV-Strahlung oder Tageslicht, z.B. Licht der Wellenlänge 200 bis 700 nm, öder durch Bestrahlen mit energiereichen Elektronen (Elektronenstrahlung, 150 bis 300 keV). Als Strahlungsquellen für Licht oder UV-Licht dienen beispielsweise Hoch- oder Mitteldruckquecksilberdampflampen, wobei der Quecksilberdampf durch Dotierung mit anderen Elementen wie Gallium oder Eisen modifiziert sein kann. Laser, gepulste Lampen (unter der Bezeichnung W-Blitzlichtstrahler bekannt), Halogenlampen oder Eximerstrahler sind ebenfalls möglich. Die Strahler können mit Filtern ausgestattet sein, die den Austritt eines Teils des emittierten Strahlerspektrums verhindern. Beispielsweise kann z.B. aus arbeitshygienischen Gründen die dem UV-C oder UV-C und UV-B zugeordnete Strahlung herausgefiltert werden. Die Strahler können ortsunbeweglich installiert sein, so dass das zu bestrahlende Gut mittels einer mechanischen Vorrichtung an der Strahlungsquelle vorbeibewegt wird oder die Strahler können beweglich sein und das zu bestrahlende Gut verändert bei der Härtung seinen Ort nicht. Die üblicherweise zur Vernetzung ausreichende Strahlungsdosis bei UV-Härtung liegt im Bereich von 80 bis 5000 mJ/cm2. Die Bestrahlung kann gegebenenfalls auch unter Ausschluss von Sauerstoff, z. B. unter Inertgas-Atmosphäre oder Sauerstoff-reduzierter Atmosphäre durchgeführt werden. Als Inertgase eignen sich bevorzugt Stickstoff, Kohlendioxid, Edelgase oder Verbrennungsgase. Des Weiteren kann die Bestrahlung erfolgen, indem die Beschichtung mit für die Strahlung transparenten Medien abgedeckt wird. Beispiele hierfür sind z.B. Kunststofffolien, Glas oder Flüssigkeiten wie Wasser. Je nach Strahlungsdosis und Aushärtungsbedingungen sind Typ und Konzentration des gegebenenfalls verwendeten Initiators in dem Fachmann bekannter Weise zu variieren. Besonders bevorzugt werden zur Härtung Quecksilberhochdruckstrahler in ortsfesten Anlagen eingesetzt. Fotoinitiatoren werden dann in Konzentrationen von 0,1 bis 10 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,2 bis 3,0 Gew.-% bezogen auf den Festkörper der Beschichtung eingesetzt. Zur Härtung dieser Beschichtungen wird bevorzugt eine Dosis von 200 bis 3000 mJ/cm2 gemessen im Wellenlängebereich von 200 bis 600 nm verwendet.
    • – Bei Verwendung von thermisch aktivierbaren Initiatoren in 3.) durch Erhöhung der Temperatur.
    • – Durch Vernetzung der NCO-haltigen Bestandteile mit den mit NCO-haltigen Bestandteilen reaktiven Bestandteile. Dies kann bei Raumtemperatur oder erhöhter Temperatur, vorteilhaft bis 150°C erfolgen. Als Katalysatoren kommen die Verbindungen, die in 7.) genannt sind in Frage. Ein bevorzugtes Aushärtungsverfahren besteht darin, dass die Reaktion der NCO-haltigen Bestandteile teilweise während der UV-Härtung (Bestrahlung} durch erhöhte Temperatur bzw. längerer UV-Strahlungszeit bei unveränderter Temperatur abläuft. Auch IR-Strahlung kann anstatt oder in Kombination statt erhöhter Temperatur verwendet werden.
  • Vorteilhaft kann ein Dual Cure System eingesetzt werden, wenn zunächst durch einen ersten Arbeitsschritt, vorzugsweise strahleninduzierte Polymerisation (vor)vernetzt und durch einen zweiten Arbeitsschritt (z.B. NCO-OH-Reaktion) nachvernetzt wird. Zwischen diesen beiden Schritten hat die Beschichtung eine hinreichende Beständigkeit, um zwischengelagert und z.B. verformt zu werden. Anschließend wird eine Endhärtung und die gewünschte Stabilität im zweiten Schritt erhalten.
  • Die erfindungsgemäßen Bindemittel können auch als Klebstoffe und Dichtungsmassen verwendet werden. Voraussetzung hierbei ist es im Falle der UV-Stahlenhärtung, dass mindestens eines der beiden zu verklebenden oder miteinander abzudichtenden Substrate für UV-Strahlung durchlässig, also i. d. R. transparent sein muss. Bei der Elektronenstrahlung ist auf eine hinreichende Durchlässigkeit für Elektronen zu achten.
  • Geeignete Substrate bestehen aus Holz, Metall, Kunststoff, mineralischen Stoffen und/oder bereits beschichteten Substraten bzw. Mischung aus diesen Substraten.
  • Die erfindungsgemäßen Bindemittel eigenen sich auch als Härtenassen in Form-, Spritz- und Druckgussverfahren. Dabei wird ein zu beschichtendes Objekt in eine Form eingebracht, wobei noch ein Abstand von maximal 1 cm, bevorzugt kleiner 0,3 cm zwischen Objektoberfläche und Form verbleibt. Das erfindungsgemäße Bindemittel wird nun über einen Extruder in die Form verpresst und anschließend thermisch und/oder mittels Strahlung gehärtet.
  • Beispiele
  • Die NCO-Gehalte wurden nasschemisch ermittelt.
  • Für die Gehaltsbestimmung der Uretdion-, Allophanat-, Urethan- und Oxadiazintriongruppen wurde ein 100 MHz 13C-NMR-Spektrum in CDCl3 mit einem Relaxationsdelay von 4s, 2000 Scans, einer Akquisitionszeit von 1,03 Sekunden und einem Anregungswinkel von 30°C gemessen. Anschließend wurden alle Signale im Carbonylbereich sowie das NCO-Signal integriert und den verschiedenen Strukturgruppen zugeordnet: NCO δ(13C) = 121,4; Oxadiazintrion δ(13C) = 143,9 (2C) und δ (13C) = 147,8 (1C); Allophanat δ(13C) = 153,8 (1C), 155,7 (1C), Urethan δ(13C) = 156,3 (1C), Uretdion δ(13C) = 157,1 (2C). Aus den Integralen wurden die molaren Verhältnisse der Substrukturen ermittelt und auf Gewichtsprozent umgerechnet. Dabei wurde jeder Substruktur ihr entsprechendes Molekulargewicht zugeordnet. Zur Berechnung der Gewichtsprozente werden zusätzlich die Restgruppengewichte benötigt. (NCO: 42g/mol (Rest 42 g/mol = 3 CH2), Oxadiazintrion: 128 g/mol (Rest 84 g/mol = 6 CH2), Allophanat: 101 g/mol (Rest 183 g/mol = 6 CH2 + CH2CH2-OCO-CH=CH2 im Fall des Hydroxyethylacrylats), Urethan: 59 g/mol (Rest 141 g/mol = 3 CH2 + CH2CH2-OCO-CH=CH2 im Fall des Hydroxyethylacrylats), Uretdion 84 g/mol (Rest 84 g/mol = 6 CH2).
  • Erfindungsgemäße Beispiele:
  • In den nachfolgenden Beispielen beziehen sich alle Prozentangaben auf das Gewicht.
  • Beispiel 1
  • In einem Dreihalskolben mit Rückflusskühler und Rührer werden 69,54 g Baymicron Oxa WM 06 (Handelsprodukt der Firma Bayer AG) und 0,1 g 2,6-Di-tert.-butyl-4-methylphenol bei 50°C vorgelegt und 0,1 g Triethylamin, 30,08g 2-Hydroxyethylacrylat und 0,1 g 2,6-Di-tert.-butyl-4-methylphenol innerhalb von 20 Minuten zugetropft. Das Reaktionsgemisch wird bei 50°C erst bei Normaldruck und sobald die Gasentwicklung abnimmt (ca. 2h) unter Vakuum (ca. 25 mbar) ca. 3h gerührt bis keine Gasentwicklung mehr stattfindet. Anschließend werden 0,1 g 2,6-Di-tert.-butyl-4-methylphenol zugeben und 30 Minuten bei 50°C eingelöst. Anschließend 20 Minuten mit Luft (4l/h) sättigen. Man erhält ein Produkt mit einer Viskosität von 1185 mPas/23°C. NCO-Gehalt 10,9 %, Oxadiazintrion-Gehalt = 1,3 %, Allophanatgehalt 19,2 %, Urethangehalt 6,5 %, Uretdiongehalt 1,0 %.
  • Beispiel 2
  • In einem Dreihalskolben mit Rückflusskühler, Rührer und Gaseinleitung werden 52,86 g Baymicron Oxa WM 06 und 0,1 g 2,6-Di-tert.-butyl-4-methylphenol bei 60°C vorgelegt und es wird Luft durchgeleitet (1/4 Kolbenvolumen pro Stunde). Nun werden 0,1 g 2,6-Di-tert.-butyl-4-methylphenol und 46,74 g 2-Hydroxyethylacrylat innerhalb von 5 Minuten zugetropft (60°C halten) und weitere 1 h gerührt. Das Reaktionsgemisch wird auf 50°C abgekühlt und 0,1 g Triethylamin zugegeben (Gasentwicklung, Lufteinleitung nicht unterbrechen). Sobald die Gasentwicklung abnimmt (ca. 4 h) wird unter Vakuum (ca. 20 mbar) weitere ca. 2.5 h gerührt bis keine Gasentwicklung mehr stattfindet. Anschließend 0,1 g 2,6-Di-tert.-butyl-4-methylphenol zugeben und 30 Minuten bei 50°C einlösen. Man erhält ein Produkt mit einer Viskosität von 8215 mPas/23°C. NCO-Gehalt 0,7 %, Oxadiazintrion-Gehalt = 0,0 %, Allophanatgehalt 14,7 %, Urethangehalt 15,6 %, Uretdiongehalt 0,5 %.
  • Beispiel 3
  • In einem Dreihalskolben mit Intensivkühler und Rührer werden 1000 g Desmodur H (Handelsprodukt der Firma Bayer AG) bei RT vorgelegt und mit CO2 2,5 h lang gesättigt. Unter weiterer CO2-Einleitung wird auf 45°C erwärmt und es werden 1 g Tri-n-butylphosphin zügig zugesetzt und auf 60°C erwärmt. Der NCO-Gehalt wird verfolgt. Bei NCO < 30 % (ca. 19 h) werden 2,76 g Toluolsulfonsäuremethylester zugegeben und weitere 2 h bei 80°C gerührt. Die Rohware von 1065g (NCO = 28,9 %) wird im Fallfilmverdampfer von monomeren HDI befreit (Vor- und Hauptverdampfer 120°C/0,2 mbar). Ausbeute 641g (NCO = 16,8)
  • Beispiel 4
  • In einem Dreihalskolben mit Rückflusskühler und Rührer werden 0,1 g 2,6-Di-tert.-butyl-4-methylphenol und 67,87 g des Produkts aus Beispiel 3 bei 50°C vorgelegt und 0,1 g 2,6-Di-tert.-butyl-4-methylphenol, 0,08 g Triethylamin und 31,49 g 2-Hydroxyethylacrylat innerhalb von 20 Minuten so zugetropft, dass die Temperatur von 50°C gehalten wird. Das Reaktionsgemisch wird bei 50°C erst bei Normaldruck gerührt und sobald die Gasentwicklung abnimmt (ca. 2 h) 0,1 g 2,6-Di-tert.-butyl-4-methylphenol und 0,001 g 2,2,6,6-Tetramethyl-piperidin-1-oxyl zugegeben und unter Vakuum (ca. 25 mbar) weitere ca. 3.5 h gerührt bis keine Gasentwicklung mehr stattfindet. Anschließend werden 0,1 g 2,6-Di-tert.-butyl-4-methylphenol und 0,16 g Dibutylphosphat zugeben und 30 Minuten bei 50°C einlösen. Man erhält ein Produkt mit einer Viskosität von 5695 mPas/23°C. NCO-Gehalt 7,7 %, Oxadiazintrion-Gehalt = 2,58 %, Allophanatgehalt 19,7 %, Urethangehalt 7,2 %, Uretdiongehalt 1,0 %.
  • Beispiel 5
  • In einem Dreihalskolben mit Rückflusskühler und Rührer werden 421,67 g 2-Hydroxyethylacrylat und 0,9 g Dibutylzinnoxid vorgelegt und auf 110°C erwärmt. Nun werden 1077,43 g ε-Caprolacton innerhalb 1 h zudosiert und weitere 19 h bei 110°C gerührt. Man erhält einen Monoalkohol mit der OHZ = 136.
  • Beispiel 6
  • In einem Dreihalskolben mit Rückflusskühler, Rührer und Gaseinleitungsrohr werden 778,61 g Baymicron Oxa WM 06 und 2,03 g 2,6-Di-tert.-butyl-4-methyl phenol bei 60°C vorgelegt. Wenn das 2,6-Di-tert.-butyl-4-methylphenol gelöst ist wird Luft eingeleitet (2l/h). Nach 40 Minuten werden 2,03 g 2,6-Di-tert.-butyl-4-methylphenol, 10,15 g 1,8-Diazabicyclo[5.4.0]undec-7-on und 1205,15 g des Produktes aus Beispiel 5 zugeben. Die Reaktionsmischung beginnt zu schäumen und wird bei 50°C 3h gerührt. Nun gibt man 0,04 g 2,2,6,6-Tetramethyl-4-hydroxypiperidin-1-oxyl zu und legt Vakuum (20 mbar) an. Nach Ende der Gasentwicklung Vakuum brechen und 0,1g 2,6-Di-tert.-butyl-4-methylphenol einlösen (30min.) und derweil Luft einleiten. Man erhält ein Produkt mit einer Viskosität von 5000 mPas/23°C. NCO-Gehalt 4,9 %, Oxadiazintrion-Gehalt = 0,7 %, Allophanatgehalt 11,2 %, Urethangehalt 3,0 %, Uretdiongehalt 0,5 %.
  • Beispiel 7
  • In einem Dreihalskolben mit Rückflusskühler und Rührer werden 491,91 g des Produkts aus Beispiel 1, 7,84 g Ethandiol und 0,25 g Dibutylzinndilaurat vorgelegt und 3 h bei 50°C gerührt. Man erhält ein Produkt mit einer Viskosität von 5680 mPas/23°C. NCO-Gehalt 8,1 %, Oxadiazintrion-Gehalt = 1,07 %, Allophanatgehalt 17,63 %, Urethangehalt 9,04 %, Uretdiongehalt 0,91 %.
  • Beispiel 8
  • In einem Druckkesselreaktor werden 3600 g Butylacetat vorgelegt und auf 165°C (ca. 2.3 bar) aufgeheizt. Innerhalb von 3 h wird nun eine Lösung aus 2772,0 g Glycidylmethacrylat, 3207,6 g Methylmethacrylat und 1663,2 g n-Butylacrylat eindosiert. Gleichzeitig wird 3,5 h lang eine Lösung aus 277,2 g Peroxan DB (Ditert.-butylperoxide, Handelsprodukt der Firma Pergan GmbH) und 480 g Butylacetat eindosiert. Es wird eine Stunde weiter gerührt und dann auf 40°C abgekühlt. Über einen Filter T5500 wird abgedrückt und abgefüllt.
  • Beispiel 9
  • In einem Dreihalskolben mit Rückflusskühler, Rührer und Gaseinleitungsrohr werden 3567,88 g des Produkts aus Beispiel 8, 417,78 g Acrylsäure, 2,75 g Triethylbenzylammoniumchlorid, 2,75 g 2,6-Di-tert.-butyl-4-methylphenol, 0,56 g 2,5-Di-tert.-butyl-hydrochinon und 8,17 g p-Methoxyphenol vorgelegt und unter Lufteinleitung auf 90°C erwärmt. Nach 120 h wird abgekühlt. Man erhält ein Produkt mit einer Viskosität von 735 mPas/23°C.
  • Anwendungsbeispiele
  • Die Produkte wurden mit dem Polyol im molaren Verhältnis NCO:OH 1:1 vermischt und mit 5 % Irgacure 184 (Handelsprodukt der Firma Ciba) versetzt. Anschließend wurde auf eine Metallplatte mit einem Handcoater beschichtet (Schichtdicke ca. 60 μm). Nach einer Ablüftphase von 5 Minuten bei 60°C wurde mit UV-Licht gehärtet (Bandanlage, 1 Strahler, Qücksilberhochdruckstrahler 80 W/cm Lampenlänge [CK-Strahler, Handelsprodukt der Firma IST, Metzingen, DE], zwei mal bestrahlt mit einer Bandgeschwindigkeit von 5 m/min). Anschließend wurde die Chemikalienbeständigkeit mit 200 Acetondoppelhüben bestimmt. Dabei wurde jeweils ein mit Aceton getränkter Wattebäusche 200 mal mit einer Kraft von ca. einem Kilo über die Oberflächen hin- und herbewegt. Das Ergebnis wurde visuell abgemustert. Das Ergebnis wurde in Form von Noten (0 – unverändert bis 5 zerstört) festgehalten. Zudem wurde die Pendelhärte bestimmt. Nach der thermischen Nachvernetzung (30 Min. 120°C) wurden diese Prüfungen wiederholt.
  • Figure 00270001
  • Figure 00280001
  • Beispiel 20
  • In einem Dreihalskolben mit Rückflusskühler und Rührer werden 125,85 g Baymicron Oxa WM 06 (Handelsprodukt der Firma Bayer AG), 97,55 g Demodur N3600 und 0,3 g 2,6-Di-tert.-butyl-4-methylphenol bei 50°C vorgelegt und 0,3 g Triethylamin, 75,40 g 2-Hydroxyethylacrylat und 0,3 g 2,6-Di-tert.-butyl-4-methylphenol innerhalb von 20 Minuten zugetropft. Das Reaktionsgemisch wird bei 50°C erst bei Normaldruck und sobald die Gasentwicklung abnimmt (ca. 2h) unter Vakuum (ca. 25 mbar) ca. 3 h gerührt bis keine Gasentwicklung mehr stattfindet. Anschließend werden 0,1 g 2,6-Di-tert.-butyl-4-methylphenol zugeben und 30 Minuten bei 50°C eingelöst. Anschließend 20 Minuten mit Luft (4l/h) sättigen. Man erhält ein Produkt mit einer Viskosität von 3900 mPas/23°C. NCO-Gehalt 11,3 %.
  • Beispiel 21
  • In einem Dreihalskolben mit Rückflusskühler und Rührer werden 810,76 g Baymicron Oxa WM 06 (Handelsprodukt der Firma Bayer AG), 11,72g 1,2-Ethandiol und 1,5g Triethylamin bei 50°C vorgelegt und 1 h bei 50°C gerührt. Anschließend werden 673,02 g 2-Hydroxyethylacrylat und 3,0 g 2,6-Di-tert.-butyl-4-methylphenol innerhalb von 60 Minuten zugetropft. Das Reaktionsgemisch wird bei 50°C erst bei Normaldruck und sobald die Gasentwicklung abnimmt (ca. 2h) unter Vakuum (ca. 25 mbar) ca. 3 h gerührt bis keine Gasentwicklung mehr stattfindet. Anschließend 20 Minuten mit Luft (4l/h) sättigen. Es wird anschließend solange bei 60°C gerührt, bis der NCO-Gehalt unter 0,1 % liegt. Man erhält ein Produkt mit einer Viskosität von 31500 mPas/23°C. NCO-Gehalt 0,0 %.

Claims (19)

  1. Verfahren zur Herstellung eines Polyisocyanats oder eines Polyisocyanatfolgeprodukts enthaltend mindestens eine Allophanatgruppe, die an dem über zwei Einfachbindungen gebundenen Sauerstoffatom der Allophanatgruppe mindestens eine Acrylat-, Methacrylat- oder Vinylether-Doppelbindung trägt, dadurch gekennzeichnet, dass ein Polyisocyanat oder ein Polyisocyanatfolgeprodukt enthaltend mindestens ein Oxadiazintriongruppe (Formel 1)
    Figure 00300001
    mit einem Acrylat-, Methacrylat- oder Vinylether-Doppelbindung haltigen Alkohol bei Temperaturen zwischen –20 bis 100°C reagiert.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Reaktion in Gegenwart eines basischen Katalysators erfolgt.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Katalysator einen pkA von > 7.5 aufweist.
  4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Katalysator ein Amin enthält.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Reaktion in Gegenwart von mindestens einem Stabilisator durchgeführt wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Reaktion in Gegenwart von 2,6-Di-tert.-butyl-4-methylphenol durchgeführt wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Polyisocyanat enthaltend eine Oxadiazintriongruppe aus 1,6-Hexamethylendiisocyanat hergestellt ist.
  8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Polyisocyanat freie Isocyanatgruppen oder verkappte Isocyanatgruppen trägt.
  9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Reaktion in Gegenwart eines weiteren Polyisocyanats oder eines Polyisocyanatfolgeprodukts durchgeführt wird, welches 0.1–10 Gew.-% Uretdiongruppen aufweist.
  10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich ein polyfunktioneller Alkohol verwendet wird.
  11. Polyisocyanat oder Polyisocyanatfolgeprodukt hergestellt nach dem Verfahren gemäß Anspruch 1.
  12. Polyisocyanatgemisch oder Gemisch von Polyisocyanatfolgeprodukten enthaltend a) ein Polyisocyanat oder ein Polyisocyanatfolgeprodukt mit mindestens eine Allophanatgruppe, die an dem über zwei Einfachbindungen gebundenen Sauerstoffatom der Allophanatgruppe mindestens eine Acrylat-, Methacrylat- oder Vinylether-Doppelbindung trägt, und b) ein Polyisocyanat oder ein Polyisocyanatfolgeprodukt mit 0.1–10 Gew.-% Uretdiongruppen bezogen auf das gesamte Polyisocyanatgemisch oder Gemisch von Polyisocyanatfolgeprodukten.
  13. Polyisocyanatgemisch oder Gemisch von Polyisocyanatfolgeprodukten gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Polyisocyanat oder Gemisch von Polyisocyanatfolgeprodukten b) ungesättigte Gruppen enthält.
  14. Polyisocyanatgemisch oder Gemisch von Polyisocyanatfolgeprodukten gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich ein Polyisocyanat oder ein Polyisocyanatfolgeprodukt c) enthalten ist, welches Uretdion- und Allophanatgruppen trägt.
  15. Polyisocyanat oder Polyisocyanatfolgeprodukt gemäss Anspruch 11 oder 12 enthaltend einen Stabilisator ausgewählt aus der Gruppe der Phenole, der HALS-Amine, oder der Phenothiazine.
  16. Polyisocyanat oder Polyisocyanatfolgeprodukt nach Anspruch 12 enthaltend Strukturelemente der Formel 2
    Figure 00320001
    wobei 1A, 2A für Isocyanat oder für gleiche oder verschiedene Strukturen von Isocyanat-Folgeprodukten stehen, welche Iminooxadiazindion-, Isocyanurat-, Uretdion-, Urethan-, Allophanat-, Biuret- Harnstoff- oder Oxadiazintrion-Strukturen enthalten und N-ständig die untengenannten Reste 1B bis n+1B tragen, 1B bis n+1B gleiche oder verschiedene Reste sind, die durch gedankliche Abstraktion der beiden Isocyanatgruppen eines aliphatischen, cycloaliphatischen oder araliphatischen Diisocyanats entstehen, X für eine der Strukturen X-1 und/oder X-2 steht, sowie gegebenenfalls anteilig für gleiche oder verschiedene Reste von Isocyanat-Folgeprodukten steht, welche Iminooxadiazindion-, Isocyanurat-, Uretdion-, Urethan-, Allophanat-, Biuret- Harnstoff- oder Oxadiazintrion-Strukturen enthalten,
    Figure 00330001
    Y für einen organischen Rest steht, der mindestens eine aktivierte Doppelbindung enthält; n eine Zahl größer als eins und kleiner als 20 ist, und dabei das Mittel aller im erfindungsgemäßen Verbindung vorliegenden Moleküle der Formel 1 darstellt.
  17. Beschichtungs-, Klebstoff-, Härtmassensysteme und Dichtungsmassen enthaltend Verbindungen hergestellt nach dem Verfahren des Anspruch 1.
  18. Substrate mit einem Überzug enthaltend ein Reaktionsprodukt des Polyisocyanatgemisches oder des Gemischs von Polyisocyanatfolgeprodukten des Anspruchs 11 oder 12.
  19. Substrate gemäss Anspruch 18, wobei das Substratmaterial Holz, Metall, Kunststoff und/oder mineralische Stoffe enthält.
DE2002146512 2002-10-04 2002-10-04 Niedrigviskose strahlenhärtende und thermisch härtende Polyisocyanate Withdrawn DE10246512A1 (de)

Priority Applications (10)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE2002146512 DE10246512A1 (de) 2002-10-04 2002-10-04 Niedrigviskose strahlenhärtende und thermisch härtende Polyisocyanate
CNB038237024A CN1310994C (zh) 2002-10-04 2003-09-22 含有噁二嗪三酮基团的低粘度可辐射固化和热固化多异氰酸酯
MXPA05003567A MXPA05003567A (es) 2002-10-04 2003-09-22 Poliisocianatos de baja viscosidad que curan por radiacion y que curan termicamente.
JP2004542362A JP2006502261A (ja) 2002-10-04 2003-09-22 低粘度の放射線硬化性及び熱硬化性ポリイソシアネート
PCT/EP2003/010499 WO2004033522A1 (de) 2002-10-04 2003-09-22 Niedrigviskose strahlenhärtende und thermisch härtende polyisocyanate enthaltend oxadiazintriongruppen
CA 2501283 CA2501283A1 (en) 2002-10-04 2003-09-22 Low-viscosity beam-hardened and thermally hardened polyisocyanates containing oxadiazintrion groups
EP03750593.0A EP1551897B1 (de) 2002-10-04 2003-09-22 Niedrigviskose strahlenhärtende und thermisch härtende polyisocyanate enthaltend oxadiazintrionguppen
AU2003270236A AU2003270236A1 (en) 2002-10-04 2003-09-22 Low-viscosity beam-hardened and thermally hardened polyisocyanates containing oxadiazintrion groups
US10/674,263 US7323532B2 (en) 2002-10-04 2003-09-29 Low-viscosity radiation-curing and thermally curing polyisocyanates
HK06104788A HK1084681A1 (en) 2002-10-04 2006-04-21 Low-viscosity beam-hardened and thermally hardenedpolyisocyanates containing oxadiazintrion groups

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE2002146512 DE10246512A1 (de) 2002-10-04 2002-10-04 Niedrigviskose strahlenhärtende und thermisch härtende Polyisocyanate

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE10246512A1 true DE10246512A1 (de) 2004-04-15

Family

ID=32010274

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE2002146512 Withdrawn DE10246512A1 (de) 2002-10-04 2002-10-04 Niedrigviskose strahlenhärtende und thermisch härtende Polyisocyanate

Country Status (10)

Country Link
US (1) US7323532B2 (de)
EP (1) EP1551897B1 (de)
JP (1) JP2006502261A (de)
CN (1) CN1310994C (de)
AU (1) AU2003270236A1 (de)
CA (1) CA2501283A1 (de)
DE (1) DE10246512A1 (de)
HK (1) HK1084681A1 (de)
MX (1) MXPA05003567A (de)
WO (1) WO2004033522A1 (de)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1645582A1 (de) * 2004-10-07 2006-04-12 Bayer MaterialScience AG Verfahren zur Herstellung von niedrigviskosen Allophanaten mit aktinisch härtbaren Gruppen
WO2006069690A1 (de) 2004-12-22 2006-07-06 Basf Aktiengesellschaft Strahlungshärtbare verbindungen
WO2007063026A1 (de) 2005-12-01 2007-06-07 Basf Se Strahlungshärtbare wasseremulgierbare polyisocyanate
US7943682B2 (en) 2005-12-01 2011-05-17 Basf Aktiengesellschaft Radiation-curable water-emulsifiable polyisocyanates
WO2013178523A1 (de) 2012-05-30 2013-12-05 Basf Se Strahlungshärtbare verbindungen
US9296907B2 (en) 2012-05-30 2016-03-29 Basf Se Radiation-curable compounds

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080182080A1 (en) * 2005-02-24 2008-07-31 Basf Aktiengesellschaft Pigments That Are At Least Partially Sheathed In Radiation-Curable Polyurethane, Their Production And Use
CN101522740A (zh) * 2006-10-09 2009-09-02 巴斯夫欧洲公司 可辐照固化的化合物
DE102007040240A1 (de) 2007-08-25 2009-02-26 Bayer Materialscience Ag Verfahren zur Herstellung von niedrigviskosen Allophanaten mit aktinisch härtbaren Gruppen
DE102007040239A1 (de) * 2007-08-25 2009-05-07 Bayer Materialscience Ag Verfahren zur Herstellung von niedrigviskosen Allophanaten mit aktinisch härtbaren Gruppen
DE102009008569A1 (de) 2009-02-12 2010-08-19 Bayer Materialscience Ag Verfahren zur Herstellung von besonders reaktiven und niedrigviskosen Allophanaten mit aktinisch härtbaren Gruppen und deren Verwendung zur Herstellung besonders kratzfester Beschichtungen
PL2581398T3 (pl) 2011-10-14 2015-02-27 Allnex Ip Sarl Sposób wytwarzania emulgowalnych w wodzie allofanianów o małej lepkości z grupami utwardzalnymi promieniowaniem
ES2532028T3 (es) 2011-10-14 2015-03-23 Allnex Ip S.À.R.L. Procedimiento para la preparación de (met)acrilatos de uretano de baja viscosidad, diluibles en agua
JP5892799B2 (ja) * 2012-02-03 2016-03-23 新中村化学工業株式会社 伸びがあり耐傷つき性に優れる硬化物を形成するウレタン（メタ）アクリレートおよびそれを含有する光硬化性樹脂組成物
CN104130686B (zh) * 2013-04-30 2017-09-19 旭化成株式会社 多异氰酸酯组合物及涂料组合物
US20210388153A1 (en) * 2016-10-18 2021-12-16 Covestro Deutschland Ag Coating of wires with catalytically crosslinked blocked polyisocyanates
EP3707188B1 (de) 2017-11-09 2021-08-18 Covestro Deutschland AG Verfahren zur herstellung eines gegenstandes und verwendung eines radikalisch vernetzbaren harzes in einem additiven fertigungsverfahren
CN110540633B (zh) * 2019-09-12 2021-06-29 万华化学集团股份有限公司 一种多异氰酸酯组合物及其制备方法
CN111072917B (zh) * 2020-01-02 2021-06-29 万华化学集团股份有限公司 一种存储稳定的多异氰酸酯组合物及制备方法
CN111234177B (zh) * 2020-03-20 2022-02-18 万华化学集团股份有限公司 一种大分子单体稳定剂及其制备方法
CN112625227B (zh) * 2020-12-08 2023-06-13 绵阳麦思威尔科技有限公司 一种固化剂改性水性醇酸树脂及改性中间体
CN114316210A (zh) * 2022-01-05 2022-04-12 万华化学（宁波）有限公司 一种缩二脲多异氰酸酯组合物及其制备方法

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE167066C (de) 1903-06-20 1906-01-15 W Halstenbach Verfahren zur herstellung von dekorationsborten
GB994890A (en) 1961-12-18 1965-06-10 Ici Ltd New organic polyisocyanates and their manufacture
US4342793A (en) * 1977-01-14 1982-08-03 Henkel Corporation Interpenetrating dual cure resin compositions
DE2729990A1 (de) * 1977-07-02 1979-01-18 Bayer Ag Verfahren zur herstellung von isocyanatgruppen aufweisenden allophanaten
JPS58109528A (ja) * 1981-12-23 1983-06-29 Takeda Chem Ind Ltd ポリウレタン樹脂用組成物
DE4416321A1 (de) * 1994-05-09 1995-11-16 Bayer Ag Verfahren zur Herstellung von Allophanatgruppen aufweisenden lichtechten Polyisocyanaten
DE4417745A1 (de) * 1994-05-20 1995-11-23 Bayer Ag Olefinisch ungesättigte Polyisocyanate
DE4441176A1 (de) * 1994-11-18 1996-05-23 Bayer Ag Allophanatgruppen aufweisende Polyisocyanate
DE19632951A1 (de) * 1996-08-19 1998-02-26 Bayer Ag Verfahren zur Herstellung von aliphatischen und/oder cycloaliphatischen und/oder Isocyanatgruppen aufweisenden Allophanaten
US5739251A (en) * 1997-03-27 1998-04-14 Bayer Corporation Low viscosity, ethylenically unsaturated polyurethanes containing allophanate groups
US5777024A (en) * 1997-04-30 1998-07-07 The Valspar Corporation Urethane resins and coating compositions and methods for their use
US5767220A (en) * 1997-08-25 1998-06-16 Bayer Corporation Low viscosity, ethylenically unsaturated polyurethanes containing allophanate groups
DE19800528A1 (de) 1998-01-09 1999-07-15 Bayer Ag Beschichtungssystem aus UV-härtenden Isocyanatgruppen aufweisenden Urethan(meth)acrylatisocyanaten
US6614413B2 (en) * 1998-04-22 2003-09-02 Pioneer Electronic Corporation Method of driving plasma display panel
DE19853569A1 (de) * 1998-11-20 2000-05-25 Bayer Ag Neue Urethanacrylate, Verfahren zu ihrer Herstellung sowie ihre Verwendung
DE19860041A1 (de) * 1998-12-23 2000-06-29 Basf Ag Durch Addition an Isocyanatgruppen als auch durch strahlungsinduzierte Addition an aktivierte C-C-Doppelbindungen härtbare Beschichtungsmittel
BR0014422A (pt) * 1999-09-30 2002-06-11 Basf Ag Dispersão aquosa de poliuretano curável por u.v. e calor, e, uso da dispersão de poliuretano
US6555596B1 (en) * 2000-11-06 2003-04-29 Arco Chemical Technology, L.P. Multifunctional allyl carbamates and coatings therefrom

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1645582A1 (de) * 2004-10-07 2006-04-12 Bayer MaterialScience AG Verfahren zur Herstellung von niedrigviskosen Allophanaten mit aktinisch härtbaren Gruppen
WO2006069690A1 (de) 2004-12-22 2006-07-06 Basf Aktiengesellschaft Strahlungshärtbare verbindungen
US8211954B2 (en) 2004-12-22 2012-07-03 Basf Aktiengesellschaft Radiation-hardenable compounds
WO2007063026A1 (de) 2005-12-01 2007-06-07 Basf Se Strahlungshärtbare wasseremulgierbare polyisocyanate
US7888402B2 (en) 2005-12-01 2011-02-15 Basf Aktiengesellschaft Radiation-curable water-emulsifiable polyisocyanates
US7943682B2 (en) 2005-12-01 2011-05-17 Basf Aktiengesellschaft Radiation-curable water-emulsifiable polyisocyanates
WO2013178523A1 (de) 2012-05-30 2013-12-05 Basf Se Strahlungshärtbare verbindungen
US9296907B2 (en) 2012-05-30 2016-03-29 Basf Se Radiation-curable compounds
US9718974B2 (en) 2012-05-30 2017-08-01 Basf Se Radiation-curable compounds

Also Published As

Publication number Publication date
HK1084681A1 (en) 2006-08-04
EP1551897A1 (de) 2005-07-13
US7323532B2 (en) 2008-01-29
CN1688627A (zh) 2005-10-26
CA2501283A1 (en) 2004-04-22
CN1310994C (zh) 2007-04-18
WO2004033522A1 (de) 2004-04-22
EP1551897B1 (de) 2018-08-01
US20040068081A1 (en) 2004-04-08
MXPA05003567A (es) 2007-10-18
JP2006502261A (ja) 2006-01-19
AU2003270236A1 (en) 2004-05-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1551897B1 (de) Niedrigviskose strahlenhärtende und thermisch härtende polyisocyanate enthaltend oxadiazintrionguppen
EP1634901B1 (de) Niedrigviskose Allophanate mit aktinisch härtbaren Gruppen
EP1742976B1 (de) Niedrigviskose allophanate mit aktinisch h rtbaren gruppen
EP1634902B1 (de) Niedrigviskose Allophanate mit aktinisch härtbaren Gruppen
EP1842867B1 (de) Verfahren zur Herstellung von allophanathaltigen, durch aktinische Strahlung härtbaren Polyurethanprepolymeren mit erhöhter Beständigkeit
EP2031005B1 (de) Verfahren zur Herstellung von niedrigviskosen Allophanaten mit aktinisch härtbaren Gruppen
EP2031003B1 (de) Verfahren zur Herstellung von niedrigviskosen Allophanaten mit aktinisch härtbaren Gruppen
EP2218746B1 (de) Verfahren zur Herstellung von besonders reaktiven und niedrigviskosen Allophanaten mit aktinisch härtbaren Gruppen und deren Verwendung zur Herstellung besonders kratzfester Beschichtungen
EP1700873B1 (de) Spezielle Allophanate enthaltende, modifizierte Polyurethane
EP1002818B1 (de) Neue Urethanacrylate, Verfahren zu ihrer Herstellung sowie ihre Verwendung
WO2005092943A1 (de) Herstellung von neuen strahlenhärtenden bindemitteln
DE102004048873A1 (de) Verfahren zur Herstellung von niedrigviskosen Allophanaten mit aktinisch härtbaren Gruppen
EP1138710A1 (de) Beschichtungssystem enthaltend UV-härtbare, Isocyanatgruppen aufweisende Urethan (meth) acrylate und Hydroxylgruppen aufweisende Urethan (meth) acrylate
EP2581398B1 (de) Verfahren zur Herstellung von niedrigviskosen, wasseremulgierbaren Allophanaten mit strahlenhärtbaren Gruppen
EP1541609B1 (de) Härter
DE102004043537A1 (de) Herstellung von neuen strahlenhärtenden Bindemitteln
EP1634905B1 (de) Abspalterfrei-härtende blockierte Polyisocyanate für Dual Cure Systeme
EP3707188B1 (de) Verfahren zur herstellung eines gegenstandes und verwendung eines radikalisch vernetzbaren harzes in einem additiven fertigungsverfahren
TW201333058A (zh) 用於製備低黏度且可水乳化之具有輻射可硬化之脲甲酸酯的方法

Legal Events

Date Code Title Description
8127 New person/name/address of the applicant

Owner name: BAYER MATERIALSCIENCE AG, 51373 LEVERKUSEN, DE

8139 Disposal/non-payment of the annual fee