DE19533168A1 - Fettchemische Polyole als Reaktivverdünner - Google Patents

Fettchemische Polyole als Reaktivverdünner

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Description

Gebiet der Erfindung
Offenbart wird die Verwendung fettchemischer Polyole als Reaktivverdünner in Beschichtungsmitteln. Der Einsatz solcher Verdünnungssysteme führt zu einer Lösemittelersparnis in high-solid Polyurethansystemen von bis zu 60%.
Stand der Technik
Polyurethane können in den verschiedensten Anwendungsformen zum Einsatz kommen. Hierzu zählen beispielsweise Elastomere, Schäume, Gießharze, Verbundwerkstoffe, Lacke und sonstige Beschichtungen. Üblicherweise werden zur Darstellung solcher Polyurethanmassen aliphatische, aromatische sowie auch heterocyclische Isocyanate mit hochmolekularen, Hydroxygruppen tragenden Polymeren umgesetzt. Die Eigenschaften der resultierenden Polyurethane können weitgehend durch die Art und das Mischungsverhältnis der zugrundeliegenden Monomere sowie durch gegebenenfalls vorhandene Zusatzstoffe bestimmt werden.
Eines der wichtigsten Anwendungsgebiete der Polyurethane sind die Beschichtungsstoffe. Polyurethanfilme zeigen beispielsweise gute Substrathaftung, Glanz, elektrisch isolierende Eigenschaften, niedrige Gasdurchlässigkeit, Wasser- und Lösemittelbeständigkeit sowie gute Verwitterungsresistenz. Sie lassen sich weiterhin in variabler Flexibilität und unter den verschiedensten Temperaturbedingungen herstellen.
Im allgemeinen kann jede Polyhydroxyverbindung zusammen mit einer mindestens zwei Isocyanatgruppen tragenden Komponente zur Herstellung von Polyurethanen verwendet werden. Vorzugsweise setzt man hydroxyl-terminierte Polyester mit oder ohne zusätzliche Hydroxygruppen an der Polymerkette, Polyether mit terminalen Hydroxygruppen, Copolymere hydroxyl-funktionalisierter Acrylate und/oder Methacrylate mit Acrylat und/oder Methacrylatestern, Styrol, Copolymeren von Allylalkohol und andern ungesättigten Monomeren sowie Alkydharze als polymere Polyole ein. Solche Hydroxygruppen tragenden Polymere sind jedoch hochviskose Harze und benötigen zum Teil beachtliche Mengen an Lösemitteln, um eine Viskosität zu erzielen, die eine Verarbeitung durch Spritzdüsen ermöglicht.
Eine Möglichkeit die Viskosität solcher, hochmolekulare Harze enthaltenden, Beschichtungsstoffe zu reduzieren, ist die Abmischung der polymeren Polyole mit niedermolekularen, hydroxyl-terminierten Polyethern geringer Viskosität. Nachteilig wirkt sich jedoch hierbei aus, daß die entstehenden Polyurethane eine geringe Hydrolysestabilität, hohe Lösemittelempfindlichkeit sowie ein schlechtes Bewitterungs­ verhalten zeigen. Eine weitere Möglichkeit zur Reduzierung der Viskosität eines Beschichtungsstoffes liegt in der Verwendung niedermolekularer Isocyanate als Reaktionspartner der polymeren Polyole. Die Flüchtigkeit und die Toxizität dieser Verbindungen kann jedoch zu erheblichen Umweltproblemen sowie zu Gesundheitsproblemen für die mit der Verarbeitung befaßten Personen führen. Die damit verbundenen hohen Sicherheitsauflagen machen diesen Weg der Viskositätsreduzierung unwirtschaftlich.
Kommerziell erhältliche Isocyanate stellen daher meist Umsetzungsprodukte von niedermolekularen Polyolen mit Polyisocyanat­ verbindungen dar, in denen die Flüchtigkeit der Isocyanatkomponente durch das hohe Molekulargewicht der Umsetzungsprodukte mit den Polyolen verringert wird. Nachteilig wirkt sich bei den hier beschriebenen höhermolekularen Isocyanaten aus, daß in Abmischung mit den polymeren Polyolen deren Viskosität nur wenig verringert wird und damit eine leichte Verarbeitbarkeit, beispielsweise durch Spritzdüsen, nicht gegeben ist. In der Folge ist wieder eine erhebliche Lösemittelzugabe erforderlich um die Viskosität des Beschichtungsmittels auf ein die Verarbeitung erlaubendes Maß zu reduzieren.
Eine Möglichkeit reaktive Lösemittel zu benutzen, bietet die Abmischung niedermolekularer Diole wie z. B. Ethylenglycol, Propylenglycol, Glycerin und Trimethylolpropan (TMP) oder deren flüssige Oligomere mit dem Beschichtungsstoff. Die Verwendung niedermolekularer, reaktiver Lösemittel als Kettenverlängerer für die Isocyanatkomponente führt jedoch häufig zu brüchigen, hydrolyseempfindlichen Polyurethanfilmen, die den Leistungsanforderungen an moderne Werkstoffe im allgemeinen nicht entsprechen können. Problematisch kann sich hier auch die Inkompatibilität der meisten Polyisocyanatkomponenten mit den niedermolekularen Polyolen auswirken, die oft zu Phasenseparation, und damit verbundener Mangelhaftigkeit des dargestellten Werkstoffs führt.
Um eine Reduzierung des Lösemittelgehalts in Polyurethan- Beschichtungsstoffen zu erreichen, lassen sich beispielsweise hydrophobe Polyole mit niedriger Viskosität benutzen, die beim Aushärten des Beschichtungsmittels selbst Teil der Beschichtung werden und so die Lösemittelemission reduzieren.
Die Druckschrift CA-850627 beschreibt den Einsatz fettchemischer Polyole zur Viskositätserniedrigung in Beschichtungsstoffen auf Polyurethanbasis. Die teilweise Inkompatibilität der fettchemischen Polyole mit den OH-funktionalisierten Polymeren wird hier durch Erhitzen der Komponenten bei 250°C überwunden. Die Möglichkeit der Abmischung des Beschichtungsstoffs mit inerten Lösemitteln zur Reduzierung des Lösemittelverbrauchs bei gleichzeitiger Verbesserung der Kompatibilität der Reaktanden wird nicht erwähnt.
Die US-4,535,142 offenbart den Einsatz von estergruppenverknüpften Diricinoleatderivaten als Reaktivverdünner in high-solids-Be­ schichtungen. Nachteilig wirkt sich hier beispielsweise die Abhängigkeit von nur einem Rohstoff aus. Ebenso ist es als Nachteil zu empfinden, daß die Verwendung von Ricinolsäure keine, oder nur eine unter großem technischen Aufwand zu erreichende Variabilität in der Anzahl der OH-Gruppen zuläßt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Reaktivverdünner zur Verfügung zu stellen, der eine in der Regel deutliche Reduzierung des Verbrauchs an konventionellen, Isocyanatgruppen gegenüber inerten Lösemitteln erlaubt. Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, den Reaktivverdünner zusammen mit anderen Lösemitteln so anzuwenden, daß sich eine Kompatibilität der Komponenten ohne zusätzlichen, thermischen Homogenisierungsschritt ergibt und alle gewünschten Komponenten homogen mischbar sind. Weiterhin soll die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Beschichtungsmittels auf Polyurethanbasis sowie ein solches Beschichtungsmittel zur Verfügung stellen.
Überraschenderweise wurde nun gefunden, daß sich durch Einsatz von Ringöffnungsprodukten von Carbonsäureesterepoxiden mit di- oder höherfunktionellen Alkoholen als Reaktivverdünner in solchen Beschichtungsmitteln bis zu 60 Gew.-% Lösemittel einsparen lassen.
Beschreibung der Erfindung
Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung von Ringöffnungs­ produkten von Carbonsäureesterepoxiden mit di- oder höherfunktionellen Alkoholen, in Abmischung mit polymeren Polyolen, Isocyanaten, inerten Lösemitteln, sowie gegebenenfalls üblichen Zusatzstoffen, als Reaktivverdünner zur Herstellung von Beschichtungsstoffen.
Ausgangsstoffe für die erfindungsgemäßen Reaktivverdünner sind Carbonsäureester, wobei bevorzugt die Carbonsäureester der aliphatischen oder cycloaliphatischen Carbonsäuren mit 6 bis 44 C-Atomen eingesetzt werden. Da die Carbonsäureester in einem nachfolgenden Schritt einer Epoxidierung unterworfen werden sollen ist es vorteilhaft, wenn im Carbonsäurerest bereits eine oder mehrere C-C-Doppelbindungen vorhanden sind. Es sind jedoch auch solche Carbonsäuren im Sinne der Erfindung einsetzbar, deren C-C-Doppelbindung zuerst synthetisch durch eine chemische Transformation wie beispielsweise eine Eliminierung oder eine C-C-Doppelbindungs­ synthese erzeugt werden muß.
Bevorzugt werden solche Carbonsäureesterepoxide eingesetzt, die sich aus Fettsäuren und/oder Fettsäureestern, insbesondere aus Fettsäuren und/oder Fettsäureestern oder Derivaten von Fettsäuren und/oder Fettsäureestern natürlichen Ursprungs herstellen lassen.
Hierzu zählen beispielsweise die Triglyceride Rindertalg, Palmöl, Erdnußöl, Rizinusöl, Rüböl, Baumwollsaatöl, Sojabohnenöl, Tranöl, Sesamöl, Sonnenblumenöl, Maisöl, Mohnöl, Perillaöl, Getreidekeimöl und Leinöl sowie die Tallölfettsäuren und ihre Ester.
Die Fettsäureester können sowohl durch direkte Veresterung der Fettsäure mit dem gewünschten Alkohol als auch durch Umesterung von Fettsäureestern mono- oder polyfunktioneller Alkohole erhalten werden.
Zur Umesterung werden in der Regel aliphatische Alkohole eingesetzt, wobei die Alkohole üblicherweise eine Funktionalität zwischen 1 und 10 haben. Bevorzugt werden solche Alkohole verwendet, die eine Funktionalität zwischen 1 und 5 haben, wobei erfindungsgemäß diejenigen mit einer Funktionalität von 1 bis 2 besonders bevorzugt sind. Es ist für die Ausführung der Erfindung unerheblich, ob der Alkohol linear, verzweigt, gesättigt oder ungesättigt ist. Bevorzugt werden jedoch zur Umesterung gesättigte Alkohole mit 1 bis 24 C-Atomen eingesetzt.
Hierzu gehören beispielsweise Methanol, Ethanol, Propanol, iso-Butanol, n-Butanol, Hexanol, Heptanol, Octanol, Nonanol, Decanol, 2- Ethylhexanol, Ethylenglycol, Propylenglycol oder Butylenglycol.
Von diesen Alkoholen werden bevorzugt diejenigen mit 1-10 und ganz besonders bevorzugt diejenigen mit 1-3 C-Atomen eingesetzt. Erfindungsgemäß besonders bevorzugt ist der Einsatz von Methanol.
Der ungesättigte Ester wird in an sich bekannter Weise zum Epoxid umgesetzt, wozu beispielsweise die Reaktion mit Ameisensäure/H₂O₂ dienen kann. Es ist jedoch ebenso jedes andere Verfahren anwendbar das zu einem Epoxid eines ungesättigten Fettsäureesters führt.
Bevorzugt wird die Epoxidierungsreaktion möglichst quantitativ, d. h. bis zur in der Regel vollständigen Umsetzung aller vorhandenen olefinischen C-C-Doppelbindungen, durchgeführt.
Zur Öffnung des Oxiranrings werden aliphatische Alkohole mit 2 bis 44 C-Atomen, bevorzugt 2 bis 6 C-Atomen und einer Funktionalität von 1 bis 6, bevorzugt 2 bis 4 und besonders bevorzugt 2 oder 3 benutzt. Hierzu zählen z. B. Ethylenglycol, Propylenglycol, Butylenglycol, Glycerin, und Trimethylolpropan (TMP) sowie deren Alkoxylierungsprodukte wie Ethylenoxid (EO), Propylenoxid und EO/PO-Gemischen. Die Ringöffnung verläuft unter Bedingungen, wie sie z. B. in der DE-A-32 46 612 beschrieben sind. Als saure Katalysatoren kommen typische Mineralsäuren oder niedere organische Carbonsäuren wie z. B. Schwefelsäure, Phosphorsäure, Ameisensäure, Trifluormethansulfon­ säure oder Essigsäure in Betracht. Die sauren Katalysatoren können in Konzentrationen von 0,1 Gew.-% - bezogen auf die Ausgangsstoffe - eingesetzt werden.
Die Ringöffnungsreaktion kann bei Temperaturen von 80 bis 120°C, vorzugsweise bei 90 bis 100°C durchgeführt werden. Anschließend ist es von Vorteil, die Katalysatorsäure mit einer Base, beispielsweise mit Natriumhydroxid, Natriummethylat oder tertiären Aminen zu neutralisieren.
Das Verhältnis von OH-Gruppen zu Oxiran-Ringen liegt in der Regel zwischen 5 : 1 und 1 : 5, bevorzugt jedoch zwischen 2 : 1 und 1 : 2 wobei ein Verhältnis zwischen 1,4 : 1 und 1 : 1,4 erfindungsgemäß besonders bevorzugt ist. Ringgeöffnet werden vorzugsweise Carbonsäureester­ epoxide mit einem 8 - 24 C-Atome aufweisenden Fettsäurerest, wobei in der Regel der Einsatz von Carbonsäureesterepoxiden mit 14-18 C-Atomen erfindungsgemäß bevorzugt ist.
Die so erhältlichen Reaktivverdünner weisen in der Regel eine OH-Zahl zwischen 30 und 800 auf, wobei OH-Zahlen zwischen 120 und 550 bevorzugt sind. Die Epoxidzahl sollte 9,5 nicht überschreiten und liegt in der Regel zwischen 0 und 5,5 wobei Epoxidzahlen im Bereich von 0 bis 2,5 besonders bevorzugt sind. Üblicherweise sind die so erhaltenen Polyole weitgehend wasserfrei, wobei erfindungsgemäß ein Wassergehalt von weniger als 0,5 Gew.-% und insbesondere von weniger als 0,1 Gew.-% bevorzugt ist.
Die Reaktivverdünner weisen im Allgemeinen ein OH-Äquivalentgewicht von weniger als 320 auf, wobei das Molekulargewicht in der Regel 5000 und vorzugsweise 3000 nicht übersteigt.
Unter Äquivalentgewicht versteht man im Sinne der Erfindung das Molekulargewicht geteilt durch die Anzahl der OH-Gruppen.
Neben den Reaktivverdünnern enthält der Beschichtungsstoff polymere Polyole als Harze. Unter Harz ist im Hinblick auf die vorliegende Erfindung üblicherweise ein solcher Stoff zu verstehen, der in der Regel zusammen mit einem entsprechenden Härter ein Bindemittel darstellt, das vorzugsweise durch chemische Reaktion ein makromolekulares Netzwerk mit den gewünschten Materialeigenschaften bildet.
Als polymere Polyole im Sinne der Erfindung können in der Regel Polyesterpolyole, Alkydharze, Hydroxygruppen tragende Polyacrylate und/oder Polymethacrylate eingesetzt werden. Weiterhin ist die Verwendung von Polymeren und/oder Copolymeren die durch Polymerisation, Polyaddition oder Polykondensation von Hydroxygruppen tragenden Monomeren oder solchen, aus denen Hydroxygruppen in einer nachfolgenden, polymeranalogen Reaktion freigesetzt werden können möglich. Ebenso sind die Anlagerungsprodukte von einem oder mehreren Molen Ethylen-, Propylen und/oder höheren Alkylenoxiden an mindestens difunktionelle Alkohole als polymere Polyole im Sinne der Erfindung zu bezeichnen.
Erfindungsgemäß werden vorzugsweise Polyesterpolyole und Polyetherpolyole oder deren Gemische, Alkydharze, Hydroxygruppen tragende Polyacrylate und Polymethacrylate als polymere Polyole eingesetzt.
Hierbei ist insbesondere die Verwendung solcher Polyesterpolyole bevorzugt, die man durch Kondensation difunktioneller aliphatischer und/oder aromatischer Säuren mit polyfunktionellen aliphatischen Alkoholen erhält, insbesondere aus der Kondensation von Phthalsäure und TMP. Unter den Hydroxygruppen tragenden Poly(meth)acrylaten sind im Sinne der Erfindung diejenigen bevorzugt, die einen mittleren bis hohen Vernetzungsgrad aufweisen.
Die polymeren Polyole weisen in der Regel ein Äquivalentgewicht von mehr als 320 auf, wobei das Molekulargewicht vorzugsweise höher als 1500 und besonders bevorzugt höher als 3000 ist. Die polymeren Polyole können in fester oder flüssiger Form vorliegen, wobei es für die Erfindung unerheblich ist, ob das Polymer erst durch Lösemittelzugabe oder durch Erwärmen in den flüssigen Aggregatzustand überführt werden kann oder ob es inhärent flüssig ist.
Desweiteren werden in den erfindungsgemäßen Beschichtungsstoffen noch andere Lösemittel als die durch Ringöffnung an Carbonsäure­ esterepoxiden erhaltenen Polyole eingesetzt. Unverträglichkeiten zwischen Harz, Härter und Reaktivverdünner sowie gegebenenfalls Zusatzstoffen können zu Phasenseparation, Trübung, und damit schlechteren Materialeigenschaften führen. Neben einer Reduzierung der Viskosität kann durch die Zugabe weiterer Lösemittel eine eventuelle Inkompatibilität der einzelnen Bestandteile des Beschichtungsstoffes überwunden werden. Der Anteil dieser, als inert bezeichneten Lösemittel, richtet sich nach der gewünschten Viskosität sowie der zu erzielenden Homogenität des Beschichtungsstoffes. Ihr Anteil am Gesamtverdünnergehalt (bestehend aus Reaktivverdünner und weiteren Lösemitteln) kann zwischen 1 und 99 Gew.-% betragen, bevorzugt liegt ihr Anteil jedoch zwischen 1 und 80 Gew.-% sowie insbesondere bevorzugt zwischen 1 und 60 Gew.-%. Erfindungsgemäß werden vorzugsweise solche Lösemittel eingesetzt, die Isocyanatgruppen gegenüber weitgehend oder völlig inert sind. Die Zugabe erfolgt in der Regel unabhängig vom Vorhandensein weiterer Lösemittel in einer der Komponenten des Beschichtungsstoffes. Das Lösemittel wird vorzugsweise in einem Anteil von mindestens 1 Gew.-% bezogen auf den gesamten Lösemittel- und Reaktivverdünnergehalt verwendet.
Besonders bevorzugt werden Isocyanatgruppen gegenüber völlig inerte Lösemittel aus der aus Xylolen, Toluol sowie höheren Alkylbenzolen wie Ethylbenzol und Propylbenzol, sowie Estern wie beispielsweise Methoxypropylacetat, Ethoxypropylacetat und 2-Methoxy-1-methylacetat, und niedermolekularen Ketonen bestehenden Gruppe ausgewählt.
Weiterhin enthält der erfindungsgemäße Beschichtungsstoff Isocyanate als Härter. Isocyanate reagieren in einer dem Fachmann bekannten Weise mit freien Hydroxygruppen in einer Additionsreaktion unter Ausbildung einer Urethangruppierung. Als erfindungsgemäße Isocyanatkomponenten sind in der Regel alle üblichen, polyfunktionellen aromatischen und aliphatischen Isocyanate geeignet, wie beispielsweise auch alle oligomeren und polymeren Isocyanatverbindungen wie sie aus der Oligomerisierung oder Cyclisierung von Polyisocyanaten unter Feuchtigkeitseinfluß oder durch Reaktion von polyfunktionellen Alkoholen mit Polyisocyanaten herstellbar sind. Die Polyisocyanate sind im Ober- und im Unterschuß einsetzbar. Beispiele hierfür sind HDI-Trimer (Tris(6- isocyanatohexyl)isocyanurat) (Tolonate® HDT) (Rhone-Poulenc), 4,4- Diphenylmethandiisocyanat (MDI) (Desmodur® VL) (Bayer), HDI-Biuret (1,3,5-Tris(6-isocyanat-hexyl)biuret, Hexamethylendiisocyanatbiuret Desmodur® N 75, Bayer), und ein aromatisches Polyisocyanat auf der Basis von Toluylendiisocyanat (Desmodur® L 67) (Bayer). Der Härter wird in einer solchen Menge zugegeben, daß das OH/NCO-Äquivalenz­ verhältnis zwischen 1 : 0,1 und 1 : 1,5, insbesondere jedoch zwischen 1 : 0,75 und 1 : 1,25 und erfindungsgemäß besonders bevorzugt zwischen 1 : 0,9 und 1 : 1,1 liegt.
Die Isocyanate können sowohl in reiner Form als auch in technischen Gemischen mit oder ohne Lösemittel eingesetzt werden.
Weitere Bestandteile der Beschichtungsstoffe sind gegebenenfalls Zusatzstoffe, wie beispielsweise Farbstoffe, Pigmente, Füllstoffe, rheologische Additive, Antioxidantien, Bakterizide, Fungizide, Korrosionsschutzmittel, Katalysatoren oder UV-Stabilisatoren.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Beschichtungsstoffen auf Polyurethanbasis, indem Ringöffnungs­ produkte von Carbonsäureesterepoxiden mit di- oder höherfunktionellen Alkoholen als Reaktivverdünner, inerte Lösemittel, polymere Polyole sowie gegebenenfalls übliche Zusatzstoffe mit Isocyanaten gemischt werden.
Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von Beschichtungsstoffen auf Polyurethanbasis indem Ringöffnungsprodukte von Carbonsäureesterepoxiden mit di- oder höherfunktionellen Alkoholen als Reaktivverdünner mit inerten Lösemitteln, polymeren Polyolen sowie gegebenenfalls üblichen Zusatzstoffen gemischt werden.
Des weiteren betrifft die Erfindung Beschichtungsstoffe enthaltend Ringöffnungsprodukte von Carbonsäureesterepoxiden mit di- oder höherfunktionellen Alkoholen als Reaktivverdünner, inerte Lösemittel, polymere Polyole, Isocyanate sowie gegebenenfalls übliche Zusatzstoffe.
Erfindungsgemäß bevorzugt sind dabei in der Regel solche Beschichtungsstoffe, die den Reaktivverdünner in einem Anteil von 1 bis 99 Gew.-% am gesamten Verdünnungsmittelgehalt sowie die inerten Lösemittel in einem Anteil von 1 bis 99 Gew.-%, bevorzugt von 1 bis 50 Gew.-% am gesamten Verdünnungsmittelgehalt enthalten.
Beispiele
Verschiedene fettchemische Polyole wurden in Klarlacken und Decklacken auf ihre Eignung als Reaktivverdünner untersucht. Hinter dem Handelsnamen stehen in Klammern die in den Beispielen gebrauchten Abkürzungen.
Als fettchemische Polyole wurden die folgenden Produkte der Firma Henkel eingesetzt:
Sovermol® 750 (750), Sovermol® 815 (815) und Sovermol® 1 102/l (1102)
Es handelt sich dabei um verzweigte Polyester/-ether auf fettchemischer Basis.
Als Polyesterpolyole kamen die folgenden Produkte (Bayer) zum Einsatz:
Desmophen® 650 (650)
verzweigter, hydroxylgruppenhaltiger Polyester
Desmophen® 651 (651) verzweigter, hydroxylgruppenhaltiger Polyester
Desmophen® 670 (670) schwach verzweigter, hydroxylgruppenhaltiger Polyester
Alkydal® R 35 (R 35) Alkydharz mit 38% Ricinenöl
Als hydroxylgruppenhaltige Polyacrylate kamen die folgenden Produkte (Henkel Corp) zum Einsatz:
G-Cure® 105 (105)
hydroxylgruppenhaltiges Polyacrylat geringer bis mittlerer Vernetzungsdichte
G-Cure® 106 (106) hydroxylgruppenhaltiges Polyacrylat mittlerer Vernetzungsdichte
G-Cure® 109 (109) hydroxylgruppenhaltiges Polyacrylat hoher Vernetzungsdichte
Folgende Isocyanate wurden zur Vernetzung benutzt: @ Desmodur® L 67 (L 67) Aromatisches Polyisocyanat auf Basis Toluylendiisocyanat
Desmodur® N 75 (N 75) Hexamethylen-1,6-Diisocyanatbiuret
Desmodur® VL (VL) 4,4′-Diphenylmethandiisocyanat
Tolonate® HDT (HDT) Tris(6-isocyanatohexyl)isocyanurate (Trimer)
Tolonate® HDT-LV (HDT-LV) niedrigviskose Zubereitung von Tris(6-isocyanatohexyl)isocyanurate (Trimer)
Die Bewitterungsversuche wurden in einem QUV Accelerated Weathering Tester, ASTM G 53-77, zur künstlichen Bewitterung durchgeführt. Die Bestrahlung mit ultraviolettem Licht wurde bei 350 nm vorgenommen. Die Testbedingungen waren 4 Stunden Licht bei 60°C und 4 h Kondensation bei 50°C.
Die Viskositäten wurden nach Brookfield bei 25°C und 30 Upm mit Spindel 4 gemessen.
Die Pendelhärten wurden nach der Vorschrift DIN 53157 gemessen.
Klarlacke I
Die folgende Tabelle 1 illustriert die Wirksamkeit der erfindungsgemäßen Polyole beim Einsatz mit Polyesterpolyolen in Klarlacken. In der Spalte "Polyol" ist das jeweilige Polyesterpolyol angegeben. Die Spalte "Isocyanat" ist selbsterklärend. In der Spalte "Anfangs Visk." ist die Viskosität der Mischung des entsprechenden Polyols mit dem entsprechenden Isocyanat angegeben. In der Spalte "LM f. 1000 mPa·s" ist die Menge an Xylol/Methoxypropylacetat (3 : 1) (in Gew.-% bezogen auf den gesamten Beschichtungsstoff) angegeben, die man zum Erreichen einer Viskosität von 1000 mPa·s im Beschichtungsmittel einsetzen muß. Anschließend folgen unter den Oberbegriffen "Polyol 750", "Polyol 815" sowie "Polyol 1102" jeweils drei Spalten. Die Spalte "+ 20%" gibt die Viskosität des Beschichtungsmittels nach einer Zugabe von 20 Gew.-% (bezogen auf den gesamten Beschichtungsstoff) des jeweiligen fettchemischen Polyols an. Unter "% LM" wird die Menge an Xylol/Methoxypropylacetat (3 : 1) angegeben, die benötigt wird, um nach der Zugabe des Reaktivverdünners eine Viskosität von 1000 mPa·s zu erreichen und unter "Δ" ist die Mengendifferenz (in Gewichtsteilen) für die Zugabe von Xylol/Methoxypropylacetat (3 : 1) zum Erreichen einer Viskosität von 1000 mPa·s ohne und mit fettchemischem Polyol als Reaktivverdünner zu verstehen.
Es zeigt sich deutlich, daß der erfindungsgemäße Einsatz von 20 Gew.-% der ringgeöffneten, fettchemischen Polyole in nahezu allen Fällen zu einer deutlichen Verringerung des zum Erreichen einer beispielhaften Verarbeitungsviskosität von 1000 mPa·s notwendigen Lösemittelverbrauchs bewirkt. Die in den Beispielen gewählte Verarbeitungsviskosität von 1000 mPa·s stellt keine Limitierung der Erfindung dar, sondern kann in einer dem Fachmann geläufigen Weise durch Variation der Komponenten gewünschtenfalls nach oben oder nach unten korrigiert werden.
Klarlacke II
Tabelle 2 illustriert die Wirksamkeit der erfindungsgemäßen Polyole beim Einsatz mit hydroxygruppentragenden Polyacrylaten in Klarlacken. In der Spalte "Polyol" ist das jeweilige Polyacrylat angegeben. Die Bedeutung der weiteren Spalten ist mit denen in Tabelle 1 identisch.
In Tabelle 3 sind die Pendelhärten nach DIN 53157 der erfindungsgemäßen Klarlacke mit den Pendelhärten der nach herkömmlichem Verfahren dargestellten Beschichtungsmitteln vergleichend gegenübergestellt.
Decklacke I
In Tabelle 4 sind die Belastbarkeiten der erfindungsgemäßen Decklacke mit herkömmlichen Beschichtungsmitteln vergleichend gegenübergestellt. Als polymeres Polyol kamen Polyesterpolyole zum Einsatz. Hierbei sind in der obersten Zeile die Kombinationen Polyol/Reaktivverdünner und Isocyanat angegeben. Die folgenden Zeilen stellen das Verhalten von erfindungsgemäßen sowie nicht erfindungsgemäßen Decklacken in einer QUV-Bewitterungsanlage dar. In der letzten Zeile wird die Beständigkeit gegenüber Methyl-Ethylketon angegeben.
Die Versuchsergebnisse zeigen, daß die erfindungsgemäße Verwendung der Reaktivverdünner in unterschiedlichen Anteilen mit Polyesterpolyolen zum Teil deutlich verbesserte Ergebnisse in Härte und Glanz der erhaltenen Produkte erzielt. Die Bewitterung in der QUV-Anlage zeigt, daß die Bewitterungsstabilität der unter Verwendung von Reaktivverdünnern hergestellten Beschichtungen mit den Werten für die Vergleichsbeschichtungen nahezu identisch sind.
In Tabelle 5 sind die Ergebnisse der zu Tabelle 4 identischen Versuche mit Hydroxygruppen tragenden Polyacrylaten als polymere Polyole dargestellt.

Claims (9)

1. Verwendung von Ringöffnungsprodukten von Carbonsäureesterepoxiden mit di- oder höherfunktionellen Alkoholen, in Abmischung mit inerten Lösemitteln, polymeren Polyolen, Isocyanaten, sowie gegebenenfalls üblichen Zusatzstoffen, als Reaktivverdünner zur Herstellung von Beschichtungsstoffen.
2. Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Carbonsäureester­ epoxide die sich aus Fettsäuren und/oder aus Fettsäureestern herstellen lassen verwendet werden.
3. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Carbonsäureesterepoxide die sich aus Fettsäuren, Fettsäureestern und/oder Derivaten von Fettsäuren und/oder Fettsäureestern natürlichen Ursprungs herstellen lassen, verwendet werden.
4. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Carbonsäureesterepoxide mit einem 6 bis 24 C-Atomen aufweisenden Fettsäurerest eingesetzt werden.
5. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als polymere Polyole Polyesterpolyole und Polyetherpolyole oder deren Gemische, Alkydharze, Hydroxygruppen tragende Polyacrylate und/oder Polymethycrylate verwendet werden.
6. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß inerte Lösemittel in einem Anteil von 1 bis 99 Gew.-%, bezogen auf den Gesamtlösemittel- und Reaktivverdünnergehalt, verwendet werden.
7. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß als inerte Lösemittel Xylole, Toluol, Mehoxypropylacetat, Ethoxypropylacetat, Ethylbenzol, Propylbenzol und 2-Methoxy-1-Methylethylacetat oder deren Gemische verwendet werden.
8. Verfahren zur Herstellung von Beschichtungsstoffen auf Polyurethanbasis, dadurch gekennzeichnet, daß polymere Polyole, inerte Lösemittel, Ringöffnungsprodukte von Carbonsäureesterepoxiden mit di- oder höherfunktionellen Alkoholen als Reaktivverdünner sowie gegebenenfalls übliche Zusatzstoffe mit Isocyanaten gemischt werden.
9. Beschichtungsstoffe, enthaltend Ringöffnungsprodukte von Carbonsäureester­ epoxiden mit di- oder höherfunktionellen Alkoholen als Reaktivverdünner, polymere Polyole, inerte Lösemittel, Isocyanate sowie gegebenenfalls übliche Zusatzstoffe.
DE19533168A 1995-09-08 1995-09-08 Fettchemische Polyole als Reaktivverdünner Withdrawn DE19533168A1 (de)

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